WO2008012125A1 - Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer brennkraftmaschine - Google Patents

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WO2008012125A1
WO2008012125A1 PCT/EP2007/054935 EP2007054935W WO2008012125A1 WO 2008012125 A1 WO2008012125 A1 WO 2008012125A1 EP 2007054935 W EP2007054935 W EP 2007054935W WO 2008012125 A1 WO2008012125 A1 WO 2008012125A1
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Thomas Burkhardt
Bernhard Niebler
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Continental Automotive Gmbh
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    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for operating an internal combustion engine with an intake tract, in which a switching device for changing an effective intake pipe length and / or an effective intake tract volume is arranged.
  • Precise setting of a desired air / fuel ratio in the combustion chambers of the cylinders of the internal combustion engine is particularly advantageous with regard to the lowest possible raw emissions of pollutants by the internal combustion engine.
  • a significant contribution to the accurate setting of the air / fuel ratio in the respective Brenn syndrome ⁇ men of cylinders of the internal combustion engine can be influenced by a pre ⁇ zie knowledge of an intake manifold pressure in the respective suction pipe of the intake tract of the internal combustion engine.
  • 0,820,559 Bl is also known from EP a imple mentation ⁇ such a dynamic physical model of the intake tract of the internal combustion engine.
  • the object of the invention is to provide a method and apparatus for operating an internal combustion engine, which respectively enable a simple and reliable loading ⁇ drive of the internal combustion engine.
  • the object is solved by the features of the independent claims.
  • Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.
  • the invention is characterized according to a first aspect by a method and a corresponding device for operating an internal combustion engine with an intake tract, in which a switching device for changing an effective intake pipe length and / or an effective intake tract volume is arranged.
  • a dynamic model of the intake tract is determined ⁇ an estimated manifold pressure dependent on at least one operating variable of the internal combustion engine. Adapting the dynamic model depends on - -
  • a trim value that is adaptively adjusted depending on the estimated and measured intake manifold pressure is adaptively adjusted depending on the estimated and measured intake manifold pressure.
  • an estimated deadband intake manifold pressure is determined based on the assumption of adopting the previous shift position of the shift device and inhibiting the adaptive adjustment of the trim value, and second, an estimated new intake manifold pressure becomes dependent from the model assuming the assumption of the changed shift position of the shift device and inhibiting the adaptive adjustment of the trim value.
  • an actual shift position of the shift device is detected with respect to the measured intake manifold pressure. In this way, the actual switching position of the switching device can be detected particularly reliably and at the same time simply, in particular since the influence of further disturbance variables of the model in this context has only a negligible influence.
  • the estimated Althuss- and restarting Saugrohrdruck is determined as long after controlling the changing of the switching position of the switching device until one of the estimated Althuss- or new intake manifold pressure in a predetermined manner more correlated to the measured intake manifold pressure.
  • a change in the switching position of the switching device is controlled, further an adapted estimated new intake manifold pressure is determined depending on the model on the assumption of taking the changed switching position of the switching device and continuing the adaptive adjustment of the trim value. If the actual shift position coincides with the controlled shift position, the further adaptively adjusted trim value is then used as the basis for the model. In this way a ⁇ influences is recognized by possible disturbances during the period until the actual switching position equal to enter the trim value and then taken into account the current conditions, with this trim value the dynamic model are corrected entspre ⁇ accordingly after the actual switching Stel ⁇ development was detected.
  • the invention is characterized according to a second aspect by a method and a corresponding device for operating an internal combustion engine with an intake tract, in which a switching device for changing an effective intake pipe length and / or an effective intake tract volume is arranged.
  • a dynamic model of the intake tract ⁇ an estimated air mass flow of at least one operating variable of the internal combustion engine ermit ⁇ telt dependent.
  • An adaptation of the dynamic model is dependent on a trim value, which is adaptively adjusted depending on the estimated and a measured air mass flow. If - -
  • an estimated Altwolfs- air mass flow is determined depending on the model assuming the adoption of the previous switching position of the switching device and inhibiting the adaptive adjustment of the trim value and on the other hand, an estimated new air mass flow becomes dependent on the model is determined on the assumption of taking the changed switching position of the switching device and inhibiting the adaptive adjustment of the trim value.
  • an estimated new air mass flow becomes dependent on the model is determined on the assumption of taking the changed switching position of the switching device and inhibiting the adaptive adjustment of the trim value.
  • the estimated old-position air mass flow and the estimated new air mass flow is detected with respect to the measured air mass flow to an actual switching position of the switching device. In this way, the actual switching position of the switching device can be detected particularly reliably and at the same time simply, in particular since the influence of further disturbance variables of the model in this context has only a negligible influence.
  • a change in the switching position of the switching device is controlled, further an adapted estimated new air mass flow is determined depending on the model assuming the change in switching position of the switching device and continuing the adaptive adjustment of the trim value , If the actual shift position coincides with the controlled shift position, the further adaptively adjusted trim value is then used as the basis for the model.
  • the further adaptively adjusted trim value is then used as the basis for the model.
  • FIGS. 2 and 3 show a flow chart of a program for operating the internal combustion engine, which is executed in the control device, and - -
  • FIG. 4 shows a further flowchart of a further program for operating the internal combustion engine, which is executed in the control device.
  • An internal combustion engine (1) comprises an intake section 1, an engine block 2, a cylinder head 3 and an exhaust manifold 4.
  • the intake 1 preferably comprises a throttle ⁇ flap 5, further comprising a manifold 6 and an intake manifold 7, through to a cylinder Zl an inlet channel is guided in the engine block 2.
  • a switching device 9 for changing an effective intake pipe length and / or an effective intake tract volume is present in the intake tract.
  • the switching device can be provided, for example, as a switching flap in the respective suction ⁇ pipe 7 and thus set depending on their switching position an effective intake pipe length of the suction pipe 7.
  • the switching device 9 can also be designed so that the sucked air flows depending on the switching position beispielswei ⁇ se through different sections of the suction pipe 7, which have a different length and thus the effective intake pipe length is switchable.
  • the switching device 9 can also be designed so that changes the used volume of the intake depending on their switching position.
  • the switching device 9 can be so out ⁇ forms to allow either a vibration charging or a resonance charging in the combustion chamber of the cylinder Zl.
  • the switching position dependent on, for example, the speed or other load variable of the internal combustion engine may then be sufficient ⁇ on the number of different switching positions of the switching device in a plurality of operating ranges of the internal combustion engine, an increased filling of the respective combustion chamber of the cylinder Z-dependent.
  • the engine block further comprises a crankshaft 8 which is ge ⁇ coupled via a connecting rod 10 to the piston 11 of the cylinder Zl.
  • the cylinder head 3 includes a valve gear with a gas ⁇ inlet valve 12 and a gas cylinder 13.
  • the further ⁇ head 3 includes an injector 18 and an ignition ⁇ candle 19th
  • Actuating signals for controlling the actuators are implemented by means of corre ⁇ sponding actuators.
  • the control device 25 may also be referred to as a device for controlling the internal combustion engine or as an apparatus for operating the internal combustion engine.
  • the sensors are a pedal position sensor 26, which detects an accelerator pedal position of an accelerator pedal 27, a Heilmas ⁇ sensensor 28, which detects an air mass flow upstream of the throttle valve 5 as measured air mass flow MAF_MES, a throttle position sensor 30 which detects a throttle position TPS, a temperature sensor 32, which a Intake air temperature T_IM detected, a Saugrohr- pressure sensor 34, which detects a measured intake manifold MAP_MES in the collector 6, a Kurbelwellenwinkelsen- sensor 36, which detects a crankshaft angle, which is then assigned a speed.
  • a separate pressure sensor can be provided for detecting the pressure of the throttle valve 5 PUT upstream in the on ⁇ suction tract. 1
  • this can also be carried out by suitable signal processing of the measurement signal of the intake pipe pressure sensor 34, for example, in an operating condition of the full ⁇ load in which a pressure drop across the throttle valve 5 is negligible or is accurately modeled.
  • any subset of said sensors may be present, or additional sensors may be present.
  • the actuators are, for example, the throttle valve 5, the gas inlet and gas outlet valves 12, 13, the Wegvorrich ⁇ device 9, the injection valve 18 or the spark plug 19th
  • the internal combustion engine preferably also has additional cylinders Z2 to Z6, to which respective respective actuating members and sensors and also intake pipes 7 are assigned.
  • a reduced flow cross section ARED of the intake manifold 7 in the region of the throttle valve 5 is determined as a function of the throttle valve position TPS.
  • a suitable bedatetes map or geeig ⁇ designated bedatete characteristic can be provided for example.
  • a step S3 it is then checked whether a modifier ⁇ countries the switching position of the switching device 9 is controlled, or a flag F is set.
  • the flag M is preferably reset at the start. Controlling a changed ⁇ th switching position of the switching device 9 is preferably carried out _
  • step S4 a trim value TRIM preferably dependent MAP_EST and the supplied arrange from the associated with a previous pass of the step S8 ermit ⁇ telten estimated intake pipe pressure
  • the measured intake manifold pressure MAP_MES is adapted adaptively.
  • the trim value TRIM is preferably used for correction of the reduced flow cross section ARED but can also be used in ⁇ play, for correction of the pressure PUT of the throttle valve upstream 5.
  • the trimming is ⁇ value TRIM preferably as in the step S4 adaptively adjusted so that a deviation between the estimated value MAP_EST and the measured intake manifold pressure MAP_MES is minimized.
  • values of the trimming value TRIM determined during previous passes are therefore also taken into account.
  • a sectionally linear approach is preferably used, preferably with an offset VOL_EFF_OFS of a volumetric efficiency and a gradient VOL_EFF_SLOP of the volumetric efficiency.
  • the offset VOL_EFF_OFS and the slope of the VOL_EFF_SLOP Volumenwir ⁇ kung grades are at least determined depending on the switching position of the switching device 9 SK in the step S6.
  • a corresponding section-wise linear approach for modeling the swallow line is also disclosed in EP 0820 559 B1, _ -
  • a step S8 the estimated intake manifold pressure MAP_EST
  • the duration of a cylinder segment with respect to the crankshaft angle is then used for the current calculation cycle, which is indicated by "[k]" is determined.
  • the current calculation cycle is preferably a current cylinder segment. Is the ⁇ one who angle, For example, in a four-cycle, four-cylinder four-cycle engine, the cylinder segment is 180 degrees crankshaft angle, which is the division of the total angle for a cycle divided by the number of cylinders.
  • [kl]" in this context represents the previous calculation cycle, that is, for example, the preceding cylinder segment .
  • the determination of the estimated intake pipe pressure MAP_EST is effected by means of a dynamic physical model of the intake ⁇ tract whose basic concrete embodiment in ⁇ play, in EP 0820 559 Bl or in the textbook “Handbook internal combustion engine", which has already been cited in the introduction, on pages 557 is explained in detail to 559 and de ⁇ ren content is hereby included in this respect.
  • the Ermit ⁇ stuffs of the estimated intake pipe pressure MAP_EST takes place by means of the dynamic physical model depends on the reduced flow cross section ARED taking into account preferably of the trim value TRIM, the offset and the slope VOL_EFF_OFS VOL_EFF_SLOP of Volumenwir- _ _
  • step S2 an approach is chosen, for example, the ⁇ pondiert to the procedure according to EP 0820559 Bl korres and there in particular the relationship 2.7 equivalent. Subsequently, the processing, optionally after a predefinable waiting period or a predetermined crankshaft angle is continued again in step S2.
  • step S3 If, on the other hand, the condition of step S3 has been met, the trimming value TRIM is determined in a step S10, but the adaptive adjustment of the trimming value TRIM is suppressed, that is to say trimming values TRIM adaptively adapted in previous calculation cycles are calculated.
  • a step S12 the offset VOL_EFF_OFS and the gradient VOL_EFF_SLOP of the volumetric efficiency are then determined on the basis of a renewal SK_N of the switching position SK of the switching device 9, wherein the renewal SK_N corresponds to the controlled changed switching position SK of the switching device. Otherwise, the procedure according to the step S12 corresponds to that according to the step S6.
  • step S14 an estimated new intake manifold pressure MAP_EST_N is determined by the dynamic model for determining the estimated intake manifold pressure MAP_EST, based on the values obtained in steps S10 and S12. _
  • step Sl 6 VOL_EFF_OFS the offset and the slope VOL_EFF_SLOP the volumetric efficiency for a Old ⁇ position SK_A the switching position of the switching device SK are determined, wherein the Alt ein SK_A corresponds to that prior to controlling the changed switching position SK.
  • step S3 was newly fulfilled by controlling the changing of the switching position SK of the switching device 9 and thus steps S4 to S8 were executed in previous calculation cycles.
  • the estimated intake manifold pressure MAP_EST determined in the respective preceding calculation cycle of step S8 is then used.
  • an estimated value difference DMAP is determined depending on an amount of the estimated ABS Altwolfs induction pipe pressure MAP_EST_A minus the estimated ge ⁇ Neuwolfs induction pipe pressure MAP_EST_N. _
  • a step S22 it is checked whether the estimated value difference DMAP is greater than a suitably predetermined threshold value THD.
  • the threshold THD is set so as to be ⁇ vorzugt only after exceeding the estimated value difference DMAP a reliable recognition of the actual switching position of the switching device 9 SK is possible with respect to the threshold THD by the following steps.
  • step S22 If the condition of step S22 is thus not met, the processing, if appropriate after the predetermined waiting time or the predetermined crankshaft angle, is continued again in step S2.
  • step S24 it is checked whether the absolute value ABS of a Diffe ⁇ ence of the estimated intake manifold pressure MAP Altgoris-_EST_A and the measured intake manifold pressure MAP_MES is smaller than the amount of ABS to a difference of the estimated intake pipe pressure Neu eins- MAP _EST_N and the measured intake manifold pressure MAP_MES.
  • step S24 If the condition of step S24 is satisfied, the old position SK_A is detected in a step S26 as the actual shift position SK of the shift device 9, and thus, despite the controlled changing of the shift position SK of the shift device 9, no actual change in the shift position SK has taken place. - -
  • step S24 If, on the other hand, the condition of step S24 is not satisfied, the switching position SK is then assigned the renewal SK_N in a step S28 and thus recognized as the actual switching position SK.
  • the condition of step S24 may be extended such that the ur ⁇ nal condition of the step S24 must be satisfied for multiple passes of the step S24 before then ent ⁇ speaking the steps are executed S26 or S28. In this case, a feedback from the step S24 to the step S2 is then still provided.
  • the flag M is also preferably reset.
  • the switching position SK determined in accordance with steps S26 or S28 is then taken into account.
  • the correct actual switching position of the switching SK ⁇ device 9 can be determined by the parallel determination of the estimated intake pipe pressure Alt eins-MAP_EST_A and the estimated intake manifold pressure Neu eins-MAP_EST_N with high reliability.
  • steps S30 to S34 are also preferably executed parallel to the steps S10 to S14.
  • the step S30 un ⁇ differs from step S12 in that a background trim value TRIM_B in the step S30 by adaptively adjusting the background trim value TRIM_B depending on determined in respective passes of the step S34 Toggle-fitted estimated Neu somehows-intake manifold pressure MAP_EST_AD_N and associated measured intake manifold pressure MAP_MES ermit ⁇ tent is determined. If in the previous calculation cycle of the program according to the Figures 2 and 3, the condition of Schrit ⁇ tes S3 was not met, then in step S30, the to- _
  • the step S32 corresponds to the step S12.
  • the adjusted estimated Neuwolfs- intake manifold pressure MAP_EST_AD_N is then determined as a function of the dynamic physical model of the intake manifold pressure korrespondie ⁇ rend to the procedure according to step S14, where the Hin ⁇ tergrund trim value TRIM_B is taken into consideration and for the He ⁇ provide the in the previous calculation cycles, the estimated intake manifold pressure MAP_EST and the time derivative MAP_DT_EST [k-1] are determined using the adjusted estimated new-beginning intake manifold pressure MAP_EST_AD_N determined in the corresponding previous calculation cycle.
  • step S28 the trim trim value TRIM for subsequent processing of step S4 can be assigned the background trimming value TRIM_B.
  • the Pro ⁇ program comprises the steps Sl to S18 and S30 to S34 preferred according to the Figures 2 and 3.
  • an estimated old air mass flow MAF_EST_A is dependent on the estimated - -
  • Alt eins intake manifold pressure MAP_EST_A, the pressure PUT upstream of the throttle valve 5 and the reduced flow area ARED determined. This can be done, for example, according to the procedure disclosed in EP 0 820 559 B1, which is hereby included in this regard, and in particular according to the relationship 2.3 there. Further, in step S40, an estimated new air mass flow rate MAF_EST_N is also determined depending on the estimated new intake manifold pressure MAP_EST_N, the pressure PUT upstream of the throttle valve 5, and the reduced flow area ARED.
  • an adjusted estimated new air mass flow rate MAF_N_AD_EST is also determined in step S40 depending on the adjusted estimated new intake manifold pressure MAP_EST_AD_N, the pressure PUT upstream of the throttle valve 5, and the reduced flow area ARED.
  • an air mass estimated value difference DMAF is determined depending on an amount ABS of the estimated postponement air mass flow MAF_EST_A minus the estimated new air mass flow rate MAF_EST_N.
  • a step S42 it is checked whether the air mass estimated value difference DMAF is greater than the suitably predetermined threshold value THD.
  • the threshold value THD is predetermined such that reliable detection of the actual switching position SK of the switching device 9 is preferably possible only after exceeding the estimated value difference DMAF with respect to the threshold value THD on the basis of the following steps. _ _
  • step S42 If the condition of step S42 is thus not fulfilled, the processing, if appropriate after the predetermined waiting time or the predetermined crankshaft angle, is continued again in step S2.
  • step S44 it is checked in step S44 whether the absolute value ABS of a Diffe ⁇ ence of the estimated Althuss-air mass flow MAF_EST_A and the measured air mass flow MAF_MES is smaller than the amount of ABS to a difference of the estimated Neuwolfs- air mass flow MAF_EST_N and the measured air mass flow MAF_MES.
  • step S44 If the condition of step S44 is met, the old position SK_A is detected in a step S46 as the actual shift position SK of the shift device 9, and thus, despite the controlled changing of the shift position SK of the shift device 9, no actual change in the shift position SK has taken place.
  • step S44 If, on the other hand, the condition of step S44 is not satisfied, the switching position SK is then assigned the renewal SK_N in a step S48 and thus recognized as the actual shift position SK.
  • the condition of step S44 may be extended such that the ur ⁇ nal condition of the step S44 must be satisfied for multiple passes of the step S44 before then ent ⁇ speaking the steps are executed S46 or S48.
  • the flag M is also preferably reset.
  • the switching position SK determined in accordance with steps S46 or S48 is then taken into account.
  • the trim value TRIM is preferably from ⁇ pending MAF_EST and the associated measured air mass flow MAF_MES adaptively adjusted from the value determined in connection with a previous pass of the step S40 estimated air mass senstrom in the step S4 ( Figure 3) ,
  • the trim value TRIM is preferred as in the step S4 adaptively fitted to ⁇ that a deviation between the estimated air mass flow MAF_EST and the measured air mass flow MAF_MES is minimized.
  • values of the trimming value TRIM determined during previous passes are therefore also taken into account.
  • the background trim value TRIM_B is determined in step S30 by adaptively adjusting the background trim value TRIM_B as a function of matched adjusted newest mass air flow MAF_EST_AD_N and the associated measured mass air flow MAF_MES determined in respective passes of step S34 , If in the previous calculation ⁇ cycle of the program according to the figures 2 and 3, the condition of step S3 was not satisfied, so in step S30 the last valid trim value TRIM is assigned to the background trim value TRIM_B.

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Abstract

Verfahren und Vorrichtung zum diagnostizieren der Klappe eines variablen Saugrohrsystems anhand einem gemessenen und einem geschätzten Saugrohrdruck.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Ansaugtrakt, in dem eine Schaltvorrichtung zum Verändern einer effektiven Saugrohrlänge und/oder eines effektiven Ansaugtraktvolumens angeordnet ist.
Ein präzises Einstellen eines gewünschten Luft/Kraftstoff- Verhältnisses in den Brennräumen der Zylinder der Brennkraftmaschine ist besonders vorteilhaft im Hinblick auf möglichst geringe Roh-Emissionen an Schadstoffen durch die Brennkraftmaschine. Einen wesentlichen Beitrag zum präzisen Einstellen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in den jeweiligen Brennräu¬ men der Zylinder der Brennkraftmaschine kann durch eine prä¬ zise Kenntnis eines Saugrohrdrucks in dem jeweiligen Saugrohr des Ansaugtraktes der Brennkraftmaschine beeinflusst werden.
In diesem Zusammenhang ist es bekannt, mittels eines physika¬ lischen dynamischen Modells des Ansaugtraktes einen Schätzwert des Saugrohrdrucks zu ermitteln. Ein derartiges dynami¬ sches physikalisches Modell ist beispielsweise aus dem Fach¬ buch „Handbuch Verbrennungsmotor", Herausgeber Richard van Basshuysen, Friedrich Vieweg Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig/Wiesbaden, zweite verbesserte Auflage Juni 2002, Sei¬ ten 557 bis 559 bekannt.
Darüber hinaus ist auch aus der EP 0 820 559 Bl eine Imple¬ mentierung eines derartigen dynamischen physikalischen Modells des Ansaugtraktes der Brennkraftmaschine bekannt. Dabei - -
wird für die Ermittlung des in die jeweiligen Brennräume strömenden Frischgasmassenstroms ein abschnittsweise linearer Zusammenhang zwischen diesem und dem Saugrohrdruck angenommen. Eine Steigung und ein Absolutglied werden dabei unter Berücksichtigung wesentlicher Einflussfaktoren als Funktion der Drehzahl, der Saugrohrgeometrie, der Zylinderzahl, der Ventilsteuerzeiten sowie der Temperatur der Luft im Saugrohr ermittelt. Diese Werte sind bevorzugt in dem Kennfeld einer elektronischen Motorsteuerungseinrichtung abgelegt. Ein reduzierter Strömungsquerschnitt bezüglich der Drosselklappe wird einerseits abhängig von der Drosselklappenstellung ermittelt und zusätzlich abhängig von einer Abweichung eines mittels des Modells ermittelten Schätzwertes des Saugrohrdrucks und eines gemessenen Saugrohrdrucks in Form eines Regelkreises angepasst .
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine zu schaffen, das beziehungsweise die einen einfachen und zuverlässigen Be¬ trieb der Brennkraftmaschine ermöglichen. Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung zeichnet sich gemäß eines ersten Aspekts aus durch ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Ansaugtrakt, in dem eine Schaltvorrichtung zum Verändern einer effektiven Saugrohrlänge und/oder eines effektiven Ansaugtraktvolumens angeordnet ist. Mittels eines dynamischen Modells des Ansaug¬ traktes wird ein geschätzter Saugrohrdruck abhängig von mindestens einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine ermittelt. Ein Anpassen des dynamischen Modells erfolgt abhängig von ei- - -
nem Trimmwert, der abhängig von dem geschätzten und einem gemessenen Saugrohrdruck adaptiv angepasst wird. Falls ein Verändern der Schaltstellung der Schaltvorrichtung gesteuert wird, wird zum Einen ein geschätzter Altstellungs- Saugrohrdruck abhängig von dem Modell unter der Annahme des Einnehmens der bisherigen Schaltstellung der Schaltvorrichtung und Unterbindens des adaptiven Anpassens des Trimmwertes ermittelt und zum Anderen wird ein geschätzter Neustellungs- Saugrohrdruck abhängig von dem Modell unter der Annahme des Einnehmens der veränderten Schaltstellung der Schaltvorrichtung und Unterbindens des adaptiven Anpassens des Trimmwertes ermittelt. Abhängig von einer Korrelationsprüfung des geschätzten Altstellungs-Saugrohrdrucks und des geschätzten Neustellungs-Saugrohrdrucks wird bezüglich des gemessenen Saugrohrdrucks auf eine tatsächliche Schaltstellung der Schaltvorrichtung erkannt. Auf diese Weise kann die tatsächliche Schaltstellung der Schaltvorrichtung besonders zuverlässig und gleichzeitig einfach erkannt werden, insbesondere da der Einfluss weiterer Störgrößen des Modells in diesem Zusammenhang nur einen vernachlässigbaren Einfluss hat.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der geschätzte Altstellungs- und Neustellungs-Saugrohrdruck solange nach dem Steuern des Veränderns der Schaltstellung der Schaltvorrichtung ermittelt, bis einer des geschätzten Altstellungs- oder Neustellungs-Saugrohrdruck auf vorgegebenen Weise stärker korreliert zu dem gemessenen Saugrohrdruck. In diesem Zusammenhang kann bei Umschaltpunkten der Schaltstellung der Schaltvorrichtung mit grundsätzlich unverändertem Saugrohrdruck zwischen den beiden verschiedenen Schaltstellungen so einfach sichergestellt werden, dass die tat¬ sächliche Schaltstellung dann auch zuverlässig erkannt wird und andererseits auch die tatsächliche Schaltstellung mög- - -
liehst schnell erkannt wird und auch gleich wieder das adap¬ tive Anpassen des Trimmwertes fortgesetzt werden kann und so¬ mit ein Ermitteln des geschätzten Saugrohrdrucks besonders präzise möglich ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird, falls ein Verändern der Schaltstellung der Schaltvorrichtung gesteuert wird, ferner ein angepasster geschätzter Neustellungs-Saugrohrdruck abhängig von dem Modell unter der Annahme des Einnehmens der veränderten Schaltstellung der Schaltvorrichtung und Weiterführens des adaptiven Anpassens des Trimmwertes ermittelt. Bei erkannter Übereinstimmung der tatsächlichen Schaltstellung mit der gesteuerten Schaltstellung wird dann der weiter adaptiv angepasste Trimmwert sofort für das Modell zugrunde gelegt. Auf diese Weise können Ein¬ flüsse durch eventuelle Störgrößen während der Dauer bis die tatsächliche Schaltstellung erkannt ist gleich in den Trimmwert eingehen und dann mit diesem, die aktuellen Bedingungen berücksichtigenden, Trimmwert das dynamische Modell entspre¬ chend korrigiert werden, nachdem die tatsächliche Schaltstel¬ lung erkannt wurde.
Die Erfindung zeichnet sich gemäß eines zweiten Aspekts aus durch ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Ansaugtrakt, in dem eine Schaltvorrichtung zum Verändern einer effektiven Saugrohrlänge und/oder eines effektiven Ansaugtraktvolumens angeordnet ist. Mittels eines dynamischen Modells des Ansaug¬ traktes wird ein geschätzter Luftmassenstrom abhängig von mindestens einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine ermit¬ telt. Ein Anpassen des dynamischen Modells erfolgt abhängig von einem Trimmwert, der abhängig von dem geschätzten und einem gemessenen Luftmassenstrom adaptiv angepasst wird. Falls - -
ein Verändern der Schaltstellung der Schaltvorrichtung gesteuert wird, wird zum Einen ein geschätzter Altstellungs- Luftmassenstrom abhängig von dem Modell unter der Annahme des Einnehmens der bisherigen Schaltstellung der Schaltvorrichtung und Unterbindens des adaptiven Anpassens des Trimmwertes ermittelt und zum Anderen wird ein geschätzter Neustellungs- Luftmassenstrom abhängig von dem Modell unter der Annahme des Einnehmens der veränderten Schaltstellung der Schaltvorrichtung und Unterbindens des adaptiven Anpassens des Trimmwertes ermittelt. Abhängig von einer Korrelationsprüfung des geschätzten Altstellungs- Luftmassenstroms und des geschätzten Neustellungs- Luftmassenstroms wird bezüglich des gemessenen Luftmassenstroms auf eine tatsächliche Schaltstellung der Schaltvorrichtung erkannt. Auf diese Weise kann die tatsächliche Schaltstellung der Schaltvorrichtung besonders zuverlässig und gleichzeitig einfach erkannt werden, insbesondere da der Einfluss weiterer Störgrößen des Modells in diesem Zusammenhang nur einen vernachlässigbaren Einfluss hat.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der geschätzte Altstellungs- und Neustellungs- Luftmassen¬ strom solange nach dem Steuern des Veränderns der Schaltstel¬ lung der Schaltvorrichtung ermittelt, bis einer des geschätzten Altstellungs- oder Neustellungs- Luftmassenstroms auf vorgegebenen Weise stärker korreliert zu dem gemessenen Luftmassenstrom. In diesem Zusammenhang kann bei Umschaltpunkten der Schaltstellung der Schaltvorrichtung mit grundsätzlich unverändertem Luftmassenstrom zwischen den beiden verschiedenen Schaltstellungen so einfach sichergestellt werden, dass die tatsächliche Schaltstellung dann auch zuverlässig erkannt wird und andererseits auch die tatsächliche Schaltstellung möglichst schnell erkannt wird und auch gleich wieder das a- daptive Anpassen des Trimmwertes fortgesetzt werden kann und - -
somit ein Ermitteln des geschätzten Luftmassenstroms besonders präzise möglich ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird, falls ein Verändern der Schaltstellung der Schaltvorrichtung gesteuert wird, ferner ein angepasster geschätzter Neustellungs-Luftmassenstrom abhängig von dem Modell unter der Annahme des Einnehmens der veränderten Schaltstellung der Schaltvorrichtung und Weiterführens des adaptiven Anpas- sens des Trimmwertes ermittelt. Bei erkannter Übereinstimmung der tatsächlichen Schaltstellung mit der gesteuerten Schaltstellung wird dann der weiter adaptiv angepasste Trimmwert sofort für das Modell zugrunde gelegt. Auf diese Weise können Einflüsse durch eventuelle Störgrößen während der Dauer bis die tatsächliche Schaltstellung erkannt ist gleich in den Trimmwert eingehen und dann mit diesem, die aktuellen Bedingungen berücksichtigenden, Trimmwert das dynamische Modell entsprechend korrigiert werden, nachdem die tatsächliche Schaltstellung erkannt wurde.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine Brennkraftmaschine mit einer Steuervorrichtung,
Figur 2 und 3 ein Ablaufdiagramm eines Programms zum Betreiben der Brennkraftmaschine, das in der Steuervorrichtung abgearbeitet wird, und - -
Figur 4 ein weiteres Ablaufdiagramm eines weiteren Programms zum Betreiben der Brennkraftmaschine, das in der Steuervorrichtung abgearbeitet wird.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Eine Brennkraftmaschine (Figur 1) umfasst einen Ansaugtrakt 1, einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3 und einen Abgastrakt 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 Motorblock 2 geführt ist.
Ferner ist in dem Ansaugtrakt eine Schaltvorrichtung 9 zum Verändern einer effektiven Saugrohrlänge und/oder eines effektiven Ansaugtraktvolumens vorhanden. Die Schaltvorrichtung kann beispielsweise als Schaltklappe in dem jeweiligen Saug¬ rohr 7 vorgesehen sein und so abhängig von ihrer Schaltstellung eine effektive Saugrohrlänge des Saugrohrs 7 festlegen.
Dabei kann beispielsweise in einer Schaltstellung eine Kommu¬ nikation der Saugrohre untereinander erfolgen mit dem Effekt, dass sich strömungstechnisch ein zweiter Sammler bildet, und in einer weiteren Schaltstellung diese Kommunikation unterbunden sein.
Ferner kann die Schaltvorrichtung 9 auch so ausgebildet sein, dass die angesaugte Luft je nach Schaltstellung beispielswei¬ se durch unterschiedliche Abschnitte des Saugrohres 7 strömt, die eine unterschiedliche Länge aufweisen und somit auch die effektive Saugrohrlänge umschaltbar ist. Die Schaltvorrichtung 9 kann auch so ausgebildet sein, dass sich je nach ihrer Schaltstellung das genutzte Volumen des Ansaugtraktes ändert. Die Schaltvorrichtung 9 kann so ausge¬ bildet sein um entweder eine Schwingungsaufladung oder auch eine Resonanzaufladung in dem Brennraum des Zylinders Zl zu ermöglichen .
Durch entsprechendes Einstellen der Schaltstellung abhängig von beispielsweise der Drehzahl oder einer sonstigen Lastgröße der Brennkraftmaschine kann dann abhängig von der Anzahl der verschiedenen Schaltstellungen der Schaltvorrichtung in mehreren Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine eine erhöhte Befüllung des jeweiligen Brennraums des Zylinders Zl er¬ reicht werden.
Der Motorblock umfasst ferner eine Kurbelwelle 8, welche über eine Pleuelstange 10 mit dem Kolben 11 des Zylinders Zl ge¬ koppelt ist.
Der Zylinderkopf 3 umfasst einen Ventiltrieb mit einem Gas¬ einlassventil 12 und einem Gasauslassventil 13. Der Zylinder¬ kopf 3 umfasst ferner ein Einspritzventil 18 und eine Zünd¬ kerze 19.
In dem Abgastrakt 4 ist ein Abgaskatalysator 21 angeordnet, der bevorzugt als Dreiwege-Katalysator ausgebildet ist.
Eine Steuervorrichtung 25 ist vorgesehen, der Sensoren zugeordnet sind, die verschiedene Messgrößen erfassen und jeweils den Messwert der Messgröße ermitteln. Betriebsgrößen umfassen die Messgrößen und von diesen abgeleitete Größen. Die Steuervorrichtung 25 ermittelt abhängig von mindestens einer der Betriebsgrößen Stellgrößen, die dann in ein oder mehrere - -
Stellsignale zum Steuern der Stellglieder mittels entspre¬ chender Stellantriebe umgesetzt werden. Die Steuervorrichtung 25 kann auch als Vorrichtung zum Steuern der Brennkraftmaschine oder als Vorrichtung zum Betreiben der Brennkraftmaschine bezeichnet werden.
Die Sensoren sind ein Pedalstellungsgeber 26, welcher eine Fahrpedalstellung eines Fahrpedals 27 erfasst, ein Luftmas¬ sensensor 28, welcher einen Luftmassenstrom stromaufwärts der Drosselklappe 5 als gemessener Luftmassenstrom MAF_MES erfasst, ein Drosselklappenstellungssensor 30, welcher eine Drosselklappenstellung TPS erfasst, ein Temperatursensor 32, welcher eine Ansauglufttemperatur T_IM erfasst, ein Saugrohr- drucksensor 34, welcher einen gemessenen Saugrohrdruck MAP_MES in dem Sammler 6 erfasst, ein Kurbelwellenwinkelsen- sor 36, welcher einen Kurbelwellenwinkel erfasst, dem dann eine Drehzahl zugeordnet wird. Ferner ist eine Abgassonde 42 vorgesehen, die stromaufwärts des Abgaskatalysators 21 in dem Abgastrakt 4 angeordnet ist und die einen Restsauerstoffge- halt des Abgases erfasst und deren Messsignal charakteris¬ tisch ist für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem Brennraum des Zylinders Zl vor der Oxidation des Kraftstoffs.
Darüber hinaus kann auch ein eigener Drucksensor zum Erfassen des Drucks PUT stromaufwärts der Drosselklappe 5 in dem An¬ saugtrakt 1 vorgesehen sein. Dies kann jedoch auch durch geeignete Signalauswertung des Messsignals des Saugrohrdruck- sensors 34 beispielsweise in einem Betriebszustand der Voll¬ last erfolgen, in dem ein Druckabfall über die Drosselklappe 5 vernachlässigbar ist oder genau modellierbar ist. _ _
Je nach Ausführungsform kann eine beliebige Untermenge 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 Schaltvorrich¬ tung 9, das Einspritzventil 18 oder die Zündkerze 19.
Bevorzugt weist die Brennkraftmaschine noch weitere Zylinder Z2 bis Z6 auf, denen dann jeweils auch entsprechende Stell¬ glieder und Sensoren und auch Saugrohre 7 zugeordnet sind.
Ein Programm zum Betreiben der Brennkraftmaschine ist in einem Speicher der Steuervorrichtung 25 gespeichert und wird während des Betriebs der Brennkraftmaschine in der Steuervor¬ richtung abgearbeitet. Das Programm zum Betreiben der Brennkraftmaschine ist im Folgenden anhand des Ablaufdiagramms der Figuren 2 und 3 näher erläutert. Das Programm wird in einem Schritt Sl sehr zeitnah zu einem Start der Brennkraftmaschine gestartet. In dem Schritt Sl können gegebenenfalls Variablen initialisiert werden.
In einem Schritt S2 wird ein reduzierter Strömungsquerschnitt ARED des Saugrohres 7 im Bereich der Drosselklappe 5 abhängig von der Drosselklappenstellung TPS ermittelt. Dazu kann beispielsweise ein geeignet bedatetes Kennfeld oder eine geeig¬ nete bedatete Kennlinie vorgesehen sein.
In einem Schritt S3 wird anschließend geprüft, ob ein Verän¬ dern der Schaltstellung der Schaltvorrichtung 9 gesteuert wird oder ein Merker M gesetzt ist. Der Merker M wird bevorzugt bei dem Start zurückgesetzt. Das Steuern einer veränder¬ ten Schaltstellung der Schaltvorrichtung 9 erfolgt bevorzugt _
mittels einer weiteren Funktion, die auch in Form eines Programms in der Steuervorrichtung 25 gespeichert ist und während des Betriebs der Brennkraftmaschine abgearbeitet wird.
Ist die Bedingung des Schrittes S3 nicht erfüllt, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S4 (Fig 3) fortgesetzt, in dem ein Trimmwert TRIM bevorzugt abhängig von dem im Zusammenhang mit einem vorangegangenen Durchlauf des Schrittes S8 ermit¬ telten geschätzten Saugrohrdrucks MAP_EST und dem zugeordne¬ ten gemessenen Saugrohrdruck MAP_MES adaptiv angepasst wird. Der Trimmwert TRIM wird bevorzugt eingesetzt zur Korrektur des reduzierten Strömungsquerschnitts ARED kann jedoch bei¬ spielsweise auch eingesetzt werden zur Korrektur des Drucks PUT stromaufwärts der Drosselklappe 5. Dabei wird der Trimm¬ wert TRIM bevorzugt so in dem Schritt S4 adaptiv angepasst, dass eine Abweichung zwischen dem Schätzwert MAP_EST und dem gemessenen Saugrohrdruck MAP_MES minimiert wird. In diesem Zusammenhang werden somit auch bei vorangegangenen Durchläufen ermittelte Werte des Trimmwertes TRIM berücksichtigt.
In einem Schritt S6 werden anschließend charakteristische Werte zum Charakterisieren einer Schlucklinie ermittelt, die das Schluckverhalten der jeweiligen Brennräume im Hinblick auf das Zuströmen von Gas über das jeweilige Saugrohr 7 modellieren. In diesem Zusammenhang wird bevorzugt ein abschnittsweise linearer Ansatz genutzt, bevorzugt mit einem Offset VOL_EFF_OFS eines Volumenwirkungsgrades und einer Steigung VOL_EFF_SLOP des Volumenwirkungsgrades. Der Offset VOL_EFF_OFS und die Steigung VOL_EFF_SLOP des Volumenwir¬ kungsgrades werden zumindest abhängig von der Schaltstellung SK der Schaltvorrichtung 9 in dem Schritt S6 ermittelt. Ein entsprechend abschnittsweiser linearer Ansatz zum Modellieren der Schlucklinie ist auch in der EP 0820 559 Bl offenbart, _ -
deren Inhalt hiermit diesbezüglich einbezogen ist. Ferner ist auch in dem Fachbuch "Handbuch Verbrennungsmotor", das eingangs bereits zitiert wurde, ein entsprechender Ansatz auf Seite 558 offenbart, dessen Inhalt hiermit auch diesbezüglich einbezogen ist.
In einem Schritt S8 wird dann der geschätzte Saugrohrdruck MAP_EST für den aktuellen Berechnungszyklus, der durch „ [k] " gekennzeichnet ist, ermittelt. Der aktuelle Berechnungszyklus ist bevorzugt ein aktuelles Zylindersegment. Die Dauer eines Zylindersegments bezogen auf den Kurbelwellenwinkel ist der¬ jenige Winkel, der sich aus der Division des Gesamtwinkels für ein Arbeitsspiel dividiert durch die Anzahl der Zylinder ergibt. So beträgt das Zylindersegment bei einer Viertakt- brennkraftmaschine mit vier Zylindern beispielsweise 180 Grad Kurbelwellenwinkel .
,,[k-l]" repräsentiert in diesem Zusammenhang den vorangegangenen Berechnungszyklus, also beispielsweise das vorangegan¬ gene Zylindersegment.
Das Ermitteln des geschätzten Saugrohrdrucks MAP_EST erfolgt mittels eines dynamischen physikalischen Modells des Ansaug¬ traktes, dessen grundsätzliche konkrete Ausgestaltung bei¬ spielsweise in der EP 0820 559 Bl oder auch in dem Fachbuch "Handbuch Verbrennungsmotor", das bereits eingangs zitiert wurde, auf den Seiten 557 bis 559 näher erläutert ist und de¬ ren Inhalt hiermit diesbezüglich einbezogen ist. Das Ermit¬ teln des geschätzten Saugrohrdrucks MAP_EST erfolgt mittels des dynamischen physikalischen Modells abhängig von dem reduzierten Strömungsquerschnitt ARED und zwar unter Berücksichtigung bevorzugt des Trimmwertes TRIM, des Offsets VOL_EFF_OFS und der Steigung VOL_EFF_SLOP des Volumenwir- _ _
kungsgrads, des Drucks PUT stromaufwärts der Drosselklappe 5, der Ansauglufttemperatur T_IM, des bei dem vorangegangenen Berechnungszyklus ermittelten geschätzten Saugrohrdrucks MAP_EST und einer geschätzten zeitlichen Ableitung MAP_DT_EST des Saugrohrdrucks bei dem vorangegangenen Berechnungszyklus.
In diesem Zusammenhang wird beispielsweise ein Ansatz gewählt, der zu dem Vorgehen gemäß der EP 0 820 559 Bl korres¬ pondiert und dort insbesondere der Beziehung 2.7 entspricht. Anschließend wird die Bearbeitung, gegebenenfalls nach einer vorgebbaren Wartezeitdauer oder einem vorgebbaren Kurbelwellenwinkel erneut in dem Schritt S2 fortgesetzt.
Ist die Bedingung des Schrittes S3 hingegen erfüllt, so wird in einem Schritt SlO der Trimmwert TRIM ermittelt, aber das adaptive Anpassen des Trimmwertes TRIM unterbunden, das heißt es wird mit bei vorangegangenen Berechnungszyklen adaptiv an- gepassten Trimmwerten TRIM gerechnet.
In einem Schritt S12 werden dann der Offset VOL_EFF_OFS und die Steigung VOL_EFF_SLOP des Volumenwirkungsgrades unter Zugrundelegen einer Neustellung SK_N der Schaltstellung SK der Schaltvorrichtung 9 ermittelt, wobei die Neustellung SK_N der gesteuerten veränderten Schaltstellung SK der Schaltvorrichtung entspricht. Ansonsten korrespondiert das Vorgehen gemäß des Schrittes S12 zu dem gemäß des Schrittes S6.
In einem Schritt S14 wird anschließend ein geschätzter Neustellungs-Saugrohrdruck MAP_ EST_N mittels des dynamischen Modells zum Ermitteln des geschätzten Saugrohrdrucks MAP_EST ermittelt unter Zugrundelegung der in den Schritten SlO und S12 ermittelten Werte. _
Quasi parallel dazu werden Schritt S16 und S18 abgearbeitet. In dem Schritt Sl 6 werden der Offset VOL_EFF_OFS und die Steigung VOL_EFF_SLOP des Volumenwirkungsgrades für eine Alt¬ stellung SK_A der Schaltstellung SK der Schaltvorrichtung ermittelt, wobei die Altstellung SK_A derjenigen vor dem Steuern der geänderten Schaltstellung SK entspricht.
In dem Schritt S18 wird dann ein geschätzter Altstellungs- Saugrohrdruck MAP_ EST_A abhängig von dem dynamischen physikalischen Modell des Ansaugtraktes unter der Annahme des Ein- nehmens der unveränderten Schaltstellung also der Altstellung SK_A der Schaltvorrichtung 9 und unter Unterbindens des adaptiven Anpassens des Trimmwertes TRIM ermittelt. Bei den Durchläufen der Schritte S14 und S18 wird bevorzugt bezüglich des bei dem vorangegangenen Berechnungszyklus geltenden geschätzten Saugrohrdrucks MAP_EST [k-1] und dessen zeitlicher Ableitung MAP_ET_EST [k-1] der jeweilige bei dem letzten Berechnungszyklus ermittelte geschätzte Neustellungs- Saugrohrdruck MAP_ EST_N beziehungsweise Altstellungs- Saugrohrdruck MAP _EST_A zugrunde gelegt. Eine Ausnahme hier¬ zu bildet gegebenenfalls ein Berechnungszyklus, bei dem die Bedingung des Schrittes S3 durch ein Steuern des Veränderns der Schaltstellung SK der Schaltvorrichtung 9 neu erfüllt wurde und somit bei vorangegangenen Berechnungszyklen die Schritte S4 bis S8 abgearbeitet wurden. In diesem Fall wird dann der bei dem jeweiligen vorangegangenen Berechnungszyklus des Schrittes S8 ermittelte geschätzte Saugrohrdruck MAP_EST genutzt .
In einem Schritt S20 wird eine Schätzwertdifferenz DMAP ermittelt und zwar abhängig von einem Betrag ABS des geschätzten Altstellungs-Saugrohrdrucks MAP_EST_A abzüglich des ge¬ schätzten Neustellungs-Saugrohrdrucks MAP_EST_N. _
In einem Schritt S22 wird geprüft, ob die Schätzwertdifferenz DMAP größer ist als ein geeignet vorgegebener Schwellenwert THD. Der Schwellenwert THD ist dabei so vorgegeben, dass be¬ vorzugt erst nach Überschreiten der Schätzwertdifferenz DMAP bezüglich des Schwellenwertes THD ein zuverlässiges Erkennen der tatsächlichen Schaltstellung SK der Schaltvorrichtung 9 anhand der folgenden Schritte möglich ist.
Ist die Bedingung des Schrittes S22 somit nicht erfüllt, so wird die Bearbeitung, gegebenenfalls nach der vorgegebenen Wartezeitdauer oder dem vorgegebenen Kurbelwellenwinkel erneut in dem Schritt S2 fortgesetzt.
Ist die Bedingung des Schrittes S22 hingegen erfüllt, so wird in einem Schritt S24 geprüft, ob der Betrag ABS einer Diffe¬ renz des geschätzten Altstellungs-Saugrohrdrucks MAP _EST_A und des gemessenen Saugrohrdrucks MAP_MES kleiner ist als der Betrag ABS einer Differenz des geschätzten Neustellungs- Saugrohrdrucks MAP _EST_N und des gemessenen Saugrohrdrucks MAP_MES. Durch diese Bedingung erfolgt somit eine konkrete Realisierung einer Korrelationsprüfung des geschätzten Altstellungs-Saugrohrdrucks MAP _EST_A und des geschätzten Neustellungs-Saugrohrdrucks MAP _EST_N bezüglich des gemesse¬ nen Saugrohrdrucks MAP_MES.
Ist die Bedingung des Schrittes S24 erfüllt, so wird in einem Schritt S26 als die tatsächliche Schaltstellung SK der Schaltvorrichtung 9 die Altstellung SK_A erkannt und somit hat trotz des gesteuerten Veränderns der Schaltstellung SK der Schaltvorrichtung 9 tatsächlich kein Verändern der Schaltstellung SK stattgefunden. - -
Ist die Bedingung des Schrittes S24 hingegen nicht erfüllt, so wird der Schaltstellung SK in einem Schritt S28 dann die Neustellung SK_N zugeordnet und somit als die tatsächliche Schaltstellung SK erkannt. Alternativ kann auch die Bedingung des Schrittes S24 dahingehend erweitert sein, dass die ur¬ sprüngliche Bedingung des Schrittes S24 bei mehrfachen Durchläufen des Schrittes S24 erfüllt sein muss, bevor dann ent¬ sprechend die Schritte S26 oder S28 abgearbeitet werden. In diesem Fall ist dann noch eine Rückkopplung von dem Schritt S24 zu dem Schritt S2 vorgesehen.
Im Zusammenhang mit der Abarbeitung der Schritte S26 und S28 wird auch bevorzugt der Merker M dann wieder zurückgesetzt. Bei einem sich daran anschließenden Durchlauf des Schrittes S6 wird dann die in den Schritten S26 oder S28 entsprechend ermittelte Schaltstellung SK berücksichtigt. Durch dieses Vorgehen kann durch das parallele Ermitteln von dem geschätzten Altstellungs-Saugrohrdruck MAP_EST_A und dem geschätzten Neustellungs-Saugrohrdruck MAP_EST_N mit hoher Zuverlässigkeit die korrekte tatsächliche Schaltstellung SK der Schalt¬ vorrichtung 9 ermittelt werden.
Bevorzugt werden ferner parallel zu den Schritten SlO bis S14 auch Schritte S30 bis S34 abgearbeitet. Der Schritt S30 un¬ terscheidet sich von dem Schritt S12 dadurch, dass ein Hintergrund-Trimmwert TRIM_B in dem Schritt S30 durch adaptives Anpassen des Hintergrund-Trimmwertes TRIM_B abhängig von bei entsprechenden Durchläufen des Schrittes S34 ermittelten an- gepassten geschätzten Neustellungs-Saugrohrdruck MAP_EST_AD_N und des zugeordneten gemessenen Saugrohrdrucks MAP_MES ermit¬ telt wird. Wenn bei dem vorangegangenen Berechnungszyklus des Programms gemäß der Figuren 2 und 3 die Bedingung des Schrit¬ tes S3 nicht erfüllt war, so wird in dem Schritt S30 der zu- _
letzt gültige Trimmwert TRIM dem Hintergrund-Trimmwert TRIM_B zugeordnet .
Der Schritt S32 entspricht dem Schritt S12. In dem Schritt S34 wird dann der angepasste geschätzte Neustellungs- Saugrohrdruck MAP_EST_AD_N abhängig von dem dynamischen physikalischen Modell des Saugrohrdrucks ermittelt korrespondie¬ rend zu dem Vorgehen gemäß des Schrittes S14, wobei der Hin¬ tergrund-Trimmwert TRIM_B berücksichtigt wird und für das Er¬ mitteln der bei den vorangegangenen Berechnungszyklen ermittelten geschätzten Saugrohrdrucks MAP_EST und der zeitlichen Ableitung MAP_DT_EST [k-1] der bei dem entsprechenden vorangegangenen Berechnungszyklus ermittelte angepasste geschätzte Neustellungs-Saugrohrdruck MAP_EST_AD_N herangezogen wird. Falls die Schritte S30 bis S34 vorgesehen sind kann dann im Zusammenhang mit der Abarbeitung des Schrittes S28 dem Trimmwert TRIM für folgende Bearbeitung des Schrittes S4 der Hintergrund-Trimmwert TRIM_B zugewiesen werden. Dies hat den Vorteil, dass bei durch mehrere Durchläufe hervorgerufene länger andauernden Bearbeitung der Schritte SlO bis S28 einhergehende Veränderungen bezüglich von Einflussgrößen, die Störgrößen des Modells bilden, dies direkt bei der nächsten Bearbeitung des Schrittes S4 berücksichtigt werden kann und somit in dem Schritt S8 der geschätzte Saugrohrdruck MAP_EST mit höherer Präzision ermittelt werden kann.
Ein weiteres Programm zum Betreiben der Brennkraftmaschine ist im Folgenden näher anhand der Figur 4 erläutert. Das Pro¬ gramm umfasst die Schritte Sl bis S18 und bevorzugt S30 bis S34 gemäß der Figuren 2 und 3. Ein Schritt S40 wird im An- schluss an die Schritte S14, S18 und ggf. S34 abgearbeitet. In dem Schritt S40 wird ein geschätzter Altstellungs- Luftmassenstrom MAF_EST_A abhängig von dem geschätzten — —
Altstellungs-Saugrohrdruck MAP_EST_A, dem Druck PUT stromaufwärts der Drosselklappe 5 und dem reduzierten Strömungsquerschnitt ARED ermittelt. Dies kann beispielsweise entsprechend des in der EP 0 820 559 Bl offenbarten Vorgehens, das hiermit diesbezüglich einbezogen ist, und insbesondere entsprechend der dortigen Beziehung 2.3 erfolgen. Ferner wird in dem Schritt S40 auch ein geschätzter Neustellungs-Luftmassenstrom MAF_EST_N abhängig von dem geschätzten Neustellungs- Saugrohrdruck MAP_EST_N, dem Druck PUT stromaufwärts der Drosselklappe 5 und dem reduzierten Strömungsquerschnitt ARED ermittelt. Bei vorangehender Abarbeitung der Schritte S30 bis S34 wird in dem Schritt S40 auch ein angepasster geschätzter Neustellungs-Luftmassenstrom MAF_N_AD_EST abhängig von dem angepassten geschätzten Neustellungs-Saugrohrdruck MAP_EST_AD_N, dem Druck PUT stromaufwärts der Drosselklappe 5 und dem reduzierten Strömungsquerschnitt ARED ermittelt.
Ferner wird in dem Schritt S40 eine Luftmassen- Schätzwertdifferenz DMAF ermittelt und zwar abhängig von einem Betrag ABS des geschätzten Altstellungs-Luftmassenstroms MAF_EST_A abzüglich des geschätzten Neustellungs- Luftmassenstroms MAF_EST_N.
In einem Schritt S42 wird geprüft, ob die Luftmassen- Schätzwertdifferenz DMAF größer ist als der geeignet vorgegebene Schwellenwert THD. Der Schwellenwert THD ist dabei so vorgegeben, dass bevorzugt erst nach Überschreiten der Schätzwertdifferenz DMAF bezüglich des Schwellenwertes THD ein zuverlässiges Erkennen der tatsächlichen Schaltstellung SK der Schaltvorrichtung 9 anhand der folgenden Schritte möglich ist. _ _
Ist die Bedingung des Schrittes S42 somit nicht erfüllt, so wird die Bearbeitung, gegebenenfalls nach der vorgegebenen Wartezeitdauer oder dem vorgegebenen Kurbelwellenwinkel erneut in dem Schritt S2 fortgesetzt.
Ist die Bedingung des Schrittes S42 hingegen erfüllt, so wird in einem Schritt S44 geprüft, ob der Betrag ABS einer Diffe¬ renz des geschätzten Altstellungs-Luftmassenstroms MAF_EST_A und des gemessenen Luftmassenstroms MAF_MES kleiner ist als der Betrag ABS einer Differenz des geschätzten Neustellungs- Luftmassenstroms MAF_EST_N und des gemessenen Luftmassenstroms MAF_MES. Durch diese Bedingung erfolgt somit eine kon¬ krete Realisierung einer Korrelationsprüfung des geschätzten Altstellungs- Luftmassenstroms MAF_EST_A und des geschätzten Neustellungs- Luftmassenstroms MAF_EST_N bezüglich des gemes¬ senen Luftmassenstroms MAF_MES.
Ist die Bedingung des Schrittes S44 erfüllt, so wird in einem Schritt S46 als die tatsächliche Schaltstellung SK der Schaltvorrichtung 9 die Altstellung SK_A erkannt und somit hat trotz des gesteuerten Veränderns der Schaltstellung SK der Schaltvorrichtung 9 tatsächlich kein Verändern der Schaltstellung SK stattgefunden.
Ist die Bedingung des Schrittes S44 hingegen nicht erfüllt, so wird der Schaltstellung SK in einem Schritt S48 dann die Neustellung SK_N zugeordnet und somit als die tatsächliche Schaltstellung SK erkannt. Alternativ kann auch die Bedingung des Schrittes S44 dahingehend erweitert sein, dass die ur¬ sprüngliche Bedingung des Schrittes S44 bei mehrfachen Durchläufen des Schrittes S44 erfüllt sein muss, bevor dann ent¬ sprechend die Schritte S46 oder S48 abgearbeitet werden. In _ -
diesem Fall ist dann noch eine Rückkopplung von dem Schritt S44 zu dem Schritt S2 vorgesehen.
Im Zusammenhang mit der Abarbeitung der Schritte S46 und S48 wird auch bevorzugt der Merker M dann wieder zurückgesetzt. Bei einem sich daran anschließenden Durchlauf des Schrittes S6 wird dann die in den Schritten S46 oder S48 entsprechend ermittelte Schaltstellung SK berücksichtigt.
Bei der Ausführungsform des Programms gemäß der Figur 4 wird der Trimmwert TRIM in dem Schritt S4 (Figur 3) bevorzugt ab¬ hängig von dem im Zusammenhang mit einem vorangegangenen Durchlauf des Schrittes S40 ermittelten geschätzten Luftmas¬ senstrom MAF_EST und dem zugeordneten gemessenen Luftmassenstrom MAF_MES adaptiv angepasst. In diesem Zusammenhang wird der Trimmwert TRIM bevorzugt so in dem Schritt S4 adaptiv an¬ gepasst, dass eine Abweichung zwischen dem geschätzten Luftmassenstrom MAF_EST und dem gemessenen Luftmassenstrom MAF_MES minimiert wird. In diesem Zusammenhang werden somit auch bei vorangegangenen Durchläufen ermittelte Werte des Trimmwertes TRIM berücksichtigt.
Bei der Ausführungsform des Programms gemäß der Figur4 wird der Hintergrund-Trimmwert TRIM_B in dem Schritt S30 durch a- daptives Anpassen des Hintergrund-Trimmwertes TRIM_B abhängig von bei entsprechenden Durchläufen des Schrittes S34 ermittelten angepassten geschätzten Neustellungs-Luftmassenstroms MAF_EST_AD_N und des zugeordneten gemessenen Luftmassenstroms MAF_MES ermittelt. Wenn bei dem vorangegangenen Berechnungs¬ zyklus des Programms gemäß der Figuren 2 und 3 die Bedingung des Schrittes S3 nicht erfüllt war, so wird in dem Schritt S30 der zuletzt gültige Trimmwert TRIM dem Hintergrund- Trimmwert TRIM_B zugeordnet .

Claims

_ -Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Ansaugtrakt (1), in dem eine Schaltvorrichtung (9) zum Verän¬ dern einer effektiven Saugrohrlänge und/oder eines effektiven Ansaugtraktvolumens angeordnet ist, bei dem mittels eines dy¬ namischen Modells des Ansaugtraktes (1) ein geschätzter Saug¬ rohrdruck (MAP_EST) abhängig von mindestens einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine ermittelt wird, wobei ein Anpas¬ sen des dynamischen Modells abhängig von einem Trimmwert (TRIM) erfolgt, der abhängig von dem geschätzten und einem gemessenen Saugrohrdruck (MAP_EST, MAP_MES) adaptiv angepasst wird, wobei, falls ein Verändern einer Schaltstallung (SK) der Schaltvorrichtung (9) gesteuert wird, zum Einen ein geschätzter Altstellungs-Saugrohrdruck (MAP_EST_A) abhängig von dem Modell unter der Annahme des Einnehmens der bisherigen Schaltstellung der Schaltvorrichtung (9) und Unterbindens des adaptiven Anpassens des Trimmwertes (TRIM) ermittelt wird und zum Anderen ein geschätzter Neustellungs-Saugrohrdruck
(MAP_EST_N) abhängig von dem Modell unter der Annahme des Einnehmens der veränderten Schaltstellung (SK) der Schaltvorrichtung (9) und Unterbindens des adaptiven Anpassens des Trimmwertes (TRIM) ermittelt wird und abhängig von einer Kor¬ relationsprüfung des geschätzten Altstellungs-Saugrohrdrucks
(MAP_EST_A) und des geschätzten Neustellungs-Saugrohrdrucks
(MAP_EST_N) bezüglich des gemessenen Saugrohrdrucks (MAP_MES) auf eine tatsächliche Schaltstellung der Schaltvorrichtung
(9) erkannt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der geschätzte Altstel- lungs- und Neustellungs-Saugrohrdruck (MAP_EST_N, MAP_EST_A) so lange nach dem Steuern des Veränderns der Schaltstellung (SK) der Schaltvorrichtung (9) ermittelt werden, bis einer _ -
des geschätzten Altstellungs- oder des Neustellungs- Saugrohrdrucks (MAP_EST_A, MAP_EST_N) auf vorgegebene Weise stärker korreliert zu dem gemessenen Saugrohrdruck (MAP_MES ) .
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem falls ein Verändern der Schaltstellung (SK) der Schaltvorrichtung (9) gesteuert wird, ferner ein angepasster geschätzter Neustellungs-Saugrohrdruck (MAP_EST_AD_N) abhängig von dem Modell unter der Annahme des Einnehmens der veränderten Schaltstellung (SK) der Schaltvorrichtung (9) und Weiterfüh- rens des adaptiven Anpassens des Trimmwertes (TRIM) ermittelt wird und bei erkannter Übereinstimmung der tatsächlichen Schaltstellung (SK) mit der gesteuerten Schaltstellung (SK) der weiter adaptiv angepasste Trimmwert (TRIM) für das Modell zugrunde gelegt wird.
4. Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Ansaugtrakt (1), in dem eine Schaltvorrichtung (9) zum Verändern einer effektiven Saugrohrlänge und/oder eines effektiven Ansaugtraktvolumens angeordnet ist, wobei die Vor¬ richtung dazu ausgebildet ist mittels eines dynamischen phy¬ sikalischen Modells des Ansaugtraktes einen geschätzten Saug¬ rohrdruck (MAP_EST) abhängig von mindestens einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine zu ermitteln,
- und die dazu ausgebildet ist ein Anpassen des dynamischen Modells abhängig von einem Trimmwert durchzuführen, der abhängig von dem geschätzten und einem gemessenen Saugrohrdruck
(MAP_EST, MAP_MES) adaptiv angepasst wird,
- die ferner dazu ausgebildet ist, falls ein Verändern der Schaltstellung (SK) der Schaltvorrichtung (9) gesteuert wird, zum Einen einen geschätzten Altstellungs-Saugrohrdruck (MAP_EST_A) abhängig von dem Modell unter der Annahme des
Einnehmens der bisherigen Schaltstellung (SK) der Schaltvor- _ -
richtung (9) unter Unterbindens des adaptiven Anpassens des Trimmwertes (TRIM) zu ermitteln und zum Anderen einen geschätzten Neustellungs-Saugrohrdruck (MAP_EST_N) abhängig von dem Modell unter der Annahme des Einnehmens der veränderten Schaltstellung (SK) der Schaltvorrichtung (9) und Unterbindens des adaptiven Anpassens des Trimmwertes (TRIM) zu ermit¬ teln,
- und die ferner dazu ausgebildet ist, abhängig von einer Korrelationsprüfung des geschätzten Altstellungs- Saugrohrdrucks (MAP_EST_A) und des geschätzten Neustellungs- Saugrohrdrucks (MAP_EST_N) bezüglich des gemessenen Saugrohrdrucks (MAP_MES) auf eine tatsächliche Schaltstellung (SK) der Schaltvorrichtung (9) zu erkennen.
5. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Ansaugtrakt (1), in dem eine Schaltvorrichtung (9) zum Verän¬ dern einer effektiven Saugrohrlänge und/oder eines effektiven Ansaugtraktvolumens angeordnet ist, bei dem mittels eines dy¬ namischen Modells des Ansaugtraktes (1) ein geschätzter Luft¬ massenstrom (MAP_EST) abhängig von mindestens einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine ermittelt wird, wobei ein Anpas¬ sen des dynamischen Modells abhängig von einem Trimmwert
(TRIM) erfolgt, der abhängig von dem geschätzten und einem gemessenen Luftmassenstrom (MAF_EST, MAF_MES) adaptiv ange- passt wird, wobei, falls ein Verändern einer Schaltstallung
(SK) der Schaltvorrichtung (9) gesteuert wird, zum Einen ein geschätzter Altstellungs-Luftmassenstrom (MAF_EST_A) abhängig von dem Modell unter der Annahme des Einnehmens der bisheri¬ gen Schaltstellung der Schaltvorrichtung (9) und Unterbindens des adaptiven Anpassens des Trimmwertes (TRIM) ermittelt wird und zum Anderen ein geschätzter Neustellungs-Luftmassenstrom
(MAF_EST_N) abhängig von dem Modell unter der Annahme des Einnehmens der veränderten Schaltstellung (SK) der Schaltvor- _ -
richtung (9) und Unterbindens des adaptiven Anpassens des Trimmwertes (TRIM) ermittelt wird und abhängig von einer Kor¬ relationsprüfung des geschätzten Altstellungs- Luftmassenstroms (MAF_EST_A) und des geschätzten Neustel- lungs-Luftmassenstroms (MAF_EST_N) bezüglich des gemessenen Luftmassenstroms (MAF_MES ) auf eine tatsächliche Schaltstel¬ lung der Schaltvorrichtung (9) erkannt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der geschätzte Altstel- lungs- und Neustellungs-Luftmassenstrom (MAF_EST_N, MAF_EST_A) so lange nach dem Steuern des Veränderns der Schaltstellung (SK) der Schaltvorrichtung (9) ermittelt werden, bis einer des geschätzten Altstellungs- oder des Neustellungs-Luftmassenstroms (MAF_EST_A, MAF_EST_N) auf vor¬ gegebene Weise stärker korreliert zu dem gemessenen Luftmas¬ senstrom (MAF_MES) .
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, bei dem falls ein Verändern der Schaltstellung (SK) der Schaltvorrichtung
(9) gesteuert wird, ferner ein angepasster geschätzter Neustellungs-Luftmassenstrom (MAF_EST_AD_N) abhängig von dem Modell unter der Annahme des Einnehmens der veränderten Schaltstellung (SK) der Schaltvorrichtung (9) und Weiterfüh- rens des adaptiven Anpassens des Trimmwertes (TRIM) ermittelt wird und bei erkannter Übereinstimmung der tatsächlichen Schaltstellung (SK) mit der gesteuerten Schaltstellung (SK) der weiter adaptiv angepasste Trimmwert (TRIM) für das Modell zugrunde gelegt wird.
8. Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Ansaugtrakt (1), in dem eine Schaltvorrichtung (9) zum Verändern einer effektiven Saugrohrlänge und/oder eines effektiven Ansaugtraktvolumens angeordnet ist, wobei die Vor- _ -
richtung dazu ausgebildet ist mittels eines dynamischen phy¬ sikalischen Modells des Ansaugtraktes einen geschätzten Luft¬ massenstrom (MAF_EST) abhängig von mindestens einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine zu ermitteln,
- und die dazu ausgebildet ist ein Anpassen des dynamischen Modells abhängig von einem Trimmwert durchzuführen, der abhängig von dem geschätzten und einem gemessenen Luftmassenstrom (MAF_EST, MAF_MES) adaptiv angepasst wird,
- die ferner dazu ausgebildet ist, falls ein Verändern der Schaltstellung (SK) der Schaltvorrichtung (9) gesteuert wird, zum Einen einen geschätzten Altstellungs-Luftmassenstrom (MAF_EST_A) abhängig von dem Modell unter der Annahme des
Einnehmens der bisherigen Schaltstellung (SK) der Schaltvorrichtung (9) unter Unterbindens des adaptiven Anpassens des Trimmwertes (TRIM) zu ermitteln und zum Anderen einen geschätzten Neustellungs-Luftmassenstrom (MAF_EST_N) abhängig von dem Modell unter der Annahme des Einnehmens der veränder¬ ten Schaltstellung (SK) der Schaltvorrichtung (9) und Unterbindens des adaptiven Anpassens des Trimmwertes (TRIM) zu er¬ mitteln,
- und die ferner dazu ausgebildet ist, abhängig von einer Korrelationsprüfung des geschätzten Altstellungs- Luftmassenstroms (MAF_EST_A) und des geschätzten Neustel- lungs-Luftmassenstroms (MAF_EST_N) bezüglich des gemessenen Luftmassenstroms (MAF_MES) auf eine tatsächliche Schaltstel¬ lung (SK) der Schaltvorrichtung (9) zu erkennen.
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