EP1015747B1 - Method and device for regulating a gas flow by means of a throttle valve in an internal combustion engine - Google Patents

Method and device for regulating a gas flow by means of a throttle valve in an internal combustion engine Download PDF

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EP1015747B1
EP1015747B1 EP98946235A EP98946235A EP1015747B1 EP 1015747 B1 EP1015747 B1 EP 1015747B1 EP 98946235 A EP98946235 A EP 98946235A EP 98946235 A EP98946235 A EP 98946235A EP 1015747 B1 EP1015747 B1 EP 1015747B1
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EP
European Patent Office
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throttle valve
gas flow
throttle
fkmsdk
internal combustion
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EP98946235A
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EP1015747A1 (en
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Ernst Wild
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D11/00—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated
    • F02D11/06—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance
    • F02D11/10—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type
    • F02D11/105—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type characterised by the function converting demand to actuation, e.g. a map indicating relations between an accelerator pedal position and throttle valve opening or target engine torque
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0402—Engine intake system parameters the parameter being determined by using a model of the engine intake or its components

Definitions

  • the invention relates to a method and a device to control a gas flow via a throttle valve in an internal combustion engine.
  • the invention relates in particular such a method and such Device for use in automotive engineering.
  • the EP 0 375 710 B1 discloses an adjustment system which is not has only one setting unit, but via two adjustment units.
  • the first setting unit sends the control signal to the Adjustment distance, while the second adjustment unit is used to calibrate the first setting unit.
  • the known device is supported with a throttle valve Fill signal controlled the injection, where this relatively fast setting signal in steady state by means of an air mass meter is calibrated.
  • the invention is based on the problem of a method and a device for controlling a gas flow over a Provide throttle valve in an internal combustion engine, which set the gas flow quickly and precisely.
  • the process should also be carried out inexpensively can and the device is inexpensive to manufacture and can be operated.
  • the problem is solved in particular by a method for Control of gas flow via a throttle valve in a Combustion chamber of an internal combustion engine, with the steps: Calculating a throttle setpoint from a set gas flow, Actuation of the throttle valve with the throttle setpoint, and determining an actual gas flow, characterized by the steps: calculate a Gas flow through the throttle valve based on a Actual throttle control value, determining a difference between the calculated gas flow through the throttle valve and the Actual gas flow, and taking into account the determined difference when calculating the throttle setpoint, in particular by adjusting the target gas flow.
  • the target air mass in the combustion chamber in converted into a throttle valve setpoint in one step which is an actual air mass with the accuracy of the sensor used to determine the actual gas flow sets.
  • HARM hot film air mass sensor
  • a special embodiment of the invention that is Method characterized by determining at least two correction values when taking the difference into account between the gas flow through the throttle valve of the Throttle valve and the actual gas flow. This has the advantage that by determining at least two correction values, faster and more precise control behavior is achieved. It is also an advantage that by determining different from at least two correction values Fault sizes and disturbances are dealt with separately and can be compensated, which increases the accuracy and the speed of the control process is further improved.
  • the process is characterized by additives Taking into account at least one first correction variable and multiplicative consideration of at least one second correction quantity, the first and second Correction values taken into account simultaneously or alternatively , especially the first correction variable, especially for the case of small gas flows is taken into account or is relevant, and the second correction factor especially for the case of large gas flows via the throttle valve is taken into account or is relevant.
  • the first Correction variable one by leakage air via the throttle valve caused errors
  • the second correction quantity corrects one by incorrectly determining one Pressure before the throttle valve caused errors. This is advantageous because it makes the two mistakes their respective Error character can be treated accordingly, which increases the accuracy of the control process.
  • a further special embodiment of the invention is when the operation of the internal combustion engine starts a predetermined one for at least one of the correction variables Value used as a seed. This is beneficial because it makes it easy for certain Correction quantities determined a predetermined cold start value can be.
  • the provision of predetermined values of advantage because it also for the In the event of a long idle period of operation of the internal combustion engine or a loss of data or information regarding the previously determined correction values safe control behavior is guaranteed.
  • the target gas flow is based on at least one Torque requirement of the internal combustion engine determined. This is advantageous because of it for example in a motor vehicle with a Internal combustion engines don't just exceed the torque requirement the accelerator pedal can be considered, but also Torque requirements from an automatic Gearbox of the motor vehicle or from an anti-slip control of the motor vehicle are caused.
  • the problem underlying the invention also becomes solved by a device for controlling a Gas flow through a throttle valve in a combustion chamber Internal combustion engine with a throttle valve control one input signal for a target gas flow and one Output signal for a valve position, and one Measuring sensor for determining an actual gas flow, characterized in that the throttle valve control Has computing means that a gas flow over the Throttle valve based on the throttle control value that continue to calculate a difference between that calculated gas flow via the throttle valve and the actual gas flow determine, this difference in the Calculation of the output signal is taken into account especially by adjusting the target gas flow.
  • a such device according to the invention has the same Advantages already mentioned above for the were called method according to the invention. In particular is such a device advantageous because it is a fast and ensures precise control behavior, with the apparatus and computing requirements are low, so that such a device manufactured, maintained and operated at low cost can.
  • At least two correction values when determining the Difference determined are advantageous that also complex error sizes and interferences quickly and with relatively little effort can be recorded, and a stable and precise control behavior is achieved. This applies in particular if the at least two correction variables Error sources with additive and multiplicative Record fault characteristics separately and preferably take into account at the same time.
  • the teaching of the present invention also includes one Device which is one of the above-described executes control method according to the invention. there combine the advantages of fast and accurate Tax procedure with the cost-effective implementation a device according to the invention.
  • the teaching of the present invention also includes Motor vehicle, which has a device as above described.
  • the present invention also encompasses Disk that is a control program to run one of the The invention described above Control process, or include parameters, to perform any of the above, The inventive method required or advantageous are.
  • the data carrier can store the information in save in any form, especially in mechanical, magnetic, opic or electrical form.
  • Advantageous are in particular electronic data carriers, for example a ROM, PROM, EPROM or EEPROM device that advantageously plugged into corresponding control units can be.
  • Control parameters and control programs easily exchanged become, for example, a uniform Control unit for different vehicle types simply insert the appropriate data carrier can be configured.
  • Figure 1 shows a structure diagram for the Fill detection with a hot film air mass sensor (HFM) and for the determination of two correction variables msndko and fkmsdk.
  • HFM hot film air mass sensor
  • FIG HFM measured air mass flow mshfm into a corrected converted the relative filling rl of a cylinder.
  • the air mass flow mshfm measured by the HFM into an uncorrected relative fill rlroh one Converted cylinders. This is done by Division 111 of the air mass flow mshfm measured by the HFM by a Value resulting from multiplication 112 one engine-specific constant KUMSRL and the engine speed nmot results.
  • Raw from the uncorrected relative filling is by applying the gas equation and a corresponding integration 113 of the intake manifold pressure ps determined.
  • a corresponding integration 113 of the intake manifold pressure ps determined By considering 114 more Influencing variables in relation to the flow conditions in the Intake manifold is corrected from intake manifold pressure ps relative filling rl of the cylinder is calculated.
  • From the Intake manifold pressure ps is calculated together with the throttle valve angle wdkba of the throttle valve related to a stop and an intake air temperature correction factor ftvdk Conversion of the standard air mass flow to a mass flow at a current temperature the air mass over the Throttle valve calculates 115.
  • the calculation of the air mass Figure 2 shows the throttle valve msdk in detail shown.
  • the multiplicative correction variable fkmsdk is over a Multiplication 120 by one from a pressure sensor measured ambient pressure pvdkds while determining a effective pressure upstream of the throttle valve pvdk the calculation of the throttle valve gas flow fed back.
  • the multiplicative correction for example assumes that the one coming from the ambient pressure sensor Pressure value pvdk is tolerant, making a difference between the calculated gas mass flow msdk and the measured gas flow mshfm arises.
  • the correction reacts to this difference by adjusting the multiplicative correction quantity fkmsdk until msdk is equal to mshfm.
  • the pvdk size is after one steady adjustment with actual pressure before the throttle valve identical when the others Influencing factors would not be tolerant. Normally all the tolerances that can be found in the HFM path and occur in the throttle valve path, so the Size pvdk from the actual pressure upstream of the throttle valve deviates. Nevertheless, the adaptation serves its purpose Throttle valve-based air mass flow calculation to the Air mass flow calculation based on the hot film air mass sensor is supported to adapt.
  • the size pvdkds can be one of a naturally aspirated Ambient pressure sensor can be derived and at a charged engine from a boost pressure sensor in front of the Throttle valve are derived.
  • a naturally aspirated engine a hot film air mass sensor and a pressure sensor in the The intake manifold can be adjusted by adjusting the pressure pvdkds the intake manifold pressure can be learned. If no pressure sensor pvdkds is set to 1 and fkmsdk is immediately set pvdk, and the suction motor is Ambient pressure information in fkmsdk included with the Inaccuracies in the tolerances in the throttle valve and HFM system.
  • FIG. 2 shows a structural diagram for determining the gas mass flow msdk via the throttle valve in accordance with the calculation unit 115 from FIG. 1.
  • the setpoint angle wdkba of a throttle valve of the throttle valve is initially available as an input signal.
  • the target angle wdkba is preferably based on the stop of the throttle valve.
  • the mass flow msndk after the throttle valve is calculated using a transfer function MSNWDK 201 determined on an air test bench.
  • the additive correction variable msndko is added 202 to the mass flow msndk, which preferably detects the leakage air via the throttle valve under standard conditions.
  • the value resulting from this addition 202 is multiplied 203 by an intake air temperature correction factor ftvdk in order to convert the standard air mass flow to an air mass flow at the current temperature hPa a correction factor fpvdk for adapting the air mass flow at standard pressure upstream of the throttle valve to current conditions.
  • the value pvdk is multiplied from an ambient pressure pvdkds measured by a pressure sensor and the multiplicative correction factor fkmsdk, as shown in FIG. 1.
  • quotient 205 from the intake manifold pressure ps and the pressure upstream of the throttle valve of the throttle valve pvdk and a subsequent transfer function 206, which is also referred to as the outflow characteristic curve and which serves to adapt the standard flow rate of the throttle valve measured at supercritical flow velocity to subcritical flow velocities
  • Correction factor KLAF (ps / pvdk) determined.
  • the two determined correction factors fpvdk and KLAF (ps / pvdk) are each taken into account by multiplying 207, 208 by the mass flow.
  • FIG. 3 shows the filling control according to the invention by calculating the target angle of the throttle valve of the Throttle valve wdks from the setpoint for the Air mass flow mssol.
  • the setpoint for the Air mass flow mssol initially correspondingly different Correction values changed.
  • the invention Fill control is largely inverse to that in Figure 1 filling detection constructed.
  • the invention Fill control in the course of filling detection determined correction variables msndko and fkmsdk used.
  • multiplication takes place 112 the parameters engine speed nmot and KUMSRL.
  • the setpoint mssol is determined by the resulting product divided, resulting in a target filling rlsol in the combustion chamber results.
  • the target pressure is obtained pssol in the intake manifold.
  • This value pssol is determined using a Division 304 by a pressure pvdk in front of the throttle valve of the throttle valve changed and a transfer function Pass 305, which is also referred to as "outflow characteristic" and the adaptation of the supercritical Flow rate measured standard flow of the Throttle valve on subcritical Serves flow rates.
  • the pvdk value is represented by Multiplication 306 from that measured by a pressure sensor Ambient pressure pvdkds and the multiplicative Correction factor fkmsdk calculated, analogous to the calculation from FIG. 1.
  • the flow characteristic 305 The determined value is then multiplied 307 with an intake air temperature correction factor ftvdk to convert the standard air mass flow to one Air mass flow at current temperature and then by multiplying 308 by a correction factor fpvdk to adjust the air mass flow at standard pressure the throttle valve to current conditions at the moment applicable temperature and pressure conditions adjusted.
  • the Correction factor fpvdk is determined by division 309 from the Pressure pvdk in front of the throttle valve of the throttle valve determined a nominal pressure of 1013 hPa.
  • the one from the resulting value as described above is used together with the setpoint mssol for the Air mass flow subjected to a division 310. From there the value resulting from division 310 then becomes additive correction value msndko that the leakage air over the Throttle valve taken into account in standard conditions, subtracted.
  • the msnwdks value thus obtained becomes one Transfer function WDKMSN 311 passed, which the inverted characteristic of the transfer function MSNWDK the figure 2 and thus from the corrected and adjusted setpoint for the air mass flow msnwdks Target angle wdks of the throttle valve of the throttle valve results.
  • FIG. 4 shows the device for Control of gas flow via a throttle valve. From the Position of an accelerator pedal 401 becomes the setpoint mssol for determines the air mass flow.
  • the fill controller 402 determines a target angle as shown in FIG. 3 wdks a throttle valve 403. The actual angle wdkba the throttle valve is determined and serves as Input variable for the filling detection 404.
  • Die Fill detection 404 determined from the value wdkba, as in 1, the mass flow msdk over the Throttle valve.
  • Hot film air mass sensor 405 determines the air mass flow mshfm.
  • the values msdk and mshfm become, as in the Figure 1 shown in a comparator and Integrator stage 406 an additive correction value msndko and a multiplicative correction value fkmsdk is determined.
  • the Both correction values are sent to both Fill controller 402 as well as fill detection 404 output and serve as input variables.
  • the fill controller 402 without any correction by one relatively slow controller a throttle angle at which the setpoint and that of the hot film air mass sensor measured value matches, but also that with an injection with pre-storage before Inlet valve where the air mass flow at the time to which the inlet valve closes must be known, the appearing at this later point in time Throttle valve angle is easier to estimate than one future air mass flow based on the hot film air mass sensor signal. Based on this future Throttle valve angle can be the future Calculate air mass flow and thus advantageously the Correct current injection duration, this prediction due to the correction factors the accuracy of the Has hot film air mass sensor.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Gasflusses über ein Drosselventil in einem Verbrennungsmotor. Die Erfindung betrifft insbesondere ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung für den Einsatz in der Kraftfahrzeugtechnik.The invention relates to a method and a device to control a gas flow via a throttle valve in an internal combustion engine. The invention relates in particular such a method and such Device for use in automotive engineering.

In der Brennkammer eines Verbrennungsmotors wird zur Erzeugung eines Motordrehmomentes ein Luft-/Kraftstoff-Gemisch gezündet. Die in die Brennkammer eingefüllte Gasmasse soll möglichst genau gesteuert und erfasst werden, weil sie u. a. das Motordrehmoment, die einzuspritzende Kraftstoffmenge und den Zündzeitpunkt bestimmt.In the combustion chamber of an internal combustion engine Generating an engine torque an air / fuel mixture ignited. The one filled in the combustion chamber Gas mass should be controlled and recorded as precisely as possible, because u. a. the engine torque, the one to be injected Fuel quantity and the ignition timing determined.

In modernen Motorsteuerungen wird unter Verwendung eines sogenannten "elektronischen Gaspedals" die Pedalstellung als Momentenwunsch interpretiert. Dieser Momentenwunsch wird in einen Sollwert für den Luftmassenstrom umgerechnet. Eine Funktion "Füllungssteuerung" berechnet aus dem Momentenwunsch einen Soll-Luftmassenstrom und daraus einen Sollwert für die Drosselklappensteuerung. Ein Regelelement regelt die Drosselklappe auf den Sollwert. Ein nachgeschalteter Heißfilm-Luftmassensensor (HFM) misst den Ist-Luftmassenstrom. Aufgrund von Toleranzen im HFM und im Berechnungspfad der Luftmassenstrom-Berechnung über die Drosselklappe entsteht eine Differenz zwischen dem Ist- und dem Sollwert des Luftmassenstroms sowie zwischen dem Ist-Moment und dem Momentenwunsch.In modern engine controls, using a so-called "electronic accelerator pedal" the pedal position interpreted as a request for a moment. This moment request is converted into a target value for the air mass flow. A function "filling control" calculates from the Torque request a target air mass flow and one from it Setpoint for throttle valve control. A rule element controls the throttle valve to the setpoint. On downstream hot film air mass sensor (HFM) measures the Actual air mass flow. Due to tolerances in HFM and in Calculation path of the air mass flow calculation via the Throttle valve creates a difference between the actual and the setpoint of the air mass flow and between the actual moment and the moment request.

Um diese Ungenauigkeiten zu eliminieren, ist aus der EP 0 375 710 Bl ein Einstellsystem bekannt, welches nicht nur über eine einzige Einstelleinheit verfügt, sondern über zwei Einstelleinheiten. Bei der bekannten Vorrichtung gibt die erste Einstelleinheit das Stellsignal an die Einstellstrecke ab, während die zweite Einstelleinheit dazu dient, die erste Einstelleinheit zu kalibrieren. Bei der bekannten Vorrichtung wird mit einem drosselklappengestützten Füllungssignal die Einspritzung gesteuert, wobei dieses verhältnismäßig schnelle Einstellsignal im stationären Zustand mittels eines Luftmassenmessers kalibriert wird.To eliminate these inaccuracies, is from the EP 0 375 710 B1 discloses an adjustment system which is not has only one setting unit, but via two adjustment units. In the known device there the first setting unit sends the control signal to the Adjustment distance, while the second adjustment unit is used to calibrate the first setting unit. In the known device is supported with a throttle valve Fill signal controlled the injection, where this relatively fast setting signal in steady state by means of an air mass meter is calibrated.

Das Dokument US-A-5 606 957 offenbart die Berechnung eines Drossel-Soll-Stellwerts aus einem Soll-Gasfluß, sowie die Bestimmung des Ist-Gasflusses.Document US-A-5 606 957 discloses the calculation of a Throttle setpoint from a set gas flow, as well as the Determination of the actual gas flow.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Gasflusses über ein Drosselventil in einem Verbrennungsmotor bereitzustellen, welche den Gasfluss schnell und exakt einstellen. Darüber hinaus soll das Verfahren kostengünstig ausgeführt werden können und die Vorrichtung kostengünstig hergestellt und betrieben werden können.The invention is based on the problem of a method and a device for controlling a gas flow over a Provide throttle valve in an internal combustion engine, which set the gas flow quickly and precisely. About that the process should also be carried out inexpensively can and the device is inexpensive to manufacture and can be operated.

Das Problem wird durch die in den unabhängigen Patentansprüchen offenbarten Verfahren und Vorrichtungen gelöst. Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The problem is solved by those in the independent Claims disclosed methods and devices solved. Special embodiments of the invention are in disclosed in the subclaims.

Das Problem ist insbesondere gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung eines Gasflusses über ein Drosselventil in eine Brennkammer eines Verbrennungsmotors, mit den Schritten: Berechnen eines Drossel-Soll-Stellwerts aus einem Soll-Gasfluss, Ansteuern des Drosselventils mit dem Drossel-Soll-Stellwert, und Bestimmen eines Ist-Gasflusses, gekennzeichnet durch die Schritte: Berechnen eines Gasflusses über das Drosselventil auf der Grundlage eines Drossel-Ist-Stellwerts, Ermitteln einer Differenz zwischen dem berechneten Gasfluss über das Drosselventil und dem Ist-Gasfluss, und Berücksichtigen der ermittelten Differenz beim Berechnen des Drossel-Soll-Stellwerts, insbesondere durch eine Anpassung des Soll-Gasflusses. Dabei ist von Vorteil, dass die Soll-Luftmasse in der Brennkammer in einem Schritt in einen Drosselventil-Sollwert umgerechnet wird, bei dem sich eine Ist-Luftmasse mit der Genauigkeit des verwendeten Sensors zur Bestimmung des Ist-Gasflusses einstellt. Als Sensor für die Bestimmung des Ist-Gasflusses kommt insbesondere ein Heißfilm-Luftmassensensor (HFM) in Frage. Weiterhin ist vorteilhaft, dass gegenüber dem Stand der Technik ein zusätzlicher Füllungsregler, der nachträglich Soll- und Istmasse ausregelt, entfällt. Dadurch werden die Herstellungs-, Wartungs- und Betriebskosten reduziert. Weiterhin ist vorteilhaft, dass durch die einstufige Regelung der Drosselklappenverlauf beruhigt wird, wodurch das Betriebsverhalten der gesamten Verbrennungsmotoreinheit verbessert wird. Weiterhin ist vorteilhaft, dass das Verfahren eine sehr schnelle und exakte Einstellung des gewünschten Luftmassenstroms ermöglicht. Insbesondere entsteht im eingeschwungenen Zustand keine Differenz zwischen der Soll-Füllung und der vom Heißfilm-Luftmassensensor gemessenen Ist-Füllung.The problem is solved in particular by a method for Control of gas flow via a throttle valve in a Combustion chamber of an internal combustion engine, with the steps: Calculating a throttle setpoint from a set gas flow, Actuation of the throttle valve with the throttle setpoint, and determining an actual gas flow, characterized by the steps: calculate a Gas flow through the throttle valve based on a Actual throttle control value, determining a difference between the calculated gas flow through the throttle valve and the Actual gas flow, and taking into account the determined difference when calculating the throttle setpoint, in particular by adjusting the target gas flow. It is from Advantage that the target air mass in the combustion chamber in converted into a throttle valve setpoint in one step which is an actual air mass with the accuracy of the sensor used to determine the actual gas flow sets. As a sensor for determining the actual gas flow comes in particular a hot film air mass sensor (HFM) Question. It is also advantageous that compared to the stand the technology an additional filling regulator, the subsequent adjustment of target and actual mass is eliminated. As a result, the manufacturing, maintenance and Operating costs reduced. It is also advantageous that through the one-step control of the throttle valve course is calmed, reducing the operating behavior of the whole Internal combustion engine unit is improved. Still is advantageous that the process is very fast and exact setting of the desired air mass flow enables. In particular, arises in the steady Condition no difference between the target filling and the actual filling measured by the hot film air mass sensor.

In einer besonderen Ausführungsart der Erfindung ist das Verfahren gekennzeichnet durch ein Bestimmen von mindestens zwei Korrekturgrößen beim Berücksichtigen der Differenz zwischen dem Gasfluss über die Drosselklappe des Drosselventils und dem Ist-Gasfluss. Dies hat den Vorteil, dass durch Bestimmung von mindestens zwei Korrekturgrößen, ein schnelleres und genaueres Regelverhalten erzielt wird. Darüber hinaus ist von Vorteil, dass durch die Bestimmung von mindestens zwei Korrekturgrößen verschiedene Fehlergrößen und Störeinflüsse getrennt behandelt und kompensiert werden können, wodurch sich die Genauigkeit und die Geschwindigkeit des Regelverfahrens weiter verbessert.In a special embodiment of the invention that is Method characterized by determining at least two correction values when taking the difference into account between the gas flow through the throttle valve of the Throttle valve and the actual gas flow. This has the advantage that by determining at least two correction values, faster and more precise control behavior is achieved. It is also an advantage that by determining different from at least two correction values Fault sizes and disturbances are dealt with separately and can be compensated, which increases the accuracy and the speed of the control process is further improved.

In einer weiteren besonderen Ausführungsart der Erfindung ist das Verfahren gekennzeichnet durch additives Berücksichtigen von mindestens einer ersten Korrekturgröße und multiplikatives Berücksichtigen von mindestens einer zweiten Korrekturgröße, wobei die ersten und zweiten Korrekturgrößen gleichzeitig oder.alternativ berücksichtigt werden, insbesondere die erste Korrekturgröße vor allem für den Fall kleiner Gasflüsse berücksichtigt wird bzw. relevant ist, und die zweite Korrekturgröße vor allem für den Fall großer Gasflüsse über das Drosselventil berücksichtigt wird bzw. relevant ist. In einer weiteren Ausgestaltung dieser Ausführungsart korrigiert die erste Korrekturgröße einen durch Leckluft über das Drosselventil verursachten Fehler, und die zweite Korrekturgröße korrigiert einen durch eine fehlerhafte Ermittlung eines Drucks vor dem Drosselventil verursachten Fehler. Dies ist vorteilhaft, weil damit die beiden Fehler ihrem jeweiligen Fehlercharakter entsprechend behandelt werden können, wodurch die Genauigkeit des Regelverfahrens erhöht wird. Insbesondere ist vorteilhaft, dass ein durch Leckluft verursachter Fehler, der sich in jedem Betriebszustand durch einen additiven Fehler bemerkbar macht, der jedoch insbesondere bei kleinen Gasflüssen relevant ist, entsprechend behandelt werden kann. Entsprechend kann ein durch fehlerbehaftete Druckermittlung verursachter Fehler, der sich in jedem Betriebszustand bemerkbar macht, und der insbesondere bei großen Gasflüssen relevant ist, ebenfalls entsprechend behandelt werden. Die beiden Korrekturgrößen können vorzugsweise gleichzeitig berücksichtigt werden, wodurch eine hohe Regelgenauigkeit erzielt wird. Insgesamt ermöglicht eine derartige Ausgestaltung ein sehr schnelles und dennoch sehr genaues und zuverlässiges Regelverhalten, wobei gleichzeitig sowohl der apparatetechnische als auch der rechentechnische Regelaufwand gering ist.In a further special embodiment of the invention the process is characterized by additives Taking into account at least one first correction variable and multiplicative consideration of at least one second correction quantity, the first and second Correction values taken into account simultaneously or alternatively , especially the first correction variable, especially for the case of small gas flows is taken into account or is relevant, and the second correction factor especially for the case of large gas flows via the throttle valve is taken into account or is relevant. In another Design of this embodiment corrects the first Correction variable one by leakage air via the throttle valve caused errors, and the second correction quantity corrects one by incorrectly determining one Pressure before the throttle valve caused errors. This is advantageous because it makes the two mistakes their respective Error character can be treated accordingly, which increases the accuracy of the control process. It is particularly advantageous that a leakage air caused error that occurs in every operating state noticeable by an additive error, which however is particularly relevant for small gas flows, can be treated accordingly. Accordingly, a errors caused by faulty printer detection, which is noticeable in every operating state, and which is particularly relevant for large gas flows be treated accordingly. The two correction variables can preferably be taken into account at the same time, whereby a high control accuracy is achieved. All in all Such a design enables a very fast and yet very precise and reliable control behavior, both the technical equipment and the computational control effort is low.

Bei einer weiteren besonderen Ausführungsart der Erfindung wird bei Beendigung des Betriebes des Verbrennungsmotors mindestens eine der Korrekturgrößen gespeichert. Damit wird vorteilhaft erzielt, dass sofort bei Wiederaufnahme des Betriebs des Verbrennungsmotors die volle Regelgenauigkeit zur Verfügung steht. Eine Speicherung der Korrekturgrößen kann vorteilhaft durch entsprechende elektronische Bauelemente vorgenommen werden, beispielsweise durch ein SRAM-Bauelement oder durch ein magnetisches Speicherelement.In a further special embodiment of the invention is at the end of the operation of the internal combustion engine at least one of the correction variables is stored. So that will advantageously achieved that immediately when the Operation of the internal combustion engine the full control accuracy is available. Storage of the correction values can be advantageous through appropriate electronic Components are made, for example by a SRAM device or by a magnetic Storage element.

In einer weiteren besonderen Ausführungsart der Erfindung wird bei der Aufnahme des Betriebes des Verbrennungsmotors für mindestens eine der Korrekturgrößen ein vorbestimmter Wert als ein Startwert verwendet. Dies ist vorteilhaft, weil dadurch auf einfache Weise für bestimmte Korrekturgrößen ein vorgegebener Kaltstart-Wert bestimmt werden kann. Außerdem ist die Bereitstellung von vorbestimmten Werten von Vorteil, weil dadurch auch für den Fall einer längeren Betriebsruhe des Verbrennungsmotors oder eines eingetretenen Daten- oder Informationsverlustes bezüglich der vormalig bestimmten Korrekturgrößen ein sicheres Regelverhalten gewährleistet ist.In a further special embodiment of the invention is when the operation of the internal combustion engine starts a predetermined one for at least one of the correction variables Value used as a seed. This is beneficial because it makes it easy for certain Correction quantities determined a predetermined cold start value can be. The provision of predetermined values of advantage, because it also for the In the event of a long idle period of operation of the internal combustion engine or a loss of data or information regarding the previously determined correction values safe control behavior is guaranteed.

In einer weiteren besonderen Ausführungsart der Erfindung wird der Soll-Gasfluss auf der Grundlage mindestens einer Anforderung an das Drehmoment des Verbrennungsmotors ermittelt. Dies ist vorteilhaft, weil dadurch beispielsweise in einem Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor nicht nur die Drehmoment-Anforderung über das Gaspedal berücksichtigt werden kann, sondern auch Drehmoment-Anforderungen, die von einem automatischen Getriebe des Kraftfahrzeuges oder von einer Anti-Schlupfregelung des Kraftfahrzeuges verursacht werden.In a further special embodiment of the invention the target gas flow is based on at least one Torque requirement of the internal combustion engine determined. This is advantageous because of it for example in a motor vehicle with a Internal combustion engines don't just exceed the torque requirement the accelerator pedal can be considered, but also Torque requirements from an automatic Gearbox of the motor vehicle or from an anti-slip control of the motor vehicle are caused.

Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird auch gelöst durch eine Vorrichtung zur Steuerung eines Gasflusses über ein Drosselventil in eine Brennkammer eines Verbrennungsmotors mit einer Drosselventil-Steuerung mit einem Eingangssignal für einen Soll-Gasfluss und einem Ausgangssignal für eine Ventilstellung, und einem Messwertaufnehmer zur Bestimmung eines Ist-Gasflusses, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselventil-Steuerung Rechenmittel aufweist, die einen Gasfluss über das Drosselventil auf der Grundlage des Drossel-Stellwerts berechnen, die weiterhin eine Differenz zwischen dem berechneten Gasfluss über das Drosselventil und dem Ist-Gasfluss ermitteln, wobei diese Differenz bei der Berechnung des Ausgangssignals berücksichtigt wird, insbesondere durch eine Anpassung des Soll-Gasflusses. Eine solche erfindungsgemäße Vorrichtung weist die gleichen Vorteile auf, die bereits vorstehend für das erfindungsgemäße Verfahren genannt wurden. Insbesondere ist eine solche Vorrichtung vorteilhaft, da sie ein schnelles und exaktes Regelverhalten gewährleistet, wobei die apparatetechnischen und rechentechnischen Anforderungen gering sind, so dass eine derartige Vorrichtung kostengünstig hergestellt, gewartet und betrieben werden kann.The problem underlying the invention also becomes solved by a device for controlling a Gas flow through a throttle valve in a combustion chamber Internal combustion engine with a throttle valve control one input signal for a target gas flow and one Output signal for a valve position, and one Measuring sensor for determining an actual gas flow, characterized in that the throttle valve control Has computing means that a gas flow over the Throttle valve based on the throttle control value that continue to calculate a difference between that calculated gas flow via the throttle valve and the actual gas flow determine, this difference in the Calculation of the output signal is taken into account especially by adjusting the target gas flow. A such device according to the invention has the same Advantages already mentioned above for the were called method according to the invention. In particular is such a device advantageous because it is a fast and ensures precise control behavior, with the apparatus and computing requirements are low, so that such a device manufactured, maintained and operated at low cost can.

Bei einer besonderen Ausführungsart der Erfindung werden mindestens zwei Korrekturgrößen beim Ermitteln der Differenz bestimmt. Dabei ist vorteilhaft, dass auch komplexe Fehlergrößen und Störeinflüsse schnell und mit verhältnismäßig geringem Aufwand erfasst werden können, und ein stabiles und genaues Regelverhalten erzielt wird. Dies gilt insbesondere, wenn die mindestens zwei Korrekturgrößen Fehlerquellen mit additiver und multiplikativer Fehlercharakteristik separat erfassen und vorzugsweise gleichzeitig berücksichtigen.In a special embodiment of the invention at least two correction values when determining the Difference determined. It is advantageous that also complex error sizes and interferences quickly and with relatively little effort can be recorded, and a stable and precise control behavior is achieved. This applies in particular if the at least two correction variables Error sources with additive and multiplicative Record fault characteristics separately and preferably take into account at the same time.

Die Lehre der vorliegenden Erfindung umfasst auch eine Vorrichtung, die eines der vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Steuerungsverfahren ausführt. Dabei verbinden sich die Vorteile des schnellen und genauen Steuerverfahrens mit der kostengünstigen Realisierung durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung.The teaching of the present invention also includes one Device which is one of the above-described executes control method according to the invention. there combine the advantages of fast and accurate Tax procedure with the cost-effective implementation a device according to the invention.

Ebenso umfasst die Lehre der vorliegenden Erfindung ein Kraftfahrzeug, welches eine Vorrichtung wie vorstehend beschrieben aufweist.The teaching of the present invention also includes Motor vehicle, which has a device as above described.

Darüber hinaus umfasst die vorliegende Erfindung Datenträger, die ein Steuerprogramm zum Ausführen eines der vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Steuerverfahrens beinhalten, oder die Parameter beinhalten, die zum Ausführen eines der vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahren erforderlich oder vorteilhaft sind. Die Datenträger können die Information dabei in beliebiger Form speichern, insbesondere in mechanischer, magnetischer, opischer oder elektrischer Form. Vorteilhaft sind insbesondere elektronische Datenträger, beispielsweise ein ROM, PROM, EPROM oder EEPROM-Bauelement, die vorteilhaft in entsprechende Steuergeräte eingesteckt werden können. Durch derartige Datenträger können die Steuerparameter und Steuerprogramme einfach ausgetauscht werden, wodurch beispielsweise ein einheitliches Steuergerät für unterschiedliche Fahrzeugtypen durch einfaches Einstecken des entsprechenden Datenträgers konfiguriert werden können.The present invention also encompasses Disk that is a control program to run one of the The invention described above Control process, or include parameters, to perform any of the above, The inventive method required or advantageous are. The data carrier can store the information in save in any form, especially in mechanical, magnetic, opic or electrical form. Advantageous are in particular electronic data carriers, for example a ROM, PROM, EPROM or EEPROM device that advantageously plugged into corresponding control units can be. With such data carriers Control parameters and control programs easily exchanged become, for example, a uniform Control unit for different vehicle types simply insert the appropriate data carrier can be configured.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.Further advantages, features and details of the invention result from the subclaims and the following description, in which with reference to the Drawings of several embodiments in detail are described. The can in the claims and in the features mentioned individually for each essential to the invention or in any combination his.

Ein Weg zum Ausführen der beanspruchten Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnungen im Einzelnen erläutert.

Figur 1
zeigt ein Strukturbild für die Füllungserfassung mit einem Heißfilm-Luftmassensensor (HFM) und die Bestimmung von zwei Korrekturgrößen;
Figur 2
zeigt ein Strukturbild für die Bestimmung des Gasmassenstroms über das Drosselventil;
Figur 3
zeigt ein Strukurbild für die erfindungsgemäße Füllungssteuerung sowie die Berechnung des Drosselventilwinkels.
Figur 4
zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung eines Gasflusses über ein Drosselventil.
One way of carrying out the claimed invention is explained in detail below with reference to the drawings.
Figure 1
shows a structure diagram for the filling detection with a hot film air mass sensor (HFM) and the determination of two correction variables;
Figure 2
shows a structural diagram for the determination of the gas mass flow via the throttle valve;
Figure 3
shows a structure diagram for the filling control according to the invention and the calculation of the throttle valve angle.
Figure 4
shows the device according to the invention for controlling a gas flow via a throttle valve.

Die in der nachfolgenden Figurenbeschreibung und in den Patentansprüchen verwendeten Abkürzungen und Bezugszeichen sind am Ende der Beschreibung jeweils mit einer kurzen Erläuterung zusammenfassend aufgelistet.The in the following description of the figures and in the Abbreviations and reference signs used in patent claims are at the end of the description with a short Explanation summarized.

Die Figur 1 zeigt ein Strukturbild für die Füllungserfassung mit einem Heißfilm-Luftmassensensor (HFM) und für die Bestimmung von zwei Korrekturgrößen msndko und fkmsdk. In dem oberen Signalpfad der Figur 1 wird ein vom HFM gemessener Luftmassenstrom mshfm in eine korrigierte relative Füllung rl eines Zylinders umgerechnet. Hierzu wird zunächst der vom HFM gemessene Luftmassenstrom mshfm in eine unkorrigierte relative Füllung rlroh eines Zylinders umgerechnet. Dies geschieht durch Division 111 des vom HFM gemessenen Luftmassenstroms mshfm durch einen Wert, der sich aus der Multiplikation 112 einer motorspezifischen Konstante KUMSRL und der Motordrehzahl nmot ergibt. Aus der unkorrigierten relativen Füllung rlroh wird durch Anwendung der Gasgleichung und einer entsprechenden Integration 113 der Saugrohrdruck ps ermittelt. Durch die Berücksichtigung 114 weiterer Einflussgrößen in Bezug auf die Strömungsverhältnisse im Saugrohr wird aus dem Saugrohrdruck ps die korrigierte relative Füllung rl des Zylinders berechnet. Aus dem Saugrohrdruck ps wird zusammen mit dem Drosselklappenwinkel wdkba des Drosselventils bezogen auf einen Anschlag und einem Ansaugluft-Temperaturkorrekturfaktor ftvdk zur Umrechnung des Norm-Luftmassenstroms auf einen Massenstrom bei einer aktuellen Temperatur die Luftmasse über das Drosselventil berechnet 115. Die Berechnung der Luftmasse über das Drosselventil msdk ist in der Figur 2 ausführlich dargestellt. Durch eine Subtraktion 116 wird die Differenz msdif aus dem gemessenen Luftmassenstrom mshfm und dem berechneten Luftmassenstrom msdk gebildet. Durch eine Integration 117 des Differenzwertes msdif wird eine erste additive Korrekturgröße msndko ermittelt. In entsprechender Weise wird durch eine Integration 118 des Differenzwertes msdif eine zweite multiplikative Korrekturgröße fkmsdk berechnet. Die Integrationen 117, 118 unterscheiden sich dabei insbesondere auch durch die Integrationskonstanten bzw. durch die resultierende physikalische Einheit. Die additive Korrekturgröße msndko wird unmittelbar auf die Berechnung des Drosselventil-Gasstroms 115 zurückgekoppelt. Die multiplikative Korrekturgröße fkmsdk wird über eine Multiplikation 120 mit einem von einem Drucksensor gemessenen Umgebungsdruck pvdkds unter Bestimmung eines effektiven Druckes vor dem Drosselventil pvdk ebenfalls an die Berechnung des Drosselventil-Gasstroms rückgekoppelt. Figure 1 shows a structure diagram for the Fill detection with a hot film air mass sensor (HFM) and for the determination of two correction variables msndko and fkmsdk. In the upper signal path of FIG HFM measured air mass flow mshfm into a corrected converted the relative filling rl of a cylinder. For this first the air mass flow mshfm measured by the HFM into an uncorrected relative fill rlroh one Converted cylinders. This is done by Division 111 of the air mass flow mshfm measured by the HFM by a Value resulting from multiplication 112 one engine-specific constant KUMSRL and the engine speed nmot results. Raw from the uncorrected relative filling is by applying the gas equation and a corresponding integration 113 of the intake manifold pressure ps determined. By considering 114 more Influencing variables in relation to the flow conditions in the Intake manifold is corrected from intake manifold pressure ps relative filling rl of the cylinder is calculated. From the Intake manifold pressure ps is calculated together with the throttle valve angle wdkba of the throttle valve related to a stop and an intake air temperature correction factor ftvdk Conversion of the standard air mass flow to a mass flow at a current temperature the air mass over the Throttle valve calculates 115. The calculation of the air mass Figure 2 shows the throttle valve msdk in detail shown. By subtracting 116 the difference msdif from the measured air mass flow mshfm and the calculated air mass flow msdk formed. By a Integration 117 of the difference value msdif becomes a first additive correction variable msndko determined. In corresponding Wise becomes by integrating 118 the difference value msdif a second multiplicative correction quantity fkmsdk calculated. The integrations 117, 118 differ especially through the integration constants or by the resulting physical unit. The additive correction quantity msndko is applied directly to the Calculation of throttle valve gas flow 115 fed back. The multiplicative correction variable fkmsdk is over a Multiplication 120 by one from a pressure sensor measured ambient pressure pvdkds while determining a effective pressure upstream of the throttle valve pvdk the calculation of the throttle valve gas flow fed back.

Durch die Berücksichtigung der Korrekturfaktoren msndko und fkmsdk bei der Berechnung des Gasstroms über das Drosselventil wird der berechnete Wert für den Gasstrom über das Drosselventil msdk an den gemessenen Wert mshfm angenähert. Dadurch wird die Genauigkeit dieses Systems derart verbessert, dass im Bedarfsfall, beispielsweise bei Ausfall des Heißfilm-Luftmassensensors HFM, die Berechnung der relativen Füllung rl ausschließlich auf den berechneten Gasmassenstrom msdk gestützt werden kann. Dies erfolgt durch Umschaltung des Schalters 119 gemäß einem entsprechenden Umschaltsignal B_ehfm.By taking the correction factors msndko and fkmsdk when calculating the gas flow over the Throttle valve is the calculated value for the gas flow via the throttle valve msdk to the measured value mshfm approximated. This will increase the accuracy of this system so improved that if necessary, for example Failure of the hot film air mass sensor HFM, the calculation the relative filling rl only on the calculated Mass gas flow msdk can be supported. this happens by switching the switch 119 according to a corresponding switchover signal B_ehfm.

Bei der multiplikativen Korrektur wird beispielsweise unterstellt, dass der vom Umgebungsdrucksensor kommende Druckwert pvdk toleranzbehaftet ist, so dass eine Differenz zwischen dem berechneten Gasmassenstrom msdk und dem gemessenen Gasstrom mshfm entsteht. Die Korrektur reagiert auf diese Differenz mit einer Verstellung der multiplikativen Korrekturgröße fkmsdk so lange, bis msdk gleich mshfm ist. Die Größe pvdk ist nach einer eingeschwungenen Anpassung mit dem tatsächlichen Druck vor der Drosselklappe identisch, wenn die anderen Einflussgrößen nicht toleranzbehaftet wären. Im Normalfall finden sich in den Anpassungsgrößen alle Toleranzen, die im HFM-Pfad und im Drosselventil-Pfad auftreten, so dass die Größe pvdk vom tatsächlichen Druck vor dem Drosselventil abweicht. Dennoch erfüllt die Anpassung ihren Zweck, die Drosselventil-gestützte Luftmassenstromberechnung an die Luftmassenstromberechnung, die auf den Heißfilm-Luftmassensensor gestützt ist, anzupassen.In the multiplicative correction, for example assumes that the one coming from the ambient pressure sensor Pressure value pvdk is tolerant, making a difference between the calculated gas mass flow msdk and the measured gas flow mshfm arises. The correction reacts to this difference by adjusting the multiplicative correction quantity fkmsdk until msdk is equal to mshfm. The pvdk size is after one steady adjustment with actual pressure before the throttle valve identical when the others Influencing factors would not be tolerant. Normally all the tolerances that can be found in the HFM path and occur in the throttle valve path, so the Size pvdk from the actual pressure upstream of the throttle valve deviates. Nevertheless, the adaptation serves its purpose Throttle valve-based air mass flow calculation to the Air mass flow calculation based on the hot film air mass sensor is supported to adapt.

Die Größe pvdkds kann bei einem Saugmotor von einem Umgebungsdrucksensor abgeleitet werden und kann bei einem aufgeladenen Motor von einem Ladedrucksensor vor dem Drosselventil abgeleitet werden. Bei einem Saugmotor mit einem Heißfilm-Luftmassensensor und einem Drucksensor im Saugrohr kann über eine Höhenadaption der Druck pvdkds aus dem Saugrohrdruck gelernt werden. Wenn kein Drucksensor vorhanden ist, wird der Wert pvdkds zu 1 gesetzt und fkmsdk wird gleich pvdk gesetzt, und beim Saugmotor ist die Umgebungsdruckinformation in fkmsdk enthalten mit den Ungenauigkeiten der Toleranzen im Drosselventil und HFM-System.The size pvdkds can be one of a naturally aspirated Ambient pressure sensor can be derived and at a charged engine from a boost pressure sensor in front of the Throttle valve are derived. With a naturally aspirated engine a hot film air mass sensor and a pressure sensor in the The intake manifold can be adjusted by adjusting the pressure pvdkds the intake manifold pressure can be learned. If no pressure sensor pvdkds is set to 1 and fkmsdk is immediately set pvdk, and the suction motor is Ambient pressure information in fkmsdk included with the Inaccuracies in the tolerances in the throttle valve and HFM system.

Die Figur 2 zeigt ein Strukturbild für die Bestimmung des Gasmassenstroms msdk über das Drosselventil entsprechend der Berechnungseinheit 115 aus der Figur 1. Als Eingangssignal steht zunächst der Soll-Winkel wdkba einer Drosselklappe des Drosselventils zur Verfügung. Der Soll-Winkel wdkba ist vorzugsweise bezogen auf den Anschlag der Drosselklappe. Unter Verwendung einer an einem Luftprüfstand ermittelten Übertragungsfunktion MSNWDK 201 wird der Massenstrom msndk nach dem Drosselventil berechnet. Zu dem Massenstrom msndk wird die additive Korrekturgröße msndko addiert 202, die vorzugsweise die Leckluft über das Drosselventil bei Normbedingungen erfasst. Der aus dieser Addition 202 entstandene Wert wird mit einem Ansaugluft-Temperaturkorrekturfaktor ftvdk zur Umrechnung des Norm-Luftmassenstroms auf einen Luftmassenstrom bei aktueller Temperatur multipliziert 203. Parallel dazu wird aus einem Druckwert pvdk vor der Drosselklappe des Drosselventils mittels Division 204 durch den Druck-Nennwert 1013 hPa ein Korrekturfaktor fpvdk zur Anpassung des Luftmassenstroms bei Normdruck vor dem Drosselventil auf aktuelle Bedingungen ermittelt. Der Wert pvdk setzt sich dabei multiplikativ aus einem über einen Drucksensor gemessenen Umgebungsdruck pvdkds und dem multiplikativen Korrekturfaktor fkmsdk zusammen, wie in der Figur 1 dargestellt. Weiterhin wird parallel dazu durch Quotientenbildung 205 aus dem Saugrohrdruck ps und dem Druck vor der Drosselklappe des Drosselventils pvdk und einer anschließenden Übertragungsfunktion 206, die auch als Ausflusskennlinie bezeichnet wird und die einer Anpasung des bei überkritischer Strömungsgeschwindigkeit vermessenen Normdurchflusses des Drosselventils auf unterkritische Strömungsgeschwindigkeiten dient, ein Korrekturfaktor KLAF (ps/pvdk) ermittelt. Die beiden ermittelten Korrekturfaktoren fpvdk und KLAF (ps/pvdk) werden jeweils durch eine Multiplikation 207, 208 mit dem Massenstrom berücksichtigt. Zusammengefasst berechnet sich der Luftmassenstrom msdk wie folgt: msdk = msndk x ftvdk x fpvdk x KLAF (ps/pvdk). FIG. 2 shows a structural diagram for determining the gas mass flow msdk via the throttle valve in accordance with the calculation unit 115 from FIG. 1. The setpoint angle wdkba of a throttle valve of the throttle valve is initially available as an input signal. The target angle wdkba is preferably based on the stop of the throttle valve. The mass flow msndk after the throttle valve is calculated using a transfer function MSNWDK 201 determined on an air test bench. The additive correction variable msndko is added 202 to the mass flow msndk, which preferably detects the leakage air via the throttle valve under standard conditions. The value resulting from this addition 202 is multiplied 203 by an intake air temperature correction factor ftvdk in order to convert the standard air mass flow to an air mass flow at the current temperature hPa a correction factor fpvdk for adapting the air mass flow at standard pressure upstream of the throttle valve to current conditions. The value pvdk is multiplied from an ambient pressure pvdkds measured by a pressure sensor and the multiplicative correction factor fkmsdk, as shown in FIG. 1. In addition, by forming quotient 205 from the intake manifold pressure ps and the pressure upstream of the throttle valve of the throttle valve pvdk and a subsequent transfer function 206, which is also referred to as the outflow characteristic curve and which serves to adapt the standard flow rate of the throttle valve measured at supercritical flow velocity to subcritical flow velocities Correction factor KLAF (ps / pvdk) determined. The two determined correction factors fpvdk and KLAF (ps / pvdk) are each taken into account by multiplying 207, 208 by the mass flow. In summary, the air mass flow msdk is calculated as follows: msdk = msndk x ftvdk x fpvdk x KLAF (ps / pvdk).

Die Figur 3 zeigt die erfindungsgemäße Füllungssteuerung mittels Berechnung des Soll-Winkels der Drosselklappe des Drosselventils wdks aus dem Sollwert für den Luftmassenstrom mssol. Dabei wird der Sollwert für den Luftmassenstrom mssol zunächst entsprechend verschiedener Korrekturgrößen verändert. Die erfindungsgemäße Füllungssteuerung ist dabei in weiten Teilen invers zu der in der Figur 1 dargestellten Füllungserfassung aufgebaut. Insbesondere werden bei der erfindungsgemäßen Füllungssteuerung die im Zuge der Füllungserfassung ermittelten Korrekturgrößen msndko und fkmsdk verwendet. Zunächst erfolgt, analog zu Figur 1, eine Multiplikation 112 der Parameter Motordrehzahl nmot und KUMSRL. Der Sollwert mssol wird durch das entstehende Produkt dividiert, woraus sich eine Sollfüllung rlsol im Brennraum ergibt. Nach einer weiteren Division 302 durch einen Umrechnungsfaktor fupsrl "Saugrohrdruck in relative Füllung" und einer anschließenden Addition 303 mit einem Korrekturfaktor pirg, der den Partialdruck der internen Abgasrückführung berücksichtigt, erhält man den Soll-Druck pssol im Saugrohr. Dieser Wert pssol wird mittels einer Division 304 durch einen Druck pvdk vor der Drosselklappe des Drosselventils verändert und einer Übertragungsfunktion 305 übergeben, die auch als "Ausflusskennlinie" bezeichnet wird und die der Anpassung des bei überkritischer Strömungsgeschwindigkeit vermessenen Normdurchflusses des Drosselventils auf unterkritische Strömungsgeschwindigkeiten dient. Der Wert pvdk wird durch Multiplikation 306 aus dem von einem Drucksensor gemessenen Umgebungsdruck pvdkds und dem multiplikativen Korrekturfaktor fkmsdk berechnet, analog zu der Berechnung aus der Figur 1. Der aus der Ausflusskennlinie 305 ermittelte Wert wird anschließend noch durch Multiplikation 307 mit einem Ansaugluft-Temperaturkorrekturfaktor ftvdk zur Umrechnung des Norm-Luftmassenstroms auf einen Luftmassenstrom bei aktueller Temperatur und anschließend durch eine Multiplikation 308 mit einem Korrekturfaktor fpvdk zur Anpassung des Luftmassenstroms bei Normdruck vor dem Drosselventil auf aktuelle Bedingungen an die momentan geltenden Temperatur- und Druckverhältnisse angepasst. Der Korrekturfaktor fpvdk wird dabei durch Division 309 aus dem Druck pvdk vor der Drosselklappe des Drosselventils durch einen Nenndruck von 1013 hPa ermittelt. Der aus den vorstehend beschriebenen Berechnungen resultierende Wert wird zusammen mit dem Sollwert mssol für den Luftmassenstrom einer Divison 310 unterzogen. Von dem aus der Division 310 hervorgehenden Wert wird anschließend der additive Korrekturwert msndko, der die Leckluft über das Drosselventil bei Normbedingungen berücksichtigt, subtrahiert. Der somit erhaltene Wert msnwdks wird einer Übertragungsfunktion WDKMSN 311 übergeben, welche die invertierte Kennlinie der Übertragungsfunktion MSNWDK aus der Figur 2 darstellt und somit aus dem korrigierten und angepassten Sollwert für den Luftmassenstrom msnwdks einen Sollwinkel wdks der Drosselklappe des Drosselventils ergibt.FIG. 3 shows the filling control according to the invention by calculating the target angle of the throttle valve of the Throttle valve wdks from the setpoint for the Air mass flow mssol. The setpoint for the Air mass flow mssol initially correspondingly different Correction values changed. The invention Fill control is largely inverse to that in Figure 1 filling detection constructed. In particular, in the invention Fill control in the course of filling detection determined correction variables msndko and fkmsdk used. First, as in FIG. 1, multiplication takes place 112 the parameters engine speed nmot and KUMSRL. The The setpoint mssol is determined by the resulting product divided, resulting in a target filling rlsol in the combustion chamber results. After another division 302 by one Conversion factor fupsrl "intake manifold pressure to relative Filling "and a subsequent addition 303 with a Correction factor pirg, which is the partial pressure of the internal Exhaust gas recirculation is taken into account, the target pressure is obtained pssol in the intake manifold. This value pssol is determined using a Division 304 by a pressure pvdk in front of the throttle valve of the throttle valve changed and a transfer function Pass 305, which is also referred to as "outflow characteristic" and the adaptation of the supercritical Flow rate measured standard flow of the Throttle valve on subcritical Serves flow rates. The pvdk value is represented by Multiplication 306 from that measured by a pressure sensor Ambient pressure pvdkds and the multiplicative Correction factor fkmsdk calculated, analogous to the calculation from FIG. 1. The flow characteristic 305 The determined value is then multiplied 307 with an intake air temperature correction factor ftvdk to convert the standard air mass flow to one Air mass flow at current temperature and then by multiplying 308 by a correction factor fpvdk to adjust the air mass flow at standard pressure the throttle valve to current conditions at the moment applicable temperature and pressure conditions adjusted. The Correction factor fpvdk is determined by division 309 from the Pressure pvdk in front of the throttle valve of the throttle valve determined a nominal pressure of 1013 hPa. The one from the resulting value as described above is used together with the setpoint mssol for the Air mass flow subjected to a division 310. From there the value resulting from division 310 then becomes additive correction value msndko that the leakage air over the Throttle valve taken into account in standard conditions, subtracted. The msnwdks value thus obtained becomes one Transfer function WDKMSN 311 passed, which the inverted characteristic of the transfer function MSNWDK the figure 2 and thus from the corrected and adjusted setpoint for the air mass flow msnwdks Target angle wdks of the throttle valve of the throttle valve results.

Die Figur 4 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung eines Gasflusses über ein Drosselventil. Aus der Stellung eines Gaspedals 401 wird der Sollwert mssol für den Luftmassenstrom bestimmt. Die Füllungssteuerung 402 ermittelt daraus wie in der Figur 3 dargestellt einen Soll-Winkel wdks einer Drosselklappe 403. Der Ist-Winkel wdkba der Drosselklappe wird ermittelt und dient als Eingangsgröße für die Füllungserfassung 404. Die Füllungserfassung 404 ermittelt aus dem Wert wdkba, wie in der Figur 1 dargestellt, den Massenstrom msdk über das Drosselventil. Ein in dem Saugrohr 400 nachgeschalteter Heißfilm-Luftmassensensor 405 ermittelt den Luftmassenstrom mshfm. Aus den Werten msdk und mshfm wird, wie in der Figur 1 dargestellt, in einer Vergleicher- und Integratorstufe 406 ein additiver Korrekturwert msndko und ein multiplikativer Korrekturwert fkmsdk ermittelt. Die beiden Korrekturwerte werden sowohl an die Füllungssteuerung 402 als auch an die Füllungserfassung 404 ausgegeben und dienen dort als Eingangsgrößen. Vorteilhaft ist bei dieser erfinderischen Vorrichtung nicht nur, dass die Füllungssteuerung 402 ohne Nachkorrektur durch einen relativ langsamen Regler einen Drosselklappenwinkel einstellen kann, bei dem der Sollwert und der vom Heißfilm-Luftmassensensor gemessene Wert übereinstimmt, sondern auch, dass bei einer Einspritzung mit Vorlagerung vor dem Einlassventil, bei der der Luftmassenstrom zum Zeitpunkt, zu dem das Einlassventil schließt, bekannt sein muss, der sich zu diesem späteren Zeitpunkt einstellende Drosselklappenwinkel leichter zu schätzen ist als ein zukünftiger Luftmassenstrom auf der Grundlage des Heißfilm-Luftmassensensorsignals. Gestützt auf diesen zukünftigen Drosselklappenwinkel lässt sich der zukünftige Luftmassenstrom berechnen und damit vorteilhaft die aktuelle Einspritzdauer korrigieren, wobei diese Prädiktion aufgrund der Korrekturfaktoren die Genauigkeit des Heißfilm-Luftmassensensors aufweist. FIG. 4 shows the device for Control of gas flow via a throttle valve. From the Position of an accelerator pedal 401 becomes the setpoint mssol for determines the air mass flow. The fill controller 402 determines a target angle as shown in FIG. 3 wdks a throttle valve 403. The actual angle wdkba the throttle valve is determined and serves as Input variable for the filling detection 404. Die Fill detection 404 determined from the value wdkba, as in 1, the mass flow msdk over the Throttle valve. A downstream in the suction pipe 400 Hot film air mass sensor 405 determines the air mass flow mshfm. The values msdk and mshfm become, as in the Figure 1 shown in a comparator and Integrator stage 406 an additive correction value msndko and a multiplicative correction value fkmsdk is determined. The Both correction values are sent to both Fill controller 402 as well as fill detection 404 output and serve as input variables. Advantageous is not only that with this inventive device the fill controller 402 without any correction by one relatively slow controller a throttle angle at which the setpoint and that of the hot film air mass sensor measured value matches, but also that with an injection with pre-storage before Inlet valve where the air mass flow at the time to which the inlet valve closes must be known, the appearing at this later point in time Throttle valve angle is easier to estimate than one future air mass flow based on the hot film air mass sensor signal. Based on this future Throttle valve angle can be the future Calculate air mass flow and thus advantageously the Correct current injection duration, this prediction due to the correction factors the accuracy of the Has hot film air mass sensor.

AbkürzungenAbbreviations

B_ehfmB_ehfm
Fehlersignal, UmschaltsignalError signal, changeover signal
fkmsdkfkmsdk
multiplikative Korrekturgrößemultiplicative correction quantity
fpvdkfpvdk
Korrekturfaktor zur Anpassung des Luftmassenstroms bei Normdruck vor dem Drosselventil auf aktuelle Bedingungen = pvdk / 1013 hPaCorrection factor to adjust the Air mass flow at standard pressure before Throttle valve on current conditions = pvdk / 1013 hPa
ftvdkftvdk
Ansaugluft-Temperaturkorrekturfaktor zur Umrechnung des Norm-Luftmassenstroms auf einen Luftmassenstrom bei aktueller TemperaturIntake air temperature correction factor for Conversion of the standard air mass flow to one Air mass flow at current temperature
fupsrlfupsrl
Umrechnungsfaktor Saugrohrdruck in relative FüllungIntake pipe pressure conversion factor into relative filling
KLAFKLAF
Ausflußkennlinie zur Anpassung des bei überkritischer Strömungsgeschwindikgeit vermessenen Normdurchflusses auf unterkritische StrömungsgeschwindigkeitenOutflow characteristic to adjust the at supercritical flow velocity measured standard flow to subcritical Flow velocities
KUMSRLKUMSRL
Parameter zur Bestimmung der relativen Zylinderfüllung aus dem Luftmassenstrom und der Drehzahl des Motors, ZylinderhubvolumenParameters for determining the relative Cylinder filling from the air mass flow and the Engine speed, cylinder displacement
msdifmsdif
Differenz zwischen berechnetem und gemessenem Gasmassenstrom = mshfm - msdkDifference between calculated and measured Gas mass flow = mshfm - msdk
msdkmsdk
berechneter Luftmassenstrom über das Drosselventilcalculated air mass flow over the Throttle valve
mshfmmshfm
vom HFM gemessener Luftmassenstrommass air flow measured by the HFM
msndkmsndk
Massenstrom nach dem DrosselventilMass flow after the throttle valve
msndkomsndko
additive Korrekturgröße, Leckluft über das Drosselventil bei Normbedingungenadditive correction variable, leakage air over the Throttle valve in standard conditions
msndksmsndks
Sollwert für Luftmassenstrom unter NormbedingungenSetpoint for air mass flow below Standard conditions
MSNWDK (wdkba)MSNWDK (wdkba)
normierter Luftmassenstrom über das Drosselventil, vermessen an einem Luftprüfstandnormalized air mass flow over the Throttle valve, measured on one Air test bench
msnwdksmsnwdks
angepaßter Soll-Gasfluß über das Drosselventil mssol Sollwert für Luftmassenstrom unter aktuellen Bedingungenadjusted target gas flow via the throttle valve mssol setpoint for air mass flow under current conditions
nmotnmot
MotordrehzahlEngine speed
pirgpirg
Korrektur des Saugrohrdrucks um die Abgasrückführung, Partialdruck der internen AbgasrückführungCorrection of the intake manifold pressure by Exhaust gas recirculation, partial pressure of the internal Exhaust gas recirculation
psps
Druck im SaugrohrPressure in the intake manifold
pssolpssol
Soll-Druck im SaugrohrTarget pressure in the intake manifold
pvdkpvdk
Druck vor einer Drosselklappe des Drosselventils = pvdkds x fkmsdkPressure in front of a throttle valve of the throttle valve = pvdkds x fkmsdk
pvdkdspvdkds
über Drucksensor gemessener Umgebungsdruckambient pressure measured via pressure sensor
rlrohrlroh
in das Saugrohr einströmende Luftmasse, unkorrigierte relative Füllung eines Zylindersmass of air flowing into the intake manifold, uncorrected relative filling of a cylinder
rlrl
aus dem Saugrohr abströmende Luftmasse, korrigierte relative Füllung eines Zylindersmass of air flowing out of the intake manifold, corrected relative filling of a cylinder
wdkbawdkba
Ist-Winkel eines Drosselklappe des Drosselventils, bezogen auf AnschlagActual angle of a throttle valve Throttle valve, related to the stop
wdkswdks
Soll-Winkel einer Drosselklappe des Drosselventils, bezogen auf Anschlag = WDKMSN (msnwdk)Target angle of a throttle valve of the Throttle valve, related to the stop = WDKMSN (msnwdk)
WDKMSNWDKMSN
inverse Kennlinie zu MSNWDKinverse characteristic to MSNWDK

Claims (13)

  1. Method for controlling a gas flow via a throttle valve into a combustion chamber of an internal combustion engine, having the steps of:
    calculating a desired throttle manipulated variable (wdks) from a desired gas flow (mssol),
    driving the throttle valve with the aid of the desired throttle manipulated variable (wdks), and
    determining an actual gas flow (mshfm),
    characterized by the steps of:
    calculating a gas flow via the throttle valve (msdk) on the basis of an actual throttle manipulated variable (wdkba),
    determining a difference (msdif) between the calculated gas flow via the throttle valve (msdk) and the actual gas flow (mshfm), and
    taking account of the determined difference (msdif) when calculating the desired throttle manipulated variable (wdks).
  2. Method according to Claim 1, characterized by determining at least two correcting quantities (msndko, fkmsdk) when taking account of the difference (msdif).
  3. Method according to Claim 2, characterized by additively taking account of at least one first correcting quantity (msndko), and multiplicatively taking account of at least one second correcting quantity (fkmsdk).
  4. Method according to Claim 3, characterized in that the first correcting quantity (msndko) corrects an error caused by leakage air via the throttle valve, and in that the second correcting quantity (fkmsdk) corrects an error caused by an erroneous determination of a pressure upstream of the throttle valve.
  5. Method according to one of Claims 2 to 4,
    characterized in that at least one of the correcting quantities (msndko, fkmsdk) is stored upon cessation of the operation of the internal combustion engine.
  6. Method according to one of Claims 2 to 5,
    characterized in that a predetermined value is used as a starting value for at least one of the correcting quantities (msndko, fkmsdk) when starting up operation of the internal combustion engine.
  7. Method according to one of Claims 1 to 6,
    characterized in that the desired gas flow (mssol) is determined on the basis of at least one requirement placed on the torque of the internal combustion engine.
  8. Device for controlling a gas flow via a throttle valve (403) into a combustion chamber of an internal combustion engine, having
    a throttle valve controller (402) with an input signal for a desired gas flow (mssol) and an output signal for a valve position (wdks), and
    a measuring sensor (404) for determining an actual gas flow (mshfm),
    characterized in that the throttle valve controller has computing means (403, 404) which calculate (403) a gas flow via the throttle valve (msdk) on the basis of the throttle manipulated variable (wdks, wdkba), and which furthermore determine (404) a difference (msdif) between the calculated gas flow via the throttle valve (msdk) and the actual gas flow (mshfm), account being taken of this difference (msdif) when calculating the output signal (wdks).
  9. Device according to Claim 8, characterized in that the computing means (404) determine at least two correcting quantities (msndko, fkmsdk) when determining the difference (msdif).
  10. Device according to Claim 8 or 9, characterized in that the device executes a method according to one of Claims 1 to 7.
  11. Motor vehicle, characterized by a device according to one of Claims 8 to 10.
  12. Data medium, characterized in that the data medium contains a control program for executing a method according to one of Claims 1 to 7.
  13. Data medium, characterized in that the data medium contains parameters which are necessary or advantageous for executing a method according to one of Claims 1 to 7.
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