DE4120388A1

DE4120388A1 - Verfahren zur temperaturerfassung

Info

Publication number: DE4120388A1
Application number: DE4120388A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Engel; Hermann Dipl Ing Grieshaber; Bernhard Dipl Ing Bronkal; Manfred Dipl Ing Birk; Wolfram Dipl Ing Gerwing
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-06-19
Filing date: 1991-06-19
Publication date: 1992-12-24
Anticipated expiration: 2011-06-20
Also published as: GB2256930B; JP3318349B2; DE4120388C2; GB2256930A; JPH05171984A; US5339680A; GB9213032D0

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Tempera turerfassung der den Verbrennungsräumen einer Brennkraftmaschine zugeführten Luft, insbesondere zur Verwendung bei einer Luftmassenerfassung, wobei ein Temperaturfühler die Temperatur ermittelt.

Für die Einstellung der Betriebsparameter, insbe sondere zur Einstellung optimaler Betriebspunkte, ist es erforderlich, die einer Brennkraftmaschine zugeführte Luftmasse zu erfassen. Bei bekannten Verfahren, werden zur Luftmassenerfassung soge nannte Heißfilm- oder Hitzdraht-Luftmassenmesser eingesetzt.

Grundsätzlich ist für die Luftmassenerfassung eine Temperaturerfassung der den Verbrennungsräumen der Brennkraftmaschine zugeführten Luft erforderlich. Hierzu werden Temperaturfühler eingesetzt, die die Temperatur im Ansaugrohr beziehungsweise Krümmer messen. Bei Turbolader-Motoren ist der Temperatur fühler zwischen Lader und Motoreinlaß angeordnet. Vorzugsweise kommen NTC-Fühler als Temperaturfühler zum Einsatz, da sie preiswert sind. Allerdings ha ben diese Temperaturfühler den Nachteil, daß sie relativ langsam auf Temperaturänderungen reagieren; also eine große Zeitkonstante besitzen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den im Haupt anspruch genannten Merkmalen hat demgegenüber den Vorteil, daß relativ langsame und preiswerte Tempe raturfühler zur Temperaturerfassung verwendet wer den können und dennoch eine hohe Meßdynamik er reicht wird. Dies erfolgt erfindungsgemäß durch eine Korrektur des ermittelten Meßwertes. Der Kor rekturwert wird unter Verwendung einer zum Tempera turfühler inversen beziehungsweise einer kompensie renden Übertragungsfunktion gewonnen. Der Erfindung liegt daher das Prinzip zugrunde, die einem Verzö gerungsglied entsprechende Charakteristik des preiswerten Temperaturfühlers mittels eines Korrek turglieds im wesentlichen zu eliminieren, wobei das Korrekturglied mit einer Übertragungsfunktion ver sehen ist, die invers zur Übertragungsfunktion be ziehungsweise von entsprechender Wirkung wie die Kompensation mittels der inversen Übertragungsfunk tion ist. So läßt sich die Trägheit des Verzöge rungsglieds mittels eines Differenzierglieds kom pensieren. Da allerdings ein ideales Differen zierglied nicht realisierbar ist, verbleibt eine gewisse, jedoch nicht störende, Zeitkonstante.

Hieraus resultiert die Formulierung, daß die Über tragungsfunktion des Korrekturglieds nicht voll ständig, sondern im wesentlichen invers zur Über tragungsfunktion des Temperaturfühlers ist. Je nach Schaltungsaufbau wird die Übertragungsfunktion in vers oder vollständig beziehungsweise im wesentli chen kompensierend gewählt. Invers trifft für das Verfahren nach Fig. 1 zu, nicht für den Block 4 in Fig. 2. Inverse Übertragungsfunktion heißt: Kehr wert der Geberfunktion und Kompensation durch Mul tiplikation. Insbesondere wird derart vorgegangen, daß zunächst die Übertragungsfunktion des Tempera turfühlers (Gebers) ermittelt wird. Insbesondere sind dabei die Zählernullstellen von Interesse. Die Übertragungsfunktion des Temperaturfühlers lautet zum Beispiel bei einem T₁-Typ (Verzögerungsglied erster Ordnung):

Dabei stellt p einen sogenannten Operator dar. Mit T_F ist die Zeitkonstante des Verzögerungsglieds be zeichnet. Eine Korrektur ist nun mit einem Korrek turglied möglich, das folgende Übertragungsfunktion aufweist:

Für die Korrektur ist T^* _F, mit der die Zeitkon stante des Korrekturglieds bezeichnet, ist ebenso groß wie T_F zu wählen. Wie bereits erwähnt, ist ein idealer Differenzierer nicht realisierbar, so daß es bei einer Nennerzeitkonstanten T_V verbleibt, die jedoch gegenüber T_F beziehungsweise T^* _F klein ist und daher nicht störend in Erscheinung tritt.

Handelt es sich bei der Übertragungsfunktion des Temperaturfühlers nicht um ein Verzögerungsglied erster, sondern zweiter Ordnung, dann wird ein ent sprechendes Korrekturglied mit zwei Nullstellen, die den Geberpolen entsprechen, vorgesehen usw. Wird eine Analog/Digital-Wandlung (A/D-Wandlung) des Meßwerts vorgenommen, so kommt es bei dem kor rigierten Meßwert zu Nadelimpulsen, weil die Kom pensation (Korrektur) differenzierendes Verhalten aufweist. Diese Nadelimpulse sind zwar zumeist nicht nachteilig, jedoch unerwünscht. Ferner ergibt sich hinter dem A/D-Wandler in der ersten Tempera turänderungsphase (zum Beispiel während eines Be schleunigungsvorgangs der Brennkraftmaschine), noch keine Signaländerung, so daß der Meßwert des Tempe raturfühlers noch nicht korrigiert werden kann. Insofern bringt die vorstehend erwähnte Realisie rung zwar eine erhebliche Dynamikverbesserung, je doch besteht zu Beginn einer Änderung noch eine ge wisse Abweichung zum tatsächlichen Temperaturver lauf.

Zur Vermeidung der vorstehenden Punkte wird - nach einer Weiterbildung der Erfindung - vorgeschlagen, daß zur Bildung des Korrekturwertes der Ladeluft- beziehungsweise Ansaugluftdruck (nachfolgend Luft druck genannt) ermittelt und daraus eine Simulati onstemperatur gebildet wird, wobei die Simulations temperatur über ein erstes kompensierendes Übertra gungsglied geleitet wird. Der Grundgedanke besteht also darin, daß der dynamisch schnell erfaßte Luft druck, der zum Beispiel in einem EDC-System (elec tronic diesel controlsystem) eines Dieselmotors be reits vorliegt, für die Kompensation des relativ langsam reagierenden NTC-Temperaturfühlers herange zogen wird. Liegt eine Änderung des Luftdrucks vor (zum Beispiel aufgrund eines Beschleunigungsvor gangs) so führt dies zu einer entsprechenden Ände rung der Temperatur, die jedoch vom NTC-Temperatur fühler nur verzögert wiedergegeben wird. Durch die Differentiation wird die aus dem Luftdruck ermit telte Simulationstemperatur in einen Korrekturwert umgewandelt, der zum Meßwert addiert wird. Dies führt dazu, daß ein korrigierter Meßwert mit guter Dynamik zur Verfügung steht.

Insbesondere wird ein Temperaturfühler verwendet, dessen Übertragungsfunktion - wie bereits erwähnt - die eines Verzögerungsglieds, insbesondere T1- Glieds ist. Entsprechend weist die Übertragungs funktion des ersten Übertragungsglieds den Charak ter eines Differenzierglieds, insbesondere eines D oder DT1-Glieds, auf.

Zur Berücksichtigung des Außenluftdrucks, also des Luftdrucks der Umgebung der Brennkraftmaschine, wird die Simulationstemperatur entsprechend der Größe dieses Außenluftdrucks beeinflußt. Der Ein fluß der Außenlufttemperatur und des Außenluft drucks auf den im Krümmer angeordneten Temperatur fühler erfolgt aufgrund der physikalischen Gegeben heiten selbsttätig.

Vorzugsweise wird zur Bildung der Simulationstempe ratur eine Differenzierung des Luftdrucks vorgenom men. Der vom Luftdrucksensor stammende Wert wird nach der Beziehung

verstärkt. Der Verstärkungsfaktor entspricht hier bei der differenziellen Verstärkung von ΔP₂ auf ΔT₂. Hierbei bedeutet T₂ die Temperatur im Krümmer und P₂ der Ladeluft- beziehungsweise Ansaugluft druck. Bei dieser Gelegenheit sei erwähnt, daß der Außenluftdruck mit P₁ und die Außenlufttemperatur mit T₁ im Zuge dieser Anmeldung bezeichnet wird. Für die genannte Verstärkung kann eine Kennlinie verwendet werden. Sofern dabei auch der Außenluft druck berücksichtigt werden soll, wird anstelle der Kennlinie ein Kennfeld verwendet, das heißt, die einzelnen Kennfeldwerte sind von dem Außenluftdruck beeinflußt.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese hen, daß der Meßwert einem zweiten die Dynamik des T₂-Fühlers kompensierenden Übertragungsglied mit PDT1-Verhalten zugeführt und jeweils dessen Aus gangswert oder der korrigierte Meßwert zur Tempera turbestimmung herangezogen wird, je nachdem, wel cher der beiden Werte der größere ist.

Nach einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Meßwert jedoch auch einem dritten Übertragungsglied mit DT1-Verhalten zugeführt werden, wobei zu dessen Ausgangswert der Meßwert zur Bildung eines weiteren korrigierten Meßwertes addiert wird und daß jeweils der korrigierte oder der weitere korrigierte Meßwert herangezogen wird, je nachdem, welcher der beiden Werte der größere ist.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese hen, daß bei einem Neustart der durch eine vorhe rige Betriebsphase erhitzten Brennkraftmaschine ein die aufgrund der Nachheizphase erfolgten Erwärmung des Temperaturfühlers entsprechender Berichtigungs wert berücksichtigt wird.

Der Berichtigungswert wird insbesondere von der Si mulationstemperatur abgezogen.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Berichtigungs wert mindestens eine zuschaltbare Größe ist. Insbe sondere können mehrere Berichtigungswerte zur Aus wahl stehen, wobei der daraus ausgewählte und zuge schaltete Berichtigungswert in Abhängigkeit von der Erwärmungstemperatur des Temperaturfühlers bestimmt wird.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorge sehen, daß der Berichtungswert nur dann zugeschal ten wird, wenn die Erwärmungstemperatur oder eine der Erwärmungstemperatur entsprechende Temperatur eines zugehörigen Bauteils (zum Beispiel des Krüm mers der Brennkraftmaschine) einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Temperaturerfassung der den Verbrennungsräumen ei ner Brennkraftmaschine zugeführten Luft, insbeson dere zur Verwendung bei einer Luftmassenmessung, wobei der ermittelte Temperaturwert zur Dynamikver besserung mit einem Korrekturwert beaufschlagt wird. Die Ermittlung des Temperaturwertes erfolgt durch Simulation, indem die Außenlufttemperatur, die Drehzahl der Brennkraftmaschine und der Lade luft- beziehungsweise Ansaugluftdruck berücksich tigt wird. Die genannten Parameter werden vorzugs weise einem Kennfeld zugeführt, das den statischen Wert der Temperatur ermittelt. Um dynamische Ein flüsse berücksichtigen zu können, ist ein Korrek turwert vorgesehen, der auf den statischen Tempera turwert einwirkt. Hierzu wird die Drehzahländerung der Brennkraftmaschine erfaßt und auch die Änderung des Ladeluft- beziehungsweise Ansaugluftdrucks er mittelt. Die differentziellen Größen dienen also zur Korrektur des statischen Temperaturwertes.

Zeichnung

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbei spiels,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines weiteren Aus führungsbeispiels,

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines weiteren Aus führungsbeispiels,

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines weiteren Aus führungsbeispiels,

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines weiteren Aus führungsbeispiels,

Fig. 6 ein Blockschaltbild eines gegenüber der Fig. 3 erweiterten Ausführungsbeispiels und

Fig. 7 ein Struktogramm eines Programms.

In der Fig. 1 ist - in schematischer Darstellung - ein Temperaturfühler 1 gezeigt, der als NTC-Tempe raturfühler ausgebildet ist und daher nur relativ langsam auf Temperaturänderungen reagiert. Insofern weist der Temperaturfühler 1 die Charakteristik ei nes Verzögerungsglieds auf. Unter der Annahme, daß es sich um ein Verzögerungsglied erster Ordnung handelt, besitzt dieses die Übertragungsfunktion:

Der Temperaturfühler 1 ist zur Erfassung der Tempe ratur der einer Brennkraftmaschine zugeführten Luft im Krümmer dieser Brennkraftmaschine angeordnet. Bei Saugmotoren wird daher die Temperatur der Saug luft und bei Turbomotoren die Temperatur der vom Lader verdichteten Luft erfaßt. Bei Turbomotoren sitzt der Temperaturfühler 1 zwischen dem Lader und dem Motoreinlaß.

Der Einsatz eines relativ langsamen Temperaturfüh lers 1 stellt zwar eine preisgünstige Lösung dar, jedoch können dynamische Vorgänge nur mit Verzöge rung erfaßt werden. Erfindungsgemäß erfolgt daher eine Korrektur des vom Temperaturfühler 1 ermittel ten Meßwertes zur Dynamikvergrößerung.

Aus der Fig. 1 ist ersichtlich, daß der Tempera turfühler 1 der Temperatur T₂ der der Brennkraftma schine zugeführten Luft ausgesetzt ist. Am Ausgang 2 des Temperaturfühlers 1 steht der Meßwert T_2NTC zur Verfügung. Dieser Meßwert T_2NTC wird dem Ein gang 3 eines Korrekturglieds 4 zugeführt. Dessen Übertragungsfunktion weist - im Gegensatz zum Tempe raturfühler 1 - ein differenzierendes Verhalten auf. Die Übertragungsfunktion lautet:

Die Übertragungsfunktionen von Temperaturfühler 1 und Korrekturglied 4 sind derart aufeinander abge stimmt, daß die Beziehung gilt:

T^* _F = T_F

Die Nennerzeitkonstante T_V resultiert daraus, daß ein idealer Differenzierer als Korrekturglied 4 nicht realisierbar ist. Jedoch ist die Zeitkon stante T_V gegenüber den Zeitkonstanten T_F bezie hungsweise T^* _F klein und tritt daher nicht störend in Erscheinung.

Sofern der Temperaturfühler 1 ein Verzögerungsglied zweiter Ordnung oder noch größerer Ordnung ist, wird eine jeweils entsprechende Übertragungsfunk tion beim Korrekturglied 4 vorgesehen. Stets wird dabei angestrebt, daß aufgrund der erfindungsge mäßen Korrektur das Gesamtübertragungsverhalten von Temperaturfühler 1 und Korrekturglied 4 etwa den Wert "1" aufweist. Insgesamt steht am Ausgang 5 des Korrekturglieds 4 ein korrigierter Meßwert T_2korr für die Temperatur der Luft zur Verfügung.

Sofern der vom Temperaturfühler 1 stammende Meßwert einem Analog/Digital-Wandler zugeführt wird, um eine digitale Weiterverarbeitung vornehmen zu kön nen, kann es aufgrund des differenzierenden Verhal tens des Korrekturglieds 4 zu unerwünschten Na delimpulsen bei dem korrigierten Meßwert T_2korr kommen. Überdies ergibt sich in den ersten Sekunden nach einer Temperaturerhöhung (zum Beispiel bei ei nem Beschleunigungsbeginn eines mit der Brennkraft maschine ausgestatteten Fahrzeugs) hinter dem Ana log/Digital-Wandler noch keine Signaländerung, so daß die vom Temperaturfühler 1 erfaßte Temperatur noch nicht korrigiert werden kann. Mithin erbringt die vorstehend erläuterte Realisierung zwar eine erhebliche Verbesserung in bezug auf die Tempera turmessung, jedoch wird der Beginn einer Tempera turänderung noch nicht mit der optimalen Genau igkeit zum physikalischen Signal erfaßt. Um die vorstehend genannten Nachteile zu beseitigen, wer den die Ausführungsbeispiele der folgenden Figuren eingesetzt.

Die Fig. 2 zeigt eine Korrektur des Meßwertes T_2NTC mittels einer aus dem Luftdruck P₂ gewonnenen Korrekturgröße. Der Grundgedanke besteht darin, daß der Luftdruck P₂, der dynamisch schnell gemessen wird und zum Beispiel in einem EDC-System (electro nic diesel control system) zur Verfügung steht, zur Kompensation des langsamen Temperaturfühlers 1 (NTC-Temperaturfühler) herangezogen wird.

Die gestrichelte Linie 6 in der Fig. 2 unterteilt die Darstellung in zwei Bereiche; und zwar liegt zum einen der Bereich 7 der Physik und der Bereich 8 der Simulation vor.

Zunächst sei auf den Bereich 7 der Physik eingegan gen. Im Krümmer steht der Luftdruck P₂ (Ladedruck bei einer Brennkraftmaschine mit Turbolader) zur Verfügung, der aufgrund der Geltung der polytropen Gasgleichung 9 und aufgrund des Einflusses der Außentemperatur T₁ der Luft (Umgebungslufttempera tur) und des Luftdrucks P₁ (Außenluftdruck) zur Temperatur T₂ der Luft im Krümmer führt. Die Tempe ratur T₂ beaufschlagt den Temperaturfühler 1, an dessen Ausgang 10 der Meßwert T_2NTC zur Verfügung steht. Die Übertragungsfunktion des Temperaturfüh lers 1 lautet wiederum:

Der Meßwert T_2NTC wird - mit positivem Vorzeichen - einer Summierstelle 11 zugeführt. Diese Summier stelle 11 gehört - ebenso wie die folgenden Bau teile - dem Bereich 8 der Simulation an. Dort ist ein Bauteil 12 mit einer Kennlinie 13 vorgesehen, die aus dem Luftdruck P₂ eine Simulationstemperatur 14 bildet. Aufgrund der Kennlinie 13 besteht somit eine Abhängigkeit der Simulationstemperatur 14 von dem Luftdruck P₂ (f(P₂)). Dies wird in Nachbildung der polytropen Gasgleichung erreicht. Mithin ent spricht die Kennlinie 13 der Beziehung

Am Ausgang 15 des Bauteils 12 ist eine Multiplika tionsstelle 16 vorgesehen, der als weitere Ein gangsgröße ein Beeinflussungsfaktor K zugeführt wird, der den Einfluß des Außenluftdrucks P₁ be rücksichtigt. Es gilt die Beziehung

K = f(P₁)

Am Ausgang der Multiplikationstelle 16 steht die Simulationstemperatur 14 zur Verfügung, die dem Eingang 17 eines Korrekturglieds 4 zugeführt wird. Das Korrekturglied 4 stellt ein Übertragungsglied 18 dar, dessen Übertragungsfunktion so gewählt wird, daß die Trägheit des Temperaturfühlers dyna misch kompensiert wird. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 handelt es sich bei dem Übertragungs glied 18 um ein DT1-Glied mit der Übertragungsfunk tion:

Es gilt wiederum die Beziehung

T^* _F = T_F

Am Ausgang 19 des Übertragungsglieds 18 steht ein Korrekturwert T_2korrdyn zur Verfügung, der mit po sitivem Vorzeichen als Eingangsgröße der Summier stelle 11 zugeleitet wird. Am Ausgang 20 wird daher ein durch Simulation korrigierter Meßwert der Tem peratur T_{2 sim} der Luft zur Verfügung gestellt. Dieser kann dann auf entsprechend gewünschte Weise weiterverarbeitet werden. Er läßt sich beispiels weise zur Erfassung der der Brennkraftmaschine zu geführten Luftmasse verwenden. Die Berücksichtigung des Außenluftdrucks P₁ kann durch Messung mittels eines Höhenfühlers oder durch Erfassung zusammen mit dem den Luftdruck P₂ erfassenden Sensor, zum Beispiel im Leerlauf der Brennkraftmaschine, erfol gen.

Statt des Messens des Luftdrucks P₂ kann - im Aus führungsbeispiel der Fig. 2 - auch über eine Simu lation der Luftdruck P₂ als Eingangsgröße für die T₂-Korrektur verwendet werden.

Die Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wiederum ist ein Bereich 7 vorhan den, der die Physik betrifft und ein Bereich 8 der Simulation vorgesehen. Aus dem Luftdruck P₂ wird ebenfalls über die Gasgleichung 9 die Temperatur T₂ der Luft gebildet, die auch von der Außenlufttempe ratur T₁ und dem Außenluftdruck P₁ beeinflußt ist. Die Temperatur T₂ der Luft wird vom Temperaturfüh ler 1 erfaßt, der die Übertragungsfunktion

aufweist. Am Ausgang 10 des Temperaturfühlers 1 steht der Meßwert T_2NTC zur Verfügung. Ferner wird der Luftdruck P₂ über ein differenzierendes Bauteil 12 einem Korrekturglied 4 mit der Übertragungsfunk tion:

geleitet. Bei dem Korrekturglied 4 im Ausführungs beispiel der Fig. 3 handelt es sich, ebenso wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 2, um ein DT1-Glied. Am Ausgang 19 des Korrekturglieds 4 steht der Kor rekturwert T_{2 korrdyn} zur Verfügung, der einem Sum menpunkt 21 mit positivem Vorzeichen zugeleitet wird. Als weitere Eingangsgröße erhält der Summen punkt 21 ferner den Meßwert T_2NTC. Dieser ist fer ner an den Eingang 22 eines Übertragungsglieds 23 mit PDT1-Verhalten angeschlossen. Das Übertragungs glied 23 besitzt die Übertragungsfunktion:

Die Zeitkonstanten sind derart gewählt, daß die Summe von T_K und T_V etwa T_F entspricht. Der Ausgang 24 des Übertragungsglieds 23 wird über eine Begren zerschaltung 25 und einen Schalter 26 einer Auswer teschaltung 27 zugeführt. Ferner steht der Ausgang 28 des Summenpunktes 21 mit der Auswerteschaltung 27 in Verbindung. Die Auswerteschaltung 27 prüft, ob der mittels des Übertragungsglieds 23 gebildete korrigierte Meßwert T_{2 korr} oder der am Ausgang 28 des Summenpunkts 21 anliegende weitere korrigierte Meßwert T_{2 korr} größer ist. Der größere der beiden Werte wird zur Erfassung der Temperatur T_{2 sim} der Luft herangezogen.

In der Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, das sich vom Ausführungsbeispiel der Fig. 3 lediglich dadurch unterscheidet, daß das Übertragungsglied 23 nicht als PDTl-Glied, sondern als DT1-Glied ausgebildet ist. Ferner ist der Aus gang 24 des Übertragungsglieds 23 - mit positivem Vorzeichen - an einen Summierpunkt 29 angeschlossen, der als weitere Eingangsgröße den Meßwert T_2NTC er hält. Der Ausgang 30 des Summierpunkts 29 ist - ebenso wie der Ausgang 28 des Summenpunktes 21 - an die Auswerteschaltung 27 angeschlossen, die den größeren der beiden Werte auswertet und als Tempe ratur T_{2 sim} zur Verfügung stellt.

In den Ausführungsbeispielen der Fig. 3 und 4 ist auch zu Beginn einer Temperaturerhöhung (zum beispiel aufgrund eines Beschleunigungsvorgangs) eine sehr gute Übereinstimmung der ermittelten Tem peratur T₂ gegenüber der tatsächlich vorliegenden Temperatur gewährleistet. Dabei ist berücksichtigt, daß über den das Korrekturglied 4 aufweisenden P₂- Zweig nach den ersten 10 bis 15 Sekunden eines Be schleunigungsvorgangs eine sehr gute Übereinstim mung zur tatsächlichen Temperatur vorliegt und im Bereich zwischen 50 Sekunden bis ca. 150 Sekunden keine Korrektureingriffe möglich sind, da während dieses Zeitraums der Luftdruck P₂ konstant ist. Da her wird über den das Übertragungsglied 23 aufwei senden T₂-Zweig innerhalb des genannten Bereiches durch Gradientenbildung des vom Temperaturfühler 1 stammenden Signals eine Korrektur vorgenommen.

Ziel der in den Ausführungsbeispielen der Fig. 3 und 4 dargestellten Systeme ist es also, eine Kor rektur des Frequenzganges des Temperaturfühlers 1 herbeizuführen, wobei dieser Frequenzgang nicht nur ein einfaches Tiefpaßverhalten kompensiert, sondern auch noch eine zweite Zeitkonstante berücksichtigt, die den Einfluß des Krümmers beschreibt. Diese zweite Zeitkonstante wird in Fig. 3 beziehungs weise 4 durch die Blöcke 23 kompensiert.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Ausführungs beispiele der Fig. 3 und 4 ist es auch möglich, daß die Auswerteschaltung 27 bei großem Gradienten des Luftdrucks P₂ nur über den P₂-Zweig korrigiert wird, so daß der T₂-Zweig nicht im Eingriff ist. Andererseits ist es dann auch möglich, bei kleinem Gradienten von P₂ nur über den T₂-Zweig zu korri gieren, während der P₂-Zweig sich nicht im Eingriff befindet. Die jeweils nicht aktiven Zweige können zum Beispiel durch einen Schalter außer Betrieb ge setzt werden.

Eine weitere Realisierung sieht das Einfrieren der Eingangsgrößen der Übertragungsglieder 23 vor, was den Vorteil hat, daß die Vorgeschichte im jeweili gen Zweig noch für die Temperaturkorrektur wirksam bleibt.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 sieht eine T₂- Simulation abhängig von der Außenlufttemperatur T₁ (gemessen) und dem Luftdruck P₂ (gemessen oder si muliert) sowie von der Drehzahl n vor. Der Außen luftdruck P₁ (Atmosphärenluftdruck) wird über eine Kennlinie 30 mit der Funktion:

K = f(P₁)

einer Multiplikationsstelle 31 zugeleitet. Der Luftdruck P₂ wird über eine Kennlinie 32 mit der Funktion:

ebenfalls als Eingangsgröße an die Multiplikations stelle 31 gelegt. Der Ausgang 33 der Multiplikati onsstelle 31 ist an ein Differenzglied 36 (DT1- Glied) angeschlossen, dessen Ausgang 37 - mit nega tivem Vorzeichen - zu einem Summenpunkt 39 führt. Die Drehzahl n der Brennkraftmaschine wird ermit telt und einem Kennfeld 40 zugeleitet. Ferner ist die Drehzahl n an den Eingang 41 eines Differenzie rers 42 angeschlossen, dessen Ausgang 43 - mit nega tivem Vorzeichen - zum Summenpunkt 39 führt. Über dies wird mit einem Temperaturfühler, der als NTC- Fühler ausgebildet sein kann, die Umgebungstempera tur (Außenlufttemperatur T₁) gemessen und die vom Fühler abgegebene T_{1NTC-Spannung} einer Linearisie rungskennlinie 44 zugeleitet, an deren Ausgang die Temperatur T_1NTC zur Verfügung steht, die als Eingangsgröße an das Kennfeld 40 gelegt ist. Ferner erhält das Kennfeld 40 als weitere Eingangsgröße den Luftdruck P₂, der ferner einem Ladedruckkorrek turkennfeld 45 zugeführt wird. Der Ausgang des Kennfelds 40, an dem die Temperatur T_2stat liegt, ist - mit positivem Vorzeichen - als weitere Ein gangsgröße an den Summenpunkt 39 angeschlossen. Der Ausgang 46 des Summenpunkts 39 ist über ein Verzö gerungsglied 46 an das Ladedruckkorrekturkennfeld 45 angeschlossen, an dessen Ausgang 47 der korri gierte Luftdruck P_{2 korrig} zur Verfügung steht.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 5 erfolgt also eine Korrektur mittels der Gradienten der Drehzahl n und des Luftdrucks P₂, wodurch dynamische Fehler minimiert werden.

Die Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das sich gegenüber dem Ausführungsbeispiel der Fi gur 3 darin unterscheidet, daß zusätzlich ein Be richtigungswert ΔT_B zum Einsatz gelangen kann. Wird die Brennkraftmaschine beispielsweise nach Vollast betrieb abgestellt, dann nimmt der Temperaturfühler die Krümmertemperatur der Brennkraftmaschine an, sofern der Temperaturfühler dort installiert ist. Da dort hohe Umgebungstemperaturen (ca. 100°C und mehr) vorliegen können, wird sich der Temperatur fühler erheblich erhitzen, so daß bei einem Neu start der Brennkraftmaschine während der genannten Nachheizphase Meßfehler auftreten. Besondere Pro bleme ergeben sich in großer Höhe, insbesondere am Berg, wenn zum Beispiel die reale Lufttemperatur 30°C beträgt und eine zu hohe Temperatur (zum Bei spiel 100°C sensiert wird, so führt das zu einer Begrenzung der Kraftstoffmenge. Da die verfügbare Luftfüllung in großer Höhe (zum Beispiel 2000 Me ter) sowieso schon gering ist, ist aufgrund der zu kleinen Kraftstoffmenge in der Vollastbegrenzung mit Anfahr-Problemen zu rechnen.

Die Anordnung gemäß Fig. 6 schafft Abhilfe. Der Luftdruck P₂ wird dem Bauteil 12 zugeführt, das an seinem Ausgang die Simulationstemperatur 14 er zeugt. Diese liegt - mit positivem Vorzeichen - an einer Summierstelle 50 an. Ein weiterer Eingang der Summierstelle 50 ist - mit negativem Vorzeichen - an einen Schalter S₂ angeschlossen, der von einer Steuereinrichtung 51 betätigbar ist. Hierdurch kann der Summierstelle 50 - je nach Schalterstellung - ein Berichtigungswert ΔT_B zugeführt werden. Dies ge schieht, wenn der Schalter S₂ durch die Steuerein richtung 51 in die Stellung II verbracht wurde. Be findet sich der Schalter S₂ in der Stellung I, so ist der Berichtigungswert ΔT_B = 0, das heißt, es wird keine zusätzliche Beaufschlagung vorgenommen. Der Ausgang der Summierstelle 50 ist an das Korrek turglied 4 angeschlossen, das als DT1-Glied ausge bildet ist. Dies weist an seinem Ausgang den Wert T_2korrdyn auf. Dieser Wert wird - mit positivem Vor zeichen - dem Summenpunkt 21 zugeführt. Vom Tempera turfühler wird die Spannung U_T2NTC geliefert, aus der der Meßwert T_2NTC gebildet wird. Dieser Meßwert T_2NTC wird dem Übertragungsglied 23 zugeleitet und auch einem Schalter S₁ zugeführt. Ein weiterer Pol des Schalters S₁ ist mit dem Ausgang des Übertra gungsglieds 23 verbunden. Am Bockpol des Schalters S₁ liegt der Wert T_2NTC2, der - mit positivem Vor zeichen - dem Summenpunkt 21 zugeleitet wird. Der Ausgangswert des Summenpunkts 21 liegt an einer Schaltung 52, die als weitere Eingangsgröße den Luftdruck P₂ erhält. Am Ausgang der Schaltung 52 steht der korrigierte Luftdruck P_2Kor zur Verfü gung. Befindet sich der Schalter S₁ in der Stellung I, so wird der Ausgangswert des Übertragungsglieds 23 zum Summenpunkt 21 geführt. In der Stellung II des Schalters S₁ wird das Übertragungsglied 23 um gangen, das heißt, der Meßwert T_2NTC wird direkt auf den Summenpunkt 21 geführt.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß erst nach Über schreiten eines Schwellenwerts T_S der Berichti gungswert ΔT_B berücksichtigt wird. Das bedeutet, daß erst nach Überschreiten des Schwellenwertes eine Umschaltung in die Schalterstellung II des Schalters S₂ mittels der Steuereinrichtung 51 vor genommen wird. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn die Temperatur T_2NTC größer als T_S = 70° C ist. Die Folge durch die Umschaltung des Schal ters S₂ ist ein Aufwärtssprung mit der Sprunghöhe ΔT_B am Eingang des DTl-Glieds 4. Dies führt bei dem Wert T_2korrdyn zunächst ebenfalls zu einem Sprung um ΔT_B nach unten. Dieser Sprung klingt dann mit der Zeitkonstanten T_GN2 an. Dies ist die sogenannte dominante Geberzeitkonstante. Ist der Geber (Tempe raturfühler) sehr träge, klingt die durch die Um schaltung erfolgte Startkorrektur langsam ab. Dies entspricht der physikalisch notwendigen Korrektur, denn der Temperaturfühler braucht nach dem Start der Brennkraftmaschinen aufgrund seiner trägen Dy namik lange, bis er die korrekte Temperatur ermit telt.

Die Fig. 7 zeigt ein Struktogramm eines Programms zur Startaufschaltung (Betätigung von S₂) nach dem Anlassen der Brennkraftmaschine. Gilt die Bezie hung:

T_2NTC < T_S

nach einem erfolgten Motorstart und laufendem Mo tor, so wird aus der Schalterstellung I (keine Startaufschaltung) umgeschaltet auf die Stellung II (mit Startaufschaltung). Bei dem Schwellenwert T_S handelt es sich um eine applizierbare Schwelle, zum Beispiel:

50°C < T_S < T_max′

wobei T_max die maximale Meßtemperatur des Tempera turfühlers ist.

Bei dem Berichtigungswert ΔT_B handelt es sich eben falls um eine applizierbare Größe zur Absenkung der fälschlich zu hoch ermittelten Temperatur aufgrund des erwärmten Temperaturfühlers nach Abstellen und Neustart der Brennkraftmaschine.

Nach einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist es möglich, daß verschiedenen Nachheiztempera turen unterschiedliche Berichtigungswerte zugeord net sind. Beispielsweise könnte für verschiedene Temperaturen vorgesehen sein:

ΔT_B1 = 15°C,
ΔT_B2 = 30°C,
ΔT_B3 = 45°C,
ΔT_B4 = 15°C.

Je nach Nachheiztemperatur der Brennkraftmaschine beziehungsweise des Temperaturfühlers wird dann ein entsprechender Berichtigungswert verwendet, der den Meßfehler eliminiert.

Die Fig. 7 zeigt das bereits erwähnte Struktogramm des Programms. Mit 53 ist der Start gekennzeichnet, dem ein Prüfschritt 54 folgt, ob der Schalter S2 sich in der Stellung I befindet. Dies ist die Aus gangssituation; sie entspricht einer normalen Tem peraturkorrektur. Im Folgeschritt 55 wird geprüft, ob die Temperatur T_2NTC größer als der Schwellen wert T_S ist. Ist dies der Fall (j = ja), dann wird im Schritt 56 der Schalter S2 in die Stellung II verbracht, so daß der Berichtigungswert ΔT_B aufge schaltet wird. Ist die Bedingung des Schritts 55 nicht erfüllt (n = nein), dann wird der Schritt 56 nicht durchgeführt. Mit dem Schritt 57 endet das Programm.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Ausbildung be stehen darin, daß ein kostengünstiger Temperatur fühler einsetzbar ist. Insgesamt läßt sich mit den erfindungsgemäßen Vorschlägen die Qualitat der Vollastbegrenzung der Brennkraftmaschine (bei Die sel insbesondere die Rußemission) wesentlich ver bessern.

Claims

1. Verfahren zur Temperaturerfassung der den Ver brennungsräumen einer Brennkraftmaschine zugeführ ten Luft, insbesondere zur Verwendung bei einer Luftmassenmessung, wobei ein Temperaturfühler die Temperatur ermittelt, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Temperaturfühler (1) ermittelte Meßwert zur Dynamikverbesserung mit einem Korrekturwert beauf schlagt wird, der unter Verwendung einer zum Tempe raturfühler (1) inversen beziehungsweise kompensie renden Übertragungsfunktion gewonnen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß zur Bildung des Korrekturwerts der Ladeluft- beziehungsweise Ansaugluftdruck (nachfol gend Luftdruck P₂) ermittelt und daraus eine Simu lationstemperatur (14) gebildet wird und daß die Simulationstemperatur (14) über ein erstes Übertra gungsglied (18) mit der kompensierenden Übertra gungsfunktion geleitet wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrektur wert zum Meßwert (T_2NTC) addiert wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tempera turfühler (1) die Übertragungsfunktion eines Verzö gerungsglieds, insbesondere T₁-Glieds, aufweist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Übertragungsglied (18) die Übertragungsfunktion ei nes Differenzierglieds, insbesondere D- oder DT1- Glieds, aufweist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Simulati onstemperatur (14) von der Größe des Außenluft drucks (P₁) beeinflußt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Simulationstemperatur (14) eine Differenzierung des Luftdrucks (P₂) erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß für die Differenzierung eine Kennli nie verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß für die Differenzierung ein von vom Außenluftdruck (P₁) abhängiges Kennfeld verwendet wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwert einem zweiten Übertragungsglied (23) mit PDT1-Ver halten zugeführt und jeweils dessen Ausgangswert oder der korrigierte Meßwert zur Temperaturmessung herangezogen wird, je nachdem welcher der beiden Werte der größere ist.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwert einem dritten Übertragungsglied (23) mit DT1-Ver halten zugeführt und zu dessen Ausgangswert der Meßwert zur Bildung eines weiteren korrigierten Meßwerts addiert wird und daß jeweils der korri gierte oder der weitere korrigierte Meßwert heran gezogen wird, je nachdem welcher der beiden Werte der größere ist.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Neustart der durch eine vorherige Betriebsphase erhitzten Brennkraftmaschine ein die aufgrund der Nachheiz phase erfolgte Erwärmung des Temperaturfühlers be rücksichtigender Berichtigungswert (ΔT_B) berück sichtigt wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Berichtigungs wert (ΔT_B) von der Simulationstemperatur (14) abgezogen wird.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Berichtigungs wert (ΔT_B) mindestens eine zuschaltbare Größe ist.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Berichti gungswerte (ΔT_B) zur Auswahl stehen, wobei der dar aus ausgewählte und zugeschaltete Berichtungswert (ΔT_B) in Abhängigkeit von der Erwärmungstemperatur des Temperaturfühlers bestimmt wird.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Berichtigungs wert (ΔT_B) nur dann zugeschaltet wird, wenn die Er wärmungstemperatur oder eine der Erwärmungstempera tur entsprechende Temperatur eines zugehörigen Bau teils oder dergleichen einen vorgebbaren Schwellen wert (T_S) überschreitet.

17. Verfahren zur Temperaturerfassung der den Ver brennungsräumen einer Brennkraftmaschine zugeführ ten Luft, insbesondere zur Verwendung bei einer Luftmassenmessung, dadurch gekennzeichnet, daß der ermittelte Temperaturwert zur Dynamikverbesserung mit einem Korrekturwert beaufschlagt wird.

18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturwert aus der Außenlufttemperatur (T₁), der Drehzahl (n) der Brennkraftmaschine und dem Ladeluft- bezie hungsweise Ansaugluftdruck (nachfolgend Luftdruck P₂) gebildet wird.

19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturwert mittels eines Kennfelds (40) gebildet wird.

20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bildung des Korrekturwerts die Änderung des Luftdrucks (P₂) und der Drehzahl (n) berücksichtigt wird.