DE19740969B4 - Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, bei dem Luft über eine in einem Ansaugrohr (6) angeordnete Drosselklappe (8) einem Brennraum (4) zugeführt wird, und bei dem die Winkelstellung (wdk) der Drosselklappe (8) und der Druck (psds) nach der Drosselklappe (8) gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest aus der Winkelstellung (wdk) der Drosselklappe (8) ein Druck (ps) nach der Drosselklappe (8) berechnet wird, dass aus dem berechneten Druck (ps) nach der Drosselklappe (8) und einem berechneten Druck (pvdk) vor der Drosselklappe (8) ein Verhältnis (pspvdk) des Drucks vor und nach der Drosselklappe (8) berechnet wird, und dass aus dem berechneten Verhältnis (pspvdk) des Drucks vor und nach der Drosselklappe (8) und aus dem gemessenen Druck (psds) nach der Drosselklappe (8) ein neuer Wert für den Druck (pvdk) vor der Drosselklappe (8) berechnet wird.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, bei dem Luft über eine in einem Ansaugrohr angeordnete Drosselklappe einem Brennraum zugeführt wird, und bei dem die Winkelstellung der Drosselklappe und der Druck nach der Drosselklappe gemessen werden. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer in einem Ansaugrohr angeordneten Drosselklappe, über die Luft einem Brennraum zuführbar ist, und mit einem Steuergerät, dass mit einem Winkelsensor zur Messung der Winkelstellung der Drosselklappe und mit einem Drucksensor zur Messung des Drucks nach der Drosselklappe verbunden ist.
- Aus der
DE 32 38 190 C2 ist ein elektronisches System zum Steuern bzw. Regeln von Betriebskenngrößen einer Brennkraftmaschine abhängig von Parameter, wie Drehzahl, Luftdurchsatz im Ansaugrohr, Drosselklappenposition, Druck im Ansaugrohr, Atmosphärendruck oder Temperatur bekannt. Es ist ein Mittel zur Erfassung der Drehzahl der Brennkraftmaschine vorgesehen. Es ist ein Mittel zur Erfassung des Luftdurchsatzes oder des Druckes im Ansaugrohr vorgesehen. Es ist ein Mittel vorgesehen, das unter Berücksichtigung der Saugrohrdynamik den Druck im Ansaugrohr auf der Basis von Drehzahl und Luftdurchsatz oder den Luftdurchsatz auf der Basis von Drehzahl und Druck im Ansaugrohr berechnet. - Aus der
WO 96/32579 A1 - Die Anforderungen an eine moderne Brennkraftmaschine im Hinblick auf eine Reduktion des verbrauchten Kraftstoffs und der ausgestoßenen Abgase werden immer höher. Aus diesem Grund ist es erforderlich, die Zumessung des Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine weiter zu verbessern, insbesondere die zuzumessende Kraftstoffmasse noch genauer zu ermitteln. Zu diesem Zweck wird bei bekannten Brennkraftmaschinen nicht nur die Winkelstellung der Drosselklappe mittels eines Winkelsensors, sondern auch der Druck in dem Ansaugrohr nach der Drosselklappe mit Hilfe eine Drucksensors bestimmt. Diese Winkelstellung sowie dieser Druck nach der Drosselklappe werden dann dazu verwendet, die zugehörige einzuspritzende Kraftstoffmasse zu berechnen, die erforderlich ist, um einen von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs gewünschten Fahrzustand, also beispielsweise eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs, zu erreichen.
- Bei der genannten Berechnung ist als weiterer Parameter der Druck im Ansaugrohr vor der Drosselklappe von Vorteil. Dieser Druck entspricht etwa dem Umgebungsdruck und kann mit Hilfe eines weiteren Drucksensors gemessen werden. Ein derartiger weiterer Drucksensor ist jedoch mit zusätzlichen Kosten verbunden.
- Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine zu schaffen, bei dem die Berechnung der in den Brennraum einzuspritzenden Kraftstoffmasse möglichst genau durchführbar ist, trotzdem aber die für die Durchführung des Verfahrens erforderlichen Kosten gering sind. Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine entsprechende Brennkraftmaschine zu schaffen, bei der die Berechnung der in den Brennraum einzuspritzenden Kraftstoffmasse möglichst genau durchführbar ist, trotzdem aber die für die Durchführung erforderlichen Kosten gering sind.
- Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art bzw. bei einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest aus der Winkelstellung der Drosselklappe ein Verhältnis des Drucks vor und nach der Drosselklappe berechnet wird, und daß aus dem berechneten Verhältnis des Drucks vor und nach der Drosselklappe und aus dem gemessenen Druck nach der Drosselklappe der Druck vor der Drosselklappe berechnet wird, gemäß Anspruch 1 oder 9.
- Mit Hilfe der gemessenen Winkelstellung der Drosselklappe und dem gemessenen Druck nach der Drosselklappe wird somit der Druck vor der Drosselklappe ermittelt. Hierzu werden Modelle verwendet, mit denen das Verhalten des dem Ansaugrohr zugeführten Massenstroms nachgebildet wird. Insbesondere wird mit dem Modell das Verhältnis des Drucks vor und nach der Drosselklappe ermittelt. Der daraus dann berechnete Druck vor der Drosselklappe wird von dem Steuergerät zur Ermittlung der in den Brennraum einzuspritzenden Kraftstoffmasse weiterverwendet. Dabei hat sich gezeigt, daß die in Abhängigkeit von dem berechneten Druck vor der Drosselklappe ermittelte Kraftstoffmasse sehr genau den von dem Fahrer erwünschten Fahrzustand, beispielsweise eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs, bei gleichzeitiger geringem Kraftstoffverbrauch und geringer Abgaserzeugung erfüllt.
- Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der gemessene Druck nach der Drosseklappe durch das berechnete Verhältnis des Drucks vor und nach der Drosselklappe dividiert. Es wird also insgesamt das Verhältnis des Drucks vor und nach der Drosselklappe unter anderem aus der Winkelstellung der Drosselklappe ermittelt. Der gemessene Druck nach der Drosselklappe wird dann durch dieses Verhältnis dividiert, woraus sich der rechnerische Druck vor der Drosselklappe ergibt.
- Besonders zweckmäßig ist es, wenn aus der Winkelstellung der Drosselklappe und dem berechneten Druck vor der Drosselklappe der Druck nach der Drosselklappe berechnet wird. Damit liegt ein gemessener Wert und ein berechneter Wert für den Druck nach der Drosselklappe vor. Diese beiden Werte können von dem Steuergerät bei der Berechnung des genannten Modells verwendet werden.
- Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird aus der Winkelstellung der Drosselklappe und dem berechneten Druck vor der Drosselklappe ein Massenstrom über die Drosselklappe berechnet. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn aus dem Massenstrom über die Drosselklappe der Druck nach der Drosselklappe berechnet wird. Auch der auf diese Weise berechnete Massenstrom kann von dem Steuergerät insbesondere bei der Berechnung der in den Brennraum einzuspritzenden Kraftstoffmasse weiterverwendet werden.
- Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird aus dem berechneten Druck nach der Drosselklappe und dem berechneten Druck vor der Drosselklappe das Verhältnis des Drucks vor und nach der Drosselklappe berechnet. Damit ergibt sich insgesamt das folgende iterative Verfahren. Es wird das Verhältnis des Drucks vor und nach der Drosselklappe unter anderem aus der Winkelstellung der Drosselklappe ermittelt. Der gemessene Druck nach der Drosselklappe wird dann durch dieses Verhältnis dividiert, woraus sich der rechnerische Druck vor der Drosselklappe ergibt. Dieser berechnete Druck vor der Drosselklappe wird dann wieder dazu verwendet, das Verhältnis des Drucks vor und nach der Drosselklappe zu beeinflussen.
- Besonders zweckmäßig ist es, wenn der berechnete Druck vor der Drosselklappe mittels eines Tiefpaßes geglättet wird. Damit unterliegt der berechnete Druck keinen schnellen Änderungen, was für die weiteren Berechnungen durch das Steuergerät von Vorteil ist.
- Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird aus der Winkelstellung der Drosselklappe und aus dem berechneten Druck vor der Drosselklappe eine Luftfüllung in dem Brennraum der Brennkraftmaschine berechnet wird. Diese berechnete Luftfüllung wird dann von dem Steuergerät bei der Berechnung der in den Brennraum einzuspritzenden Kraftstoffmasse weiterverwendet.
- Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Form eines Steuerelements, das für ein Steuergerät einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Dabei ist auf dem insbesondere als Speichermedium ausgebildeten Steuerelement ein Programm abgespeichert, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig und zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. In diesem Fall wird also die Erfindung durch ein auf dem Steuerelement abgespeichertes Programm realisiert, so daß dieses mit dem Programm versehene Speichermedium in gleicher Weise die Erfindung darstellt wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das Programm geeignet ist.
- Weitere Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind.
-
1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, und -
2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine nach der1 . - In der
1 ist eine Brennkraftmaschine1 eines Kraftfahrzeugs dargestellt, bei der ein Kolben2 in einem Zylinder3 hin- und herbewegbar ist. Der Zylinder3 ist mit einem Brennraum4 versehen, an den über Ventile5 ein Ansaugrohr6 und ein Abgasrohr7 angeschlossen sind. Des weiteren sind dem Brennraum4 in nicht dargestellter Weise ein Einspritzventil und eine Zündkerze zugeordnet. In dem Ansaugrohr6 ist eine drehbare Drosselklappe8 untergebracht. - Parallel zur Drosselklappe
8 ist ein Leerlaufsteller vorgesehen, der einen Bypass9 aufweist, in dem ein Ventil10 untergebracht ist. Mit dem Bypass9 wird die Drosselklappe8 umgangen, und mit dem Ventil10 kann der Durchfluß durch den Bypass9 beeinflußt werden. - Zwischen der Drosselklappe
8 und dem Brennraum4 mündet eine Tankentlüftung in das Ansaugrohr6 . Die Tankentlüftung weist ein Aktivkohlefilter11 auf, das über eine Leitung12 mit dem Ansaugrohr6 verbunden ist, wobei in der Leitung12 ein Ventil13 untergebracht ist. Über die Leitung12 kann Regeniergas aus dem Aktivkohlefilter11 dem Brennraum4 zugeführt werden, und mit dem Ventil13 kann der Zufluß des Regeniergases zu dem Ansaugrohr6 beeinflußt werden. - Der Drosselklappe
8 ist ein Winkelsensor14 zugeordnet, mit dem die Winkelstellung wdk der Drosselklappe8 gemessen werden kann. Nach der Drosselklappe8 ist ein Drucksensor15 vorgesehen, mit dem der Druck psds nach der Drosselklappe8 gemessen werden kann. Vorzugsweise ist in dem Abgasrohr7 ein Katalysator16 untergebracht. - Des weiteren ist die Brennkraftmasschine
1 mit einem Steuergerät17 versehen, das über entsprechende elektrische Verbindungen18 mit den Sensoren der Brennkraftmaschine1 , beispielsweise mit dem der Drosselklappe8 zugeordneten Winkelsensor14 und dem nach der Drosselklappe8 angeordneten Drucksensor15 , sowie mit den Aktoren der Brennkraftmaschine1 , beispielsweise mit den Ventilen10 ,13 gekoppelt ist. - In der
2 ist ein Verfahren zum Betreiben der Brennkraftmaschine1 dargestellt. Bei diesem Verfahren sind der Leerlaufsteller und die Tankentlüftung nicht berücksichtigt. Sind diese Bauelemente vorhanden, so muß das Verfahren entsprechend angepaßt werden. - Mit Hilfe eines ersten Modells
19 wird von dem Steuergerät17 aus der Winkelstellung wdk der Drosselklappe8 , aus einem berechneten Druck pvdk vor der Drosselklappe8 und aus einem berechneten Druck ps nach der Drosselklappe8 ein Massenstrom msdk über die Drosselklappe8 berechnet. Ist der Leerlaufsteller und/oder die Tankentlüftung vorhanden, so müssen dem Massenstrom msdk über die Drosselklappe8 ein entsprechender Massenstrom mslls durch den Leerlaufsteller und/oder ein entsprechender Massenstrom mste aus der Tankentlüftung hinzugefügt werden. - Mit Hilfe eines zweiten Modells
20 wird von dem Steuergerät17 aus dem Massenstrom msdk über die Drosselklappe8 und den gegebenenfalls vorhandenen Massenströmen mslls, mste durch den Leerlaufsteller und/oder aus der Tankentlüftung eine Luftfüllung rl in dem Brennraum4 der Brennkraftmaschine1 berechnet. Zusätzlich kann dem Modell20 auch noch der gemessene Druck psds nach der Drosselklappe8 zugeführt sein. Des weiteren liefert das zweite Modell20 den bereits genannten, berechneten Druck ps nach der Drosselklappe8 , der zu dem ersten Modell19 zurückgekoppelt ist. Die Luftfüllung rl des Brennraums4 wird von dem Steuergerät17 dazu verwendet, die in den Brennraum4 einzuspritzende Kraftstoffmasse zu berechnen. - In dem ersten Modell
19 wird von dem Steuergerät17 der berechnete Druck ps nach der Drosselklappe8 durch den berechneten Druck pvdk vor der Drosselklappe8 dividiert. Daraus ergibt sich das Verhältnis pspvdk des Drucks vor und nach der Drosselklappe8 , das von dem ersten Modell19 ausgegeben wird. Es gilt also: pspvdk = ps/pvdk. - Der gemessene Druck psds nach der Drosselklappe
8 wird von dem Steuergerät17 mittels einer Verknüpfungsstelle21 durch das von dem ersten Modell19 berechneten Signal psvdk dividiert. Das Ausgangssignal der Verknüpfungsstelle21 wird mittels eines Tiefpaßes22 geglättet. Das Ausgangssignal des Tiefpaßes22 stellt dann den berechneten Druck pvdk vor der Drosselklappe8 dar. Abgesehen von dem Tiefpaß gilt also: pvdk = psds/pspvdk. - Damit kann insgesamt aus dem gemessenen Druck psds nach der Drosselklappe
8 der Druck pvdk vor der Drosselklappe berechnet werden. - Dieser berechnete Druck pvdk wird, wie bereits erwähnt, an das erste Modell
19 gegeben, dem des weiteren die Winkelstellung wdk der Drosselklappe8 zugeführt ist. Ebenfalls kann dieser berechnete Druck pvdk vor der Drosselklappe8 auch anderweitig von dem Steuergerät17 verwendet werden.
Claims (9)
- Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (
1 ), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, bei dem Luft über eine in einem Ansaugrohr (6 ) angeordnete Drosselklappe (8 ) einem Brennraum (4 ) zugeführt wird, und bei dem die Winkelstellung (wdk) der Drosselklappe (8 ) und der Druck (psds) nach der Drosselklappe (8 ) gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest aus der Winkelstellung (wdk) der Drosselklappe (8 ) ein Druck (ps) nach der Drosselklappe (8 ) berechnet wird, dass aus dem berechneten Druck (ps) nach der Drosselklappe (8 ) und einem berechneten Druck (pvdk) vor der Drosselklappe (8 ) ein Verhältnis (pspvdk) des Drucks vor und nach der Drosselklappe (8 ) berechnet wird, und dass aus dem berechneten Verhältnis (pspvdk) des Drucks vor und nach der Drosselklappe (8 ) und aus dem gemessenen Druck (psds) nach der Drosselklappe (8 ) ein neuer Wert für den Druck (pvdk) vor der Drosselklappe (8 ) berechnet wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gemessene Druck (psds) nach der Drosselklappe (
8 ) durch das berechnete Verhältnis (pspvdk) des Drucks vor und nach der Drosselklappe (8 ) dividiert wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Winkelstellung (wdk) der Drosselklappe (
8 ) und dem berechneten Druck (pvdk) vor der Drosselklappe (8 ) der Druck (ps) nach der Drosselklappe (8 ) berechnet wird. - Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Winkelstellung (wdk) der Drosselklappe (
8 ) und dem berechneten Druck (pvdk) vor der Drosselklappe (8 ) ein Massenstrom (msdk) über die Drosselklappe (8 ) berechnet wird. - Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Massenstrom (msdk) über die Drosselklappe (
8 ) der Druck (ps) nach der Drosselklappe (8 ) berechnet wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelstellung (wdk) der Drosselklappe (
8 ) mittels eines Winkelsensors (14 ) gemessen wird, und dass der Druck (psds) nach der Drosselklappe (8 ) mittels eines Drucksensors (15 ) gemessen wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der berechnete Druck (pvdk) vor der Drosselklappe (
8 ) mittels eines Tiefpasses (22 ) geglättet wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Winkelstellung (wdk) der Drosselklappe (
8 ) und aus dem berechneten Druck (pvdk) vor der Drosselklappe (8 ) eine Luftfüllung (rl) in dem Brennraum (4 ) der Brennkraftmaschine (1 ) berechnet wird. - Brennkraftmaschine (
1 ), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer in einem Ansaugrohr (6 ) angeordneten Drosselklappe (8 ), über die Luft einem Brennraum (4 ) zuführbar ist, und mit einem Steuergerät (17 ), das mit einem Winkelsensor (14 ) zur Messung der Winkelstellung (wdk) der Drosselklappe (8 ) und mit einem Drucksensor (15 ) zur Messung des Druck (psds) nach der Drosselklappe (8 ) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, das durch das Steuergerät (17 ) aus der Winkelstellung (wdk) der Drosselklappe (8 ) ein Druck (ps) nach der Drosselklappe (8 ) berechenbar ist, dass aus dem berechneten Druck (ps) nach der Drosselklappe (8 ) und einem berechneten Druck (pvdk) vor der Drosselklappe (8 ) ein Verhältnis (pspvdk) des Drucks vor und nach der Drosselklappe (8 ) berechenbar ist, und dass durch das Steuergerät (17 ) aus dem berechneten Verhältnis (pspvdk) des Drucks vor und nach der Drosselklappe (8 ) und aus dem gemessenen Druck (psds) nach der Drosselklappe (8 ) ein neuer Wert für den Druck (pvdk) vor der Drosselklappe (8 ) berechenbar ist.
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