Insbesondere bei Brennkraftmaschine mit äußerer Gemischbil- dung ist es bekannt, über ein im Ansaugtrakt vorgesehenes Stellglied, den Verbrennungs-Luftmassenstrom und damit die Füllung in den Brennkammern der Brennkraftmaschine zu steu- ern. Üblicherweise wird dieses Stellglied als Drosselklappe ausgebildet, mit der der Querschnitt des Ansaugtraktes abge- sperrt werden kann. Die Stellung der Drosselklappe wirkt sich dann direkt'auf die Füllung aus. Ist die Drosselklappe nicht vollständig geöffnet, so wird die von der Brennkraftmaschine angesaugte Luft gedrosselt und damit das von der Brennkraft- maschine abgegebene Drehmoment reduziert. Diese Drosselwir- kung hängt von der Stellung und damit vom Öffnungsquerschnitt der Drosselklappe ab. Bei vollgeöffneter Drosselklappe wird von der Brennkraftmaschine das maximale Moment abgegeben.

Um eine optimale Steuerung der Drosselklappe zu erreichen, wird diese von einem Stellantrieb mit Lagerückmeldung betä- tigt. Dabei ist ein Steuergerät vorgesehen, das die erforder- liche Öffnung der Drosselklappe unter Berücksichtigung des

aktuellen Betriebszustandes der Brennkraftmaschine errechnet und den Drosselklappenstellantrieb ansteuert. Dazu wird eine Farbpedalstellung über einen Pedalwertgeber ausgewertet.

Um die an der Drosselklappe auftretenden Verluste so gering wie möglich zu halten, ist es bekannt, Einlassventile einer Brennkraftmaschine mit variablem Ventilhub betreiben zu kön- nen. Die Einlassventile öffnen dann mit einem einstellbaren Hubverlauf, so dass zumindest in einigen Betriebsphasen der Brennkraftmaschine auf die Betätigung der Drosselklappe ver- zichtet werden kann. Die Füllung der Brennkraftmaschine wird dann ausschließlich über die Einstellung des Ventilhubes ge- steuert.

Sowohl um einen möglichst geringen Verbrauch zu erreichen, als auch um einen möglichst unmerklichen und damit komfortab- len Übergang zwischen voll ungedrosseltem Betrieb, d. h. Be- trieb der Brennkraftmaschine mit Füllungsregelung unter Mit- wirkung der Ventilhubverstellung, und konventionellem gedros- selten Betrieb zu erreichen, wird ein möglichst gleitender Ü- bergang mit ineinandergreifender Wirkung von Ventilhubsteue- rung und Drosselklappensteuerung angestrebt.

Aus der DE 199 28 560 Al ist diesbezüglich ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt, bei dem ein Soll- Ansaugrohrdruck dem Ansaugrohr durch Steuerung der Drossel- klappe eingestellt und der Luftmassenstrom mittels geeigneter Betätigung der Ventilhubverstellung eingeregelt wird. Das gattungsgemäße Verfahren nimmt für sich in Anspruch, eine Kombination und eine Übergangsfunktion zweier verschiedener Drehmomentregelsysteme zu schaffen, die in allen Betriebszu- ständen wirken können. Die gattungsbildende Druckschrift un- terscheidet dabei drei Betriebsphasen. Zum einen erfolge bei konstanter Druckeinstellung die Luftmassenstromeinstellung ausschließlich über die Ventilhubverstellung. Zum anderen wird, wenn die Einlassventile auf maximalen Ventilhub ge- stellt sind, eine weitere Füllungserhöhung über Ansteuerung

der Drosselklappe bewirkt. In einem Übergangsbereich zwischen diesen beiden Regelansätzen erfolgt eine gegensinnige Ansteu- erung von Drosselklappe und Ventilhubverstellung. Dabei wird davon ausgegangen, dass die erforderlichen Abhängigkeiten zwischen Ventilhubverstellung und Differenzdruck bekannt und in einer elektronischen Steuereinheit abspeicherbar sind.

Das Verfahren nach DE 199 28 560 AI benötigt einen relativ großen Speicherplatzaufwand, da für diese Abhängigkeiten um- fangreiche Datensätze abgelegt und während der Regelung ver- wendet werden müssen, um den Betrieb im Übergangsbereich zu realisieren.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein gat- tungsgemäßes Verfahren hinsichtlich des Speicheraufwandes zu verbessern und damit den Verfahrensablauf zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass, solange das zweite Stellglied nicht an der unteren Endstellung steht, der Soll-Ansaugrohrdruck mittels eines drehzahlabhängigen Kennfeldes ermittelt wird, in das der Soll-Luftmassenstrom nicht eingeht, wobei eine Be- grenzung des Soll-Ansaugrohrdruckes auf einen Ansaugrohr- druck-Minimalwert vorgenommen wird, der beim aktuellen Soll- Luftmassenstrom mit an die obere Endstellung gestelltem zwei- ten Stellglied erreichbar ist.

Erfindungsgemäß wird der Soll-Ansaugrohrdruck unter Rückgriff auf ein soll-luftmassenstromunabhängiges Kennfeld ermittelt und erst, wenn das zweite Stellglied an die obere Endstellung gelangt, werden die beiden Stellglieder enger gekoppelt. Die- ser Ansatz erlaubt es nicht nur, den Speicher-und Datenver- arbeitungsaufwand bei der Ausführung des Verfahrens zur Fül- lungsregelung stark zu reduzieren, insbesondere ist es nicht mehr erforderlich, dass eine Abhängigkeit detailliert in Form großer Datenmengen hinterlegt werden muss, sondern ermöglicht auch ein besseres Regelungsergebnis, da die zwei Stellglieder

eigenständig geregelt werden, solange der Soll- Ansaugrohrdruck aus dem Kennfeld stammt, also keine Endstel- lung des zweiten Stellgliedes vorliegt.

Darüber hinaus ist für die Bestimmung der Soll- Ansaugrohrdrücke an den Endstellungen des zweiten Stellglie- des die Verwendung eines invertierbaren Modells möglich, das nicht nur Rechenzeit bzw. Speicherbedarf spart, sondern auch in invertierter Form beim Regelungsverfahren an anderer Stel- le Eingang finden kann, wenn eine Verknüpfung von Luftmassen- strom, Ansaugdruck und der Lage des zweiten Stellgliedes be- nötigt wird. Dies ist beispielsweise bei der Berechnung des Soll-Lage des zweiten Stellgliedes der Fall, die in einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die besonders rechensparsam ausgeführt werden kann, mittels einer Invertie- rung des Massenstrommodells aus dem Soll-Luftmassenstrom und der Ist-Ansaugrohrdruck bestimmt wird.

Die Invertierbarkeit des Modells kann besonders einfach er- reicht werden, wenn das Massenstrommodell eine monotone Kenn- linie aufweist, die die Lage des zweiten Stellgliedes, den Luftmassenstrom und den Ansaugrohrdruck verknüpft. Die Inver- tierung des Modells bringt dann eine einfache Kennlinienin- version mit sich, die aufgrund der Monotonität der Kennlinie einfach ausführbar ist und zu eindeutigen Ergebnissen führt.

Für die Ansteuerung des ersten Stellgliedes kann ebenfalls ein Modell verwendet werden, das den Soll-Luftmassenstrom und den Soll-Ansaugrohrdruck in eine Soll-Lage des ersten Stell- gliedes umsetzt. Die Verwendung eines solchen Modells führt zu einer besonders exakten und rechensparenden Gewinnung der Soll-Lage des ersten Stellgliedes.

Durch die Verwendung einer luftmassenstromeinflussfreien Er- zeugung des Soll-Ansaugrohrdruckes für Zustände, in denen das zweite Stellglied nicht an einer Endstellung ist, werden glatte Übergänge zwischen Bereichen, in denen die Füllungs-

steuerung durch die geeignete Betätigung des zweiten Stell- gliedes bewirkt wird, und Bereichen, in denen dazu ein Ein- griff über die Drosselklappe erfolgt, erreicht. Dies führt zu einer einfachen Reglerstruktur bei der mit nur wenigen Para- metern eine gute Abstimmung auf ein Brennkraftmaschinenmodell erreicht werden kann. Dies gilt insbesondere, da für die Fül- lungsberechnung bei Brennkraftmaschinen, die nur ein erstes Stellglied, jedoch kein zweites Stellglied aufweisen, bereits Modelle verwendet werden. Der erfindungsgemäße Ansatz erlaubt es alle möglichen Betriebsarten abzudecken, von stark gedros- selt bis zu Volllast.

In Betriebszuständen, in denen das zweite Stellglied an der unteren Endstellung anliegt, d. h. eine weitere Beeinflussung der Füllung in den Brennräumen der Brennkraftmaschine durch das zweite Stellglied nicht mehr möglich ist, ist zur Luft- masseneinstellung ein zusätzlicher Eingriff über das erste Stellglied unvermeidlich, da dann der Soll-Ansaugrohrdruck durch die Endstellungen bestimmt ist und zugleich luftmassen- stromabhängig wird. Es ist deshalb eine Weiterbildung der Er- findung bevorzugt, bei der der Soll-Ansaugrohrdruck ohne das erfindungsgemäße Modell bestimmt und das erste Stellglied be- tätigt wird, um den Soll-Luftmassenstrom einzustellen, wenn das zweite Stellglied an die untere Endstellung gestellt ist.

Als Stellglieder kommen bei einer Brennkraftmaschine insbe- sondere eine Drosselklappe für das erste Stellglied und eine Vorrichtung zur Verstellung des Hubverlaufes bei Einlassven- tilen für ein zweites Stellglied in Frage. Es ist deshalb be- vorzug, dass das erste Stellglied ein in einem Ansaugtrakt liegende Drosselklappe und als zweites Stellglied Einlassven- tile mit variabler Hubverstellung verwendet werden. Natürlich können auch beliebige andere Stellglieder Anwendung finden, beispielsweise elektromagnetisch angetriebene Ventile, die ein Beispiel für Einlassventile sind, bei denen nicht der Ma- ximalhub, jedoch die Öffnungsdauer verstellt werden kann. Al- ternativ zu einer Drosselklappe kann es sich beim ersten

Stellglied auch um die Ansteuerung einer geeigneten Auflade- vorrichtung, beispielsweise eines Turbinenladers mit variab- ler Geometrie oder eines Kompressors handeln.

Sehr häufig werden Brennkraftmaschinen heute in Kraftfahrzeu- gen eingesetzt. Für eine solche Anwendung ist es zu bevorzu- gen, dass der Soll-Luftmassenstrom aus einem Fahrerwunschsig- nal abgeleitet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf jede Brennkraftma- schine angewendet werden, die zwei Stellglieder im Ansaug- trakt aufweist, welche hintereinandergeschaltet jeweils den Luftmassenstrom durch den Ansaugtrakt beeinflussen. In der Regel wird es sich dabei um eine Drosselklappe sowie eine Ventilhubverstellung, mit der das Verhalten der Einlassventi- le während des Öffnens beeinflusst werden kann, handeln. Da- bei ist eine Verstellung der Einlassventilsteuerzeiten ebenso denkbar, wie eine Verstellung des maximalen Hubes, den die Einlassventile während der Öffnung ausführen können. Dabei sind auch nur diskontinuierlich verstellbare Einlassventile 'für das erfindungsgemäße Verfahren tauglich, beispielsweise Einlassventile, die zwischen zwei unterschiedlichen Maximal- hüben verstellt werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren schafft die Grundlage für ei- genständige Regelungen der beiden Stellglieder, z. B. einer Drosselklappe und einer Ventilhubverstellung. Damit kann zwi- schen ungedrosseltem Betrieb, in dem z. B. der Luftmassenstrom der Verbrenriungs-Luft nur über die Ventilhubverstellung ge- steuert wird, und herkömmlichem, gedrosselten Betrieb, in dem Einlassventile mit festen maximalem Ventilhub betrieben wer- den und die Füllung über eine Drosselklappe geregelt wird, ein gleitender Übergang erreicht werden.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielhalber noch näher erläutert. In den Zeich- nungen zeigen :

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Ansaugtraktes einer Otto-Brennkraftmaschine, Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Ermittlung von Sollwerten für Drosselklappenstellung und Ventilhub bei einer Brennkraftmaschine und Fig. 3 die zugehörige Regelungsstruktur für ein Verfahren zur Füllungsregelung bei einer Otto- Brennkraftmaschine.

Die Brennkraftmaschine 1 ist hinsichtlich ihrer Ansaugseite in Fig. 1 schematisch dargestellt. Sie weist ein Ansaugrohr 2 auf, über das Verbrennungsluft in die Brennräume der Brenn- kraftmaschine 1 gelangt. In Fig. 1 ist schematisch ein Brenn- raum 3 dargestellt. Abgase der Verbrennung strömen in einen Abgastrakt 4. Der Brennraum 3 wird zum Ansaugrohr 2 über ein Einlassventil 5 sowie zum Abgastrakt 4 über ein Auslassventil 6 abgeschlossen. In den Brennraum ragt weiter eine Zündkerze 7, die angesaugtes und verdichtetes Gemisch entflammt.

Der Hub des Einlassventils 5 ist über eine Ventilhubverstell- einheit 8, die in Fig. 1 schematisch durch einen Doppelpfeil angedeutet ist, verstellbar. Dabei vollführt das Einlassven- til 5, das über einen (nicht dargestellten) Nockenwellenan- trieb betätigt wird, je nach Einstellung der Ventilhubver- stelleinheit 8 einen unterschiedlich großen Maximalhub, der zwischen einem minimalen und einem maximalen Ventilhubwert liegt. Es wird der Einfachheit halber hier lediglich von dem "Ventilhub"gesprochen, womit die maximale Erhebung des Ein- lassventils 5 während eines Öffnungsvorgangs gemeint ist. Der Ventilhub wird von einem (in Fig. 1 nicht dargestellten) Ven- tilhubsensor abgefühlt.

Im Ansaugrohr 2 befindet sich weiter eine Drosselklappe 9, die von einem Stellantrieb mit Lagerückmeldung betätigt wird.

Zur Lagerückmeldung ist ein (in Fig. 1 nicht eingezeichneter)

Drosselklappensensor vorgesehen, der einen Messwert über den Öffnungswinkel der Drosselklappe, also über die Drosselklap- penstellung liefert.

Der Drosselklappe 9 ist in Strömungsrichtung ein Luftmassen- stromsensor 10 in der Nähe des Einlasses des Ansaugrohres 2 vorgeordnet, der den in das Ansaugrohr 2 einströmenden Luft- massenstroms MF erfasst. Ein solcher Luftmassenstromsensor 10 ist'für luftmassengeführte Steuerungssysteme von Brennkraft- maschinen bekannt.

Weiter befindet sich zwischen der Drosselklappe 9 und dem Einlassventil 5 ein Drucksensor 11, der dort den Druck im An- saugrohr 2 misst. Eine solche Messung des Ansaugrohrdruckes P ist bei saugrohrdruckgeführten Füllungsregelungssystemen be- kannt.

Fig. 2 zeigt in einem Blockschaltbild einzelne bei der Durch- führung eines Verfahrens zur Füllungsregelung ablaufende Funktionen. Dabei sind einzelne Verarbeitungsblöcke sowie die zwischen ihnen transmittierten Größen eingezeichnet. Soll- Größen ist ein"s"vorangestellt, modellierten Größen ein"m" und Ist-Größen ein"i", um die Unterscheidung zu erleichtern.

Das Verfahren wird dabei von einem Steuergerät 12 ausgeführt, dem diverse Messwerte über Betriebsparameter der Brennkraft- maschine 1 zugeführt werden. An der Brennkraftmaschine 1 wird über den Luftmassenstromsensor 10 der Ist-Wert des Luftmas- senstromes MF erfasst. Der Drucksensor 11 misst den Ist-Wert des Ansaugrohrdruckes P. Der Ventilhubsensor 13 erfasst den Ist-Wert des Ventilhubes V, ein Drehzahlsensor misst die Drehzahl N und der Drosselklappensensor 15 liefert an seinem Ausgang den Ist-Wert der Drosselklappenstellung D. Die Ist- Werte für Ventilhub iV, Drosselklappenstellung iD, Ansaug- rohrdruck iP und Drehzahl N werden vom Steuergerät 12 einge- lesen.

Das Steuergerät 12 ermittelt im Betrieb fortlaufend Soll- Werte für die Drosselklappenstellung sD und den Ventilhub sV und wendet dazu ein Schema an, dass als Blockschaltbild in Fig. 2 dargestellt ist. Dieses Schema weist, wie in Fig. 2 gut zu erkennen ist, im wesentlichen zwei Zweige auf, einen zur Ermittlung des Soll-Wertes der Drosselklappenstellung sD (in Fig. 2 oben gezeichnet) und einen zur Ermittlung des Soll-Wertes für den Ventilhub sV (in Fig. 2 unten gezeich- net) : Die beiden Zweige sind jedoch miteinander über Querver- bindungen, die noch erläutert werden, verknüpft.

Zielgröße zur Ermittlung der Soll-Drosselklappenstellung sD ist der Soll-Ansaugrohrdruck sP. Um diesen zu berechnen, wird zuerst in einem Kennfeld 21 ausgehend von Drehzahl N und Tem- peratur der Ansaugluft T ein Basisdruck PNT im Ansaugrohr be- stimmt, der beim vorliegenden Betriebspunkt (bezogen auf die Drehzahl N und Temperatur T) gegeben sein sollte. Dieser Wert wird zusammen mit einer Druckanforderung PEXT, die von exter- nen Funktionen, z. B. einer Tankentlüftung stammt, einer Mini- malauswahleinheit 22 zugeführt, die am Ausgang den kleineren der am Eingang zugeführten Werte abgibt, so dass dort ein Wert für einen Ansaugrohrdruck-Basiswert PMIN-BAS anliegt.

Dieser Basiswert wird zusammen mit einem unteren Druckwert PMIN-V einer Maximalauswahleinheit 23 zugeführt, die den grö- ßeren der beiden Werte an den Ausgang durchschaltet, so dass dort ein Ansaugrohrdruck-Zwischenwert P-1 anliegt.

Beim unteren Druckwert PMIN-V handelt es sich um denjenigen Ansaugrohrdruck, der bei maximalem Ventilhub V beim durch den Soll-Luftmassenstrom gewünschten Betriebspunkt erhalten wird.

Der Wert stammt aus einem Massenstrommodell 25, in das der Soll-Wert für den Luftmassenstrom sMF und ein Wert für den maximalen Ventilhub VMAX eingingen. Auf dieses Modell wird später noch genauer eingegangen werden.

Der Soll-Zwischenwert P-1 wird einem Schalter 24 zugeführt, der an einem weiteren Eingang einen weiteren Ansaugrohrdruck- Zwischenwert P-2 empfängt. Dieser weitere Zwischenwert P-2

stammt ebenfalls aus dem Massenstrommodell 25, das am einen Eingang ebenfalls den Soll-Wert für den Luftmassenstrom sMF empfing. Am anderen Eingang wird dem Massenstrommodell 25 zur Berechnung des weiteren Zwischenwertes P-2 der Ist-Wert für den Ventilhub iV eingespeist. Dabei handelt es sich tatsäch- lich, wie die weitere Beschreibung noch zeigen wird, um den Ventilhub an der oberen Endstellung.

Der Schalter 24 schaltet einen der beiden Eingänge auf den Ausgang durch, wobei die Schalterstellung (Position"1"oder Position"2") von einem Steuersignal abhängt, dessen Herkunft später noch erläutert wird. Hier ist bloß wesentlich, dass der Schalter auf Stellung"1"ist, wenn sich der Ventilhub nicht am unteren Endstellungswert befindet. In diesem Fall wird also der weitere Zwischenwert P-2 am Ausgang als Soll- Wert für den Ansaugrohrdruck sP abgegeben. Zusammen mit dem Soll-Wert für den Luftmassenstrom sMF wird daraus dann. in ei- nem Drosselklappenmodell 26 ein Soll-Wert für die Drossel- klappenstellung sD bestimmt. Dieses Modell wird nachfolgend noch erläutert.

Im Zweig zur Bestimmung des Soll-Wertes für den Ventilhub sV wird zuerst in einem Kennfeld 27 aus der Drehzahl N und dem Ist-Wert für den Ansaugrohrdruck iP ein Wert für einen mini- malen Ventilhub VMIN ermittelt. Es handelt sich dabei um den- jenigen Wert, der beim aktuellen Betriebspunkt mindestens für den Ventilhub eingestellt werden kann.

Parallel dazu wird in einem invertierten Massenstrommodell 28 aus dem Ist-Wert des Ansaugrohrdruckes iP und dem Soll-Wert für den Luftmassenstrom sMF ein Ventilhub-Zwischenwert V-1 ermittelt. Das invertierte Massenstrommodell 28, das dabei verwendet wird, ist exakt invers zum Massenstrommodell 25, das im oberen Zweig des Blockschaltbildes der Fig. 2 zur Er- mittlung des Soll-Wertes für den Ansaugrohrdruck sP verwendet wird.

Der Ventilhub-Zwischenwert V-2 und der Soll-Wert für den mi- nimalen Ventilhub VMIN werden in einer Maximalauswahleinheit 29 dahingehend ausgewertet, dass der größere der beiden Werte als ein Ventilhubzwischenwert V-2 am. Ausgang abgegeben wird.

Dieser wird dann an einen Eingang"1"eines Schalters 30 ge- legt, an dessen Eingang"2"ein externer Ventilhubwert VEXT eingespeist wird. Die Stellung des Schalters 30 hängt von ei- nem externen Steuersignal EXT ab. Mit diesem Steuersignal EXT wird auf den Eingang"2"umgeschaltet, wenn ein bestimmter Ventilhub VEXT zwangsweise vorgegeben werden soll, beispiels- weise im Start der Brennkraftmaschine, bei Fehlerzuständen, während Adaptionsläufen u. ä. Im Normalbetrieb bewirkt das Steuersignal EXT, dass der Schalter 30 auf der Position"1" steht, so dass der am Ausgang abgegebene Soll-Wert für den Ventilhub sV identisch ist mit dem Ventilhub-Zwischenwert V- 2.

Der derart ermittelte Soll-Wert für den Ventilhub sV wird ei- ner Vergleichseinheit 31 eingespeist, die weiter am Eingang noch den Ventilhub-Zwischenwert V-1 empfängt. Sind die beiden Werte gleich, d. h. stammt der Soll-Wert für den Ventilhub sV letztlich aus dem invertierten Massenstrommodell 28, so gibt die Vergleichseinheit 31 an ihren Ausgang ein Signal ab, das den Schalter 24 des oberen Zweigs des Blockschaltbilds der Fig. 2 in die Position"1"schaltet. Sind die Werte nicht gleich, d. h. ergab sich der Soll-Wert für den Ventilhub sV aus dem externen Ventilhubwert VEXT oder dem minimalen Ven- tilhubwert VMIN, so liegt der Schalter 24 in Position"2".

Somit verwendet das Massenstrommodell 25 bei Schalterstellung "2"tatsächlich als Ist-Lage iV die Endstellung, nämlich den aktuellen minimalen Ventilhubwert VMIN (bzw. den externen Wert VEXT).

Der Ausgang der Vergleichseinheit 31 stellt nicht die einzige Verknüpfung des oberen mit dem unteren Zweig des Blockschalt- bildes der Fig. 2 dar. Weitere Verknüpfungen sind dadurch ge-

geben, dass zum einen der Ventilhub-Zwischenwert V-1 mit ei- nem invertierten Massenstrommodell 28 errechnet wird, das e- benfalls-allerdings in der ursprünglichen nicht- invertierten Form-bei der Berechnung des Ansaugrohrdruck- Zwischenwertes P-2 eingeht. Eine weitere Verknüpfung besteht darin, dass sowohl der obere als auch der untere Zweig den Soll-Wert für den Luftmassenstrom sMF verarbeiten. Gleiches gilt für die Drehzahl N.

Schließlich ist eine weitere Verknüpfung im Regelkreis da- durch gegeben, dass der obere Zweig des Blockschaltbildes der Fig. 2 den Soll-Wert für den Ansaugrohrdruck sP ermittelt, der untere Zweig den Ist-Wert für den Ansaugrohrdruck iP be- rücksichtigt.

Diese regelungstechnische Verknüpfung ist in Fig. 3 detail- lierter dargestellt, die als Blockschaltbild die Reglerstruk- tur zeigt. Darin weist das Steuergerät 12 einen Vorwärtsblock 16 sowie einen Rückwärtsblock 17 auf. Im Vorwärtsblock 16 werden modellierte Werte für Luftmassenstrom MF und Ansaug- rohrdruck P bestimmt. Der Vorwärtsblock 16 verfügt über eine Modelleinheit 18 sowie ein Abgleichmodul 19, deren Funktion noch erläutert wird.

Die Modelleinheit 18 empfängt die Ist-Werte für Ventilhub iV und Drosselklappenstellung D sowie den Messwert der Drehzahl N und für berechnet in Abhängigkeit von diesen Eingangsgrößen Modellwerte für den Ansaugrohrdruck mP und den Luftmassen- strom mMF. Dabei können noch weitere Einflussgrößen, wie Tem- peratur im Ansaugrohr 2 usw. berücksichtigt werden. Das Mo- dell legt folgende Gleichung 1 zugrunde mMF = C x Q x LD x PSI, (Gleichung 1) in der C eine temperaturabhängige Konstante, Q eine Quer- schnittsfunktion der Drosselklappe, LD den Umgebungsluftdruck und PSI eine Psifunktion bedeuten. Die Konstante C gibt die

Temperatureinflüsse auf die Gasströmung wieder und kann ent- weder einem geeigneten Kennfeld entnommen werden oder durch folgende Gleichung 2 aus der Gaskonstante G, der Lufttempera- tur T und einem dem Isotropenexponent K des Gases (bei Luft 1,4) berechnet werden : C= | 2K C=---L (Gleichung 2) (K-1) GT Die Querschnittsfunktion Q definiert den von der Drosselklap- pe 9 in Abhängigkeit der Drosselklappenstellung D freigegebe- nen Strömungsquerschnitt und wird durch Rückgriff auf eine geeignete Kennlinie bestimmt. Die Psifunktion PSI gibt abhän- gig vom Druckgradienten über die Drosselklappe, d. h. vom Quo- tienten aus Ansaugrohrdruck P und Luftdruck LD einen Wert wieder ; sie ist in der Technik dem Fachmann bekannt.

Der derart berechnete modellierte Luftmassenstrom mMF wird von der Modelleinheit 18 unter anderem an das Abgleichmodul 19 ausgegeben.

Zur Berechnung des modellierten Ansaugrohrdruckes mP stellt die Modelleinheit 18 eine Bilanzierung der Massenströme im Ansaugrohr nach folgender Gleichung 3 auf 7 T'OL I (Gleichung 3) in der VOL das Ansaugrohrvolumen zwischen Drosselklappe und Einlassventil und MZ den Luftmassenstrom in den Zylinder be- zeichnen. Der Luftmassenstrom in den Zylinder kann dabei durch folgende Gleichung 4 berechnet werden llZ=VF (F1 mP-F2) (Gleichung 4) in der VF eine Ventilhubfunktion wiedergibt, d. h. den Ein- fluss des Ventilhubs V auf den in den Zylinder strömenden Luftmassenstrom MF bezeichnet. Die Faktoren F1 und F2 sind

drehzahl-und betriebsparameterabhängige Volumenwirkungsgra- de, wobei F1 die Steigung einer Wirkungsgradkurve und F2 de- ren Nullwert (Offset) bezeichnet.

Die beiden Gleichungen 3 und 4 ergeben eine Differentialglei- chung aus der der modellierte Ansaugrohrdruck mP als Funktion des Luftmassenstromes MF sowie der Parameter, die in die Ven- tilhubfunktion VF und die Faktoren F1 und F2 eingehen, be- rechnet werden kann. Es handelt sich dabei somit um das Mas- senstrommodell, das bezüglich Fig. 2 erwähnt wurde.

Durch Lösen dieser Differentialgleichung, wie es beispiels- weise in der EP 0 820 559 Bl beschrieben ist, bestimmt die Modelleinheit 18 den modellierten Ansaugrohrdruck mP und gibt diesen am Ausgang an das Abgleichmodul 19 aus.

Das Abgleichmodul 19 berechnet nun aus der Differenz zwischen modellierten und Ist-Größen für Ansaugrohrdruck P und Luft- massenstrom MF Abgleichparameter A und beaufschlagt damit so- wohl die Modelleinheit 18 als auch eine im Rückwärtsblock 17 'vorgesehene Inversmodelleinheit 20. Dadurch ist zwischen Ab- gleicheinheit 19 und Modelleinheit 18 ein Regelkreis ge- schlossen, der Abweichungen zwischen modelliertem Luftmassen- strom mMF sowie Ist-Luftmassenstrom iMF über Eingriffe auf die Querschnittsfunktion Q sowie den verwendeten Wert des Um- gebungsluftdrucks LD, d. h. den Luftdruck vor der Drossel, ausregelt. Ähnliches gilt für die Lösung der Differential- gleichung, in der dann bereits der verbesserte modellierte Luftmassenstrom mMF eingeht. Das Abgleichmodell 19 zieht dazu die vom Luftmassenstromsensor 10 und dem Drucksensor 11 ge- lieferten Ist-Werte über Ansaugrohrdruck iP und Luftmassen- strom iMF heran.

Im Rückwärtsblock 17, der die Inversmodelleinheit 20 auf weist, wird nun das in der Modelleinheit 18 ausgeführte Mo- dell in entgegengesetzter Richtung durchlaufen, wobei die Soll-Werte für Ansaugrohrdruck sP und Luftmassenstrom sMF

eingehen, um Soll-Werte für Drosselklappenstellung D und Ven- tilhub V zu bestimmen. Der Soll-Wert für den Ansaugrohrdruck sP wird dabei mit dem in Fig. 2 schematisch gezeigten Verfah- ren erzeugt. Der Soll-Luftmassenstrom stammt von einem Fahr- pedalgeber.

Die Abgleichparameter hinsichtlich Querschnittsfunktion Q bzw. Druck vor der Drosselklappe werden dabei ebenfalls be- rücksichtigt. Mittels der Gleichung 1 wird nun der Wert für die Querschnittsfunktion Q bestimmt, wobei anstelle des mo- dellierten Wertes nun der Soll-Wert für den Luftmassenstrom sMF eingesetzt wird. Aus dem Wert für die Querschnittsfunkti- on Q wird über die Kennlinie die Soll-Drosselklappenstellung sD bestimmt. Dies entspricht dem Drosselklappenmodell 26 der Fig. 2. Weiter wird der Soll-Wer. t der Ventilhubstellung sV ermittelt, wie zu Fig. 2 erläutert. Diese Soll-Werte werden dann an der Brennkraftmaschine 1 eingestellt.