AT513139A4

AT513139A4 - Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: AT513139A4
Application number: ATA896/2012A
Authority: AT
Inventors: Christian Barth; Herbert Kopecek; Nikolaus Spyra; Michael Waldhart
Original assignee: Ge Jenbacher Gmbh & Co Og
Priority date: 2012-08-17
Filing date: 2012-08-17
Publication date: 2014-02-15
Also published as: CN103590917B; BR102013020924B1; CN103590917A; AT513139B1; JP2014037835A; US20140052362A1; KR20140023233A; EP2698520A1; US9316169B2; BR102013020924A2

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1), insbesondere eines Gasmotors, mit wenigstens drei Zylindern (2), wobei von jedem Zylinder (2) ein zylinderindividuelles Signal (Pmax) erfasst wird, wobei aus den Signalen (Pmax) der Zylinder (2) ein Sollwert (Pmedian) gebildet wird, wobei in Abhängigkeit von der Abweichung eines Signals (Pmax) vom Sollwert (Pmedian) wenigstens ein Verbrennungsparameter (Q) des entsprechenden Zylinders (2) eingestellt wird, wobei das Signal (Pmax) dem Sollwert (Pmedian) nachgeführt wird, wobei als Sollwert (Pmedian) der Median der Signale (Pmax) gebildet wird.

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Gasmotors, mit wenigstens drei Zylindern, wobei von jedem Zylinder ein zylinderindividuelles Signal erfasst wird, wobei aus den Signalen der Zylinder ein Sollwert gebildet wird, wobei in Abhängigkeit von der Abweichung eines Signals vom Sollwert wenigstens ein Verbrennungsparameter des entsprechenden Zylinders eingestellt wird, wobei das Signal dem Sollwert nachgeführt wird.

Die Zylinder einer Brennkraftmaschine weisen üblicherweise verbrennungstechnische Unterschiede auf, das heißt, dass bei globaler Regelung von Verbrennungsparametern, wie beispielsweise Brennstoffmenge oder Zündzeitpunkt, die individuellen Beiträge der Zylinder zur gesamten verrichteten Arbeit der Brennkraftmaschine unterschiedlich sind. Unter globaler bzw. motorglobaler Regelung von Verbrennungsparametern ist im Rahmen der Erfindung gemeint, dass alle Zylinder einer Brennkraftmaschine mit denselben Werten für die entsprechenden Stellgrößen betrieben werden, also beispielsweise, dass bei einer globalen Regelung bezüglich Brennstoffmenge jeder Zylinder mit derselben Öffnungsdauer des Gaseinblaseventils beaufschlagt wird oder dass bei einer globalen Regelung bezüglich Zündzeitpunkt die Zündeinrichtungen der Zylinder jeweils bei derselben Kolbenstellung des jeweiligen Kolbens im Zylinder -üblicherweise ausgedrückt in Grad Kurbelwinkel vor OT (oberer Totpunkt des Kolbens im Zylinder) - aktiviert werden.

Die Arbeit eines Zylinders wird bei einer Hubkolbenmaschine über eine mit einem Kolbenpleuel des Zylinders verbundene Kurbelwelle auf eine Arbeitswelle der Brennkraftmaschine übertragen, wobei oftmals ein elektrischer Generator mit der Arbeitswelle verbunden ist, um die mechanische Energie der Arbeitswelle in elektrische Energie zu wandeln. Unter den verschiedenen Möglichkeiten einer Zylindergleichstellung steht jene im Fokus, die Spitzendrücke in den einzelnen Zylindern anzugleichen, um eine möglichst gleichmäßige mechanische Spitzenbelastung der Bauteile zu erreichen. Alternative Gleichstellungsvarianten • 4 · · φ « * * · · • ·· · * · ·* · · · · Μ φ I t * ♦·· · ** * «···· *···· ** " 2* ...... sehen ζ.Β. die Optimierung des Motorwirkungsgrades oder die Minimierung der Schadstoffemissionen im Vordergrund.

In Bezug auf eine Zylindergleichstellungsregelung ist in der US 7,957,889 B2 beschrieben, dass die Brennstoffeinbringung für jeden Zylinder einer Brennkraftmaschine so angepasst wird, dass der maximale Zylinderinnendruck bzw. Zylinderspitzendruck jedes Zylinders auf einen gemeinsamen Zielwert mit Toleranzband eingestellt wird. Dieser Zielwert ergibt sich hierbei aus dem arithmetischen Mittelwert aller Zylinderspitzendrücke.

Durch die Gleichstellung der Zylinderspitzendrücke leistet jeder Zylinder im Wesentlichen denselben Leistungsbeitrag und thermomechanische Überlastungen einzelner Zylinder können vermieden werden. Darüber hinaus kann bei der Brennstoffdosierung auch eine klopfende Verbrennung berücksichtigt werden. So kann z.B. vorgesehen sein, dass Zylinder, die eine gewisse Klopfintensität überschreiten, keine erhöhte Brennstoffzufuhr erhalten, um ein stärkeres Klopfen und evtl, mechanische Schädigungen zu vermeiden.

Die bisher beschriebenen Systeme verwenden den arithmetischen Mittelwert von zylinderindividuellen Signalen wie z.B. dem Zylinderspitzendruck als Zielgröße für eine Zylindergleichstellungsregelung. Die Verwendung des arithmetischen Mittelwerts hat jedoch den Nachteil, dass starke Ausreißer eine wesentliche Auswirkung auf den arithmetischen Mittelwert haben. Damit haben beispielsweise Zylinder, die eine ungünstige Verbrennung aufweisen, oder deren Zylinderdrucksignal ungenau oder verfälscht sind - beispielsweise aufgrund von defekten Sensoren oder aufgrund von Alterungseffekten von Sensoren oder aufgrund von elektromagnetischen Einstreuungen in der Signalübertragung und/oder Signalverarbeitung - einen deutlichen und vor allem ungewünschten Einfluss auf den Zielwert für alle Zylinderspitzendrücke.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die vorbeschriebenen Nachteile zu vermeiden und ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine anzugeben. Insbesondere soll der Zielwert bzw. Sollwert 3 für die Zylindergleichstellungsregelung robuster sein als in bisher bekannten Verfahren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.

Gemäß der Erfindung ist also vorgesehen, dass als Sollwert der Median der Signale gebildet wird.

Der Median, der häufig auch als Zentralwert oder als 0,5-Quantil bezeichnet wird, ist ein Lageparameter einer Stichprobenverteilung, wobei im Rahmen der Erfindung die Verteilung der erfassten zylinderindividuellen Signale eine Stichprobenverteilung ist. In den bekannten Steuerungs- oder Regelungssystemen, auf denen eine Steuerung bzw. Regelung einer Brennkraftmaschine beruhen kann, ist die Ermittlung bzw. Ausgabe des Medians üblicherweise nicht vorgesehen und wird daher in den bekannten Verfahren nicht durchgeführt.

Im Unterschied zum arithmetischen Mittelwert, bei dem alle Werte einer Stichprobenverteilung addiert und durch die Anzahl der einzelnen Werte dividiert wird, teilt der Median die Stichprobenverteilung in zwei Hälften gleicher Größe. Der Median kann dadurch bestimmt werden, dass zunächst die Signale entsprechend ihrer Signalwerte aufsteigend geordnet werden. Wenn die Anzahl der Signale ungerade ist - z.B. bei einer ungeraden Anzahl von Zylindern - dann ist der Signalwert des mittleren Signals der Median. Wenn die Anzahl der Signale gerade ist - z.B. bei einer geraden Anzahl von Zylindern - dann kann der Median ermittelt werden, indem der arithmetische Mittelwert der beiden mittleren Signalwerte der geordneten Stichprobenverteilung gebildet wird.

Eine wichtige Eigenschaft des Medians ist, dass er im Vergleich zum arithmetischen Mittelwert, der oft auch einfach nur als Mittelwert oder Durchschnitt bezeichnet wird, wesentlich robuster gegenüber Ausreißern bzw. extrem abweichenden Werten innerhalb der Stichprobenverteilung ist.

Gemäß der vorgeschlagenen Lösung wird also ausdrücklich nicht der arithmetische Mittelwert der Signalwerte gebildet und als Sollwert verwendet, sondern es wird der Median der Signalwerte gebildet und als Sollwert verwendet.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass von jedem Zylinder wenigstens eines der folgenden zylinderindividuellen Signale erfasst wird: Zylinderinnendruck, Zylinderabgastemperatur, Stickoxidemissionen, Verbrennungsluftverhältnis. Eine besondere Ausführungsvariante sieht vor, dass als Signal ein maximaler Zylinderinnendruck eines Verbrennungszyklus erfasst wird.

Um eine bessere Signalqualität und damit eine höhere Regelgüte zu erhalten, kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass als Signal eines Zylinders das erfasste Signal über 10 bis 1000 Verbrennungszyklen, vorzugsweise 40 bis 100 Verbrennungszyklen, zeitlich gefiltert wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Verbrennungsparameter eines Zylinders eingestellt wird, falls die Abweichung des Signals des Zylinders vom Sollwert einen vorgebbaren Toleranzwert überschreitet. Dadurch kann eine ruhigere Regeldynamik erzielt werden.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass als Verbrennungsparameter eine Brennstoffmenge für den entsprechenden Zylinder eingestellt wird. Bei einer vorkammergezündeten Brennkraftmaschine kann es sich dabei um die Brennstoffmenge für den jeweiligen Hauptbrennraum eines Zylinders handeln. Die Brennstoffmenge für einen Zylinder kann erhöht werden, falls das Signal des Zylinders kleiner dem Sollwert ist und die Brennstoffmenge für einen Zylinder kann verringert werden, falls das Signal des Zylinders größer dem Sollwert ist. Vorzugsweise kann dabei für jeden Zylinder ein Brennstoffdosierventil vorgesehen sein, wobei zum Einstellen der Brennstoffmenge für einen Zylinder die Öffnungsdauer des entsprechenden Brennstoffdosierventils eingestellt wird. Bei einem solchen Brennstoffdosierventil kann es sich vorzugsweise um ein Port-Injection-Ventil handeln, das im Bereich des Einlasstraktes eines Zylinders 5 angeordnet ist. Es können dabei auch Port-Injection-Ventile eingesetzt werden, die beispielsweise nur eine vollständig geöffnete oder eine vollständig geschlossene Position ermöglichen. Hierbei kann die Öffnungsdauer als der Zeitraum definiert sein, in dem sich das Ventil in seiner vollständig geöffneten Position befindet. Generell können aber auch hubgesteuerte Ventile zum Einsatz kommen, bei denen zum Einstellen der Brennstoffmenge für einen Zylinder die Öffnungsdauer und/oder der Öffnungshub eines Ventils eingestellt werden.

Eine Regelung bezüglich des Verbrennungsparameters Brennstoffmenge kann dabei, in Abhängigkeit des verwendeten zylinderindividuellen Signals, gemäß nachfolgender Tabelle 1 erfolgen. Dabei listet Spalte 1 der Tabelle 1 das jeweilige zylinderindividuelle Signal und eine geeignete Möglichkeit zur Erfassung des jeweiligen Signals auf. Gemäß Spalte 2 der Tabelle 1 erfolgt eine Erhöhung der Brennstoffmenge für einen Zylinder, falls das jeweilige Signal des Zylinders kleiner dem Sollwert ist. Gemäß Spalte 3 der Tabelle 1 erfolgt eine Verringerung der Brennstoffmenge für einen Zylinder, falls das jeweilige Signal des Zylinders größer dem Sollwert ist. Der Sollwert ist dabei jeweils der Median des jeweiligen Signals von allen Zylindern der Brennkraftmaschine. Die Brennstoffmenge kann dabei für einen Zylinder erhöht werden, indem beispielsweise die Öffnungsdauer eines dem Zylinder zugeordneten Brennstoffdosierventils erhöht wird. Entsprechend kann die Brennstoffmenge für einen Zylinder verringert werden, indem die Öffnungsdauer des dem Zylinder zugeordneten Brennstoffdosierventils verringert wird.

Tabelle 1: Regeleingriffe bezüglich der Brennstoffmenge

Zylinderindividuelles Signal Erhöhen der Brennstoffmenge für einen Zylinder, falls Verringern der Brennstoffmenge für einen Zylinder, falls Zylinderspitzendruck, erfasst durch Zylinderdrucksensor im Brennraum niedriger Zylinderspitzendruck hoher Zylinderspitzendruck Zylinderabgastemperatur, erfasst durch Thermoelement nach Auslassventil niedrige Zylinderabgas temperatur hohe Zylinderabgastemperatur • · ···

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Stickoxidemissionen, erfasst durch NOx-Sonde niedrige Stickoxidemissionen hohe Stickoxidemissionen Kehrwert des Verbrennungsluftverhältnisses, erfasst durch Breitband-Lambdasonde oder Sauerstoffsensor niedriger Kehrwert des Verbrennungsluftverhältnisses hoher Kehrwert des Verbrennungsluftverhältnisses

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass als Verbrennungsparameter ein Zündzeitpunkt für den entsprechenden Zylinder eingestellt wird. Vorzugsweise kann dabei für jeden Zylinder eine Zündeinrichtung vorgesehen sein, wobei der Zündzeitpunkt der Zündeinrichtung in Grad Kurbelwinkel vor OT (oberer Totpunkt des Kolbens im Zylinder) eingestellt wird.

Der Zündzeitpunkt wird üblicherweise ausgedrückt in Grad Kurbelwinkel vor OT (oberer Totpunkt des Kolbens im Zylinder) und gibt somit an, wann eine entsprechende Zündeinrichtung zur Entflammung eines Brennstoffs oder Brennstoff-Luft-Gemischs im Zylinder bzw. Brennraum ausgelöst wird. Bei der Zündeinrichtung kann es sich dabei um eine Zündkerze (z.B. Elektrodenzündkerze oder Laserzündkerze) oder um einen Pilot-Injektor zur Durchführung einer Piloteinspritzung von z.B. Dieselkraftstoff handeln. Als Zündeinrichtung kann auch eine Vorkammer zum Einsatz kommen. Üblicherweise wird der Zündzeitpunkt für jeden Zylinder einer Brennkraftmaschine mit demselben, global vorgegebenen Wert (globaler Vorgabewert) - ausgedrückt in Grad Kurbelwinkel vor OT - festgelegt. Beispielsweise beträgt dieser Wert 20 bis 30 Grad Kurbelwinkel vor OT, wobei der Wert abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder abhängig von der eingesetzten Zündeinrichtung festgelegt werden kann. Dieser globale Vorgabewert kann aus einem Zündzeitpunktkennfeld abgeleitet werden, in dem geeignete Werte für den Zündzeitpunkt in Abhängigkeit von der Leistung und/oder des Ladeluftdrucks und/oder der Ladelufttemperatur und/oder der Motordrehzahl der Brennkraftmaschine abgelegt sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Zündzeitpunkt für einen Zylinder früher (gegenüber dem globalen Vorgabewert) eingestellt wird, falls das Signal des Zylinders kleiner dem Sollwert ist und dass der Zündzeitpunkt für einen Zylinder später (gegenüber dem globalen Vorgabewert) eingestellt wird, falls das Signal des Zylinders größer dem Sollwert ist.

Eine Regelung bezüglich des Verbrennungsparameters Zündzeitpunkt kann dabei, in Abhängigkeit des verwendeten zylinderindividuellen Signals, gemäß nachfolgender Tabelle 2 erfolgen. Dabei listet Spalte 1 der Tabelle 2 das jeweilige zylinderindividuelle Signal und eine geeignete Möglichkeit zur Erfassung des jeweiligen Signals auf. Gemäß Spalte 2 der Tabelle 2 wird für einen Zylinder ein früherer Zündzeitpunkt eingestellt, falls das jeweilige Signal des Zylinders kleiner dem Sollwert ist. Gemäß Spalte 3 der Tabelle 2 wird für einen Zylinder ein späterer Zündzeitpunkt eingestellt, falls das jeweilige Signal des Zylinders größer dem Sollwert ist. Der Sollwert ist dabei jeweils der Median des jeweiligen Signals von allen Zylindern der Brennkraftmaschine.

Tabelle 2: Regeleingriffe bezüglich des Zündzeitpunkts

Zylinderindividuelles Signal Zündzeitpunkt für einen Zylinder früher einstellen, falls Zündzeitpunkt für einen Zylinder später einstellen, falls Zylinderspitzendruck, erfasst duch Zylinderdrucksensor im Brennraum niedriger Zylinderspitzendruck hoher Zylinderspitzendruck Stickoxidemissionen, erfasst durch NOx-Sonde niedrige Stickoxidemissionen hohe Stickoxidemissionen

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass zum Einstellen des wenigstens einen Verbrennungsparameters ein Parameterwert ermittelt wird, wobei vorzugsweise der Parameterwert einen vorgebbaren motorglobalen Zielwert und einen zylinderindividuellen Differenzwert umfasst. δ

Der zylinderindividuelle Differenzwert kann In Bezug auf ein Einstellen des Verbrennungsparameters Zündzeitpunkt beispielsweise in einem Bereich von +/- 4 Grad Kurbelwinkel vor OT, vorzugsweise in einem Bereich von +/- 2 Grad Kurbelwinkel vor OT, liegen.

Beim vorgebbaren Zielwert kann es sich um einen globalen Wert handeln, der für alle Zylinder der Brennkraftmaschine gilt.

Beim vorgebbaren Zielwert in Bezug auf das Einstellen des Zündzeitpunkts als Verbrennungsparameter kann es sich um den globalen Vorgabewert für den Zündzeitpunkt in den Zylindern eines stationären Gasmotors handeln. Der vorgebbare Zielwert kann dabei aus einem Zündzeitpunktkennfeld abgeleitet werden. Im Zündzeitpunktkennfeld können geeignete Werte für den Zündzeitpunkt in Abhängigkeit von der Leistung und/oder des Ladeluftdrucks und/oder der Ladelufttemperatur und/oder der Motordrehzahl der Brennkraftmaschine abgelegt sein. Die im Zündzeitpunktkennfeld abgelegten Werte können dabei auf einem Prüfstand ermittelt werden.

Beim vorgebbaren Zielwert in Bezug auf das Einstellen der Brennstoffmenge als Verbrennungsparameter kann es sich um einen motorglobalen Grundwert für die öffnungsdauern von Brennstoffdosierventilen bzw. Gaseinblaseventilen für die Zylinder eines stationären Gasmotors handeln.

Grundsätzlich kann bei in Brennkraftmaschinen eingesetzten Brennverfahren zwischen luftgeführten und brennstoffgeführten Brennverfahren unterschieden werden. Bei einem luftgeführten Brennverfahren wird abhängig vom Betriebspunkt der Brennkraftmaschine und einem vorgebbaren Zielwert für das Brennstoff-Luft-Verhältnis beispielsweise eine zu dosierende Brennstoffmenge ermittelt, um eine bestimmte Emissionsmenge oder einen bestimmten Ladeluftdruck zu erhalten. Die dabei eingesetzten Motorregelungen umfassen üblicherweise einen Emissionsregler. Bei einem brennstoffgeführten bzw. gasgeführten Brennverfahren wird abhängig vom Betriebspunkt der Brennkraftmaschine und einem vorgebbaren Zielwert für die Leistung und/oder die Drehzahl der Brennkraftmaschine eine zu dosierende 9

Brennstoffmenge ermittelt. Brennstoffgeführte Brennverfahren haben ihre Anwendung insbesondere bei drehzahlvariablem Betrieb einer Brennkraftmaschine, bei einer Brennkraftmaschine im Inselbetrieb, bei Motorstart oder im Leerlauf der Brennkraftmaschine. Die dabei eingesetzten Motorregelungen umfassen üblicherweise einen Leistungsregler und/oder einen Drehzahlregler. Für luftgeführte Brennverfahren, bei denen beispielsweise ein Emissionsregler zum Einsatz kommt, kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass der vorgebbare Zielwert aus einem vorgebbaren Brennstoff-Luft-Verhältnis ermittelt wird, wobei vorzugsweise das vorgebbare Brennstoff-Luft-Verhältnis aus einem Leistungsäquivalent der abgegebenen Leistung der Brennkraftmaschine, vorzugsweise einer elektrischen Leistung eines mit der Brennkraftmaschine verbundenen Generators, und/oder aus einem Ladeluftdruck und/oder aus einer Motordrehzahl der Brennkraftmaschine ermittelt wird.

Unter einem Leistungsäquivalent wird im Rahmen dieser Erfindung die tatsächliche mechanische Leistung der Brennkraftmaschine oder eine der mechanischen Leistung entsprechende Ersatzgröße verstanden. Dabei kann es sich beispielsweise um eine elektrische Leistung eines mit der Brennkraftmaschine verbundenen Generators handeln, die aus der Leistungsabgabe des Generators gemessen wird.

Es kann sich dabei auch um eine berechnete mechanische Leistung der Brennkraftmaschine handeln, die aus Motordrehzahl und Drehmoment oder aus der elektrischen Leistung des Generators und dem Wirkungsgrad des Generators berechnet wird. Es kann sich dabei auch nur um die Motordrehzahl handeln, falls die Leistungsaufnahme des Verbrauchers über die Drehzahl genau bekannt ist. Weiters kann es sich beim Leistungsäquivalent auch um den indizierten Mitteldruck, der in bekannter Weise aus dem Zylinderinnendruckverlauf ermittelt werden kann, oder um den effektiven Mitteldruck, der sich in bekannter Weise aus dem abgegebenen Drehmoment oder aus der elektrischen oder mechanischen Leistung errechnen lässt, handeln. Dabei kann aus dem bekannten Zusammenhang zwischen effektivem Mitteldruck, dem Hubraum eines Zylinders und der bei einem Arbeitstakt geleisteten Arbeit in weiterer Folge ein Leistungsäquivalent der Brennkraftmaschine ermittelt werden. 10 • ♦

Das vorgebbare Brennstoff-Luft-Verhältnis kann in an sich bekannter Weise aus dem Ladeluftdruck und der Leistung der Brennkraftmaschine ermittelt werden. So kann das vorgebbare Brennstoff-Luft-Verhältnis für eine als Gasmotor ausgebildete Brennkraftmaschine beispielsweise gemäß EP 0 259 382 B1 ermittelt werden.

Der vorgebbare Zielwert für die Gaseinblasedauer kann dabei aus dem Durchflussverhalten der Gaseinblaseventile und den an den Gaseinblaseventilen vorherrschenden Randbedingungen (wie z.B. Druck und Temperatur des Brenngases, Saugrohrdruck bzw. Ladeluftdruck) ermittelt werden. Aus den Bedingungen im Saugrohr des Gasmotors, insbesondere aus Ladeluftdruck und Ladelufttemperatur, kann das Luftmasseäquivalent (ein der Luftmasse entsprechender Wert) des Gasmotors ermittelt werden. Mit dem vorgebbaren Brennstoff-Luft-Verhältnis kann daraus der Sollwert für die Brenngasmasse bestimmt werden. Mit dem Durchflussverhalten der Gaseinblaseventile und den Randbedingungen an den Gaseinblaseventilen kann dann die benötigte globale öffnungsdauer bzw. Gaseinblasedauer für die Gaseinblaseventile ermittelt werden, um die zuvor ermittelte Brenngasmasse in den Gasmotor einzubringen. Diese globale Gaseinblasedauer entspricht in diesem Beispiel dem vorgebbaren Zielwert. Für gasgeführte Brennverfahren, bei denen beispielsweise ein Leistungsregler und/oder ein Drehzahlregler zum Einsatz kommt, kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass der vorgebbare Zielwert in Abhängigkeit von der Abweichung eines Leistungsäquivalents der abgegebenen Leistung der Brennkraftmaschine von einem vorgebbaren Zielleistungsäquivalent und/oder in Abhängigkeit von der Abweichung einer Motordrehzahl der Brennkraftmaschine von einer vorgebbaren Zieldrehzahl der Brennkraftmaschine ermittelt wird.

Dabei kann ein Leistungsregler vorgesehen sein, der in Abhängigkeit der Abweichung eines aktuellen Leistungsäquivalents der abgegebenen Leistung (Istleistung) der Brennkraftmaschine (z.B. eine gemessene elektrische Leistung eines mit der Brennkraftmaschine verbundenen Generators) vom vorgebbaren Zielleistungsäquivalent (Sollleistung) der Brennkraftmaschine einen motorglobalen 11

Vorgabewert für den Brennstoffmassenstrom ermittelt Alternativ oder zusätzlich kann ein Drehzahlregler vorgesehen sein, der in Abhängigkeit der Abweichung einer aktuellen Motordrehzahl (Istdrehzahl) der Brennkraftmaschine von der vorgebbaren Zieldrehzahl (Solldrehzahl) der Brennkraftmaschine einen motorglobalen Vorgabewert für den Brennstoffmassenstrom ermittelt. Aus dem ermittelten Zielwert für den Brennstoffmassenstrom kann in weiterer Folge der vorgebbare Zielwert - z.B. für die motorglobale öffnungsdauer von Brennstoffdosierventilen oder für den motorglobalen Vorgabewert für den Zündzeitpunkt von Zündeinrichtungen - ermittelt werden.

Eine besondere Ausführungsvariante sieht vor, dass der zylinderindividuelle Differenzwert einen zylinderindividuellen Vorsteuerwert enthält, wobei vorzugsweise der zylinderindividuelle Vorsteuerwert aus einem Ladeluftdruck und vorzugsweise zusätzlich aus einer Ladelufttemperatur der Brennkraftmaschine ermittelt wird. Die zylinderindividuellen Vorsteuerwerte können dabei aus Messungen während der Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine stammen und beispielsweise auch als Rückfallwerte verwendet werden für den Fall, dass ein Sensor zur Erfassung des zylinderindividuellen Signals ausfällt oder gestört ist.

Die zylinderindividuellen Vorsteuerwerte können beispielsweise die Gasdynamik im Saug rohr und/oder im Gasrail eines Gasmotors sowie entsprechende Bauteiltoleranzen berücksichtigen, wobei die Gasdynamik durch Simulationen oder Messungen ermittelt werden kann. Die Gasdynamik sowie Auswirkungen von Bauteiltoleranzen sind unter anderem durch den Ladeluftdruck, die Motordrehzahl und die Ladelufttemperatur beeinflusst. Daher ist es günstig, geeignete zylinderindividuelle Vorsteuerwerte aus einem Kennfeld abzuleiten, das entsprechende Werte für unterschiedliche Ladeluftdrücke und Ladelufttemperaturen beinhaltet. So können bei Inbetriebnahme des Gasmotors entsprechende Messdaten erfasst werden oder entsprechende Kennfelder durch Versuche oder Simulationen ermittelt werden. Es ist auch möglich, dass durch Online-Messungen während des Betriebs des Gasmotors ein adaptives Kennfeld generiert wird. • ♦

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Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn der zylinderindividuelle Differenzwert mit einem Ausgleichswert beaufschlagt wird, wobei der Ausgleichswert dem arithmetischen Mittelwert der zylinderindividuellen Differenzwerte entspricht.

Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, um die vorgeschlagene Lösung in Brennkraftmaschinen einzubauen oder nachzurüsten, die bisher ohne Zylindergleichstellung bzw. nur mit einem globalen Regler betrieben wurden. Durch eine derartige Korrektur der zylinderindividuellen Differenzwerte kann insbesondere erreicht werden, dass eine global dosierte Brennstoffmenge nicht durch die vorgeschlagene Lösung beeinflusst wird und eine gegebenenfalls vorhandene globale Emissionsregelung der Brennkraftmaschine nicht angepasst werden muss.

Da auch die Werte für die jeweiligen Zündzeitpunkte in eine globale Motorregelung einfließen können, kann durch eine Korrektur der zylinderindividuellen Differenzwerte auch in Bezug auf das Einstellen des Zündzeitpunkts eine unerwünschte Auswirkung auf die globale Motorregelung vermieden werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass für jeden Zylinder ein Verbrennungszustand überwacht und in Bezug auf einen vorgebbaren Sollzustand als normal oder abnormal bewertet wird, wobei der Verbrennungsparameter eines Zylinders nur eingestellt wird, falls der Verbrennungszustand des Zylinders als normal bewertet wird. Dabei kann als Verbrennungszustand Klopfen und/oder Glühzünden und/oder Aussetzen in der Verbrennung übenwacht werden, wobei der Verbrennungszustand eines Zylinders als normal bewertet wird, falls kein Klopfen und/oder kein Glühzünden und/oder kein Aussetzen in der Verbrennung erkannt werden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1a Zylinderinnendruckverläufe von mehreren Zylindern einer

Brennkraftmaschine über mehrere Verbrennungszyklen und die jeweils daraus ermittelten arithmetischen Mittelwerte und Mediane,

Fig. 1 b eine Darstellung gemäß Fig. 1a mit einem gestörten

Zylinderdrucksignal eines Zylinderinnendrucksensors eines Zylinders, V · • * 13

Fig.2 eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern und einer

Regelungsvorrichtung zum Betreiben der Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführungsvariante des vorgeschlagenen Verfahrens,

Fig. 3 eine schematische Darstellung von 3 Zylindern einer

Brennkraftmaschine und eine Regelungsvorrichtung zum Betreiben der Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführungsvariante des vorgeschlagenen Verfahrens,

Fig. 4 eine schematische Darstellung gemäß Fig. 3 mit einer

Brennkraftmaschine mit einem brennstoffgeführten Brennverfahren,

Fig. 5 eine schematische Detaildarstellung einer vorgeschlagenen Regelungsvorrichtu ng,

Fig. 6 eine schematische Darstellung gemäß Fig. 3 einer weiteren Ausführungsvariante des vorgeschlagenen Verfahrens und Fig. 7 eine schematische Detaildarstellung einer Regelungsvorrichtung einer weiteren Ausführungsvariante des vorgeschlagenen Verfahrens.

Fig. 1 a zeigt beispielhaft den jeweiligen Verlauf des zylinderindividuellen Signals maximaler Zylinderinnendruck bzw. Zylinderspitzendruck pmax über mehrere Verbrennungszyklen c von mehreren Zylindern 2 einer Brennkraftmaschine 1. Bei bisher bekannten Verfahren zur Zylindergleichstellung wird für jeden Verbrennungszyklus c jeweils der arithmetische Mittelwert pmean der erfassten zylinderindividuellen Signale pmax gebildet und als Führungsgröße für die Regelung herangezogen. Dadurch wirken sich Ausreißer deutlich auf die Führungsgröße und somit auf die gesamte Zylindergleichstellungsregelung aus.

Beim vorgeschlagenen Verfahren wird hingegen nicht der arithmetische Mittelwert der zylinderindividuellen Signale pmax sondern der Median bzw. Zentralwert als Sollwert pmedian gebildet. Dieser Sollwert Pmedian bildet dann die Führungsgröße für die Zylindergleichstellungsregelung. Durch die Verwendung des Mediane aller zylinderindividuellen Signale pmax ergibt sich ein stabilerer Zielwert für das Einstellen eines Verbrennungsparameters, beispielsweise der Brennstoffmenge bzw. Gasdosierung eines jeden einzelnen Zylinders 2. Der Einfluss einzelner Zylinderspitzendrücke mit Störgrößen kann dadurch minimiert werden. Somit lässt 14 sich eine stabilere und genauere Zylindergleichstellung erreichen, da der Sollwert Pmedian geringeren Schwankungen unterliegt. Außerdem kann durch Verwendung des Medians insbesondere im transienten Motorbetrieb (z.B. bei Lastsprüngen) eine bessere Gleichstellung der Zylinder 2 erzielt werden. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn als jeweiliges zylinderindividuelles Signal ein über mehrere Verbrennungszyklen c zeitlich gefiltertes Signal des erfassten Signals pmax verwendet wird. Durch die höhere Stabilität des Medians im Vergleich zum arithmetischen Mittelwert können dadurch auch die Filterungszeiten über mehrere Verbrennungszyklen c verkürzt werden.

Fig. 1b zeigt eine Darstellung ähnlich der Fig. 1a, wobei das Signal pmax* eines Zylinders 2 der Brennkraftmaschine 1 infolge eines gestörten Zylinderinnendrucksensors 4 verfälschte Werte aufweist. Bei einer Regelung auf den arithmetischen Mittelwert gemäß Stand der Technik wird die dabei herangezogene Führungsgröße pmean durch die Störung einzelner Sensorsignale stark beeinflusst.

Bei einer solchen Regelung auf den arithmetischen Mittelwert ρ^η würde in dem dargestellten Fall - zumindest im verfälschten Verbrennungszyklenbereich ci - für jeden Zylinder mit plausiblem Zylinderspitzendruck Pmax die Brennstoffdosierung reduziert und für den Zylinder 2 mit gestörtem Signal pmax* würde die Brennstoffdosierung erhöht. Bei einer Regelung bezüglich des arithmetischen Mittelwerts pmean der Zylinderspitzendrücke pmax bewirken somit einzelne gestörte Signale p,™«* eine deutliche Ungleichstellung aller Zylinder 2.

Wird jedoch gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren der Median der Zylinderspitzendrücke pmax als Zielgröße bzw. Sollwert pmedian verwendet, so wird der Sollwert Pmedian durch ein gestörtes Signal pmax* nur geringfügig bis gar nicht beeinflusst. Nur bet dem Zylinder 2 mit dem gestörten Signal pmax* könnten sich Regelungsabweichungen ergeben. Die Gleichstellung aller anderen Zylinder 2 könnte jedoch gewahrt werden.

Insgesamt kann mit einer vorgeschlagenen medianbasierten Zylindergleichstellung eine robustere Motorregelung mit höherer Genauigkeit bei gleichzeitig verbessertem Verhalten im transienten Motorbetrieb erreicht werden.

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• « • · • »·· 15

Fig. 2 zeigt eine Brennkraftmaschine 1 mit drei Zylindern 2. An jedem Zylinder 2 ist ein Zylinderdrucksensor 4 angeordnet, um ein zylinderindividuelles Signal zu erfassen. Bei dem zylinderindividuellen Signal kann es sich um den zeitlichen Verlauf des Zylinderinnendrucks pcyi oder dem maximalen Zylinderinnendruck pmax über einen Verbrennungszyklus c handeln. Es kann sich beim zylinderindividuellen Signal auch um ein zeitlich gefiltertes Signal des maximalen Zylinderinnendrucks pmax über mehrere Verbrennungszyklen c handeln, beispielsweise über 10 bis 1000 Verbrennungszyklen c, vorzugsweise 40 bis 100 Verbrennungszyklen c. Das erfasste zylinderindividuelle Signal eines Zylinders 2 wird über eine Signaileitung 14 einer Regelungsvorrichtung 7 zugeführt, wobei das Ermitteln des maximalen Zylinderinnendrucks pmax über einen Verbrennungszyklus c oder das zeitliche Filtern des maximalen Zylinderinnendrucks pmax über mehrere Verbrennungszyklen c auch durch die Regelungsvorrichtung 7 erfolgen kann. Wie nachfolgend beschrieben, wird durch die Regelungsvorrichtung 7 gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren jeweils eine zylinderindividuelle zu dosierende Brennstoffmenge Q als Verbrennungsparameter für die Zylinder 2 ermittelt und mittels Steuerleitungen 15 an entsprechende Brennstoffdosierventile 3 gemeldet. Durch die Brennstoffdosierventile 3 werden die entsprechenden zylinderindividuellen Brennstoffmengen Q in die Zylinder 2 dosiert und damit die zylinderindividuellen Signale gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren dem durch die Regelungsvorrichtung 7 gebildeten Sollwert - dem Median der zylinderindividuellen Signale - nachgeführt.

Fig. 3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild von drei Zylindern 2 einer Brennkraftmaschine 1 mit einem luftgeführten Brennverfahren. Jedem Zylinder 2 ist ein Brennstoffdosierventil 3 zugeordnet, wobei durch das jeweilige Brennstoffdosierventil 3 die dem entsprechenden Zylinder 2 zugeführte Brennstoffmenge Q eingestellt werden kann. Eine Regelungsvorrichtung 7 steuert dabei die Brennstoffdosierventile 3 an, indem die Regelungsvorrichtung 7 eine jeweilige zylinderindividuelle Öffnungsdauer des Brennstoffdosierventils 3 in Form eines zylinderindividuellen Parameterwertes tcyi ausgibt. ·« «·♦*

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Die Brennstoffdosierventile 3 sind in diesem Beispiel als Port-Injection-Ventile ausgeführt, welche nur eine vollständig geöffnete und eine vollständig geschlossene Stellung kennen. Bei vollständig geöffneter Stellung eines Brennstoffdosierventils 3 wird in den Einlasstrakt des dem Brennstoffdosierventil 3 zugeordneten Zylinders 2 ein Brennstoff in Form eines Treibgases eingedüst. Durch die Öflnungsdauer des Brennstoffdosierventils 3 kann somit die Brennstoffmenge Q für den jeweiligen Zylinder 2 festgelegt werden.

Von jedem Zylinder 2 wird ein zylinderindividuelles Signal pmax erfasst und der Regelungsvorrichtung 7 zugeführt. Ein zylinderindividuelles Signal pmax entspricht dabei dem maximalen Zylinderinnendruck des entsprechenden Zylinders 2 während eines Verbrennungszyklus c. Im gezeigten Beispiel werden die zylinderindividuellen Signale pmax einer Differenzwertberechnung 8 der Regelungsvorrichtung 7 zugeführt. Die Differenzwertberechnung 8 ermittelt für jeden Zylinder 2 bzw. für jedes Brennstoffdosierventil 3 einen Differenzwert Atcyi, der jeweils zu einem vorgebbaren Zielwert tg addiert wird, wodurch sich für jedes Brennstoffdosierventil 3 als Parameterwert tcyi eine zylinderindividuelle Öffnungsdauer ergibt.

Der vorgebbare motorglobale Zielwert tg wird im gezeigten Beispiel aus einem vorgebbaren Brennstoff-Luft-Verhältnis λ ermittelt, wobei das vorgebbare Brennstoff-Luft-Verhältnis λ durch einen Emissionsregler 5a aus einem Leistungsäquivalent P der abgegebenen Leistung der Brennkraftmaschine 1 (z.B. eine gemessene elektrische Leistung eines mit der Brennkraftmaschine 1 verbundenen Generators) und/oder aus einem Ladeluftdruck Pa und/oder aus einer Motordrehzahl n der Brennkraftmaschine 1 ermittelt wird. Neben dem Brennstoff-Luft-Verhältnis λ können in eine Zielwertberechnung 6 zusätzlich der Druck pA und die Temperatur TA der Ladeluft, der Druck pG und die Temperatur TG der Brennstoffzuführung sowie die Motordrehzahl n der Brennkraftmaschine 1 einfließen. Darüber hinaus können noch ein Durchflusskennwert der Brennstoffdosierventile 3 (z.B. effektiver Strömungsdurchmesser gemäß der polytropen Ausflussgleichung oder ein Kv-Wert) sowie Kenngrößen des Brennstoffs bzw. Brenngases (z.B. die Gasdichte, der Polytropenexponent oder der Heizwert) in die Zielwertberechnung 6 einfließen. Daraus ermittelt die Zielwertberechnung 6 den vorgebbaren Zielwert tg, der einem 17 • * I 4 motorglobalen Öffnungsdauer-Grundwert für die Öffnungsdauern aller Brennstoffdosierventile 3 entspricht.

Durch die Differenzwertberechnung 8 wird für jedes einzelne Brennstoffdosierventil 3 ein zylinderindividueller Öffnungsdauer-Offset bzw. Differenzwert Atcyi ermittelt. Diese zylinderindividuellen Differenzwerte Atcyi sind abhängig von der Abweichung des Zylinderspitzendrucks pmax des jeweiligen Zylinders 2 vom Median Pmedian der Zylinderspitzendrücke pmax aller Zylinder 2. Die jeweilige Summe aus motorglobalem Öffnungsdauer-Grundwert tg und zylinderindividuellem Öffnungsdauer-Offset Atcyi ergibt die an die Treiberelektronik des jeweiligen Brennstoffdosierventils 3 kommandierte Zielöffnungsdauer tcyi.

Alternativ oder zusätzlich zur Verwendung des maximalen Zylinderinnendrucks pmax als zylinderindividuelles Signal ist auch die Verwendung der jeweiligen zylinderindividuellen Zylinderabgastemperatur Te strichliert angedeutet. Dabei können wiederum aus den Abweichungen der zylinderindividuellen Zylinderabgastemperaturen Te zum Median der Zylinderabgastemperaturen Te über alle Zylinder 2 entsprechende zylinderindividuelle Öffnungsdauer-Offsets Atcyi errechnet werden. Die zylinderindividuellen Zylinderabgastemperaturen Te können beispielsweise als Alternative verwendet werden, wenn keine Zylinderinnendrucksensoren 4 verbaut sind oder auch als Rückfalllösung, wenn Zylinderdrucksignale ausfailen, um die Verfügbarkeit der Brennkraftmaschine 1 im Falle eines Zylinderdrucksensorausfalles zu erhöhen.

Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild gemäß Fig. 3, wobei in diesem Fall die Brennkraftmaschine 1 mit einem gasgeführten Brennverfahren betrieben wird. Der vorgebbare motorglobale Zielwert tg wird im gezeigten Beispiel durch einen Regler 5b ermittelt, der einen Leistungsregler und/oder einen Drehzahlregler umfassen kann. Für den Leistungsregler können dabei neben einem Leistungsäquivalent P der abgegebenen Leistung der Brennkraftmaschine 1 (Istleistung) ein vorgebbares Zielleistungsäquivalent P$ (Sollleistung) der Brennkraftmaschine 1 als Eingangsgrößen dienen und für den Drehzahlregler kann neben einer jeweils aktuellen Motordrehzahl n (Istdrehzahl) der Brennkraftmaschine 1 eine vorgebbare 18

Zieldrehzahl ns (Solldrehzahl) der Brennkraftmaschine 1 als Eingangsgröße dienen. Im Regler 5b wird ein motorglobaler Vorgabewert für den Brennstoffmassenstrom m ermittelt, aus dem in weiterer Folge in einer Zielwertberechnung 6 der vorgebbare motorglobale Zielwert tg - z.B. für die motorglobale öffnungsdauer von Brennstoffdosierventilen oder für den motorglobalen Vorgabewert für den Zündzeitpunkt von Zündeinrichtungen - ermittelt wird.

Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild gemäß Fig. 3, wobei die Regelungsvorrichtung 7 sowie die Differenzwertberechnung 8 detaillierter dargestellt sind. Diese Darstellung zeigt den Regelungsablauf für nur einen Zylinder 2 der Brennkraftmaschine 1 detailliert. Weitere Zylinder 2 der Brennkraftmaschine 1 sind dabei strichliert angedeutet.

In jedem Zylinder 2 ist ein Zylinderinnendrucksensor 4 angeordnet. Ein Zylinderinnendrucksensor 4 kann dabei den Verlauf des Zylinderinnendrucks Pcyi über einen Verbrennungszyklus c erfassen. Eine Maximalwerterfassung 9 kann dabei den maximalen Zylinderinnendruck pmax bzw. Spitzendruck des jeweiligen Zylinders 2 im vorangegangenen Verbrennungszyklus c ermitteln.

Die Spitzendrücke aller Zylinder 2 werden als zylinderindividuelle Signale Pm» einer Sollwertberechnung 10 zugeführt. Diese Sollwertberechnung 10 bildet aus den zylinderindividuellen Signalen pmax den Median und gibt diesen als Sollwert pmedian aus. In einem Sollwertregler 11 wird die Abweichung des Signals pmax eines Zylinders 2 vom Sollwert pmedian ermittelt und in weiterer Folge ein Differenzwert Atcyi für das Brennstoffdosierventil 3, das dem Zylinder 2 zugeordnet ist, ermittelt. Der jeweilige Differenzwert Atcyi wird dabei zu einem motorglobalen, vorgebbaren Zielwert tg addiert, wodurch sich eine öffnungsdauer für das Brennstoffdosierventil 3 als Parameterwert tcyi ergibt. Der vorgebbare Zielwert tg wird dabei, wie in Fig. 3 beschrieben, aus einem Emissionsregler der Brennkraftmaschine 1 ermittelt. Er kann grundsätzlich auch aus einem Leistungsregler und/oder aus einem Drehzahlregler (wie in Fig. 4 beschrieben) der Brennkraftmaschine 1 ermittelt werden. 19

Im gezeigten Beispiel umfasst der jeweilige Differenzwert At^i einen zylinderindividuellen Vorsteuerwert tp, der durch eine Vorsteuerwertberechnung 12 aus dem Ladeluftdruck Pa und/oder der Ladelufttemperatur Ta und/oder der Motordrehzahl n der Brennkraftmaschine 1 ermittelt wird. Dieser jeweilige Vorsteuerwert tp kann dabei beispielsweise durch Messungen bei Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine 1 ermittelt und in einem Kennfeld abgelegt werden.

Generell kann der Sollwertregler 11 beispielsweise als P-, PI- oder PID-Regler ausgeführt werden. Es sind aber auch andere Reglerkonzepte und Reglertypen ersetzbar, wie beispielsweise LQ-Regler, robuste Regler oder Fuzzy-Regler.

Um unerwünschte Auswirkungen auf die globale Motorregelung und insbesondere auf den Emissionsregler 5a zu vermeiden, werden die Differenzwerte Atcyi jeweils zusätzlich noch mit einem Ausgleichswert to aus einer Ausgleichswertberechnung 13 beaufschlagt. Dieser für alle Differenzwerte Atcyi gleiche Ausgleichswert to entspricht dem arithmetischen Mittelwert der Differenzwerte Atcyi aller Zylinder 2 und kann positiv oder negativ sein. Insgesamt ist es damit möglich, das vorgeschlagene Verfahren auch bei Brennkraftmaschinen 1 nachzurüsten, die bisher ohne Zylindergleichstellung bzw. nur mit einem globalen Regler betrieben wurden, ohne dass diese zusätzliche Regelung eine Auswirkung auf die globale Motorregelung hat.

Fig. 6 zeigt ein schematisches Blockschaltbild ähnlich der Fig. 3, wobei mit der gezeigten Ausführungsform der Erfindung jedoch nicht die Brennstoffmengen Q für die Zylinder 2 sondern die Zündzeitpunkte Z von an bzw. in den Zylindern 2 angeordneten Zündeinrichtungen 18 eingestellt werden. Der global vorgebbare Zielwert tg (globaler Vorgabewert) für den Zündzeitpunkt Z wird dabei aus einem Zündzeitpunktkennfeld 16 ermittelt, wobei im Zündzeitpunktkennfeld 16 geeignete Werte für den globalen Vorgabewert lg abhängig von der Leistung bzw. dem Leistungsäquivalent P und/oder dem Ladeluftdruck Pa und/oder der Ladelufttemperatur Ta und/oder der Motordrehzahl n der Brennkraftmaschine 1 abgelegt sind. Der jeweilige durch die Regelungsvorrichtung 7 ermittelte Parameterwert tcyi - ausgedrückt als Grad Kurbelwinkel vor OT - wird einer Zündungssteuerung 17 gemeldet. Die Zündungssteuerung 17 aktiviert zum jeweils ·· «· ··»* fl# *· ·· fl « I fl · I ·« · * «··· · ♦ * · fl· angegebenen Zündzeitpunkt Z die jeweilige Zündeinrichtung 18. Dabei wird in diesem Beispiel der Zündzeitpunkt Z eines Zylinders 2 früher gegenüber dem globalen Vorgabewert tg eingestellt, falls der Zylinderspitzendruck pmax des Zylinders 2 kleiner dem Sollwert pmedian ist und der Zündzeitpunkt Z eines Zylinders 2 später gegenüber dem globalen Vorgabewert tg eingestellt, falls der Zylinderspitzendruck pmax des Zylinders 2 größer dem Sollwert Pmedian ist.

Fig. 7 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einerweiteren Ausführungsform der Erfindung ähnlich der Fig. 5, wobei jedoch nicht die Brennstoffmengen Q für die Zylinder 2 sondern die Zündzeitpunkte Z von an bzw. in den Zylindern 2 angeordneten Zündeinrichtungen 18 eingestellt werden. In diesem Beispiel werden jeweils die Stickoxidemissionen Ecyi eines Zylinders 2 über einen Verbrennungszyklus c von einer NOx-Sonde 19 erfasst und einer Auswerteeinheit 20 zugeführt. Die Auswerteeinheit 20 ermittelt aus dem zeitlichen Verlauf der Stickoxidemissionen Ecyi über einen Verbrennungszyklus c einen gefilterten Emissionswert, der als zylinderindividuelles Signal E der Sollwertberechnung 10 zugeführt wird. Aus den zylinderindividuellen Signalen E aller Zylinder 2 bildet die Sollwertberechnung 10 den Median und gibt diesen als Sollwert Eme<iian an den Sollwertregler 11 aus. Im Sollwertregler 11 wird die Abweichung des zylinderindividuellen Signals E vom Sollwert Emedian ermittelt und abhängig davon ein Differenzwert Atcyi für den Zündzeitpunkt Z einer dem entsprechenden Zylinder 2 zugeordneten Zündeinrichtung 18 ermittelt. Der jeweilige Differenzwert Atcyi wird dabei zu einem motorglobalen, vorgebbaren Zielwert tg addiert, wodurch sich ein Zündzeitpunkt Z in Grad Kurbelwinkel vor OT als Parameterwert tcyi ergibt, der an eine Zündungssteuerung 17 gemeldet wird, wobei die Zündungssteuerung 17 zum angegebenen Zündzeitpunkt Z die Zündeinrichtung 18 (z.B. eine Zündkerze) aktiviert. Der vorgebbare Zielwert tg wird dabei, wie in Fig. 6 beschrieben, aus einem Zündzeitpunktkennfeld 16 ermittelt.

Innsbruck, am 16. August 2012

Claims

I I • · • * • · · · I · 4 * * m · · · 1 »· ♦ ♦ 4 4 4· f · v • · · « · 71913 30/30 Patentansprüche: 1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1), insbesondere eines Gasmotors, mit wenigstens drei Zylindern (2), wobei von jedem Zylinder (2) ein zylinderindividuelles Signal (pmax, E) erfasst wird, wobei aus den Signalen (pmaXl E) der Zylinder (2) ein Sollwert (Pmeden. Emedian) gebildet wird, wobei in Abhängigkeit von der Abweichung eines Signals (pmax, E) vom Sollwert (Pmedian, Emedian) wenigstens ein Verbrennungsparameter (Q, Z) des entsprechenden Zylinders (2) eingestellt wird, wobei das Signal (pmax, E) dem Sollwert {pmedian, Emedian) nachgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Sollwert (pmedian, Emedian) der Median der Signale (ρπ3χ, E) gebildet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von jedem Zylinder (2) wenigstens eines der folgenden zylinderindividuellen Signale erfasst wird: Zylinderinnendruck (pcyi), Zylinderabgastemperatur (Te), Stickoxidemissionen (E), Verbrennungsluftverhältnis.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Signal ein maximaler Zylinderinnendruck (pmax) eines Verbrennungszyklus (c) erfasst wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Signal eines Zylinders das erfasste Signal (pmax, E) über 10 bis 1000 Verbrennungszyklen (c), vorzugsweise 40 bis 100 Verbrennungszyklen (c), zeitlich gefiltert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsparameter (Q, Z) eines Zylinders (2) eingestellt wird, falls die Abweichung des Signals {pm«, E) des Zylinders (2) vom Sollwert {pmedian, Emedian) einen vorgebbaren Toleranzwert überschreitet.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Verbrennungsparameter eine Brennstoffmenge (Q) für den entsprechenden Zylinder (2) eingestellt wird. • ·· * *· t · * * • * * · 4 4 4 9 4· v # f ' . , V · 4 4 · · · * * 2
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffmenge (Q) für einen Zylinder (2) erhöht wird, falls das Signal (pmax, E) des Zylinders (2) kleiner dem Sollwert (Pmedian, Emedian) ist.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffmenge (Q) für einen Zylinder (2) verringert wird, falls das Signal (Pmaxi E) des Zylinders (2) größer dem Sollwert (pmedian, Emedian) ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Zylinder (2) ein Brennstoffdosierventil (3) vorgesehen ist, wobei zum Einstellen der Brennstoffmenge (Q) für einen Zylinder (2) die öffnungsdauer (tcyi) des entsprechenden Brennstoffdosierventils (3) eingestellt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Verbrennungsparameter ein Zündzeitpunkt (Z) für den entsprechenden Zylinder (2) eingestellt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündzeitpunkt (Z) für einen Zylinder (2) früher eingestellt wird, falls das Signal (pmax, E) des Zylinders (2) kleiner dem Sollwert (Pmedian, Emedian) ist.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündzeitpunkt (Z) für einen Zylinder (2) später eingestellt wird, falls das Signal (pmax, E) des Zylinders (2) größer dem Sollwert (Pmedian, Emedian) ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Zylinder (2) eine Zündeinrichtung (18) vorgesehen ist, wobei der Zündzeitpunkt (Z) der Zündeinrichtung (18) in Grad Kurbelwinkel vor OT (tcyi) eingestellt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet dass zum Einstellen des wenigstens einen Verbrennungsparameters (Q, Z) ein • · · * Λ » 3 Parameterwert (tcyi) ermittelt wird, wobei vorzugsweise der Parameterwert (tcyi) einen vorgebbaren motorglobalen Zielwert (tg) und einen zylinderindividuellen Differenzwert (Atcyi) umfasst.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgebbare Zelwert (tg) aus einem vorgebbaren Brennstoff-Luft-Verhältnis (λ) ermittelt wird, wobei vorzugsweise das vorgebbare Brennstoff-Luft-Verhältnis (λ) aus einem Leistungsäquivalent (P) der abgegebenen Leistung der Brennkraftmaschine (1), vorzugsweise einer elektrischen Leistung eines mit der Brennkraftmaschine (1) verbundenen Generators, und/oder aus einem Ladeluftdruck (pa) und/oder aus einer Motordrehzahl (n) der Brennkraftmaschine (1) ermittelt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgebbare Zielwert (tg) in Abhängigkeit von der Abweichung eines Leistungsäquivalents (P) der abgegebenen Leistung der Brennkraftmaschine (1) von einem vorgebbaren Zielleistungsäquivalent (Ps) und/oder in Abhängigkeit von der Abweichung einer Motordrehzahl (n) der Brennkraftmaschine (1) von einer vorgebbaren Zieldrehzahl (ns) der Brennkraftmaschine (1) ermittelt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der zylinderindividuelle Differenzwert (Atcyi) einen zylinderindividuellen Vorsteuerwert (tp) enthält, wobei vorzugsweise der zylinderindividueile Vorsteuerwert (tp) aus einem Ladeluftdruck (Pa) und vorzugsweise zusätzlich aus einer Ladelufttemperatur (Ta) der Brennkraftmaschine (1) ermittelt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der zylinderindividuelle Differenzwert (Atcyi) mit einem Ausgleichswert (to) beaufschlagt wird, wobei der Ausgleichswert (t0) dem arithmetischen Mittelwert der zylinderindividuellen Differenzwerte (Atcyi) entspricht.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Zylinder (2) ein Verbrennungszustand überwacht und in Bezug auf einen vorgebbaren Sollzustand als normal oder abnormal bewertet wird, wobei «φ «« |φφφ #i » ·· • Μ t *< «· ·» Φ » Φ · Φ t * · ·· « · W • Φ··· Μ* ι· t 4 der Verbrennungsparameter (Q, Z) eines Zylinders (2) nur eingestellt wird, falls der Verbrennungszustand des Zylinders (2) als normal bewertet wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass als Veittrennungszustand Klopfen und/oder Glühzünden und/oder Aussetzen in der Verbrennung überwacht wird, wobei der Verbrennungszustand eines Zylinders (2) als normal bewertet wird, falls kein Klopfen und/oder kein Glühzünden und/oder kein Aussetzen in der Verbrennung erkannt werden. Innsbruck, am 16. August 2012