DE10362028B4

DE10362028B4 - Verfahren zur Bestimmung einer Frischgasmenge

Info

Publication number: DE10362028B4
Application number: DE10362028A
Authority: DE
Inventors: Christian Dr.sc.techn. Barba; Benjamin Dipl.-Ing. Müller
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Barba Christian Dr 70736 Fellbach De; Mueller Benjamin Dipl-Ing 73770 Denkendor De
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2009-09-03
Anticipated expiration: 2023-09-27
Also published as: US6981492B2; US20050066947A1; DE10362028A1

Abstract

Verfahren zur Bestimmung einer Frischgasmenge, wobei eine gemessene Frischgasmenge (m_L) unter Berücksichtigung einer inneren Abgasrückführmenge (m_Ri, m_Ri0) unter Bildung einer scheinbaren Frischgasmenge (m_L0) korrigiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine idealisierte bzw. scheinbare innere Abgasrückführmenge (m_Ri0) für die Ermittlung der Frischgasmenge herangezogen wird, die sich aus der inneren Abgasrückführmenge (m_Ri) unter Berücksichtigung des Verhältnisses von Abgastemperatur (T₃) zu einer Zylindertemperatur (T_2Z) vor Zumischung der inneren Abgasrückführmenge (m_Ri) ergibt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Frischgasmenge für einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Verbrennungsmotor für ein Kraftfahrzeug. Der Einsatz einer Abgasrückführung bietet Vorteile hinsichtlich Kraftstoffverbrauch und Abgasemissionen.
Aus der Offenlegungsschrift DE 199 34 508 A1 ist ein Verfahren zur Abgasrückführsteuerung bekannt, bei dem eine Sollabgasrückführmenge auf der Basis von Motorlast, Motordrehmoment und Luftdruck erfasst wird, eine Ist-Abgasrückführmenge sowie die Öffnungs- und die Schließbewegung einer Drosselklappe sensorisch erfasst werden und ein Abgasrückführsteuerventil in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Ist- und Sollabgasrückführmenge und einem Drosselklappenöffnungssignal sowie einem Drosselklappenschließsignal und dem jeweils zugehörigen Luftdruck betätigt wird. Die sensorische Erfassung der Abgasrückführmenge erfolgt durch Differenzdruckmessung an einer Drosselöffnung, die in einer zugehörigen Abgasrückführleitung vorgesehen ist.
Häufig werden – insbesondere bei Dieselmotoren – Partikelfilter im Abgastrakt eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, um die Abgasemissionen gering zuhalten. Der Abgasgegendruck ist von der Beladung des Partikelfilters abhängig und es kann je nach Beladung des Partikelfilters zu signifikanten Änderungen des Abgasgegendrucks kommen, die sich als Störungen auf die Regelung/Steuerung der äußeren Abgasrückführmenge auswirken und die Genauigkeit der Regelung/Steuerung verschlechtern.
Aus der gattungsgemäßen US 2002/0112703 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung einer Frischgasmenge bekannt, bei dem eine gemessene Frischgasmenge unter Berücksichtigung einer inneren Abgasrückführmenge unter Bildung einer scheinbaren Frischgasmenge korrigiert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Bestimmung der Frischgasmenge bereitzustellen, durch das sich die Frischgasmenge bei verschiedenen Motorbetriebszuständen, insbesondere beim Einsatz eines Partikelfilters, genau und zuverlässig bestimmen lässt.
Der Begriff „Menge” wird vorliegend der Einfachheit halber umfassend zur Bezeichnung irgendeiner mengenindikativen physikalischen Größen gebraucht, wie zum Beispiel für die Masse oder die Mengen- oder Massenrate an rückgeführtem Abgas bzw. in den Motor eingespeistem Gasgemisch.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch die Bereitstellung eines Verfahrens zur Bestimmung der Frischgasmenge mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Frischgasmenge unter Heranziehung einer idealisierten bzw. scheinbaren inneren Abgasrückführmenge ermittelt, wobei sich die idealisierte bzw. scheinbare innere Abgasrückführmenge aus der inneren Abgasrückführmenge unter Berücksichtigung des Verhältnisses von Abgastemperatur zu einer Zylindertemperatur vor Zumischung der inneren Abgasrückführmenge ergibt.
In Ausgestaltung der Erfindung berücksichtigt die innere Abgasrückführmenge zusätzlich eine mögliche Rückströmung von Verbrennungsgas in das Saugrohr, die erfolgt, wenn während einer Ventilüberschneidung ein Druckgefälle zwischen Abgas- und Saugseite vorliegt, so dass Abgas in das Saugrohr zurück strömt. Unter gewissen Randbedingungen, beispielsweise bei Fremdaufladung, kann sich das Druckgefälle auch umkehren, was zu einem Spülen des Brennraums mit Frischluft führt. Unter einer Ventilüberschneidung wird der Bereich verstanden, in dem Einlass- und Auslassventile gleichzeitig geöffnet sind.
Die innere Abgasrückführmenge wird wesentlich durch das dem Verbrennungsmotor zu Grunde liegende Konzept und die Parameter des Ladungswechsels beeinflusst. Bei einem schnell laufenden, aufgeladenen Dieselmotor für einen Personenkraftwagen ist die innere Abgasrückführmenge üblicherweise gering. Dies rührt zum einem daher, dass das Kompressionsvolumen typischerweise klein ist und somit wenig Verbrennungsgas während des Ladungswechsels im oberen Totpunkt im Zylinder verbleibt. Das führt zu einer niedrigen inneren Abgasrückführung, welche über der Laufzeit üblicherweise weitgehend konstant ist. Weiterhin ist die Ventilüberschneidung typischerweise sehr kurz, was zu einer geringen Rückströmung bzw. Spülung führt.
Ein wesentlicher Betriebsparameter, der die innere Abgasrückführmenge beeinflusst, ist der Abgasgegendruck. Ändert sich dieser deutlich, z. B. durch den Einsatz eines Partikelfilters, so ändert sich die innere Abgasrückführmenge ebenfalls signifikant.
Bei Regelungs-/Steuerungsverfahren, welche die innere Abgasrückführmenge nicht explizit ermitteln und berücksichtigen, äußert sich beispielsweise eine Steigerung der inneren Abgasrückführmenge (z. B. durch einen erhöhten Abgasgegendruck) in einem Betriebspunkt ohne äußere Abgasrückführung in einem Absinken des gemessenen Werts der Frischgasmenge. Dies wird als Erhöhung der äußeren Abgasrückführmenge interpretiert. Da das dem Regelungs-/Steuerungsverfahren zu Grunde liegende Konzept bzw. Modell nur auf einer äußeren Abgasrückführung zwischen Abgastrakt und Saugrohr basiert, die üblicherweise über einen Kühler erfolgt, bleibt die deutlich höhere Temperatur, bei der die Vermischung des Frischgases mit der inneren Abgasrückführmenge im Zylinder erfolgt, bei dieser Art der Regelung/Steuerung unberücksichtigt. Die deutlich höhere Temperatur der Abgasrückführmenge führt bei der Vermischung mit der angesaugten Gasmenge dazu, dass die Gasmasse im Zylinder sinkt. Bei einer Regelung/Steuerung ohne Berücksichtigung der inneren Abgasrückführung und deren Temperatur wird somit die gesamte Ist-Abgasrückführmenge zu hoch berechnet, was bei einer Einregelung auf einen gewünschten Sollwert zu einer zu niedrig angesetzten Stellgröße bzw. zu einer zu niedrigen Abgasrückführrate führt.
Um die Genauigkeit bei der Bestimmung der Abgasrückführmenge zu erhöhen, kann die für die Bestimmung benötigte, gemessene Frischgasmenge und/oder Luftaufwandsänderung durch einen Vergleich zwischen der gemessenen Größe und der aus Druck, Temperatur und Füllungsverhalten des Verbrennungsmotors (so genannter Luftaufwand) ermittelten Frischgasmenge beim Betrieb aktualisiert bzw. adaptiert werden. Die Frischgasmenge wird üblicherweise mittels eines so genannten Heissfilm-Luftmassenmessers (HFM) gemessen. Eine Korrektur der gemessenen Frischgasmenge kann nötig werden, um beispielsweise eine Drift des Sensors zu kompensieren. Hierdurch wird nicht nur die Genauigkeit bei der Bestimmung der Abgasrückführmenge erhöht, sondern selbstverständlich ebenso die Genauigkeit aller anderer Funktionen/Berechnungen/Ermittlungen, die mittelbar oder unmittelbar von der gemessenen Frischgasmenge abhängen. Da das Adaptionsverfahren eine deaktivierte Abgasrückführung oder zumindest eine im jeweiligen Adaptionspunkt konstante, geringe Abgasrückführmenge voraussetzt, führt eine nicht berücksichtigte, nicht vernachlässigbare innere Abgasrückfüh rung zu fehlerhaften Messgrößen bzw. zu fehlerhafter Aktualisierung bzw. Adaption.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden sowohl die innere als auch die äußere Abgasrückführmenge berücksichtigt. Dies führt dazu, dass die mit dem Verfahren berechnete Abgasrückführmenge eine hohe Genauigkeit unter stationären, instationären sowie unterschiedlichen Umgebungsbedingungen aufweist. Es kann eine hohe Regelungsgenauigkeit erzielt werden. Weiterhin kann die angesaugte Frischgasmenge mit höherer Genauigkeit bestimmt und gegebenenfalls durch Vergleich mit berechneten Werten korrigiert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise in einem dem Verbrennungsmotor zugeordneten Steuergerät implementiert.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und den anhand der Zeichnung nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen. Hierbei zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Zylinders eines Verbrennungsmotors mit einem Saugrohr und einem Abgasrohr,
2 eine schematische Darstellung der angesaugten Gasmenge und der inneren Abgasrückführmenge und
3 ein Blockdiagramm eines Modells zur Bestimmung der inneren Abgasrückführmenge.
In den Figuren kennzeichnen gleiche Bezugszeichen funktionell gleiche Komponenten bzw. Größen.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Zylinders 3 eines Verbrennungsmotors mit einem Saugrohr 1 und einem Abgasrohr 2, bei welchem das erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung/Steuerung der Abgasrückführmenge eingesetzt werden kann. Es ist eine Abgasrückführung 7 vorgesehen, welche das Abgasrohr 2 mit dem Saugrohr 1 verbindet und Abgas von dem Abgasrohr 2 in das Saugrohr 1 leitet. In der Abgasrückführung 7 sind vorzugsweise ein nicht dargestellter Kühler und ein nicht dargestelltes Stellglied, vorzugsweise eine Drossel, vorgesehen. Dem Zylinder 3 sind ein Kolben 4, ein Einlassventil 5 und eine Auslassventil 6 zugeordnet.
Über das Saugrohr 1 wird dem Zylinder eine angesaugte Gasmenge m_2S zugeführt, welche sich aus einer Frischgasmenge m_L und einer rückgeführten Abgasmenge m_R zusammensetzt. Die Frischgasmenge m_L wird für das erfindungsgemäße Verfahren mittels eines entsprechenden, nicht dargestellten Sensors, beispielsweise eines Heissfilm-Luftmassenmessers ermittelt. Im Abgasrohr 2 herrschen ein Abgasgegendruck p₃, welcher vorzugsweise durch einen entsprechenden, nicht dargestellten Sensor gemessen wird, und eine Abgastemperatur T₃. Die Abgastemperatur T₃ wird vorzugsweise über ein entsprechendes Kennfeld bzw. Simulationsmodell aus der dem Zylinder 3 bzw. dem Verbrennungsmotor zugeführten Kraftstoffmenge und der Drehzahl des Verbrennungsmotors ermittelt. Im Saugrohr 1 herrscht stromaufwärts der Abgasrückführung 7 ein Ladedruck p₂ und eine Temperatur T₂, welche vorzugsweise durch entsprechende, nicht dargestellte Sensoren bestimmt werden. Unmittelbar nach Zumischung der Abgasrückführmenge m_R liegt im Saugrohr 1 die Temperatur T_2S vor, welche durch Messung und/oder durch Berechnung ermittelt werden kann. Im Zylinder 3 herrscht vor Zumischung bzw. ohne Berücksichtigung der inneren Abgasrückführmenge die Temperatur T_2Z. Nach Zumischung bzw. bei Berücksichtigung der inne ren Abgasrückführmenge liegt in dem Zylinder 3 die Temperatur T_Z vor.
Die innere Abgasrückführmenge berücksichtigt die Verbrennungsgasmenge m_RiOT, die während eines Ladungswechsels im oberen Totpunkt in einem Zylinder des Verbrennungsmotors verbleibt. Unter der Annahme, dass während eines Ladungswechsels im oberen Totpunkt das Kompressionsvolumen mit Restgas gefüllt ist, das zumindest annähernd die Abgastemperatur T₃ aufweist und dessen Druck dem Abgasgegendruck p₃ entspricht, kann über die thermische Zustandsgleichung die im Zylinder verbleibende Verbrennungsgasmenge m_RiOT wie folgt beschrieben werden:
wobei R die universelle Gaskonstante und V_C das Kompressionsvolumen ist.
Zusätzlich kann bei der inneren Abgasrückführmenge eine mögliche Rückströmung von Verbrennungsgas in das Saugrohr beim Öffnen des Einlassventils berücksichtigt werden, wenn der Druck p₃ im Abgasrohr den Druck p₂ im Saugrohr übersteigt. Diese Rückströmung m_RiR kann basierend auf der so genannten Saint-Venantschen Durchflussgleichung folgendermaßen beschrieben werden:
wobei n die Drehzahl, A der momentan effektive Ventilquerschnitt bzw. empirisch ermittelte Ventilüberschneidung hinsichtlich Zeit und Querschnitt und κ der Isentropenexponent ist. Inwieweit die Rückströmung m_RiR berücksichtigt werden sollte, hängt von der Anwendung bzw. dem zu Grunde liegenden System ab. Ist die Ventilüberschneidung, wie beispielsweise bei aufgeladenen Dieselmotoren mit hoher Verdichtung bzw. Aufladung, sehr kurz, so kann die Rückströmung m_RiR insbesondere bei hohen Drehzahlen vernachlässigt werden.
Die gesamte innere Abgasrückführung ergibt sich aus der beim Ladungswechsel im oberen Totpunkt im Zylinder verbleibenden Verbrennungsgasmenge m_RiOT und der in das Ansaugrohr rückströmenden Verbrennungsgasmenge m_RiR gemäß der folgenden Gleichung: mRi = mRiR + mRiOT. (3)
Bei Vernachlässigung der Rückströmung m_RiR vereinfacht sich Gleichung (3) zu: mRi = mRiOT. (4)
Die innere Abgasrückführung führt im Zylinder zu einer Aufheizung der gesamten Zylinderladung. Dies führt zu einem Absinken der gesamten Gasmasse im Zylinder mit steigender innerer Abgasrückführmenge. Um dieses Absinken der Zylindermasse wegen der höheren Temperatur der Abgasrückführmenge bei Regelungen/Steuerungen, Adaptionen und/oder Modellierungen/Simulationen zu berücksichtigen, wird vorzugsweise eine idealisierte innere Abgasrückführmenge gebildet, die auf der Annahme gleichbleibender Temperaturverhältnisse basiert und die im folgenden als „scheinbare” innere Abgasrückführmenge bezeichnet wird.
2 zeigt eine schematische Darstellung der Mengenverhältnisse im Zylinderbrennraum. Der Balken A stellt die idealen Verhältnisse ohne Berücksichtigung der inneren Abgasrückführung dar. In diesem Fall entspricht die Zylindermenge m_Z der angesaugten Gasmenge m_2S0. Der Balken B zeigt die realen Verhältnisse mit Berücksichtigung der inneren Abgasrückführung, bei denen sich die Gasmenge im Zylinder aus der angesaugten Gasmenge m_2S, die aus der angesaugten Frischgasmenge und der Abgasmenge der äußeren Abgasrückführung besteht, und der inneren Abgasrückführmenge m_Ri zusammensetzt. Die Mengendifferenz Δm entspricht der Verkleinerung der Zylindermenge m_Z wegen der Aufheizung durch die Abgasrührung m_Ri. Der Balken C zeigt die Verhältnisse unter der Annahme, dass eine innere Abgasrückführung stattfindet, aber eine Aufheizung der Zylinderladung nicht erfolgt. Die gesamte Gasmenge im Zylinder entspricht somit der Gasmenge im Falle des Balkens A und sie setzt sich zusammen aus der angesaugten Gasmenge m_2S und einer scheinbaren inneren Abgasrückführmenge m_Ri0, die zusätzlich zur angesaugten Gasmenge m_2S in den Zylinder passen würde, wenn die durch die erhöhte Abgastemperatur begründete Aufheizung der Zylinderladung nicht stattfinden würde. Die scheinbare innere Abgasrückführmenge m_Ri0 ergibt sich aus der Summation der tatsächlichen inneren Abgasrückführmenge m_Ri und der Mengendifferenz Δm. Die scheinbare, angesaugte Gasmenge m_2S0 ergibt sich aus der Summe der tatsächlich angesaugten Gasmenge m_2S und der scheinbaren inneren Abgasrückführmenge m_Ri0.
Unter der Annahme, dass sich die angesaugte Gasmenge beim Einströmen in den Zylinder von der Temperatur T_2S im Saugrohr auf die Temperatur T_2Z im Zylinder erhöht und diese Erhöhung bekannt ist, lässt sich für den Fall ohne innere Abgasrückführung, d. h. die scheinbare angesaugte Gasmenge m_2S0 ent– spricht der tatsächlich angesaugten Gasmenge m_2S, die thermische Zustandsgleichung im unteren Totpunkt wie folgt formulieren:
wobei der Druck p_2Z dem Druck entsprechen soll, der im unteren Totpunkt, das heißt beim Ende des Saugtaktes, im Zylinder vorliegt. Die Variable V_C kennzeichnet das Kompressionsvolumen und die Variable V_H kennzeichnet das Hubvolumen. Die im Zylinder befindliche Gasmenge m_Z entspricht in diesem Fall der angesaugte Gasmenge m_2S, welche ohne innere Abgasrückführung der scheinbaren angesaugten Gasmenge m_2S0 entspricht.
Berücksichtigt man die innere Abgasrückführung und nimmt man weiterhin an, dass sich die angesaugte Gasmenge m_2S durch den Einströmvorgang und nicht durch Vermischung mit der inneren Abgasrückführmenge auf die Temperatur T_2Z erwärmt und dass die Abgasrückführmenge m_Ri mit der Temperatur T₃ zugemischt wird, so lässt sich unter Zuhilfenahme der Mischungsgleichung die thermische Zustandsgleichung wie folgt formulieren:
wobei m_2S0 = m_Ri0 + m_2S ist, wie oben beschrieben.
Aus der Gleichung (6) ergibt sich nun die scheinbare Abgasrückführmenge m_Ri0 zu:
Die Temperatur T_2Z, die im Zylinder vorliegt, kann durch Messung mittels eines entsprechenden Sensors ermittelt werden. Soll ein entsprechender Sensor nicht vorgesehen sein, beispielsweise aus Kosten- und/oder Bauraumüberlegungen, kann die Temperatur T_2Z aus einer bereits bekannten Zustandsgröße mittels eines Beobachters und/oder über ein geeignetes Kennfeld bzw. Modell ermittelt werden.
Bevorzugterweise wird die Temperatur T_2Z über die gemessene und/oder berechnete Temperatur T_2S, die im Saugrohr nach Zumischung der äußeren Abgasrückführung vorliegt, ermittelt, wobei vorzugsweise eine additive Korrektur in Abhängigkeit von der Drehzahl n und der Einspritzmenge q erfolgt. Die im Zylinder vorliegende Temperatur ergibt sich dann zu: T2Z = T2S + f(n, q), (8)wobei f(n, q) eine Funktion der Drehzahl n und der Einspritzmenge q ist, die empirisch beispielsweise durch entsprechende Versuche bzw. Tests und/oder durch physikalische Modellierung und/oder Systemidentifikation (z. B. mittels der Methode der kleinsten Fehlerquadrate) ermittelt werden kann.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine äußere Abgasrückführmenge auf der Basis der Abgastemperatur T₃, der Frischgastemperatur T₂, der angesaugten Frischgasmenge m_L und der inneren Abgasrückführmenge m_Ri ermittelt, wobei vorzugsweise die Ermittlung auf der scheinbaren inneren Abgasrückführmenge m_Ri0, wie oben definiert, beruht. Dies hat den Vorteil, dass die Temperaturdifferenz zwischen der angesaugten Gasmenge und der inneren Abgasrückführmenge bei der Bestimmung und somit bei einer Regelung/Steuerung der äußeren Abgasrückführmenge berücksichtigt werden kann. Die – vorzugs weise scheinbare – innere Abgasrückführmenge m_Ri bzw. m_Ri0 wird bevorzugterweise derart berücksichtigt, dass sie bei der Bestimmung der äußeren Abgasrückführmenge zu der vorzugsweise durch Messung ermittelten, angesaugten Frischgasmenge m_L unter Bildung einer so genannten scheinbaren angesaugten Frischgasmenge m_L0 wie folgt hinzu addiert wird: mL0 = mRi0 + mL (9)
Für eine Regelung/Steuerung der äußeren Abgasrückführmenge wird zu der berechneten äußeren Abgasrückführmenge die berechnete innere Abgasrückführmenge hinzu addiert.
Wird des Weiteren, insbesondere zur Steigerung der Genauigkeit der Berechnung der äußeren Abgasrückführmenge bzw. insbesondere zur Korrektur der gemessenen Frischgasmenge, eine adaptive Funktion bzw. eine Lernfunktion herangezogen, welche die angesaugte Frischgasmenge bzw. den Luftaufwand bei laufendem Prozess/System aktualisiert bzw. korrigiert, so wird vorzugsweise auch bei dieser Aktualisierung die innere Abgasrückführmenge berücksichtigt. Die Korrektur/Aktualisierung der Frischgasmenge bzw. des Luftaufwands erfolgt somit bevorzugterweise nicht nur basierend auf der gemessenen Frischgasmenge m_L, sondern auf der scheinbaren Frischgasmenge m_L0, wobei m_L0 sich gemäß der Gleichung (9) berechnet.
Basierend auf den Gleichungen (1) bis (8) erfolgt die Berechnung der tatsächlichen inneren Abgasrückführmenge und der scheinbaren inneren Abgasrückführmenge vorzugsweise wie in der 3 in Form eines Blockdiagramms schematisch dargestellt. Der Einfachheit halber wird bei der Berechnung die Rückströmung in das Saugrohr (siehe Gleichung 2) vernachlässigt. Das heißt, die innere Abgasrückführung ergibt sich gemäß Gleichung (4). Die Rückströmung kann selbstverständlich über ein entsprechendes Kennfeld bzw. Modell, welches die Berechnung von Gleichung (2) repräsentiert, mitberücksichtigt werden.
Vorzugsweise erfolgt die Berechnung der inneren Abgasrückführmenge bzw. der scheinbaren inneren Abgasrückführmenge relativ. Das heißt, berechnet wird die Änderung der inneren Abgasrückführmenge bzw. der scheinbaren inneren Abgasrückführmenge bei sich änderndem Abgasgegendruck p₃. Die Änderung der inneren Abgasrückführmenge wird im folgenden als relative innere Abgasrückführmenge m_Rirel bezeichnet. Die Änderung der scheinbaren inneren Abgasrückführmenge wird als relative scheinbare innere Abgasrückführmenge m_Ri0rel bezeichnet. Für den Fall geringer Änderungen des Abgasgegendrucks, insbesondere für den Betriebsfall ohne Partikelfilter, ist auf diese Weise eine einfache, wenig Rechenaufwand erfordernde Anwendung/Applikation möglich.
In der 3 stellt der Funktionsblock 8 ein Kennfeld bzw. einen Modell dar, welches gemäß der Gleichung (1) aus den Eingangsgrößen momentaner Abgasgegendruck p₃ und momentane Abgastemperatur T₃ eine absolute innere Abgasrückführmenge m_Ri berechnet. Aus der momentanen Drehzahl n und der momentanen Einspritzmenge q wird mittels des Funktionsblocks 9, bei dem es sich um ein Kennfeld bzw. ein entsprechendes Modell handelt, ein Basiswert m_Ribas für die innere Abgasrückführmenge gebildet. Dieser Basiswert m_Ribas entspricht vorzugsweise einer inneren Abgasrückführmenge, wie sie bei einer Anwendung ohne Partikelfilter bzw. mit nicht oder gering verschmutzten/beladenen Partikelfilter auftritt. An einem Verknüpfungspunkt 10 wird der Basiswert m_Ribas für die innere Abgasrückführmenge von der absoluten inneren Abgasrückführmenge m_Ri unter Bildung der relativen inneren Abgasrückführmenge m_Rirel subtrahiert.
Gemäß dem Gleichungen (7) und (8) wird die relative scheinbare innere Abgasrückführmenge m_Ri0rel gebildet. Mittels des Funktionsblocks 11, bei dem es sich um ein Kennfeld bzw. um ein entsprechendes Modell handelt, wird aus der momentanen Drehzahl n und der momentanen Einspritzmenge q der Wert f(n, q) berechnet, welcher in einem Verknüpfungspunkt 12 unter Bildung der im Zylinder vorliegenden Temperatur T_2Z zu der im Saugrohr herrschenden Temperatur T_2S addiert wird. Die im Saugrohr vorliegende Temperatur T_2S kann durch Messung und/oder Berechnung ermittelt werden. Die relative innere Abgasrückführmenge m_Rirel wird in einem Verknüpfungspunkt 13 mit der Abgastemperatur T₃ multipliziert und in einem Verknüpfungspunkt 14 durch die Zylindertemperatur T2Z unter Bildung der relativen scheinbaren inneren Abgasrückführmenge m_Ri0rel dividiert.
Soll die Rückströmung m_RiR bei der Berechnung mitberücksichtigt werden, so kann dies über einen dem Funktionsblock 8 entsprechenden Funktionsblock, der auf der Gleichung (2) basiert geschehen, dessen Ausgang additiv und bezüglich des Signalflusses vor dem Verknüpfungspunkt 10 bei der Bildung der relativen inneren Abgasrückführung zusätzlich berücksichtigt wird. Der Funktionsblock 9 sollte ggf. entsprechend angepasst werden.
Das in der 3 dargestellte Blockdiagramm kannselbstverständlich derart vereinfacht werden, dass absolute statt relative Werte berechnet werden. Hierzu müsste auf die Subtraktion des Basiswerts m_Ribas verzichtet werden.
Die in der 3 dargestellte Struktur zur Berechnung der inneren Abgasrückführmenge bzw. der scheinbaren inneren Ab gasrückführmenge wird vorzugsweise softwaretechnisch in einem dem Verbrennungsmotor zugeordneten Steuergerät realisiert.

Claims

Verfahren zur Bestimmung einer Frischgasmenge, wobei eine gemessene Frischgasmenge (m_L) unter Berücksichtigung einer inneren Abgasrückführmenge (m_Ri, m_Ri0) unter Bildung einer scheinbaren Frischgasmenge (m_L0) korrigiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine idealisierte bzw. scheinbare innere Abgasrückführmenge (m_Ri0) für die Ermittlung der Frischgasmenge herangezogen wird, die sich aus der inneren Abgasrückführmenge (m_Ri) unter Berücksichtigung des Verhältnisses von Abgastemperatur (T₃) zu einer Zylindertemperatur (T_2Z) vor Zumischung der inneren Abgasrückführmenge (m_Ri) ergibt.