DE10335399B4 - Method and device for operating a drive unit with an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinheit (1) mit einem Verbrennungsmotor (5), bei dem eine für den Sauerstoffanteil in der aus dem Verbrennungsmotor (5) strömenden Luft charakteristische Größe geschätzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die für den Sauerstoffanteil geschätzte charakteristische Größe mit einer gemessenen charakteristischen Größe für den Sauerstoffanteil verglichen wird und dass in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses ein Wert für eine charakteristische Größe einer von dem Verbrennungsmotor (5) angesaugten Frischluftmenge korrigiert wird.Method for operating a drive unit (1) with an internal combustion engine (5) in which a variable characteristic of the oxygen content in the air flowing from the internal combustion engine (5) is estimated, characterized in that the characteristic variable estimated for the oxygen fraction is measured with a measured value Characteristic size is compared for the oxygen content and that, depending on the comparison result, a value for a characteristic size of an intake from the internal combustion engine (5) fresh air quantity is corrected.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht von einem Verfahren von einer Vorrichtung zum Betreiben einer Antriebseinheit mit einem Verbrennungsmotor nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.The invention is based on a method of a device for operating a drive unit with an internal combustion engine according to the preamble of the independent claims.

Aus der DE 100 17 280 A1 ist bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine bekannt bei denen der Sauerstoffanteil in der aus der Brennkraftmaschine strömenden Luft mittels eines Modells geschätzt wird.From the DE 100 17 280 A1 A method and a device for controlling an internal combustion engine are already known in which the proportion of oxygen in the air flowing out of the internal combustion engine is estimated by means of a model.

Die EP 1 223 328 A1 offenbart ein Schätzwertverfahren für die Frischluftmenge, die in einem Ansaug- und einem Absaugrohr einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Abgasrückführungskreis vorhanden ist.The EP 1 223 328 A1 discloses an estimate method for the amount of fresh air present in an intake and exhaust pipe of an internal combustion engine having an exhaust gas recirculation circuit.

Die WO 97/35 106 A2 offenbart ein Verfahren, zur Berechnung der tatsächlich in den Zylinder einströmenden Frischluftmasse mit Hilfe eines Saugrohrfüllungsmodells, wobei die Berechnung der tatsächlich in den Zylinder einströmenden Frischluftmasse mit Hilfe eines Saugrohrfüllungsmodells, wobei die Modellbeschreibung auf einer nichtlinearen Differentialgleichung basiert. Der gewählte Modellansatz beinhaltet dabei die Modellierung der externen Abgasrückführung, von variablen Saugsystemen und von Systemen mit variabler Ventilsteuerung. Diese modellgestützte Lasterfassung ist bei luftmassengeführten und bei saugrohrdruckgeführten Motorsteuerungen einsetzbar. Ein Korrekturalgorithmus in Form eines Modellregelkreises gestattet bei Ungenauigkeiten von Modellparametern eine permanente Genauigkeitsverbesserung, d. h. einen Modellabgleich im stationären und instationären Betrieb.The WO 97/35 106 A2 discloses a method of calculating the fresh air mass actually entering the cylinder by means of a draft tube filling model, wherein the calculation of the fresh air mass actually entering the cylinder is by means of a draft tube filling model, the model description being based on a non-linear differential equation. The selected model approach includes the modeling of the external exhaust gas recirculation, of variable intake systems and of systems with variable valve timing. This model-based load detection can be used with air-mass-guided and intake-manifold pressure-controlled motor controls. A correction algorithm in the form of a model control loop permits a permanent improvement in accuracy in case of inaccuracies of model parameters, ie a model matching in stationary and transient operation.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betreiben einer Antriebseinheit mit einem Verbrennungsmotor mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass die für den Sauerstoffanteil geschätzte charakteristische Größe mit einer gemessenen charakteristischen Größe für den Sauerstoffanteil verglichen wird und dass in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses ein Wert für eine charakteristische Größe einer von dem Verbrennungsmotor angesaugten Frischluftmenge korrigiert wird. Auf diese Weise lässt sich die angesaugte Frischluftmenge sehr präzise ausgehend von einem beliebigen Wert ermitteln, sodass auf einen Luftmassenmesser zur Bestimmung der angesaugten Frischluftmenge verzichtet und somit Kosten eingespart werden können. Außerdem lässt sich der derart präzise ermittelte Wert für die angesaugte Frischluftmenge als zuverlässige Eingangsgröße für weitere Steuer- oder Regelfunktionen der Antriebseinheit verwenden, beispielsweise für eine Abgasrückführregelung.The method according to the invention and the device according to the invention for operating a drive unit with an internal combustion engine having the features of the independent claims have the advantage that the characteristic variable estimated for the oxygen fraction is compared with a measured characteristic variable for the oxygen content and that depending on the comparison result Corrected value for a characteristic size of a sucked by the internal combustion engine fresh air amount. In this way, the intake fresh air can be very precisely determined from any value, so waiving an air mass meter to determine the intake fresh air and thus costs can be saved. In addition, the precisely determined value for the intake fresh air quantity can be used as a reliable input variable for further control or regulating functions of the drive unit, for example for an exhaust gas recirculation control.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich.The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the main claim method are possible.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die geschätzte charakteristische Größe für den Sauerstoffanteil vor dem Vergleich mit der gemessenen Größe einer Filterung unterzogen wird, die das Verhalten einer Vorrichtung, die zur Ermittlung der gemessenen charakteristischen Größe verwendet wird, nachbildet. Auf diese Weise wird das Verhalten der Messvorrichtung bei der Bildung der geschätzten charakteristischen Größe für den Sauerstoffanteil berücksichtigt, so dass der Vergleich mit der gemessenen Größe besonders aussagekräftig ist.It is particularly advantageous for the estimated characteristic quantity for the oxygen fraction to be subjected to filtering before the comparison with the measured variable, which pattern simulates the behavior of a device which is used to determine the measured characteristic variable. In this way, the behavior of the measuring device in the formation of the estimated characteristic quantity for the oxygen content is taken into account, so that the comparison with the measured variable is particularly meaningful.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der korrigierte Wert für die charakteristische Größe der angesaugten Frischluftmenge für eine Abgasrückführregelung eingesetzt wird. Auf diese Weise ist man nicht auf eine Messung der angesaugten Frischluftmenge angewiesen, die fehlerhaft sein kann oder die ausfallen kann. Mit dem korrigierten Wert für die charakteristische Größe der angesaugten Frischluftmenge steht dann immer noch ein zuverlässiger Wert zur Verfügung, mit dem die Abgasrückführregelung aufrechterhalten werden kann, ohne dass die Antriebseinheit auf Grund einer fehlerhaften oder ausbleibenden Messung der angesaugten Frischluftmenge abgeschaltet bzw. einer Reparaturwerkstatt zugeführt werden muss. Dabei kann auf einen Sensor, wie z. B. einen Luftmassenmesser, zur Bestimmung der angesaugten Frischluftmenge auch generell verzichtet werden.It is particularly advantageous if the corrected value for the characteristic quantity of the intake fresh air quantity is used for an exhaust gas recirculation control. In this way, one is not dependent on a measurement of the intake fresh air amount that may be faulty or may fail. With the corrected value for the characteristic size of the intake fresh air amount is then still a reliable value available, with the exhaust gas recirculation control can be maintained without the drive unit are switched off due to a faulty or lacking measurement of fresh air intake or fed to a repair shop got to. It can on a sensor, such. As an air mass meter, to determine the intake fresh air quantity and are generally dispensed with.

Ein alternativer Einsatz des korrigierten Wertes für die charakteristische Größe der angesaugten Frischluftmenge im Rahmen der Abgasrückführregelung kann auch als Rückfallposition für den Fall vorgesehen werden, dass ein Messwert für die charakteristische Größe der angesaugten Frischluftmenge nicht zur Verfügung steht oder fehlerhaft ist. In diesem Fall wird einem korrekten Messwert für die charakteristische Größe der angesaugten Frischluftmenge der Vorzug gegeben vor dem korrigierten Wert für die charakteristische Größe der angesaugten Frischluftmenge. In diesem Fall wird der korrigierte Wert für die charakteristische Größe der angesaugten Frischluftmenge für die Abgasrückführregelung nur dann eingesetzt, wenn ein Messwert für die charakteristische Größe der angesaugten Frischluftmenge nicht zur Verfügung steht oder fehlerhaft ist.An alternative use of the corrected value for the characteristic quantity of the intake fresh air amount in the context of the exhaust gas recirculation control can also be provided as a fallback position in the event that a measured value for the characteristic size of the intake fresh air amount is not available or is faulty. In this case, a correct measurement for the characteristic amount of the intake fresh air amount is given preference over the corrected value for the characteristic amount of the intake fresh air amount. In this case, the corrected value for the characteristic amount of the intake fresh air amount for exhaust gas recirculation control is used only when a measured value for the characteristic amount of the intake fresh air amount is not available or is erroneous.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn für die Schätzung der charakteristische Größe für den Sauerstoffanteil in der aus dem Verbrennungsmotor strömenden Luft der korrigierte Wert für die charakteristische Größe der angesaugten Frischluftmenge verwendet wird. Auf diese Weise lässt sich ein Regelkreis realisieren, mit dem der korrigierte Wert für die charakteristische Größe für die angesaugte Frischluftmenge möglichst genau an den tatsächlichen Wert für die angesaugte Frischluftmenge angenähert werden kann.A further advantage arises if, for the estimation, the characteristic size for the Oxygen content in the air flowing from the internal combustion engine, the corrected value for the characteristic amount of the intake fresh air amount is used. In this way, a control loop can be realized with which the corrected value for the characteristic variable for the intake fresh air quantity can be approximated as closely as possible to the actual value for the intake fresh air quantity.

Dies vor allem dann, wenn der Wert für die charakteristische Größe für die angesaugte Frischluftmenge, insbesondere mittels eines Regelkreises, im Sinne einer betragsmäßigen Reduzierung des Vergleichsergebnisses korrigiert wird.This is especially true when the value for the characteristic quantity for the intake fresh air quantity, in particular by means of a control loop, is corrected in the sense of a reduction in the amount of the comparison result.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and explained in more detail in the following description.

Es zeigen 1 eine schematische Ansicht einer Antriebseinheit mit Verbrennungsmotor, 2 ein Funktionsdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung und 3 eine alternative Ausführungsform.Show it 1 a schematic view of a drive unit with internal combustion engine, 2 a functional diagram for explaining the method and apparatus of the invention and 3 an alternative embodiment.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

In 1 kennzeichnet 1 eine Antriebseinheit mit einem Verbrennungsmotor 5. Die Antriebseinheit 1 kann bspw. ein Fahrzeug antreiben. Der Verbrennungsmotor 5 kann bspw. als Ottomotor oder als Dieselmotor ausgebildet sein. Im Folgenden soll beispielhaft angenommen werden, dass der Verbrennungsmotor 5 als Ottomotor ausgebildet ist. Dem Verbrennungsmotor 5 ist über eine Luftzufuhr 40 Frischluft zugeführt. Die Strömungsrichtung der Frischluft in der Luftzufuhr 40 ist in 1 durch einen Pfeil gekennzeichnet. Der zugeführte Frischluftmassenstrom wird von einem Luftmassenmesser 50, beispielsweise von einen Heißfilm-Luftmassenmesser gemessen und der Messwert kontinuierlich oder zeitlich diskret an eine Motorsteuerung 20 weitergeleitet. In Strömungsrichtung der Frischluft in der Luftzufuhr dem Luftmassenmesser 50 nachfolgend ist eine Drosselklappe 55 angeordnet, die von der Motorsteuerung 20 zur Einstellung eines vorgegebenen Öffnungsgrades beispielsweise zur Erzielung eines gewünschten Luft-/Kraftstoffgemischverhältnisses in einem in 1 nicht dargestellten Brennraum des Verbrennungsmotors 5 angesteuert wird. Der Teil der Luftzufuhr 40 zwischen der Drosselklappe 55 und dem Verbrennungsmotor 5 wird auch als Saugrohr bezeichnet und ist in 1 mit dem Bezugszeichen 45 gekennzeichnet. In das Saugrohr 45 mündet ein Abgasrückführkanal 90 mit einem Abgasrückführventil 95, dessen Öffnungsgrad ebenfalls von der Motorsteuerung 20 zur Einstellung einer gewünschten Abgasrückführrate beispielsweise im Rahmen einer Abgasrückführregelung angesteuert wird. Im Saugrohr 45 ist ein Saugrohrdrucksensor 60 und ein Saugrohrtemperatursensor 65 angeordnet. Der Saugrohrdrucksensor 60 misst den Saugrohrdruck und leitet den Messwert kontinuierlich oder zeitlich diskret an die Motorsteuerung 20 weiter. Der Saugrohrtemperatursensor 65 misst die Saugrohrtemperatur, also die Temperatur der dem Verbrennungsmotor 5 zugeführten Luft im Saugrohr 45, und leitet den Messwert kontinuierlich oder zeitlich diskret an die Motorsteuerung 20 weiter. Über mindestens ein Einspritzventil 75 wird Kraftstoff in einen oder mehrere nicht näher dargestellte Zylinder des Verbrennungsmotors 5 direkt eingespritzt, wobei die Einspritzmenge von der Motorsteuerung 20 in den Fachmann bekannter Weise beispielsweise zur Erzielung eines gewünschten Luft-/Kraftstoffgemischverhältnisses im in 1 nicht näher dargestellten Brennraum des Verbrennungsmotors 5 vorgegeben wird. Ferner ist beim Ottomotor für jeden Zylinder des Verbrennungsmotors 5 eine Zündkerze 80 vorgesehen, die zur Zündung des im Brennraum des Verbrennungsmotors 5 befindlichen Luft-Kraftstoffgemisches dient und deren Zündzeitpunkt ebenfalls von der Motorsteuerung 20 beispielsweise zur Erzielung eines gewünschten Drehmoments des Verbrennungsmotors 5 vorgegeben wird. Die Drehzahl des Verbrennungsmotors 5 wird von einem Drehzahlsensor 70 in dem Fachmann bekannter Weise gemessen und der Messwert kontinuierlich oder zeitlich diskret an die Motorsteuerung 20 weitergeleitet. Das bei der Verbrennung des Luft-/Kraftstoffgemisches im Brennraum der einzelnen Zylinder des Verbrennungsmotors 5 gebildete Abgas wird in einen Abgasstrang 85 ausgestoßen. Der Sauerstoffgehalt des Abgases im Abgasstrang 85 wird durch eine Lambda-Sonde 10 gemessen und der Messwert kontinuierlich oder zeitlich diskret an die Motorsteuerung 20 weitergeleitet. Ein Teil des Abgases wird über den Abgasrückführkanal 90 wieder dem Saugrohr 45 zugeführt. Alternativ zu der beschriebenen Ausführungsform kann der Kraftstoff auch in das Saugrohr 45 und somit nicht direkt in die Zylinder des Verbrennungsmotors 5 eingespritzt werden. Beim Dieselmotor ist im Vergleich zum Ottomotor beispielsweise die Zündkerze 80 für jeden Zylinder nicht vorgesehen. Bei einem Dieselmotor mit Abgasturbolader kann statt des Saugrohrdrucksensors 60 ein Ladedrucksensor und statt des Saugrohrtemperatursensors 65 ein Ladelufttemperatursensor in Strömungsrichtung der Frischluft vor der Drosselklappe 55 und hinter einem Verdichter des Abgasturboladers in der Luftzufuhr 40 angeordnet sein und die entsprechenden Messwerte an die Motorsteuerung 20 liefern.In 1 features 1 a drive unit with an internal combustion engine 5 , The drive unit 1 can, for example, drive a vehicle. The internal combustion engine 5 can, for example, be designed as a gasoline engine or as a diesel engine. The following is an example to assume that the internal combustion engine 5 is designed as a gasoline engine. The internal combustion engine 5 is about an air supply 40 Fresh air supplied. The flow direction of the fresh air in the air supply 40 is in 1 indicated by an arrow. The supplied fresh air mass flow is from an air mass meter 50 For example, measured by a hot-film air mass meter and the measured value continuously or temporally discrete to a motor controller 20 forwarded. In the flow direction of the fresh air in the air supply to the air mass meter 50 Below is a throttle 55 arranged by the engine control 20 for setting a predetermined opening degree, for example, to achieve a desired air / fuel mixture ratio in an in 1 not shown combustion chamber of the internal combustion engine 5 is controlled. The part of the air supply 40 between the throttle 55 and the internal combustion engine 5 is also called suction tube and is in 1 with the reference number 45 characterized. Into the suction pipe 45 opens an exhaust gas recirculation channel 90 with an exhaust gas recirculation valve 95 , whose opening degree is also from the engine control 20 is set to set a desired exhaust gas recirculation rate, for example in the context of an exhaust gas recirculation control. In the intake manifold 45 is an intake manifold pressure sensor 60 and a suction pipe temperature sensor 65 arranged. The intake manifold pressure sensor 60 Measures the intake manifold pressure and discretely directs the measured value to the engine management unit, either in time or in a timely manner 20 further. The intake manifold temperature sensor 65 measures the intake manifold temperature, ie the temperature of the internal combustion engine 5 supplied air in the intake manifold 45 , and passes the measured value continuously or temporally discretely to the engine control 20 further. Via at least one injection valve 75 Fuel is in one or more cylinders, not shown, of the internal combustion engine 5 directly injected, with the injection quantity from the engine control 20 in the manner known in the art, for example, to achieve a desired air / fuel mixture ratio in 1 not shown combustion chamber of the internal combustion engine 5 is given. Furthermore, in the gasoline engine for each cylinder of the internal combustion engine 5 a spark plug 80 provided for the ignition of the combustion chamber of the internal combustion engine 5 located air-fuel mixture and their ignition also from the engine control 20 for example, to achieve a desired torque of the internal combustion engine 5 is given. The speed of the internal combustion engine 5 is from a speed sensor 70 measured in the conventional manner and the measured value continuously or temporally discrete to the engine control 20 forwarded. The combustion of the air / fuel mixture in the combustion chamber of the individual cylinders of the internal combustion engine 5 formed exhaust gas is in an exhaust line 85 pushed out. The oxygen content of the exhaust gas in the exhaust system 85 is through a lambda probe 10 measured and the measured value continuously or temporally discrete to the engine control 20 forwarded. Part of the exhaust gas is via the exhaust gas recirculation channel 90 again the suction pipe 45 fed. As an alternative to the described embodiment, the fuel may also be in the intake manifold 45 and thus not directly into the cylinders of the internal combustion engine 5 be injected. When diesel engine is compared to the gasoline engine, for example, the spark plug 80 not intended for each cylinder. In a diesel engine with turbocharger instead of the intake manifold pressure sensor 60 a boost pressure sensor and instead of the intake manifold temperature sensor 65 a charge air temperature sensor in the flow direction of the fresh air in front of the throttle valve 55 and behind a compressor of the exhaust gas turbocharger in the air supply 40 be arranged and the corresponding measured values to the engine control 20 deliver.

In 2 ist ein Funktionsdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Dabei kennzeichnet 15 einen Regelkreis, der software- und/oder hardwaremäßig in der Motorsteuerung 20 implementiert sein kann. Der Regelkreis 15 umfasst ein Modell 25 zur Schätzung des Sauerstoffanteils in dem aus dem Verbrennungsmotor 5 in den Abgasstrang 85 strömenden Abgas. Das Modell 25 kann dabei beispielsweise wie in der DE 100 17 280 beschrieben aufgebaut sein. Dabei werden dem Modell 25 als Eingangsgrößen die vom Drehzahlsensor 70 ermittelte Motordrehzahl n, der vom Saugrohrdrucksensor 60 ermittelte Saugrohrdruck p, die von dem Saugrohrtemperatursensor 65 ermittelte Saugrohrtemperatur T und der von der Motorsteuerung 20 an dem mindestens einen Einspritzventil 75 eingestellte Kraftstoffmassenstrom mk zugeführt. Ferner wird dem Modell 25 ein korrigierter Wert mLk für den dem Verbrennungsmotor 5 zugeführten Frischluftmassenstrom zugeführt. In der aus der DE 100 17 280 bekannten Weise ermittelt das Modell 25 aus der Motordrehzahl n, dem Saugrohrdruck p, der Saugrohrtemperatur T und dem korrigierten Wert mLk für den dem Verbrennungsmotor 5 zugeführten Frischluftmassenstrom sowie dem Kraftstoffmassenstrom mk einen Schätzwert für den Sauerstoffanteil im Abgas, der in 2 mit (1/λ)s gekennzeichnet ist. Der einzige Unterschied bei der Berechnung des Schätzwertes (1/λ)s für den Sauerstoffanteil im Abgas im Vergleich zur DE 100 17 280 besteht hier darin, dass im vorliegenden Ausführungsbeispiel statt des Messwertes mL des Luftmassenmessers 50 für den zugeführten Frischluftmassenstrom der korrigierte Wert mLk für den zugeführten Frischluftmassenstrom zur Berechnung des Schätzwertes (1/λ)s für den Sauerstoffanteil im Abgas verwendet wird. Der ermittelte Schätzwert (1/λ)s für den Sauerstoffanteil im Abgas kann einem Block 100 zugeführt werden. Der Block 100 besteht aus einem Tiefpassfilter mit Filterzeitkonstante und einem Totzeitglied. Das Totzeitglied simuliert die Gaslaufzeit des Abgases durch den Abgasstrang 85. Der Ausgang des Blockes 100 ist somit ein gefilterter Schätzwert (1/λ)s' für den Sauerstoffanteil im Abgas, wobei der gefilterte Schätzwert (1/λ)s' anschließend einem Vergleichsglied 30 zugeführt wird. Im Vergleichsglied 30, das beispielsweise als Subtraktionsglied ausgebildet sein kann, wird der gefilterte Schätzwert (1/λ)s' von einem Messwert (1/λ)m für den Sauerstoffanteil im Abgas abgezogen, wobei der Messwert (1/λ)m von der Lambdasonde 10 ermittelt wurde. Die sich bildende Differenz Δ am Ausgang des Vergleichsgliedes 30 wird einem Korrekturglied 35 zugeführt, das beispielsweise ein Integral-, ein Proportional- und/oder einen Differenzialregler umfassen kann und einen Korrekturwert K im Sinne einer betragsmäßigen Reduzierung der Differenz Δ bildet. Der Korrekturwert K wird einem Verknüpfungsglied 105 zugeführt und dort mit dem Messwert mL für den dem Verbrennungsmotor 5 zugeführten Frischluftmassenstrom beispielsweise additiv oder multiplikativ verknüpft. Am Ausgang des Verknüpfungsgliedes 105 ergibt sich somit der korrigierte Wert mLk für den dem Verbrennungsmotor 5 zugeführten Frischluftmassenstrom.In 2 is a functional diagram for explaining the method and apparatus of the invention shown. It indicates 15 a control loop, the software and / or hardware in the engine control 20 can be implemented. The control loop 15 includes a model 25 for estimating the oxygen content in the engine 5 in the exhaust system 85 flowing exhaust gas. The model 25 can, for example, as in the DE 100 17 280 be described described. This will be the model 25 as input variables from the speed sensor 70 determined engine speed n, the intake manifold pressure sensor 60 determined intake manifold pressure p from the intake manifold temperature sensor 65 determined intake pipe temperature T and that of the engine control 20 at the at least one injection valve 75 set fuel mass flow mk supplied. Further, the model 25 a corrected value mLk for the internal combustion engine 5 supplied fresh air mass flow supplied. In the from the DE 100 17 280 known manner determines the model 25 from the engine speed n, the intake manifold pressure p, the intake manifold temperature T and the corrected value mLk for the engine 5 supplied fresh air mass flow and the fuel mass flow mk an estimate of the oxygen content in the exhaust gas, which in 2 characterized by (1 / λ) s. The only difference in the calculation of the estimated value (1 / λ) s for the oxygen content in the exhaust gas compared to DE 100 17 280 here is that in the present embodiment, instead of the measured value mL of the air mass meter 50 for the supplied fresh air mass flow, the corrected value mlk for the supplied fresh air mass flow is used to calculate the estimated value (1 / λ) s for the oxygen content in the exhaust gas. The determined estimated value (1 / λ) s for the oxygen content in the exhaust gas can be one block 100 be supplied. The block 100 consists of a low-pass filter with filter time constant and a deadtime element. The deadtime element simulates the gas running time of the exhaust gas through the exhaust gas line 85 , The exit of the block 100 is thus a filtered estimated value (1 / λ) s 'for the oxygen content in the exhaust gas, the filtered estimated value (1 / λ) s' subsequently being a comparison element 30 is supplied. In the comparison element 30 , which may be formed, for example, as a subtraction element, the filtered estimated value (1 / λ) s' from a measured value (1 / λ) m deducted for the oxygen content in the exhaust gas, wherein the measured value (1 / λ) m from the lambda probe 10 was determined. The forming difference Δ at the output of the comparison element 30 becomes a correction element 35 supplied, which may comprise, for example, an integral, a proportional and / or a differential controller and forms a correction value K in the sense of a magnitude reduction of the difference Δ. The correction value K becomes a logic element 105 fed and there with the measured value mL for the internal combustion engine 5 supplied fresh air mass flow, for example, additive or multiplicatively linked. At the output of the gate 105 This results in the corrected value mLk for the internal combustion engine 5 supplied fresh air mass flow.

Ist das Verknüpfungsglied 105 additiv ausgebildet, so kann der Korrekturwert K mit dem Wert Null initialisiert sein. Ist das Verknüpfungsglied 105 multiplikativ ausgebildet, so kann der Korrekturwert K mit dem Wert Eins initialisiert sein. Der korrigierte Wert mLk für den dem Verbrennungsmotor 5 zugeführten Frischluftmassenstrom und der eingestellte Kraftstoffmassenstrom mk sind außerdem dem Korrekturglied 35 zugeführt.Is the link 105 formed additive, the correction value K can be initialized with the value zero. Is the link 105 formed multiplicatively, the correction value K may be initialized with the value one. The corrected value mLk for the internal combustion engine 5 supplied fresh air mass flow and the set fuel mass flow mk are also the correction element 35 fed.

Im Modell 25 gemäß der DE 100 17 280 sind Gaslaufzeiten durch den Verbrennungsmotor 5 sowie die Rückkopplung des Abgases über den Abgasrückführkanal 90 berücksichtigt, sodass der Schätzwert (1/λ)s' für den Sauerstoffanteil im Abgas die entsprechende Dynamik erhält. Durch die im physikalisch motivierten Modell 25 gemäß der DE 100 17 280 nachgebildeten Systemzeitkonstanten des die Luftzuführung 40, das Saugrohr 45, den Abgasstrang 85 und den Abgasrückführkanal 90 umfassenden Luftsystems der Antriebseinheit 1 ist es möglich, das dynamische Verhalten des dem Verbrennungsmotor 5 zugeführten Frischluftmassenstroms in den unterschiedlichen Betriebszuständen der Antriebseinheit 1 qualitativ zu erfassen. Stationäre Genauigkeit wird durch die Verwendung des Reglers im Korrekturglied 35 erreicht. Über die für den stationären Motorbetrieb gültige Beziehung λ = mLk / 14,5 mk zwischen dem eingestellten Kraftstoffmassenstrom mk, dem korrigierten Wert mLk für den dem Verbrennungsmotor 5 zugeführten Frischluftmassenstrom und dem Messwert der Lambdasonde 10 ist es mit einem geeigneten Regler im Korrekturglied 35 möglich, aus der Differenz zwischen dem Messwert (1/λ)m für den Sauerstoffanteil im Abgas und dem gefilterten Schätzwert (1/λ)s' für den Sauerstoffanteil im Abgas den Korrekturfaktor K im Sinne einer betragsmäßigen Reduzierung der Differenz Δ zu berechnen. Der so entstehende korrigierte Wert mLk für den dem Verbrennungsmotor 5 zugeführten Frischluftmassenstrom kann dann für eine Abgasrückführregelung verwendet werden.In the model 25 according to the DE 100 17 280 are gas transit times by the internal combustion engine 5 and the feedback of the exhaust gas via the exhaust gas recirculation channel 90 takes into account, so that the estimated value (1 / λ) s' for the oxygen content in the exhaust gas receives the corresponding dynamics. By in the physically motivated model 25 according to the DE 100 17 280 simulated system time constants of the air supply 40 , the suction tube 45 , the exhaust system 85 and the exhaust gas recirculation passage 90 comprehensive air system of the drive unit 1 is it possible to change the dynamic behavior of the internal combustion engine 5 supplied fresh air mass flow in the different operating states of the drive unit 1 to record qualitatively. Stationary accuracy is achieved by using the regulator in the correction term 35 reached. About the relationship valid for stationary engine operation λ = mLk / 14.5 mk between the adjusted fuel mass flow mk, the corrected value mLk for the internal combustion engine 5 supplied fresh air mass flow and the measured value of the lambda probe 10 it is with a suitable controller in the correction element 35 possible to calculate from the difference between the measured value (1 / λ) m for the oxygen content in the exhaust gas and the filtered estimated value (1 / λ) s' for the oxygen content in the exhaust gas, the correction factor K in terms of an absolute reduction of the difference Δ. The resulting corrected value mLk for the internal combustion engine 5 supplied fresh air mass flow can then be used for exhaust gas recirculation control.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es möglich, ein weitgehend korrektes Signal für die Größe des dem Verbrennungsmotor 5 zugeführten Frischluftmassenstroms zur Verfügung zustellen, auch wenn der Luftmassenmessers 50 fehlerhaft arbeitet oder ausfällt, so dass der Messwert mL falsch ist. Das bedeutet, dass auf der Luftmassenmesser 50 auch ganz verzichtet werden kann und als Messwert mL ein Erfahrungswert für den dem Verbrennungsmotor 5 zugeführten Frischluftmassenstrom, der beispielsweise auf einem Prüfstand ermittelt werden kann, konstant vorgegeben werden kann. Statt des Erfahrungswertes kann jedoch auch ein beliebiger anderer Wert als Messwert mL vorgegeben werden, der Mithilfe des Korrekturwertes K durch die Regelung im Korrekturglied 35 zu dem dem tatsächlichen dem Verbrennungsmotor 5 zugeführten Frischluftmassenstrom angenäherten korrigierten Wert mLk verknüpft wird. Der korrigierte Wert mLk für den dem Verbrennungsmotor 5 zugeführten Frischluftmassenstrom kann dann unabhängig von der Funktionstüchtigkeit bzw. dem Vorhandensein des Luftmassenmessers 50 für die Abgasrückführregelung verwendet werden, ohne das zusätzliche Sensorik erforderlich wäre. Somit steht mit dem korrigierten Wert mLk für den dem Verbrennungsmotor 5 zugeführten Frischluftmassenstrom ein zuverlässiges Signal zur Verfügung, das beispielsweise von einem Regelkreis zur Durchführung der Abgasrückführregelung benötigt wird. Auf diese Weise können die vom Gesetzgeber vorgeschriebenen Emissionsgrenzen unter Verwendung des korrigierten Wertes mLk für den dem Verbrennungsmotor 5 zugeführten Frischluftmassenstrom eingehalten werden.By means of the method according to the invention and the device according to the invention, it is possible to obtain a largely correct signal for the size of the internal combustion engine 5 supplied fresh air mass flow available, even if the air mass meter 50 works incorrectly or fails, so that the measured value mL is wrong. That means that on the air mass meter 50 can also be dispensed with altogether and as empirical value ml an empirical value for the internal combustion engine 5 supplied fresh air mass flow, which can be determined for example on a test bench, can be specified constant. However, instead of the empirical value, it is also possible to specify any other value than the measured value mL, the value of which is corrected by the correction in the correction element K 35 to that of the actual engine 5 supplied fresh air mass flow approximate corrected value mLk is linked. The corrected value mLk for the internal combustion engine 5 supplied fresh air mass flow can then be independent of the functionality or the presence of the air mass meter 50 be used for exhaust gas recirculation control without the additional sensor would be required. Thus, with the corrected value mLk stands for the internal combustion engine 5 supplied fresh air mass flow a reliable signal available, which is needed for example by a control circuit for performing the exhaust gas recirculation control. In this way, the emission limits prescribed by law can be calculated using the corrected value mLk for the engine 5 supplied fresh air mass flow can be maintained.

In 3 ist hinsichtlich der Zuführung eines Wertes für den dem Verbrennungsmotor 5 zugeführten Frischluftmassenstrom eine alternative Ausführungsform angegeben. Dabei kennzeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente wie in 2. 3 stellt dabei nur einen Ausschnitt aus dem ansonsten unverändert verwendeten Funktionsdiagramm nach 2 dar. Im Beispiel nach 3 kann der Messwert mL des Luftmassenmessers 50 über einen gesteuerten Schalter 115 direkt dem Modell 25 zugeführt werden, dessen weitere Eingangsgrößen den in 2 beschriebenen Eingangsgrößen entsprechen und in 3 lediglich angedeutet sind. Alternativ zum Messwert mL ist dem Modell 25 über den Schalter 115 der korrigierte Wert mLk für den dem Verbrennungsmotor 5 zugeführten Frischluftmassenstrom zuführbar. Dieser korrigierte Wert mLk wird im Verknüpfungsglied 105 in der beschriebenen Weise durch additive oder multiplikative Verknüpfung des Korrekturwertes K mit einem Vorgabewert mL' für den dem Verbrennungsmotor 5 zugeführten Frischluftmassenstrom gebildet. Der Vorgabewert mL' kann bspw. dem Messwert mL für den dem Verbrennungsmotor 5 zugeführten Frischluftmassenstrom entsprechen oder aber wie oben beschrieben ein beliebig sonstiger vorgegebener Wert unabhängig vom Messwert mL des Luftmassenmessers 50 sein und beispielsweise wie oben beschrieben auf einem Erfahrungswert beruhen. Der Schalter 115 wird im Beispiel nach 3 von einer Überwachungseinheit 110 gesteuert zur wahlweisen Verbindung des Messwertes mL oder des korrigierten Wertes mLk mit dem Modell 25. Die Überwachungseinheit 110 überwacht den Luftmassenmesser 50 auf fehlerhafte Messsignale beispielsweise durch Plausibilitätsprüfung in dem Fachmann bekannter Weise. Solange der Luftmassenmesser 50 ein fehlerfreies Messsignal mL liefert, steuert die Überwachungseinheit 110 den Schalter 115 so an, dass er den Messwert mL dem Modell 25 zuführt. Nur für den Fall, dass die Überwachungseinheit 110 den Ausfall des Luftmassenmessers 50 oder ein fehlerhaftes Messsignal mL detektiert, veranlasst sie den Schalter 115 dazu, den Ausgang des Verknüpfungsgliedes 105 mit dem Modell 25 zu verbinden und damit den korrigierten Wert mLk für den dem Verbrennungsmotor 5 zugeführten Frischluftmassenstrom dem Modell 25 als Eingangsgröße zuzuführen.In 3 is regarding the supply of a value for the internal combustion engine 5 supplied fresh air mass flow an alternative embodiment specified. In this case, the same reference numerals designate the same elements as in FIG 2 , 3 only shows a section of the otherwise unchanged function diagram 2 in the example 3 can the measured value mL of the air mass meter 50 via a controlled switch 115 directly to the model 25 be fed, the other input variables in 2 correspond to the input quantities described and in 3 are merely indicated. Alternatively to the measured value mL is the model 25 over the switch 115 the corrected value mLk for the internal combustion engine 5 supplied fresh air mass flow fed. This corrected value mLk is in the link 105 in the manner described by additive or multiplicative linkage of the correction value K with a default value mL 'for the internal combustion engine 5 supplied fresh air mass flow formed. The default value mL 'can be, for example, the measured value mL for the internal combustion engine 5 supplied fresh air mass flow correspond or as described above, any other predetermined value regardless of the measured value mL of the air mass meter 50 be based on an empirical value as described above, for example. The desk 115 is in the example after 3 from a monitoring unit 110 controlled to selectively connect the measured value mL or the corrected value mLk with the model 25 , The monitoring unit 110 monitors the air mass meter 50 to erroneous measurement signals, for example, by plausibility check in a manner known to those skilled in the art. As long as the air mass meter 50 an error-free measurement signal mL supplies controls the monitoring unit 110 the switch 115 so that he measured the mL value of the model 25 supplies. Just in case the monitoring unit 110 the failure of the air mass meter 50 or detects a faulty measurement signal mL, it causes the switch 115 to, the output of the gate 105 with the model 25 to connect and thus the corrected value mLk for the internal combustion engine 5 supplied fresh air mass flow the model 25 as input.

Anstelle der oben beschriebenen Größen des Sauerstoffanteils im Abgas bzw. des dem Verbrennungsmotor 5 zugeführten Frischluftmassenstroms können auch für diese Größen charakteristische Größen verwendet werden, die vom Sauerstoffanteil im Abgas bzw. dem dem Verbrennungsmotor 5 zugeführten Frischluftmassenstrom abgeleitet sind oder durch Umrechnung aus diesen Größen hervorgehen und letztlich ebenfalls ein Maß für den Sauerstoffanteil bzw. den Frischluftmassenstrom angeben. Dies gilt sowohl für die Messwerte als auch für die Schätzwerte und Korrekturwerte. So kann bspw. statt des Frischluftmassenstroms auch ein Frischluftvolumen oder eine Frischluftmasse oder allgemein eine Frischluftmenge pro Zylinderhub im Saugrohr 45 zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens bzw. zur Realisierung der beschriebenen Vorrichtung verwendet werden.Instead of the above-described variables of the oxygen content in the exhaust gas or of the internal combustion engine 5 supplied fresh air mass flow can also be used for these sizes characteristic quantities of the oxygen content in the exhaust gas or the internal combustion engine 5 supplied fresh air mass flow are derived or result from conversion of these variables and ultimately also specify a measure of the oxygen content or the fresh air mass flow. This applies both to the measured values and to the estimated values and correction values. Thus, for example, instead of the fresh air mass flow and a fresh air volume or a fresh air mass or generally a fresh air flow per cylinder stroke in the intake manifold 45 be used to carry out the method described above or for the realization of the device described.

Claims (7)

Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinheit (1) mit einem Verbrennungsmotor (5), bei dem eine für den Sauerstoffanteil in der aus dem Verbrennungsmotor (5) strömenden Luft charakteristische Größe geschätzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die für den Sauerstoffanteil geschätzte charakteristische Größe mit einer gemessenen charakteristischen Größe für den Sauerstoffanteil verglichen wird und dass in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses ein Wert für eine charakteristische Größe einer von dem Verbrennungsmotor (5) angesaugten Frischluftmenge korrigiert wird.Method for operating a drive unit ( 1 ) with an internal combustion engine ( 5 ), in which one of the oxygen content in the from the internal combustion engine ( 5 characteristic variable is estimated, characterized in that the characteristic quantity estimated for the oxygen fraction is compared with a measured characteristic quantity for the oxygen content and that, depending on the comparison result, a value for a characteristic quantity of one of the internal combustion engine ( 5 ) sucked fresh air quantity is corrected. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die geschätzte charakteristische Größe für den Sauerstoffanteil vor dem Vergleich mit der gemessenen Größe einer Filterung unterzogen wird, die das Verhalten einer Messvorrichtung (10), die zur Ermittlung der gemessenen charakteristischen Größe verwendet wird, nachbildet.A method according to claim 1, characterized in that the estimated characteristic quantity for the oxygen content is subjected to filtering before the comparison with the measured variable, which filters the behavior of a measuring device ( 10 ) used to determine the measured characteristic quantity. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der korrigierte Wert für die charakteristische Größe der angesaugten Frischluftmenge für eine Abgasrückführregelung eingesetzt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the corrected value for the characteristic size of the intake fresh air amount is used for an exhaust gas recirculation control. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der korrigierte Wert für die charakteristische Größe der angesaugten Frischluftmenge für die Abgasrückführregelung nur dann eingesetzt wird, wenn ein Messwert für die charakteristische Größe der angesaugten Frischluftmenge nicht zur Verfügung steht oder fehlerhaft ist.A method according to claim 3, characterized in that the corrected value for the characteristic size of the intake fresh air amount for the exhaust gas recirculation control is only used if a measured value for the characteristic size of the intake fresh air quantity is not available or is faulty. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Schätzung der charakteristischen Größe für den Sauerstoffanteil in der aus dem Verbrennungsmotor (5) strömenden Luft der korrigierte Wert für die charakteristische Größe der angesaugten Frischluftmenge verwendet wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that for the estimation of the characteristic quantity for the oxygen content in the combustion engine ( 5 ), the corrected value for the characteristic quantity of the intake fresh air quantity is used. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert für die charakteristische Größe für die angesaugte Frischluftmenge, insbesondere mittels eines Regelkreises (15), im Sinne einer betragsmäßigen Reduzierung des Vergleichsergebnisses korrigiert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the value for the characteristic size for the intake fresh air amount, in particular by means of a control circuit ( 15 ), is corrected in the sense of a reduction in the amount of the comparison result. Vorrichtung (20) zum Betreiben einer Antriebseinheit (1) mit einem Verbrennungsmotor (5), mit Schätzmitteln (25) zum Schätzen einer für den Sauerstoffanteil in der aus dem Verbrennungsmotor (5) strömenden Luft charakteristischen Große, dadurch gekennzeichnet, dass Vergleichsmittel (30) vorgesehen sind, die die für den Sauerstoffanteil geschätzte charakteristische Größe mit einer gemessenen charakteristischen Größe für den Sauerstoffanteil vergleichen und dass Korrekturmittel (35) vorgesehen sind, die in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses einen Wert für eine charakteristische Größe einer von dem Verbrennungsmotor (5) angesaugten Frischluftmenge korrigieren.Contraption ( 20 ) for operating a drive unit ( 1 ) with an internal combustion engine ( 5 ), with estimation means ( 25 ) for estimating one for the oxygen content in the engine ( 5 ) Large air flowing characteristic, characterized in that comparison means ( 30 ) are provided which compare the characteristic quantity estimated for the oxygen fraction with a measured characteristic quantity for the oxygen fraction and that correction means ( 35 ) are provided which, depending on the comparison result, have a value for a characteristic quantity of one of the internal combustion engine ( 5 ) correct fresh air intake.
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