Nomenklatur - im ZESS

2. Der Verbrennungsmotor
Der Saugrohrdrucksensor ist dynamisch sehr schnell. Die Zustandsgröße Druck wird im kompletten
Saugrohr erfaßt. Die Nachteile der Lastbestimmung mit Hilfe des gemessenen Saugrohrdrucks
sind jedoch:
• Die genaue Kenntnis der Temperatur im Saugrohr ist notwendig (siehe hierzu Kapitel
4.2.1.2.1 ‘Auswahl der zu adaptierenden Parameter’).
• Das Signal zeigt durch starke Pulsationen im Saugrohr einen hohen Wechselanteil.
Beide Verfahren verwenden in bestimmten Betriebspunkten zur Prädiktion, zur Diagnose und
als Notlauffunktion die Information des Drosselklappenwinkels und der Drehzahl aus denen
ebenso die Luftmasse bestimmt werden kann.
Verstärkt kommen auch Systeme mit beiden Sensoren zum Einsatz. Dies liegt auf der einen
Seite in den immer höheren Anforderungen an die Onboard Diagnose begründet. Andererseits
bewegt sich die Motorsteuerungsfunktionalität weg von der reinen kennfeldbasierten Struktur
hin zu der Implementierung von physikalischen Modellen. Dadurch wird eine höhere Transparenz
der einzelnen Funktionen und eine Auftrennung der einzelnen physikalischen Effekte
erreicht. Zur exakten Trennung ist häufig der Einsatz beider Sensoren notwendig. Auch kann
die externe Abgasrückführung vom Abgaskrümmer ins Saugrohr mit beiden Sensoren exakter
bestimmt werden.
Problematisch bei der Verwendung beider Sensoren ist, daß die Messung vor den Einlaßventilen
stattfindet, die Luftmasse aber letztendlich im Zylinder gesucht wird. Deshalb muß das
Saugverhalten des Motors berücksichtigt werden. Dies geschieht über den volumetrischen
Wirkungsgrad η = η , ⋅η,
der sich aus zwei Teilen, einem drehzahlabhängigen und
��� ��� � ��� � ����
einem saugrohrdruckabhängigen Teil, zusammensetzt. η��� , berücksichtigt die Restgasein-
�����
flüsse und η��� , die Pulsationen und Strömungseffekte an den Ventilen auf das Saugverhalten
�
des Motors. Physikalisch sind diese Korrekturterme nur annähernd zu bestimmen und müssen
am Prüfstand ermittelt und in einem Kennfeld abgelegt werden.
Die modellbasierte Lasterfassung mit konventioneller Sensorik in Verbindung mit estimationstheoretischen
Ansätzen wird ausführlich und umfassend in [Scherer, 1998] beschrieben.
3UREOHPH EHL ]XN QIWLJHQ 0RWRUNRQ]HSWHQ
Zukünftige Motorkonzepte, wie direkteinspritzende Ottomotoren oder vollvariable Ventilsteuerungen
werden ähnlich dem Dieselmotor über einen Großteil der Betriebspunkte entdrosselt
betrieben. Hierdurch läßt sich der Wirkungsgrad um ungefähr 10% erhöhen, da die Ladungswechselarbeit
minimiert wird. Da im Ansaugrohr deswegen meistens atmosphärischer
Druck herrscht (abzüglich Drosselverluste am Luftfilter), scheidet der Saugrohrdrucksensor in
idesem Fall wegen der zu geringen Auflösung als Sensor zur Lasterfassung aus.
Wird die Luftmasse im Zylinder nicht über die Drosselklappe sondern über das Einlaßventil
eingestellt, ergeben sich auch mit dem Heißfilmluftmassensenor Schwierigkeiten. Bei einem
zu großen Saugrohrvolumen reagiert der Heißfilmluftmassensensor zu spät auf eine Änderung
der Luftmasse, da die Wirkungskette vertauscht ist:
• gedrosselter Motor: Drosselklappe zur Laststeuerung sitzt vor dem Saugrohr
• entdrosselter Motor: Einlaßventil zur Laststeuerung sitzt nach dem Saugrohr
Seite 5