DE19709955A1 - Verfahren und Einrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zum Steuern einer BrennkraftmaschineInfo
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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.
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
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.
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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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
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R071 | Expiry of right |