EP1180591A2 - Verfahren und Steuer-und/oder Regeleinrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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EP1180591A2
EP1180591A2 EP01119026A EP01119026A EP1180591A2 EP 1180591 A2 EP1180591 A2 EP 1180591A2 EP 01119026 A EP01119026 A EP 01119026A EP 01119026 A EP01119026 A EP 01119026A EP 1180591 A2 EP1180591 A2 EP 1180591A2
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EP
European Patent Office
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filling
value
rlhfm
intake manifold
rldss
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EP01119026A
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EP1180591B1 (de
EP1180591A3 (de
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Ernst Wild
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Publication of EP1180591A3 publication Critical patent/EP1180591A3/de
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • F02D41/187—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow using a hot wire flow sensor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D2041/389—Controlling fuel injection of the high pressure type for injecting directly into the cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0402—Engine intake system parameters the parameter being determined by using a model of the engine intake or its components

Definitions

  • the present invention relates to a method for Operating an internal combustion engine, in particular for a Motor vehicle, in which air through an intake pipe at least is fed to a combustion chamber and from which Air mass flow in the intake pipe a value for the filling of the Combustion chamber is determined.
  • the signals corresponding to the air mass flow are at a stationary operating state of the internal combustion engine very precisely, in an unsteady operating state, so with a dynamic behavior of the internal combustion engine however, such high accuracy is not always present. This leads to the transient operating state incorrect stipulations of the injected Amount of fuel and / or the ignition timing, which the Fuel consumption increases and the emissions behavior of the Internal combustion engine deteriorated.
  • Another disadvantage of the known method occurs its use on an internal combustion engine with a turbocharger revealed: If a throttle valve is present in the intake pipe closed, opens a generally existing one Air recirculation valve, which causes air to flow towards the sensor which detects the air mass flow in the intake pipe.
  • the Air recirculation valve is used to remove too much from the compressor transported air back to a position in front of the compressor to leave behind. The air mass flow recorded in this way however, no longer exactly corresponds to that up to air mass flow reaching the combustion chamber, so that the accordingly determined filling value not the corresponds to actual circumstances.
  • the Dynamic of the fill signal can be reproduced correctly.
  • the stationary accuracy corresponds to one such filling signal not always the posed Conditions.
  • Intake manifold pressure based determination of the filling of the Combustion chamber in those increasingly used today Internal combustion engines with gasoline direct injection only difficult to realize. With such "unthrottled"
  • internal combustion engines are very many Components for optimal control of the filling of the Combustion chamber of the internal combustion engine installed. To this Components include e.g. throttle, Cargo movement hatches, adjustable inlet and Exhaust camshafts, exhaust gas recirculation etc. each of these Components changed the relationship between the im Intake pipe of the internal combustion engine prevailing pressure and the air filling in the combustion chamber.
  • the present invention therefore has the task of a To further develop methods of the type mentioned at the beginning that with him on the one hand in the steady operating state of the Internal combustion engine, but also in one unsteady, dynamic state of the internal combustion engine very precise values for the air filling of the combustion chamber can be determined.
  • This task is carried out in the process mentioned at the beginning solved that additionally from the intake manifold pressure Determined value for the filling of the combustion chamber, the Difference between intake manifold pressure filling value and Air mass flow charge value formed and at least one Factor used in determining both filling values is varied so that the difference between the two Fill values becomes approximately zero.
  • a characteristic curve can be used.
  • a multiplicative factor e.g. e.g. a straight slope to vary.
  • multiplicative factor in the case of a Straight line equation of the slope, on the filling values the greater the pressure in the intake manifold.
  • multiplicative factor at high intake manifold pressure preferably at an intake manifold pressure above 500 hPa, is varied.
  • multiplicative factor is varied.
  • this would correspond to an offset. Its influence on the calculation of the filling values increases with decreasing intake manifold pressure. Therefore it is special advantageous if the additive factor at low Intake manifold pressure, preferably at an intake manifold pressure below 500 hPa, is varied.
  • the signal from a hot wire air mass meter used for the determination of the air mass flow in the intake pipe preferably the signal from a hot wire air mass meter used. This delivers primarily in the stationary state highly accurate signals.
  • the intake manifold pressure filling value is easiest on the Based on a signal from a pressure sensor, the preferably arranged downstream of a throttle valve is. This position of the pressure sensor has in particular Internal combustion engines with turbocharger advantages.
  • the present invention also relates to a Computer program which is used to carry out the above Procedure is appropriate if it is on a computer is performed. It is particularly advantageous if that Computer program on a memory, in particular on a Flash memory that is stored.
  • the present invention further relates to a control and / or Control device for operating a Internal combustion engine, in particular for a motor vehicle, at the air through an intake pipe of at least one combustion chamber is supplied with means for determining a value for the filling of the combustion chamber from the air mass flow in Intake manifold.
  • the tax and / or Control device additional means for determining a Value for the filling of the combustion chamber from the pressure in the Has intake pipe and includes means that make the difference from intake manifold pressure filling value and air mass flow filling value form and the at least one at the Determination of both filling values used factor so that vary the difference between the two Fill values becomes approximately zero.
  • an internal combustion engine carries this overall Reference numeral 10. It comprises a combustion chamber 12, the over an intake pipe 14 air is supplied. The exhaust gases are derived from the combustion chamber 12 via an exhaust pipe 16.
  • a turbine 18 is arranged in the exhaust line 16 is mechanically connected to a compressor 20. This is in turn arranged in the intake pipe 14 and compresses the air supplied to the combustion chamber 12. Upstream from Compressor 20 branches from the intake pipe 14 a recirculation line 22, which with the interposition of a valve 24 downstream of the compressor 20 again into the intake pipe 14 empties.
  • Throttle valve 26 arranged by an actuator 28th is moved.
  • the valve 24 and the recirculation line serve to do so, with the throttle valve 26 closed again to leave a place in front of the compressor 20.
  • Fuel is supplied to the combustion chamber 12 via injection valves 30 fed. From an ignition 32 are not in the figure illustrated spark plugs powered.
  • the operation of the internal combustion engine 10 is controlled by a Control and regulating device 34 controlled or regulated, the output side with the servomotor 28, the Injector 30 and the ignition 32 is connected.
  • the control and regulating device 34 receives on the input side Signals from a hot wire air mass meter 36 which in the Intake pipe 14 is arranged upstream of the compressor 20 is. Furthermore, the control and regulating device 34 Signals from an actuator 38 of the throttle valve 26, from one between throttle valve 26 and combustion chamber 12 arranged pressure sensor 40 and from a speed sensor 42 supplied, which taps the speed of a crankshaft 44.
  • the internal combustion engine 10 shown in Fig. 1 is after operated a process in the form of a Computer program on a flash memory (not shown) in the control and regulating device 34 is saved.
  • the method is now based on FIG. 2 explains:
  • a start block 46 is in a first branch of Procedure shown in Fig. 2 on the left is in a block 48 an air mass flow mshfm from the Signal of the hot wire air mass meter 36 determined.
  • a conversion factor is generated in block 50 consist of a constant F (block 49) and that of Speed sensor 42 calculated engine speed calculated.
  • the Air mass flow mshfm divided by the factor umrln results in a block 52 related to a standard filling relative filling mass rlroh.
  • the difference between the relative filling mass rlroh and the relative air filling rlhfm calculated.
  • the value for the relative air charge rlhfm corresponds to the first pass of in FIG. 2 method shown a fixed starting value, otherwise the in a previous run of the Relative method determined in a block 56 Air filling rlhfm. On block 56 and determining the relative air filling rlhfm is still below received.
  • the difference determined in block 54 becomes in block 58 processed in an integrator and into an intake manifold pressure converted to psmod.
  • This is in turn the block 62 Partial pressure of the residual gas in the combustion chamber pirg (Block 60) subtracted, resulting in partial intake manifold pressure psphfm leads.
  • This partial pressure is already in the above Block 56 mentioned with one provided in block 64 multiplicative factor fupsrl, resulting in the said relative air filling rlhfm results.
  • the relative air filling rlhfm so it is about Filling the combustion chamber 12 of the internal combustion engine 10, which from the air mass flow mshfm (block 48) in Intake pipe 14 is determined.
  • the partial pressure pspdss in the intake pipe 14 determines that of the intake manifold pressure obtained from the pressure sensor 40 psdss the partial pressure pirg of the residual gas in the combustion chamber 12 is subtracted.
  • This step corresponds to that in Block 62 performed method step, the calculation here on the intake manifold pressure determined by the pressure sensor 40 psdss is based, whereas ultimately they are in block 62 from the on the basis of the air mass flow mshfm modeled intake manifold pressure psmod results.
  • a relative becomes in block 68 Air filling rldss by multiplying the intake manifold partial pressure pspdss with the conversion factor fupsrl (Block 64) calculated.
  • a decision block 72 queries whether the intake manifold pressure psdss measured by the pressure sensor 40 is larger as one provided in a read-only memory 74 Limit G is.
  • the limit value G is typically in Range of 500 hPa. Is the answer in Decision block 72 "yes" is in an integrator block 76 the conversion factor fupsrl is corrected so that in a subsequent run of the in Fig. 2nd illustrated method that determined in block 70 Difference ⁇ hfmdss becomes smaller.
  • Block 70 determined difference ⁇ hfmdss between the air mass-based relative air filling rlhfm and the Intake manifold pressure-based relative air filling rldss to zero becomes.
  • the procedure can be checked by the Hot wire air mass meter 36 signal artificial delayed and at the same time the signal of the pressure sensor 40 artificially adulterated. After a short time The process will settle if the process works original quality of the filling signal rlhfm or rldss restored. This can be done by measuring in the exhaust gas (lambda) can be found.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, vorgeschlagen, bei dem Luft über ein Ansaugrohr mindestens einem Brennraum zugeführt wird. Aus dem Luftmassenstrom (mshfm) im Ansaugrohr wird ein Wert (rlhfm) für die Füllung des Brennraums ermittelt. Um im stationären und instationären Betriebsbereich der Brennkraftmaschine optimale Werte zur Verfügung zu haben, wird zusätzlich aus dem Saugrohrdruck (psdss) ein Wert (rldss) für die Füllung des Brennraums ermittelt. Ferner wird die Differenz (Δhfmdss) aus dem Saugrohr-Füllungswert (rldss) und dem Luftmassenstrom-Füllungswert (rlhfm) gebildet. Mindestens ein bei der Ermittlung beider Füllungswerte (rlhfm, rldss) verwendeter Faktor (fupsrl, pirg) wird so variiert, dass die Differenz (Δhfmdss) zwischen den beiden Füllungswerten (rlhfm, rldss) in etwa zu Null wird.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, bei dem Luft über ein Ansaugrohr mindestens einem Brennraum zugeführt wird und bei dem aus dem Luftmassenstrom im Ansaugrohr ein Wert für die Füllung des Brennraumes ermittelt wird.
Ein solches Verfahren ist vom Markt her bekannt. Zur Steuerung einer Brennkraftmaschine ist es erforderlich, die sich im Brennraum befindliche Luftmasse zu bestimmen. Auf der Basis dieser sich im Brennraum befindlichen Luftmasse wird die Menge der einzuspritzenden Kraftstoffmenge, der Zündzeitpunkt und das Motormoment berechnet. Bei dem bekannten Verfahren wird zunächst die durch das Ansaugrohr strömende Luftmasse mittels eines Hitzdraht-Luftmassenmessers gemessen und hieraus schließlich die sich im Brennraum befindliche Luftmasse berechnet.
Das bekannte Verfahren leidet jedoch an einem Problem:
Die dem Luftmassenstrom entsprechenden Signale sind bei einem stationären Betriebszustand der Brennkraftmaschine sehr genau, bei einem instationären Betriebszustand, also bei einem dynamischen Verhalten der Brennkraftmaschine, ist eine solche hohe Genauigkeit jedoch nicht immer vorhanden. Dies führt in dem instationären Betriebszustand zu fehlerhaften Festlegungen der einzuspritzenden Kraftstoffmenge und/oder des Zündzeitpunkts, was den Kraftstoffverbrauch erhöht und das Emissionsverhalten der Brennkraftmaschine verschlechtert.
Ein weiterer Nachteil des bekannten Verfahrens tritt bei seinem Einsatz an einer Brennkraftmaschine mit Turbolader zutage: Wird eine im Ansaugrohr vorhandene Drosselklappe geschlossen, öffnet ein im Allgemeinen vorhandenes Umluftventil, wodurch Luft in Richtung des Sensors strömt, welcher den Luftmassenstrom im Ansaugrohr erfasst. Das Umluftventil dient dazu, die vom Verdichter zuviel geförderte Luft wieder an eine Stelle vor dem Verdichter zurück zu lassen. Der so erfasste Luftmassenstrom entspricht jedoch nicht mehr exakt dem tatsächlich auch bis zum Brennraum gelangenden Luftmassenstrom, so dass der entsprechend ermittelte Füllungswert nicht den tatsächlichen Verhältnissen entspricht.
Abhilfe könnte dadurch geschaffen werden, dass die Füllung des Brennraums aus einem im Ansaugrohr gemessenen Saugrohrdruck ermittelt wird. In diesem Falle würde die Dynamik des Füllungssignals richtig wiedergegeben werden. Allerdings entspricht die stationäre Genauigkeit eines solchen Füllungssignals nicht immer den gestellten Anforderungen. Ferner ist eine solche, auf dem Saugrohrdruck basierende Ermittlung der Füllung des Brennraums bei den heute vermehrt zum Einsatz kommenden Brennkraftmaschinen mit Benzin-Direkteinspritzung nur schwer zu realisieren. Bei solchen "entdrosselten" Brennkraftmaschinen sind im Allgemeinen sehr viele Komponenten zur optimalen Steuerung der Füllung des Brennraums der Brennkraftmaschine verbaut. Zu diesen Komponenten gehören z.B. Drosselklappen, Ladungsbewegungsklappen, verstellbare Einlass- und Auslassnockenwellen, Abgasrückführungen usw.. Jede dieser Komponenten verändert den Zusammenhang zwischen dem im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine herrschenden Druck und der Luftfüllung im Brennraum.
Die vorliegende Erfindung hat daher die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass mit ihm einerseits im stationären Betriebszustand der Brennkraftmaschine, andererseits aber auch in einem instationären, dynamischen Zustand der Brennkraftmaschine sehr genaue Werte für die Luftfüllung des Brennraumes ermittelt werden können.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren dadurch gelöst, dass zusätzlich aus dem Saugrohrdruck ein Wert für die Füllung des Brennraumes ermittelt, die Differenz aus Saugrohrdruck-Füllungswert und Luftmassenstrom-Füllungswert gebildet und mindestens ein bei der Ermittlung beider Füllungswerte verwendeter Faktor so variiert wird, dass die Differenz zwischen den beiden Füllungswerten in etwa zu Null wird.
Vorteile der Erfindung
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden also die Vorteile der Ermittlung der Luftfüllung aus dem Luftmassenstrom im Ansaugrohr und der Ermittlung der Luftfüllung aus dem Druck im Ansaugrohr miteinander kombiniert. Dies ist allerdings nur dann möglich, wenn bei der Ermittlung beider Füllungswerte ein gemeinsamer Faktor verwendet wird. In diesem Fall ist es möglich, in einem integrativen und iterativen Verfahren einen Abgleich der beiden Füllungswerte dahingehend durchzuführen, dass deren Differenz sowohl im stationären als auch im dynamischen Betriebszustand der Brennkraftmaschine gleich Null wird.
Dies bedeutet nichts anderes als dass im stationären Betriebszustand der aus dem Druck im Ansaugrohr gewonnene Füllungswert an den in diesem Fall genaueren, aus dem Luftmassenstrom im Ansaugrohr ermittelten Füllungswert angepasst wird, wohingegen in einem instationären Betriebszustand der Brennkraftmaschine der weniger genaue Füllungswert, der aus dem Luftmassenstrom im Ansaugohr ermittelt wird, an den in diesem Fall genaueren Füllungswert angepasst wird, der aus dem Druck im Ansaugrohr bestimmt wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen ser Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
Bei der Ermittlung der Füllungswerte kann im Allgemeinen eine Kennlinie verwendet werden. Hieraus ergibt sich die in einer Weiterbildung angegebene Möglichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens, einen multiplikativen Faktor, also z.B. eine Geradensteigung, zu variieren.
Der Einfluss des multiplikativen Faktors, im Falle einer Geradengleichung also der Steigung, auf die Füllungswerte ist umso größer, je höher der Druck im Saugrohr ist. In Weiterbildung der Erfindung wird daher vorgeschlagen, dass der multiplikative Faktor bei hohem Saugrohrdruck, vorzugsweise bei einem Saugrohrdruck oberhalb 500 hPa, variiert wird.
Alternativ oder zusätzlich zur Variation eines multiplikativen Faktors kann auch vorgesehen sein, dass ein additiver Faktor variiert wird. Im Falle einer Geradengleichung würde dies einem Offset entsprechen. Dessen Einfluss auf die Berechnung der Füllungswerte steigt mit abnehmendem Saugrohrdruck. Daher ist es besonders vorteilhaft, wenn der additive Faktor bei niedrigem Saugrohrdruck, vorzugsweise bei einem Saugrohrdruck unterhalb 500 hPa, variiert wird.
Für die Bestimmung des Luftmassenstroms im Ansaugrohr wird vorzugsweise das Signal eines Hitzdraht-Luftmassenmessers verwendet. Dieser liefert vor allem im stationären Zustand hochgenaue Signale.
Der Saugrohrdruck-Füllungswert wird am einfachsten auf der Basis eines Signals eines Drucksensors gewonnen, der vorzugsweise stromabwärts einer Drosselklappe angeordnet ist. Diese Position des Drucksensors hat insbesondere bei Brennkraftmaschinen mit Turbolader Vorteile.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm, welches zur Durchführung des obigen Verfahrens geeignet ist, wenn es auf einem Computer ausgeführt wird. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn das Computerprogramm auf einem Speicher, insbesondere auf einem Flash-Memory, abgespeichert ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Steuerund/oder Regeleinrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, bei dem Luft über ein Ansaugrohr mindestens einem Brennraum zugeführt wird, mit Mitteln zur Bestimmung eines Werts für die Füllung des Brennraums aus dem Luftmassenstrom im Ansaugrohr.
Um die Genauigkeit bei der Ermittlung der Füllung des Brennraumes insbesondere in einem dynamischen Betriebszustand der Brennkraftmaschine zu erhöhen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung zusätzlich Mittel zur Bestimmung eines Werts für die Füllung des Brennraums aus dem Druck im Ansaugrohr aufweist und Mittel umfasst, die die Differenz aus Saugrohrdruck-Füllungswert und Luftmassenstrom-Füllungswert bilden und die mindestens einen bei der Ermittlung beider Füllungswerte verwendeten Faktor so variieren, dass die Differenz zwischen den beiden Füllungswerten in etwa zu Null wird.
Zeichnung
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im Detail erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1:
ein Blockschaltbild einer Brennkraftmaschine; und
Fig. 2:
ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine von Fig. 1.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In Fig. 1 trägt eine Brennkraftmaschine insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie umfasst einen Brennraum 12, dem über ein Ansaugrohr 14 Luft zugeführt wird. Die Abgase werden aus dem Brennraum 12 über eine Abgasleitung 16 abgeleitet.
In der Abgasleitung 16 ist eine Turbine 18 angeordnet, die mechanisch mit einem Kompressor 20 verbunden ist. Dieser ist wiederum im Ansaugrohr 14 angeordnet und verdichtet die dem Brennraum 12 zugeführte Luft. Stromaufwärts vom Kompressor 20 zweigt vom Ansaugrohr 14 eine Umluftleitung 22 ab, die unter Zwischenschaltung eines Ventils 24 stromabwärts des Kompressors 20 wieder in das Ansaugrohr 14 mündet.
Zwischen Kompressor 20 und Brennraum 12 ist eine Drosselklappe 26 angeordnet, die von einem Stellmotor 28 bewegt wird. Das Ventil 24 und die Umluftleitung dienen dazu, bei geschlossener Drosselklappe 26 Luft wieder an eine Stelle vor dem Kompressor 20 zurück zu lassen. Kraftstoff wird dem Brennraum 12 über Einspritzventile 30 zugeführt. Von einer Zündung 32 werden in der Figur nicht dargestellte Zündkerzen gespeist.
Der Betrieb der Brennkraftmaschine 10 wird von einer Steuer- und Regeleinrichtung 34 gesteuert bzw. geregelt, die ausgangsseitig mit dem Stellmotor 28, den Einspritzventilen 30 und der Zündung 32 verbunden ist. Eingangsseitig erhält die Steuer- und Regeleinrichtung 34 Signale von einem Hitzdraht-Luftmassenmesser 36, der in dem Ansaugrohr 14 stromaufwärts des Kompressors 20 angeordnet ist. Ferner werden der Steuer- und Regeleinrichtung 34 Signale von einem Stellmotor 38 der Drosselklappe 26, von einem zwischen Drosselklappe 26 und Brennraum 12 angeordneten Drucksensor 40 und von einem Drehzahlgeber 42 zugeführt, der die Drehzahl einer Kurbelwelle 44 abgreift.
Die in Fig. 1 dargestellte Brennkraftmaschine 10 wird nach einem Verfahren betrieben, welches in Form eines Computerprogramms auf einem Flash-Memory (nicht dargestellt) in der Steuer- und Regeleinrichtung 34 abgespeichert ist. Das Verfahren wird nun anhand der Fig. 2 erläutert:
Nach einem Startblock 46 wird in einem ersten Zweig des Verfahrens, der in Fig. 2 auf der linken Seite dargestellt ist, in einem Block 48 ein Luftmassenstrom mshfm aus dem Signal des Hitzdraht-Luftmassenmessers 36 ermittelt. Parallel hierzu wird im Block 50 ein Umrechnungsfaktor umsrln aus einer Konstanten F (Block 49) und der vom Drehzahlgeber 42 erhaltenen Motordrehzahl berechnet. Der Luftmassenstrom mshfm dividiert durch den Faktor umsrln ergibt im Block 52 eine auf eine Normfüllung bezogene relative Füllungsmasse rlroh.
Anschließend wird im Block 54 die Differenz zwischen der relativen Füllungsmasse rlroh und der relativen Luftfüllung rlhfm berechnet. Der Wert für die relative Luftfüllung rlhfm entspricht dabei beim ersten Durchlauf des in Fig. 2 dargestellten Verfahrens einem festgelegten Startwert, ansonsten der bei einem vorhergehenden Durchlauf des Verfahrens in einem Block 56 ermittelten relativen Luftfüllung rlhfm. Auf den Block 56 und die Ermittlung der relativen Luftfüllung rlhfm wird weiter unten noch eingegangen.
Die in dem Block 54 ermittelte Differenz wird im Block 58 in einem Integrator verarbeitet und in einen Saugrohrdruck psmod umgerechnet. Von diesem wird im Block 62 wiederum der Partialdruck des im Brennraum vorhandenen Restgases pirg (Block 60) abgezogen, was zu einem Saugrohr-Partialdruck psphfm führt. Dieser Partialdruck wird im bereits oben erwähnten Block 56 mit einem im Block 64 bereitgestellten multiplikativen Faktor fupsrl beaufschlagt, woraus sich die besagte relative Luftfüllung rlhfm ergibt. Bei der relativen Luftfüllung rlhfm handelt es sich also um die Füllung des Brennraumes 12 der Brennkraftmaschine 10, welche aus dem Luftmassenstrom mshfm (Block 48) im Ansaugrohr 14 ermittelt wird.
In dem in Fig. 2 rechten Zweig des Verfahrens wird parallel zu den oben beschriebenen Verfahrensschritten im Block 66 der Partialdruck pspdss im Ànsaugrohr 14 dadurch bestimmt, dass von dem vom Drucksensor 40 erhaltenen Saugrohrdruck psdss der Partialdruck pirg des Restgases im Brennraum 12 abgezogen wird. Dieser Verfahrensschritt entspricht dem im Block 62 erfolgten Verfahrensschritt, wobei die Berechnung hier auf dem vom Drucksensor 40 ermittelten Saugrohrdruck psdss basiert, wohingegen sie sich im Block 62 letztlich aus dem auf der Basis des Luftmassenstroms mshfm modellierten Saugrohrdruck psmod ergibt.
Parallel zum Block 56 wird im Block 68 eine relative Luftfüllung rldss durch Multiplikation des Saugrohr-Partialdrucks pspdss mit dem Umrechnungsfaktor fupsrl (Block 64) berechnet.
Im Block 70 wird nun die Differenz Δhfmdss zwischen dem aus dem Signal des Hitzdraht-Luftmassenmessers 36 gewonnenen Füllungswert rlhfm und dem aus dem Signal des Drucksensors 40 gewonnenen Füllungswert rldss gebildet. Wenn beide Sensoren 36 und 40 keine Toleranzen hätten und die Größen pirg (Block 60) und fupsrl (Block 64) richtig gewählt wären, dann müsste der modellierte Saugrohrdruck psmod mit dem gemessenen Saugrohrdruck psdss und die auf den Hitzdraht-Luftmassenmesser 36 gestützte relative Luftfüllung rlhfm im Brennraum 12 mit der auf den Drucksensor 40 gestützten relativen Luftfüllung rldss übereinstimmen. In diesem Fall wäre also die im Block 70 bestimmte Differenz Δhfmdss gleich Null.
Im instationären Betriebszustand der Brennkraftmaschine 10 sinkt jedoch die Genauigkeit des vom Hitzdraht-Luftmassenmessers 36 bereitgestellten Signals. Andererseits ist das vom Drucksensor 40 zur Verfügung gestellte Signal bei einem stationären Betriebszustand der Brennkraftmaschine 10 nicht optimal. In der Praxis werden also die beiden Werte rlhfm und rldss voneinander abweichen.
In den hiernach beschriebenen Blöcken wird diese Abweichung dazu verwendet, eine relative Luftfüllung rlhfm bzw. rldss zu ermitteln, welche die dem Drucksensor 40 entsprechende dynamische und die dem Hitzdraht-Luftmassenmesser 36 entsprechende stationäre Güte aufweist. Dies geschieht folgendermaßen:
Zunächst wird in einem Entscheidungsblock 72 abgefragt, ob der vom Drucksensor 40 gemessene Saugrohrdruck psdss größer als ein in einem Festwertspeicher 74 bereitgestellter Grenzwert G ist. Der Grenzwert G liegt typischerweise im Bereich von 500 hPa. Lautet die Antwort im Entscheidungsblock 72 "ja", wird in einem Integratorblock 76 der Umrechnungsfaktor fupsrl so korrigiert, dass in einem darauf folgenden Durchlauf des in Fig. 2 dargestellten Verfahrens die im Block 70 ermittelte Differenz Δhfmdss kleiner wird. Die Veränderung des Umrechnungsfaktors fupsrl nur bei einem oberhalb eines Grenzwerts G liegenden Saugrohrdruck psdss ergibt sich daraus, dass es sich bei dem Umrechnungsfaktor fupsrl um die Steigung der Kennlinie handelt, aus der die relative Luftfüllung rlhfm berechnet wird. Der Einfluss der Steigung ist wiederum bei kleinen Saugrohrdrücken psdss relativ gering, wohingegen ihr Einfluss bei großen Saugrohrdrücken psdss relativ groß ist.
Der Einfluss des im Brennraum 12 noch vorhandenen Restgases (Partialdruck pirg) entspricht in der besagten Gleichung einem konstanten Offset, dessen Einfluss wiederum bei kleinen Saugrohrdrücken psdss überwiegt, wohingegen der entsprechende Einfluss bei großen Saugrohrdrücken psdss geringer ist. Daher wird bei einem Saugrohrdruck psdss, welcher kleiner als der Grenzwert G ist, in einem Integratorblock 78 der Wert pirg so variiert, dass die Differenz Δhfmdss im Block 70 in einem anschließenden Durchlauf des in Fig. 2 dargestellten Verfahrens kleiner wird. Von den Blöcken 76 und 78 erfolgt ein Rücksprung zum Startblock 46.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass es sich bei dem in Fig. 2 dargestellten Verfahren um ein iteratives Verfahren handelt. Ziel der Iteration ist es, dass die im Block 70 ermittelte Differenz Δhfmdss zwischen der luftmassenbasierten relativen Luftfüllung rlhfm und der saugrohrdruckbasierten relativen Luftfüllung rldss zu Null wird. Durch die Variation des multiplikativen Faktors fupsrl im Integratorblock 76 bzw. des additiven Faktors pirg im Integratorblock 78 werden im darauf folgenden Durchlauf die Berechnungen in den Blöcken 56 und 62 beeinflusst, welche wiederum im darauf folgenden Durchgang die Berechnung im Block 54 beeinflussen. Versuche haben gezeigt, dass das Verfahren äußerst stabil durchgeführt werden kann und in allen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine 10, also sowohl im dynamischen instationären als auch im stationären Betriebsbereich, nach kurzem Einschwingen ein optimaler Wert für die relative Füllung rlhfm bzw. rldss zur Verfügung steht. Ein solcher optimaler Füllungswert besitzt die dynamischen Qualitäten des Drucksensors 40 und die stationäre Güte des Hitzdraht-Luftmassenmessers 36.
Das Verfahren kann dadurch überprüft werden, indem das Signal des Hitzdraht-Luftmassenmessers 36 künstlich verzögert und gleichzeitig das Signal des Drucksensors 40 künstlich stationär verfälscht wird. Nach kurzem Einschwingen wird bei funktionierendem Verfahren die ursprüngliche Güte des Füllungssignals rlhfm bzw. rldss wiederhergestellt. Dies kann durch Messung im Abgas (lambda) festgestellt werden.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (10), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, bei dem Luft über ein Ansaugrohr (14) mindestens einem Brennraum (12) zugeführt wird, und bei dem aus dem Luftmassenstrom (mshfm) im Ansaugrohr (14) ein Wert (rlhfm) für die Füllung des Brennraumes (12) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich aus dem Saugrohrdruck (psdss) ein Wert (rldss) für die Füllung des Brennraumes (12) ermittelt, die Differenz (Δhfmdss) aus Saugrohrdruck-Füllungswert (rldss) und Luftmassenstrom-Füllungswert (rlhfm) gebildet und mindestens ein bei der Ermittlung beider Füllungswerte (rldss, rlhfm) verwendeter Faktor ( pirg, fupsrl) so variiert wird, dass die Differenz (Δhfmdss) zwischen den beiden Füllungswerten (rldss, rlhfm) in etwa zu Null wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein multiplikativer Faktor (fupsrl) variiert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der multiplikative Faktor (fupsrl) bei hohem Saugrohrdruck (psdss), vorzugsweise bei einem Saugrohrdruck (psdss) oberhalb 500 hPa, variiert wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein additiver Faktor (pirg) variiert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der additive Faktor (pirg) bei niedrigem Saugrohrdruck (psdss), vorzugsweise bei einem Saugrohrdruck (psdss) unterhalb 500 hPa, variiert wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftmassenstrom-Füllungswert (rlhfm) auf der Basis eines Signals eines Hitzdraht-Luftmassenmessers (36) gewonnen wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugrohrdruck-Füllungswert (rldss) auf der Basis eines Signals eines Drucksensors (40) gewonnen wird, der vorzugsweise stomabwärts einer Drossellappe (26) angeordnet ist.
  8. Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 geeignet ist, wenn es auf einem Computer ausgeführt wird.
  9. Computerprogramm nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es auf einem Speicher, insbesondere auf einem Flash-Memory, abgespeichert ist.
  10. Steuer- und/oder Regeleinrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (10), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, bei der Luft über ein Ansaugrohr (14) mindestens einem Brennraum (12) zugeführt wird, mit Mitteln zur Bestimmung eines Werts (rlhfm) für die Füllung des Brennraumes (12) aus dem Luftmassenstrom (mshfm) im Ansaugrohr (14), dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich Mittel zur Bestimmung eines Werts (rldss) für die Füllung des Brennraumes (12) aus dem Druck (psdss) im Ansaugrohr (14) aufweist, und Mittel umfasst, die die Differenz (Δhfmdss) aus Saugrohrdruck-Füllungswert (rldss) und Luftmassenstrom-Füllungswert (rlhfm) bilden und die mindestens einen bei der Ermittlung beider Füllungswerte (rldss, rlhfm) verwendeten Faktor (fupsrl, pirg) so variieren, dass die Differenz (Δhfmdss) zwischen den beiden Füllungswerten (rldss, rlhfm) in etwa zu Null wird.
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