DE19900127A1

DE19900127A1 - Verfahren und Vorrichtungen zum Schätzen eines Zylinder-Luftstromes

Info

Publication number: DE19900127A1
Application number: DE1999100127
Authority: DE
Inventors: Stephen William Magner; Mrdjan J Jankovic; Guiseppe D Suffredini
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 1998-01-12
Filing date: 1999-01-05
Publication date: 1999-07-15
Also published as: GB2333159A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und Vorrichtun gen zum Schätzen eines in einen Zylinder einer Brennkraftma schine eintretenden Luftstroms.

Die Luftmenge oder Zylinder-Luftfüllung, die in jeden Zylin der einer Brennkraftmaschine eingesaugt wird, muß so genau wie möglich bekannt sein, um die Luftmenge mit einer geeig neten Kraftstoffzumessung abzustimmen. Das Anordnen von Sen soren am Einlaßkanal jedes Zylinders ist technisch sehr schwierig und kostenaufwendig. Statt dessen wird üblicherwei se ein Sensor entweder im Inneren des Ansaugkrümmers oder an der in den Ansaugkrümmer führenden Drosselöffnung angeord net. Um die Weiterleitung der Luftmenge durch den Ansaug krümmer in jeden Zylinder hinein zu schätzen, wird in diesem Falle ein physikalisches Modell verwendet.

Üblicherweise werden bei Brennkraftmaschinen zwei Typen der oben beschriebenen Sensoren eingesetzt. Ein Typ ist ein Sen sor für den Absolutladedruck (MAP). Bei diesem System wird der Krümmerdruck als Eingangssignal für einen Schätzalgo rithmus herangezogen, der abgebildete Maschinendaten und die Maschinendrehzahl verwendet, um den in die Maschinenzylinder eintretenden Luftstrom zu schätzen. Der andere Sensortyp ist ein relativ teurer Sensor für den Luftmengenstrom (MAF), der zum direkten Messen des Luftmengenstroms am Drosselkörper verwendet wird.

Für das auf MAF basierende System wird die aus der Drossel kommende Frischluft direkt gemessen. Der EGR-Gasgehalt wird aus der Schätzung der Luftfüllung für den Zylinderkanal her ausgelassen. Auch werden andere, nicht von der Drossel kom mende Luftströme (über Vakuumleitungen von den Bremsen, ei nem Behälterreinigungs- bzw. Behälterentlüftungssystem, etc.) von der MAF-Messung nicht berücksichtigt und müssen von anderen Einrichtungen erfaßt werden.

Der MAP-Sensor mißt den absoluten Druck im Ansaugkrümmer und erfaßt auf diese Weise den Luftstrom von allen Quellen. Schwierigkeiten treten jedoch auf, wenn andere Gase als Luft in den Ansaugkrümmer gelangen. Bei dem auf MAP basierenden System (häufig als Drehzahldichtesystem (speed density sy stem) bezeichnet) erhöhen andere Gase als Luft, - wie zum Beispiel das absichtlich eingeführte Abgas (bezeichnet als EGR oder Abgasrückführung) - den Krümmerdruck. Auf diese Ga se sollen von der Kraftstoffzumessung nicht erfaßt werden. Jedoch kann der MAP-Sensor nicht zwischen Frischluft und EGR unterscheiden. Deshalb muß die EGR-Menge im Ansaugkrümmer gemessen oder geschätzt werden.

Daher besteht ein Bedarf für ein auf einem MAP-Sensor basie rendes System zum Schätzen der Zylinder-Luftfüllung, bei dem ein Fehler beim Schätzen des EGR eine minimale Auswirkung auf die Schätzung der Zylinder-Luftfüllung hat.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht dementspre chend darin, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren und Vorrichtungen zum Schätzen des Zylinderluftstroms zur Verfü gung zu stellen.

Zur Lösung der genannten Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum Schätzen eines in einen Zylinder einer Brenn kraftmaschine eintretenden Luftstroms vorgeschlagen. Das Verfahren weist den Schritt des Abtastens eines Druckes ei nes Ansaugkrümmers und der Erzeugung eines entsprechenden Ansaugdrucksignals auf. Das Verfahren weist weiterhin den Schritt der Bestimmung eines Druckes eines Abgaskrümmers der Maschine und der Erzeugung eines entsprechenden Abgasdruck signals auf. Zum Verfahren gehört ferner der Schritt der Be stimmung eines EGR-Stroms durch eine EGR-Öffnung, basierend auf dem Ansaugdrucksignal und dem Abgasdrucksignal. Ferner weist das Verfahren den Schritt der Bestimmung eines Luft- Partialdruckes auf, basierend auf dem EGR-Strom und dem An saugdrucksignal. Schließlich gehört zum Verfahren der Schritt der Bestimmung des in den Zylinder eintretenden Luftstroms, basierend auf dem Luft-Partialdruck.

Zur Lösung der genannten Aufgabe wird weiterhin eine Vor richtung zum Durchführen der Schritte des oben beschriebenen Verfahrens vorgeschlagen. Die Vorrichtung weist einen An saugdrucksensor zum Abtasten eines Druckes des Ansaugkrüm mers und zum Erzeugen eines entsprechenden Ansaugdrucksi gnals auf. Die Vorrichtung weist weiterhin Einrichtungen zum Bestimmen eines Druckes eines Abgaskrümmers der Maschine und zum Erzeugen eines entsprechenden Abgasdrucksignals auf. Die Vorrichtung weist weiterhin eine Steuerlogik auf, die einen EGR-Strom durch die EGR-Öffnung bestimmt, basierend auf dem Ansaugdrucksignal und dem Abgasdrucksignal, die ferner einen Luft-Partialdruck bestimmt basierend auf dem EGR-Strom und dem Ansaugdrucksignal und die den in den Zylinder eintreten den Luftstrom bestimmt, basierend auf dem Luft-Partialdruck.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen bei spielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Schaubild einer Brennkraftmaschi ne und einer elektronischen Maschinensteuerungsein richtung, bei der die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpert sind, und

Fig. 2 ein Flußdiagramm, das die allgemeine Folge der zum Betrieb der vorliegenden Erfindung zugehörigen Schritte darstellt.

Es wird zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, in der eine Brennkraftmaschine dargestellt ist, bei der die Lehren der vorliegenden Erfindung realisiert sind. Die Brennkraftma schine 10 weist eine Mehrzahl von Brennkammern oder Zylin dern auf, von denen einer in Fig. 1 dargestellt ist. Die Ma schine 10 wird von einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 12 gesteuert, die einen Nurlesespeicher (ROM) 11, eine Zen traleinheit (CPU) 13 und einen Speicher mit wahlfreiem Zu griff (RAM) 15 aufweist. Die ECU 12 empfängt eine Mehrzahl von Signalen von der Maschine 10 über einen Eingabe/Aus gabe(E/A)-Kanal bzw. -Anschluß 17, wobei zu den Signalen ein Maschinen-Kühlmitteltemperatur(ECT)-Signal 14 von einem Ma schinen-Kühlmitteltemperatur-Sensor 16, der dem durch einen Kühlmantel 18 zirkulierenden Maschinenkühlmittel ausgesetzt ist, ein Zylinderidentifikations(CID)-Signal 20 von einem CID-Sensor 22, ein Drosselstellungs-Signal 24, das von einem Drosselstellungs-Sensor 26 erzeugt wird, der die Stellung einer (nicht dargestellten) von einem Fahrer betätigten Drosselklappe angibt, ein Zündprofilaufnahme(PIP)-Signal 28, das von einem PIP-Sensor 30 erzeugt wird, ein Luftansaug- Temperatursignal 36 von einem Lufttemperatur-Sensor 38, ein Ansaugkrümmer-Temperatursignal 40 von einem Ansaugkrümmer- Temperatursensor 41 und ein Ansaugkrümmer-Drucksignal 42 von einem Sensor 43 für den Absolutladedruck (MAP) gehört, ohne auf diese Signale beschränkt zu sein.

Die ECU 12 ver- bzw. bearbeitet diese Signale und erzeugt entsprechende Signale, wie z. B. ein Impulswellenform-Signal für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, das zur Kraftstoff einspritzeinrichtung 44 auf einer Signalleitung 46 übertra gen wird, um die von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 44 zugeführte Kraftstoffmenge zu steuern. Die ECU 12 erzeugt auch ein Abgasrückführungs(EGR)-Signal 45, um das Öffnen bzw. die Öffnungsweite einer EGR-Öffnung 47 über ein Betäti gungselement 49 zu steuern. Das Betätigungselement 49 kann ein Schrittmotor oder ein Solenoid mit variabler Stellung sein. Die EGR-Öffnung 47 wird eingesetzt, um die Kraft stoffsparsamkeit zu verbessern sowie die Emission von Stick oxiden durch Kühlen des Verbrennungsvorganges zu reduzieren.

Das Ansaug- bzw. Einlaßventil 48 öffnet und schließt den An saugkanal 50, um den Eintritt des Luft/Kraftstoff-Gemisches in einen Brennraum 52 zu steuern.

Es wird nachfolgend auf Fig. 2 Bezug genommen, in der ein Flußdiagramm dargestellt ist, in dem die allgemeine Reihen folge der mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ver bundenen Schritte gezeigt ist. Obwohl die in Fig. 2 gezeig ten Schritte sequentiell dargestellt sind, können sie auch unter Verwendung unterbrechungsgesteuerter Programmstrategi en, objektorientierter Programmierung oder ähnlichem imple mentiert sein. In einer bevorzugten Ausführungsform stellen die in Fig. 2 dargestellten Schritte einen Abschnitt einer größeren Routine dar, die weitere Motorsteuerungsfunktionen durchführt.

Das Verfahren beginnt mit dem Schritt der Ermittlung eines Abgasdruckes und einer Abgastemperatur, wie bei Block 100 dargestellt. Falls der Druck und die Temperatur nicht direkt im Abgaskrümmer gemessen werden, müssen diese Variablen ba sierend auf abgebildeten Maschinendaten geschätzt werden.

Ein einfaches Verfahren zum Schätzen des Abgasdruckes und der Abgastemperatur ist es, diese Variablen zu einer Funkti on eines Maschinen-Luftstroms (M_{cyl_air}) zu machen. Im Falle der Abgastemperatur hat weiterhin die Vorzündung (spark_adv) (Zündeinstellung) einen signifikanten Effekt. Diese Varia blen werden folgendermaßen geschätzt:

P_exh(k) = Fn_Pexhaust(M_{cyl_air}(k-1), P_amb) (1)

T_exh(k) = Fn_Texhaust(_{cyl_air}(k-1)Fn_Texhaust_spk(spark_adv(k)), (2)

wobei _{cyl_air}(k-1) einer zuvor bestimmten Zylinder-Luftstrom rate gemäß dieser Erfindung entspricht und P_amb den barometri schen Luftdruck darstellt, der ab dem Maschinenstart gemes sen und während des Maschinenbetriebs geschätzt wird. Selbstverständlich sind auch verfeinerte Verfahren zum Schätzen dieser Variablen möglich.

Als nächstes wird ein EGR-Strom durch die Öffnung 47 be stimmt, wie bei Block 110 dargestellt, gemäß der folgenden Gleichung:

wobei
_egr(k) die Massenstromrate von durch die Öffnung 47 strömendem EGR darstellt;
P_exh(k) der laufende gemessene oder geschätzte Abgasdruck ist;
P_{exh_nom} der Nenn-Abgasdruck ist, der zum Bestimmen der EGR-Strömungscharakteristik im Motorstand verwen det wird;
T_{exh_nom} die Nenn-Abgastemperatur ist, die zum Bestimmen der EGR-Strömungscharakteristik im Motorstand verwendet wird;
T_exh(k) die derzeitige gemessene oder geschätzte Abga stemperatur ist;
P_m(k) der über den MAP 43 gemessene Ansaugkrümmerdruck ist;
Fn_egr_flow_char(egr_step_pos) die Schall-EGR-Strömungsfunk tion für die Öffnungsweite bzw. Mündung der Öffnung dar stellt, wenn das Absolutdruckverhältnis größer als 0,528 ist. In diesen Abbildungsdaten werden viele Aspekte der Mün dungs- bzw. Blendenströmung in nur einer konzentrierten nichtlinearen Funktion dargestellt, basierend auf der Stel lung des Schrittmotors oder des Solenoids; und

den Unterschall-Strömungskorrekturfaktor darstellt, wenn das Absolutdruckverhältnis kleiner als 0,528 ist:

wobei γ für Luft 1,399 ist (γ für EGR hat ungefähr denselben Wert).

Vereinfacht:

Als nächstes wird der EGR-Partialdruck bestimmt, wie bei Block 112 gezeigt. Dieser gibt den Anteil des Gesamtdruckes wieder, dem der EGR zugemessen wird. Der EGR-Partialdruck im Ansaugkrümmer wird basierend auf der Zustandsgleichung des idealen Gasgesetzes geschätzt. Differenzieren des Ausdruckes des idealen Gasgesetzes:

führt zu einer Differentialgleichung für den EGR- Partialdruck im Ansaugkrümmer:

_cyl wird durch die Gleichung für die Zylinder-Pumprate er setzt:

wobei α₁(N(k)) und α₂(N(k)), die eine Steigung, α₁, und einen Versatz, α₂, für den Maschinenpumpvorgang darstellen und mit dem Ändern der Maschinendrehzahl N variieren, aus abgebilde ten Maschinendaten erhalten werden. fn_eng_temp(T_m, T_eng) ist eine Funktion, die die Änderung der Maschinen-Pumprate be rücksichtigt, wenn die Ansaugkrümmer-Temperatur und die Ma schinenkühlmittel-Temperatur nicht länger mit den Abbil dungs-Nennbedingungen übereinstimmen.

Unter Verwendung der Euler-Integration erhält man dann eine Differenzgleichung:

Auflösen nach P_EGR(k):

wobei
P_EGR(k) die gegenwärtige Schätzung des EGR-Partialdruckes im Ansaugkrümmer ist;
P_EGR(k-1) die vorherige Schätzung von P_EGR ist;
Δt die Zeit zwischen Aktualisierungen dieses Algo rithmus ist;
RT_m(k)/V_m für den Koeffizienten des idealen Gasgesetzes steht, basierend auf der Konstante idealer Gase für EGR (praktisch derselbe Wert wie Luft), auf der gegenwärtigen Temperatur des Ansaugkrümmers und auf dem Volumen des Ansaugkrümmers. Die Aus drücke R und V_m sind konstant. Um Rechenzeit des Mikroprozessors zu sparen, kann diese Größe ein mal durch eine Mikroprozessorschleife berechnet und durch den Erwartungsalgorithmus als K_m (k) wiederverwendet werden (wie weiter unten be schrieben);
_EGR(k) die gegenwärtige Schätzung des EGR-Stroms an der EGR-Öffnung 47 ist;
α₁(N(k)) und α₂(N(k)) die Koeffizienten der abgebildeten Ma schinen-Pumprate sind, die Funktionen der Maschi nendrehzahl (N) darstellen;
P_amb(i) der Umgebungsdruck (barometrische Luftdruck) ist;
P_m(k) der gemessene Ansaugkrümmerdruck ist;
P_{amb_nom} der barometrische Luft- oder Umgebungsdruck ist, bei dem die Maschinenbestimmungen durchgeführt wurden;
T_m(k) die Ansaugkrümmer-Gastemperatur ist; und
T_m(k-1) die vorherige T_m(k) ist.

In der Realität wird T_m(k-1)/T_m(k) für tatsächliche Sensoren immer näherungsweise 1 sein. Die Ausführungszeit für den Mi kroprozessor kann verkürzt werden, indem dieses Temperatur verhältnis auf 1 vereinfacht wird.

Der allgemeine Ausdruck einer Abfragezeit Δt wird durch eine spezifischere Abfragezeit Δt_evt für ein Maschinen-Zylinder ereignis ersetzt. Es ist sinnvoll, den Ausdruck α₁(N(k)) + α₂(N(k)) P_amb(i)/P_m(k)P_{amb_nom} während der Ausführung des Luftfül lungs-Algorithmus für eine zusätzliche Verarbeitung zu spei chern, wie weiter unten detaillierter beschrieben werden wird, da:

Ferner wird, da der Nenner des P_EGR - Ausdruckes mehrere wei tere Male verwendet werden wird (für die Luftfüllung- Voraussage, die später beschrieben wird), ein Term d(k) be rechnet:

Damit wird der Ausdruck für P_EGR:

P_EGR(k) = d(k) [P_EGR(k-1) + Δt_evtK_m(k)_EGR(k)] (13).

Da nunmehr der EGR-Partialdruck bestimmt ist, wird bei Block 114 der Luft-Partialdruck bestimmt, und zwar wie folgt:

P_air(k) = P_m(k) - P_EGR(k). (14).

Verglichen mit der auf der direkten Drosselströmung basie renden Schätzung des Luft-Partialdruckes sind die Vorteile einer indirekten EGR-Schätzung:

- Die EGR überschreitet selten 15% des in die Zy linder eintretenden Gesamtgasstroms. Verschiedene Fehler, die beim Durchführen dieser Schätzungen auftreten, gleichgültig ob sie vorübergehender Natur sind oder aufgrund von Verschiebungen in der Strömungscharakterisierung der EGR-Öffnung auftreten, sind deshalb in ihrer Gesamtauswirkung reduziert. Beispielsweise würde bei einer EGR- Strömungsrate von 15% des Gesamtgasstroms ein 10%-Fehler in der EGR-Strömungsschätzung das Luft/Kraftstoff-Verhältnis nur zu 1,3% beeinflus sen.
- Falls Sekundärsysteme an dem Fahrzeug, die mit dem Ansaugkrümmer in Verbindung stehen (Bremsen, Behälterreinigung etc.), betätigt werden und da bei eine geringe Menge Luft zugeführt wird, wird bei einer auf der Drosselströmung basierenden Schätzung für den Partial-Luftdruck (eine direkte Berechnung des Luft-Partialdruckes, die eine al ternative Methode zu der vorliegenden Erfindung darstellt) tatsächlich angenommen, daß dieses Zu satzgas EGR ist, und nicht Luft.

Nunmehr kann nach dem Luftstrom im Zylinderkanal aufgelöst werden (Block 116), da nun Pair(k) bekannt ist. Dies wird un ter Verwendung der Gleichung für die Maschinen-Pumprate durchgeführt:

Falls es für andere Teile der Maschinensteuerungseinrichtung (bei der Festsetzung der Zündverstellung beispielsweise) er forderlich ist, kann der EGR-Mengenstrom oder ein relativer Prozentsatz an EGR folgendermaßen bestimmt werden, wie bei Block 118 gezeigt:

Die Strömungsrate der Zylinderluft kann über eine Zeitdauer eines Luftansaughubes (Zeit eines Maschinenereignisses: Δt_evt) integriert werden, um die für die Kraftstoffmengenberechnung benötigte Zylinder-Luftfüllung (die in einen Zylinderkanal eingesaugte Luftmenge) zu berechnen (Block 120), was wie folgt geschieht:

M_{cyl_air} = Δt_evt _{cyl_air}(k) (17)

wobei M_{cyl_air} die gegenwärtige Zylinder-Luftfüllung ist.

Aufgrund typischer Beschränkungen der Signalverarbeitung der Maschinensteuerungseinrichtung wird der M_{cyl_air}-Wert verzögert bereitgestellt. Außerdem benötigen die Kraftstoffeinspritz einrichtungen eine endliche Zeit, um Kraftstoff abzugeben (die Zeit ist üblicherweise gleich der Dauer von einem Ma schinenereignis oder sogar zwei Maschinenereignissen), so daß der vorliegende Wert der Zylinder-Luftfüllung bei einem Übergangszustand üblicherweise mehrere Maschinenereignisse zu spät kommt. Es ist daher notwendig, zukünftige Werte der Zylinder-Luftfüllung vorauszusagen, wie bei Block 122 ge zeigt. Dies kann durch Verwendung einiger vorhergehender Ab fragen von P_air(k) und der Drosselstellung realisiert werden. Eine Drosseländerung erzeugt eine Luftstromänderung, die wiederum eine Änderung des Partial-Luftdrucks im Ansaugkrüm mer bedingt. Eine Verwendung des vorausgesagten Luft-Par tialdruckes ermöglicht es, nach der zukünftigen Zylinder- Luftfüllung aufzulösen.

Durch Ausnutzen der hier beschriebenen, auf einem Modell ba sierenden Schätzung wird die zu erwartende Luftmenge genauer bestimmt als bei anderen, simpleren Vorschlägen, die auf schnelle Drosseländerungen ansprechen und Änderungen bei Kraftstoffeinspritzeinrichtungen unmittelbar ohne Rücksicht auf Systemzustände bzw. -bedingungen erzwingen.

Zunächst werden die beiden nächsten Drosselstellungen wie folgt geschätzt:

throt_-ang(k)_evt+1 = throt_ang(k) + tp_slope(k) × Δt_evt (18)

throt_ang(k)_evt+2 = throt_ang(k) + 2 × tp_slope(k) × Δt_evt, (19)

wobei tp_slope die zu erwartende Änderungsrate des Drossel klappenwinkels in Bezug auf die Zeit darstellt. In der be vorzugten Ausführungsform wird eine Gerade durch die letzten in verfügbaren Messungen gezogen, um die nächsten zwei Werte der Drosselklappenwinkelstellung vorauszusagen, unabhängig davon, ob sie bei einer festen Rate oder bei einem Maschinenereignis auftreten. Dies kann durch eine Reihe ver schiedener Methoden erreicht werden. Bei einer bevorzugten Lösung wird eine Regression nach der Methode der kleinsten Quadrate der letzten vier (m=4) Drosselstellungsablesungen verwendet, um die Änderungsrate der Drosselstellung zu be stimmen. Dies führt zu einer sofortigen Aktualisierung der Rate, unterdrückt aber gleichzeitig auch Sensorrauschen. An dere Verfahren - wie z. B. Filtern und anschließende Verwen dung der Ableitung des Drosselstellungssignals - können ebenfalls verwendet werden.

Als nächstes werden die zwei nächsten Drossel-Luftströmungs raten wie folgt geschätzt:

Das Luft-Bypassventil (hier charakterisiert durch Fn_AirBypass(dtycyc(k)), wobei dtycyc(k) das Betätigungs signal für das Ventil bezeichnet, wird durch das Antriebs strang-Steuersystem gesteuert. Für eine exakte Darstellung des Übergangs-Luftstroms müßten vorausgesagte Werte dtycyc(k)_evt+1 und dtycyc(k)_evt+2 zur Luftfüllungs-Schätzein richtung gesandt werden. Aus Gründen der Einfachheit wird im Rahmen der Erfindung dagegen nur dtycyc(k) verwendet.

Der zu erwartende Luft-Partialdruck ändert sich basierend auf dem zu erwartenden, vom Drosselkörper kommenden Luftmen genstrom:

wobei die derzeitigen bzw. laufenden Werte von T_m(k), N(k) und P_m(k) verwendet werden, so daß die Ausdrücke d(k) und K_m(k) verwendet werden können:

P_air(k)_evt+1 = d(k)[P_air(k) + Δt_evtK_m(k) _air(k)_evt+1]. (23)

Die Voraussage für zwei PIP vorwärts ist:

P_air(k)evt+2 = d(k)[P_air(k)_evt+1 + Δt_evtK_m(k) _air(k)_evt+2]. (24)

Bei gegebenen P_air(k)_evt+1 und P_air(k)_evt+2 können die zu erwarten den Werte der Luftfüllung erhalten werden als:

M_cyl(k)_,evt+1 = Δt_evt _air(k)_evt+1 = Δt_evtβ(k)P_air(k)_evt+1 (25)

M_cyl(k)_,evt+2 = Δt_evt _air(k)_evt+2 = Δt_evtβ(k)P_air(k)_evt+2 (26)

Unter Verwendung des früher gespeicherten Ausdrucks β(k):

M_cyl(k)_,evt+1 = Δt_evtβ(k)P_air(k)_evt+1 (27)

M_cyl(k)_,evt+2 = Δt_evtβ(k)P_air(k)_evt+2 (28)

Auf diese Weise stellt die vorliegende Erfindung ein Verfah ren zum Schätzen des Zylinder-Luftstroms aus einem geringe ren EGR-Partialdruck zur Verfügung, so daß die Empfindlich keit der Schätzeinrichtung in bezug auf eine Modellunsicher heit wesentlich reduziert ist.

Claims

1. Verfahren zur Ermittlung eines Luftstroms, der in einen Zylinder (52) einer Brennkraftmaschine (10) eintritt, die einen Ansaugkrümmer zum Aufnehmen von in die Maschi ne (10) anzusaugender Luft, einen Abgaskrümmer zum Aus strömenlassen von von der Maschine (10) verbranntem Ab gas und eine Abgasrückführungs(EGR)-Öffnung (47) zum Rückführen eines Teils des Abgases in den Ansaugkrümmer aufweist, mit den folgenden Schritten:
Abfragen eines Druckes des Ansaugkrümmers und Erzeugen eines entsprechenden Ansaugdrucksignals (42);
Ermittlung eines Druckes des Abgaskrümmers und Erzeugen eines entsprechenden Abgasdrucksignals;
Ermittlung eines EGR-Stroms durch die EGR-Öffnung (47) basierend auf dem Ansaugdrucksignal (42) und dem Abgas drucksignal;
Ermittlung eines Luft-Partialdrucks basierend auf dem EGR-Strom und dem Ansaugdrucksignal (42); und
Ermittlung des in den Zylinder (52) eintretenden Luft stroms basierend auf dem Luft-Partialdruck.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ferner folgender Schritt vorgesehen ist:
Steuern der Maschine (10) basierend auf dem ermittelten, in den Zylinder (52) eintretenden Luftstrom.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Ermittlung des Druckes des Abgaskrümmers folgende Schritte aufweist:
Ermittlung eines Umgebungsluftdruckes und Ermittlung einer vorherigen Schätzung des in den Zylin der (52) eintretenden Luftstroms.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Ermittlung des EGR-Stroms ferner die Ermittlung einer Temperatur des Abgaskrümmers um faßt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die Ermittlung der Temperatur des Ab gaskrümmers folgende Schritte aufweist:
Ermittlung des vorherigen Wertes des in den Zylinder (52) eintretenden Luftstroms und
Ermittlung einer Zündverstellungsvariablen, die einer Zündeinstellung der Maschine (10) entspricht.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die Ermittlung des Luft-Partialdruckes folgende Schritte aufweist:
Ermittlung einer Drehzahl der Maschine (10);
Ermittlung einer Temperatur der Maschine (10); und
Ermittlung eines Partialdruckes des EGR basierend auf dem EGR-Strom, der Drehzahl der Maschine (10), dem An saugkrümmerdruck und der Temperatur der Maschine (10).

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß ferner die Ermittlung einer in den Zy linder (52) eingesaugten Luftmenge basierend auf dem er mittelten Luftstrom vorgesehen ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Maschine (10) eine Drosselklappe zum Steuern der der Ma schine (10) zuzuführenden Luftmenge aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren ferner folgende Schritte umfaßt:
Abfragen einer Stellung der Drosselklappe und Erzeugen eines entsprechenden Drosselstellungssignals (24);
Ermittlung einer ersten zu erwartenden Drosselstellung basierend auf dem Drosselstellungssignal (24); und
Ermittlung einer ersten zukünftigen Luftmenge, die in den Zylinder (52) für ein erstes nächstes Zylinderereig nis eingesaugt wird, basierend auf dem Luft-Partialdruck und der zu erwartenden Drosselstellung.

9. Vorrichtung zur Ermittlung eines Luftstroms, der in ei nen Zylinder (52) einer Brennkraftmaschine (10) ein tritt, die einen Ansaugkrümmer zur Aufnahme von in die Maschine (10) einzusaugender Luft, einen Abgaskrümmer zum Ausströmenlassen eines von der Maschine (10) ver brannten Abgases und eine Abgasrückführungs(EGR)-Öffnung (47) zum Rückführen eines Teils des Abgases in den An saugkrümmer aufweist, mit:
einem Ansaugdrucksensor (43) zum Abfragen eines Druckes des Ansaugkrümmers und zum Erzeugen eines entsprechenden Ansaugdrucksignals (42);
einer Einrichtung zur Ermittlung eines Druckes des Ab gaskrümmers und zum Erzeugen eines entsprechenden Abgas drucksignals; und
einer Steuerlogik, die einen EGR-Strom durch die EGR- Öffnung ermittelt basierend auf dem Ansaugdrucksignal (42) und dem Abgasdrucksignal, die ferner einen Luft- Partialdruck basierend auf dem EGR-Strom und dem Ansaug drucksignal (42) ermittelt und die den in den Zylinder (52) eintretenden Luftstrom basierend auf dem Luft- Partialdruck ermittelt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerlogik basierend auf dem in den Zylinder (52) eintretenden Luftstrom die Maschine (10) steuert.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn zeichnet, daß die Einrichtungen zur Ermittlung des Druc kes des Abgaskrümmers aufweisen:
Einrichtungen zur Ermittlung des Umgebungsluftdruckes; und
eine Steuerlogik zur Ermittlung einer vorherigen Schät zung des in den Zylinder (52) eintretenden Luftstroms.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Ermittlung des Druckes des Abgaskrümmers ein Abgasdrucksensor ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn zeichnet, daß ferner eine Einrichtung zur Ermittlung ei ner Temperatur des Abgaskrümmers zur Verwendung bei der Ermittlung des EGR-Stroms vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Ermittlung einer Temperatur des Abgaskrümmers ein Abgastemperatursensor ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Ermittlung der Temperatur des Abgaskrümmers aufweist:
die Steuerlogik zur Ermittlung des vorherigen Wertes des n den Zylinder (52) eintretenden Luftstroms und eine Ermittlung einer Zündverstellungsvariablen entsprechend einer Zündeinstellung der Maschine (10).

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerlogik zur Bestimmung des Luft-Partialdruckes eine Drehzahl der Maschine (10), ei ne Temperatur der Maschine (10) und einen Partialdruck des EGR ermittelt basierend auf dem EGR-Strom, der Dreh zahl der Maschine (10), dem Ansaugkrümmerdruck und der Temperatur der Maschine (10) ermittelt.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerlogik ferner eine in den Zylinder (52) eingesaugte Luftmenge basierend auf dem ermittelten Luftstrom ermittelt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Maschine eine Drosselklappe zum Steuern der der Maschine (10) zuzufüh renden Luftmenge aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aufweist:
einen Drosselklappensensor (26) zum Abfragen einer Stel lung der Drosselklappe und zum Erzeugen eines entspre chenden Drosselstellungssignals (24); und
daß die Steuerlogik ferner eine erste zu erwartende Drosselstellung basierend auf dem Drosselstellungssignal (24) und eine erste zukünftige Luftmenge ermittelt, die in den Zylinder (52) für ein nächstes erstes Zylinde rereignis angesaugt wird, basierend auf dem Luft partialdruck und der zu erwartenden Drosselstellung.

19. Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraft maschine, die einen Ansaugkrümmer zur Aufnahme von in die Maschine (10) einzusaugender Luft, einen Abgaskrüm mer zum Ausströmenlassen von von der Maschine (10) ver branntem Abgas und eine Abgasrückführungs(EGR)-Öffnung (47) zum Rückführen eines Teils des Abgases in den An saugkrümmer aufweist, wobei das Fahrzeug einen Ansaug drucksensor (43) zum Abfragen eines Druckes des Ansaug krümmers und zum Erzeugen eines entsprechenden Ansaug drucksignals (42) und Einrichtungen zur Ermittlung eines Druckes des Abgaskrümmers und zum Erzeugen eines ent sprechenden Abgasdrucksignals aufweist, mit:
einem Computerspeichermedium, in das ein Computerpro gramm eincodiert ist, um einen EGR-Strom durch die EGR- Öffnung (47) zu ermitteln, basierend auf dem Ansaug drucksignal (42) und dem Abgasdrucksignal, ferner um ei nen Luft-Partialdruck basierend auf dem EGR-Strom und dem Ansaugdrucksignal (42) zu ermitteln und um den in den Zylinder (52) eintretenden Luftstrom basierend auf dem Luft-Partialdruck zu ermitteln.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine (10) ferner eine Drosselklappe zum Steuern der der Maschine (10) zuzuführenden Luftmenge und einen Drosselklappensensor (26) zum Abfragen einer Stellung der Drosselklappe und zum Erzeugen eines ent sprechenden Drosselstellungssignals (24) aufweist, wobei das Computerprogramm ferner eincodiert ist, um eine er ste zu erwartende Drosselstellung basierend auf dem Drosselstellungssignal (24) zu ermitteln und um eine er ste zukünftige Luftmenge zu ermitteln, die in den Zylin der (52) für ein erstes nächstes Zylinderereignis einge saugt ist, basierend auf dem Luft-Partialdruck und der zu erwartenden Drosselstellung.