DE19709955A1 - Verfahren und Einrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine, der eine Aufladeeinrichtung zugeordnet ist.
Aus der WO 96/32579 ist ein Verfahren und eine Einrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine bekannt. Ein Schätzwert des Luftmassenstroms in einem Zylinder der Brennkraftmaschine wird von einem Beobachter, der ein physikalisches Modell ei­ nes Ansaugtraktes der Brennkraftmaschine umfaßt, abhängig von der Drehzahl und dem Öffnungsgrad der Drosselklappe und einem Umgebungsdruck berechnet. Da sich der Umgebungsdruck nur langsam ändert, wird ein Schätzwert des Umgebungsdrucks von dem Beobachter durch Adaption im Vollastbetrieb der Brenn­ kraftmaschine ermittelt. Bei dem bekannten Verfah­ ren/Einrichtung kann die tatsächlich in den Zylinder der Brennkraftmaschine einströmende Luftmasse bei einer Brenn­ kraftmaschine ohne eine Aufladeeinrichtung mit hoher Genauig­ keit sowohl im stationären als auch im instationären Betrieb der Brennkraftmaschine bestimmt werden. Somit kann dann auch im instationären Betrieb der Brennkraftmaschine eine präzise Kraftstoffzumessung erfolgen und damit ein vorgegebenes Luft/Kraftstoffverhältnis eingestellt werden.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Ein­ richtung schaffen, das/die ein genaues und zuverlässiges Steuern einer Brennkraftmaschine ermöglicht, der eine Aufla­ deeinrichtung zugeordnet ist.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patent­ ansprüche 1 und 7 gelöst. Das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 zeichnet sich dadurch aus, daß ein Schätzwert eines Lade­ drucks in einem Ladebehälter, den die Aufladeeinrichtung auf­ weist, von einem ersten Beobachter abhängig von der Drehzahl und einem Öffnungsgrad einer Umluftklappe, die in einem Bypass der Aufladeeinrichtung angeordnet ist, berechnet wird. Der erste Beobachter umfaßt ein dynamisches physikalisches Modell der Aufladeeinrichtung. Dadurch kann ein äußerst ge­ nauer Schätzwert des Ladedrucks sowohl im stationären als auch im instationären Betrieb berechnet werden, ohne daß ein kostspieliger Drucksensor in der Aufladeeinrichtung vorgese­ hen sein muß, der einen Meßwert des Ladedrucks erfaßt.
Ein zweiter Beobachter ist vorgesehen, der ein dynamisches physikalisches Modell eines Ansaugtraktes der Brennkraftma­ schine umfaßt und der abhängig von der Drehzahl, dem Öff­ nungsgrad einer Drosselklappe und dem Schätzwert des Lade­ drucks einen Schätzwert des Luftmassenstroms berechnet. Ein Stellglied zum Steuern eines Stellgliedes der Brennkraftma­ schine wird anschließend abhängig von dem Schätzwert des Luftmassenstroms in dem Zylinder ermittelt. Der Schätzwert des Luftmassenstroms in dem Zylinder weist sowohl im statio­ nären als auch im instationären Betrieb der Brennkraftmaschi­ ne eine hohe Genauigkeit auf, so daß durch das erfindungsge­ mäße Verfahren der Fahrkomfort erhöht wird und gleichzeitig geringe Emissionen, wie vom Gesetzgeber gefordert, eingehal­ ten werden können.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Brennkraftmaschine mit einer Steuereinrichtung zum Steuern der Brennkraftmaschine,
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 3 das Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und
Fig. 4 das Blockschaltbild einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
Elemente gleicher Konstruktion und Funktion sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden jeweils nur einmal beschrieben.
Eine Brennkraftmaschine (Fig. 1) umfaßt eine Aufladeeinrich­ tung 1, einen Ansaugtrakt 2, dem eine Drosselklappe 20 ange­ ordnet ist, und einen Motorblock 3, der einen Zylinder 30 und eine Kurbelwelle 34 aufweist.
Die Aufladeeinrichtung weist einen Verdichter 10, der mit der Kurbelwelle 34 gekoppelt ist, und einen Ladebehälter 11 auf, der mit dem Ansaugtrakt 1 verbunden ist. Desweiteren umfaßt die Aufladeeinrichtung 1 einen Bypass 12 zu dem Verdichter 10. Eine Umluftklappe 13 ist in dem Bypass 12 angeordnet. Der Verdichter 10 ist vorzugsweise als Kompressor ausgebildet, der über die Kurbelwelle 34 angetrieben wird. Der Verdichter 10 ist mit der Kurbelwelle 34 direkt oder über ein nicht dar­ gestelltes Getriebe und/oder über eine nicht dargestellte Kupplung verbunden.
Ein Kolben 31, eine Pleuelstange 32 und eine Zündkerze 33 sind dem Zylinder 30 zugeordnet. Die Pleuelstange 32 ist mit dem Kolben 31 und der Kurbelwelle 34 verbunden.
Ein Einspritzventil 4 ist vorgesehen, das einem Einzelein­ spritzsystem zugeordnet ist und in der Nähe des Zylinders 30 an dem Ansaugtrakt 2 angeordnet ist. Die Brennkraftmaschine umfaßt desweiteren einen Abgastrakt 5, in dem ein Katalysator 50 angeordnet ist. Die Brennkraftmaschine ist in der Fig. 1 mit einem Zylinder 30 dargestellt. Vorzugsweise umfaßt sie jedoch mehrere Zylinder. Das Einspritzventil 4 kann auch ei­ nem Zentraleinspritzsystem oder einem Direkteinspritzsystem zugeordnet sein. Die Brennkraftmaschine kann auch ein Abgas­ rückführsystem 6 mit einem gestrichelt dargestellten Abgas­ rückführrohr 60 und einem Abgasrückführventil 61 aufweisen.
Eine Steuereinrichtung 7 für die Brennkraftmaschine ist vor­ gesehen, der Sensoren zugeordnet sind, die verschiedene Meß­ größen erfassen und jeweils den Meßwert der Meßgröße ermit­ teln. Falls sowohl ein Meßwert als auch ein Schätzwert der jeweiligen Meßgröße ermittelt wird, ist der jeweilige Meßwert durch ein nachgestelltes MES gekennzeichnet und der Schätz­ wert durch ein nachgestelltes MOD gekennzeichnet. Die Steu­ ereinrichtung 7 ermittelt abhängig von mindestens einer Meß­ größe ein oder mehrere Stellsignale, die jeweils ein Stellge­ rät steuern.
Die Sensoren sind ein Pedalstellungsgeber 8, der eine Pedal­ stellung PV des Fahrpedals 9 erfaßt, ein Drosselklappenstel­ lungsgeber 21, der einen Öffnungsgrad THR der Drosselklappe 20 erfaßt, ein Luftmassenmesser 22, der einen Luftmassenstrom MAF erfaßt und/oder ein Saugrohrdrucksensor 23, der einen Saugrohrdruck MAP erfaßt, ein erster Temperatursensor 25, der eine Ladelufttemperatur TBA erfaßt, ein zweiter Temperatur­ sensor 15, der die Ansauglufttemperatur TAM erfaßt, ein Um­ luftklappenstellungsgeber 14, der einen Öffnungsgrad UK der Umluftklappe 13 erfaßt, ein Drehzahlgeber 25, der eine Dreh­ zahl N der Kurbelwelle 34 erfaßt und eine Sauerstoffsonde 51, die den Restsauerstoffgehalt des Abgases erfaßt und die die­ sem eine Luftzahl LAM zuordnet. Je nach Ausführungsform der Erfindung können eine beliebige Untermenge der genannten Sen­ soren oder auch zusätzliche Sensoren vorhanden sein. Insbe­ sondere kann bei einer kostengünstigen Ausführungsform der Erfindung auf den Luftmassenmesser 22 und/oder den Saugrohr­ drucksensor 23 verzichtet werden.
Die Steuergeräte umfassen jeweils einen Stellantrieb und ein Stellglied. Der Stellantrieb ist ein elektromotorischer An­ trieb, ein elektromagnetischer Antrieb, ein mechanischer An­ trieb oder ein weiterer dem Fachmann bekannter Antrieb. Die Stellglieder sind als Drosselklappe 20, als Einspritzventil 4, als Zündkerze 33, als Umluftklappe 13 oder auch als ein nicht dargestellter Umschalter zwischen zwei verschiedenen Saugrohrlängen ausgebildet. Auf die Stellgeräte wird im fol­ genden jeweils mit dem zugeordneten Stellglied Bezug genom­ men.
Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise als elektronische Mo­ torsteuerung ausgebildet. Sie kann jedoch auch mehrere Steu­ ergeräte umfassen, die elektrisch leitend miteinander verbun­ den sind, so z. B. über ein Bussystem.
In Fig. 2 ist das Blockschaltbild einer ersten Ausführungs­ form der Steuereinrichtung 7 mit dem ersten Beobachter 71 und dem zweiten Beobachter 72 dargestellt. Im folgenden wird zu­ nächst der erste Beobachter 71 beschrieben.
Der erste Beobachter 71 weist einen ersten Block B1 auf, der ein physikalisches Modell der Aufladeeinrichtung (1) umfaßt und mit dem ein Schätzwert BP_MOD des Ladedrucks berechnet wird. Für den Schätzwert BP_MOD des Ladedrucks kann folgende Differentialgleichung angegeben werden, wobei ein vorange­ stelltes DT bei dem jeweiligen Bezugszeichen die jeweilige zeitliche Ableitung der Größe oder des Schätzwertes bezeich­ net:
R: Allgemeine Gaskonstante
VOL: Volumen des Ladebehälters 11
MAF_V_MOD: Schätzwert des Luftmassenstroms am Verdichter 10
MAF_THR_MOD: Schätzwert des Luftmassenstrom an der Drossel­ klappe 20
MAF_UK_MOD: Schätzwert des Luftmassenstroms an der Umluft­ klappe 13.
Der Schätzwert MAF_THR_MOD des Luftmassenstroms an der Dros­ selklappe 20 wird aus der Durchflußgleichung idealer Gase durch Drosselstellen abgeleitet. Strömungsverluste, die an der Drosselklappe 20 auftreten, werden durch einen reduzier­ ten Strömungsquerschnitt ARED_THR berücksichtigt. So lassen sich folgende Beziehungen angeben:
für unterkritische Druckverhältnisse und
ΨTHR = ΨTHR,Kritisch = con (1. 4)
für überkritische Druckverhältnisse.
χ Adiabatenexponent
ΨTHR Durchflußfunktion für die Drosselklappe
MAP_MOD Schätzwert des Saugrohrdrucks
BP_MOD Schätzwert des Ladedrucks
Die Funktion ΨTHR kann in Abschnitte zerlegt werden, inner­ halb derer sie durch eine Polygonzugaproximation ausreichend genau dargestellt wird. Damit gilt:
Die Werte für die Steigung DFG1i und den Offset DFG0i sind in Tabellen abhängig von dem Verhältnis des Schätzwertes MAP_MOD des Saugrohrdrucks zu dem Schätzwert BP_MOD des Ladedrucks abgelegt.
Der Term
wird vorzugsweise durch einen Wert β aproximiert, der aus ei­ nem ersten Kennfeld KF1 in Abhängigkeit von der Ladelufttem­ peratur TBA ermittelt wird.
So ergibt sich folgende Beziehung, aus der der Schätzwert MAF_THR_MOD des Luftmassenstroms an der Drosselklappe 20 be­ rechnet wird:
MAF_THR_MOD=ARED_THR.β.(DFG0i.BP_MOD-DFG1i.MAP_MOD) (1.7)
Für den Schätzwert MAF_UK_MOD des Luftmassenstroms an der Um­ luftklappe 13 läßt sich folgende Beziehung angeben:
für unterkritische Druckverhältnisse und
ΨUK = ΨUK,Kritisch = con (2 .0)
für überkritische Druckverhältnisse.
ΨUK Durchflußfunktion für die Umluftklappe
AMP_MOD Schätzwert des Umgebungsdrucks.
Die Beziehung 1.8 wird analog der Beziehung 1.2 vereinfacht, so daß sich für den Schätzwert MAF_UK_MOD des Luftmassen­ stroms an der Umluftklappe 13 folgende Beziehung ergibt:
MAF_UK_MOD=ARED_UK.β.(DFG0K.BP_MOD-DFG1KAMP_MOD) (2.1)
Die Werte für die Steigung DFG1K und DFG0K sind in Tabellen abhängig vom Verhältnis des Schätzwertes AMP_MOD des Umge­ bungsdrucks und des Schätzwertes BP_MOD des Ladedrucks abge­ legt.
Der Schätzwert MAF_V_MOD des Luftmassenstroms durch den Ver­ dichter 10 wird nach der folgenden Gleichung ermittelt:
VF ist der Volumenstrom, d. h. das Volumen an Ansaugluft, das der Verdichter 10 pro Zeiteinheit fördert. TAM ist eine Umge­ bungstemperatur, die vorzugsweise von einem zweiten Tempera­ tursensor 15 erfaßt wird oder aus anderen Meßgrößen abgelei­ tet ist. Der Volumenstrom VF wird aus einem zweiten Kennfeld abhängig von dem Schätzwert BP_MOD des Ladedrucks und dem Schätzwert AMP_MOD des Umgebungsdrucks und einer Verdichter­ drehzahl NV des Verdichters 10 ermittelt. Die Verdichterdreh­ zahl NV ist proportional zu der Drehzahl N der Kurbelwelle 34. Falls der Verdichter direkt mit der Kurbelwelle 34 gekop­ pelt ist, so ist die Verdichterdrehzahl Nv gleich der Dreh­ zahl N der Kurbelwelle 34.
Die Berechnung der Schätzwerte erfolgt segmentsynchron, d. h. bei einer Vierzylinderbrennkraftmaschine alle 180°- Kurbelwellenwinkel, bei einer Sechszylinderbrennkraftmaschine alle 120°-Kurbelwellenwinkel und bei einer Achtzylinderbrenn­ kraftmaschine alle 90°-Kurbelwellenwinkel. Der Index n be­ zeichnet das aktuelle Segment, also den aktuellen Rechenzy­ klus, der Index n-1 das vorhergehende Segment. Der zeitliche Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Segmenten ist durch eine Abtastzeit tA gegeben. Die Abtastzeit tA ist somit abhängig von der Drehzahl N.
Für den Schätzwert BP_MODn des Saugrohrdrucks im aktuellen Segment wird folgende Gleichung angesetzt
BP_MOD = BP_MODn-1 + tA.DT_BP_MODn (2.3)
Durch Einsetzen der Gleichungen (1.7), (2.1) und (2.2) in die Gleichung (1.0) folgt für den Schätzwert DT_BP_MOD der zeit­ lichen Ableitung des Ladedrucks folgende Beziehung:
Die Gleichung (2.4) eingesetzt in die Gleichung (2.3) ergibt aufgelöst nach dem Schätzwert MAP_MODE des aktuellen Lade­ drucks:
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird im aktuellen Segment zuerst ein Grobschätzwert MAP_MOD_R des Saugrohrdrucks aus der Beziehung
MAP_MOD_Rn = MAP_MODn-1 + tA.DT_MAP_MODn-1 (2.6)
ermittelt.
Des weiteren wird ein Grobschätzwert BP_MOD_Rn des aktuellen Ladedrucks mit der Beziehung
BP_MOD_Rn = BP_MODn-1+tA.DT_BP_MODn-1 (2.7)
ermittelt. Der Volumenstrom VF kann somit einfach mit dem Grobschätzwert BP_MOD_Rn des Ladedrucks aus dem zweiten Kenn­ feld ermittelt werden. Ebenso wird vorteilhafterweise der Grobschätzwert BP_MOD_Rn des Ladedrucks und der Grobschätz­ wert MAP_MOD_Rn zum Ermitteln der Steigungen DFG1i, DFG1k und der Offsets DFG0i, DFG0k verwendet. Die Gleichungen (2.6) und (2.7) eingesetzt in die Gleichung (2.5) ergeben somit für den Schätzwert BP_MODn des Ladedrucks die Gleichung:
An dem Ausgang des ersten Blocks B1 steht somit der Schätz­ wert BP_MOD des Ladedrucks zur Verfügung. In einem zweiten Block B2 wird aus einem dritten Kennfeld in Abhängigkeit von dem Meßwert des Öffnungsgrades UK der Umluftklappe 13 der re­ duzierte Strömungsquerschnitt ARED_UK an der Umluftklappe 13 ermittelt. Durch den reduzierten Strömungsquerschnitt ARED_UK werden Strömungsverluste, die an der Drosselstelle auftreten, berücksichtigt.
Ein Meßwert ARED_THR_MES des reduzierten Strömungsquer­ schnitts ARED_THR wird in einem dritten Block B3 abhängig von dem Öffnungsgrad THR der Drosselklappe 20 ermittelt und dann vorzugsweise mit einem Korrekturwert ARED_THR_COR korrigiert.
Ein vierter Block B4 umfaßt ein physikalisches Modell des An­ saugtraktes 2 der Brennkraftmaschine. Ein derartiges Modell ist in der WO 96/32579 beschrieben, deren Inhalt hiermit mit einbezogen ist. Der Schätzwert MAF_THR_MOD des Luftmassen­ stroms an der Drosselklappe 20 wird aus der Durchflußglei­ chung idealer Gase durch Drosselstellen abgeleitet. Der Schätzwert MAF_THR_MOD des Luftmassenstroms und der Drossel­ klappe wird vorzugsweise gemäß der Gleichung (1.7) berechnet.
Der Schätzwert MAF_CYL_MOD des Luftmassenstroms in den Zy­ linder 30 läßt sich analytisch nur schwer bestimmen, da er stark vom Ladungswechsel abhängt. Die Füllung des Zylinders 30 wird weitgehend durch den Saugrohrdruck, die Drehzahl N und durch eine Ventilüberschneidung VUE der Gaswechselventile der Brennkraftmaschine bestimmt. Bei konstanter Drehzahl n und Ventilüberschneidung VUE ist der Luftmassenstrom in den Zylinder 20 direkt proportional zu dem Saugrohrdruck. Mit ei­ nem linearen Ansatz der Form
MAF_CYL_MOD = ETA_1.MAP_MOD+ETA_0 (2.9)
kann der Schätzwert MAF_CYL_MOD des Luftmassenstroms in dem Zylinder 30 mit guter Genauigkeit berechnet werden. Die Stei­ gung ETA_1 und das Absolutglied ETA_0 sind dabei unter Be­ rücksichtigung aller wesentlicher Einschlußfaktoren Funktio­ nen der Drehzahl N, der Geometrie des Ansaugtraktes, der An­ zahl der Zylinder 20, der Ventilüberschneidung, sowie der Ladelufttemperatur TBA. Die Abhängigkeit der Werte der Stei­ gung ETA_1 und des Absolutgliedes ETA_0 von den genannten Größen kann dabei über stationäre Messungen ermittelt werden und in einem vierten und einem fünften Kennfeld gespeichert werden. Mit den Gleichungen (1.7), (2.9) ergibt sich für ei­ nen Schätzwert DT_MAP_MOD der zeitlichen Ableitung des Saug­ rohrdrucks die Beziehung
wobei VAT das Volumen des Ansaugtraktes 2 ist. Vorzugsweise wird die Differenzialgleichung (3.0) mit Hilfe einer numeri­ schen Lösungsmethode, wie z. B. der Trapezregel gelöst. Dem­ nach ergibt sich folgende Beziehung für den Schätzwert MAP_MOD des Saugrohrdrucks:
An den Ausgängen des vierten Blocks B4 stehen somit der Schätzwert MAP_MOD des Saugrohrdrucks, der Schätzwert MAF_CYL_MOD des Luft­ massenstroms in den Zylinder 30 und der Schätzwert MAF_THR_MOD des Luftmassenstroms an der Drosselklappe 20 zur Verfügung.
Ein fünfter Block BS umfaßt ein Verhaltensmodell des Luftmassen­ messers 22, das beispielsweise ein PT1-Glied sein kann. In dem fünften Block BS wird in Abhängigkeit von dem Schätzwert MAF_THR_MOD des Luftmassenstroms der Drosselklappe 20 ein Schätz­ wert MAF_AFM_MOD des Luftmassenstroms an den Luftmassenmesser 22 berechnet. An der ersten Summierstelle 51 wird die Differenz XW des Meßwertes MAF_MES des Luftmassenstroms und des Schätzwertes MAF_AFM_MOD des Luftmassenstroms an dem Luftmassenmesser 22 gebil­ det. Ein Block B6 weist einen Regler auf, der vorzugsweise propor­ tionales und integrales Verhalten aufweist und dessen Regeldiffe­ renz die Differenz XW ist. Die Ausgangsgröße des Blocks B6 ist ein Korrekturwert ARED_THR_COR des reduzierten Strömungsquerschnitts an der Drosselklappe.
Der Block B7 weist einen Regler auf, der vorzugsweise integrales Verhalten aufweist und dessen Ausgangsgröße der Schätzwert AMP_MOD des Umgebungsdrucks ist. Eine besonders hohe Güte bei der Berech­ nung der Schätzwerte durch den ersten und den zweiten Beobachter 71, 72 wird erreicht, wenn jeweils nur einer der Regler in den sechsten bzw. siebten Block B6, B7 gleichzeitig aktiv ist. Weist das Verhältnis des Schätzwertes MAP_MOD des Saugrohrdrucks und des Schätzwertes BP_MOD des Ladedrucks einen Wert auf, der größer ist als ein vorgegebener erster Schwellenwert (z. B. MAP_MOD/BP_MOD < 0,9), so ist nur der Regler des siebten Blocks B7 aktiv und Abwei­ chungen zwischen dem Meßwert MAF_MES und dem Schätzwert MAF_AFM_MOD des Luftmassenstroms an dem Luftmassenmesser 22 führen zu einer Adaption des Schätzwertes AMP_MOD des Umgebungsdrucks.
Unterschreitet das Verhältnis des Schätzwertes MAP_MOD des Saug­ rohrdrucks und des Schätzwertes BP_MOD des Ladedrucks den vorgege­ benen ersten Schwellenwert, so ist nur der Regler des sechsten Blocks B6 aktiv. Auch wenn der Meßwert MAF_MES des Luftmassen­ stroms fehlerbehaftet ist, wie dies beispielsweise während Pulsa­ tionen der Ansaugluft im Ansaugtrakt 2 der Fall ist berechnen der erste und der zweite Beobachter 71, 72 auch genaue Schätzwerte. In diesem Fall werden dann sowohl der Regler des sechsten Blocks B6 als auch der Regler der siebten Blocks B7 deaktiviert und die Wer­ te des Korrekturwertes ARED_THR_COR des reduzierten Strömungsquer­ schnitts an der Drosselklappe 20 und der Schätzwert AMP_MOD des Umgebungsdrucks bleiben unverändert. Es wird also auf einen Modellabgleich verzichtet.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel (Fig. 3) weist der erste Block B1' wiederum das physikalische Modell der Aufladeeinrichtung 1 auf. Die Differentialgleichung 1.0 wird jedoch mit einem anderen Ansatz gelöst. So wird für den Luftmassenstrom an der Drosselklap­ pe 20 der Schätzwert MAF_THR_MODn-1 von dem unmittelbar vorangehen­ den Segment angesetzt. Für den Schätzwert des Ladedrucks zum aktu­ ellen Segment N folgt dann die Beziehung:
Bei der Beziehung (3.3) ist der Rechenaufwand zur Berechnung des Schätzwertes BP_MODn des Ladedrucks wesentlich verringert, so daß gerade bei sehr niedrigen Werten der Abtastzeit tA auf einfache Weise der Schätzwert BP_MODn in Echtzeit berechnet werden kann.
Bei einer dritten Ausführungsform (Fig. 4) der Erfindung ist in einem Block B5' ein Verhaltensmodell des Saugrohrdrucksensors 23 abgelegt. Der Saugrohrdrucksensor 23 weist in guter Näherung ein PT1-Verhalten auf. Die Ausgangsgröße des Blocks B5' ist der Schätzwert MAP_MPS_MOD des Saugrohrdrucks am Saugrohrdrucksensor 23. Die Differenz XW wird in diesem Ausführungsbeispiel aus dem Meßwert MAP_MES und dem Schätzwert MAP_MPS_MOD des Saugrohrdrucks an dem Saugrohrdrucksensor 23 gebildet.
Umfaßt die Brennkraftmaschine auch eine Abgasrückführeinrichtung 6, so umfaßt das Modell des Ansaugtraktes auch ein physikalisches Modell der Abgasrückführeinrichtung 6. Ein derartiges Modell ist in der nicht vorveröffentlichten Anmeldung derselben Anmelderin (amtl. Aktenzeichen DE 196 10 290.1 - GR 96 P 1259) beschrieben, deren Inhalt hier diesbezüglich mit einbezogen ist. Der Schätzwert MAF_MOD des Luftmassenstroms ermittelt der zweite Beobachter 72 dann zusätzlich abhängig von dem Öffnungsgrad EGRV eines Ab­ gasrückführventils 61.
Bei allen drei Ausführungsbeispielen wird von der Steuereinrich­ tung 7 abhängig von dem Schätzwert MAF_CYL_MOD des Luftmassen­ stroms in den Zylinder eine Einspritzzeit und Einspritzdauer be­ rechnet und entsprechende Stellsignale für das Einspritzventil 4 erzeugt.
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die Einrichtung zeichnen sich besonders dadurch aus, daß sie sowohl im stationären als auch im instationären Betrieb der Brennkraftmaschine vorteilhaft einsetz­ bar sind.
Die Erfindung ist nicht auf die hier dargestellten Ausführungsbei­ spiele beschränkt.

Claims (8)

1. Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine, der eine Aufladeeinrichtung (1) zugeordnet ist, die einen Ladebehäl­ ter (11) und eine Umluftklappe (13) hat, der ein Ansaug­ trakt (2) zugeordnet ist, der eine Drosselklappe (20) aufweist und die mindestens einen Zylinder (30) und ein Stellglied umfaßt, mit folgenden Schritten:
  • - ein Schätzwert(BP_MOD) des Ladedrucks in dem Ladebehälter (11) wird von einem ersten Beobachter (71), der ein physikalisches Modell der Aufladeeinrichtung (1) umfaßt, abhängig von der Drehzahl (N) und dem Öffnungsgrad (UK_MES) der Umluftklappe (13) berechnet,
  • - ein Schätzwert (MAF_CYL_MOD) des Luftmassenstroms in den Zylinder (30) der Brennkraftmaschine wird von einem zweiten Beobachter (72), der ein physikalisches Modell des Ansaug­ traktes (2) umfaßt, abhängig von der Drehzahl (N), dem Öffnungsgrad (THR_MES) der Drosselklappe (20) und dem Schätzwert (BP_MOD) des Ladedrucks berechnet, und
  • - ein Stellsignal zum Steuern des Stellgliedes wird ermittelt abhängig von dem Schätzwert (MAF_CYL_MOD) des Luftmassen­ stroms in den Zylinder (30).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zweite Beobachter (72) einen Schätzwert (MAP_MOD) des Saugrohrdrucks berechnet und ein Regler (B7) einen Schätzwert (AMP_MOD) des Umgebungs­ drucks adaptiert, wenn das Verhältnis des Schätzwertes (MAP_MOD) des Saugrohrdrucks und des Schätzwertes (BP_MOD) des Ladedrucks einen ersten Schwellenwert (SW1) über­ schreitet.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Strömungsverlust an der Umluftklappe (13) durch einen reduzierten Strömungs­ querschnitt (ARED_UK) an der Umluftklappe (13) berücksichtigt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der reduzierte Strömungs­ querschnitt (ARED_UK), abhängig von dem Öffnungsgrad (UK) der Umluftklappe (13) ermittelt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei einmal pro Segment ein Grobschätzwert (BP_MOD_R) des aktuellen Lade­ drucks berechnet wird abhängig von dem Schätzwert (BP_MOD) des Ladedrucks, der in dem vorangehenden Segment ermittelt wurde, und einem Schätzwert (DT_BP_MOD) der zeitlichen Ableitung des Ladedrucks, der in dem vorangehenden Segment ermittelt wurde.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei einmal pro Segment ein Grobschätzwert (MAP_MOD_R) des aktuellen Saugrohrdrucks berechnet wird abhängig von dem Schätzwert (MAP_MOD) des Saugrohrdrucks, der in dem vorangehenden Segment ermittelt wurde, und dem Schätzwert (DT_MAP_MOD) der zeitlichen Ableitung des Saugrohrdrucks, der in dem vorange­ henden Segment ermittelt wurde, und wobei der Schätzwert (BP_MOD) des Ladedrucks zusätzlich abhängig von dem Grob­ schätzwert (MAP_MOD_R) des aktuellen Saugrohrdrucks berechnet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der zweite Beobachter (72) zusätzlich ein physikalisches Modell einer Abgasrückführeinrichtung (6) umfaßt und der zweite Beobachter (72) den Schätzwert (MAP_MOD) des Saugrohrdrucks zusätzlich abhängig von dem Öffnungsgrad (EGRV) eines Abgas­ rückführventils (61) berechnet.
8. Einrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine,
  • - der eine Aufladeeinrichtung (1) zugeordnet ist, die einen Ladebehälter (11) und eine Umluftklappe (13) hat,
  • - der ein Ansaugtrakt (2) zugeordnet ist, der eine Drossel­ klappe (20) aufweist und die mindestens einen Zylinder (30) und ein Stellglied umfaßt, wobei die Einrichtung aufweist:
  • - einen ersten Beobachter (71), der ein physikalisches Modell der Aufladeeinrichtung (1) umfaßt und der einen Schätzwert (MAP_MOD) des Ladedrucks in dem Ladebehälter (11) abhängig von der Drehzahl (N) und dem Öffnungsgrad (UK) der Umluft­ klappe (13) berechnet,
  • - einen zweiten Beobachter (72), der ein physikalisches Modell des Ansaugtraktes (2) umfaßt und der einen Schätz­ wert (MAF_CYL_MOD) des Luftmassenstroms in den Zylinder (30) abhängig von der Drehzahl (N), dem Öffnungsgrad (THR) der Drosselklappe (20) und dem Schätzwert (BP_MOD) des La­ dedrucks berechnet, und
  • - ein Mittel zum Ermitteln eines Stellsignals zum Steuern des Stellgliedes abhängig von dem Schätzwert (MAF_CYL_MOD) des Luftmassenstroms in den Zylinder (30).
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