DE19547496C2 - Process for regulating internal combustion engines - Google Patents

Process for regulating internal combustion engines

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Regelung von Ver­ brennungsmotoren. Genauer beziehen sich die Verfahren auf die Ermittlung eines Luftmassenstroms, der von den Zylindern eines Verbrennungsmotors angesaugt wird. Dabei wird eine Echtzeit- Schätzung der Luftmasse in den Zylindern eines Verbrennungsmo­ tors als Basis für die Zumessung des Kraftstoffs genutzt. Echt­ zeit-Schätzung bedeutet hierbei, daß eine nicht meßbare Größe ausschließlich anhand vergangener oder gleichzeitiger Meßwerte anderer Größen bestimmt wird, so daß der Schätzwert gleichzeitig zum realen Wert erhalten wird.The invention relates to methods for controlling Ver combustion engines. More specifically, the procedures relate to the Determination of an air mass flow from the cylinders of a Internal combustion engine is sucked. A real-time Estimation of the air mass in the cylinders of a combustion engine used as the basis for metering the fuel. really Time estimation here means that a non-measurable quantity exclusively based on past or simultaneous measurements other sizes is determined so that the estimate is simultaneous is obtained at real value.

In der Praxis ist die in die Brennräume eingesaugte Luftmasse mit vertretbarem Aufwand nicht meßbar, muß aber bekannt sein, um eine richtige, Zumessung des Kraftstoffs zu ermöglichen, damit durch entsprechende Einstellung der Luftzahl λ ein gewünschtes Betriebsverhalten des Verbrennungsmotors erreicht wird.In practice, the air mass sucked into the combustion chambers not measurable with reasonable effort, but must be known to to allow a correct, metering of the fuel so by setting the air ratio λ accordingly Operating behavior of the internal combustion engine is achieved.

Durch die Echtzeit-Schätzung der Luftmasse in den Zylindern ei­ nes Verbrennungsmotors, die sowohl statische als auch dynamische Betriebszustände einschließt, wird beispielsweise ein verläßli­ cher Vorgabewert für die Kraftstoffeinspritzung erhalten.By real-time estimation of the air mass in the cylinders internal combustion engine, both static and dynamic Includes operating states, for example, is a reliable Preset value for fuel injection received.

Mit den vorgeschlagenen Verfahren kann die Luftmasse in den Brennräumen bestimmt werden, um sowohl im statischen als auch im dynamischen Betrieb des Verbrennungsmotors das gewünschte Ge­ mischverhältnis sicherzustellen.With the proposed method, the air mass in the Combustion chambers can be determined in both static and dynamic operation of the internal combustion engine the desired Ge ensure mixing ratio.

Als Beispiel wird hier der Ottomotor gewählt. Ähnliches gilt sinngemäß für den Dieselmotor oder andere Verbrennungsein­ richtungenThe gasoline engine is chosen here as an example. The same applies analogously for the diesel engine or other combustion directions

Bei einem Ottomotor tritt an der Drosselstelle ein meßbarer Luftmassenstrom in in das Saugrohr ein, aus welchem die Zylin­ der während der einzelnen Ansaugtakte der Zylinder den nicht di­ rekt meßbaren Luftmassenstrom out (Last) absaugen infolge des Speicherverhaltens des endlichen Saugrohrvolumens kann der meß­ bare Luftmassenstrom an der Drosselstelle in das Saugrohr in nur stationär gleich dem angesaugtem Luftmassenstrom out sein. Der stationäre Betrieb eines Ottomotors in Kraftfahrzeugen ist je­ doch die Ausnahme.In a gasoline engine, a measurable air mass flow enters the intake manifold at the throttle point, from which the cylinders suck out the non-directly measurable air mass flow out (load) during the individual intake cycles of the cylinders due to the storage behavior of the finite intake manifold volume, the measurable air mass flow can of the throttle point in the suction pipe to be out only in a steady equal to the sucked air mass flow in. The stationary operation of a gasoline engine in motor vehicles is the exception.

Die Erfindung ermöglicht die dynamische und stationäre Schätzung des nicht direkt meßbaren in die Brennräume eingesaugten Luft­ massenstromes out. Durch Integration dieses Luftmassenstromes über die Zeit der Ansaugtakte der einzelnen Zylinder läßt sich die in den einzelnen Zylindern befindliche Luftmasse bestimmen, so daß Kraftstoff in das gewünschte Betriebsverhalten sicher­ stellenden Weise zugemessen werden kann.The invention enables the dynamic and stationary estimation of the unmeasurable directly drawn into the combustion chambers air mass flow corresponding out. By integrating this air mass flow over the time of the intake strokes of the individual cylinders, the air mass located in the individual cylinders can be determined so that fuel can be metered in a manner that ensures the desired operating behavior.

Die Schätzung des Luftmassenstromes (Lastschätzung) erfolgt in Echtzeit, also während des Betriebes des Motors, und ist unab­ hängig von Exemplarstreuungen und Alterungseinflüssen.The air mass flow (load estimate) is estimated in Real time, i.e. while the engine is running, and is independent depending on specimen scatter and aging influences.

Meßgrößen: Zur Schätzung werden der Luftmassenstrom an der Dros­ selstelle in das Saugrohr in und die thermodynamischen Zustände Druck p und Temperatur T im Saugrohr, sowie eventuell die Motor­ drehzahl n benötigt, oder gegebenenfalls die Drosselklappenstel­ lung. Als Geometriegrößen müssen lediglich das Saugrohrvolumen und eventuell der Gesamthubraum D bekannt sein. Die vorgestell­ ten Verfahren zur Schätzung der Luftmassen in den Zylindern kön­ nen auf andere Aufgabenstellungen wie beispielsweise bei der Drosselklappenregelung zur Schätzung der nichtlinearen Einflüsse bei einer durch einen Servoantrieb bewegten Drosselklappe oder zur Schätzung der in den Zylinder gelangenden Kraftstoffmengen übertragen werden. Ebenso können bei einem elektromechanischen Ventiltrieb bei Verbrennungsmotoren oder beispielsweise bei ei­ nem automatisiert zu schaltendem Getriebe dieses Verfahren zur Schätzung nichtlinearer Einflüsse wie Reibung verwendet werden.Measured variables: The air mass flow at the throttle point in the intake manifold in and the thermodynamic states pressure p and temperature T in the intake manifold, as well as possibly the engine speed n, or the throttle valve position, if necessary, are required for the estimation. Only the intake manifold volume and possibly the total displacement D have to be known as geometry sizes. The presented methods for estimating the air masses in the cylinders can be transferred to other tasks, such as in throttle valve control for estimating the non-linear influences in a throttle valve moved by a servo drive or for estimating the fuel quantities entering the cylinder. This method can also be used to estimate nonlinear influences such as friction in an electromechanical valve train in internal combustion engines or, for example, in a gearbox that can be switched automatically.

In Motorsteuergeräten des Standes der Technik wird bei Ottomoto­ ren entweder die Massenflußmethode oder die Drehzahl-Dichte- Methode zur Schätzung des angesaugten Luftmassenstromes angewen­ det. Bei der Massenflußmethode wird der (evtl. nichtlinear gefilterte) Luftmassenstrom in das Saugrohr in als Schätzwert für die tatsächliche Last verwendet, der infolge des Saugrohr- Speicherverhaltens jedoch nur stationär eine korrekte Schätzung ermöglicht; dies ist somit bei dynamischen Betriebszuständen nicht geeignet. Auch bei Verwendung eines off-line bestimmten evtl. nichtlinearen Filters zur Korrektur des Speicherverhaltens wird durch die Exemplarstreuung und/oder Parameterdrift eine dy­ namisch korrekte Schätzung erschwert bzw. verhindert. Infolge des Speicherverhaltens treten bei dieser Methode im dynamischen Betrieb deutliche Abweichungen des geschätzten Luftmassenstromes vom tatsächlich in die Zylinder gelangenden Luftmassenstrom auf.In engine control units of the prior art, either the mass flow method or the speed-density method for estimating the intake air mass flow is used at Ottomoto ren. In the mass flow method, the (possibly non-linearly filtered) air mass flow into the intake manifold in is used as an estimate for the actual load, which, however, only allows a correct estimate in a stationary manner due to the intake manifold storage behavior; this is therefore not suitable in dynamic operating states. Even when an off-line, possibly non-linear filter is used to correct the storage behavior, a dynamically correct estimate is made more difficult or prevented by the specimen scatter and / or parameter drift. As a result of the storage behavior, this method shows significant deviations in the estimated air mass flow from the air mass flow actually entering the cylinders in dynamic operation.

Die Drehzahl-Dichte-Methode nutzt dagegen die Abhängigkeit der Last von der das Saugverhalten eines Motors beschreibenden volu­ metrischen Effizienz, einem Wirkungsgrad, welcher von der Dreh­ zahl und den thermodynamischen Zuständen im Saugrohr abhängt. Diese Abhängigkeit wird üblicherweise off-line bestimmt, und im Steuergerät als Kennfeld abgelegt, woraus sich die gleichen Pro­ bleme hinsichtlich Exemplarsteuerung und Parameterdrift ergeben wie bei der Massenflußmethode. Bei dieser Methode wird durch das Speicherverhalten des Saugrohres zwar kein dynamischer Fehler erzeugt, jedoch hängt die Güte von der exakten Kenntnis der vo­ lumetrischen Effizienz ab.The speed density method, on the other hand, uses the dependency of the Load of the volu describing the suction behavior of an engine metric efficiency, an efficiency that depends on the rotation number and the thermodynamic conditions in the intake manifold. This dependency is usually determined off-line, and in Control unit filed as a map, from which the same Pro result in problems with copy control and parameter drift like the mass flow method. In this method, the Storage behavior of the intake manifold is not a dynamic error generated, however the quality depends on the exact knowledge of the vo lumetric efficiency.

Gemeinsam ist beiden Verfahren, daß die Last entweder nur im dy­ namischen oder sowohl im stationären als auch im dynamischen Be­ trieb prinzipiell nicht korrekt geschätzt werden kann. Für eine bestmögliche Konvertierung der Schadstoffe NOx, HC und CO in ei­ nem Dreiwege-Katalysator ist jedoch das stöchiometrische Ge­ mischverhältnis über den gesamten Betriebsbereich eines Ottomo­ tors nötig, so daß ein Verfahren zur korrekten Schätzung der Luftmasse in den Zylindern (Lastschätzung) erforderlich ist.Common to both methods is that the load cannot be correctly estimated either only in dynamic operation or in both stationary and dynamic operation. For the best possible conversion of the pollutants NO x , HC and CO in a three-way catalytic converter, however, the stoichiometric mixture ratio over the entire operating range of an Otto engine is necessary, so that a method for correctly estimating the air mass in the cylinders (load estimation) is required ,

Daneben existieren zu Gemischregelung weitere Verfahren, bei­ spielsweise die in
In addition, there are other methods for mixture control, for example the in

  • - EP 0248 535 A2- EP 0248 535 A2
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beschriebenen. Hier wird die physikalische Modellierung des Luftpfades eines Verbrennungsmotors zur Ableitung eines dynami­ schen Filters mit konstanten Koeffizienten genutzt. Im speziel­ len wird bei diesen Verfahren die Änderung des Saugrohrdruckes zur Bestimmung der Einspritzmenge herangezogen. Problematisch ist die Verwendung der zeitlichen Ableitung der Meßgröße Saug­ rohrdruck aufgrund des Meßrauschens.. described Here the physical modeling of the Air path of an internal combustion engine to derive a dynami filter with constant coefficients. In particular len is the change in the intake manifold pressure in these processes used to determine the injection quantity. Problematic is the use of the time derivative of the measured variable suction pipe pressure due to measurement noise.

Bei der DE 44 22 184 A1 wird ebenso wie bei den anderen genann­ ten Patentanmeldungen das physikalische Saugrohr-Verhalten ge­ nützt. Zur Bestimmung der Funktion F2(ps, n), im allgemeinen Schriftgebrauch volumetrische Effizienz ηvol genannt, mit den Eingangsparametern ps: Saugrohrdruck und n: Drehzahl des Verbren­ nungsmotors wird allerdings nur ein P-Regler verwendet. Dieser P-Regler hat als Eingangsgrößen ps,meß den gemessenen Saugrohr­ druck und ps,cal, dem berechneten Saugrohrdruck. Wie allgemein aus den Grundlagen der Regelungstechnik bekannt ist, benötigt ein P- Regler eine Regeldifferenz d. h. die Regeldifferenz kann nicht Null erreichen. Dies bedeutet, daß ps,meß immer ungleich ps,cal sein wird, d. h. die Adaption wird nicht fehlerfrei sein. Eine Erläuterung, wie ps-Korrektur im Nenner der Regler- Übertragungsfunktion ermittelt wird, wird in der Anmeldung nicht angegeben. Eine weitere proportionale Änderung der Reglerparame­ ter führt aber zu keiner Änderung des prinzipiellen Mangels der stationären Regelabweichung. Insbesondere führt der Anmelden nicht aus, wie bei der hochgradig nichtlinearen Oberfläche ηvol die Stabilität und Konvergenz der Adaption gewährleistet wird.In DE 44 22 184 A1, as with the other patent applications mentioned, the physical intake manifold behavior is used. To determine the function F 2 (p s , n), commonly known as volumetric efficiency η vol , with the input parameters p s : intake manifold pressure and n: speed of the combustion engine, only a P controller is used. This P controller has as input variables p s, measure the measured intake manifold pressure and p s, cal, the calculated intake manifold pressure. As is generally known from the fundamentals of control engineering, a P controller requires a control difference, ie the control difference cannot reach zero. This means that p s, meas will always be not equal to p s, cal , ie the adaptation will not be error-free. An explanation of how p s correction is determined in the denominator of the controller transfer function is not given in the application. A further proportional change in the controller parameters does not lead to a change in the basic lack of the stationary control deviation. In particular, the logon does not explain how the stability and convergence of the adaptation is guaranteed with the highly nonlinear surface η vol .

Erfindungsgemäße Lösungen für eine Echtzeit-Schätzung der Luft­ masse sind in den Ansprüchen 1 und 2 angegeben. Die Unteransprü­ che sind auf vorteilhafte Ausgestaltungen gerichtet.Solutions according to the invention for real-time estimation of the air mass are given in claims 1 and 2. The subclaims che are directed to advantageous embodiments.

Im folgenden werden ein nun der Erläuterung dienender Ansatz, der auf einer Zeitableitung des Saugrohrdrucks beruht, sowie Ausführungsformen der Erfindung anhand der folgenden Figuren er­ läutert. Es zeigenIn the following, an explanatory approach which is based on a time derivative of the intake manifold pressure, and  Embodiments of the invention with reference to the following figures purifies. Show it

Fig. 1 Schematische Darstellung des Saugrohrs eines Ottomotors; Fig. 1 Schematic representation of the intake manifold of a gasoline engine;

Fig. 2 Darstellung des nur der Erläuterung dienenden Ansatzes zur Schätzung des Luftmassenstromes in die Zylinder im Signalflußplan. Benötigt wird die Zeitableitung des Saug­ rohrdrucks p; Fig. 2 representation of the explanatory approach to estimating the air mass flow into the cylinder in the signal flow chart. The time derivative of the intake pipe pressure p is required;

Fig. 3 Darstellung des nur der Erläuterung dienenden Ansatzes zur Schätzung des Luftmassenstromes in die Zylinder mit Berücksichtigung der Zeitableitung der Saugrohrtempera­ tur; Fig. 3 representation of the explanatory approach to estimating the air mass flow into the cylinder taking into account the time derivative of the intake manifold temperature;

Fig. 4 Ergebnis mit dem obenstehenden, nur der Erläuterung die­ nenden Ansatz: Ausschnitt, gestrichelt der Luftmassen­ strom am Saugrohreingang, durchgezogen der reale Luft­ massenstrom in die Zylinder und gepunktet der beobachtete Luftmassenstrom in die Zylinder; Fig. 4 result with the above, only the explanation of the approach: detail, dashed line of the air mass flow at the intake manifold inlet, pulled through the real air mass flow into the cylinders and dotted the observed air mass flow into the cylinders;

Fig. 5 Signalflußplan des Luftpfades im Laplacebereich mit Saugrohr und Zylindern; Fig. 5 signal flow diagram of the air path in the Laplace area with intake manifold and cylinders;

Fig. 6 Signalflußplan eines möglichen nichtlinearen Beobach­ teransatzes zur Lastschätzung. Der unbekannte Parameter ηvol, abhängig von Saugrohrdruck und Drehzahl, wird in allen Arbeitspunkten des Motors durch einen einzigen In­ tegrator nachgebildet. Durch die Parameter λ und ν im Be­ obachterkreis läßt sich die Beobachterdynamik einstellen; Fig. 6 signal flow diagram of a possible non-linear observer approach to load estimation. The unknown parameter η vol , depending on intake manifold pressure and speed, is simulated in all working points of the engine by a single integrator. The parameters λ and ν in the circle of observers can be used to set the dynamics of the observer;

Fig. 7 Ergebnis mit dem obenstehenden einfachen Beobachtersatz, Ausschnitt, gestrichelt der Luftmassenstrom am Saugroh­ reingang, durchgezogen der reale Luftmassenstrom in die Zylinder und gepunktet der beobachtete Luftmassenstrom in die Zylinder. Auch hier sind die durchgezogene und ge­ punktete Linie beinahe deckungsgleich, also erfolgt eine korrekte Schätzung. Vorteilhaft bei diesem Ansatz im Ver­ gleich zum vorstehenden Ansatz ist, daß kein Meßsignal differenziert werden muß; Fig. 7 result with the above simple observer set, detail, dashed the air mass flow at the intake manifold input, the real air mass flow drawn into the cylinder and dotted the observed air mass flow in the cylinder. Here, too, the solid and dotted lines are almost congruent, so a correct estimate is made. An advantage of this approach compared to the previous approach is that no measurement signal has to be differentiated;

Fig. 8 Verdeutlichung des Beobachterprinzips; Fig. 8 illustrating the observer principle;

Fig. 9 Signalflußplan eines möglichen nichtlinearen Beobach­ teransatzes mit GRNN (General Regression Neutral Network) zur Nachbildung der Abhängigkeit der volumetrischen Effi­ zienz vom Saugrohrdruck und der Drehzahl. Bei verstellbaren Ventilsteuerzeiten muß diese Abhängigkeit durch eine zusätzliche Eingangsdimension des GRNN berücksichtigt werden; Fig. 9 signal flow diagram of a possible non-linear observer approach with GRNN (General Regression Neutral Network) to simulate the dependence of the volumetric effi ciency on the intake manifold pressure and the speed. In the case of adjustable valve timing, this dependency must be taken into account by an additional input dimension of the GRNN;

Fig. 10 Ergebnis mit dem obenstehenden lernfähigen Beobach­ teransatz ohne jedes Vorwissen: Ausschnitt, gestrichelt der Luftmassenstrom am Saugrohreingang, durchzogen der reale Luftmassenstrom in die Zylinder und gepunktet der beobachtete Luftmassenstrom in die Zylinder. Gut zu er­ kennen ist das Einschwingen des Beobachters in jedem ein­ zelnen Betriebspunkt in der Drehzahl-Saugrohr- Phasenebene; Fig. 10 result with the above learnable observer approach without any prior knowledge: detail, dashed line the air mass flow at the intake manifold inlet, the real air mass flow through the cylinder and dotted the observed air mass flow into the cylinder. Good to know is the settling of the observer in each a single operating point in the speed intake manifold phase plane;

Fig. 11 Verdeutlichung des Beobachterprinzips; Fig. 11 illustrate the observer principle;

Fig. 12 Ergebnis mit dem obenstehend Beobachteransatz, Auswer­ tung allein auf der Basis bereits gelernten Wissens, kei­ nerlei online-Adaption, Ausschnitt, gestrichelt der Luft­ massenstrom am Saugrohreingang, durchzogen der reale Luftmassenstrom in die Zylinder und gepunktet der beob­ achtete Luftmassenstrom in die Zylinder; Fig. 12 Result with the above observer approach, evaluation solely on the basis of already learned knowledge, no online adaptation, detail, dashed lines of the air mass flow at the intake manifold inlet, the real air mass flow running through the cylinders and the observed air mass flow dotted into the cylinders ;

Fig. 13 Neuronales Netz, welches interne Zustände (Dynamik H2(s), zur Korrelation zwischen Schätzwert und Netzeingang umfaßt. Fig. 13 Neural network, which includes internal states (dynamics H 2 (s), for the correlation between the estimated value and the network input.

Die drei folgenden Verfahren zur Schätzung der Luftmasse im Zy­ linder (Lastschätzung) liefern sowohl im stationären als auch im dynamischen Betrieb eine korrekte Schätzgröße und benutzen das Beobachterprinzip.The following three methods for estimating the air mass in the Zy linder (load estimation) deliver both in stationary and use a correct estimate in dynamic operation the observer principle.

Zur korrekten Schätzung der Luftmasse in den Zylindern im dyna­ mischen Betrieb ist das Speicherverhalten des endlichen Volumens des Saugrohres zu berücksichtigen.For the correct estimation of the air mass in the cylinders in the dyna mixing operation is the storage behavior of the finite volume of the suction pipe.

Dies geschieht wie folgt:
Zur Schätzung des angesaugten Luftmassenstromes wird die Massen­ bilanzgleichung ausgenutzt (Fig. 1)
This is done as follows:
The mass balance equation is used to estimate the intake air mass flow ( Fig. 1)

dies besagt, daß die Differenz der ein- und ausströmenden Mas­ senströme eines Volumens die Zeitableitung der in diesem Volu­ men befindlichen Masse m darstellt. Betrachtet werden hier Luftmassenströme, so daß über die Zustandsgleichung des idealen Ga­ ses
this means that the difference between the inflowing and outflowing masses of a volume represents the time derivative of the mass m present in this volume. Air mass flows are considered here, so that via the equation of state of the ideal gas

pV = mRT (2)
pV = mRT (2)

diese Luftmasse zusammen mit der Temperatur T innerhalb des Saugrohres den Druck in diesem bestimmt.this air mass together with the temperature T within the Intake pipe determines the pressure in this.

Wird dabei die Druckänderung infolge der Temperaturänderung ver­ nachlässigt, was bei der Betrachtung eines Ottomotor-Saugrohres infolge der langsamen Gradienten zulässig ist (die partielle Ab­ leitung dT/dt kann vernachlässigt werden), so stellt die Änderung des Saugrohres ein Maß für die Differenz der Luftmassenströme dar, wie durch Differentiation von Gleichung (2) nach der Zeit
If the pressure change due to the temperature change is neglected, which is permissible when considering a gasoline intake manifold due to the slow gradients (the partial derivation dT / dt can be neglected), the change in the intake manifold is a measure of the difference in air mass flows as by differentiating equation (2) over time

gezeigt wird. Soll die Druckveränderung infolge der Temperatu­ ränderung nicht vernachlässigt werden, so muß zusätzlich noch ein Korrekturterm berücksichtigt werden, der sich aus den Diffe­ rentiationsregeln ergibt:
will be shown. If the pressure change due to the change in temperature should not be neglected, a correction term must also be taken into account, which results from the differentiation rules:

Dieser physikalische Zusammenhang läßt sich für zwei prinzipiell unterschiedliche Ansätze zur Schätzung anwenden, welche im fol­ genden dargestellt sind. Zur Verifikation sind jeweils Simulati­ onsergebnisse eingebunden, die validiert wurden.This physical relationship can in principle be done for two use different approaches to the estimation, which are described in fol are shown. Simulati are used for verification ons results that have been validated.

Das erste, nur der Erläuterung dienende Verfahren basiert auf der Differentiation des Saugrohres. Aus der Beziehung (3) ergibt sich bei Differentiation nach der Zeit ein Schätzwert für den Luftmassenstrom out in die Zylinder bei Vernachlässigung der langsamen und relativ geringen Temperaturänderung
The first method, which serves only for explanation, is based on the differentiation of the intake manifold. From the relationship ( 3 ), differentiation according to time gives an estimate of the air mass flow out into the cylinders, neglecting the slow and relatively small temperature change

Dieser Ansatz ist in Fig. 2 im Signalflußplan dargestellt. Soll die Zeitableitung der Saugrohrtemperatur nicht vernachlässigt werden, so ist nach Gleichung (4) vorzugehen, es ergibt sich dann der Signalflußplan nach Fig. 3.This approach is shown in Fig. 2 in the signal flow diagram. If the time derivative of the intake manifold temperature is not to be neglected, then proceed according to equation (4); the signal flow plan according to FIG. 3 then results.

Zur Schätzung des Luftmassenstromes in die Zylinder mit diesem Ansatz ist es nötig, den in das Saugrohrvolumen V eintretenden Luftmassenstrom in, den Saugrohrdruck p und die Temperatur T im Saugrohr zu messen. In Fig. 4 ist das mittels dieses Differen­ tiationsansatzes online erhaltene Beobachterergebnis darge­ stellt, gestrichelt der Luftmassenstrom am Saugrohreingang, durchzogen der reale Luftmassenstrom in die Zylinder und gepunk­ tet der beobachtete Luftmassenstrom in die Zylinder. Die gepunk­ tete Linie ist in dieser Skalierung nahezu deckungsgleich mit der durchzogenen Linie, das heißt, der Luftmassenstrom in die Zylinder wird sehr gut geschätzt, davon ausgehend, daß das Drucksignal rauschfrei vorliegt.To estimate the air mass flow into the cylinders with this approach, it is necessary to measure the air mass flow in entering the intake manifold volume V, the intake manifold pressure p and the temperature T in the intake manifold. In Fig. 4, the Observer result obtained online by means of this differentiation approach is shown by dashed lines, the air mass flow at the intake manifold inlet, the real air mass flow is drawn into the cylinders and the observed air mass flow is dotted in the cylinders. The dotted line is almost congruent with the solid line in this scaling, that is, the air mass flow into the cylinder is very well estimated, assuming that the pressure signal is noise-free.

Zur technischen Realisierung ist eine Rechenvorschrift in einem Motorsteuergerät zu implementieren, welches damit die Meßgrößen Saugrohrdruck und Luftmassenstrom in das Saugrohr verarbeitet. Der Schätzwert für den Luftmassenstrom in die Zylinder wird da­ bei wie folgt erhalten:
For technical implementation, a calculation rule must be implemented in an engine control unit, which thus processes the measured variables intake manifold pressure and air mass flow into the intake manifold. The estimated value for the air mass flow into the cylinders is obtained as follows:

  • - der Saugrohrdruck p wird differenziert- The intake manifold pressure p is differentiated
  • - der mit dem Verhältnis V/R gewichtete Quotient aus differen­ ziertem Saugrohrdruck und Saugrohrtemperatur wird von dem ins Saugrohr einströmenden Luftmassenstrom in subtrahiert- the weighted with the ratio V / R quotient of differen ed intake manifold pressure and intake manifold temperature is subtracted from the inflow into the intake manifold air mass flow in
  • - diese Differenz stellt den Schätzwert für den Luftmassen­ strom in die Zylinder out dar.- This difference represents the estimated value for the air mass flow into the cylinders out .

Dieses Vorgehen ist im Signalflußplan Fig. 2 dargestellt. Soll die Zeitableitung der Saugrohrtemperatur T nicht vernachlässigt werden, so ist zu dem eben erhaltenen Schätzwert noch ein Kor­ rekturterm korr zu addieren, der sich aus
This procedure is shown in the signal flow chart Fig. 2. If the time derivation of the intake manifold temperature T should not be neglected, then a correction term corr is to be added to the estimated value that has just been obtained

berechnet. Dieses Vorgehen ist im Signalflußplan Fig. 3 darge­ stellt.calculated. This procedure is shown in the signal flow chart Fig. 3 Darge.

Der erhaltene Schätzwert für den Luftmassenstrom muß über die Zeit des Einlaßtaktes jeden einzelnen Zylinder integriert wer­ den, um die Luftmasse in den jeweiligen Zylindern zu erhalten. Wenn die Änderung der Temperatur mit berücksichtigt werden soll, ist die technische Realisierung entsprechend dem Signalflußplan Fig. 3 durchzuführen. Ansonsten gelten die obigen Anmerkungen.The estimated value for the air mass flow must be integrated over the time of the intake stroke of each individual cylinder in order to obtain the air mass in the respective cylinders. If the change in temperature is also to be taken into account, the technical implementation must be carried out in accordance with the signal flow diagram in FIG. 3. Otherwise the above comments apply.

Diese Verfahren verwenden jedoch die Zeitableitung der Meßgröße des Saugrohrdruckes, was aufgrund des Meßrauschens problematisch ist.However, these methods use the time derivative of the measured variable of the intake manifold pressure, which is problematic due to the measurement noise is.

Im folgenden werden deshalb erfindungsgemäße Verfahren beschrie­ ben, welche eine konkrete Schätzung des Luftmassenstromes in die Zylinder ohne Differentiation erlauben. Diese Verfahren basieren auf einem Prozeßbeobachteransatz.The methods according to the invention are therefore described below ben, which a concrete estimate of the air mass flow in the Allow cylinders without differentiation. These procedures are based on a process observer approach.

Dazu wird ein Beobachter entworfen, der es ermöglicht, vom Saug­ rohrdruck p über eine Parameteradaption auf den Luftmassenstrom zu schließen.For this purpose, an observer is designed that enables suction pipe pressure p via a parameter adaptation to the air mass flow close.

Die Differentiation des Saugrohrdruckes kann umgangen werden, indem ein spezieller Beobachteransatz gewählt wird. Wiederum wird von der Massenbilanzgleichung (1) ausgegangen. Als Beispiel für einen möglichen Beobachteransatz soll die aus dem Saugrohr abgesaugte Luftmasse als Störgröße aufgefaßt werden, welche den Druckaufbau im Inneren des Saugrohres stört. Ausgehend von die­ sem Ansatz läßt sich ein Störgrößenbeobachter entwerfen, wenn gleichzeitig die Abhängigkeit des vom Motor angesaugten Luft­ massenstromes vom Saugrohrdruck und von der Drehzahl berücksich­ tigt wird. Diese Abhängigkeit wird als "volumetrische Effizienz" bezeichnet und beschreibt das Saugverhalten des Motors in den erwähnten Abhängigkeiten als dimensionslosen Wirkungsgrad zwi­ schen null und eins. Zusammengefaßt in dieser volumetrischen Ef­ fizienz sind Einflüsse wie akustische Resonanzen, choked-flow- Effekt an den Einlaßventilen und Ventilüberschneidungen ect.. Die volumetrische Effizienz ist maßgeblich Ursache für den buc­ kelförmigen Drehmoment-Drehzahl-Verlauf bei Verbrennungsmotoren. Bei der Betrachtung von Motoren mit variablen Ventilsteuerzeiten tritt zusätzlich noch eine Abhängigkeit der volumetrischen Effi­ zienz vom Phasenwinkel der Steuerzeiten auf.The differentiation of the intake manifold pressure can be avoided by choosing a special observer approach. In turn the mass balance equation (1) is assumed. As an an example for a possible observer approach, that from the intake manifold extracted air mass can be understood as a disturbance variable, which the Pressure build-up inside the intake manifold interferes. Starting from the This approach allows a disturbance observer to be designed if at the same time the dependence of the air drawn in by the engine mass flow from intake manifold pressure and speed is done. This dependency is called "volumetric efficiency"  denotes and describes the suction behavior of the engine in the mentioned dependencies as dimensionless efficiency between zero and one. Summarized in this volumetric Ef efficiency are influences such as acoustic resonances, choked-flow Effect on the intake valves and valve overlaps ect .. The volumetric efficiency is the main reason for the buc conical torque-speed curve in internal combustion engines. When considering engines with variable valve timing there is also a dependence of the volumetric effi efficiency from the phase angle of the timing.

Mittels der volumetrischen Effizienz ηvol kann der vom Motor an­ gesaugte Luftmassenstrom nach der Drehzahl-Dichte-Methode wie folgt ermittelt werden (halbe Drehzahl wegen des hier angenomme­ nen Viertaktverfahrens):
Using the volumetric efficiency η vol , the air mass flow drawn in by the engine can be determined using the speed-density method as follows (half speed due to the four-stroke process assumed here):

Mit dieser Kenntnis kann der Signalflußplan für das Saugrohr zusammen mit den saugenden Zylinder wie in Fig. 5 gezeichnet werden. Auch hier ist die Zeitableitung der Saugrohrtemperatur vernachlässigt, soll sie berücksichtigt werden, so ist gemäß Gleichung (4) vorzugehen.With this knowledge, the signal flow diagram for the intake manifold can be drawn together with the intake cylinders as in FIG. 5. Here, too, the time derivative of the intake manifold temperature is neglected; if it is to be taken into account, the equation (4) should be used.

In der Beziehung (7) sind die Größen n, p und T meßbar, das Vo­ lumen D (Hubraum) bekannt und konstant, ebenso die Gaskonstante R. Die volumetrische Effizienz ist unbekannt.In relation (7) the quantities n, p and T are measurable, the Vo lumen D (displacement) known and constant, as well as the gas constant R. The volumetric efficiency is unknown.

Ziel muß es daher sein, einen adaptiven Störgrößenbeobachter zu entwerfen, der diese volumetrische Effizient korrekt lernt und dadurch die Last korrekt schätzen kann.The aim must therefore be to be an adaptive disturbance observer design that correctly learns this volumetric efficiency and can correctly estimate the load.

In Fig. 6 ist als Beispiel eines möglichen Beobachteransatzes ein nichtlinearer Störgrößenbeobachter dargestellt, welcher im Echtzeit-Betrieb das aktuelle ηvol lernt und somit einen korrek­ ten Schätzwert für die den angesaugten Luftmassenstrom out lie­ fert. Dazu wird ein Adaptionsintegrator verwendet, dessen Ausgang das jeweilige ηvol nachbildet, die Adaption erfolgt über den Beobachterfehler. Es ist dies der "einfache" Beobachteransatz, weil im Gegensatz zum nachfolgend beschriebenen Beobachteransatz auf die Verwendung Künstlicher Intelligenz noch verzichtet wird.In FIG. 6, a non-linear disturbance observer is shown as an example of a possible observer approach, which lie fert in real-time operation, the current η vol learns and thus a corrective th estimated value for the out the sucked air mass flow. For this purpose, an adaptation integrator is used, the output of which simulates the respective η vol , the adaptation takes place via the observer error. This is the "simple" observer approach, because, in contrast to the observer approach described below, the use of artificial intelligence is still dispensed with.

Die Stabilität der Adaption und der Beobachtung kann bei diesem Ansatz mittels linearer Methoden nachgewiesen werden, wenn die Meßgrößen Drehzahl n und Temperatur im Saugrohr T als konstant angesetzt werden. In der Fig. 7 ist das Beobachterergebnis dar­ gestellt, der geschätzte Luftmassenstrom ist in dieser Skalie­ rung beinahe deckungsgleich mit dem tatsächlichen Luftmassen­ strom in die Zylinder.With this approach, the stability of the adaptation and the observation can be demonstrated by means of linear methods if the measured variables speed n and temperature in the intake manifold T are assumed to be constant. In Fig. 7, the observer result is shown, the estimated air mass flow in this scaling tion is almost congruent with the actual air mass flow into the cylinders.

Zur technischen Realisierung ist eine Beobachter- Rechenvorschrift, etwa gemäß Signalflußplan Fig. 6, in einem Motorsteuergerät zu implementieren, welches damit die Größen Saugrohrdruck und -temperatur, Luftmassenstrom ins Saugrohr und Motordrehzahl verarbeitet.For technical implementation, an observer calculation rule, for example according to the signal flow chart in FIG. 6, must be implemented in an engine control unit, which thus processes the quantities of intake manifold pressure and temperature, air mass flow into the intake manifold and engine speed.

Eine mögliche Rechenvorschrift kann dabei den Schätzwert für den Luftmassenstrom out wie folgt bestimmen:
A possible calculation rule can determine the estimated value for the air mass flow out as follows:

  • - der Beobachter wird als Parallelmodell der Strecke "Saugrohr" entworfen;- The observer is a parallel model of the route "Intake manifold" designed;
  • - die reale Aufintegration der mit dem Faktor RT/V gewichteten Luftmassenstromdifferenz wird durch ein Verzögerungsglied erster Ordnung
    nachgebildet, dessen Ausgang den Ver­ lauf des Saugrohrdruckes nachbildet;    - The real integration of the air mass flow difference weighted with the factor RT / V is achieved by a delay element of the first order
    reproduced, the output of which simulates the course of the intake manifold pressure;
  • - durch die zusätzliche Rufschaltung des mit dem durch den Faktor
    gewichteten Saugrohrdruckes auf den Eingang dieses Verzögerungsgliedes wird erreicht, daß das Verzöge­ rungsglied bei der Übereinstimmung von geschätztem und rea­ lem Saugrohrdruck das reale integrierende Verhalten nachbil­ det, dies ist in Fig. 8 verdeutlicht;     - by the additional call switching with the by the factor
    weighted intake manifold pressure on the input of this delay element is achieved that the delay element imitation with the match of estimated and real intake manifold pressure simulates the real integrating behavior, this is illustrated in Fig. 8;
  • - der Fehler zwischen den Verläufen des realen und geschätzten Saugrohrdruckes entsteht durch die nicht übereinstimmenden Luftmassenstromdifferenzen, das heißt durch den nicht kor­ rekten Schätzwert für den in die Zylinder strömenden Luft­ massenstrom out, der ja der Eingangswert in für Realität und Beobachter gleich sein;- the error between the profiles of the real and estimated intake manifold pressure is created by the non-matching air mass flow differences, that is, by the non-cor- rect estimate of the air flowing into the cylinder air mass flow out, which may be the same so the input value for reality and observers;
  • - der in die Zylinder strömende Luftmassenstrom out hängt da­ bei nach der Beziehung (7) von Drehzahl und Dichte über die sogenannte volumetrische Effizienz ηvol ab, deren ar­ beitspunktabhängiger Einfluß im Beobachter durch eine Multi­ plikation mit einem Integratorausgang nachgebildet werden kann;- The air mass flow out flowing into the cylinders depends on the relationship (7) of speed and density via the so-called volumetric efficiency η vol , the working point-dependent influence of which can be simulated in the observer by multiplication with an integrator output;
  • - der Eingang dieses Integrators wird über eine Lernschritt­ weite v mit dem Beobachterfehler zwischen realem und ge­ schätztem Saugrohrdruck so beaufschlagt, daß die dadurch er­ folgende Adaption den Beobachterfehler zu null macht (regelungstechnische Stabilität des Beobachters);- The input of this integrator is via a learning step wide v with the observer error between real and ge estimated intake manifold pressure so that it thereby following adaptation makes the observer error zero (control stability of the observer);
  • - ist der Beobachterfehler zwischen realem und geschätztem Saugrohrdruck null, so wirkt das Verzögerungsglied durch die Beaufschlagung seines Einganges mit dem durch den Faktor
    gewichteten Saugrohrdruck wie ein Integrator mit der Luftmassenstromdifferenz als einzigen Eingang, siehe dazu Fig. 8;    - If the observer error between real and estimated intake manifold pressure is zero, the delay element acts by applying its factor to the input
    weighted intake manifold pressure like an integrator with the air mass flow difference as the only input, see FIG. 8;
  • - damit ist die Beobachterstruktur gleich der Realität, was bedeutet, daß bei übereinstimmender Streckenstruktur und übereinstimmenden Streckenausgängen (Saugrohrdruck und Schätzwert dafür) auch die Streckeneingänge (Differenz der Luftmassenströme) gleich sind; - so the observer structure is like reality, what means that if the route structure and matching line exits (intake manifold pressure and Estimated value) also the line inputs (difference of the Air mass flows) are the same;  
  • - da die Differenz der Luftmassensströme des Beobachters aus gemessenem in und geschätztem out gebildet wird, ist der ge­ schätzte Luftmassenstrom out somit gleich dem realen Luft­ massenstrom in die Zylinder out.- Since the difference between the mass air flows of the observer is formed from measured in and estimated out , the estimated air mass flow out is therefore equal to the real air mass flow into the cylinders out .

Der erhaltene Schätzwert für den Luftmassenstrom wird über die Zeit des Einlaßtaktes jeden einzelnen Zylinders integriert, um die Luftmasse in den jeweiligen Zylindern zu halten.The estimated value for the air mass flow is obtained via the Integrated intake timing of each cylinder to to keep the air mass in the respective cylinders.

Nicht optimal bei diesem Beobachteransatz ist das Vergessen ge­ lernten Wissens, da bei Betrieb in einem anderen Arbeitspunkt der durch den Integrator-Ausgang nachgebildete Parameter ηvol des alten Arbeitspunktes wieder vergessen wird. Dies hat zur Folge, daß immer ein Fehler durch das Nachlernen des Beobachters bei Arbeitspunktverschiebungen gespeichert wird.With this observer approach, it is not optimal to forget the knowledge that has been learned, since when operating in another operating point, the parameter η vol of the old working point simulated by the integrator output is forgotten again. The result of this is that an error is always saved due to the relearning of the observer when the working point shifts.

Dies kann vermieden werden, wenn die Ereignisse der Lernvorgänge in einem Kennfeld gespeichert werden.This can be avoided if the events of the learning processes be stored in a map.

Ein anderer Ansatz, der ebenso die gelernten Ergebnisse im Kenn­ feld festhält, kann durch die verfahren der künstlichen Intelli­ genz erreicht werden; dies ist als weiteres erfindungsgemäßes Verfahren - mit der zugehörigen Einrichtung - im folgenden dar­ gestellt. Die vorgestellte Adaptionseinrichtung ist hierin ein Neuronales Netz, es können jedoch beliebige andere lernfähige Ansätze verwendet werden, welche in der Lage sind ein nichtli­ neares Funktional durch Parameteradaption zu erlernen.Another approach, which also the learned results in the Kenn field holds, can be done by the procedures of the artificial intelli be reached; this is another according to the invention Procedure - with the associated facility - outlined below posed. The adaptation device presented here is a Neural network, but there can be any other learnable Approaches are used which are capable of a non- learn near functional through parameter adaptation.

Ziel bei diesem Beobachteransatz ist die Schätzung des Luft­ massenstromes in die Zylinder durch Lernen der volumetrischen Effizienz des Motors mittels Verfahren der künstlichen Intelli­ genz. Dies stellt die Grundlage zur Prädiktion des Luftmassen­ stromes dar.The aim of this observer approach is to estimate the air mass flow into the cylinders by learning the volumetric Efficiency of the engine using the process of artificial intelli gence. This forms the basis for the prediction of the air masses current.

Dazu kann beispielsweise ein Neutrales Netz angesetzt werden, das als Eingangsdimension alle Größen besitzt, von welchen die volumetrische Effizienz abhängt (Saugrohrdruck, Drehzahl, evtl. Ventilsteuerzeiten . . .). Anstelle eines Neuronalen Netzes kann aber auch jeder adaptive Ansatz verwendet werden, der es erlaubt, eine statische Nichtlinearität über einem ein- oder mehr­ dimensionalem Eingangsraum darzustellen.For example, a neutral network can be set up for this, which has as input dimension all sizes, of which the volumetric efficiency depends (intake manifold pressure, speed, possibly Valve timing. , .). Instead of a neural network but also any adaptive approach that allows  a static non-linearity over one or more dimensional entrance room.

Hier wird als Beispiel ein General Regression Neutral Network verwendet. Dieses, im folgenden als GRNN bezeichnete Neuronale Netz wird dazu verwendet, im vorstehend beschriebenen Beobach­ teransatz den Einfluß der realen volumetrischen Effizienz zu er­ lernen und als Wissen zur Verfügung zu stellen. Zum besseren Verständnis soll ganz kurz die Wirkungsweise dieses speziellen Neuronalen Netzes erläutert werden: Der (mehrdimensionale) Ein­ gangsraum ist in rezeptive Felder vieler Neuronen aufgeteilt. Diese Neuronen werden in Abhängigkeit der Entfernung des Ein­ gangszustandes des GRNN verschieden mehr oder weniger aktiviert und tragen dann durch ihre jeweilige Gewichtung entsprechend ih­ rer Aktivierung zum Ausgangswert des GRNN bei diesem Eingangszu­ stand bei. Die Neuronen stellen dabei Integratoren dar, welche in ihrer Wirkung hauptsächlich innerhalb ihres rezeptiven Feldes wirken. Dies bedeutet, daß bei Verwendung eines GRNN der im vor­ stehend beschriebenen Ansatz Adaptionsintegrator durch viele stückweise wirkende Integratoren ersetzt wird. Prinzipiell kann jedoch jeder andere adaptive Ansatz verwendet werden, der es er­ laubt, eine statische Nichtlinearität (Funktional) über einem ein- oder mehrdimensionalem Eingangsraum darzustellen.Here is an example of a General Regression Neutral Network used. This neuron, hereinafter referred to as GRNN Network is used in the observation described above the approach of real volumetric efficiency learn and provide as knowledge. For the better To understand very briefly the mode of action of this particular Neural network are explained: The (multidimensional) one The corridor is divided into receptive fields in many neurons. These neurons become dependent on the distance of the one state of the GRNN activated differently more or less and then bear their respective weighting according to ih Activation to the initial value of the GRNN at this input stood by. The neurons are integrators, which in its effect mainly within its receptive field Act. This means that when using a GRNN the one in the previous Approach integrator described by many piecewise integrators is replaced. In principle can however, any other adaptive approach that he uses can be used leaves a static nonlinearity (functional) over one to represent one- or multi-dimensional entrance space.

Der um das GRNN erweiterte Signalflußplan im Laplacebereich ist in Fig. 9 dargestellt. Die prinzipielle Funktion dieses Beob­ achteransatzes mittels GRNN kann beispielsweise durch das in DE 195 31 692 A1 beschriebene Verfahren und die zugehörige Einrich­ tung realisiert werden. Ein GRNN dient im Rahmen der Erfindung als Approximator für die unbekannte nicht-lineare Funktion y = f(x), wobei y hier die volumetrische Effizienz ist (Approximationsgrößen sind mit einem ∧ gekennzeichnet):
The signal flow map in the Laplace area extended by the GRNN is shown in FIG. 9. The basic function of this observer approach using GRNN can be implemented, for example, by the method described in DE 195 31 692 A1 and the associated device. Within the scope of the invention, a GRNN serves as an approximator for the unknown non-linear function y = f (x), where y is the volumetric efficiency (approximation quantities are marked with a ∧):

Der Vektor T ist im allgemeinen mehrdimensional und besteht aus den lernbaren Parametern, hier z. B. Parametern, welche die Ab­ hängigkeit der volumetrischen Effizienz vom Saugrohrdruck und der Drehzahl darstellen. Der Vektor w(x) ist ein Regressionsvek­ tor, der aus normierten Fensterfunktionen gebildet wird, die nur so breit gewählt sind, daß sie nur einen lokalen Einflußbereich haben, also die Lokalität der Parameter gewährleistet ist.The vector T is generally multidimensional and consists of the learnable parameters, here z. B. parameters that represent the dependency of the volumetric efficiency of the intake manifold pressure and the speed. The vector w (x) is a regression vector, which is formed from standardized window functions that are chosen only so wide that they only have a local area of influence, that is, the locality of the parameters is guaranteed.

Ein Fehlersignal ist nun definiert durch (mit Übertragungsfunk­ tion H(s):
An error signal is now defined by (with transmission function H (s):

Das Adaptionsgesetz oder die Lernregel für einen Parameterfeh­ lervektor ϕ lautet nun:
The adaptation law or the learning rule for a parameter error vector ϕ now reads:

Da die Basisfunktionen w(x) beschränkt sind, konvergiert e gegen Null. Das Lernen erfolgt durch Verstellen der Komponenten µ des Parametervektors .Since the basic functions w (x) are restricted, e converges to zero. The learning takes place by adjusting the components µ of the parameter vector.

Im vorliegenden Fall kann bei nicht vernachlässigbarer Meßdyna­ mik beim Saugrohrdruck die strictly positive real-Bedingung, die in DE 195 31 692 A1 noch genannt wurde, durch eine spezielle Struktur des Neuronalen Netzes umgangen werden. Diese spezielle Struktur eines Neuronalen Netzes ist dadurch gekennzeichnet, daß das Netz interne Dynamik besitzt, also mehrere Zustände neben den Gewichtungsintegratoren aufweist, um eine korrekte Korrela­ tion zwischen Fehlersignal und dem das Fehlersignal erzeugenden Netzeingang sicherzustellen.In the present case, if the measurement dynamic is not negligible at intake manifold pressure, the strictly positive real condition that was mentioned in DE 195 31 692 A1, by a special Structure of the neural network can be bypassed. This special The structure of a neural network is characterized in that the network has internal dynamics, i.e. several states in addition the weight integrators to a correct correla tion between the error signal and the one generating the error signal Ensure network entry.

Das Saugverhalten des Zylinders wird mit Hilfe des GRNN mittels einer mehrdimensionalen Oberfläche, abhängig z. B. vom Saugrohr­ druck, der Drehzahl und ggf. den Ventilsteuerzeiten nachgebil­ det.The suction behavior of the cylinder is determined using the GRNN a multi-dimensional surface, depending on e.g. B. from the intake manifold pressure, the speed and possibly the valve timing det.

Durch die Anwendung dieses auch als "lokale Linearisierung" be­ zeichneten Verfahrens gelingt es, die Nicht-Linearitäten in der gegebenen Regelstrecke mit definierten Stabilitäts- und Konver­ genzeigenschaften zu erlernen und zu kompensieren. Vorzugsweise benutzt das Lernverfahren des neuronalen Netzes einen sog. Lja­ punov-Ansatz, womit sich der Stabilitätsnachweis führen läßt. Zur Korrelation des Beobachterfehlersignals werden vorzugsweise zusätzliche Zustände zwischen Anregung und Gewichtung der ein­ zelnen Neuronen (d. h. Fensterfunktionen) berücksichtigt, so daß auch Kettenanordnungen von Übertragungsfunktionen H1(s) und H2(s) und unbekannte Nicht-Linearitäten auf die oben erläuterte Struk­ tur transformiert werden. Statt neuronalen Netzen können auch andere nicht-lineare Oberflächen-Approximationen verwendet wer­ den, wie Fuzzy-Logik oder eine Kombination von Fuzzy-Logik und neuronalen Verfahren.By using this method, which is also known as "local linearization", it is possible to learn and compensate for the non-linearities in the given controlled system with defined stability and convergence properties. The learning method of the neural network preferably uses a so-called Lja punov approach, which can be used to demonstrate stability. For the correlation of the observer error signal, additional states between excitation and weighting of the individual neurons (ie window functions) are preferably taken into account, so that chain arrangements of transfer functions H 1 (s) and H 2 (s) and unknown non-linearities to the structure explained above are also taken into account be transformed. Instead of neural networks, other non-linear surface approximations can also be used, such as fuzzy logic or a combination of fuzzy logic and neural methods.

Die mit dem Lernverfahren errechnete volumetrische Effizienz wird als Vorwissen gespeichert, und mit diesem Vorwissen wird der von den Zylindern angesaugte Luftmassenstrom später direkt prädiziert, ohne daß jedes Mal ein neuerliches Lernverfahren durchgeführt würde. Die Speicherung der Eingangs- und Ausgangs­ werte des Störgrößenbeobachters (d. h. der Komponenten des Para­ metervektors) erfolgt vorzugsweise als Kennfeld. Zeitinvariante Variable brauchen beim Lernen nicht berücksichtigt zu werden, bzw. brauchen nur in größeren Zeitabständen gelernt werden; das Ergebnis kann dann gespeichert werden und ohne Lernvorgang wie­ derverwendet werden.The volumetric efficiency calculated with the learning process is stored as prior knowledge, and with this prior knowledge the air mass flow sucked in by the cylinders later directly predicted without having to go through a new learning process every time would be carried out. The storage of the input and output values of the disturbance variable observer (i.e. the components of the para meter vector) is preferably used as a map. time-invariant Variables need not be taken into account when learning, or only need to be learned at longer intervals; the The result can then be saved and how without learning be used.

Bei den Eingangsgrößen des Störgrößenbeobachters braucht es sich nicht ausschließlich um gemessene Größen zu handeln, vielmehr können unter diesen auch berechnete (d. h. abgeleitete) Größen sein. Als Eingangsgröße des Störgrößenbeobachters kann statt des Saugrohrdrucks beispielsweise auch der Drosselklappenwinkel oder entsprechende Größen verwendet werden.The input variables of the disturbance variable observer are needed not just dealing with measured quantities, but rather can also be calculated (i.e. derived) quantities his. The input variable of the disturbance variable observer can instead of Intake manifold pressure, for example, the throttle valve angle or appropriate sizes are used.

Das Beobachterergebnis diese Ansatzes unter Verwendung künstli­ cher Intelligenz ist in der Fig. 10 dargestellt, das Lernen be­ ginnt bei Zeit t = 0 ohne Vorwissen. In dieser Figur ist der Einschwingvorgang des Beobachters, ein normaler Vorgang bei al­ len Beobachtungen, zu erkennen. Diese Schwingen entsteht durch den Lernvorgang in ständig neuen Betriebspunkten in der Drehzahl-Saurohrdruck-Phasenebene, über der ja die volumetrische Ef­ fizienz gelernt wird. Nach dem Lernvorgang wird das Beobachte­ rergebnis deckungsgleich mit dem zu schätzenden Luftmassenstrom sein.The observer result of this approach using artificial intelligence is shown in FIG. 10, the learning begins at time t = 0 without prior knowledge. In this figure, the transient response of the observer, a normal process for all observations, can be seen. These vibrations arise from the learning process at constantly new operating points in the speed-oxygen pressure phase level, which is where volumetric efficiency is learned. After the learning process, the observer result will be congruent with the air mass flow to be estimated.

Zur technischen Realisierung ist eine Beobachter- Rechenvorschrift, etwa gemäß Signalflußplan Fig. 9, in einem Motorsteuergerät zu implementieren, welches damit die Größen Saugrohrdruck und -temperatur, Luftmassenstrom ins Saugrohr und Motordrehzahl verarbeitet. Eins mögliche Rechenvorschrift kann dabei mittels einem Neuronalen Netz spezieller Struktur (hier General Regression Neutral Network) den Schätzwert für den Luft­ massenstrom out wie folgt bestimmen:
For technical implementation, an observer calculation rule, for example in accordance with the signal flow chart in FIG. 9, must be implemented in an engine control unit, which thus processes the quantities of intake manifold pressure and temperature, air mass flow into the intake manifold and engine speed. A possible calculation rule can use a neural network of a special structure (here general regression neutral network) to determine the estimated value for the air mass flow out as follows:

  • - der Beobachter wird als Parallelmodell der Strecke, "Saugrohr" entworfen;- the observer is used as a parallel model of the route, "Intake manifold" designed;
  • - die reale Rufintegration der mit dem Faktor RT/V gewichteten Luftmassenstromdifferenz wird durch ein Verzögerungsglied erster Ordnung
    nachgebildet, dessen Ausgang den Ver­ lauf des Saugrohrdruckes nachbildet;    - The real call integration of the air mass flow difference weighted with the factor RT / V is achieved by a delay element of the first order
    reproduced, the output of which simulates the course of the intake manifold pressure;
  • - durch die zusätzliche Aufschaltung des mit dem durch den Faktor
    gewichteten Saugrohrdruckes auf den Eingan­ ges dieses Verzögerungsgliedes wird erreicht, daß das Verzö­ gerungsglied bei der Übereinstimmung von geschätztem und realem Saugrohrdruck das reale integrierende Verhalten nach­ bildet, dies ist in Fig. 11 verdeutlicht;    - by the additional connection of the with the by the factor
    weighted intake manifold pressure on the inputs of this delay element ensures that the delay element forms the real integrating behavior in accordance with the estimated and real intake manifold pressure; this is illustrated in FIG. 11;
  • - der Fehler zwischen den Verläufen des realen und geschätzten Saugrohrdruckes entsteht durch die nicht übereinstimmenden Luftmassenstromdifferenzen, das heißt durch den nicht kor­ rekten Schätzwert für den in die Zylinder strömenden Luftmassenstrom out, da ja der Eingangswert in für Realität und Beobachter gleich ist;- The error between the curves of the real and estimated intake manifold pressure arises from the mismatched air mass flow differences, that is to say from the incorrectly correct estimate for the air mass flow out flowing into the cylinders, since the input value in is the same for reality and observer;
  • - der in die Zylinder strömende Luftmassenstrom out hängt da­ bei nach der Beziehung (7) von Drehzahl und Dichte über die sogenannte volumetrische Effizienz ηvol ab, deren nichtli­ neare Abhängigkeit von den Größen Drehzahl und Saugrohrdruck im Beobachter durch eine Multiplikation mit dem Ausgang ei­ nes Neuronalen Netzes mit diesen beiden Eingängen nachgebil­ det werden kann;- The air mass flow out flowing into the cylinders depends on the relationship ( 7 ) of speed and density via the so-called volumetric efficiency η vol , whose non-linear dependence on the variables speed and intake manifold pressure in the observer by multiplying by the output egg Neural network can be simulated with these two inputs;
  • - die Gewichtungen der Neuronen dieses Neuronalen Netzes wer­ den dabei mit einer Lernschrittweite ν durch den Beobachter­ fehler entsprechend der Aktivierung der einzelnen Neuronen an den verschiedenen Arbeitspunkten so verstellt, daß die dadurch erfolgende Adaption den Beobachterfehler zu null macht (regelungstechnische Stabilität des Beobachters);- the weights of the neurons of this neural network with a learning step size ν by the observer errors corresponding to the activation of the individual neurons adjusted at the various working points so that the thereby adapting the observer error to zero power (control stability of the observer);
  • - ist der Beobachterfehler zwischen realem und geschätztem Saugrohrdruck null, so wirkt das Verzögerungsglied durch die Beaufschlagung seines Einganges mit dem durch den Faktor
    gewichteten Saugrohrdruck wie ein Integrator mit der Luftmassenstromdifferenz als einzigem Eingang, siehe dazu Fig. 8;    - If the observer error between real and estimated intake manifold pressure is zero, the delay element acts by applying its factor to the input
    weighted intake manifold pressure like an integrator with the air mass flow difference as the only input, see FIG. 8;
  • - damit ist die Beobachterstruktur gleich der Realität, was bedeutet, daß bei übereinstimmender Streckenstruktur und übereinstimmenden Streckenausgängen (Saugrohrdruck und Schätzwert dafür) auch die Streckeneingänge (Differenz der Luftmassenströme) gleich sind;- so the observer structure is like reality, what means that if the route structure and matching line exits (intake manifold pressure and Estimated value) also the line inputs (difference of the Air mass flows) are the same;
  • - da die Differenz der Luftmassenströme des Beobachters aus gemessenem in und geschätztemout gebildet wird, ist der geschätzte Luftmassenstrom out somit gleich dem realen Luft­ massenstrom in die Zylinder out.- Since the difference in the air mass flows of the observer is formed from measured in and estimated out , the estimated air mass flow out is therefore equal to the real air mass flow into the cylinders out .

Der erhaltene Schätzwert für den Luftmassenstrom wird über die Zeit des Einlaßtaktes jeden einzelnen Zylinder integriert, um die Luftmasse in den jeweiligen Zylindern zu erhalten. Bei be­ einflußbaren Ventilsteuerzeiten (VANOS, anderer Ventilbetrieb als über eine Nockenwelle) muß diese Kenntnis ebenfalls verwen­ det werden, etwa als zusätzliche Eingangsdimension im Neutralen Netz.The estimated value for the air mass flow is obtained via the Time of intake stroke integrated into each cylinder to get the air mass in the respective cylinders. At be Influential valve timing (VANOS, other valve operation than via a camshaft) this knowledge must also be used be detected, for example as an additional input dimension in the neutral Network.

Der vorgestellte Ansatz eines lernfähigen Beobachters bietet die Grundlage zur Prädiktion des Luftmassenstromes in die Zylinder, das heißt, es ist möglich, allein von den Saugrohrzuständen Druck und Temperatur zusammen mit der Drehzahl (evtl. Phasenwin­ kel der Einlaßventile) auf den Luftmassenstrom zu schließen. In der Fig. 12 sei dargestellt, wie die Last allein auf der Basis des vorher gelernten Wissens geschätzt werden kann, ohne den ins Saugrohr einströmenden Luftmassenstrom zu kennen. Bei diesem Vorgehen kann der Signalflußplan nach Abb. 8 beispielsweise so vereinfacht werden, daß die Größen Druck p, Temperatur T und Drehzahl n gemessen werden, die nichtlinearen Kennlinienfelder, die vom GRNN gelernt werden, vorliegen und als Kennlinienfelder fest implementiert sind. Dadurch kann der Aufwand der Realisie­ rung erheblich verringert werden.The approach presented by a learnable observer provides the basis for predicting the air mass flow into the cylinders, which means that it is possible to deduce the air mass flow solely from the intake manifold states of pressure and temperature together with the speed (possibly phase angle of the intake valves). FIG. 12 shows how the load can be estimated solely on the basis of the knowledge previously learned, without knowing the air mass flow flowing into the intake manifold. With this procedure, the signal flow diagram according to Fig. 8 can be simplified, for example, so that the quantities pressure p, temperature T and speed n are measured, the non-linear characteristic fields learned by the GRNN are available and are permanently implemented as characteristic fields. As a result, the effort involved in the implementation can be considerably reduced.

Dieser Sachverhalt kann dazu verwendet werden, die Luftmasse in den Zylindern zu prädizieren, indem vom Drosselklappen- Lagewinkel auf die ins Saugrohr strömende Luftmasse in Abhängig­ keit der thermodynamischen Zustände in nächster Zukunft ge­ schlossen wird, damit der Saugrohrzustand vorhergesagt wird, von dem dann auf die Last in nächster Zukunft geschlossen werden kann.This fact can be used to measure the air mass in to predict the cylinders by the throttle valve Position angle depending on the air mass flowing into the intake manifold thermodynamic conditions in the near future is closed so that the intake manifold condition is predicted by which will then be deduced from the burden in the near future can.

Die vorgestellten Ansätze von Beobachtern bieten die Grundlage zur Regelung des Luftmassenstromes in die Zylinder. Nach dem Lernen beispielsweise des nichtlinearen Pumpverhaltens der Zy­ linder ηvol steht diese Information zur Verfügung, um den Sollwert des Saugrohrdruckes vorzugeben, durch den ein gewünschter Luftmassenstrom in die Zylinder bei vorgegebener Drehzahl er­ reicht werden kann. Somit kann über eine Saugrohrdruck-Regelung gezielt die Luftmasse in den Brennräumen eingestellt werden.The approaches presented by observers provide the basis for regulating the air mass flow into the cylinders. After learning, for example, the non-linear pumping behavior of the cylinder η vol , this information is available in order to specify the setpoint of the intake manifold pressure through which a desired air mass flow into the cylinder can be achieved at a predetermined speed. Thus, the air mass in the combustion chambers can be specifically adjusted via an intake manifold pressure control.

Wie bereits angemerkt wurde, können die beschriebenen Verfahren und Einrichtungen auch auf andere Aufgabenstellungen beim Ver­ brennungsmotor oder anderen technischen Einrichtungen übertragen werden.As already noted, the methods described can and facilities also for other tasks at the Ver internal combustion engine or other technical equipment become.

Wie beschrieben, erfolgte in den Beobachtern bei der Anwendung auf das Saugrohr eines Verbrennungsmotors eine Lastschätzung. Das Ergebnis der Lastschätzung kann beispielsweise als Sollwert oder als Störgröße interpretiert werden. Je nach Interpretation kann die Information in der Motorsteuerung weiterverarbeitet werden. Wenn beispielsweise die Lastschätzung als Störgröße in einem Prozeß interpretiert wird, dann kann nach dem Stand der Technik die Störgröße durch eine Störgrößen-Aufschaltung unter­ drückt werden. In gleicher Weise können nach dem Stand der Tech­ nik unerwünschte Einwirkungen als Störgrößen interpretiert wer­ den.As described, the observers were using the application a load estimate on the intake manifold of an internal combustion engine. The result of the load estimation can, for example, be used as a setpoint or interpreted as a disturbance variable. Depending on the interpretation can process the information in the engine control become. For example, if the load estimate is a disturbance variable in a process is interpreted, then according to the status of Technology the disturbance variable by a disturbance variable connection under be pressed. In the same way, according to the state of the art Anyone who interprets undesired influences as disturbances the.

Wenn in Erweiterung der oben beschriebenen verfahren die Rege­ lung der Drosselklappenstellung behandelt wird, dann ist be­ kannt, daß die Regelung der Drosselklappenstellung aufgrund nichtlinearer Rückwirkungen schwer zu realisieren ist. Der Grund für die Schwierigkeit sind nichtlineare Effekte wie die nichtli­ neare Federkonsonante, die Reibungseffekte und die Momente an der Drosselklappe durch den Luftstrom in das Saugrohr. Wenn der Einfluß dieser Effekte geschätzt werden könnte und das resultie­ rende Signal dieser Effekte zur Störgrößen-Aufschaltung verwen­ det wird, dann verbleibt eine einfach zu regelnde Strecke. Das Ziel muß daher sein, die Effekte in der sich auswirkenden Summe zu schätzen.If in extension of the above, the rules apply throttle valve position is treated, then be knows that the regulation of the throttle valve position due non-linear repercussions is difficult to achieve. The reason for the difficulty are nonlinear effects like the nonli linear spring consonant, the friction effects and the moments the throttle valve through the air flow into the intake manifold. If the Influence of these effects could be estimated and the result Use the signal from these effects for the feedforward control an easy-to-control route remains. The The aim must therefore be the effects in the total amount appreciate.

Ausgehend von diesem Gedanken, können wieder geeignete Beobach­ ter entworfen werden, um die Einwirkung zu schätzen. Als univer­ seller Beobachter - d. h. Beobachter für lineare, nichtlineare und mehrdimensionale Zusammenhänge - eignet sich eine Struktur mit künstlicher Intelligenz, wie beispielsweise mit General Re­ gression Neural Network in Fig. 9. Mittels dem GRNN-Ansatz wur­ de in Fig. 9 die volumetrische Effizienz ηvol geschätzt.Based on this idea, suitable observers can again be designed to estimate the impact. As univer seller observers - ie observers for linear, nonlinear and multidimensional relationships - suitable structure with artificial intelligence, such as with General Re gression Neural Network in Figure 9. Using the GRNN approach WUR de in Figure 9, the volumetric efficiency.. η vol estimated.

In gleicher Weise ist, statt Durchführen eines "Nachlernens", eine Ursachenanalyse durch Schätzung unerwünschter Einflüsse und anschließender Störgrößen-Aufschaltung z. B. bei der Drosselklap­ pe, bei einem elektromagnetischen Ventiltrieb oder einem automa­ tisiert zu schaltenden Getriebe, möglich.In the same way, instead of performing "re-learning", a cause analysis by estimating undesired influences and subsequent feedforward control z. B. in the throttle valve pe, with an electromagnetic valve train or an automa gearbox to be switched, possible.

In einer weiteren Anwendung - dem Kraftstoffpfad - kann in glei­ cher Weise bei Saugrohreinspritzung des Kraftstoffs der in die Zylinder gelangende Kraftstoff geschätzt werden.In another application - the fuel path - the same cher way with intake manifold injection of the fuel in the Cylinder fuel will be estimated.

Das Verfahren ist auch anwendbar auf Verbrennungsmotore mit elektromechanischem Ventiltrieb und solche mit automatisiert zu schaltendem Getriebe.The method is also applicable to internal combustion engines electromechanical valve train and those with automated too switching gear.

Claims (22)

1. Verfahren zur Ermittlung eines Luftmassenstroms (out), der von den Zylindern eines Verbrennungsmotors mit Hub­ raum (D) angesaugt wird und als Basis für die Zumessung des Kraftstoffes durch eine Regelungsvorrichtung dient, die einen nichtlinearen Störgrößenbeobachter aufweist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
  • - Messen zumindest der in das Saugrohr fließenden Luftmasse (in), der Drehzahl (n), der Temperatur (T) und des Druckes (p) im Saugrohr,
  • - Schätzen des Saugrohrdrucks (D) durch den Störgrö­ ßenbeobachter,
  • - Bilden eines Beobachterfehlers aus der Differenz des geschätzten (D) und gemessenen (p) Saugrohr­ drucks,
  • - Berechnen einer volumetrischen Effizienz (ηvol) aus dem Beobachterfehler durch einen Adaptions­ integrator,
  • - Ermitteln des von den Zylindern angesaugten Luft­ massenstroms (out) nach der Formel
1.Method for determining an air mass flow ( out ) which is drawn in by the cylinders of an internal combustion engine with displacement (D) and which serves as the basis for metering the fuel by a control device which has a non-linear disturbance variable observer, characterized by the following process steps:
  • Measuring at least the air mass ( in ) flowing into the intake manifold, the speed (n), the temperature (T) and the pressure (p) in the intake manifold,
  • - Estimation of the intake manifold pressure ( D ) by the disturbance observer,
  • Formation of an observer error from the difference between the estimated ( D ) and measured (p) intake manifold pressure,
  • Calculating a volumetric efficiency (η vol ) from the observer error using an adaptation integrator,
  • - Determine the air mass flow ( out ) sucked in by the cylinders according to the formula
2. Verfahren zur Ermittlung eines Luftmassenstroms (out), der von den Zylindern eines Verbrennungsmotors mit Hub­ raum (D) angesaugt wird und als Basis für die Zumessung des Kraftstoffes durch eine Regelungsvorrichtung dient, die einen nichtlinearen Störgrößenbeobachter aufweist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
  • - Messen zumindest der in das Saugrohr fließenden Luftmasse (in), der Drehzahl (n), der Temperatur (T) und des Druckes (p) im Saugrohr,
  • - Schätzen des Saugrohrdrucks (D) durch den Störgrö­ ßenbeobachter,
  • - Bilden eines Beobachterfehlers aus der Differenz des geschätzten (D) und gemessenen (p) Saugrohr­ drucks,
  • - Berechnen einer volumetrischen Effizienz (ηvol) aus dem Beobachterfehler durch ein neuronales Netz,
  • - Ermitteln des von den Zylindern angesaugten Luft­ massenstroms (out) nach der Formel
2.Method for determining an air mass flow ( out ) which is drawn in by the cylinders of an internal combustion engine with displacement (D) and which serves as the basis for metering the fuel by means of a control device which has a non-linear disturbance variable observer, characterized by the following method steps:
  • Measuring at least the air mass ( in ) flowing into the intake manifold, the speed (n), the temperature (T) and the pressure (p) in the intake manifold,
  • - Estimation of the intake manifold pressure ( D ) by the disturbance observer,
  • Formation of an observer error from the difference between the estimated ( D ) and measured (p) intake manifold pressure,
  • Calculating a volumetric efficiency (η vol ) from the observer error by a neural network,
  • - Determine the air mass flow ( out ) sucked in by the cylinders according to the formula
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß für die Durchführung des Verfahrens grobe Vorkenntnisse über die volumetrische Effizienz (ηvol) oder andere Größen eingebracht werden.3. The method according to claims 1 or 2, characterized in that rough prior knowledge of the volumetric efficiency (η vol ) or other sizes are introduced for the implementation of the method. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die errechnete volumetrische Effizienz (ηvol) als Vorwissen gespeichert wird und mit diesem Vor­ wissen der von den Zylindern angesaugte Luftmassenstrom (out) direkt nach der Formel
ohne vorher jedes Mal die in Anspruch 1 bzw. 2 vorhergehenden Verfah­ rensschritte durchzuführen, prädiziert wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the calculated volumetric efficiency (η vol ) is stored as prior knowledge and with this prior knowledge of the air mass flow sucked in by the cylinders ( out ) directly according to the formula
without first performing each of the preceding procedural steps in claim 1 or 2. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangs- und Ausgangswerte des Störgrößenbeobachters oder des Adaptionsintegrators als Kennfeld gespeichert werden.5. The method according to claim 4, characterized in that the input and output values of the disturbance variable observer or the adaptation integrator saved as a map become. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangswerte und der Ausgangswert des Störgrößenbe­ obachters zu verschiedenen Zeitpunkten bzw. Arbeitspunk­ ten gespeichert werden, um den Aufwand zu verringern. 6. The method according to claim 5, characterized in that the input values and the output value of the disturbance variable obachters at different times or working points can be saved to reduce the effort.   7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zeitinvariante Größen beim Lernen nicht berücksichtigt werden müssen, bzw. daß solche nur in be­ grenzten Zeiträumen oder in vorgebbaren Anständen gelernt werden und dieses Wissen gespeichert wird.7. The method according to any one of claims 4 to 6, characterized ge indicates that time-invariant quantities do not apply to learning must be taken into account, or that such only in be limited periods of time or learned in predeterminable circumstances and this knowledge is saved. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Störgrößenbeobachter mit dem ge­ speicherten Wissen statt der Eingangsgröße in den be­ kannten Drosselklappenwinkel oder entsprechende Größen nützt.8. The method according to any one of claims 4 to 7, characterized in that the disturbance observer uses the knowledge stored ge instead of the input variable in the known throttle valve angle or corresponding sizes. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das verwendete neuronale Netz ein neu­ ronales Netz mit mathematisch stabilen und konvergenten Lernverfahren ist.9. The method according to any one of claims 2 to 8, characterized ge indicates that the neural network used is a new one ronal network with mathematically stable and convergent Learning process is. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Saugverhalten des Zylinders durch ein spezielles neuronales Netz - das GRNN - mittels einer mehrdimensionalen Oberfläche nachgebildet wird.10. The method according to any one of claims 2 to 9, characterized ge indicates that the suction behavior of the cylinder a special neural network - the GRNN - using a multi-dimensional surface is reproduced. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Lernverfahren des neuronalen Netzes einen Ljapunov-Ansatz benutzt.11. The method according to any one of claims 2 to 10, characterized ge identifies that the learning process of the neural network used a Ljapunov approach. 12. Verfahren nach dem Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Korrelation des Beobachterfehlersignals zusätzli­ che Zustände zwischen Anregung und Gewichtung der einzel­ nen Neuronen berücksichtigt werden, so daß auch Kettenan­ ordnungen von Übertragungsfunktionen H1(s) und H2(s) und unbekannte Nichtlinearitäten auf die bisher benützte Struktur transformiert werden.12. The method according to claim 11, characterized in that additional correlations between excitation and weighting of the individual NEN neurons are taken into account for correlating the observer error signal, so that chain arrangements of transfer functions H 1 (s) and H 2 (s) and unknowns Nonlinearities can be transformed to the previously used structure. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß auch andere Abhängigkeiten außer p, T und n, wie eine variable Saugrohrgeometrie als Eingangs­ größe des neuronalen Netzes berücksichtigt werden. 13. The method according to any one of claims 2 to 12, characterized ge indicates that other dependencies besides p, T and n, as a variable intake manifold geometry as an input size of the neural network are taken into account.   14. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß anstatt eines neuronalen Netzes die Fuzzy-Logik oder eine Kombination von Fuzzy-Logik und neuronalem Verfahren oder andere nichtlineare Oberflä­ chen-Approximationen verwendet werden.14. The method according to any one of claims 2 to 13, characterized ge indicates that instead of a neural network the Fuzzy logic or a combination of fuzzy logic and neural method or other nonlinear surface Chen approximations can be used. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei Verbrennungsmotoren mit verstellba­ ren Ventilsteuerzeiten zusätzlich die Ventilsteuerzeit beim Schätzen des Saugrohrdrucks (D), Bilden des Beob­ achterfehlers, Berechnen der volumetrischen Effizienz (ηvol) und Ermitteln bzw. Prädizieren des angesaugten Luftmassenstroms (out) berücksichtigt wird.15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that in internal combustion engines with adjustable valve timing times additionally the valve timing when estimating the intake manifold pressure ( D ), forming the observer error, calculating the volumetric efficiency (η vol ) and determining or Predicting the intake air mass flow ( out ) is taken into account. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es zur Regelung des Luftmassenstroms verwendet wird16. The method according to any one of claims 1 to 15, characterized ge indicates that it is used to regulate the air mass flow is used 17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung des Luftmassenstroms durch eine Steuerung des Saugrohrdrucks erfolgt.17. The method according to claim 16, characterized in that the regulation of the air mass flow by a controller of the intake manifold pressure. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Störgrößenbeobachter sowohl gemes­ sene als auch berechnete Größen verarbeitet.18. The method according to any one of claims 1 to 17, characterized ge indicates that the disturbance variable observer is both measured processed as well as calculated sizes. 19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Störgrößenbeobachter zur Störgrö­ ßenaufschaltung bzw. Störgrößenkompensation genützt wird.19. The method according to any one of claims 1 to 18, characterized ge indicates that the disturbance variable observer to the disturbance variable external activation or disturbance variable compensation is used. 20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der ermittelte, von den Zylindern ange­ saugte Luftmassenstrom über dem Einlaßtakt der einzelnen Zylinder integriert wird, gegebenenfalls unter Einschluß mathematischer Transformationen, und so die Luftmasse in den einzelnen Zylindern ergibt. 20. The method according to any one of claims 1 to 19, characterized ge indicates that the determined, attached by the cylinders sucked air mass flow over the intake stroke of each Cylinder is integrated, possibly including mathematical transformations, and so the air mass in the individual cylinders.   21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mit dem Störgrößenbeobachter eine λ- Vorsteuerung bzw. eine Gemisch-Vorsteuerung realisiert wird.21. The method according to any one of claims 1 to 20, characterized ge indicates that the λ- Pilot control or a mixture pilot control implemented becomes. 22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei Auftreten einer Störung statt einem Nachlernen eine Ursachenanalyse erfolgt.22. The method according to any one of claims 1 to 21, characterized ge indicates that when a fault occurs instead of a Learn a cause analysis.
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