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Title:
METHOD AND DEVICE FOR REGULATING A GAS FLOW BY MEANS OF A THROTTLE VALVE IN AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/014475
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns a method and a device for regulating a gas flow by means of a throttle valve in an internal combustion engine, in particular for motor vehicles. The invention aims at producing a method and a device for obtaining fast and accurate regulation of the gas flow, with little investment in equipment and adjusting technique. The method for regulating a gas flow via a throttle valve in an internal combustion engine combustion chamber, consists in the following steps: computing a theoretical throttle regulating value (wdks) based on a theoretical gas flow (mssol); controlling the throttle valve using the theoretical throttle regulating value (wdks); and determining a real gas flow (mshfm). Said method is characterised by the following steps: computing a gas flow via the throttle valve (msdk) based on the real throttle regulating value (wkdba), determining a difference (msdif) between the gas flow, computed via the throttle (msdk), and the real gas flow (mshfm), and taking into account the detected difference (msdif) when computing the throttle regulating value (wdks).

Inventors:
WILD ERNST (DE)
Application Number:
PCT/DE1998/001937
Publication Date:
March 25, 1999
Filing Date:
July 11, 1998
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
WILD ERNST (DE)
International Classes:
F02D11/10; F02D41/14; F02D41/18; (IPC1-7): F02D41/14; F02D41/18
Foreign References:
US5606951A1997-03-04
DE19508641A11996-07-04
EP0735256A21996-10-02
EP0339638A21989-11-02
EP0375710A11990-07-04
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Claims:
Ansprüche
1. Verfahren zur Steuerung eines Gasflusses über ein Drosselventil in eine Brennkammer eines Verbrennungsmotors, mit den Schritten: Berechnen eines DrosselSollStellwerts (wdks) aus einem SollGasflu (mssol), Ansteuern des Drosselventils mit dem DrosselSoll Stellwert (wdks), und Bestimmen eines IstGasflusses (mshfm), gekennzeichnet durch die Schritte: Berechnen eines Gasflusses über das Drosselventil (msdk) auf der Grundlage eines Drossel IstStellwerts (wdkba), Ermitteln einer Differenz (msdif) zwischen dem berechneten Gas flu über das Drosselventil (msdk) und dem IstGasflu (mshfm), und Berücksichtigen der ermittelten Differenz (msdif) beim Berechnen des DrosselSollStellwerts (wdks).
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Bestimmen von mindestens zwei Korrekturgrö en (msndko, fkmsdk) beim Berücksichtigen der Differenz (msdif).
3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch additives Berücksichtigen von mindestens einer ersten Korrekturgrö e (msndko), und multiplikatives Berücksichtigen von mindestens einer zweiten Korrekturgrö e (fkmsdk).
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, da die erste Korrekturgrö e (msndko) einen durch Leckluft über das Drosselventil verursachten Fehler korrigiert, und da die zweite Korrekturgrö e (fkmsdk) einen durch eine fehlerbehaftete Ermittlung eines Drucks vor dem Drosselventil verursachten Fehler korrigiert.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, da bei einer Beendigung des Betriebes des Verbrennungsmotors mindestens eine der Korrekturgrö en (msndko, fkmsdk) gespeichert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, da bei einer Aufnahme des Betriebes des Verbrennungsmotors für mindestens eine der Korrekturgrö en (msndko, fkmsdk) ein vorbestimmter Wert als ein Startwert verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, da der SollGasflu (mssol) auf der Grundlage mindestens einer Anforderung an das Drehmoment des Verbrennungsmotors ermittelt wird.
8. Vorrichtung zur Steuerung eines Gasflusses über ein Drosselventil (403) in eine Brennkammer eines Verbrennungsmotors mit einer DrosselventilSteuerung (402) mit einem Eingangssignal für einen SollGasflu (mssol) und einem Ausgangssignal für eine Ventilstellung (wdks), und einem Me wertaufnehmer (404) zur Bestimmung eines Ist Gasflusses (mshfm) dadurch gekennzeichnet, da die Drosselventil Steuerung Rechenmittel (403, 404) aufweist, die einen Gasflu über das Drosselventil (msdk) aufder Grundlage des DrosselStellwerts (wdks, wdkba) berechnen (403), die weiterhin eine Differenz (msdif) zwischen dem berechneten Gasflu über das Drosselventil (msdk) und dem IstGasflu (mshfm) ermitteln (404), wobei diese Differenz (msdif) bei der Berechnung des Ausgangssignals (wdks) berücksichtigt wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, da die Rechenmittel (404) mindestens zwei Korrekturgrö en (msndko, fkmsdk) beim Ermitteln der Differenz (msdif) bestimmen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, da die Vorrichtung ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausführt.
11. Kraftfahrzeug, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10.
12. Datenträger, dadurch gekennzeichnet, da der Datenträger ein Steuerprogramm zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 beinhaltet.
13. Datenträger, dadurch gekennzeichnet, da der Datenträger Parameter beinhaltet, die zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 erforderlich oder vorteilhaft sind.
Description:
Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Gasflusses über ein Drosselventil in einem Verbrennungsmotor Stand der Technik Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Gasflusses über ein Drosselventil in einem Verbrennungsmotor. Die Erfindung betrifft insbesondere ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung für den Einsatz in der Kraftfahrzeugtechnik.

In der Brennkammer eines Verbrennungsmotors wird zur Erzeugung eines Motordrehmomentes ein Luft-/Kraftstoff- Gemisch gezündet. Die in die Brennkammer eingefüllte Gasmasse soll möglichst genau gesteuert und erfasst werden, weil sie u. a. das Motordrehmoment, die einzuspritzende Kraftstoffmenge und den Zündzeitpunkt bestimmt.

In modernen Motorsteuerungen wird unter Verwendung eines sogenannten "elektronischen Gaspedals die Pedalstellung als Momentenwunsch interpretiert. Dieser Momentenwunsch wird in einen Sollwert für den Luftmassenstrom umgerechnet.

Eine Funktion "Füllungssteuerung" berechnet aus dem Momentenwunsch einen Soll-Luftmassenstrom und daraus einen Sollwert für die Drosselklappensteuerung. Ein Regelelement regelt die Drosselklappe auf den Sollwert. Ein nachgeschalteter Hei film-Luftmassensensor (HFM) misst den Ist-Luftmassenstrom. Aufgrund von Toleranzen im HFM und im

Berechnungspfad der Luftmassenstrom-Berechnung über die Drosselklappe entsteht eine Differenz zwischen dem Ist- und dem Sollwert des Luftmassenstroms sowie zwischen dem Ist- Moment und dem Momentenwunsch.

Um diese Ungenauigkeiten zu eliminieren, ist aus der EP 0 375 710 B1 ein Einstellsystem bekannt, welches nicht nur über eine einzige Einstelleinheit verfügt, sondern über zwei Einstelleinheiten. Bei der bekannten Vorrichtung gibt die erste Einstelleinheit das Stellsignal an die Einstellstrecke ab, während die zweite Einstelleinheit dazu dient, die erste Einstelleinheit zu kalibrieren. Bei der bekannten Vorrichtung wird mit einem drosselklappen- gestützten Füllungssignal die Einspritzung gesteuert, wobei dieses verhältnismä ig schnelle Einstellsignal im stationären Zustand mittels eines Luftmassenmessers kalibriert wird.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Gasflusses über ein Drosselventil in einem Verbrennungsmotor bereitzustellen, welche den Gasfluss schnell und exakt einstellen. Darüber hinaus soll das Verfahren kostengünstig ausgeführt werden können und die Vorrichtung kostengünstig hergestellt und betrieben werden können.

Das Problem wird durch die in den unabhängigen Patentansprüchen offenbarten Verfahren und Vorrichtungen gelöst. Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.

Das Problem ist insbesondere gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung eines Gasflusses über ein Drosselventil in eine Brennkammer eines Verbrennungsmotors, mit den Schritten: Berechnen eines Drossel-Soll-Stellwerts aus einem Soll- Gasfluss, Ansteuern des Drosselventils mit dem Drossel-

Soll-Stellwert, und Bestimmen eines Ist-Gasflusses, gekennzeichnet durch die Schritte: Berechnen eines Gasflusses über das Drosselventil auf der Grundlage eines Drossel-Ist-Stellwerts, Ermitteln einer Differenz zwischen dem berechneten Gasfluss über das Drosselventil und dem Ist-Gasfluss, und Berücksichtigen der ermittelten Differenz beim Berechnen des Drossel-Soll-Stellwerts, insbesondere durch eine Anpassung des Soll-Gasflusses. Dabei ist von Vorteil, dass die Soll-Luftmasse in der Brennkammer in einem Schritt in einen Drosselventil-Sollwert umgerechnet wird, bei dem sich eine Ist-Luftmasse mit der Genauigkeit des verwendeten Sensors zur Bestimmung des Ist-Gasflusses einstellt. Als Sensor für die Bestimmung des Ist-Gasflusses kommt insbesondere ein Hei film-Luftmassensensor (HFM) in Frage. Weiterhin ist vorteilhaft, dass gegenüber dem Stand der Technik ein zusätzlicher Füllungsregler, der nachträglich Soll- und Istmasse ausregelt, entfällt.

Dadurch werden die Herstellungs-, Wartungs- und Betriebskosten reduziert. Weiterhin ist vorteilhaft, dass durch die einstufige Regelung der Drosselklappenverlauf beruhigt wird, wodurch das Betriebsverhalten der gesamten Verbrennungsmotoreinheit verbessert wird. Weiterhin ist vorteilhaft, dass das Verfahren eine sehr schnelle und exakte Einstellung des gewünschten Luftmassenstroms ermöglicht. Insbesondere entsteht im eingeschwungenen Zustand keine Differenz zwischen der Soll-Füllung und der vom Hei film-Luftmassensensor gemessenen Ist-Füllung.

In einer besonderen Ausführungsart der Erfindung ist das Verfahren gekennzeichnet durch ein Bestimmen von mindestens zwei Korrekturgrö en beim Berücksichtigen der Differenz zwischen dem Gasfluss über die Drosselklappe des Drosselventils und dem Ist-Gasfluss. Dies hat den Vorteil, dass durch Bestimmung von mindestens zwei Korrekturgrö en, ein schnelleres und genaueres Regelverhalten erzielt wird.

Darüber hinaus ist von Vorteil, dass durch die Bestimmung

von mindestens zwei Korrekturgrö en verschiedene Fehlergrö en und Störeinflüsse getrennt behandelt und kompensiert werden können, wodurch sich die Genauigkeit und die Geschwindigkeit des Regelverfahrens weiter verbessert.

In einer weiteren besonderen Ausführungsart der Erfindung ist das Verfahren gekennzeichnet durch additives Berücksichtigen von mindestens einer ersten Korrekturgrö e und multiplikatives Berücksichtigen von mindestens einer zweiten Korrekturgrö e, wobei die ersten und zweiten Korrekturgrö en gleichzeitig oder.alternativ berücksichtigt werden, insbesondere die erste Korrekturgrö e vor allem für den Fall kleiner Gasflüsse berücksichtigt wird bzw.

relevant ist, und die zweite Korrekturgrö e vor allem für den Fall gro er Gas flüsse über das Drosselventil berücksichtigt wird bzw. relevant ist. In einer weiteren Ausgestaltung dieser Ausführungsart korrigiert die erste Korrekturgrö e einen durch Leckluft über das Drosselventil verursachten Fehler, und die zweite Korrekturgrö e korrigiert einen durch eine fehlerhafte Ermittlung eines Drucks vor dem Drosselventil verursachten Fehler. Dies ist vorteilhaft, weil damit die beiden Fehler ihrem jeweiligen Fehlercharakter entsprechend behandelt werden können, wodurch die Genauigkeit des Regelverfahrens erhöht wird.

Insbesondere ist vorteilhaft, dass ein durch Leckluft verursachter Fehler, der sich in jedem Betriebszustand durch einen additiven Fehler bemerkbar macht, der jedoch insbesondere bei kleinen Gasflüssen relevant ist, entsprechend behandelt werden kann. Entsprechend kann ein durch fehlerbehaftete Druckermittlung verursachter Fehler, der sich in jedem Betriebszustand bemerkbar macht, und der insbesondere bei gro en Gasflüssen relevant ist, ebenfalls entsprechend behandelt werden. Die beiden Korrekturgrö en können vorzugsweise gleichzeitig berücksichtigt werden, wodurch eine hohe Regelgenauigkeit erzielt wird. Insgesamt ermöglicht eine derartige Ausgestaltung ein sehr schnelles

und dennoch sehr genaues und zuverlässiges Regelverhalten, wobei gleichzeitig sowohl der apparatetechnische als auch der rechentechnische Regelaufwand gering ist.

Bei einer weiteren besonderen Ausführungsart der Erfindung wird bei Beendigung des Betriebes des Verbrennungsmotors mindestens eine der Korrekturgrö en gespeichert. Damit wird vorteilhaft erzielt, dass sofort bei Wiederaufnahme des Betriebs des Verbrennungsmotors die volle Regelgenauigkeit zur Verfügung steht. Eine Speicherung der Korrekturgrö en kann vorteilhaft durch entsprechende elektronische Bauelemente vorgenommen werden, beispielsweise durch ein SRAM-Bauelement oder durch ein magnetisches Speicherelement.

In einer weiteren besonderen Ausführungsart der Erfindung wird bei der Aufnahme des Betriebes des Verbrennungsmotors für mindestens eine der Korrekturgrö en ein vorbestimmter Wert als ein Startwert verwendet. Dies ist vorteilhaft, weil dadurch auf einfache Weise für bestimmte Korrekturgrö en ein vorgegebener Kaltstart-Wert bestimmt werden kann. Au erdem ist die Bereitstellung von vorbestimmten Werten von Vorteil, weil dadurch auch für den Fall einer längeren Betriebsruhe des Verbrennungsmotors oder eines eingetretenen Daten- oder Informationsverlustes bezüglich der vormalig bestimmten Korrekturgrö en ein sicheres Regelverhalten gewährleistet ist.

In einer weiteren besonderen Ausführungsart der Erfindung wird der Soll-Gasfluss auf der Grundlage mindestens einer Anforderung an das Drehmoment des Verbrennungsmotors ermittelt. Dies ist vorteilhaft, weil dadurch beispielsweise in einem Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor nicht nur die Drehmoment-Anforderung über das Gaspedal berücksichtigt werden kann, sondern auch Drehmoment-Anforderungen, die von einem automatischen

Getriebe des Kraftfahrzeuges oder von einer Anti- Schlupfregelung des Kraftfahrzeuges verursacht werden.

Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird auch gelöst durch eine Vorrichtung zur Steuerung eines Gasflusses über ein Drosselventil in eine Brennkammer eines Verbrennungsmotors mit einer Drosselventil-Steuerung mit einem Eingangssignal für einen Soll-Gasfluss und einem Ausgangssignal für eine Ventilstellung, und einem Messwertaufnehmer zur Bestimmung eines Ist-Gasflusses, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselventil-Steuerung Rechenmittel aufweist, die einen Gasfluss über das Drosselventil auf der Grundlage des Drossel-Stellwerts berechnen, die weiterhin eine Differenz zwischen dem berechneten Gasfluss über das Drosselventil und dem Ist- Gasfluss ermitteln, wobei diese Differenz bei der Berechnung des Ausgangssignals berücksichtigt wird, insbesondere durch eine Anpassung des Soll-Gasflusses. Eine solche erfindungsgemä e Vorrichtung weist die gleichen Vorteile auf, die bereits vorstehend für das erfindungsgemä e Verfahren genannt wurden. Insbesondere ist eine solche Vorrichtung vorteilhaft, da sie ein schnelles und exaktes Regelverhalten gewährleistet, wobei die apparatetechnischen und rechentechnischen Anforderungen gering sind, so dass eine derartige Vorrichtung kostengünstig hergestellt, gewartet und betrieben werden kann.

Bei einer besonderen Ausführungsart der Erfindung werden mindestens zwei Korrekturgrö en beim Ermitteln der Differenz bestimmt. Dabei ist vorteilhaft, dass auch komplexe Fehlergrö en und Störeinflüsse schnell und mit verhältnismä ig geringem Aufwand erfasst werden können, und ein stabiles und genaues Regelverhalten erzielt wird. Dies gilt insbesondere, wenn die mindestens zwei Korrekturgrö en Fehlerquellen mit additiver und multiplikativer

Fehlercharakteristik separat erfassen und vorzugsweise gleichzeitig berücksichtigen.

Die Lehre der vorliegenden Erfindung umfasst auch eine Vorrichtung, die eines der vorstehend beschriebenen, erfindungsgemä en Steuerungsverfahren ausführt. Dabei verbinden sich die Vorteile des schnellen und genauen Steuerverfahrens mit der kostengünstigen Realisierung durch eine erfindungsgemä e Vorrichtung.

Ebenso umfasst die Lehre der vorliegenden Erfindung ein Kraftfahrzeug, welches eine Vorrichtung wie vorstehend beschrieben aufweist.

Darüber hinaus umfasst die vorliegende Erfindung Datenträger, die ein Steuerprogramm zum Ausführen eines der vorstehend beschriebenen, erfindungsgemä en Steuerverfahrens beinhalten, oder die Parameter beinhalten, die zum Ausführen eines der vorstehend beschriebenen, erfindungsgemä en Verfahren erforderlich oder vorteilhaft sind. Die Datenträger können die Information dabei in beliebiger Form speichern, insbesondere in mechanischer, magnetischer, opischer oder elektrischer Form. Vorteilhaft sind insbesondere elektronische Datenträger, beispielsweise ein ROM, PROM, EPROM oder EEPROM-Bauelement, die vorteilhaft in entsprechende Steuergeräte eingesteckt werden können. Durch derartige Datenträger können die Steuerparameter und Steuerprogramme einfach ausgetauscht werden, wodurch beispielsweise ein einheitliches Steuergerät für unterschiedliche Fahrzeugtypen durch einfaches Einstecken des entsprechenden Datenträgers konfiguriert werden können.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die

Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

Ein Weg zum Ausführen der beanspruchten Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnungen im Einzelnen erläutert.

Figur 1 zeigt ein Strukturbild für die Füllungserfassung mit einem Hei film-Luftmassensensor (HFM) und die Bestimmung von zwei Korrekturgrö en; Figur 2 zeigt ein Strukturbild für die Bestimmung des Gasmassenstroms über das Drosselventil; Figur 3 zeigt ein Strukurbild für die erfindungsgemä e Füllungssteuerung sowie die Berechnung des Drosselventilwinkels.

Figur 4 zeigt die erfindungsgemä e Vorrichtung zur Steuerung eines Gasflusses über ein Drosselventil.

Die in der nachfolgenden Figurenbeschreibung und in den Patentansprüchen verwendeten Abkürzungen und Bezugszeichen sind am Ende der Beschreibung jeweils mit einer kurzen Erläuterung zusammenfassend aufgelistet.

Die Figur 1 zeigt ein Strukturbild für die Füllungserfassung mit einem Hei film-Luftmassensensor (HFM) und für die Bestimmung von zwei Korrekturgrö en msndko und fkmsdk. In dem oberen Signalpfad der Figur 1 wird ein vom HFM gemessener Luftmassenstrom mshfm in eine korrigierte relative Füllung rl eines Zylinders umgerechnet. Hierzu wird zunächst der vom HFM gemessene Luftmassenstrom mshfm

in eine unkorrigierte relative Füllung rlroh eines Zylinders umgerechnet. Dies geschieht durch Division 111 des vom HFM gemessenen Luftmassenstroms mshfm durch einen Wert, der sich aus der Multiplikation 112 einer motorspezifischen Konstante KUMSRL und der Motordrehzahl nmot ergibt. Aus der unkorrigierten relativen Füllung rlroh wird durch Anwendung der Gasgleichung und einer entsprechenden Integration 113 der Saugrohrdruck ps ermittelt. Durch die Berücksichtigung 114 weiterer Einflussgrö en in Bezug auf die Strömungsverhältnisse im Saugrohr wird aus dem Saugrohrdruck ps die korrigierte relative Füllung rl des Zylinders berechnet. Aus dem Saugrohrdruck ps wird zusammen mit dem Drosselklappenwinkel wdkba des Drosselventils bezogen auf einen Anschlag und einem Ansaugluft-Temperaturkorrekturfaktor ftvdk zur Umrechnung des Norm-Luftmassenstroms auf einen Massenstrom bei einer aktuellen Temperatur die Luftmasse über das Drosselventil berechnet 115. Die Berechnung der Luftmasse über das Drosselventil msdk ist in der Figur 2 ausführlich dargestellt. Durch eine Subtraktion 116 wird die Differenz msdif aus dem gemessenen Luftmassenstrom mshfm und dem berechneten Luftmassenstrom msdk gebildet. Durch eine Integration 117 des Differenzwertes msdif wird eine erste additive Korrekturgrö e msndko ermittelt. In entsprechender Weise wird durch eine Integration 118 des Differenzwertes msdif eine zweite multiplikative Korrekturgrö e fkmsdk berechnet. Die Integrationen 117, 118 unterscheiden sich dabei insbesondere auch durch die Integrationskonstanten bzw. durch die resultierende physikalische Einheit. Die additive Korrekturgrö e msndko wird unmittelbar auf die Berechnung des Drosselventil-Gasstroms 115 zurückgekoppelt.

Die multiplikative Korrekturgrö e fkmsdk wird über eine Multiplikation 120 mit einem von einem Drucksensor gemessenen Umgebungsdruck pvdkds unter Bestimmung eines effektiven Druckes vor dem Drosselventil pvdk ebenfalls an die Berechnung des Drosselventil-Gasstroms rückgekoppelt.

Durch die Berücksichtigung der Korrekturfaktoren msndko und fkmsdk bei der Berechnung des Gasstroms über das Drosselventil wird der berechnete Wert für den Gasstrom über das Drosselventil msdk an den gemessenen Wert mshfm angenähert. Dadurch wird die Genauigkeit dieses Systems derart verbessert, dass im Bedarfsfall, beispielsweise bei Ausfall des Hei film-Luftmassensensors HFM, die Berechnung der relativen Füllung rl ausschlie lich auf den berechneten Gasmassenstrom msdk gestützt werden kann. Dies erfolgt durch Umschaltung des Schalters 119 gemä einem entsprechenden Umschaltsignal B~ehfm.

Bei der multiplikativen Korrektur wird beispielsweise unterstellt, dass der vom Umgebungsdrucksensor kommende Druckwert pvdk toleranzbehaftet ist, so dass eine Differenz zwischen dem berechneten Gasmassenstrom msdk und dem gemessenen Gasstrom mshfm entsteht. Die Korrektur reagiert auf diese Differenz mit einer Verstellung der multiplikativen Korrekturgrö e fkmsdk so lange, bis msdk gleich mshfm ist. Die Grö e pvdk ist nach einer eingeschwungenen Anpassung mit dem tatsächlichen Druck vor der Drosselklappe identisch, wenn die anderen Einflussgrö en nicht toleranzbehaftet wären. Im Normalfall finden sich in den Anpassungsgrö en alle Toleranzen, die im HFM-Pfad und im Drosselventil-Pfad auftreten, so dass die Grö e pvdk vom tatsächlichen Druck vor dem Drosselventil abweicht. Dennoch erfüllt die Anpassung ihren Zweck, die Drosselventil-gestützte Luftmassenstromberechnung an die Luftmassenstromberechnung, die auf den Hei film- Luftmassensensor gestützt ist, anzupassen.

Die Grö e pvdkds kann bei einem Saugmotor von einem Umgebungsdrucksensor abgeleitet werden und kann bei einem aufgeladenen Motor von einem Ladedrucksensor vor dem Drosselventil abgeleitet werden. Bei einem Saugmotor mit einem Hei film-Luftmassensensor und einem Drucksensor im

Saugrohr kann über eine Höhenadaption der Druck pvdkds aus dem Saugrohrdruck gelernt werden. Wenn kein Drucksensor vorhanden ist, wird der Wert pvdkds zu 1 gesetzt und fkmsdk wird gleich pvdk gesetzt, und beim Saugmotor ist die Umgebungsdruckinformation in fkmsdk enthalten mit den Ungenauigkeiten der Toleranzen im Drosselventil und HFM- System.

Die Figur 2 zeigt ein Strukturbild für die Bestimmung des Gasmassenstroms msdk über das Drosselventil entsprechend der Berechnungseinheit 115 aus der Figur 1. Als Eingangssignal steht zunächst der Soll-Winkel wdkba einer Drosselklappe des Drosselventils zur Verfügung. Der Soll- Winkel wdkba ist vorzugsweise bezogen auf den Anschlag der Drosselklappe. Unter Verwendung einer an einem Luftprüfstand ermittelten Übertragungsfunktion MSNWDK 201 wird der Massenstrom msndk nach dem Drosselventil berechnet. Zu dem Massenstrom msndk wird die additive Korrekturgrö e msndko addiert 202, die vorzugsweise die Leckluft über das Drosselventil bei Normbedingungen erfasst. Der aus dieser Addition 202 entstandene Wert wird mit einem Ansaugluft-Temperaturkorrekturfaktor ftvdk zur Umrechnung des Norm-Luftmassenstroms auf einen Luftmassenstrom bei aktueller Temperatur multipliziert 203.

Parallel dazu wird aus einem Druckwert pvdk vor der Drosselklappe des Drosselventils mittels Division 204 durch den Druck-Nennwert 1013 hPa ein Korrekturfaktor fpvdk zur Anpassung des Luftmassenstroms bei Normdruck vor dem Drosselventil auf aktuelle Bedingungen ermittelt. Der Wert pvdk setzt sich dabei multiplikativ aus einem über einen Drucksensor gemessenen Umgebungsdruck pvdkds und dem multiplikativen Korrekturfaktor fkmsdk zusammen, wie in der Figur 1 dargestellt. Weiterhin wird parallel dazu durch Quotientenbildung 205 aus dem Saugrohrdruck ps und dem Druck vor der Drosselklappe des Drosselventils pvdk und einer anschlie enden Übertragungsfunktion 206, die auch als

Ausflusskennlinie bezeichnet wird und die einer Anpasung des bei überkritischer Strömungsgeschwindigkeit vermessenen Normdurchflusses des Drosselventils auf unterkritische Strömungsgeschwindigkeiten dient, ein Korrekturfaktor KLAF (ps/pvdk) ermittelt. Die beiden ermittelten Korrekturfaktoren fpvdk und KLAF (ps/pvdk) werden jeweils durch eine Multiplikation 207, 208 mit dem Massenstrom berücksichtigt. Zusammengefasst berechnet sich der Luftmassenstrom msdk wie folgt: msdk = msndk x ftvdk x fpvdk x KLAF (ps/pvdk).

Die Figur 3 zeigt die erfindungsgemä e Füllungssteuerung mittels Berechnung des Soll-Winkels der Drosselklappe des Drosselventils wdks aus dem Sollwert für den Luftmassenstrom mssol. Dabei wird der Sollwert für den Luftmassenstrom mssol zunächst entsprechend verschiedener Korrekturgrö en verändert. Die erfindungsgemä e Füllungssteuerung ist dabei in weiten Teilen invers zu der in der Figur 1 dargestellten Füllungserfassung aufgebaut.

Insbesondere werden bei der erfindungsgemä en Füllungssteuerung die im Zuge der Füllungserfassung ermittelten Korrekturgrö en msndko und fkmsdk verwendet.

Zunächst erfolgt, analog zu Figur 1, eine Multiplikation 112 der Parameter Motordrehzahl nmot und KUMSRL. Der Sollwert mssol wird durch das entstehende Produkt dividiert, woraus sich eine Sollfüllung rlsol im Brennraum ergibt. Nach einer weiteren Division 302 durch einen Umrechnungsfaktor fupsrl "Saugrohrdruck in relative Füllung" und einer anschlie enden Addition 303 mit einem Korrekturfaktor pirg, der den Partialdruck der internen Abgasrückführung berücksichtigt, erhält man den Soll-Druck pssol im Saugrohr. Dieser Wert pssol wird mittels einer Division 304 durch einen Druck pvdk vor der Drosselklappe des Drosselventils verändert und einer Übertragungsfunktion 305 übergeben, die auch als "Ausflusskennlinie" bezeichnet

wird und die der Anpassung des bei überkritischer Strömungsgeschwindigkeit vermessenen Normdurchflusses des Drosselventils auf unterkritische Strömungsgeschwindigkeiten dient. Der Wert pvdk wird durch Multiplikation 306 aus dem von einem Drucksensor gemessenen Umgebungsdruck pvdkds und dem multiplikativen Korrekturfaktor fkmsdk berechnet, analog zu der Berechnung aus der Figur 1. Der aus der Ausflusskennlinie 305 ermittelte Wert wird anschlie end noch durch Multiplikation 307 mit einem Ansaugluft-Temperaturkorrekturfaktor ftvdk zur Umrechnung des Norm-Luftmassenstroms auf einen Luftmassenstrom bei aktueller Temperatur und anschlie end durch eine Multiplikation 308 mit einem Korrekturfaktor fpvdk zur Anpassung des Luftmassenstroms bei Normdruck vor dem Drosselventil auf aktuelle Bedingungen an die momentan geltenden Temperatur- und Druckverhältnisse angepasst. Der Korrekturfaktor fpvdk wird dabei durch Division 309 aus dem Druck pvdk vor der Drosselklappe des Drosselventils durch einen Nenndruck von 1013 hPa ermittelt. Der aus den vorstehend beschriebenen Berechnungen resultierende Wert wird zusammen mit dem Sollwert mssol für den Luftmassenstrom einer Divison 310 unterzogen. Von dem aus der Division 310 hervorgehenden Wert wird anschlie end der additive Korrekturwert msndko, der die Leckluft über das Drosselventil bei Normbedingungen berücksichtigt, subtrahiert. Der somit erhaltene Wert msnwdks wird einer Übertragungsfunktion WDKMSN 311 übergeben, welche die invertierte Kennlinie der Übertragungsfunktion MSNWDK aus der Figur 2 darstellt und somit aus dem korrigierten und angepassten Sollwert für den Luftmassenstrom msnwdks einen Sollwinkel wdks der Drosselklappe des Drosselventils ergibt.

Die Figur 4 zeigt die erfindungsgemä e Vorrichtung zur Steuerung eines Gasflusses über ein Drosselventil. Aus der Stellung eines Gaspedals 401 wird der Sollwert mssol für

den Luftmassenstrom bestimmt. Die Füllungssteuerung 402 ermittelt daraus wie in der Figur 3 dargestellt einen Soll- Winkel wdks einer Drosselklappe 403. Der Ist-Winkel wdkba der Drosselklappe wird ermittelt und dient als Eingangsgrö e für die Füllungserfassung 404. Die Füllungserfassung 404 ermittelt aus dem Wert wdkba, wie in der Figur 1 dargestellt, den Massenstrom msdk über das Drosselventil. Ein in dem Saugrohr 400 nachgeschalteter Hei film-Luftmassensensor 405 ermittelt den Luftmassenstrom mshfm. Aus den Werten msdk und mshfm wird, wie in der Figur 1 dargestellt, in einer Vergleicher- und Integratorstufe 406 ein additiver Korrekturwert msndko und ein multiplikativer Korrekturwert fkmsdk ermittelt. Die beiden Korrekturwerte werden sowohl an die Füllungssteuerung 402 als auch an die Füllungserfassung 404 ausgegeben und dienen dort als Eingangsgrö en. Vorteilhaft ist bei dieser erfinderischen Vorrichtung nicht nur, dass die Füllungssteuerung 402 ohne Nachkorrektur durch einen relativ langsamen Regler einen Drosselklappenwinkel einstellen kann, bei dem der Sollwert und der vom Hei film- Luftmassensensor gemessene Wert übereinstimmt, sondern auch, dass bei einer Einspritzung mit Vorlagerung vor dem Einlassventil, bei der der Luftmassenstrom zum Zeitpunkt, zu dem das Einlassventil schlie t, bekannt sein muss, der sich zu diesem späteren Zeitpunkt einstellende Drosselklappenwinkel leichter zu schätzen ist als ein zukünftiger Luftmassenstrom auf der Grundlage des Hei film- Luftmassensensorsignals. Gestützt auf diesen zukünftigen Drosselklappenwinkel lässt sich der zukünftige Luftmassenstrom berechnen und damit vorteilhaft die aktuelle Einspritzdauer korrigieren, wobei diese Prädiktion aufgrund der Korrekturfaktoren die Genauigkeit des Hei film-Luftmassensensors aufweist.

Abkürzungen B~ehfm Fehlersignal, Umschaltsignal fkmsdk multiplikative Korrekturgrö e fpvdk Korrekturfaktor zur Anpassung des Luftmassenstroms bei Normdruck vor dem Drosselventil auf aktuelle Bedingungen = pvdk / 1013 hPa ftvdk Ansaugluft-Temperaturkorrekturfaktor zur Umrechnung des Norm-Luftmassenstroms auf einen Luftmassenstrom bei aktueller Temperatur fupsrl Umrechnungsfaktor Saugrohrdruck in relative Füllung KLAF Ausflu kennlinie zur Anpassung des bei überkritischer Strömungsgeschwindikgeit vermessenen Normdurchflusses auf unterkritische Strömungsgeschwindigkeiten KUMSRL Parameter zur Bestimmung der relativen Zylinderfüllung aus dem Luftmassenstrom und der Drehzahl des Motors, Zylinderhubvolumen msdif Differenz zwischen berechnetem und gemessenem Gasmassenstrom = mshfm - msdk msdk berechneter Luftmassenstrom über das Drosselventil mshfm vom HFM gemessener Luftmassenstrom msndk Massenstrom nach dem Drosselventil msndko additive Korrekturgrö e, Leckluft über das Drosselventil bei Normbedingungen msndks Sollwert für Luftmassenstrom unter Normbedingungen MSNWDK (wdkba) normierter Luftmassenstrom über das

Drosselventil, vermessen an einem Luftprüfstand msnwdks angepa ter Soll-Gasflu über das Drosselventil mssol Sollwert für Luftmassenstrom unter aktuellen Bedingungen nmot Motordrehzahl pirg Korrektur des Saugrohrdrucks um die Abgasrückführung, Partialdruck der internen Abgas rückführung ps Druck im Saugrohr pssol Soll-Druck im Saugrohr pvdk Druck vor einer Drosselklappe des Drosselventils = pvdkds x fkmsdk pvdkds über Drucksensor gemessener Umgebungsdruck rlroh in das Saugrohr einströmende Luftmasse, unkorrigierte relative Füllung eines Zylinders rl aus dem Saugrohr abströmende Luftmasse, korrigierte relative Füllung eines Zylinders wdkba Ist-Winkel eines Drosselklappe des Drosselventils, bezogen auf Anschlag wdks Soll-Winkel einer Drosselklappe des Drosselventils, bezogen auf Anschlag = WDKMSN (msnwdk) WDKMSN inverse Kennlinie zu MSNWDK