BEI EINER BRENNKRAFTMASCHINE
Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln einer Verzögerungs¬ zeitdauer bei einer Brennkraftmaschine
An Brennkraftmaschinen werden zunehmend hohe Anforderungen bezüglich deren Leistung und Wirkungsgrad gestellt. Gleich¬ zeitig müssen aufgrund strenger gesetzlicher Vorschriften auch die Schadstoff-Emissionen gering sein. Zu diesem Zweck ist es bekannt Brennkraftmaschinen mit einer Vielzahl an Stellgliedern zum Einstellen einer Füllung in den jeweiligen Brennräumen der Zylinder der Brennkraftmaschine auszustatten, wobei die Füllung vor der Verbrennung aus einem Gemisch aus Luft, Kraftstoff und gegebenenfalls auch Abgasen besteht. So sind zum Beispiel Phasen-Verstelleinrichtungen bekannt, mit¬ tels derer eine Phase zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine verändert werden kann und somit der jeweilige Beginn und das jeweilige Ende des Öffnens beziehungsweise Schließens der Gaseinlass- und Gasauslassven¬ tile verändert werden kann. Darüber hinaus sind auch Ventil¬ hub-Verstelleinrichtungen bekannt, mittels derer ein Ventil¬ hub des Gaseinlassventils oder auch eines Gasauslassventils der Brennkraftmaschine zwischen einem geringen und einem ho¬ hen Ventilhub verstellt werden kann.
Ferner sind Brennkraftmaschinen regelmäßig mit Tankentlüf¬ tungsvorrichtungen ausgestattet, durch die Kraftstoff- Verdunstungsemissionen eines Tanks eines Fahrzeugs, in dem die Brennkraftmaschine anordenbar ist, in einem Aktivkohlebe¬ hälter zwischengespeichert werden. In regelmäßigen Abständen wird mittels eines so genannten Tankentlüftungsventils der Aktivkohlebehälter regeneriert. Dabei gibt das Tankentlüf¬ tungsventil eine Verbindung zu dem Ansaugtrakt der Brenn-
kraftmaschine frei. Der in dem Aktivkohlebehälter gebundene Kraftstoff kann so in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine einströmen und in dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftma¬ schine verbrannt werden. Für einen präzisen und auch emissi¬ onsarmen Betrieb der Brennkraftmaschine ist ein genaues Be¬ rücksichtigen dieser so zusätzlich eingebrachten Kraftstoff¬ menge wichtig.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vor¬ richtung zu schaffen, das bzw. die ein präzises Ermitteln ei¬ ner Verzögerungszeitdauer bei einer Brennkraftmaschine ermög¬ licht.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Ermitteln einer Verzögerungs¬ zeitdauer bei einer Brennkraftmaschine mit einem Ansaugtrakt, in dem als Stellglied eine Drosselklappe angeordnet ist. Der Ansaugtrakt mündet in mindestens einen Einlass mindestens ei¬ nes Zylinders. Ferner ist stromabwärts der Drosselklappe min¬ destens ein weiteres Stellglied angeordnet ist, mittels des¬ sen eine in den jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine strömende Gasmasse variierbar ist. Ferner ist in dem Ansaug¬ trakt eine Einlassstelle zum Einleiten eines Tankentlüftungs¬ stroms stromabwärts der Drosselklappe und stromaufwärts des Einlasses vorgesehen. Die Verzögerungszeitdauer zwischen dem Einleiten des Tankentlüftungsstroms über die Einlassstelle in dem Ansaugtrakt bis zu dessen Einleitung in den jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine wird ermittelt abhängig von einem physikalischen Modell, das einen Zusammenhang abbildet
zwischen einer Anzahl an Gasmolekülen, die sich in einem freien Volumen des Ansaugtraktes stromabwärts der Drossel¬ klappe und stromaufwärts des Einlasses in den jeweiligen Zy¬ linder befinden, und der Anzahl der Gasmoleküle, die pro Zy¬ lindersegmentzeitdauer von dem Ansaugtrakt in den jeweiligen Zylinder strömen.
Die Erfindung nutzt so die Erkenntnis, dass bei Vorhandensein des weiteren Stellgliedes die Verzögerungszeitdauer sehr prä¬ zise bestimmbar ist. Das physikalische Modell kann als Ein¬ gangsgrößen direkt die jeweilige Anzahl der Gasmoleküle ha¬ ben, es kann jedoch auch entsprechend andere für die Anzahl der Gasmoleküle repräsentative Größen als Eingangsgrößen ha¬ ben. Dies können z. B. eine Dichte oder ein Gasmassenstrom oder eine Gasmasse sein.
Unter einer Zylindersegmentzeitdauer ist diejenige Zeitdauer zu verstehen, die ein Arbeitsspiel benötigt dividiert durch die Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine. Bei einer Viertaktbrennkraftmaschine mit beispielsweise vier Zylindern ergibt sich somit die Zylindersegmentzeitdauer aus dem Kehr¬ wert der halben Drehzahl dividiert durch die Anzahl der Zy¬ linder der Brennkraftmaschine.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung hängt das physikalische Modell ab von einem Gasmassenstrom in die Zylinder und einer Gasmasse in dem Ansaugtrakt, die sich in dem freien Volumen des Ansaugtrakts befindet. Der Gasmassen¬ strom in die Zylinder und die Gasmasse in dem Ansaugtrakt können sehr einfach und genau bestimmt werden, wenn ein dyna¬ misches Saugrohrmodell für Steuerungszwecke der Brennkraftma¬ schine ohnehin vorhanden ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin¬ dung hängt das physikalische Modell ab von dem Gasmassenstrom in die Zylinder und einem Saugrohrdruck in dem Ansaugtrakt. Dies ist besonders einfach, wenn der Saugrohrdruck ohnehin für andere Steuerungszwecke erfasst wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin¬ dung hängt das physikalische Modell ab von einer Stellung des weiteren Stellglieds und dem Gasmassenstrom in die Zylinder der Brennkraftmaschine. Auf diese Weise ist das physikalische Modell besonders einfach implementierbar, insbesondere dann, wenn das weitere Stellglied nur eine geringe Anzahl verschie¬ dener Stellungen einnehmen kann. In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn für jede Stellung des weiteren Stellglieds ein eigenes Kennfeld vorgesehen ist, aus dem die Verzögerungszeitdauer abhängig von dem Gasmassenstrom in die Zylinder der Brennkraftmaschine ermittelt wird. Unter dem Begriff des Kennfelds wird in diesem Zusammenhang auch eine Kennlinie verstanden. Derartige Kennfelder können besonders einfach empirisch ermittelt werden und in einem Datenspeicher abgespeichert werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin¬ dung hängt das physikalische Modell ab von der Stellung des weiteren Stellglieds und dem Saugrohrdruck in dem Ansaug¬ trakt. So ist das physikalische Modell besonders einfach imp¬ lementierbar, insbesondere dann, wenn der Saugrohrdruck ohne¬ hin für andere Steuerungszwecke erfasst wird.
In diesem Zusammenhang ist es ferner vorteilhaft, wenn für jede Stellung des weiteren Stellglieds ein eigenes Kennfeld vorgesehen ist, aus dem die Verzögerungszeitdauer abhängig von dem Saugrohrdruck in dem Ansaugtrakt ermittelt wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin¬ dung hängt das physikalische Modell ab von einer Betriebsart des weiteren Stellglieds und dem Gasmassenstrom in den jewei¬ ligen Zylinder der Brennkraftmaschine.
So kann einfach die Verzögerungszeitdauer präzise ermittelt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin¬ dung hängt das physikalische Modell ab von der Betriebsart des weiteren Stellglieds und dem Saugrohrdruck in dem Ansaug¬ trakt. So kann einfach die Verzögerungszeitdauer präzise er¬ mittelt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Brennkraftmaschine mit einer Steuervorrichtung und
Figur 2 ein Blockdiagramm von relevanten Teilen der Steuer¬ vorrichtung gemäß Figur 1.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figuren¬ übergreifend mit den gleichen Bezugskennzeichen gekennzeich¬ net.
Eine Brennkraftmaschine (Figur 1) umfasst einen Ansaugtrakt 1, einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3 und einen Abgas¬ trakt 4. Der Ansaugtrakt 1 umfasst vorzugsweise eine Drossel¬ klappe 5, ferner einen Sammler 6 und ein Saugrohr 7, das hin
zu einem Zylinder Zl über einen Einlasskanal in den Motor¬ block 2 geführt ist. Der Motorblock 2 umfasst ferner eine Kurbelwelle 8, welche über eine Pleuelstange 10 mit dem Kol¬ ben 11 des Zylinders Zl gekoppelt ist.
Der Zylinderkopf 3 umfasst einen Ventiltrieb mit einem Gas¬ einlassventil 12, einem Gasauslassventil 13 und Ventilantrie¬ be 14, 15.
Eine Nockenwelle ist vorgesehen, die über Nocken auf das Gas¬ einlassventil 12 und das Gasauslassventil 13 einwirkt. Bevor¬ zugt ist jeweils dem Gaseinlassventil 12 und dem Gasauslass¬ ventil 13 eine separate Nockenwelle zugeordnet. Ferner kann eine Ventilhub-Verstelleinrichtung 19 vorgesehen sein, die derart ausgebildet ist, dass durch sie ein Ventilhub des Gas¬ einlassventils 12 variierbar ist. Sie kann beispielsweise so ausgebildet sein, dass sie entweder einen ersten Nocken zum Einwirken auf einen Stößel des Gaseinlassventils bringen kann mit der Folge, dass dann das Gaseinlassventil einen niedrigen Ventilhub durchführt, oder dass sie einen weiteren Nocken zum Einwirken auf den Stößel des Gaseinlassventils 12 bringen kann mit der Folge, dass dann das Gaseinlassventil 12 einen hohen Ventilhub durchführt. Je nach Ventilhub-Stellung VL ist somit dann ein während eines Arbeitsspiels des jeweiligen Zy¬ linders Zl durchgeführter Ventilhub des Gaseinlassventils 12 unterschiedlich. Die Ventilhub-Verstelleinrichtung 19 kann auch zum kontinuierlichen Variieren des Ventilhubs des Gas¬ einlassventils 12 ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine Be¬ triebsart in der eine Laststeuerung durch Variieren des Ven¬ tilhubs des Gaseinlassventils erfolgt.
Darüber hinaus kann auch eine Phasen-Verstelleinrichtung 20 vorgesehen sein, mittels der ein Kurbelwellenwinkelbereich
während eines Arbeitsspiels des jeweiligen Zylinders, in dem das Gaseinlassventil 12 den Einlass freigibt, veränderbar ist. Auf diese Weise kann dann auch eine so genannte Ventil¬ überschneidung eingestellt werden, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sowohl das Gaseinlassventil als auch das Gasaus¬ lassventil gleichzeitig den Einlass bzw. Auslass des Zylin¬ ders freigeben.
Der Zylinderkopf 3 umfasst ferner ein Einspritzventil 22 und eine Zündkerze 23. Alternativ kann das Einspritzventil 22 auch in dem Saugrohr 7 angeordnet sein.
In dem Ansaugtrakt 1 oder jeweils in dem Einlass hin zu dem Zylinder Zl kann ferner ein Impulsladeventil 25 angeordnet sein, das je nach seiner Stellung entweder das jeweilige Saugrohr, in dem es angeordnet ist, oder den jeweiligen Ein¬ lass verschließt oder freigibt. Ein derartiges Impulsladeven¬ til 25 kann dazu genutzt werden, die Gasfüllung des Zylinders Zl zu verbessern. Das Impulsladeventil 25 kann auch durch entsprechende Variation seiner Ansteuerzeiten zur Lastein¬ stellung eingesetzt werden.
Ferner kann in dem Ansaugtrakt 1 auch eine Schaltvorrichtung 26 zum Einstellen einer effektiven Saugrohrlänge vorgesehen sein. Die Schaltvorrichtung kann so beispielsweise als Schaltklappe ausgebildet sein, durch die eine Kommunikation zwischen einzelnen Saugrohren, die verschiedenen Zylindern der Brennkraftmaschine zugeordnet sind, ermöglicht oder un¬ terbunden wird, oder eine Luftzufuhr über verschiedene Ab¬ schnitte ein und desselben Saugrohres oder verschiedener Saugrohre alternativ zu ermöglichen. Eine derartige Schalt¬ vorrichtung kann darüber hinaus auch so ausgebildet sein, dass sich abhängig von ihrer Stellung ein freies Volumen in
dem Ansaugtrakt 1, das zum Ansaugen der Luft in den Zylinder 1 zur Verfügung steht, geändert werden kann.
Ferner umfasst die Brennkraftmaschine eine Tankentlüftungs¬ vorrichtung 28, die Kraftstoffdämpfe aus einem Tanksystem der Brennkraftmaschine in einem Speicher zwischenspeichert, der bevorzugt als Aktivkohlebehälter ausgebildet ist, und dann den Speicher in geeigneten Betriebssituationen der Brenn¬ kraftmaschine wieder regeneriert. Dazu umfasst die Tankent¬ lüftungsvorrichtung 28 ein Tankentlüftungsventil 29. In einer Offenstellung des Tankentlüftungsventils 29 kann ein mit Kraftstoff angereicherter Tankentlüftungsstrom von der Tank¬ entlüftungsvorrichtung über eine Einlassstelle 30, die strom¬ abwärts der Drosselklappe 5 in den Ansaugtrakt 1 mündet, in den Ansaugtrakt 1 strömen. In einer Schließstellung des Tank¬ entlüftungsventils 29 strömt kein Tankentlüftungsstrom in den Ansaugtrakt 1.
Ferner ist eine Steuervorrichtung 34 vorgesehen, der Senso¬ ren zugeordnet sind, die verschiedene Messgrößen erfassen und jeweils den Wert der Messgröße ermitteln. Die Steuervorrich¬ tung ermittelt abhängig von mindestens einer der Messgrößen Stellgrößen, die dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern der Stellglieder mittels entsprechender Stellantriebe umgesetzt werden. Die Steuervorrichtung 34 kann auch als Vor¬ richtung zum Steuern der Brennkraftmaschine bezeichnet wer¬ den.
Die Sensoren sind ein Pedalstellungsgeber 36, welcher eine Fahrpedalstellung eines Fahrpedals 38 erfasst, ein Luftmas¬ sensensor 40, welcher einen Luftmassenstrom stromaufwärts der Drosselklappe 5 erfasst, ein Drosselklappenstellungssensor 42, welcher einen Öffnungsgrad THR der Drosselklappe 5 er-
fasst, ein erster Temperatursensor 44, welcher eine Ansaug¬ luft-Temperatur T_IM erfasst, ein Saugrohrdrucksensor 46, welcher einen Saugrohrdruck P_IM in dem Sammler 6 erfasst, ein Kurbelwellenwinkelsensor 48, welcher einen Kurbelwellen¬ winkel erfasst, dem dann eine Drehzahl N zugeordnet wird. Ein zweiter Temperatursensor 50 erfasst eine Kühlmitteltempera¬ tur. Ferner ist ein Nockenwellenwinkelsensor 52 vorgesehen, welcher einen Nockenwellenwinkel erfasst. Falls zwei Nocken¬ wellen vorhanden sind, ist bevorzugt jeder Nockenwelle ein Nockenwellenwinkelsensor 52 zugeordnet. Ferner ist bevorzugt eine Abgassonde 54 vorgesehen, welche einen Restsauerstoffge¬ halt des Abgases erfasst und deren Messsignal charakteris¬ tisch ist für das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis in dem Zylinder Zl.
Je nach Ausführungsform der Erfindung kann eine beliebige Un¬ termenge der genannten Sensoren vorhanden sein oder es können auch zusätzliche Sensoren vorhanden sein.
Die Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 5, die Gaseinlass- und Gasauslassventile 12, 13, die Ventilhub- Verstelleinrichtung 19, die Phasen-Verstelleinrichtung 20, das Einspritzventil 22, die Zündkerze 23, das Impuls- Ladeventil 25, die Schaltvorrichtung 26 zum Einstellen einer effektiven Saugrohrlänge oder das Tankentlüftungsventil 29.
Neben dem Zylinder Zl sind bevorzugt auch noch weitere Zylin¬ der Z2 bis Z4 vorgesehen, denen dann auch entsprechende Stellglieder und ggf. Sensoren zugeordnet sind.
In Figur 2 ist ein Blockdiagramm für die Erfindung relevanter Blöcke der Steuervorrichtung 34 dargestellt. Ein Block Bl um- fasst ein Saugrohrfüllungsmodell, mittels dessen ein Gasmas-
senstrom MAF_CYL in den Brennraum des jeweiligen Zylinders Zl bis Z4 und der Saugrohrdruck P_IM präzise auch in instationä¬ ren Betriebsphasen der Brennkraftmaschine ermittelt werden können. Ein derartiges Saugrohrfüllungsmodell ist dem Fach¬ mann beispielsweise aus dem einschlägigen Fachbuch "Handbuch Verbrennungsmotor, Grundlagen, Komponenten, Systeme, Perspek¬ tiven", Richard van Basshuysen/Fred Schäfer, 2. Auflage 2002, Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braun¬ schweig/Wiesbaden, Seiten 557-559, bekannt, dessen Inhalt hiermit diesbezüglich einbezogen ist. Ferner ist ein derarti¬ ges Saugrohrfüllungsmodell ebenfalls aus der WO 97/35106 A2 bekannt, deren Inhalt hiermit diesbezüglich ebenfalls einbe¬ zogen ist.
Der Gasmassenstrom MAF_CYL wird mittels eines abschnittsweise linearen Ansatzes abhängig von dem Saugrohrdruck P_IM ermit¬ telt. Die einzelnen Geradenabschnitte dieses abschnittsweise linearen Ansatzes unterscheiden sich durch ihren jeweiligen Offset und die jeweilige Geradensteigung. Der jeweilige Off¬ set und die jeweilige Geradensteigung sind in Kennfeldern ab¬ hängig von einem Umgebungsdruck P_AMB und/oder einem Abgasge¬ gendruck P_EXH und/oder der Drehzahl N und/oder der Ventil¬ überschneidung VO und/oder der Schaltvorrichtungsstellung SK und/oder der Ventilhubstellung und/oder der Impulsladeventil- Stellung IMP_CH und gegebenenfalls weiteren Größen abgelegt. Die Kennfelder sind vorab durch entsprechende Versuche an ei¬ nem Motorprüfstand oder auch durch Simulationen ermittelt und in einem Datenspeicher der Steuervorrichtung 34 gespeichert.
Der Saugrohrdruck P_IM wird ermittelt abhängig von dem Gas¬ massenstrom MAF_CYL in den Brennraum des jeweiligen Zylinders Zl bis Z4, der Drehzahl N, dem Drosselklappenöffnungsgrad THR, der Ansauglufttemperatur T_IM, dem Umgebungsdruck P_AMB,
der SchaltvorrichtungsStellung SK, dem Abgasgegendruck P_EXH, der Abgastemperatur T_EXH und gegebenenfalls weiteren Größen oder auch nur einer Untermenge der genannten Größen.
Der Abgasgegendruck P_EXH kann einfach mittels eines weiteren Modells abhängig von der jeweils eingespritzten Kraftstoff¬ masse und/oder der zugeführten Gasmasse MAF_CYL in den Brenn¬ raum des jeweiligen Zylinders abgeschätzt werden. Der Umge¬ bungsdruck P_AMB kann entweder mittels eines geeigneten Drucksensors direkt erfasst werden. Er kann jedoch alternativ auch erfasst werden durch den Saugrohrdrucksensor 46 in einer Stellung der Drosselklappe 5, in der diese die Ansaugluft na¬ hezu nicht drosselt. Die Abgastemperatur T_EXH wird entweder mittels eines geeignet angeordneten weiteren Temperatursen¬ sors direkt erfasst oder auch abhängig von der zuzumessenden Kraftstoffmasse und/oder dem Gasmassenstrom MAF_CYL in den Brennraum des jeweiligen Zylinders Zl bis Z4 abgeschätzt. Das Ermitteln des Saugrohrdrucks P_IM mittels des dynamischen Saugrohrfüllungsmodells basiert bevorzugt auf einer numeri¬ schen Lösung der idealen Gasdifferenzialgleichung.
In einem Block B2 wird eine Gasmasse MA_IM in dem Ansaugtrakt 1 ermittelt, die sich in einem freien Volumen VOL des Ansaug¬ trakts 1 stromabwärts der Drosselklappe 5 und stromaufwärts des Einlasses in den jeweiligen Zylinder Zl bis Z4 befindet. Dies erfolgt mittels der in dem Block B2 angegebenen Bezie¬ hung. Hierbei bezeichnet R die allgemeine Gaskonstante. Die Gasmasse MA_IM in dem Ansaugtrakt ist repräsentativ für eine Anzahl an Gasmolekülen, die sich in dem freien Volumen VOL des Ansaugtrakts 1 stromabwärts der Drosselklappe 5 und stromaufwärts des Einlasses in den jeweiligen Zylinder Zl bis Z4 befinden.
In einem Block B3 ist ein physikalisches Modell abgelegt, das einen Zusammenhang abbildet zwischen einer Anzahl an Molekü¬ len, die sich in dem freien Volumen VOL des Ansaugtrakts 1 stromabwärts der Drosselklappe 5 und stromaufwärts des Ein¬ lasses in den jeweiligen Zylinder Zl bis Z4 befinden, und der Anzahl der Gasmoleküle, die pro Zylindersegmentzeitdauer von dem Ansaugtrakt 1 in den jeweiligen Zylinder Zl bis Z4 strö¬ men. Verschiedene konkrete Ausgestaltungen des physikalischen Modells sind im Folgenden näher erläutert.
Bei einer ersten Ausführungsform des physikalischen Modells wird die Verzögerungszeitdauer T_D abhängig von der Gasmasse MA_IM in dem Ansaugtrakt 1 und dem Gasmassenstrom MAF_CYL in dem Brennraum des jeweiligen Zylinders Zl bis Z4 ermittelt. Dazu ist in dem Block B4 bevorzugt ein entsprechendes Kenn¬ feld vorgesehen, dessen Eingangsgröße die Gasmasse MA_IM in dem Ansaugtrakt 1 und der Gasmassenstrom MAF_CYL in dem Brennraum des jeweiligen Zylinders Zl bis Z4 ist. Der Gasmas¬ senstrom MAF_CYL in den Brennraum des jeweiligen Zylinders Zl bis Z4 ist bei der ersten Ausführungsform repräsentativ für die Anzahl der Gasmoleküle, die pro Zylindersegmentzeitdauer von dem Ansaugtrakt 1 in den jeweiligen Zylinder Zl bis Z4 strömen.
Bei einer zweiten Ausführungsform des physikalischen Modells sind Eingangsgrößen in einem Block B6 der Saugrohrdruck P_IM und der Gasmassenstrom MAF_CYL in den Brennraum des jeweili¬ gen Zylinders Zl bis Z4. Der Saugrohrdruck P_IM kann gemäß dem Saugrohrfüllungsmodell des Blocks Bl ermittelt sein. Er kann jedoch auch direkt durch den Saugrohrdrucksensor 46 er- fasst sein. Die Verzögerungszeitdauer T_D wird bei der zwei¬ ten Ausführungsform bevorzugt mittels eines Kennfeldes abhän¬ gig von dem Saugrohrdruck P_IM und dem Gasmassenstrom MAF_CYL
in den jeweiligen Brennraum des jeweiligen Zylinders Zl bis Z4 ermittelt. Der Saugrohrdruck P_IM ist bei der zweiten Aus¬ führungsform repräsentativ für die Anzahl an Gasmolekülen, die sich in dem freien Volumen VOL des Ansaugtrakts 1 strom¬ abwärts der Drosselklappe 5 und stromaufwärts des Einlasses in den jeweiligen Zylinder Zl bis Z4 befinden. Der Gasmassen¬ strom MAF_CYL in den Brennraum des jeweiligen Zylinders Zl bis Z4 ist hingegen repräsentativ für die Anzahl der Gasmole¬ küle, die pro Zylindersegmentzeitdauer von dem Ansaugtrakt 1 in den jeweiligen Zylinder Zl bis Z4 strömen.
Gemäß einer dritten Ausführungsform des physikalischen Mo¬ dells ist ein Block B8 vorgesehen, dem als Eingangsgrößen der Gasmassenstrom MAF_CYL in dem Brennraum des jeweiligen Zylin¬ ders Zl bis Z4 und die Ventilhubstellung VL zugeführt sind und in dem dann abhängig davon die Verzögerungszeitdauer T_D ermittelt wird. Dies erfolgt bevorzugt bei diskret veränder¬ lichem Ventilhub VL mittels je eines Kennfeldes, das der je¬ weiligen Ventilhubstellung VL zugeordnet ist und in dem die jeweilige VerzögerungsZeitdauer T_D dann abhängig von dem Gasmassenstrom MAF_CYL in den Brennraum des jeweiligen Zylin¬ ders Zl bis Z4 ermittelt wird. Die Kombination aus der Ven¬ tilhubstellung VL und dem Gasmassenstrom MAF_CYL ist bei der dritten Ausführungsform repräsentativ für die Anzahl der Gas¬ moleküle, die sich in dem freien Volumen VOL des Ansaugtrakts 1 stromabwärts der Drosselklappe und stromaufwärts des Ein¬ lasses in den jeweiligen Zylinder Zl bis Z4 befinden. Der Gasmassenstrom MAF_CYL in den Brennraum des jeweiligen Zylin¬ ders CYL für sich genommen ist bei dieser dritten Ausfüh¬ rungsform repräsentativ für die Anzahl der Moleküle, die pro Zylindersegment von dem Ansaugtrakt in den jeweiligen Zylin¬ der Zl bis Z4 strömen.
Bei einer vierten Ausführungsform des physikalischen Modells sind Eingangsgrößen in einen Block BIO der Gasmassenstrom MAF_CYL in den Brennraum des jeweiligen Zylinders Zl bis Z4 und die jeweilige Ventilhubbetriebsart BA_VL. In einer ersten Ventilhubbetriebsart wird die Brennkraftmaschine durch ent¬ sprechendes Drosseln mittels der Drosselklappe 5 bei unverän¬ derten Ventilhub betrieben. In einer zweiten Ventilhubbe¬ triebsart wird dann die Drosselklappe so angesteuert, dass sie den an ihr vorbeiströmenden Luftstrom weitgehend nicht drosselt und eine Lasteinstellung durch Variieren des Ventil¬ hubs erfolgt. Bevorzugt umfasst der Block BIO dann zwei Kenn¬ felder, die jeweils einer der Ventilhubbetriebsarten BA_VL zugeordnet sind und deren Eingangsgröße der Gasmassenstrom MAF_CYL in den Brennraum des jeweiligen Zylinders Zl bis Z4 ist. Bei der vierten Ausführungsform ist die Kombination aus dem Gasmassenstrom MAF_CYL in den Brennraum des jeweiligen Zylinders und die Ventilhubbetriebsart BA_VL repräsentativ für die Anzahl der Gasmoleküle, die sich in dem freien Volu¬ men des Ansaugtrakts stromabwärts der Drosselklappe und stromaufwärts des Einlasses in den jeweiligen Zylindern be¬ finden.
Bei einer fünften Ausführungsform des physikalischen Modells sind in einem Block B12 als Eingangsgrößen ein Gasmassenstrom MAF_CYL in den Brennraum des jeweiligen Zylinders und eine Impulsladeventil-Betriebsart BA_IMP_CH vorgesehen. Das Im¬ pulsladeventil 25 kann beispielsweise in zwei Betriebsarten betrieben werden. Bei der ersten Impulsladeventil-Betriebsart erfolgt ein gedrosselter Betrieb durch entsprechendes Andros- seln mit der Drosselklappe 5 ohne eine Variation der Ansteue¬ rung des Impulsladeventils 25. Die Lasteinstellung erfolgt hier mittels entsprechenden Variierens des Öffnungsgrades THR der Drosselklappe. In einer zweiten Impulsladeventil-
Betriebsart erfolgt ein ungedrosselter Betrieb mit einem kon¬ stanten Differenzdruck vor und nach der Drosselklappe 5 und einer variablen Ansteuerung des Impulsladeventils 25. In die¬ sem Fall sind bevorzugt jeder Impulsladeventil-Betriebsart BA_IMP_CH eigene Kennfelder in dem Block B12 zugeordnet, de¬ ren Eingangsgröße dann jeweils der Gasmassenstrom MAF_CYL in den Brennraum des jeweiligen Zylinders Zl bis Z4 ist. Bei der fünften Ausführungsform ist die Kombination der Impulslade¬ ventil-Betriebsart BA_IMP_CH und des Gasmassenstroms MAF_CYL in den Brennraum des jeweiligen Zylinders Zl bis Z4 repräsen¬ tativ für die Anzahl der Gasmoleküle, die sich in dem freien Volumen VOL des Ansaugtrakts befinden.
Bei einer sechsten Ausführungsform des physikalischen Modells ist ein Block 14 vorgesehen, dessen Eingangsgrößen der Gas¬ massenstrom MAF_CYL in den Brennraum des jeweiligen Zylinders Zl bis Z4 und die Schaltvorrichtungsstellung SK ist. Bei die¬ ser Ausführungsform ist bevorzugt für jede Schaltvorrich¬ tungsstellung SK ein Kennfeld vorgesehen, dessen Eingangsgrö¬ ße der Gasmassenstrom MAF_CYL in den Brennraum des jeweiligen Zylinders Zl bis Z4 ist und abhängig von dem dann die Verzö¬ gerungszeitdauer T_D ermittelt wird. Bei der sechsten Ausfüh¬ rungsform ist die Kombination aus der Schaltvorrichtungsstel¬ lung SK und dem Gasmassenstrom MAF_CYL in den Brennraum des jeweiligen Zylinders repräsentativ für die Anzahl an Gasmole¬ külen, die sich in dem freien Volumen des Ansaugtrakts 1 be¬ finden. Hingegen der Gasmassenstrom MAF_CYL in den Brennraum des jeweiligen Zylinders ist für sich repräsentativ für die Anzahl der Gasmoleküle, die pro Zylindersegmentzeitdauer von dem Ansaugtrakt 1 in den jeweiligen Zylinder Zl bis Z4 strö¬ men.
In einem Block B16 wird ein Programm zum Steuern der Brenn¬ kraftmaschine abgearbeitet, das im Folgenden anhand der Figur 3 und des dort dargestellten Ablaufdiagramms näher erläutert ist.
Das Programm wird in einem Schritt Sl gestartet, in dem gege¬ benenfalls Variablen initialisiert werden. Das Starten in Schritt Sl erfolgt bevorzugt zeitnah zu einem Motorstart der Brennkraftmaschine.
In einem Schritt S2 wird eine aktuell für die Kraftstoffzu¬ messung relevanten Kraftstoffmasse MFF_CP durch Tankentlüf¬ tung eine vor der Verzögerungszeitdauer T_D über die Einlass¬ stelle 30 in den Ansaugtrakt eingeleitete Kraftstoffmasse MFF_CP (t-T_D) durch Tankentlüftung zugeordnet. Die Kraft¬ stoffmasse MFF_CP durch Tankentlüftung kann durch ein ent¬ sprechendes Modell der Tankentlüftungsvorrichtung 28 abge¬ schätzt werden.
In einem Schritt S4 wird anschließend eine abhängig von der aktuellen Last bereits durch eine andere Funktion vorgegebene zuzumessende Kraftstoffmasse MFF, die pro Zylindersegment¬ zeitdauer zugemessen wird, abhängig von der aktuell relevan¬ ten Kraftstoffmasse MFF_CP durch Tankentlüftung geeignet kor¬ rigiert und somit eine korrigierte zuzumessende Kraftstoff¬ masse MFF_COR ermittelt.
In einem Schritt S6 wird dann anschließend abhängig von der korrigierten zuzumessenden Kraftstoffmasse MFF_COR das ent¬ sprechende Stellsignal SG_INJ zum Ansteuern des jeweiligen Einspritzventils 23 der jeweiligen Zylinder Zl bis Z4 ermit¬ telt. Anschließend wird das Programm in einem Schritt S8 un¬ terbrochen, in dem es für eine vorgegebene Wartezeitdauer o-
der einen vorgegebenen Kurbelwellenwinkel verharrt, bevor die Bearbeitung erneut in dem Schritt S2 fortgesetzt wird.