In vielen Anwendungen auf dem Gebiet der Fahrzeugsteuerung ist die Kenntnis des Massenstromes über ein Steuerventil we- sentlich. Ein Beispiel hierfür ist die Bestimmung des Par- tialdrucks, für welche die genaue Kenntnis des Massenstromes über ein Abgasrückführungssteuerventil wichtig ist. Da der Zusammenhang zwischen Ventilposition und Massenstrom bei Steuerventilen aber mit der Zeit durch verschiedene Faktoren wie Alterung, Verschmutzung, etc. verändert wird, besteht Bedarf an einer Adaption dieses Zusammenhangs, um die Genau- igkeit der Massenstrombestimmung insbesondere auch bei Ven- tilverschmutzungen zu verbessern.

Es ist bekannt, z. B. aus der DE 197 56 919 Al, daß sich der Saugrohrdruck aus der Summe des Frischgas-Partialdrucks und des Partialdrucks des rückgeführten Abgases berechnet.

Insbesondere bei Otto-Motoren mit Benzindirekteinspritzung ist eine externe Abgasrückführung notwendig, um die gesetz- lich geforderten Grenzwerte für eine NOx-Emission im Abgas einzuhalten. Erhöhte NOx-Rohemissionen im Abgas treten vor- wiegend im geschichteten Motorbetrieb mit einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis X > 1 auf. Durch die Abgasrück- führung, bei der ein Abgasmassenstrom aus dem Abgasstrang entnommen und über ein Abgasrückführventil dem Verbrennungs- motor wieder dosiert zugeführt wird, wird die Spitzentempe- ratur des Verbrennungsprozesses verringert und damit die NOx-Rohemission reduziert.

Der Partialdruck des rückgeführten Abgases kann in der Ab- gasrückführleitung nicht gemessen werden. Deshalb kann nur ein Modell des rückgeführten Abgases ermittelt werden. Um nun ein möglichst fehlerfreies robustes Saugrohrdruck- Modell, das vom Partialdruck des rückgeführten Abgases ab- hängig ist, realisieren zu können, ist es entscheidend, ein möglichst wenig fehlerbehaftetes Modell für den Partialdruck des rückgeführten Abgases zu bilden.

Vorteile der Erfindung Die genannte Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Die Ventildurchflußkennlinie, aus der der Massenstrom über das Ventil abhängig von der Ventilposition ermittelt wird, wird zur Genauigkeitsverbesserung mittels eines Offsetwertes adaptiert, der auf die Ventilposition des Ventils bezogen ist. Dieser Offsetwert ist über die Ventilposition konstant bei unterschiedlichen Verschmutzungsgraden des Ventils. Bei einem auf den Massenstrom bezogenen Offsetwert ist dagegen eine Abnahme des Offsetwerts für einen bestimmten Verschmut- zungsgrad mit kleiner werdender Ventilöffnung zu beobachten.

Besondere Vorteile ergeben sich bei Anwendung auf ein Steu- erventil zur Abgasrückführung. Allerdings werden diese Vor- teile auch bei anderen Steuerventilen, deren Durchflußmenge auf der Basis einer Kennlinie abhängig von der Ventilpositi- on ermittelt wird, erreicht (z. B. Drosselklappen, etc.).

Vorteilhaft ist, daß ein modellierter Partialdruck des rück- geführten Abgases aus einer Durchflußkennlinie eines sich in einer Abgasrückführleitung befindenden Ventils in Abhängig- keit von der Ventilstellung abgeleitet wird und daß der aus der Durchflußkennlinie abgeleitete modellierte Partialdruck des rückgeführten Abgases adaptiv, in Abhängigkeit von der Differenz aus dem modellierten Saugrohrdruck und einem ge- messenen Saugrohrdruck, korrigiert wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Un- teransprüchen hervor.

Es ist zweckmäßig, daß der Massenstrom über das Abgasrück- führ-Ventil in Abhängigkeit von der Durchflußkennlinie des Abgasrückführventils ermittelt wird, daß dann aus dem Mas- senstrom, indem dieser durch die Motordrehzahl dividiert wird, eine relative Füllung im Saugrohr berechnet wird und schließlich aus der relativen Füllung im Saugrohr der Par- tialdruck des rückgeführten Abgases abgeleitet wird.

Es ist weiterhin zweckmäßig, aus dem Luftmassenstrom über die Drosselklappe im Saugrohr eine relative Frischluftfül- lung im Saugrohr zu ermitteln, indem der Luftmassenstrom durch die Motordrehzahl dividiert und dann aus der relativen Frischluftfüllung der Partialdruck des Frischgases abgelei- tet wird.

Zeichnung Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei- spiels wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert. Es zeigen : Figur 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftma- schine mit Abgasrückführung, Figur 2 ein Funktionsdiagramm zur Berechnung eines model- lierten Saugrohrdrucks, Figur 3 ein Detail aus dem Funktionsdiagramm der Figur 2 zur adaptiven Anpassung der Durchflußkennlinie des Abgasrück- führ-Ventils und Figur 4 ein Ablaufdiagramm zur Offsetkorrektur der Durch- flusskennlinie mit einem auf die Ventilposition bezogenen Offsetwert.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels Die Figur 1 zeigt schematisch eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Abgaskanal 2 und einem Saugrohr 3. Vom Abgaskanal 2 zweigt eine Abgasrückführleitung 4 ab, die in das Saugrohr 3 einmündet. In der Abgasrückführleitung 4 befindet sich ein Ventil 5. Über dieses Abgasrückführ-Ventil 5 läßt sich die rückgeführte Abgasmasse bzw. der Partialdruck pagr des rück- geführten Abgases steuern. Hinter der Einmündung der Abgas- rückführleitung 4 ist im Saugrohr 3 ein Drucksensor 6 ange- ordnet, der den Saugrohrdruck psaug mißt. Vor der Einmündung der Abgasrückführleitung 4 befindet sich eine Drosselklappe 7 mit einem die Drosselklappenstellung wdk erfassenden Po- tentiometer 8. Vor der Drosselklappe 7 ist im Saugrohr 3 ein Luftmassensensor 9 angeordnet, der den Luftmassenstrom msdk über die Drosselklappe 7 mißt. Desweiteren sind im Saugrohr 3 vor der Drosselklappe 7 ein Drucksensor 10, der den Druck pvdk im Saugrohr vor der Drosselklappe mißt, und ein Tempe- ratursensor 11, der die Ansauglufttemperatur TANS mißt. In der Abgasrückführungleitung 4 sind vor dem Abgasrückführ- Ventil ein Drucksensor 12, der den Abgasdruck pvagr vor dem Abgasrückführ-Ventil 5 mißt, und ein Temperatursensor 13 an- geordnet, der die Temperatur Tabg des Abgases vor dem Abgas- rückführventil 5 erfaßt.

Einem Steuergerät 14 werden all die genannten sensierten Größen zugeführt. Dazu gehören der gemessene Saugrohrdruck psaug, die Drosselklappenstellung wdk, der Luftmassenstrom msdk vor der Drosselklappe, der Druck pvdk vor der Drossel- klappe, die Ansauglufttemperatur Tans, die Stellung vs des Abgasrückführ-Ventils 5, die von einem Sensor 15 erfaßte Mo- tordrehzahl nmot, der Abgasdruck pvagr vor dem Abgasrück- führ-Ventil und die Temperatur Tabg des Abgases vor dem Ab- gasrückführ-Ventil. Die Größen pvdk, Tabg und pvagr können auch durch Modellberechnungen aus anderen Betriebsgrößen des Motors ermittelt werden. Das Steuergerät 14 ermittelt unter anderem aus den genannten Eingangsgrößen den Partialdruck pfg des Frischgases und den Partialdruck pagr des rückge- führten Abgases.

Wie das Funktionsdiagramm in Figur 2 zeigt, entsteht der ge- wünschte modellierte Saugrohrdruck psaugm durch eine additi- ve Verknüpfung 16 des Partialdrucks pfg des Frischgases und des modellierten Partialdrucks pagr des rückgeführten Abga- ses. Nachfolgend wird beschrieben, wie das Steuergerät 14 den Partialdruck pfg des Frischgases und den Partialdruck pagr des rückgeführten Abgases herleitet.

Zur Ermittlung des Partialdrucks pagr des rückgeführten Ab- gases wird zuerst der Massenstrom msagr über das Abgasrück- führ-Ventil nach Gleichung (1) berechnet. msagr =fkmsagr#[msnagr(vs) + msnagro]#pvagr/1013hPa##273/Tagr -KLAF (psaug 1, pvagr) (1) In Gleichung (1) bezeichnet msnagr (vs) den Normmassenstrom über das Abgasrückführ-Ventil bei einem Abgasdruck pvagr vor dem Abgasrückführ-Ventil von 1013hPa, Tagr = 213K und psaug/pvagr < 0, 52. Dieser Normmassenstrom msnagr entspricht der Durchflußkennlinie des Abgasrückführ-Ventils 5, welche üblicherweise vom Ventil-Hersteller zur Verfügung gestellt wird und im Funktionsblock 17 (siehe Figur 2) abgespeichert ist. Dieser Normmassenstrom msnagr (vs) ist also eine aus der Durchflußkennlinie in Abhängigkeit von der Ventilstellung vs abgeleitete Größe. Die Durchflußkennline berücksichtigt nur die Funktion des Abgasrückführ-Ventils 5, nicht aber durch Fertigungstoleranzen und Alterung bedingte Durchflußverände- rungen und auch nicht die Durchflußeigenschaften der Abgas- rückführleitung 4. Aus diesem Grunde sind in der Gleichung (1) für den Massenstrom msagr über das Abgasrückführ-Ventil Korrekturtherme fkmsagr und msnagro vorgesehen, welche adap- tiv verändert werden können. Der Korrekturtherm msnagro be- rücksichtigt einen Offset der Durchflußkennline. KLAF ist ein einer Kennlinie entnommener Wert, der die Strömungsge- schwindigkeit über das Abgasrückführ-Ventil im Verhältnis zur Schallgeschwindigkeit als Funktion des Druckverhältnis- ses zwischen dem Druck psaug nach dem Abgasrückführ-Ventil und dem Druck pvagr vor dem Abgasrückführ-Ventil. Bei psaug/pvagr < 0, 52 stellt sich Schallgeschwindigkeit ein und bei psaug/pvagr > 0, 52 sinkt die Strömungsgeschwindigkeit unter die Schallgeschwindigkeit.

Nachdem der Massenstrom msagr über das Abgasrückführ-Ventil gemäß Gleichung (1) berechnet worden ist, erfolgt im Funkti- onsblock 17 eine Umrechnung in eine relative Füllung rfagr im Saugrohr aufgrund des rückgeführten Abgases.

7^fagr = msagr/(nmot K) (2) Die Konstante K hängt vom Zylinderhubvolumen und von der Normdichte der Luft ab.

Schließlich wird aus der durch das rückgeführte Abgas im Saugrohr sich ergebenden relativen Füllung rfagr aufgrund des rückgeführten Abgases der Partialdruck pagr gemäß Glei- chung (3) berechnet. pagr = rfagr/(KFURL ftsr) (3) Die Kennfeldgröße KFURL gibt das Verhältnis vom effektiven Zylinderhubvolumen zum Zylinderhubvolumen an. Die Größe ftsr gibt das Temperaturverhältnis von 273K zur Gastemperatur im Brennraum wieder.

Um den Partialdruck pfg des Frischgases im Saugrohr zu be- stimmen, wird zunächst eine relative Frischluftfüllung rlfg im Saugrohr gemäß Gleichung (4) ermittelt. rlfg=msdk/(nmot#K) (4) Die relative Frischluftfüllung rlfg im Saugrohr läßt sich aus dem Luftmassenstrom msdk vor der Drosselklappe durch Di- vision mit der Motordrehzahl nmot und der Konstanten K (vgl.

Gleichung (2)) berechnen.

Nach der Berechnung der relativen Frischluftfüllung rlfg wird im Funktionsblock 18 daraus der Partialdruck pfg des Frischgases gemäß Gleichung (5) abgeleitet. pfg=r/fg/(KFURL#ftsr) Der Partialdruck pfg des Frischgases entsteht also aus der Division der relativen Frischluftfüllung rlfg durch die im Zusammenhang mit der Gleichung (3) bereits erläuterten Grö- ßen KFURL und ftsr.

Der Luftmassenstrom msdk vor der Drosselklappe kann entweder mit dem Sensor 9 gemessen oder gemäß Gleichung (6) aus ande- ren Betriebsgrößen hergeleitet werden. nisdk=iiisndk (wdk). pvdk11013hPa-2731Taiis-KLAF (psauglpvdk) (6) Mit msndk (wdk) ist der Normmassenstrom über die Drossel- klappe bei einem Druck pvdk vor der Drosselklappe von 1013hPA, einer Ansauglufttemperatur Tans = 273K und einem Druckverhältnis vor und nach der Drosselklappe (psaug/pvdk<: 0, 52) bezeichnet. Der Wert KLAF entstammt einer Kennlinie und liefert die Strömungsgeschwindigkeit über die Drossel- klappe im Verhältnis zur Schallgeschwindigkeit als Funktion des Druckverhältnisses psaug/pvdk an der Drosselklappe. Bei psaug/pvdk < 0, 52 stellt sich Schallgeschwindigkeit ein und bei psaug/pvdk > 0, 52 sinkt die Strömungsgeschwindigkeit un- ter die Schallgeschwindigkeit.

Wie bereits oben gesagt, ist der im Funktionsblock 17 aus der Durchflußkennlinie abgeleitete Partialdruck pagr des rückgeführten Abgases fehlerbehaftet, weil diese Durchfluß- kennlinie des Abgasrückführ-Ventils 5 Fertigungstoleranzen, Durchflußveränderungen aufgrund von Alterungen und auch die Durchflußeigenschaften der Abgasrückführleitung 4 nicht be- rücksichtigt. Um den Fehler des Partialdrucks pagr des rück- geführten Abgases zu verringern, ist ein Funktionsblock 19 vorgesehen, in dem eine Korrektur des Partialdrucks pagr des rückgeführten Abgases vorgenommen wird. Ziel dabei ist es, daß der nach der Korrektur zur Verfügung stehende modellier- te Partialdruck pagr des rückgeführten Abgases möglichst ge- nau dem realen Partialdruck in der Abgasrückführleitung ent- spricht, so daß der aus der Summe des Partialdrucks pfg des Frischgases und des Partialdruckes pagr des rückgeführten Abgases hervorgehende modellierte Saugrohrdruck psaugm mög- lichst unverfälscht ist. Zur Fehlerkorrektur des Par- tialdrucks pagr des rückgeführten Abgases wird durch Diffe- renzbildung 20 aus dem modellierten Saugrohrdruck psaugm und dem vom Drucksensor 6 gemessenen Saugrohrdruck psaug eine Korrekturgröße Aps gebildet, welche einem Funktionsblock 19 zugeführt wird.

Wie in der Figur 3 dargestellt, wird die Korrekturgröße Aps über einen Schalter 21 entweder einem Integrator 22 oder ei- nem Integrator 23 zugeführt. Der Integrator 22 liefert den in der Gleichung (1) vorkommenden Korrekturterm fkmsagr, und der Integrator 23 liefert den Offset-Korrekturterm msnagro.

Die Integratoren 22 und 23 lassen die Korrekturterme fkmsagr und msnagro in dem Maße anwachsen, wie es die Korrekturgröße Aps vorgibt. Über die Korrekturterme fkmsagr und msnagro wird also im Funktionsblock 20 der Partialdruck pagr des rückgeführten Abgases adaptiv so verändert, bis die Abwei- chung zwischen dem gemessenen Saugrohrdruck psaug und dem modellierten Saugrohrdruck psaugm minimal wird. Im Schalt- block 21 findet eine Schwellwertentscheidung statt, welche feststellt, ob der gemessene Saugrohrdruck psaug die Schwel- le von 400hPa überschreitet. Bei einem gemessenen Saugrohr- druck psaug, der oberhalb der Schwelle von 400hPa liegt, wird nur der Integrator 23 für den Korrekturterm msnagro von der Korrekturgröße Aps angesteuert. Liegt der gemessene Saugrohrdruck psaug unterhalb der Schwelle von 400hPa so wird die Korrekturgröße Aps auf den Integrator 22 für den Korrekturterm fkmsagr umgeschaltet.

Zur Bestimmung des Partialdrucks wird der Massenstrom über das Ventil benötigt. Dieser wird auf der Basis einer adap- tierbaren Kennlinie abhängig von der Ventilposition be- stimmt. Eine solche Kennlinie kann auch im Zusammenhang mit anderen Anwendungen wesentlich sein, so dass die beschriebe- ne Kennlinienadaption nicht nur bei einer Abgasrückführung Anwendungen finden kann. So wird z. B. der Luftmassenstrom über eine Drosselklappe ebenfalls nach Maßgabe einer Durch- flusskennlinie bestimmt, welche ebenfalls durch Ventilver- schmutzung verändert werden kann. Der Offsetwert wird wie in Figur 3 dargestellt aus der Abweichung eines unter Verwen- dung der Kennlinie berechneten Wertes mit einem gemessenen Wert z. B. durch Integration gebildet.

Figur 4 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Adaptierung einer sol- chen Durchflusskennlinie. Eingangsgröße ist die Ventilposi- tion vp. Mit dieser wird in der Verknüpfungsstelle 25 der ermittelte Offsetwert off (im Ausführungsbeispiel eines AGR- Ventils ofvpagr, vgl. z. B. Figur 3, Offsetwert msnagro), verknüpft (addiert). Das Ergebnis dient zur Adressierung der Durchflusskennlinie MSNTAG 26, deren Ausgangsgröße der Norm- massenstrom msnv (im Ausführungsbeispiel eines AGR-Ventils msnagrv) über das Steuerventil ist, der ggf. durch Verknüp- fung 27 (Division) mit einem dem Steigungsadaptionsfaktor zum Normmassenstrom msn (im Ausführungsbeispiel eines AGR- Ventils msnagr) verknüpft wird.

Im obigen Ausführungsbeispiel einer Partialdruckbestimmung mit Hilfe der Durchflusskennlinie über einem AGR-Ventil wird der Offsetwert wie in Gleichung 1 beschrieben auf den Mas- senstrom bezogen. Günstiger ist es, auch hier ihn auf die Ventilposition zu beziehen. Es ergibt sich dann folgende Be- rechnungsgleichung für den Massenstrom : <BR> <BR> <BR> msagr =1/ fkmsagr#[msnagr]#pvagr/1013hPa##273/Tagr<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> #KLAF(psaug/prvagr) (7) Diese Gleichung stellt das physikalisch richtige Verhalten der Massenstroms über das AGR-Ventil in Abhängigkeit der Verschmutzung des Ventils dar. Der Offset ist im Gegensatz zur Gleichung (1) nicht mehr zu erkennen. Er wird bei der Adressierung der Durchflusskennlinie ausgewertet, deren Aus- gangssignal die Größe msnagr (Massenstrom unter Normbedin- gungen) ist. Der Ausgangswert wird also nicht adaptiert, vielmehr wird durch den Offset der Eingangswert der Kennli- nie, also die Ventilposition adaptiert.