DE19753969B4 - Method and device for operating an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, wobei ein die Last der Brennkraftmaschine repräsentierendes Signal (Ps) erfasst und abhängig von diesem Signal ein Maß für die Füllung (rl) der Zylinder der Brennkraftmaschine berechnet wird, wobei die Zylinderfüllung zur Steuerung wenigstens einer Betriebsgröße wie Kraftstoffzumessung, Zündwinkel oder Luftzufuhr ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Berechnung der Füllung ein Modell herangezogen wird, bei welchem die Ansauglufttemperatur berücksichtigt wird, dass die die Last der Brennkraftmaschine repräsentierende Größe der Saugrohrdruck oder die Luftmasse ist, und dass aus dem gemessenen oder aus der Luftmasse berechneten Saugrohrdruck unter Berücksichtigung des Restgaspartialdrucks ein Frischluftpartialdruck gebildet wird, der mittels eines Steigungsfaktors in einen Luftfüllungswert umgewandelt wird, wobei bei der Bestimmung des Steigungsfaktors die Brennraumtemperatur berücksichtigt wird, und wobei bei der Berechnung der Brennraumtemperatur die Ansauglufttemperatur derart berücksichtigt wird, dass der Steigungsfaktor unabhängig von der Ansauglufttemperatur konstant bleibt.method for operating an internal combustion engine, wherein a load representing the internal combustion engine Signal (Ps) detected and dependent from this signal a measure of the filling (rl) the cylinder of the internal combustion engine is calculated, wherein the cylinder filling for Controlling at least one operating variable, such as fuel metering, firing angle or air supply is evaluated, characterized in that the Calculation of the filling a model is used in which the intake air temperature considered is that representing the load of the internal combustion engine Size of intake manifold pressure or the air mass is, and that from the measured or from the Air mass calculated intake manifold pressure taking into account the Restgaspartialdrucks a fresh air partial pressure is formed, which by means of a gradient factor in an air filling value is converted, wherein in determining the slope factor the Combustion chamber temperature taken into account and wherein, in calculating the combustion chamber temperature, the intake air temperature so considered will make the slope factor constant regardless of the intake air temperature remains.

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Figure 00000001

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.The The invention relates to a method and an apparatus for operating an internal combustion engine according to the preambles the independent one Claims.

Aus der WO97/35106 A2 ist ein Verfahren zum modellgestützten Bestimmen der in die Zylinder einer Brennkraftmaschine einströmenden Frischluftmasse bei externer Abgasführung bekannt. Dabei wird die in den Zylinder einströmende Luftmasse aus dem Zusammenhang zwischen Frischgaspartialdruck und Frischluftmassenstrom in den Zylinder durch Integration erhalten.From the WO97 / 35106 A2 is a method for model-based determination of the incoming into the cylinder of an internal combustion engine fresh air mass at external exhaust system known. In this case, the air mass flowing into the cylinder is obtained by integration between the fresh gas partial pressure and the fresh air mass flow in the cylinder.

Aus der DE 44 22 184 A1 ist ein Steuergerät für Kraftfahrzeuge mit einer Recheneinheit zur Berechnung der in einen Zylinder der Brennkraftmaschine strömenden Luftmasse bekannt. Dabei wird der Luftmassenstrom in den Zylinder der Brennkraftmaschine abhängig von der Temperatur und dem Druck im Saugrohr berechnet.From the DE 44 22 184 A1 a control device for motor vehicles with a computing unit for calculating the air mass flowing into a cylinder of the internal combustion engine is known. In this case, the air mass flow is calculated in the cylinder of the internal combustion engine depending on the temperature and the pressure in the intake manifold.

Die Anforderungen an eine moderne Brennkraftmaschine im Hinblick auf eine Reduktion des verbrauchten Kraftstoffes und der ausgestoßenen Schadstoffe werden immer höher. Die elektronische Steuerung der Brennkraftmaschine, insbesondere die Steuerung der einzuspritzenden Kraftstoffmasse, des einzustellenden Zündwinkels und/oder der zuzumessende Luftfüllung, muss zur Erfüllung dieser Anforderungen immer genauer arbeiten. Dabei muss insbesondere die die Last der Brennkraftmaschine repräsentierende Größe genau bestimmt werden, da diese zur Berechnung der Steuergrößen herangezogen wird. Die geeignetste Größe, die die Last repräsentiert, ist die Luftfüllung, insbesondere die relative Luftfüllung der Zylinder pro Hub. Diese Größe ist eine frischluftproportionale Größe, bei deren Verwendung zur Bestimmung der Steuergrößen eine sehr große Genauigkeit der Brennkraftmaschinensteuerung erreicht werden kann. Die Luftfüllung wird in möglichst genauer Weise aus den vorhandenen Größen berechnet. Für ein luftmassengesteuertes Steuerungssystem wird dies beispielsweise in der nachveröffentlichten DE 197 40 915 A1 beschrieben.The demands on a modern internal combustion engine with regard to a reduction of the consumed fuel and the emitted pollutants are getting higher. The electronic control of the internal combustion engine, in particular the control of the fuel mass to be injected, the ignition angle to be set and / or the air charge to be metered, must always work more accurately to meet these requirements. In this case, in particular, the quantity representing the load of the internal combustion engine must be accurately determined, since this is used to calculate the control variables. The most suitable quantity representing the load is the air charge, in particular the relative air charge of the cylinders per stroke. This variable is a fresh-air-proportional quantity, in the use of which for determining the control variables a very high accuracy of the engine control can be achieved. The air charge is calculated as accurately as possible from the available sizes. For an air-mass-controlled control system this is for example in the post-published DE 197 40 915 A1 described.

Es hat sich in einigen Anwendungsfällen herausgestellt, daß die Umgebungstemperatur erheblichen Einfluß auf die Berechnung der Luftfüllung hat. Insbesondere wurde festgestellt, daß mit steigender Ansaugluft- oder Umgebungstemperatur die berechnete Füllung kleiner als die an einem Versuchsträger gemessene Füllung wird. Das Gemisch wird daher mit steigender Ansauglufttemperatur (zumindest in der Vorsteuerung) abgemagert.It has come in some use cases proved that the Ambient temperature has a significant influence on the calculation of the air charge. Especially was found to be with rising intake air or ambient temperature, the calculated charge becomes smaller as measured on a test carrier filling becomes. The mixture therefore increases with increasing intake air temperature (at least in the feedforward) emaciated.

Es ist Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen anzugeben, die die Genauigkeit bei der Berechnung der Luftfüllung verbessern.It The object of the invention is to specify measures which improve the accuracy in calculating the air charge.

Dies wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche erreicht.This is achieved by the features of the independent claims.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die Genauigkeit der Berechnung der Luftfüllung aus dem gemessenen Signal (z.B. Luftmasse, Saugrohrdruck) wird erheblich verbessert. Besonders vorteilhaft ist, daß das Ergebnis der Berechnung, die Luftfüllung, im wesentlichen unabhängig von der Umgebungstemperatur bzw. der Ansauglufttemperatur des Motors ist.The Accuracy of calculating the air charge from the measured signal (e.g., air mass, manifold pressure) is significantly improved. Especially it is advantageous that the Result of the calculation, the air filling, essentially independent of the ambient temperature or the intake air temperature of the engine is.

Somit wird in vorteilhafter Weise sichergestellt, daß physikalisch richtige Werte unabhängig von der Ansauglufttemperatur berechnet werden.Consequently is advantageously ensured that physically correct values independent of the intake air temperature are calculated.

Besonders vorteilhaft ist ferner, daß durch die Kompensation des Einflusses der Ansauglufttemperatur auf das zur Berechnung der Luftfüllung eingesetzte Modell (Saugrohrmodell) die Applizierbarkeit des Modells erheblich verbessert wird, weil die Applikation des Modells für jeden Motortyp prinzipiell für alle Ansauglufttemperaturen gültig ist.Especially It is also advantageous that through the Compensation of the influence of the intake air temperature on the Calculation of the air charge used model (intake manifold model) the applicability of the model is greatly improved because the application of the model for each Motor type in principle for all Intake air temperatures valid is.

Besonders vorteilhaft ist ferner, daß eine verbesserte Berechnung des die Brennraumtemperatur repräsentierenden Faktors bereitgestellt wird.Especially It is also advantageous that a improved calculation of the combustion chamber temperature representing Factor is provided.

Besonders vorteilhaft ist, daß bei dem verwendeten Saugrohrmodell der Einfluß der Ansauglufttemperatur auf den den Zusammenhang zwischen dem Frischgaspartialdruck und der Luftfüllung beschreibenden Steigungsfaktor kompensiert wird. Dadurch wird die Genauigkeit dieses Saugrohrmodells erheblich verbessert. Da der berechnete Frischgaspartialdruck im wesentlichen von der Ansauglufttemperatur unabhängig ist, ist durch die Kompensation des Ansauglufttemperatureinflusses auf den Steigungsfaktor das gesamte Saugrohrmodell ansauglufttemperaturunabhängig.Especially is advantageous that at the intake manifold model used, the influence of the intake air temperature on the the relationship between the fresh gas partial pressure and describing the air filling Gradient factor is compensated. This will increase the accuracy of this Suction tube model significantly improved. Since the calculated fresh gas partial pressure is essentially independent of the intake air temperature, is due to the compensation of the intake air temperature influence the slope factor the entire intake manifold model independent of intake air temperature.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.Further Benefits emerge from the following description of exemplary embodiments or from the dependent ones Claims.

Zeichnungdrawing

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. 1 zeigt ein Steuersystem für eine Brennkraftmaschine, während in 2 ein Ablaufdiagramm dargestellt ist, an welchem die Berechnung der relativen Luftfüllung aus einem Saugrohrdruckwert dargestellt ist. In 3 schließlich ist die Kompensation der Ansauglufttemperaturabhängigkeit des die Brennraumtemperatur repräsentierenden Faktors als Ablaufdiagramm beschrieben.The invention will be explained in more detail below with reference to the embodiments shown in the drawing. 1 shows a control system for an internal combustion engine, while in 2 a flow chart is shown, on which the calculation of the relative air charge from a Saugrohrdruckwert is shown. In 3 Finally, the compensation of the intake air temperature dependence of the factor representing the combustion chamber temperature is described as a flowchart.

Beschreibung von AusführungsbeispielenDescription of exemplary embodiments

1 zeigt ein Steuersystem für eine Brennkraftmaschine, welches wenigstens eine Steuereinheit 10 umfaßt, die wenigstens eine Eingangsschaltung 12, wenigstens einen Mikrocomputer 14 und wenigstens eine Ausgangsschaltung 16 aufweist. Diese Elemente sind über ein Kommunikationssystem 18 zum gegenseitigen Datenaustausch miteinander verbunden. Der Eingangsschaltung 12 werden verschiedene Eingangsleitungen zugeführt, über die von entsprechenden Meßeinrichtungen ermittelte Meßsignale übermittelt werden. Über eine erste Eingangsleitung 20 wird von einem Druckfühler 22 ein den Saugrohrdruck Ps repräsentierendes Signal zugeführt. Über eine Eingangsleitung 24 wird von einem Stellungsgeber 26 ein die Drosselklappenstellung wdkba repräsentierendes Signal zugeführt. Ferner wird über eine Eingangsleitung 28 von einer entsprechenden Meßeinrichtung 30 ein die Motordrehzahl nmot repräsentierendes Signal zugeführt. Über eine Eingangsleitung 32 wird von einem Nockenwellenstellungsgeber 34 ein Signal übermittelt, aus welchem die Stellung der Nockenwelle °NW ableitbar ist. Ferner sind Eingangsleitungen 36 und 38 vorgesehen, über die von entsprechenden Temperaturfühlern 40 und 42 Signale zugeführt werden, die die Motortemperatur tmot und die Ansaugluft- bzw. Umgebungstemperatur tans repräsentieren. Ein weiterer Druckfühler 44 führt über eine Eingangsleitung 46 der Steuereinheit 10 ein den Umgebungsdruck Pu repräsentierendes Signal zu. Über die Ausgangsschaltung 16 steuert die Steuereinheit 10 die Steuergrößen der Brennkraftmaschine und beeinflußt auf diese Weise z.B. die Kraftstoffzumessung (48), den Zündwinkel (50) und in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel auch die Stellung der Drosselklappe 52. 1 shows a control system for an internal combustion engine, which at least one control unit 10 comprising at least one input circuit 12 , at least one microcomputer 14 and at least one output circuit 16 having. These elements are via a communication system 18 connected to each other for mutual data exchange. The input circuit 12 Different input lines are supplied, are transmitted via the determined by corresponding measuring devices measuring signals. Via a first input line 20 is from a pressure sensor 22 a signal representing the intake manifold pressure Ps is supplied. Via an input line 24 is from a positioner 26 a signal representing the throttle position wdkba is supplied. Further, via an input line 28 from a corresponding measuring device 30 a signal representing the engine speed nmot signal is supplied. Via an input line 32 is powered by a camshaft position transmitter 34 transmits a signal from which the position of the camshaft ° NW can be derived. Furthermore, input lines 36 and 38 provided by the corresponding temperature sensors 40 and 42 Signals are supplied representing the engine temperature tmot and the intake air or ambient tans. Another pressure sensor 44 leads via an input line 46 the control unit 10 a signal representing the ambient pressure Pu. About the output circuit 16 controls the control unit 10 the control variables of the internal combustion engine and influenced in this way, for example, the fuel metering ( 48 ), the ignition angle ( 50 ) And in a preferred embodiment, the position of the throttle valve 52 ,

Durch die im Mikrocomputer 14 implementierten Programme steuert die Steuereinheit 10 in Abhängigkeit der Eingangsgrößen we nigstens die einzuspritzende Kraftstoffmenge, den einzustellenden Zündwinkel und gegebenenfalls die zuzuführende Luftfüllung. Dies erfolgt auf der Basis der relativen Luftfüllung (Frischgas), welche die auf bestimmte Maximal- und Minimalwerte normierte (Frischgas-)Zylinderfüllung pro Hub darstellt.By the in the microcomputer 14 implemented programs controls the control unit 10 depending on the input variables we least the amount of fuel to be injected, the ignition angle to be set and optionally the air to be supplied. This is done on the basis of the relative air charge (fresh gas), which represents the normalized to certain maximum and minimum values (fresh gas) cylinder filling per stroke.

Zur Bestimmung dieser Größe wird aus dem gemessenen Saugrohrdruck Ps mittels eines Saugrohrmodells der Frischgaspartialdruck berechnet, aus dem durch einen Umrechnungsfaktor (Steigung) die relative Luftfüllung gebildet wird.to Determination of this size will be from the measured intake manifold pressure Ps by means of a Saugrohrmodells the fresh gas partial pressure is calculated from which by a conversion factor (Gradient) the relative air filling is formed.

Es hat sich gezeigt, daß der Zusammenhang zwischen Füllung und Saugrohrdruck im wesentlichen linear ist. Dies deshalb, weil beim Ladungswechsel näherungsweise Druckausgleich zwischen Saugrohr und Zylinder herrscht. Dieser lineare Zusammenhang wird durch den Restgasanteil im Zylinder gestört, da nach Ende des Auslaßvorgangs noch Abgas im Zylinder verbleibt, ein Teil dieses Restgases zeitweise in das Saugrohr zurückströmt, wenn das Einlaßventil geöffnet ist, und danach wieder angesaugt wird.It has been shown that the Connection between filling and intake manifold pressure is substantially linear. This is because during the charge change approximately Pressure equalization between intake manifold and cylinder prevails. This linear Connection is disturbed by the residual gas content in the cylinder, as after End of the outlet process still exhaust gas remains in the cylinder, a portion of this residual gas at times flows back into the suction pipe when the intake valve open is, and then sucked again.

Bei der Berechnung des Frischgaspartialdrucks ist daher der interne Restgasanteil pirg zu berücksichtigen, der durch die geöffneten Ventile in das Saugrohr zurückfließt. Der gemessene Saugrohrdruck enthält auch diesen internen Restgasanteil. Er wird daher bei der Berechnung des Frischgaspartialdrucks vom gemessenen Saugrohrdruck subtrahiert. Dieser Restgasanteil pirg bildet einen additiven Korrekturwert für den linearen Zusammenhang, d.h. einen Offset. Der Restgasanteil pirg wird bestimmt auf der Basis des Nockenwellenüberschneidungswinkels, der den Winkel der Nockenwelle charakterisiert, während dessen sowohl Einlaß- als auch Auslaßventil geöffnet sind. Dieser Winkel ist somit ein Maß für die mittlere Querschnittsfläche, die für ein Überströmen des Abgases vom Auspufftrakt in das Saugrohr zur Verfügung steht. Da die überströmende Abgasmasse auch von der Zeitspanne abhängt, während der Einlaß- und Auslaßventil geöffnet sind, muß zur Bestimmung der internen Abgasrückführrate auch die Drehzahl als Eingangsgröße herangezogen werden. Der Nockenwellenüberschneidungswinkel ergibt sich aus dem Nockenwellenstellungssignal °NW.at The calculation of the fresh gas partial pressure is therefore the internal one To consider residual gas content pirg, the one through the open Valves flow back into the intake manifold. Of the contains measured intake manifold pressure also this internal residual gas content. He will therefore be in the calculation of the fresh gas partial pressure is subtracted from the measured intake manifold pressure. This Residual gas content pirg forms an additive correction value for the linear Context, i. an offset. The residual gas content pirg is determined based on the camshaft overlap angle, which characterizes the angle of the camshaft during which both intake as well as exhaust valve open are. This angle is thus a measure of the average cross-sectional area, the for an overflow of the Exhaust gas from the exhaust tract is available in the intake manifold. Because the overflowing exhaust gas mass also depends on the time span during the Inlet- and exhaust valve open are to be determined the internal exhaust gas recirculation rate also the Speed used as input become. The camshaft overlap angle results from the camshaft position signal ° NW.

Eine Abhängigkeit vom Nockenwellenüberschneidungswinkel und der Drehzahl zeigt auch die Steigung des Modells für den Zusammenhang zwischen Druck und Füllung.A dependence from the camshaft overlap angle and the RPM also shows the slope of the model for the context between pressure and filling.

Zur Berechnung der Füllung aus dem Saugrohrdruck wird ein linearer Zusammenhang mit einem vom Nockenwellenüberschneidungswinkel und der Motordrehzahl abhängigen, aus einem Kennfeld ausgelesenen Offset und einer von den gleichen Größen abhängigen, ebenfalls aus einem Kennfeld ausgelesenen Steigung vorgegeben.to Calculation of the filling From the intake manifold pressure is a linear relationship with a of Camshaft overlap angle and the engine speed dependent, offset read from a map and one of the same Size dependent, also specified from a map specified slope.

Da der Restgasanteil und die Steigung ferner von der Umschaltung des Saugrohrs abhängig sind, sind für jede Saugrohrstellung bestimmte Kennfelder vorgesehen und es wird je nach Saugrohrstellung auf das zugehörige Kennfeld umgeschaltet. Um bei der Umschaltung der Klappenstellung keine sprunghaften Änderungen zu erhalten, werden die Faktoren (Restgasanteil pirg und Steigung) bei der Umschaltung gefiltert.There the residual gas content and the slope further from the switching of Suction tube dependent are, are for each Saugrohrstellung certain maps provided and it is switched to the associated map depending on intake manifold. At the switching of the flap position no sudden changes to obtain the factors (residual gas content pirg and slope) filtered during the switchover.

Desweiteren ist der Restgasanteil vom Umgebungsdruck abhängig. Mit abnehmendem Umgebungsdruck sinkten der Abgasdruck und damit der Restgasanteil im Zylinder. Aus diesem Grund wird der Restgasanteil mit einem Höhenfaktor korrigiert.Furthermore, the residual gas content is dependent on the ambient pressure. With decreasing ambient pressure, the exhaust gas pressure and thus the residual gas content in the cylinder dropped. That's why the residual gas content is corrected with a height factor.

Die Steigung ist ferner von der Brennraumtemperatur abhängig. Entsprechend findet eine Korrektur der Steigung mit der Brennraumtemperatur statt. Letztere wird dabei anhand von Motortemperatur und Ansauglufttemperatur (Umgebungstemperatur) nach Maßgabe eines Modells abgeschätzt.The Slope is also dependent on the combustion chamber temperature. Corresponding a correction of the slope takes place with the combustion chamber temperature. The latter is based on the engine temperature and intake air temperature (Ambient temperature) as specified of a model.

Die auf diese Weise gebildete Luftfüllungsgröße (Frischluftanteil) wird bei der Berechnung der Steuergrößen berücksichtigt, indem sie beispielsweise direkt oder nach Umrechnung in einen Frischluftmassenstrom mittels einer Konstanten bei der Bestimmung der einzuspritzenden Kraftstoffmasse, des einzustellenden Zündwinkels und/oder der einzustellenden Drosselklappenstellung ausgewertet wird.The in this way formed air filling quantity (fresh air portion) is taken into account in the calculation of the control variables, for example by directly or after conversion into a fresh air mass flow by means of a constant in the determination of the fuel mass to be injected, of the ignition angle to be set and / or the adjusted throttle position evaluated becomes.

Die Bestimmung der relativen Luftfüllung rl aus dem Saugrohrdruck Ps erfolgt nach folgender Gleichung: rl = (Ps – (KFPIRG × fho)) × KFPSURL × ftbrmit

rl
relative Luftfüllung
Ps
gemessener Saugrohrdruck
KFPIRG
Kennfeldwert für Restgasanteil abhängig von Motordrehzahl und Nockenwellenstellung
fho
Korrekturfaktor abhängig vom Umgebungsdruck
KFPSURL
Kennfeldwert für die Steigung abhängig von Motordrehzahl und Nockenwellenstellung
ftbr
Brennraumtemperaturfaktor
The determination of the relative air charge rl from the intake manifold pressure Ps takes place according to the following equation: rl = (Ps - (KFPIRG × fho)) × KFPSURL × ftbr With
rl
Relative air filling
ps
measured intake manifold pressure
KFPIRG
Map value for residual gas content depending on engine speed and camshaft position
fho
Correction factor depending on the ambient pressure
KFPSURL
Kennfeldwert for the slope depending on engine speed and camshaft position
ftbr
Combustion chamber temperature factor

In wenigstens einem Anwendungsfall hat es sich gezeigt, daß das auf diese Weise berechnete Luftfüllungssignal abhängig von der Ansauglufttemperatur schwankt. Ergebnis einer genaueren Untersuchung war, daß der Temperatureinfluß auf den partiellen Restgasdruck pirg sehr gering ist, so daß sich die Temperaturabhängigkeit des Luftfüllungssignals aus der Abhängigkeit des Steigungsfaktors fpsurl von der Umgebungstemperatur ergibt. Diese wird dort im Rahmen der Bestimmung der Brennraumtemperatur bzw. des die Brennraumtemperatur repräsentierenden Faktors ftbr berücksichtigt.In at least one application, it has been shown that on this way calculated air filling signal dependent varies from the intake air temperature. Result of a more accurate Investigation was that the Temperature influence on the partial residual gas pressure pirg is very low, so that the temperature dependence of the air filling signal the dependence of the slope factor fpsurl from the ambient temperature. This is there in the context of determining the combustion chamber temperature or of the combustion chamber temperature representing Factor ftbr taken into account.

Das Modell zur Bestimmung der Temperatur im Brennraum zu dem Zeitpunkt, zu dem das Einlaßventil schließt, baut auf folgende Vorgaben: Die Temperaturerhöhung der Luft auf dem Weg zum Brennraum ist proportional zur Temperaturdifferenz zwischen Kühlwasser und Ansaugluft. Der Proportionalitätsfaktor ist in erster Näherung eine Funktion der Luftfüllung. Bei einer physikalisch richtigen Luftfüllungsberechnung muß der berechnete Luftfüllungswert unabhängig von der Ansauglufttemperatur sein. Da, wie oben erwähnt, der Restgaspartialdruck sich nicht mit der Ansauglufttemperatur verändert, muß der Steigungsfaktor fpsurl unabhängig von der Lufttemperatur konstant sein. Für den Faktor ftbr der Brennraumtemperatur ergibt sich dann als Modellgleichung, die diese Forderungen erfüllt, der folgende Zusammenhang: ftbr = [273K/(273K + tans + KFWTBR·(tmot – tans))]x mit

tans
Ansauglufttemperatur, Umgebungslufttemperatur
tmot
Kühlwassertemperatur
KFWTBR
von Motordrehzahl und Füllung abhängiger Proportionalitätsfaktor
The model for determining the temperature in the combustion chamber at the time when the inlet valve closes, based on the following specifications: The increase in temperature of the air on the way to the combustion chamber is proportional to the temperature difference between the cooling water and intake air. The proportionality factor is in a first approximation a function of the air filling. For a physically correct air charge calculation, the calculated air charge value must be independent of the intake air temperature. Since, as mentioned above, the residual gas partial pressure does not change with the intake air temperature, the pitch factor fpsurl must be constant regardless of the air temperature. For the factor ftbr of the combustion chamber temperature, the following equation then results as a model equation which fulfills these requirements: ftbr = [273K / (273K + tans + KFWTBR * (tmot - tans))] x With
tans
Intake air temperature, ambient air temperature
tmot
Cooling water temperature
KFWTBR
motor speed and filling dependent proportionality factor

In einem Anwendungsbeispiel hat sich als Exponent x ein Wert von 0,75 gefunden, der das obengenannte Kriterium der konstanten, von der Ansauglufttemperatur unabhängigen Steigung erfüllt.In an application example has a value of 0.75 as exponent x found that the above criterion of constant, from the Intake air temperature independent Gradient fulfilled.

Eine andere Möglichkeit der Ansauglufttemperaturkompensation ergibt sich durch die Berücksichtigung eines ansauglufttemperaturabhängigen Korrekturfaktors bei der Bestimmung des Faktors ftbr, in etwa in der folgenden Weise: ftbr = [273K/(273K + evtmod)]·FWFTBRTA(tans))mit

evtmod
Brennraumtemperatur = tans + KFWTBR·(tmot – tans)
FWFTBRTA(tans)
Korrekturfaktor, von Ansauglufttemperatur abhängig
Another possibility of intake air temperature compensation results from the consideration of an intake air temperature dependent correction factor in the determination of the factor ftbr, in approximately the following way: ftbr = [273K / (273K + evtmod)] · FWFTBRTA (tans)) With
evtmod
Combustion chamber temperature = tans + KFWTBR · (tmot - tans)
FWFTBRTA (tans)
Correction factor, dependent on intake air temperature

Zusammenfassend ist festzustellen, daß eine Ansauglufttemperaturkompensation dazu führt, daß die berechnete Luftfüllung unabhängig von der Lufttemperatur ist. Diese Erkenntnis läßt sich sowohl bei Systemen anwenden, bei denen der Druck direkt gemessen wird als auch bei Systemen, die wie im eingangs genannten Stand der Technik die zugeführte Luftmasse messen und wenigstens unter Berücksichtigung der Motordrehzahl daraus ein Drucksignal ableiten, welches mittels des vorgestellten Saugrohrdruckmodells in eine Luftfüllung umgerechnet wird.In summary It should be noted that a Ansauglufttemperaturkompensation causes the calculated air charge regardless of the air temperature is. This realization can be found both in systems apply in which the pressure is measured directly as well as at Systems, as in the aforementioned prior art, the supplied air mass measure and at least considering the engine speed derived therefrom a pressure signal, which means of the presented Saugrohrdruckmodells converted into an air filling becomes.

Die beschriebene Vorgehensweise ist im Ablaufdiagramm nach 2 dargestellt, welches ein entsprechendes Programm des Mikrocomputers 14 repräsentiert.The procedure described is in the flowchart after 2 which shows a corresponding program of the microcomputer 14 represents.

Vom gemessenen Saugrohrdruck Ps wird in einer Verknüpfungsstelle 100 der Restgasanteil pirg subtrahiert. Der Restgasanteil pirg wird gebildet im Kennfeld 102 in Abhängigkeit der Motordrehzahl nmot und der Nockenwellenstellung °NW. Der ausgelesene Wert KFPIRG wird einer Multiplikationsstelle 104 zugeführt, in der der aus dem Umgebungsdruck Pu abgeleitete Korrekturfaktor fho mit dem Kennfeldwert KFPIRG multipliziert wird. Der Korrekturfaktor ist dabei vorzugsweise der auf einen Normdruck (1013 hPa) bezogene Umgebungsdruck Pu, auf den die Werte des Kennfelds 102 abgestimmt sind. Ausgang der Multiplikationsstelle 104 ist der Restgasanteil pirg, der in der Verknüpfungsstelle 100 vom gemessenen Saugrohrdruck subtrahiert wird (Offset der Umrechnungskennlinie).From the measured intake manifold pressure Ps is in a linkage point 100 the residual gas content pirg subtracted. The residual gas content pirg is formed in the map 102 as a function of the engine speed nmot and the camshaft position ° NW. The out read value KFPIRG becomes a multiplication point 104 supplied, in which the derived from the ambient pressure Pu correction factor fho is multiplied by the map value KFPIRG. In this case, the correction factor is preferably the ambient pressure Pu related to a standard pressure (1013 hPa), to which the values of the characteristic map refer 102 are coordinated. Output of the multiplication point 104 is the residual gas share pirg, which is in the linkage point 100 is subtracted from the measured intake manifold pressure (offset of the conversion characteristic curve).

Das Ergebnis dieser Subtraktion wird einer Multiplikationsstelle 106 zugeführt, durch die die Steigung fpsurl des Modells berücksichtigt wird. In einem Kennfeld 108 wird abhängig von der Motordrehzahl nmot und der Nockenwellenstellung °NW ein Kennfeldwert für die Steigung KFPSURL ausgelesen. Dieser wird in einer Multiplikationsstelle 110 mit einem Korrekturfaktor ftbr abhängig von der Brennraumtemperatur multipliziert. Der auf diese Weise gebildete Steigungswert fpsurl wird in der Multiplikationsstelle 106 mit der Differenz von Saugrohrdruck und Restgasanteil multipliziert. Ausgangssignal der Multiplikationsstelle 106 ist die relative Luftfüllung rl, die zur weiteren Steuerung der Brennkraftmaschine ausgewertet wird (symbolisiert in 114). Der Brennraumtemperaturfaktor ftbr wird in einem Modell 112 wenigstens in Abhängigkeit der Motortemperatur tmot und der Ansaugtemperatur tans bestimmt. Die ermittelte Brennraumtemperatur wird dabei zur Bildung des Korrekturfaktors auf eine Temperatur von 273K normiert, auf die die Werte des Kennfelds 108 abgestimmt sind.The result of this subtraction becomes a multiplication point 106 supplied, by which the slope fpsurl of the model is taken into account. In a map 108 Depending on the engine speed nmot and the camshaft position ° NW, a map value for the gradient KFPSURL is read out. This is in a multiplication point 110 multiplied by a correction factor ftbr depending on the combustion chamber temperature. The slope value fpsur1 thus formed becomes the multiplication point 106 multiplied by the difference between intake manifold pressure and residual gas content. Output signal of the multiplication point 106 is the relative air charge rl, which is evaluated for further control of the internal combustion engine (symbolized in 114 ). The combustion chamber temperature factor ftbr is in a model 112 determined at least as a function of the engine temperature tmot and the intake tans. The determined combustion chamber temperature is normalized to the formation of the correction factor to a temperature of 273K, to which the values of the map 108 are coordinated.

In 3 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel zur Ansauglufttemperaturkompensation des Saugrohrmodells dargestellt. Das Ablaufdiagramm zeigt die Realisierung des oben dargestellten Zusammenhangs zwischen Ansauglufttemperatur und Brennraumtemperaturfaktor ftbr in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel.In 3 a preferred embodiment for intake air temperature compensation of the intake manifold model is shown. The flowchart shows the realization of the above relationship between intake air temperature and combustion chamber temperature factor ftbr in a preferred embodiment.

Zunächst wird in 200 die Differenz zwischen der gemessenen Kühlwassertemperatur tmot und der gemessenen Ansauglufttemperatur tans gebildet. Diese Differenz wird in der Multiplikationsstelle 202 mit dem aus dem Kennfeld 204 ausgelesenen Proportionalitätsfaktor KFWTBR multipliziert. Dieser Propor tionalitätsfaktor wird im Kennfeld 204 abhängig von der Luftfüllung rl und der Motordrehzahl nmot ausgelesen. Das Kennfeld 204 wird dabei für jeden Motortyp appliziert. Die mit dem Proportionalitätsfaktor multiplizierte Differenz wird in 206 zum gemessenen Ansauglufttemperaturwert tans addiert. Dieser Ausdruck wird in der folgenden Summationsstelle 208 mit der Normtemperatur 273K addiert. In der Divisionsstelle 210 wird der Normierungsfaktor 273K durch die in der Summationsstelle 208 gebildete Gesamtsumme dividiert. Dieser Ausdruck wird in 212 mit dem vorgegebenen Exponenten X potenziert und auf diese Weise der Brennraumtemperaturfaktor ftbr gebildet.First, in 200 the difference between the measured cooling water temperature tmot and the measured intake air temperature tans formed. This difference is in the multiplication point 202 with the from the map 204 multiplied proportionality factor KFWTBR. This proportionality factor is displayed in the map 204 depending on the air filling rl and the engine speed nmot read out. The map 204 is applied for each engine type. The difference multiplied by the proportionality factor is displayed in 206 is added to the measured intake air temperature value tans. This expression is in the following summation point 208 with the standard temperature 273K added. In the division office 210 the scaling factor is 273K by the in the summation point 208 divided total amount. This expression is in 212 is exponentiated with the given exponent X and in this way the combustion chamber temperature factor ftbr is formed.

Ist eine externe Abgasrückführung vorgesehen, so ist deren Partialdruck als Offsetkorrekturwert bei der Bestimmung des Frischluftpartialdrucks gemäß 2 ebenfalls zu berücksichtigen.If an external exhaust gas recirculation is provided, then its partial pressure is used as offset correction value in the determination of the fresh air partial pressure according to FIG 2 also to be considered.

Claims (4)

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, wobei ein die Last der Brennkraftmaschine repräsentierendes Signal (Ps) erfasst und abhängig von diesem Signal ein Maß für die Füllung (rl) der Zylinder der Brennkraftmaschine berechnet wird, wobei die Zylinderfüllung zur Steuerung wenigstens einer Betriebsgröße wie Kraftstoffzumessung, Zündwinkel oder Luftzufuhr ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Berechnung der Füllung ein Modell herangezogen wird, bei welchem die Ansauglufttemperatur berücksichtigt wird, dass die die Last der Brennkraftmaschine repräsentierende Größe der Saugrohrdruck oder die Luftmasse ist, und dass aus dem gemessenen oder aus der Luftmasse berechneten Saugrohrdruck unter Berücksichtigung des Restgaspartialdrucks ein Frischluftpartialdruck gebildet wird, der mittels eines Steigungsfaktors in einen Luftfüllungswert umgewandelt wird, wobei bei der Bestimmung des Steigungsfaktors die Brennraumtemperatur berücksichtigt wird, und wobei bei der Berechnung der Brennraumtemperatur die Ansauglufttemperatur derart berücksichtigt wird, dass der Steigungsfaktor unabhängig von der Ansauglufttemperatur konstant bleibt.Method for operating an internal combustion engine, wherein the load of the internal combustion engine representing signal (Ps) detected and dependent on this signal, a measure of the charge (rl) of the cylinders of the internal combustion engine is calculated, the cylinder charge for controlling at least one operating variable such as fuel metering, ignition angle or air supply is evaluated, characterized in that for calculating the filling, a model is used in which the intake air temperature is taken into account that the load of the internal combustion engine representing size of the intake manifold pressure or the air mass, and that from the measured or calculated from the air mass Intake manifold pressure, taking into account the Restgaspartialdrucks a fresh air partial pressure is formed, which is converted by means of a gradient factor in a air charge value, wherein in the determination of the slope factor, the combustion chamber temperature is taken into account, and be In the calculation of the combustion chamber temperature, the intake air temperature is taken into account in such a way that the gradient factor remains constant independently of the intake air temperature. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennraumtemperatur im Rahmen eines Modells abhängig von Motortemperatur und Ansauglufttemperatur bestimmt wird.Method according to claim 1, characterized in that that the combustion chamber temperature depends on a model Engine temperature and intake air temperature is determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bestimmung des Steigungsfaktor ein Brennraumtemperaturfaktor berücksichtigt wird und eine Wichtung der Berücksichtigung der Ansauglufttemperatur bei der Bestimmung des Brennraumtemperaturfaktors derart vorgenommen wird, dass der aus Motortemperatur und Ansauglufttemperatur bestimmte Faktor mit einem vorgegebenen Exponenten oder einem ansauglufttemperaturabhängigen Faktor gewichtet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that when determining the slope factor a Combustion chamber temperature factor taken into account is and a weighting of the consideration the intake air temperature in the determination of the combustion chamber temperature factor such is made that of engine temperature and intake air temperature certain factor with a given exponent or an intake air temperature dependent factor is weighted. Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einer Steuereinheit, welche wenigstens ein die Last der Brennkraftmaschine repräsentierendes Signal (Ps) empfängt, die abhängig von diesem Signal ein Maß für die Füllung (rl) der Zylinder der Brennkraftmaschine berechnet, wobei die Zylinderfüllung zur Steuerung wenigstens einer Betriebsgröße wie Kraftstoffzumessung, Zündwinkel oder Luftzufuhr ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit die Füllung mittels eines Modells be rechnet, bei welchem die Ansauglufttemperatur berücksichtigt wird, dass die die Last der Brennkraftmaschine repräsentierende Größe der Saugrohrdruck oder die Luftmasse ist, und dass Mittel vorgesehen sind, die aus dem gemessenen oder aus der Luftmasse berechneten Saugrohrdruck unter Berücksichtigung des Restgaspartialdrucks einen Frischluftpartialdruck bilden, wobei Mittel vorgesehen sind, die den Frischluftpartialdruck mittels eines Steigungsfaktors in einen Luftfüllungswert umwandeln, wobei Mittel zur Berücksichtigung der Brennraumtemperatur bei der Bestimmung des Steigungsfaktors vorgesehen sind, und wobei Mittel zur Berücksichtigung der Ansauglufttemperatur bei der Berechnung der Brennraumtemperatur vorgesehen sind, derart, dass der Steigungsaktor unabhängig von der Ansauglufttemperatur konstant bleibt.Device for operating an internal combustion engine with a control unit, which receives at least one load of the internal combustion engine representing signal (Ps), which calculates a measure of the filling (rl) of the cylinders of the internal combustion engine depending on this signal, wherein the cylinder filling for controlling at least one Betriebgrö ße as fuel metering, ignition angle or air supply is evaluated, characterized in that the control unit calculates the filling by means of a model, in which the intake air temperature is taken into account that the load of the internal combustion engine representing size of the intake manifold pressure or the air mass, and that means provided are the suction pipe pressure calculated from the measured or calculated from the air mass, taking into account the Restgaspartialdrucks a fresh air partial pressure, means are provided which convert the fresh air partial pressure by means of a gradient factor in an air filling value, wherein means are provided for taking account of the combustion chamber temperature in the determination of the slope factor and wherein means for accounting for the intake air temperature are provided in the calculation of the combustion chamber temperature such that the slope actuator remains constant independent of the intake air temperature.
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