DE19958499C1

DE19958499C1 - Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE19958499C1
Application number: DE1999158499
Authority: DE
Inventors: Manfred Pfitz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-12-04
Filing date: 1999-12-04
Publication date: 2001-08-23
Anticipated expiration: 2019-12-05
Also published as: FR2801934B1; FR2801934A1; ITMI20002550A1; IT1319138B1

Abstract

Es ist eine Brennkraftmaschine insbesondere für ein Kraftfahrzeug beschrieben, die mit einem Ansaugrohr versehen ist, in dem ein Filterelement und eine Drosselklappe angeordnet sind. Ein Steuergerät ist vorgesehen, durch das aus einem Massenstrom (ml) über die Drosselklappe ein Umgebungsdruck ermittelbar ist und Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von dem Umgebungsdruck beeinflußbar sind. Durch das Steuergerät ist aus dem Massenstrom (ml) über die Drosselklappe ein Druckabfall (pab) an dem Filterelement ermittelbar. DOLLAR A Ebenfalls ist durch das Steuergerät dieser Druckabfall (pab) bei der Ermittlung eines Drucks (fpvdkms) vor der Drosselklappe berücksichtigbar.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem Luft über ein Filterelement und eine Drosselklappe angesaugt wird, bei dem aus einem Massenstrom über die Drosselklappe ein Umgebungsdruck ermittelt wird, und bei dem Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von dem Umgebungsdruck beeinflußt werden. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine entsprechende Brennkraftmaschine und ein entsprechendes Steuergerät für ein Brennkraftmaschine.

Ein derartiges Verfahren sowie eine derartige Brennkraftmaschine und ein derartiges Steuergerät sind aus der DE 43 22 281 A1 bekannt.

Dort ist ein Heißfilm-Luftmassensensor im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine vorgesehen, mit dem aus dem gemessenen Massenstrom über die Drosselklappe ein Hauptlastsignal erzeugt wird. Aus der Stellung der ebenfalls in dem Ansaugrohr angeordneten Drosselklappe sowie aus der Drehzahl der Brennkraftmaschine wird ein Nebenlastsignal ermittelt. Die Differenz des Hauptlastsignals und des Nebenlastsignals wird integriert und ergibt einen Faktor, der dem aktuellen Umgebungsdruck entspricht. Mit diesem Faktor wird eine sogenannte Höhenkorrektur verschiedener Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine durchgeführt, z. B. der angesaugten Luftmasse.

Ebenfalls ist bekannt, diesen Faktor durch Berücksichtigung des Normdrucks von 1013 hPa auf den Druck vor der Drosselklappe umzurechnen. Dabei wird unterstellt, daß der Druck vor der Drosselklappe dem Umgebungsdruck entspricht.

Vor der Drosselklappe wird die angesaugte Luft durch ein Filterelement geführt. Insbesondere bei einem großen Luftdurchsatz entsteht an dem Filterelement ein Druckabfall, der nicht mehr vernachlässigbar ist. Dies hat zur Folge, daß der Druck vor der Drosselklappe nicht mehr genau dem Umgebungsdruck entspricht. Eine exakte Ermittlung des Drucks vor der Drosselklappe ist damit nicht möglich.

Aufgabe und Vorteile der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem der Druck vor der Drosselklappe und der Umgebungsdruck exakt ermittelt werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß aus dem Massenstrom über die Drosselklappe ein Druckabfall an dem Filterelement ermittelt wird, und daß dieser Druckabfall bei der Ermittlung eines Drucks vor der Drosselklappe, wie auch bei der Ermittlung des Umgebungsdrucks berücksichtigt wird (Anspruch 1). Die Aufgabe wird bei einer Brennkraftmaschine und einem Steuergerät der eingangs genannten Art entsprechend gelöst (Ansprüche 7 und 8).

Durch die Berücksichtigung des Druckabfalls an dem Filterelement ist es möglich, den Druck vor der Drosselklappe und den Umgebungsdruck exakt zu berechnen. Es kann damit unterschieden werden zwischen dem Umgebungsdruck und dem Druck vor der Drosselklappe. Ungenauigkeiten oder gar Fehler aufgrund einer einfachen Umsetzung dieser beiden Größen sind damit ausgeräumt.

Die Abhängigkeiten der Steuerung und/oder Regelung der Brennkraftmaschine von dem Umgebungsdruck und/oder von dem Druck vor der Drosselklappe können damit exakt berücksichtigt werden. Dies ergibt beispielsweise eine erhöhte Genauigkeit bei der Zumessung des Kraftstoffs beim Start der Brennkraftmaschine. Ebenfalls sind durch die Erfindung bessere Anpassungen an wechselnde Höhen über NN (Normal Null) möglich, die eine Brennkraftmaschine z. B. bei einer Paßfahrt durchläuft.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Massenstrom über die Drosselklappe von einer Kennlinie in einen Druckabfall an dem Filterelement umgesetztes (Anspruch 2). Dies stellt eine besonders einfache, aber trotzdem effektive und genaue Berücksichtigung des Druckabfalls an dem Filterelement dar.

Bei einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein Korrekturfaktor für den Druck vor der Drosselklappe ermittelt, es wird der Druckabfall in einen Faktor für den Druckabfall umgesetzt, es wird die Summe des Korrekturfaktors und des Faktors integriert, es wird von dem Ergebnis der Faktor für den Druckabfall subtrahiert, und es wird die Differenz als Faktor für den Druck vor der Drosselklappe verwendet (Anspruch 3). Dabei ist es zweckmäßig, wenn die integrierte Summe des Korrekturfaktors für den Druck vor der Drosselklappe und des Faktors für den Druckabfall als Faktor für den Umgebungsdruck verwendet wird (Anspruch 4).

Bei einer zweiten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein Druck vor der Drosselklappe ermittelt, es wird die Summe des Drucks vor der Drosselklappe und des Druckabfalls verzögert, es wird von dem Ergebnis der Druckabfall subtrahiert, und es wird die Differenz als Druck vor der Drosselklappe verwendet (Anspruch 5). Dabei ist es zweckmäßig, wenn die verzögerte Summe des Drucks vor der Drosselklappe und des Druckabfalls als Umgebungsdruck verwendet wird (Anspruch 6).

Durch die additive Berücksichtigung des massenstromabhängigen Druckabfalls an dem Filterelement vor dem Integrieren bzw. Verzögern und durch das Subtrahieren dieses Druckabfalls nach dem Integrieren bzw. Verzögern wird der Druck vor der Drosselklappe realistisch nachgebildet. Dabei ist direkt nach dem Integrieren bzw. Verzögern der Umgebungsdruck verfügbar.

Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Form eines Steuerelements, das für ein Steuergerät einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen ist. Dabei ist auf dem Steuerelement ein Programm abgespeichert, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig und zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Als Steuerelement kann insbesondere ein elektrisches Speichermedium zur Anwendung kommen, beispielsweise ein Flash-Memory oder ein Read-Only-Memory.

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung

Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens, und

Fig. 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Bei einer Brennkraftmaschine insbesondere für ein Kraftfahrzeug wird Luft über ein Ansaugrohr in einen Brennraum angesaugt. In Strömungsrichtung der Luft sind in dem Ansaugrohr ein Filterelement und eine schwenkbare Drosselklappe enthalten. Dem Brennraum wird ebenfalls über ein dem Ansaugrohr oder dem Brennraum zugeordnetes Einspritzventil Kraftstoff zugeführt. Das Luft/Kraftstoff- Gemisch wird in dem Brennraum von einer Zündkerze entzündet und verbrannt.

Die Zumessung des Kraftstoffs wird von einem Steuergerät unter anderem in Abhängigkeit von einem über die Drosselklappe strömenden Massenstrom ml berechnet. Dieser Massenstrom ml kann beispielsweise von einem in dem Ansaugrohr vor der Drosselklappe angeordneten Heißfilm- Luftmassensensor gemessen werden.

Die Zumessung des Kraftstoffs ist weiterhin abhängig von dem aktuellen Druck vor der Drosselklappe und dem aktuellen Umgebungsdruck. Aufgrund des in Strömungsrichtung vor der Drosselklappe angeordneten Filterelements kann der Umgebungsdruck von dem Druck vor der Drosselklappe abweichen.

Der Umgebungsdruck ist zum Beispiel erforderlich, um die Höhe über NN (Normal Null), auf der sich die Brennkraftmaschine aktuell befindet, bei der Berechnung des einzuspritzenden Kraftstoffs zu berücksichtigen. Der Druck vor der Drosselklappe wird beispielsweise dazu verwendet, die Füllung des Brennraums zu berechnen, von der der einzuspritzende Kraftstoff ebenfalls abhängig ist.

In der Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel dargestellt, mit dem der Druck vor der Drosselklappe und der Umgebungsdruck ermittelt werden können.

Einer Kennlinie 10 ist der Massenstrom ml zugeführt. Die Kennlinie 10 setzt den Massenstrom ml in einen Druckabfall pab um, der an dem im Ansaugrohr vorhandenen Filterelement auftritt. Der Ausgang der Kennlinie stellt somit den Druckabfall pab an dem Filterelement dar.

Der Druckabfall pab wird durch Berücksichtigung des Normdrucks von 1013 hPa in einen Faktor fpab für den Druckabfall an dem Filterelement umgerechnet. Dies erfolgt mittels der Blöcke 11 in der Fig. 1.

Aus einer Winkelstellung der Drosselklappe und einer Drehzahl der Brennkraftmaschine wird ein Korrekturfaktor fkdkms für die Stellung der Drosselklappe berechnet. Von diesem Korrekturfaktor fkdkms wird von einem Block 12 der Wert 1,0 subtrahiert. Das Ergebnis stellt einen Korrekturfaktor fkpvdk für den Druck vor der Drosselklappe dar.

Dieser Korrekturfaktor fkpvdk wird von einem Block 13 additiv mit dem Faktor fab für den Druckabfall verknüpft. Damit wird der Druckabfall des Filterelements berücksichtigt. Das Ergebnis wird von einem Integrator 14 aufintegriert. Damit wird aus dem Korrekturfaktor ein am Ausgang des Integrators 14 zur Verfügung stehender Faktor fpumms für den Umgebungsdruck gebildet.

Von diesem Faktor fpumms für den Umgebungsdruck wird in einem Block 15 der Faktor fab für den Druckabfall subtrahiert. Daraus ergibt sich dann ein Faktor fpvdkms für den Druck vor der Drosselklappe.

Insgesamt steht damit der Faktor fpumms für den Umgebungsdruck und der Faktor fpvdkms für den Druck vor der Drosselklappe zur Verfügung. Die beiden Faktoren sind insbesondere im Hinblick auf den Einfluß des Druckabfalls durch das Filterelement unterschiedlich gebildet. Aus diesen Faktoren kann ohne weiteres, sofern erforderlich, auf die zugehörigen Drücke geschlossen werden.

In der Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt, mit dem der Druck vor der Drosselklappe und der Umgebungsdruck ermittelt werden können.

Mittels einer Kennlinie 20 wird aus dem Massenstrom ml über die Drosselklappe der Druckabfall pab an dem Filterelement ermittelt. Die Kennlinie 20 der Fig. 2 entspricht dabei der Kennlinie 10 der Fig. 1.

Von einem im Ansaugrohr nach der Drosselklappe angeordneten Drucksensor wird ein Saugrohrdruck psds gemessen. Dieser Saugrohrdruck psds wird von einem Block 21 in einen Druck pvdk vor der Drosselklappe umgerechnet. Hierzu wird der Block 21 von einem Verhältnis pspvdk beaufschlagt, das dem Quotienten aus dem Saugrohrdruck zu dem Druck vor der Drosselklappe entspricht.

Der Druck pvdk vor der Drosselklappe und der Druckabfall pab werden von einem Block 22 addiert. Das Ergebnis wird von einem Tiefpaß 23 verzögert. Das am Ausgang des Tiefpasses 23 anstehende Drucksignal entspricht einem Umgebungsdruck pumds.

Der Druckabfall pab wird in einem Block 26 von dem Umgebungsdruck pumds subtrahiert. Als Ergebnis entsteht ein Druck pvdkds vor der Drosselklappe.

Insgesamt steht damit der Umgebungsdruck pumds und der Druck pvdkds vor der Drosselklappe zur Verfügung. Die beiden Drücke sind insbesondere im Hinblick auf den Einfluß des Druckabfalls durch das Filterelement unterschiedlich gebildet. Aus diesen Drücken kann ohne weiteres, sofern erforderlich, auf die zugehörigen Faktoren geschlossen werden.

Claims

1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem Luft über ein Filterelement und eine Drosselklappe angesaugt wird, bei dem aus einem Massenstrom (ml) über die Drosselklappe ein Umgebungsdruck ermittelt wird, und bei dem Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von dem Umgebungsdruck beeinflußt werden, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Massenstrom (ml) über die Drosselklappe ein Druckabfall (pab) an dem Filterelement ermittelt wird, und daß dieser Druckabfall (pab) bei der Ermittlung eines Drucks (fpvdkms, pvdkds) vor der Drosselklappe, wie auch bei der Ermittlung des Umgebungsdrucks (fpumms, pumds) berücksichtigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Massenstrom (ml) über die Drosselklappe von einer Kennlinie (10, 20) in einen Druckabfall an dem Filterelement umgesetzt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Korrekturfaktor (fkpvdk) für den Druck vor der Drosselklappe ermittelt wird, daß der Druckabfall (pab) in einen Faktor (fpab) für den Druckabfall umgesetzt wird, daß die Summe des Korrekturfaktors (fkpvdk) und des Faktors (fpab) integriert wird, daß von dem Ergebnis der Faktor (fpab) für den Druckabfall subtrahiert wird, und daß die Differenz als Faktor (fpvdkms) für den Druck vor der Drosselklappe verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die integrierte Summe des Korrekturfaktors (fkpvdk) für den Druck vor der Drosselklappe und des Faktors (fpab) für den Druckabfall als Faktor (fpumms) für den Umgebungsdruck verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druck (pvdk) vor der Drosselklappe ermittelt wird, daß die Summe des Drucks (pvdk) vor der Drosselklappe und des Druckabfalls (pab) verzögert wird, daß von dem Ergebnis der Druckabfall (pab) subtrahiert wird, und daß die Differenz als Druck (pvdkds) vor der Drosselklappe verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verzögerte Summe des Drucks (pvdk) vor der Drosselklappe und des Druckabfalls (pab) als Umgebungsdruck (pumds) verwendet wird.

7. Brennkraftmaschine insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einem Ansaugrohr, in dem ein Filterelement und eine Drosselklappe angeordnet sind, und mit einem Steuergerät, durch das aus einem Massenstrom (ml) über die Drosselklappe ein Umgebungsdruck ermittelbar ist und Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von dem Umgebungsdruck beeinflußbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Steuergerät aus dem Massenstrom (ml) über die Drosselklappe ein Druckabfall (pab) an dem Filterelement ermittelbar ist, und daß durch das Steuergerät dieser Druckabfall (pab) bei der Ermittlung eines Drucks (fpvdkms, fpvdkds) vor der Drosselklappe, wie auch bei der Ermittlung des Umgebungsdrucks (fpumms, pumds) berücksichtigbar ist.

8. Steuergerät für eine Brennkraftmaschine insbesondere für ein Kraftfahrzeug wobei die Brennkraftmaschine mit einem Ansaugrohr versehen ist, in dem ein Filterelement und eine Drosselklappe angeordnet sind, und wobei durch das Steuergerät aus einem Massenstrom (ml) über die Drosselklappe ein Umgebungsdruck ermittelbar ist und Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von dem Umgebungsdruck beeinflußbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Steuergerät aus dem Massenstrom (ml) über die Drosselklappe ein Druckabfall (pab) an dem Filterelement ermittelbar ist, und daß durch das Steuergerät dieser Druckabfall (pab) bei der Ermittlung eines Drucks (fpvdkms, fpvdkds) vor der Drosselklappe, wie auch bei der Ermittlung des Umgebungsdrucks (fpumms, pumds) berücksichtigbar ist.