DE19938899B4 - Method and device for determining the ambient pressure in an internal combustion engine - Google Patents

Method and device for determining the ambient pressure in an internal combustion engine Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Bestimmen des Umgebungsdruckes pu bei einer Brennkraftmaschine mit einem Luftmassenmesser im Ansaugtrakt, bei welchem Verfahren ein Startwert für den Umgebungsdruck pu, der Luftmassenstrom Q, die Lufttemperatur T und der Absolutdruck ps im Ansaugtrakt stromauf eines Drosselgliedes gemessen werden und der außerhalb des Ansaugtraktes herrschende Umgebungsdruck pu aus dem Startwert, dem Luftmassenstrom Q, der Lufttemperatur T und dem Absolutdruck ps bestimmt wird.Method for determining the ambient pressure p u in an internal combustion engine with an air mass meter in the intake tract, in which method a starting value for the ambient pressure p u , the air mass flow Q, the air temperature T and the absolute pressure p s in the intake tract upstream of a throttle element are measured and that outside the Intake tract prevailing ambient pressure p u is determined from the starting value, the air mass flow Q, the air temperature T and the absolute pressure p s .

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Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Bestimmen des Umgebungsdruckes bei einer Brennkraftmaschine, wobei die Vorrichtung einen Luftmassenmesser aufweist.The invention relates to a method and a device for determining the ambient pressure at a Internal combustion engine, the device being an air mass meter having.

Bei der Betriebssteuerung einer Brennkraftmaschine wird von einigen Steuerungssystemen der Umgebungsluftdruck ausgewertet. Dazu befindet sich oftmals in einem Steuergerät ein entsprechender Umgebungsdrucksensor.When controlling the operation of an internal combustion engine some control systems evaluate the ambient air pressure. For this purpose, a corresponding ambient pressure sensor is often located in a control unit.

Der Umgebungsdruck kann beispielsweise dazu verwendet werden, den Beladungsgrad eines dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine vorgeschalteten Luftfilters zu bestimmen. Mißt man den Absolutdruck im Saugrohr stromab des Luftfilters vor einer Drosselklappe, so kann man, wenn die Druckdifferenz zwischen diesem Absolutdruck und dem Umgebungsdruck einen betriebsparameterabhängigen Schwellwert überschreitet, auf einen zu starken Druckabfall am Luftfilter schließen.The ambient pressure can do this, for example be used, the degree of loading of the intake tract of the internal combustion engine determine upstream air filter. If you measure the absolute pressure in the Intake pipe downstream of the air filter in front of a throttle valve, so can one if the pressure difference between this absolute pressure and the ambient pressure an operating parameter dependent Threshold exceeds conclude that there is an excessive pressure drop at the air filter.

Der Umgebungsdruck kann auch bei der Bestimmung der Einspritzzeiten Berücksichtigung finden.The ambient pressure can also take into account the determination of the injection times.

Nach dem Stand der Technik ist ein Umgebungsdruckaufnehmer nötig, um den Umgebungsdruck konstant zu messen. So sieht beispielsweise die DE 44 26 272 A1 eine Druckmeßdose im Ansaugtrakt sowie einen separaten Umgebungsdruckaufnehmer vor, die beide ihre Meßwerte an ein Steuergerät liefern, das zusätzlich noch an einen im Ansaugtrakt liegenden Temperaturfühler. angeschlossen ist.According to the state of the art, an ambient pressure sensor is required to measure the ambient pressure constantly. For example, the DE 44 26 272 A1 a load cell in the intake tract and a separate ambient pressure transducer, both of which deliver their measured values to a control unit, which additionally also to a temperature sensor located in the intake tract. connected.

Die DE 39 14 789 A1 verzichtet auf die Möglichkeit der konstanten Messung und setzt einen Absolutdruckaufnehmer stromab einer Drosselklappe im Ansaugtrakt ein, dessen Wert nur ober halb eines Mindestöffnungswinkels der Drosselklappe ausgelesen wird.The DE 39 14 789 A1 dispenses with the possibility of constant measurement and uses an absolute pressure transducer downstream of a throttle valve in the intake tract, the value of which is only read out above a minimum opening angle of the throttle valve.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Bestimmen des Umgebungsdrucks bei einer Brennkraftmaschine zur Verfügung zu stellen, so daß eine konstante Messung ohne Umgebungsdruckaufnehmer möglich ist.The invention is based on the object Method and a device for determining the ambient pressure to provide an internal combustion engine so that a constant Measurement without an ambient pressure sensor is possible.

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 8 definierte Erfindung gelöst.This task is carried out in the claims 1 and 8 defined invention solved.

Das erfindungsgemäße Verfahren geht von der Erkenntnis aus, daß der Druckabfall zwischen einem Luftfilter und einem Drosselglied im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine eine Funktion des Druckverlustbeiwertes im Ansaugtrakt sowie des Luftmassenstromes, der Lufttemperatur und des Umgebungsdruckes ist. Addition des Druckabfalles mit dem Absolutdruck im Ansaugtrakt liefert den Umgebungsdruck. Es bieten sich deshalb zwei Varianten, den Umgebungsdruck zu bestimmen.The method according to the invention is based on knowledge from that the Pressure drop between an air filter and a throttle element in the Intake tract of an internal combustion engine is a function of the pressure loss coefficient in the intake tract as well as the air mass flow, the air temperature and of the ambient pressure. Addition of the pressure drop to the absolute pressure in the intake tract provides the ambient pressure. Therefore, they offer two variants to determine the ambient pressure.

Zum einen kann man die aus dieser Addition ableitbare Gleichung geeignet umformen, so daß der Umgebungsdruck sich als Funktion des Luftmassenstromes, der Lufttemperatur und des Druckverlustbeiwertes im Ansaugtrakt sowie des Absolutdruckes im Ansaugtrakt ergibt. Zum anderen kann man ein rekursives Verfahren anwenden, bei dem ausgehend von einem Startwert für den Umgebungsdruck zuerst der Druckabfall berechnet und daraus zusammen mit dem Absolutdruck im Ansaugtrakt ein neuer Wert für den Umgebungsdruck erhalten wird. Man kann also rekursiv den Umgebungsdruck ermitteln. Der Startwert kann beispielsweise durch Messung des Absolutdruckes im Ansaugtrakt bei stehender Brennkraftmaschine oder im Leerlaufbetrieb erzeugt werden, da in diesen Fällen der Absolutdruck im Ansaugtrakt im wesentlichen dem Umgebungsdruck gleicht.For one, you can get those out of this Addition derivable equation to transform it appropriately so that the ambient pressure itself as a function of air mass flow, air temperature and the pressure loss coefficient in the intake tract and the absolute pressure in the Intake tract results. Second, you can use a recursive procedure apply, starting from a starting value for the ambient pressure first the pressure drop is calculated and from this together with the absolute pressure in the intake tract a new value for the Ambient pressure is obtained. So you can recursively measure the ambient pressure determine. The starting value can be measured, for example, by measuring the absolute pressure in the intake tract with the internal combustion engine stopped or in idle mode generated because in these cases the absolute pressure in the intake tract is essentially the ambient pressure like.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht einen Luftmassenmesser zwischen einem Luftfilter und einem Drosselglied im Ansaugtrakt mit einem darin befindlichen Absolutdruckaufnehmer und einem Lufttemperaturfühler im Ansaugtrakt vor, die an ein Steuergerät angeschlossen sind, das bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens keinen Rückgriff mehr auf ein Umgebungsdrucksignal nehmen muß, um den Umgebungsdruck zu ermitteln.The device according to the invention sees one Air mass meter between an air filter and a throttle element in the intake tract with an absolute pressure transducer inside and an air temperature sensor in the intake tract, which are connected to a control unit that at Implementation of the inventive method no recourse must take on an ambient pressure signal to increase the ambient pressure determine.

Ein möglicher Luftmassenmesser für diese Vorrichtung weist in einem Gehäuse den Luftmassensensor und einen Absolutdrucksensor auf, so daß die wesentlichen Bestandteile der Vorrichtung in einem kompakten, einfachen und kostengünstig herzustellenden Bauteil verwirklicht sind. Dieser Luftmassenmesser hat darüber hinaus noch den Vorteil, daß Verkabelung und Steckverbindungen, die relativ kostenträchtige Bestandteile sind, vereinfacht sind.A possible air mass meter for this device points in a housing the air mass sensor and an absolute pressure sensor so that the essential Components of the device in a compact, simple and inexpensive to manufacture Component are realized. This air mass meter also has still the advantage of wiring and connectors, which are relatively expensive components, simplified are.

Der Druckverlustbeiwert im Ansaugtrakt wird entscheidend durch den Druckabfall am Luftfilter geprägt. Für den Druckabfall ist im wesentlichen die Beladung des Luftfilters verantwortlich. Diese Beladung ändert sich jedoch nur langsam gegenüber dem Umgebungsdruck. Darüber hinaus hat der Beladungsgrad des Luftfilters keinen Einfluß auf den im Ansaugtrakt vorliegenden Luftdruck, wenn kein oder so gut wie kein Luftmassenstrom angesaugt wird. Dies ist bei Stillstand der Brennkraftmaschine oder im Leerlauf der Fall.The pressure loss coefficient in the intake tract is decisively shaped by the pressure drop across the air filter. For the pressure drop is essentially responsible for loading the air filter. This loading changes but only slowly towards each other the ambient pressure. About that in addition, the degree of loading of the air filter has no influence on the Air pressure present in the intake tract if none or as good as no air mass flow is sucked in. This is the at standstill Internal combustion engine or idling the case.

Somit kann man den Druckverlustbeiwert, der bei der Errechnung des Druckwerts nach der ersten Variante verwendet wird, mittels einer Absolutdruckmessung im Ansaugtrakt bei Stillstand oder Leerlauf der Brennkraftmaschine kalibrieren bzw. bestimmen. Dieser einmal bestimmte Wert wird dann für die weitere Durchführung des Verfahrens verwendet.Thus, the pressure loss coefficient, the used in the calculation of the pressure value according to the first variant by means of an absolute pressure measurement in the intake tract at standstill or calibrate or determine idle speed of the internal combustion engine. This determined value is then used for the further implementation of the Procedure used.

Auf einen zu stark beladenen, d.h. einen zu starken Druckabfall verursachenden Luftfilter kann man dann schließen, wenn der Druckverlustbeiwert einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet.One can conclude that the air filter is too heavily loaded, ie causing an excessive pressure drop, if the pressure loss coefficient exceeds a predetermined threshold.

Die Erfindung hat somit den Vorteil, daß zum Bestimmen des Umgebungsdruckes auf einen separaten Umgebungsdruckaufnehmer verzichtet werden kann. Weiter ist es möglich, den Beladungsgrad des Luftfilters zu ermitteln und damit dessen Austauschbedürftigkeit festzustellen.The invention thus has the advantage that to determine of the ambient pressure on a separate ambient pressure sensor can be dispensed with. It is also possible to determine the degree of loading of the air filter to determine and thus determine its need for replacement.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous embodiments of the Invention are in the subclaims characterized.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung in Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:The invention is described below Reference to the drawing explained in exemplary embodiments. In the drawing shows:

1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einer Vorrichtung zum Bestimmen des Umgebungsdruckes, 1 1 shows a schematic representation of an internal combustion engine with a device for determining the ambient pressure,

2 eine schematische Schnittdarstellung durch einen Luftmassenmesser und 2 is a schematic sectional view through an air mass meter and

3 und 4 Flußdiagramme für zwei verschiedene Verfahren zum Bestimmen des Umgebungsdruckes. 3 and 4 Flow diagrams for two different methods for determining the ambient pressure.

1 zeigt schematisch eine Brennkraftmaschine mit einer Vorrichtung zum Bestimmen des Umgebungsdruckes. Dabei sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Bestandteile eingezeichnet. Die Brennkraftmaschine 1 hat einen Ansaugtrakt 2, dem ein Luftfilter 3 vorgeschaltet ist. Im Ansaugtrakt 2 befindet sich ein Temperaturfühler 4, der die Temperatur der angesaugten Luft mißt. Der Temperaturfühler 4 liefert sein Signal über eine nicht näher bezeichnete Leitung an ein Steuergerät 5, das beispielsweise den gesamten Betrieb der Brennkraftmaschine 1 steuern kann. Alternativ kann der Temperaturfühler 4 auch die Luft außerhalb des Ansaugtraktes 2 messen, wobei dann dafür Sorge zu tragen ist, daß durch die während des Betriebs sich erwärmende Brennkraftmaschine 1 keine verfälschte Messung erfolgt. Weiter ist im Ansaugtrakt 4 ein Luftmassenmesser 10 angeordnet, der sowohl angesaugten Luftmassenstrom Q als auch den Absolutdruck ps im Ansaugtrakt 2 erfaßt. Über nicht näher bezeichnete Leitungen liefert der Luftmassenmesser 10 seine Meßwerte an das Steuergerät 5. Alternativ kann der Temperaturfühler 4 auch in den Luftmassenmesser 10 integriert sein. 1 schematically shows an internal combustion engine with a device for determining the ambient pressure. Only the components essential for understanding the invention are shown. The internal combustion engine 1 has an intake tract 2, which is an air filter 3 is connected upstream. In the intake tract 2 there is a temperature sensor 4 which measures the temperature of the intake air. The temperature sensor 4 delivers its signal to a control unit via a line, not specified 5 which, for example, the entire operation of the internal combustion engine 1 can control. Alternatively, the temperature sensor 4 also the air outside the intake tract 2 measure, then it must be ensured that the internal combustion engine heats up during operation 1 no falsified measurement. Next is in the intake tract 4 an air mass meter 10 arranged, both the intake air mass flow Q and the absolute pressure p s in the intake tract 2 detected. The air mass meter delivers via lines not specified 10 its measured values to the control unit 5 , Alternatively, the temperature sensor 4 also in the air mass meter 10 be integrated.

Das Steuergerät führt durch bzw. veranlaßt die noch zu beschreibenden Verfahren.The control unit carries out or initiates the procedures to be described.

Der Luftmassenmesser 10 ist in einer bevorzugten Ausbildung in 2 in einer schematischen Schnittdarstellung näher dargestellt. Der Luftmassenmesser 10 hat ein Rohrstück 14, das in den Ansaugtrakt 2 eingesetzt ist. Im Rohrstück 14 befindet sich ein Luftmassensensor 11. Dieser kann beispielsweise ein Hitzdraht- oder Hitzfoliensensor sein. Am Rohrstück 14 ist ein Elektrogehäuse befestigt, das aus einem Gehäuseunterteil 15 mit Gehäusedeckel 16 besteht. Der Luftmassensensor 11 ist am Gehäuseunterteil 15 angebracht. Durch einen Kanal 18, der beispielsweise als Bohrung ausgeführt sein kann, ist das Innere des Elektrogehäuses mit dem Inneren des Rohrstükkes 14 verbunden. Im Gehäuseunterteil 15 liegt eine Platine 13 auf, an die auch der Luftmassensensor 11 angeschlossen ist. Auf der Platine 13 befindet sich die Schaltung zum Ansteuern und Auslesen des Luftmassensensors 11. Weiter befindet sich auf der Platine 13 ein Absolutdrucksensor 12 sowie die dafür nötige Schaltung. Die Platine 13 ist an einen Stecker 17 angeschlossen, über den die Leitungen zum Steuergerät 5 laufen. Die Platine 13 mit dem Absolutdrucksensor 12 ist von einer Schicht 20 abgedeckt, bei dem es sich beispielsweise um Silicagel handelt. Die Schicht 20 wird flüssig aufgebracht und dann ausgehärtet. Damit diese Schicht 20 dabei nicht durch den Kanal 18 treten kann, ist ein geeigneter Stutzen 19 am Kanal 18 vorgesehen. Die Schicht 20 dient dazu, die Platine 13 und den Absolutdrucksensor 12 sowie die Leitungen zum Stecker 17 vor schädlichen Einflüssen der durch das Rohrstück 14 strömenden Ansaugluft zu schützen. Zugleich ist die Schicht 20 so ausgebildet, daß sie den Druck im Inneren des Elektrogehäuses, der über den Kanal 18 an den Druck des Rohrstückes 14 angekoppelt ist, überträgt. Da der Absolutdrucksensor 12 unter der Schicht 20 direkt, d.h. ohne Membran o.ä., an das im Ansaugtrakt 2 eingebaute Rohrstück 14 angeschlossen ist, kann der Absolutdrucksensor 12 exakt den absoluten Luftdruck im Ansaugtrakt 4 erfassen. Natürlich ist auch eine bekannte Membran im Kanal 18 möglich. Damit eingetretene oder kondensierte Flüssigkeiten aus dem Gehäuse 15, 16 wieder ablaufen können, ist der Luftmassenmesser 10 in ge eigneter Lage eingebaut. Diese ist gegenüber der Darstellung der 2 um etwa 90° nach rechts gedreht.The air mass meter 10 is in a preferred training in 2 shown in more detail in a schematic sectional view. The air mass meter 10 has a pipe section 14 that in the intake tract 2 is used. In the pipe section 14 there is an air mass sensor 11 , This can be a hot wire or hot foil sensor, for example. On the pipe section 14 is an electrical housing attached, which consists of a lower housing part 15 with housing cover 16 consists. The air mass sensor 11 is on the lower part of the housing 15 appropriate. Through a channel 18 , which can be designed as a bore, for example, is the inside of the electrical housing with the inside of the pipe piece 14 connected. In the lower part of the housing 15 there is a circuit board 13 to which the air mass sensor 11 connected. On the board 13 is the circuit for controlling and reading the air mass sensor 11 , Next is on the board 13 an absolute pressure sensor 12 as well as the necessary circuit. The circuit board 13 is on a plug 17 connected via which the lines to the control unit 5 to run. The circuit board 13 with the absolute pressure sensor 12 is from one layer 20 covered, which is, for example, silica gel. The layer 20 is applied in liquid form and then hardened. So that layer 20 not through the channel 18 can occur is a suitable nozzle 19 on the channel 18 intended. The layer 20 serves the board 13 and the absolute pressure sensor 12 as well as the lines to the plug 17 against harmful influences caused by the pipe section 14 to protect flowing intake air. At the same time is the layer 20 Trained so that the pressure inside the electrical housing that over the channel 18 to the pressure of the pipe section 14 is coupled, transmits. Because the absolute pressure sensor 12 under the layer 20 directly, ie without membrane or similar, to that in the intake tract 2 built-in pipe section 14 the absolute pressure sensor can be connected 12 exactly the absolute air pressure in the intake tract 4 to capture. Of course there is also a known membrane in the channel 18 possible. Leaked or condensed liquids from the housing 15 . 16 is the air mass meter 10 installed in a suitable location. This is compared to the representation of the 2 rotated 90 ° to the right.

Stromab des Luftmassenmessers 10 befindet sich im Ansaugtrakt 2 der Brennkraftmaschine 1 ein (in 1 nicht dargestelltes) Drosselglied. Je nach Stellung dieses Drosselglieds, dabei kann es sich beispielsweise um eine Drosselklappe handeln, – jedoch ist auch eine Einstellung über einen variablen Einlaßventilhub der Brennkraftmaschine 1 möglich, – fließt ein unterschiedlich großer Luftmassenstrom Q durch den Luftmassenmesser 10. Bei einer Brennkraftmaschine ohne Drosselung, beispielsweise bei einer direkt einspritzenden Magerbrennkraftmaschine, ist der Luftmassenstrom Q durch die Betriebsparameter der Brennkraftmaschine 1 bestimmt. Auf die Art der Drosselung kommt es also insoweit nicht an.Downstream of the air mass meter 10 is in the intake tract 2 the internal combustion engine 1 a (in 1 throttle element (not shown). Depending on the position of this throttle element, this can be, for example, a throttle valve, but adjustment via a variable intake valve stroke of the internal combustion engine is also required 1 possible, - a differently sized air mass flow Q flows through the air mass meter 10 , In an internal combustion engine without throttling, for example in a direct-injection lean-burn internal combustion engine, the air mass flow Q is determined by the operating parameters of the internal combustion engine 1 certainly. The type of throttling does not matter.

Der sich dabei im Ansaugtrakt 2 einstellende Druckabfall kann nach folgender Gleichung ermittelt werden: dp = CF·rho/(2v2) (1) Which is in the intake tract 2 Setting pressure drop can be determined using the following equation: dp = C F · Rho / (2v 2 ) (1)

Dabei ist dp der Druckabfall, CF ein Druckverlustfaktor, der die Ansaugtraktgeometrie wiedergibt, rho die Dichte der angesaugten Luft und v deren Strömungsgeschwindigkeit. Die Dichte rho kann durch folgende Gleichung ersetzt werden: rho = pu/(R·T) (2) Here dp is the pressure drop, C F is a pressure loss factor that represents the intake tract geometry, rho the density of the intake air and v its flow velocity. The density rho can can be replaced by the following equation: rho = p u / (R · T) (2)

Dabei ist R die allgemeine Gaskonstante (287 J/kgK), T die Lufttemperatur und pu der Umgebungsdruck. Weiter ist die Geschwindigkeit v durch den Luftmassenstrom wie folgt gegeben: v = Q/(rho·A) (3) R is the general gas constant (287 J / kgK), T is the air temperature and p u is the ambient pressure. Furthermore, the velocity v is given by the air mass flow as follows: v = Q / (rhoA) (3)

Dabei ist Q der Luftmassenstrom und A die Querschnittsfläche des Luftmassenmessers 10. Setzt man die Gleichungen (3) und (2) in Gleichung (1) ein, erhält man mit Cb = CF·R/(2·A2): dp = Cb·T·Q2/pu (4) Q is the air mass flow and A the cross-sectional area of the air mass meter 10 , Substituting equations (3) and (2) in equation (1), we get with C b = C F · R / (2 · A 2 ): dp = C b · T · Q 2 / p u (4)

Aus diesem Druckabfall läßt sich aus dem Absolutdruck ps im Ansaugtrakt 2 durch Addition der Umgebungsdruck pu bestimmen: pu = ps + dp (5) From this drop in pressure, the absolute pressure p s in the intake tract can be used 2 determine by adding the ambient pressure p u : p u = p s + dp (5)

sDiese Gleichung bietet nun zwei Varianten, den Umgebungsdruck zu ermitteln, die nun anhand der Flußdiagramme der 3 und 4 erläutert werden.This equation now offers two variants for determining the ambient pressure, which are now based on the flow diagrams of the 3 and 4 are explained.

  • 1. Vor Beginn einer Rekursion nach 3 wird in Schritt S1 ein Startwert für den Umgebungsdruck pu errechnet. Dieser Startwert kann beispielsweise dadurch gewonnen werden, daß man bei Stillstand oder Leerlauf der Brennkraftmaschine den Absolutdruck ps im Ansaugtrakt 2 erfaßt. Aufgrund des dabei verschwindenden oder sehr geringen Luftmassenstroms Q sieht man aus Gleichung (5) bzw. (4) unmittelbar, daß der Absolutdruck im Ansaugtrakt ps dann im wesentlichen gleich dem Umgebungsdruck pu ist. In Schritt S2 wird der Luftmassenstrom Q und die Lufttemperatur T gemessen. In Schritt S3 wird gemäß Gleichung (4) der Druckabfall dp berechnet, wobei der aus Schritt S1 erhaltene Startwert für den Umgebungsdruck in die Berechnung eingeht. Für den Druckverlustbeiwert Cb kann ein in einem Speicher des Steuergerätes abgelegter Wert verwendet werden. Auf den Druckverlustbeiwert Cb wird später noch näher eingegangen werden. In Schritt S4 wird der Absolutdruck ps im Ansaugtrakt 4 gemessen. In Schritt S5 wird nach Gleichung (5) aus dem Druckabfall dp und dem Absolutdruck ps ein neuer Wert für den Umgebungsdruck pu berechnet. Dieser Wert wird für den nächsten Rekursionsschritt verwendet, für den zu Schritt S2 zurückgesprungen wird. Diese Variante der Umgebungsdruckbestimmung hat den Vorteil, daß nur einfache Rechenoperationen (Additionen, Multiplikationen und Divisionen) durchgeführt werden müssen.1. Before starting a recursion 3 a starting value for the ambient pressure p u is calculated in step S1. This starting value can be obtained, for example, by having the absolute pressure p s in the intake tract when the internal combustion engine is at a standstill or idling 2 detected. Due to the vanishing or very low air mass flow Q, it can be seen directly from equation (5) or (4) that the absolute pressure in the intake tract p s is then essentially equal to the ambient pressure p u . The air mass flow Q and the air temperature T are measured in step S2. In step S3, the pressure drop dp is calculated in accordance with equation (4), the starting value for the ambient pressure obtained from step S1 being included in the calculation. A value stored in a memory of the control device can be used for the pressure loss coefficient Cb. The pressure loss coefficient Cb will be discussed in more detail later. In step S4, the absolute pressure p s in the intake tract 4 measured. In step S5, a new value for the ambient pressure p u is calculated from the pressure drop dp and the absolute pressure p s according to equation (5). This value is used for the next recursion step, for which the process jumps back to step S2. This variant of the ambient pressure determination has the advantage that only simple arithmetic operations (additions, multiplications and divisions) have to be carried out.
  • 2. Anstelle des obigen Rekursivverfahrens kann der Umgebungsdruck auch durch das im Blockschaltbild der 4 wiedergegebene Verfahren bestimmt werden. Dazu wird in Schritt S6 zuerst der Druckverlustbeiwert Cb aus dem Speicher entnommen. Auf den Druckverlustbeiwert Cb wird später noch näher eingegangen werden. Als nächstes werden in Schritt S7 der Luftmassenstrom Q und die Lufttemperatur T sowie der Absolutdruck ps im Ansaugtrakt gemessen. Dann wird in Schritt S8 der Umgebungsdruck pu nach einer umgeformten Version der Gleichung (5) berechnet:
    Figure 00090001
    2. Instead of the recursive method above, the ambient pressure can also be determined by the in the block diagram of the 4 reproduced procedures can be determined. For this purpose, the pressure loss coefficient Cb is first removed from the memory in step S6. The pressure loss coefficient Cb will be discussed in more detail later. Next, the air mass flow Q and the air temperature T and the absolute pressure p s in the intake tract are measured in step S7. Then the ambient pressure p u is calculated in step S8 according to a transformed version of the equation (5):
    Figure 00090001

Bei beiden Varianten der Bestimmung des Umgebungsdruckes pu geht der Druckverlustbeiwert Cb in die verwendete Gleichung ein. Da der Druckverlustbeiwert Cb wesentlich durch den Druckverlust am Luftfilter 3 bestimmt wird, welcher vom sich nur langsam ändernden Beladungsgrad des Luftfilters 3 abhängt, kann man davon ausgehen, daß der Druckverlustbeiwert Cb sich gegenüber dem Umgebungsdruck pu nur sehr langsam ändern wird. Um den aktuell vorliegenden Druckverlustbeiwert Cb bestimmen zu können, wird der Umgebungsdruck pu im Leer lauf oder bei Stillstand der Brennkraftmaschine bestimmt, gemessen, da dann der Absolutdruck ps im Ansaugtrakt 2 im wesentlichen gleich dem Umgebungsdruck pu ist. Man kann dann durch Vergleich des errechneten mit dem gemessenen Umgebungsdruck pu den aktuellen Wert für den Druckverlustbeiwert Cb bestimmen.In both variants of the determination of the ambient pressure p u , the pressure loss coefficient Cb is included in the equation used. Since the pressure loss coefficient Cb is essentially due to the pressure loss at the air filter 3 it is determined which of the slowly changing degree of loading of the air filter 3 depends, it can be assumed that the pressure loss coefficient Cb will change very slowly compared to the ambient pressure p u . In order to be able to determine the current pressure loss coefficient Cb, the ambient pressure p u is determined while idling or when the internal combustion engine is at a standstill, since then the absolute pressure p s in the intake tract 2 is substantially equal to the ambient pressure p u . The current value for the pressure loss coefficient Cb can then be determined by comparing the calculated with the measured ambient pressure p u .

Überschreitet dieser Wert einen Schwellwert, kann man auf einen übermäßig verschmutzten Luftfilter 3 schließen.If this value exceeds a threshold, you can use an excessively dirty air filter 3 conclude.

Theoretisch ist der Druckverlustbeiwert Cb unabhängig von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine 1. Falls in praxi solche Abhängigkeiten nicht auszuschließen sind, beispielweise durch Übergänge zwischen laminaren und turbulenten Strömungsvorgängen, kann man vor Start der Brennkraftmaschine 1 den dem Umgebungsdruck pu gleichenden Absolutdruck ps im Ansaugtrakt 2 messen. Beim direkt darauffolgenden Start der Brennkraftmaschine 1 kann mit pu – pa = dp und Gleichung (4) dann Cb, als Funktion von Betriebsparametern, z.B. des Luftmassenstroms Q, durch fortlaufende Messung von ps bestimmt und in einem Kennfeld abgelegt werden. Diese Kennfeldwerte für Cb kann man dann bei der Bestimmung des Umgebungsdruckes pu nach einer der obigen Varianten verwenden.Theoretically, the pressure loss coefficient Cb is independent of the operating parameters of the internal combustion engine 1 , If such dependencies cannot be ruled out in practice, for example due to transitions between laminar and turbulent flow processes, you can do this before starting the internal combustion engine 1 the absolute pressure p s equal to the ambient pressure p u in the intake tract 2 measure up. When the internal combustion engine starts immediately afterwards 1 can then be determined with p u - p a = dp and equation (4) Cb as a function of operating parameters, for example the air mass flow Q, by continuous measurement of p s and stored in a map. These map values for Cb can then be used when determining the ambient pressure p u according to one of the above variants.

Schließlich läßt sich mittels des so gewonnenen Wertes für Cb oder aus dem vor Start gemessenen Wert für pu auch der Druckverlust dp im Leerlauf exakt ermitteln, so daß damit eine Änderung des Druckverlustbeiwertes Cb in Leerlaufphasen detektierbar ist.Finally, by means of the value for Cb thus obtained or from the value for p u measured before the start, the pressure loss dp during idling can also be determined exactly, so that a change in the pressure loss coefficient Cb during idling phases can thus be detected.

Weiter geht bei allen Berechnungen die Lufttemperatur T ein. Es ist deshalb erforderlich, daß die Lufttemperatur T mit der gleichen Dynamik gemessen werden kann wie der Luftmassenstrom Q. Dies ist aber mit manchen gängigen Temperaturfühlern nicht möglich. Vorzugsweise sollte das Verfahren zur Bestimmung des Umgebungsdrucks deshalb in solchen Betriebsphasen kurzzeitig ausgesetzt werden, in denen erfahrungsgemäß eine schnelle Temperaturänderung vorliegt. Dies ist beispielsweise bei Wiederanfahrt nach einem Heißleerlauf der Fall, wenn die Brennkraftmaschine nach Phasen hoher Last eine zeitlang bei geringer Kühlung (Stillstand eines Kraftfahrzeuges) betrieben wurde und dann die Kühlleistung wieder ansteigt (Kraftfahrzeug wird wieder in Bewegung gesetzt). Darüber hinaus ist aufgrund der sich nur langsam ändernden Luftfilterbeladung eine gewisse Filterung dahingehend möglich, daß sprunghafte Änderungen des Druckverlustbeiwertes Cb verworfen werden können. Im allgemeinen reicht eine Zeitkonstante von mehreren Tagen bei der Bestimmung. Solche sprunghaften Änderungen des Druckverlustbeiwertes Cb können sich beispielsweise bei Betrieb einer ein Kraftfahrzeug antreibende Brennkraftmaschine 1 unter starkem Regen ergeben, wenn beispielsweise bei einer Autofahrt der Luftfilter feucht wird, wodurch der von ihm verursachte Druckabfall stark erhöht wird. Solche Änderungen sollten in der Filterung verworfen werden.The air temperature T is also included in all calculations. It is therefore necessary that the air temperature T can be measured with the same dynamics as the air mass flow Q. However, this is not possible with some common temperature sensors. The method for determining the ambient pressure should therefore preferably be briefly suspended in those operating phases in which experience has shown a rapid temperature change. This is the case, for example, when starting again after a hot idle run, if the internal combustion engine has been operated for a while with low cooling (standstill of a motor vehicle) after periods of high load and then the cooling capacity rises again (motor vehicle is started again). In addition, due to the slowly changing air filter loading, a certain filtering is possible to the extent that sudden changes in the pressure loss coefficient Cb can be rejected. In general, a time constant of several days is sufficient for the determination. Such abrupt changes in the pressure loss coefficient Cb can occur, for example, when an internal combustion engine driving a motor vehicle is in operation 1 under heavy rain if, for example, the air filter gets wet while driving, which greatly increases the pressure drop it causes. Such changes should be discarded in the filtering.

Claims (12)

Verfahren zum Bestimmen des Umgebungsdruckes pu bei einer Brennkraftmaschine mit einem Luftmassenmesser im Ansaugtrakt, bei welchem Verfahren ein Startwert für den Umgebungsdruck pu, der Luftmassenstrom Q, die Lufttemperatur T und der Absolutdruck ps im Ansaugtrakt stromauf eines Drosselgliedes gemessen werden und der außerhalb des Ansaugtraktes herrschende Umgebungsdruck pu aus dem Startwert, dem Luftmassenstrom Q, der Lufttemperatur T und dem Absolutdruck ps bestimmt wird.Method for determining the ambient pressure p u in an internal combustion engine with an air mass meter in the intake tract, in which method a starting value for the ambient pressure p u , the air mass flow Q, the air temperature T and the absolute pressure p s in the intake tract upstream of a throttle element are measured and that outside the Intake tract prevailing ambient pressure p u is determined from the starting value, the air mass flow Q, the air temperature T and the absolute pressure p s . Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bestimmung weiter ein Druckverlustbeiwert Cb berücksichtigt wird, der von der Querschnittsfläche A des Ansaugtraktes im Bereich der Luftmassenmessung und/oder einem die Strömungsbedingungen im Ansaugtrakt (2) wiedergebenden Druckverlustfaktor Cf abhängig gewählt wird.Method according to Claim 1, characterized in that a pressure loss coefficient Cb is further taken into account in the determination, which is derived from the cross-sectional area A of the intake tract in the area of the air mass measurement and / or one of the flow conditions in the intake tract ( 2 ) reproducing pressure loss factor C f is selected depending. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß a) ein Druckabfall dp zwischen einem Luftfilter und dem Drosselglied im Ansaugtrakt abhängig von Luftmassenstrom Q; Lufttemperatur T, Druckverlustbeiwert Cb und dem Startwert für den Umgebungsdruck pu bestimmt wird und b) ein neuer Wert für den Umgebungsdruck pu durch Addition des Absolutdruckes ps im Ansaugtrakt und des Druckabfalles dP ermittelt wird.Method according to Claim 2, characterized in that a) a pressure drop dp between an air filter and the throttle element in the intake tract is dependent on the air mass flow Q; Air temperature T, pressure loss coefficient Cb and the starting value for the ambient pressure p u is determined and b) a new value for the ambient pressure p u is determined by adding the absolute pressure p s in the intake tract and the pressure drop d P. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Startwert durch Messung des Absolutdruckes ps bei stehender oder im Leerlauf befindlicher Brennkraftmaschine gewonnen wird.Method according to Claim 1, characterized in that the starting value is obtained by measuring the absolute pressure p s with the internal combustion engine stopped or idling. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem bei einem Verfahren nach Anspruch 1 mit Anspruch 2 als Differenz zwischen Umgebungsdruck pu und Absolutdruck ps im Ansaugtrakt gegebenen oder bei einem Verfahren nach Anspruch 3 oder Anspruch 4 direkt vorliegenden Druckabfall dp der Druckverlustbeiwert Cb unter Verwendung des Umgebungsdruckes pu, des Luftmassenstromes Q und der Lufttemperatur T ermittelt und bei Überschreiten eines Schwellwertes ein Austauschbedarf für einen dem Ansaugtrakt vorgelagerten Luftfilter signalisiert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that from the given in a method according to claim 1 with claim 2 as the difference between ambient pressure p u and absolute pressure p s in the intake tract or directly present in a method according to claim 3 or claim 4, the pressure drop dp Pressure loss coefficient Cb is determined using the ambient pressure p u , the air mass flow Q and the air temperature T, and if a threshold value is exceeded, a replacement requirement for an air filter upstream of the intake tract is signaled. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckverlustbeiwert Cb durch folgende Gleichung errechnet wird: Cb = dp·pu/(Q2T). Method according to claim 5, characterized in that the pressure loss coefficient Cb is calculated by the following equation: Cb = dp · p u / (Q 2 T). Verfahren nach einem vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß – der Startwert als der dem Umgebungsdruck pu gleichende Absolutdruck ps im Ansaugtrakt vor dem Start der Brennkraftmaschine gemessen wird, – während des darauffolgenden Starts der Absolutdruck ps fortlaufend erfaßt und – ein Druckverlustbeiwert Cb durch folgende Gleichung errechnet wird Cb = (pu – ps)·pu/(Q2T) , wobei Q der Luftmassenstrom und T die Lufttemperatur im Ansaugtrakt " ist, – Cb als Funktion mindestens des einen Betriebsparameter der Brennkraftmaschine darstellenden Luftmassenstroms Q in einem Kennfeld abgelegt wird und – bei der weiteren Bestimmung des Umgebungsdruckes pu betriebparameterabhängig diesem Kennfeld entnommene Werte für den Druckverlustbeiwert Cb berücksichtigt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that - the starting value is measured as the absolute pressure p s in the intake tract equal to the ambient pressure p u before starting the internal combustion engine, - the absolute pressure p s is continuously recorded during the subsequent start and - a pressure loss coefficient Cb is obtained The following equation is calculated: Cb = (p u - p s ) · p u / (Q 2 T), where Q is the air mass flow and T is the air temperature in the intake tract ", - Cb as a function of at least the air mass flow Q in representing an operating parameter of the internal combustion engine is stored in a map and - when determining the ambient pressure p u depending on the operating parameters, values taken from this map for the pressure loss coefficient Cb are taken into account. Vorrichtung zum Bestimmen des Umgebungsdruckes pu bei einer Brennkraftmaschine (1) mit einem Ansaugtrakt (2) mit: a) einem Luftmassenmesser (10) im Ansaugtrakt (2), b) einem damit verbundenen Absolutdruckaufnehmer (12) und c) einem Temperaturfühler (4), d) die alle an ein Steuergerät (5) angeschlossen sind, das ohne Verbindung mit einem Umgebungsdruckaufnehmer nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche 1 mit 7 den Umgebungsdruck pu bestimmt.Device for determining the ambient pressure p u in an internal combustion engine ( 1 ) with an intake tract ( 2 ) with: a) an air mass meter ( 10 ) in the intake tract ( 2 ), b) an associated absolute pressure sensor ( 12 ) and c) a temperature sensor ( 4 ), d) all connected to one control unit ( 5 ) are connected without a connection to an ambient pressure sensor according to one of the preceding method claims 1 7 determines the ambient pressure p u . Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Luftmassenmesser vorgesehen ist mit einem in eine Ansaugtrakt (2) einer Brennkraftmaschine (1) ragenden Luftmassensensor (11), der an einem am Ansaugtrakt (2) befestigbaren Gehäuse (14-16) angebracht ist, in welchem sich ein Absolutdrucksensor (12) befindet, wobei ein Kanal (18) das Gehäuse (14-16) mit dem Ansaugtrakt (2) zum Druckausgleich verbindet.Apparatus according to claim 8, characterized in that an air mass meter is provided with one in an intake tract ( 2 ) an internal combustion engine ( 1 ) outstanding air mass sensor ( 11 ) on one of the intake tract ( 2 ) attachable housing ( 14-16 ) in which an absolute pressure sensor ( 12 ), one channel ( 18 ) the housing ( 14-16 ) with the intake tract ( 2 ) for pressure equalization. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (14-16) des Luftmassenmessers ein Elektrogehäuse (15, 16) aufweist, in dem der Absolutdrucksensor (12) angeordnet ist und an dem ein Stecker (17) angebracht ist; über den sowohl der Luftmassensensor (11) als auch der Absolutdrucksensor (12) elektrisch kontaktierbar sind.Device according to claim 9, characterized in that the housing ( 14-16 ) of the air mass meter an electrical housing ( 15 . 16 ) in which the absolute pressure sensor ( 12 ) is arranged and on which a plug ( 17 ) is attached; via which both the air mass sensor ( 11 ) as well as the absolute pressure sensor ( 12 ) are electrically contactable. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß, das Gehäuse ein Rohrstück (14), das in den Ansaugtrakt (2) einsetzbar ist, in dem der Luftmassensensor (11) angeordnet ist, und das mit dem Elektrogehäuse (15, 16) verbunden ist, aufweist, wobei der Kanal (18) das Elektrogehäuse (15, 16) mit dem Rohrstück (14) verbindet.Apparatus according to claim 10, characterized in that the housing is a piece of pipe ( 14 ) that enters the intake tract ( 2 ) can be used in which the air mass sensor ( 11 ) is arranged, and that with the electrical housing ( 15 . 16 ) is connected, the channel ( 18 ) the electrical housing ( 15 . 16 ) with the pipe section ( 14 ) connects. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Absolutdrucksensor (12) auf einer Platine (13), an die auch der Luftmassensensor (11) angeschlossen ist, an einem Boden (17) des Elektrogehäuses (15, 16) angeordnet ist und daß eine flüssig aufgebrachte und ausgehärtete Schicht (20) zur Druckübertragung und zum Schutz von Platine (13), Absolutdrucksensor (12) und Anschlußdrähten über der Platine (13) und dem Absolutdrucksensor (12) angeordnet ist, wobei ein Stutzen (19) am Kanal (18) verhindert, daß die Schicht (20) vor dem Aushärten in den Kanal (18) gelangen kann.Device according to claim 10 or 11, characterized in that the absolute pressure sensor ( 12 ) on a board ( 13 ) to which the air mass sensor ( 11 ) is connected to a floor ( 17 ) of the electrical housing ( 15 . 16 ) is arranged and that a liquid applied and hardened layer ( 20 ) for pressure transmission and protection of circuit board ( 13 ), Absolute pressure sensor ( 12 ) and connecting wires over the board ( 13 ) and the absolute pressure sensor ( 12 ) is arranged, with a nozzle ( 19 ) on the canal ( 18 ) prevents the layer ( 20 ) before curing in the channel ( 18 ) can reach.
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