DE19938899A1 - Procedure to determine ambient pressure of combustion engine - Google Patents

Procedure to determine ambient pressure of combustion engine

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Abstract

Air mass flow (Q), air temperature (T) and absolute pressure (ps) in suction section are measured upstream of a throttle. Ambient pressure (Pu) outside of the suction section is determined from the air mass flow, air temperature and absolute pressure. A pressure loss coefficient (Cb) is taken into account. The coefficient is selected dependent on the cross section surface (A) of the suction section in the area of the air mass measurement and/or a pressure loss factor (Cf).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Bestimmen des Umgebungsdruckes bei einer Brennkraftma­ schine sowie einen Luftmassenmesser für die Vorrichtung.The invention relates to a method and an apparatus to determine the ambient pressure at an internal combustion engine machine and an air mass meter for the device.

Bei der Betriebssteuerung einer Brennkraftmaschine wird von einigen Steuerungssystemen der Umgebungsluftdruck ausgewer­ tet. Dazu befindet sich oftmals in einem Steuergerät ein ent­ sprechender Umgebungsdrucksensor.When controlling the operation of an internal combustion engine, some control systems the ambient air pressure is selected tet. For this purpose, there is often an ent in a control unit speaking ambient pressure sensor.

Der Umgebungsdruck kann beispielsweise dazu verwendet werden, den Beladungsgrad eines dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschi­ ne vorgeschalteten Luftfilters zu bestimmen. Mißt man den Ab­ solutdruck im Saugrohr stromab des Luftfilters vor einer Drosselklappe, so kann man, wenn die Druckdifferenz zwischen diesem Absolutdruck und dem Umgebungsdruck einen betriebspa­ rameterabhängigen Schwellwert überschreitet, auf einen zu starken Druckabfall am Luftfilter schließen.The ambient pressure can be used, for example, the degree of loading of the intake tract of the internal combustion engine ne upstream air filter to determine. If you measure the Ab the absolute pressure in the intake manifold downstream of the air filter in front of a Throttle valve, so if the pressure difference between this absolute pressure and the ambient pressure parameter-dependent threshold exceeds one close the strong pressure drop at the air filter.

Der Umgebungsdruck kann auch bei der Bestimmung der Ein­ spritzzeiten Berücksichtigung finden.The ambient pressure can also be used when determining the A take into account spraying times.

Nach dem Stand der Technik ist ein Umgebungsdruckaufnehmer unabdinglich, um den Umgebungsdruck zu messen.The state of the art is an ambient pressure sensor indispensable to measure the ambient pressure.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Bestimmen des Umgebungsdrucks bei einer Brennkraftmaschine sowie einen Luftmassenmesser für diese Vorrichtung zur Verfügung zu stellen.The invention has for its object a method and a device for determining the ambient pressure at a Internal combustion engine and an air mass meter for this To provide device.

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1, 8 und 9 de­ finierte Erfindung gelöst. This object is achieved by the in claims 1, 8 and 9 de Finished invention solved.  

Das erfindungsgemäße Verfahren geht von der Erkenntnis aus, daß der Druckabfall zwischen einem Luftfilter und einem Dros­ selglid im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine eine Funktion des Druckverlustbeiwertes im Ansaugtrakt sowie des Luft­ massenstromes, der Lufttemperatur und des Umgebungsdruckes ist. Addition des Druckabfalles mit dem Absolutdruck im An­ saugtrakt liefert den Umgebungsdruck. Es bieten sich deshalb zwei Varianten, den Umgebungsdruck zu bestimmen.The method according to the invention is based on the knowledge that that the pressure drop between an air filter and a Dros a function in the intake tract of an internal combustion engine the pressure loss coefficient in the intake tract and the air mass flow, air temperature and ambient pressure is. Addition of the pressure drop to the absolute pressure in the An suction tract provides the ambient pressure. So there are two variants to determine the ambient pressure.

Zum einen kann man die aus dieser Addition ableitbare Glei­ chung geeignet umformen, so daß der Umgebungsdruck sich als Funktion des Luftmassenstromes, der Lufttemperatur und des Druckverlustbeiwertes im Ansaugtrakt sowie des Absolutdruckes im Ansaugtrakt ergibt. Zum anderen kann man ein rekursives Verfahren anwenden, bei dem ausgehend von einem Startwert für den Umgebungsdruck zuerst der Druckabfall berechnet und dar­ aus zusammen mit dem Absolutdruck im Ansaugtrakt ein neuer Wert für den Umgebungsdruck erhalten wird. Man kann also re­ kursiv den Umgebungsdruck ermitteln. Der Startwert kann bei­ spielsweise durch Messung des Absolutdruckes im Ansaugtrakt bei stehender Brennkraftmaschine oder im Leerlaufbetrieb er­ zeugt werden, da in diesen Fällen der Absolutdruck im Ansaug­ trakt im wesentlichen dem Umgebungsdruck gleicht.On the one hand you can use the Glei derived from this addition suitable forming so that the ambient pressure turns out to be Function of the air mass flow, the air temperature and the Pressure loss coefficient in the intake tract as well as the absolute pressure in the intake tract. Second, you can use a recursive Use a procedure in which, starting from a starting value for the pressure drop first calculates and represents the ambient pressure together with the absolute pressure in the intake tract a new one Value for the ambient pressure is obtained. So you can re determine the ambient pressure in italics. The starting value can be at for example by measuring the absolute pressure in the intake tract with the engine stopped or idling be witnessed because in these cases the absolute pressure in the intake tract is essentially equal to the ambient pressure.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht einen Luftmassenmesser zwischen einem Luftfilter und einem Drosselglied im Ansaug­ trakt mit einem darin befindlichen Absolutdruckaufnehmer und einem Lufttemperaturfühler im Ansaugtrakt vor, die an ein Steuergerät angeschlossen sind, das bei Durchführung des er­ findungsgemäßen Verfahrens keinen Rückgriff mehr auf ein Um­ gebungsdrucksignal nehmen muß, um den Umgebungsdruck zu er­ mitteln.The device according to the invention sees an air mass meter between an air filter and a throttle element in the intake tract with an absolute pressure transducer and an air temperature sensor in the intake tract in front of that Control unit are connected, when performing the he inventive method no longer have recourse to an order pressure signal must take to he ambient pressure average.

Der erfindungsgemäße Luftmassenmesser für diese Vorrichtung weist in einem Gehäuse den Luftmassensensor und einen Abso­ lutdrucksensor auf, so daß die wesentlichen Bestandteile der Vorrichtung in einem kompakten, einfachen und kostengünstig herzustellenden Bauteil verwirklicht sind. Dieser Luftmassen­ messer hat darüber hinaus noch den Vorteil, daß Verkabelung und Steckverbindungen, die relativ kostenträchtige Bestand­ teile sind, vereinfacht sind.The air mass meter according to the invention for this device has the air mass sensor and an Abso in a housing lutdrucksensor on, so that the essential components of the Device in a compact, simple and inexpensive  component to be produced are realized. This air mass Knife also has the advantage that wiring and connectors, the relatively costly inventory parts are simplified.

Der Druckverlustbeiwert im Ansaugtrakt wird entscheidend durch den Druckabfall am Luftfilter geprägt. Für den Druckab­ fall ist im wesentlichen die Beladung des Luftfilters verant­ wortlich. Diese Beladung ändert sich jedoch nur langsam ge­ genüber dem Umgebungsdruck. Darüber hinaus hat der Beladungs­ grad des Luftfilters keinen Einfluß auf den im Ansaugtrakt vorliegenden Luftdruck, wenn kein oder so gut wie kein Luft­ massenstrom angesaugt wird. Dies ist bei Stillstand der Brennkraftmaschine oder im Leerlauf der Fall.The pressure loss coefficient in the intake tract becomes crucial characterized by the pressure drop across the air filter. For printing case is essentially responsible for loading the air filter literally. However, this loading changes only slowly compared to the ambient pressure. In addition, the loading degree of the air filter has no influence on the intake tract present air pressure when there is little or no air mass flow is sucked in. This is the at standstill Internal combustion engine or idling the case.

Somit kann man den Druckverlustbeiwert, der bei der Errech­ nung des Druckwerts nach der ersten Variante verwendet wird, mittels einer Absolutdruckmessung im Ansaugtrakt bei Still­ stand oder Leerlauf der Brennkraftmaschine kalibrieren bzw. bestimmen. Dieser einmal bestimmte Wert wird dann für die weitere Durchführung des Verfahrens verwendet.So you can see the pressure loss coefficient, which pressure value according to the first variant is used, by means of an absolute pressure measurement in the intake tract during breastfeeding calibrate or idle the internal combustion engine or determine. This value, once determined, is then used for the further implementation of the method used.

Auf einen zu stark beladenen, d. h. einen zu starken Druckab­ fall verursachenden Luftfilter kann man dann schließen, wenn der Druckverlustbeiwert einen vorbestimmten Schwellwert über­ schreitet.If the load is too high, i. H. too much pressure Falling air filter can be closed if the pressure loss coefficient exceeds a predetermined threshold steps.

Die Erfindung hat somit den Vorteil, daß zum Bestimmen des Umgebungsdruckes auf einen separaten Umgebungsdruckaufnehmer verzichtet werden kann. Weiter ist es möglich, den Beladungs­ grad des Luftfilters zu ermitteln und damit dessen Austausch­ bedürftigkeit festzustellen.The invention thus has the advantage that to determine the Ambient pressure on a separate ambient pressure sensor can be dispensed with. It is also possible to load degree of the air filter and thus its replacement determine neediness.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen gekennzeichnet.Advantageous embodiments of the invention are in the Un marked claims.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung in Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:The invention is described below with reference to the Drawing explained in more detail in exemplary embodiments. In the Drawing shows:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einer Vorrichtung zum Bestimmen des Umgebungsdruckes, Fig. 1 is a schematic representation of an internal combustion engine with a device for determining the ambient pressure,

Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung durch einen Luft­ massenmesser und Fig. 2 is a schematic sectional view through an air mass meter and

Fig. 3 und 4 Flußdiagramme für zwei verschiedene Verfahren zum Bestimmen des Umgebungsdruckes. FIGS. 3 and 4 are flow charts for two different methods for determining the ambient pressure.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Brennkraftmaschine mit einer Vorrichtung zum Bestimmen des Umgebungsdruckes. Dabei sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Be­ standteile eingezeichnet. Die Brennkraftmaschine 1 hat einen Ansaugtrakt 2, dem ein Luftfilter 3 vorgeschaltet ist. Im An­ saugtrakt 2 befindet sich ein Temperaturfühler 4, der die Temperatur der angesaugten Luft mißt. Der Temperaturfühler 4 liefert sein Signal über eine nicht näher bezeichnete Leitung an ein Steuergerät 5, das beispielsweise den gesamten Betrieb der Brennkraftmaschine 1 steuern kann. Alternativ kann der Temperaturfühler 4 auch die Luft außerhalb des Ansaugtraktes 2 messen, wobei dann dafür Sorge zu tragen ist, daß durch die während des Betriebs sich erwärmende Brennkraftmaschine 1 keine verfälschte Messung erfolgt. Weiter ist im Ansaugtrakt 4 ein Luftmassenmesser 10 angeordnet, der sowohl angesaugten Luftmassenstrom Q als auch den Absolutdruck ps im Ansaugtrakt 2 erfaßt. Über nicht näher bezeichnete Leitungen liefert der Luftmassenmesser 10 seine Meßwerte an das Steuergerät 5. Al­ ternativ kann der Temperaturfühler 4 auch in den Luftmassen­ messer 10 integriert sein. Fig. 1 shows schematically an internal combustion engine with a device for determining the ambient pressure. Only the parts essential for understanding the invention are shown. The internal combustion engine 1 has an intake tract 2 , which is preceded by an air filter 3 . In the suction tract 2 there is a temperature sensor 4 , which measures the temperature of the intake air. The temperature sensor 4 supplies its signal via a line (not specified in any more detail) to a control unit 5 , which can control the entire operation of the internal combustion engine 1 , for example. Alternatively, the temperature sensor 4 can also measure the air outside the intake tract 2 , in which case care must be taken to ensure that the internal combustion engine 1, which heats up during operation, does not falsify the measurement. Furthermore, an air mass meter 10 is arranged in the intake tract 4 , which measures both the air mass flow Q drawn in and the absolute pressure p s in the intake tract 2 . The air mass meter 10 delivers its measured values to the control unit 5 via lines that are not specified in any more detail. Al ternatively, the temperature sensor 4 can also be integrated into the air mass meter 10 .

Das Steuergerät führt durch bzw. veranlaßt die noch zu be­ schreibenden Verfahren. The control unit carries out or causes the still to be writing procedures.  

Der Luftmassenmesser 10 ist in einer bevorzugten Ausbildung in Fig. 2 in einer schematischen Schnittdarstellung näher dargestellt. Der Luftmassenmesser 10 hat ein Rohrstück 14, das in den Ansaugtrakt 2 eingesetzt ist. Im Rohrstück 14 be­ findet sich ein Luftmassensensor 11. Dieser kann beispiels­ weise ein Hitzdraht- oder Hitzfoliensensor sein. Am Rohrstück 14 ist ein Elektrogehäuse befestigt, das aus einem Gehäuseun­ terteil 15 mit Gehäusedeckel 16 besteht. Der Luftmassensensor 11 ist am Gehäuseunterteil 15 angebracht. Durch einen Kanal 18, der beispielsweise als Bohrung ausgeführt sein kann, ist das Innere des Elektrogehäuses mit dem Inneren des Rohrstüc­ kes 14 verbunden. Im Gehäuseunterteil 15 liegt eine Platine 13 auf, an die auch der Luftmassensensor 11 angeschlossen ist. Auf der Platine 13 befindet sich die Schaltung zum An­ steuern und Auslesen des Luftmassensensors 11. Weiter befin­ det sich auf der Platine 13 ein Absolutdrucksensor 12 sowie die dafür nötige Schaltung. Die Platine 13 ist an einen Stec­ ker 17 angeschlossen, über den die Leitungen zum Steuergerät 5 laufen. Die Platine 13 mit dem Absolutdrucksensor 12 ist von einer Schicht 20 abgedeckt, bei dem es sich beispielswei­ se um Silicagel handelt. Die Schicht 20 wird flüssig aufge­ bracht und dann ausgehärtet. Damit diese Schicht 20 dabei nicht durch den Kanal 18 treten kann, ist ein geeigneter Stutzen 19 am Kanal 18 vorgesehen. Die Schicht 20 dient dazu, die Platine 13 und den Absolutdrucksensor 12 sowie die Lei­ tungen zum Stecker 17 vor schädlichen Einflüssen der durch das Rohrstück 14 strömenden Ansaugluft zu schützen. Zugleich ist die Schicht 20 so ausgebildet, daß sie den Druck im Inne­ ren des Elektrogehäuses, der über den Kanal 18 an den Druck des Rohrstückes 14 angekoppelt ist, überträgt. Da der Abso­ lutdrucksensor 12 unter der Schicht 20 direkt, d. h. ohne Mem­ bran o. ä., an das im Ansaugtrakt 2 eingebaute Rohrstück 14 angeschlossen ist, kann der Absolutdrucksensor 12 exakt den absoluten Luftdruck im Ansaugtrakt 4 erfassen. Natürlich ist auch eine bekannte Membran im Kanal 18 möglich. Damit einge­ tretene oder kondensierte Flüssigkeiten aus dem Gehäuse 15, 16 wieder ablaufen können, ist der Luftmassenmesser 10 in ge­ eigneter Lage eingebaut. Diese ist gegenüber der Darstellung der Fig. 2 um etwa 90° nach rechts gedreht.The air mass meter 10 is shown in a preferred embodiment in Fig. 2 in a schematic sectional view. The air mass meter 10 has a pipe section 14 which is inserted into the intake tract 2 . In the pipe section 14 there is an air mass sensor 11 . This can be, for example, a hot wire or hot foil sensor. On the pipe section 14 , an electrical housing is attached, which consists of a housing part 15 with a housing cover 16 . The air mass sensor 11 is attached to the lower housing part 15 . Through a channel 18 , which may for example be designed as a bore, the interior of the electrical housing is connected to the interior of the Rohrstüc kes 14 . In the lower housing part 15 there is a circuit board 13 , to which the air mass sensor 11 is also connected. The circuit for controlling and reading out the air mass sensor 11 is located on the circuit board 13 . Next is on the board 13 an absolute pressure sensor 12 and the necessary circuit. The circuit board 13 is connected to a connector 17 via which the lines to the control device 5 run. The circuit board 13 with the absolute pressure sensor 12 is covered by a layer 20 , which is, for example, silica gel. The layer 20 is brought up in liquid form and then cured. So that this layer 20 cannot pass through the channel 18 , a suitable connecting piece 19 is provided on the channel 18 . The layer 20 serves to protect the circuit board 13 and the absolute pressure sensor 12 as well as the lines to the connector 17 against harmful influences of the intake air flowing through the pipe section 14 . At the same time, the layer 20 is formed such that it transmits the pressure in the interior of the electrical housing, which is coupled via the channel 18 to the pressure of the pipe section 14 . Since the Abso lutdrucksensor 12 under the layer 20 directly, ie without Mem bran o. Ä., Is connected to the built-in the intake section 2 pipe piece 14, the absolute pressure sensor 12 can accurately detect the absolute pressure in the air intake path 4. Of course, a known membrane in channel 18 is also possible. So that entered or condensed liquids can run out of the housing 15 , 16 again, the air mass meter 10 is installed in a suitable position. This is rotated by about 90 ° to the right compared to the illustration in FIG. 2.

Stromab des Luftmassenmessers 10 befindet sich im Ansaugtrakt 2 der Brennkraftmaschine 1 ein (in Fig. 1 nicht dargestell­ tes) Drosselglied. Je nach Stellung dieses Drosselglieds, da­ bei kann es sich beispielsweise um eine Drosselklappe han­ deln, - jedoch ist auch eine Einstellung über einen variablen Einlaßventilhub der Brennkraftmaschine 1 möglich, - fließt ein unterschiedlich großer Luftmassenstrom Q durch den Luft­ massenmesser 10. Bei einer Brennkraftmaschine ohne Drosse­ lung, beispielsweise bei einer direkt einspritzenden Mager­ brennkraftmaschine, ist der Luftmassenstrom Q durch die Be­ triebsparameter der Brennkraftmaschine 1 bestimmt. Auf die Art der Drosselung kommt es also insoweit nicht an.Downstream of the air mass meter 10 is in the intake tract 2 of the internal combustion engine 1 (not shown in FIG. 1) throttle member. Depending on the position of this throttle element, since it can be, for example, a throttle valve, - however, a setting via a variable intake valve stroke of the internal combustion engine 1 is possible - a differently sized air mass flow Q flows through the air mass meter 10 . In an internal combustion engine without throttling, for example in a direct injection lean internal combustion engine, the air mass flow Q is determined by the operating parameters of the internal combustion engine 1 . The type of throttling does not matter.

Der sich dabei im Ansaugtrakt 2 einstellende Druckabfall kann nach folgender Gleichung ermittelt werden:
The pressure drop occurring in intake tract 2 can be determined using the following equation:

dp = CF . rho/(2v2) (1)dp = C F. rho / (2v 2 ) (1)

Dabei ist dp der Druckabfall, CF ein Druckverlustfaktor, der die Ansaugtraktgeometrie wiedergibt, rho die Dichte der ange­ saugten Luft und v deren Strömungsgeschwindigkeit. Die Dichte rho kann durch folgende Gleichung ersetzt werden:
Here, dp is the pressure drop, C F is a pressure loss factor that reflects the geometry of the intake tract, rho the density of the air drawn in and v its flow velocity. The density rho can be replaced by the following equation:

rho = pu/(R . T) (2)rho = p u / (R. T) (2)

Dabei ist R die allgemeine Gaskonstante (287 J/kgK), T die Lufttemperatur und pu der Umgebungsdruck. Weiter ist die Ge­ schwindigkeit v durch den Luftmassenstrom wie folgt gegeben:
R is the general gas constant (287 J / kgK), T is the air temperature and p u is the ambient pressure. Furthermore, the velocity v is given by the air mass flow as follows:

v = Q/(rho . A) (3)v = Q / (rho. A) (3)

Dabei ist Q der Luftmassenstrom und A die Querschnittsfläche des Luftmassenmessers 10. Setzt man die Gleichungen (3) und (2) in Gleichung (1) ein, erhält man mit Cb = CF . R/(2 . A2):
Q is the air mass flow and A is the cross-sectional area of the air mass meter 10 . Substituting equations (3) and (2) in equation (1), we get with C b = C F. R / (2nd A2 ):

dp = Cb . T . Q2/pu (4)dp = C b . T. Q 2 / p u (4)

Aus diesem Druckabfall läßt sich aus dem Absolutdruck ps im Ansaugtrakt 2 durch Addition der Umgebungsdruck pu bestimmen:
From this pressure drop, the absolute pressure p s in the intake tract 2 can be determined by adding the ambient pressure p u :

pu = ps + dp (5)p u = p s + dp (5)

Diese Gleichung bietet nun zwei Varianten, den Umgebungsdruck zu ermitteln, die nun anhand der Flußdiagramme der Fig. 3 und 4 erläutert werden.This equation now offers two variants for determining the ambient pressure, which are now explained using the flow diagrams of FIGS . 3 and 4.

  • 1. Vor Beginn einer Rekursion nach Fig. 3 wird in Schritt S1 ein Startwert für den Umgebungsdruck pu errechnet. Dieser Startwert kann beispielsweise dadurch gewonnen werden, daß man bei Stillstand oder Leerlauf der Brennkraftmaschine den Absolutdruck ps im Ansaugtrakt 2 erfaßt. Aufgrund des dabei verschwindenden oder sehr geringen Luftmassenstroms Q sieht man aus Gleichung (5) bzw. (4) unmittelbar, daß der Absolutdruck im Ansaugtrakt ps dann im wesentlichen gleich dem Umgebungsdruck pu ist.
    In Schritt S2 wird der Luftmassenstrom Q und die Lufttemperatur T gemessen.
    In Schritt S3 wird gemäß Gleichung (4) der Druckabfall dp berechnet, wobei der aus Schritt S1 erhaltene Startwert für den Umgebungsdruck in die Berechnung eingeht. Für den Druckverlustbeiwert Cb kann ein in einem Speicher des Steuergerätes abgelegter Wert verwendet werden. Auf den Druckverlustbeiwert Cb wird später noch näher eingegangen werden.
    In Schritt S4 wird der Absolutdruck ps im Ansaugtrakt 4 gemessen.
    In Schritt S5 wird nach Gleichung (5) aus dem Druckabfall dp und dem Absolutdruck ps ein neuer Wert für den Umgebungsdruck pu berechnet. Dieser Wert wird für den nächsten Rekursionsschritt verwendet, für den zu Schritt S2 zurückgesprungen wird.
    Diese Variante der Umgebungsdruckbestimmung hat den Vorteil, daß nur einfache Rechenoperationen (Additionen, Multiplikationen und Divisionen) durchgeführt werden müssen.    1. Before starting a recursion according to FIG. 3, a start value for the ambient pressure p u is calculated in step S1. This starting value can be obtained, for example, by detecting the absolute pressure p s in the intake tract 2 when the internal combustion engine is at a standstill or idling. Due to the vanishing or very low air mass flow Q, it can be seen from equation (5) or (4) that the absolute pressure in the intake tract p s is then essentially equal to the ambient pressure p u .
    The air mass flow Q and the air temperature T are measured in step S2.
    In step S3, the pressure drop dp is calculated in accordance with equation (4), the starting value for the ambient pressure obtained from step S1 being included in the calculation. A value stored in a memory of the control device can be used for the pressure loss coefficient Cb. The pressure loss coefficient Cb will be discussed in more detail later.
    In step S4, the absolute pressure p s in the intake tract 4 is measured.
    In step S5, a new value for the ambient pressure p u is calculated from the pressure drop dp and the absolute pressure p s according to equation (5). This value is used for the next recursion step, for which the process jumps back to step S2.
    This variant of the ambient pressure determination has the advantage that only simple arithmetic operations (additions, multiplications and divisions) have to be carried out.
  • 2. Anstelle des obigen Rekursivverfahrens kann der Umgebungsdruck auch durch das im Blockschaltbild der Fig. 4 wiedergegebene Verfahren bestimmt werden. Dazu wird in Schritt S6 zuerst der Druckverlustbeiwert Cb aus dem Speicher entnommen. Auf den Druckverlustbeiwert Cb wird später noch näher eingegangen werden.
    Als nächstes werden in Schritt S7 der Luftmassenstrom Q und die Lufttemperatur T sowie der Absolutdruck ps im Ansaugtrakt gemessen.
    Dann wird in Schritt S8 der Umgebungsdruck pu nach einer umgeformten Version der Gleichung (5) berechnet:
    pu = 1/2 ps + 1/2 (6)    2. Instead of the above recursive method, the ambient pressure can also be determined by the method shown in the block diagram in FIG. 4. For this purpose, the pressure loss coefficient Cb is first taken from the memory in step S6. The pressure loss coefficient Cb will be discussed in more detail later.
    Next, the air mass flow Q and the air temperature T and the absolute pressure p s in the intake tract are measured in step S7.
    Then the ambient pressure p u is calculated in step S8 according to a transformed version of the equation (5):
    p u = 1/2 p s + 1/2 (6)

Bei beiden Varianten der Bestimmung des Umgebungsdruckes pu geht der Druckverlustbeiwert Cb in die verwendete Gleichung ein. Da der Druckverlustbeiwert Cb wesentlich durch den Druckverlust am Luftfilter 3 bestimmt wird, welcher vom sich nur langsam ändernden Beladungsgrad des Luftfilters 3 ab­ hängt, kann man davon ausgehen, daß der Druckverlustbeiwert Cb sich gegenüber dem Umgebungsdruck pu nur sehr langsam än­ dern wird. Um den aktuell vorliegenden Druckverlustbeiwert Cb bestimmen zu können, wird der Umgebungsdruck pu im Leer­ lauf oder bei Stillstand der Brennkraftmaschine bestimmt, ge­ messen, da dann der Absolutdruck ps im Ansaugtrakt 2 im we­ sentlichen gleich dem Umgebungsdruck pu ist. Man kann dann durch Vergleich des errechneten mit dem gemessenen Umgebungs­ druck pu den aktuellen Wert für den Druckverlustbeiwert Cb bestimmen.In both variants of the determination of the ambient pressure p u , the pressure loss coefficient Cb is included in the equation used. Since the pressure loss coefficient Cb is essentially determined by the pressure loss at the air filter 3 , which depends on the slowly changing degree of loading of the air filter 3 , it can be assumed that the pressure loss coefficient Cb will change very slowly compared to the ambient pressure p u . In order to be able to determine the current pressure loss coefficient Cb, the ambient pressure p u is determined while idling or when the internal combustion engine is at a standstill, since then the absolute pressure p s in the intake tract 2 is essentially the same as the ambient pressure p u . The current value for the pressure loss coefficient Cb can then be determined by comparing the calculated with the measured ambient pressure p u .

Überschreitet dieser Wert einen Schwellwert, kann man auf ei­ nen übermäßig verschmutzten Luftfilter 3 schließen.If this value exceeds a threshold value, one can conclude that the air filter 3 is excessively dirty.

Theoretisch ist der Druckverlustbeiwert Cb unabhängig von Be­ triebsparametrn der Brennkraftmaschine 1. Falls in praxi sol­ che Abhängigkeiten nicht auszuschließen sind, beispielweise durch Übergänge zwischen laminaren und turbulenten Strömungs­ vorgängen, kann man vor Start der Brennkraftmaschine 1 den dem Umgebungsdruck pu gleichenden Absolutdruck ps im Ansaug­ trakt 2 messen. Beim direkt darauffolgenden Start der Brenn­ kraftmaschine 1 kann mit
pu - pa = dp und Gleichung (4) dann Cb, als Funktion von Be­ triebsparametern, z. B. des Luftmassenstroms Q, durch fortlau­ fende Messung von ps bestimmt und in einem Kennfeld abgelegt werden. Diese Kennfeldwerte für Cb kann man dann bei der Be­ stimmung des Umgebungsdruckes pu nach einer der obigen Vari­ anten verwenden.Theoretically, the pressure loss coefficient Cb is independent of the operating parameters of the internal combustion engine 1 . If such dependencies cannot be ruled out in practice, for example due to transitions between laminar and turbulent flow processes, one can measure the absolute pressure p s in the intake tract 2 equal to the ambient pressure p u before starting the internal combustion engine 1 . At the immediately following start of the internal combustion engine 1 can with
p u - p a = dp and equation (4) then Cb, as a function of operating parameters, e.g. B. the air mass flow Q, determined by continuous measurement of p s and stored in a map. These map values for Cb can then be used in determining the ambient pressure p u according to one of the above variants.

Schließlich läßt sich mittels des so gewonnenen Wertes für Cb oder aus dem vor Start gemessenen Wert für pu auch der Druck­ verlust dp im Leerlauf exakt ermitteln, so daß damit eine Än­ derung des Druckverlustbeiwertes Cb in Leerlaufphasen detek­ tierbar ist.Finally, by means of the value for Cb obtained in this way or from the value for p u measured before the start, the pressure loss dp can also be determined exactly when idling, so that a change in the pressure loss coefficient Cb can be detected in idle phases.

Weiter geht bei allen Berechnungen die Lufttemperatur T ein. Es ist deshalb erforderlich, daß die Lufttemperatur T mit der gleichen Dynamik gemessen werden kann wie der Luftmassenstrom Q. Dies ist aber mit manchen gängigen Temperaturfühlern nicht möglich. Vorzugsweise sollte das Verfahren zur Bestimmung des Umgebungsdrucks deshalb in solchen Betriebsphasen kurzzeitig ausgesetzt werden, in denen erfahrungsgemäß eine schnelle Temperaturänderung vorliegt. Dies ist beispielsweise bei Wie­ deranfahrt nach einem Heißleerlauf der Fall, wenn die Brenn­ kraftmaschine nach Phasen hoher Last eine zeitlang bei gerin­ ger Kühlung (Stillstand eines Kraftfahrzeuges) betrieben wur­ de und dann die Kühlleistung wieder ansteigt (Kraftfahrzeug wird wieder in Bewegung gesetzt). Darüber hinaus ist aufgrund der sich nur langsam ändernden Luftfilterbeladung eine gewis­ se Filterung dahingehend möglich, daß sprunghafte Änderungen des Druckverlustbeiwertes Cb verworfen werden können. Im all­ gemeinen reicht eine Zeitkonstante von mehreren Tagen bei der Bestimmung. Solche sprunghaften Änderungen des Druckverlust­ beiwertes Cb können sich beispielsweise bei Betrieb einer ein Kraftfahrzeug antreibende Brennkraftmaschine 1 unter starkem Regen ergeben, wenn beispielsweise bei einer Autofahrt der Luftfilter feucht wird, wodurch der von ihm verursachte Druckabfall stark erhöht wird. Solche Änderungen sollten in der Filterung verworfen werden.The air temperature T is also included in all calculations. It is therefore necessary that the air temperature T can be measured with the same dynamics as the air mass flow Q. However, this is not possible with some common temperature sensors. The method for determining the ambient pressure should therefore preferably be briefly suspended in those operating phases in which experience has shown a rapid temperature change. This is the case, for example, when returning after a hot idle run, when the internal combustion engine has been operated for a while with low cooling (standstill of a motor vehicle) after periods of high load and then the cooling capacity increases again (motor vehicle is set in motion again). In addition, due to the slowly changing air filter loading, a certain filtering is possible to the extent that sudden changes in the pressure loss coefficient Cb can be discarded. In general, a time constant of several days is sufficient for the determination. Such abrupt changes in the pressure loss coefficient Cb can occur, for example, when an internal combustion engine 1 driving a motor vehicle is operating under heavy rain, for example when the air filter becomes damp when driving, so that the pressure drop caused by it is greatly increased. Such changes should be discarded in the filtering.

Claims (12)

1. Verfahren zum Bestimmen des Umgebungsdruckes pu bei einer Brennkraftmaschine mit einem Luftmassenmesser im Ansaugtrakt, bei welchem Verfahren der Luftmassenstrom Q, die Lufttempera­ tur T und der Absolutdruck ps im Ansaugtrakt stromauf eines Drosselgliedes gemessen werden und der außerhalb des Ansaug­ traktes herrschende Umgebungsdruck pu aus dem Luftmassenstrom Q, der Lufttemperatur T und dem Absolutdruck ps bestimmt wird.1. A method for determining the ambient pressure p u in an internal combustion engine with an air mass meter in the intake tract, in which method the air mass flow Q, the air temperature T and the absolute pressure p s in the intake tract are measured upstream of a throttle element and the ambient pressure p prevailing outside the intake tract u is determined from the air mass flow Q, the air temperature T and the absolute pressure p s . 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bestimmung weiter ein Druckverlustbeiwert Cb berücksich­ tigt wird, der von der Querschnittsfläche A des Ansaugtraktes im Bereich der Luftmassenmessung und/oder einem die Strö­ mungsbedingungen im Ansaugtrakt 2 wiedergebenden Druckver­ lustfaktor Cf abhängig gewählt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that a pressure loss coefficient Cb is taken into account in the determination, which is chosen as a function of the cross-sectional area A of the intake tract in the area of air mass measurement and / or the flow conditions in the intake tract 2 reflecting pressure factor C f becomes. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) ein Startwert für den Umgebungsdruck pu ermittelt wird,
  • b) ein Druckabfall dp zwischen einem Luftfilter und dem Dros­ selglied im Ansaugtrakt abhängig von Luftmassenstrom Q, Luft­ temperatur T, Druckverlustbeiwert Cb und dem Startwert für den Umgebungsdruck pu aus Schritt a) bestimmt wird und
  • c) ein neuer Wert für den Umgebungswert pu durch Addition des Absolutdruckes ps im Ansaugtrakt und des Druckabfalles dp er­ mittelt wird.
3. The method according to claim 2, characterized in that
  • a) a starting value for the ambient pressure p u is determined,
  • b) a pressure drop dp between an air filter and the throttle element in the intake tract is determined as a function of air mass flow Q, air temperature T, pressure loss coefficient Cb and the starting value for the ambient pressure p u from step a) and
  • c) a new value for the ambient value p u is determined by adding the absolute pressure p s in the intake tract and the pressure drop d p er.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Startwert in Schritt a) durch Messung des Absolutdruckes ps bei stehender oder im Leerlauf befindlicher Brennkraftmaschi­ ne gewonnen wird.4. The method according to claim 3, characterized in that the starting value in step a) is obtained by measuring the absolute pressure p s with the internal combustion engine standing or idling. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem bei einem Verfahren nach Anspruch 1 mit Anspruch 2 als Differenz zwischen Umgebungsdruck pu und Absolutdruck ps im Ansaugtrakt gegebenen oder bei einem Ver­ fahren nach Anspruch 3 oder Anspruch 4 direkt vorliegenden Druckabfall dp der Druckverlustbeiwert Cb unter Verwendung des Umgebungsdruckes pu, des Luftmassenstromes Q und der Lufttemperatur T ermittelt und bei Überschreiten eines Schwellwertes ein Austauschbedarf für einen dem Ansaugtrakt vorgelagerten Luftfilter signalisiert wird.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that given in a method according to claim 1 with claim 2 as the difference between ambient pressure p u and absolute pressure p s in the intake tract or in a Ver drive according to claim 3 or claim 4 directly present Pressure drop dp, the pressure loss coefficient Cb is determined using the ambient pressure p u , the air mass flow Q and the air temperature T, and when a threshold value is exceeded, a replacement requirement for an air filter upstream of the intake tract is signaled. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckverlustbeiwert Cb durch folgende Gleichung errechnet wird:
Cb = dp . pu/(Q2T).6. The method according to claim 5, characterized in that the pressure loss coefficient Cb is calculated by the following equation:
Cb = dp. p u / (Q 2 T). 7. Verfahren nach einem vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß
  • - vor dem Start der Brennkraftmaschine der dem Umgebungsdruck pu gleichende Absolutdruck ps im Ansaugtrakt gemessen wird,
  • - während des darauffolgenden Starts der Absolutdruck ps fortlaufend erfaßt und
  • - ein Druckverlustbeiwert Cb durch folgende Gleichung errechnet wird Cb = (pu - ps) . pu/(Q2T), wobei Q der Luftmassenstrom und T die Lufttemperatur im Ansaugtrakt ist,
  • - Cb als Funktion mindestens des einen Betriebsparameter der Brennkraftmaschine darstellenden Luftmassenstroms Q in einem Kennfeld abgelegt wird und
  • - bei der weiteren Bestimmung des Umgebungsdruckes pu betriebparameterabhängig diesem Kennfeld entnommene Werte für den Druckverlustbeiwert Cb berücksichtigt werden.
7. The method according to any preceding claims, characterized in that
  • - before starting the internal combustion engine, the absolute pressure p s, which is equal to the ambient pressure p u, is measured in the intake tract,
  • - the absolute pressure p s is continuously recorded during the subsequent start and
  • - A pressure loss coefficient Cb is calculated using the following equation: Cb = (p u - p s ). p u / (Q 2 T), where Q is the air mass flow and T is the air temperature in the intake tract,
  • Cb is stored as a function of at least the air mass flow Q representing an operating parameter of the internal combustion engine, and
  • - In the further determination of the ambient pressure p u, depending on the operating parameters, values taken from this map for the pressure loss coefficient Cb are taken into account.
8. Vorrichtung zum Bestimmen des Umgebungsdruckes pu bei ei­ ner Brennkraftmaschine (1) mit einem Ansaugtrakt (2) mit:
  • a) einem Luftmassenmesser (10) im Ansaugtrakt (2),
  • b) einem damit verbundenen Absolutdruckaufnehmer (12) und
  • c) einem Temperaturfühler (4),
  • d) die alle an ein Steuergerät (5) angeschlossen sind, das ohne Verbindung mit einem Umgebungsdruckaufnehmer nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche 1 mit 7 den Umgebungs­ druck pu bestimmt.
8. Device for determining the ambient pressure p u in an internal combustion engine ( 1 ) with an intake tract ( 2 ) with:
  • a) an air mass meter ( 10 ) in the intake tract ( 2 ),
  • b) an associated absolute pressure sensor ( 12 ) and
  • c) a temperature sensor ( 4 ),
  • d) which are all connected to a control unit ( 5 ) which determines the ambient pressure p u without connection to an ambient pressure sensor according to one of the preceding method claims 1 to 7.
9. Luftmassenmesser für die Vorrichtung nach Anspruch 7 mit einem in einem Ansaugtrakt (2) einer Brennkraftmaschine (1) ragenden Luftmassensensor (11), der an einem am Ansaugtrakt (2) befestigbaren Gehäuse (14-16) angebracht ist, in welchem sich ein Absolutdrucksensor (12) befindet, wobei ein Kanal (18) das Gehäuse (14-16) mit dem Ansaugtrakt (2) zum Druck­ ausgleich verbindet.9. Air mass meter for the device according to claim 7 with an in an intake tract ( 2 ) of an internal combustion engine ( 1 ) projecting air mass sensor ( 11 ) which is attached to a housing ( 14-16 ) which can be fastened to the intake tract ( 2 ) and in which a Absolute pressure sensor ( 12 ) is located, wherein a channel ( 18 ) connects the housing ( 14-16 ) with the intake tract ( 2 ) for pressure compensation. 10. Luftmassenmesser nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (14-16) ein Elektrogehäuse (15, 16) aufweist, in dem der Absolutdrucksensor (12) angeordnet ist und an dem ein Stecker (17) angebracht ist, über den sowohl der Luft­ massensensor (11) als auch der Absolutdrucksensor (12) elek­ trisch kontaktierbar sind.10. Air mass meter according to claim 9, characterized in that the housing ( 14-16 ) has an electrical housing ( 15 , 16 ) in which the absolute pressure sensor ( 12 ) is arranged and on which a plug ( 17 ) is attached, via which both the air mass sensor ( 11 ) and the absolute pressure sensor ( 12 ) are electrically contactable. 11. Luftmassenmesser nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß das Gehäuse ein Rohrstück (14), das in den Ansaug­ trakt (2) einsetzbar ist, in dem der Luftmassensensor (11) angeordnet ist, und das mit dem Elektrogehäuse (15, 16) ver­ bunden ist, wobei der Kanal (18) das Elektrogehäuse (15, 16) mit dem Rohrstück (14) verbindet.11. Air mass meter according to claim 10, characterized in that the housing is a piece of pipe ( 14 ) which tract in the intake ( 2 ) can be used, in which the air mass sensor ( 11 ) is arranged, and with the electrical housing ( 15 , 16th ) is connected, the channel ( 18 ) connecting the electrical housing ( 15 , 16 ) to the pipe section ( 14 ). 12. Luftmassenmesser nach Anspruch 10 oder 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Absolutdrucksensor (12) auf einer Pla­ tine (13), an die auch der Luftmassensensor (11) angeschlos­ sen ist, an einem Boden (17) des Elektrogehäuses (15, 16) an­ geordnet ist und daß eine flüssig aufgebrachte und ausgehär­ tete Schicht (20) zur Druckübertragung und zum Schutz von Platine (13), Absolutdrucksensor (12) und Anschlußdrähten über der Platine (13) und dem Absolutdrucksensor (12) ange­ ordnet ist, wobei ein Stutzen (19) am Kanal (18) verhindert, daß die Schicht (20) vor dem Aushärten in den Kanal (18) ge­ langen kann.12. Air mass meter according to claim 10 or 11, characterized in that the absolute pressure sensor ( 12 ) on a circuit board ( 13 ), to which the air mass sensor ( 11 ) is ruled out, on a bottom ( 17 ) of the electrical housing ( 15 , 16 ) is arranged and that a liquid applied and hardened layer ( 20 ) for pressure transmission and for the protection of circuit board ( 13 ), absolute pressure sensor ( 12 ) and connecting wires over the circuit board ( 13 ) and the absolute pressure sensor ( 12 ) is arranged, wherein a nozzle ( 19 ) on the channel ( 18 ) prevents the layer ( 20 ) ge from hardening in the channel ( 18 ).
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