DE10124596B4 - Verfahren und Vorrichtungen zur Bestimmung der Gasaustrittstemperatur oder Gaseintrittstemperatur eines Verbrennungsmotors - Google Patents

Verfahren und Vorrichtungen zur Bestimmung der Gasaustrittstemperatur oder Gaseintrittstemperatur eines Verbrennungsmotors Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Bestimmung der Gasaustrittstemperatur eines Verbrennungsmotors, wobei der Verbrennungsmotor (1) mindestens einen Brennraum (19) mit einem darin über eine Kurbelwelle (21) verschiebbar angeordneten Kolben (20) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturverlauf in dem Brennraum (19) in Abhängigkeit von der Stellung (φ) der Kurbelwelle (21) ermittelt wird, und dass mit Hilfe eines motorspezfischen Modells in Abhängigkeit von der für eine bestimmte Stellung (φ) der Kurbelwelle (21) ermittelten Temperatur in dem Brennraum (19) die Gasaustrittstemperatur (T2) des Verbrennungsmotors (1) abgeleitet wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren sowie entsprechende Vorrichtungen zur Bestimmung der Gasaustrittstemperatur oder Gaseintrittstemperatur des Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 4, 10 und 12.
  • Bei herkömmlichen Verbrennungsmotoren wird die von einem Verdichter eines Abgasturboladers angesaugte und vorverdichtete Luft über einen Ladeluftkühler und einen Einlasssammler den einzelnen Brennräumen bzw. Zylindern des Verbrennungsmotors zugeführt. Das in den Brennräumen des Verbrennungsmotors erzeugte Abgas wird von einem Abgassammler gesammelt und einer Turbine des Abgasturboladers zugeführt, welcher in Abgasströmungsrichtung die Abgasanlage des jeweiligen Kraftfahrzeugs nachgeschaltet ist, um die Schadstoffanteile der beim Betrieb des Verbrennungsmotors entstehenden Abgase abzubauen. Ein Teil des in den Brennräumen des Verbrennungsmotors erzeugten Abgases wird von dem Abgassammler über eine Abgasrückführung an den Einlasssammler zurückgeführt.
  • Bei der Gaseintrittstemperatur des Verbrennungsmotors, d. h. der Einlasssammlertemperatur, und der Gasaustrittstemperatur des Verbrennungsmotors, d. h. der Abgassammlertemperatur, handelt es sich um wichtige Temperaturinformationen, welche in einem komplexen Motormanagementsystem vorteilhaft ausgewertet und zu Regelungszwecken verwendet werden können. Bisher ist lediglich der Einsatz eines Sensors zum Messen der Luft- bzw. Gastemperatur nach dem Ladeluftkühler bekannt. Dieser Sensor hat jedoch den Nachteil, dass er eine relativ langsame Erfassung aufweist und somit nicht zyklisch pro Arbeitstakt ausgewertet werden kann. Darüber hinaus ist die Verwendung derartiger Sensoren teuer.
  • Grundsätzlich ist zwar bereits bekannt, die Zylinderinnentemperatur eines Verbrennungsmotors aus dem mit Hilfe geeigneter Zylinderdrucksensoren erfassten Zylinderinnendruck, dem Zylindervolumen, der Ansaugluftstromung und der Motordrehzahl zu bestimmen (vergleiche beispielsweise DE 38 33 124 C2 ), um beispielsweise nach Vergleich mit einer motorspezifischen Solltemperatur eine Anpassung der Einspritzmenge des Luft/Kraftstoffgemisches in den jeweiligen Zylinder vorzunehmen. Bei dieser Information handelt es sich jedoch nicht um eine Aussage über die Gastemperatur vor oder nach dem jeweiligen Verbrennungsmotor.
  • Die Druckschrift WO 97/35106 A2 offenbart ein Verfahren zum modellgestützen Bestimmen der in die Zylinder einer Brennkraftmaschine einströmenden Frischluftmasse bei externer Abgasrückführung. Zum Rückführen eines Teils des Abgases ist eine Abgasrückführungsleitung vorgesehen, die einen Abgastrakt mit einem Saugrohr verbindet. Ein im Abgastrakt angeordneter Temperatursensor gibt ein der Temperatur des Abgases entsprechendes Signal an die Steuerungseinrichtung der Brennkraftmaschine ab.
  • Die Druckschrift DE 197 40 917 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Temperatur einer Gasfüllung in einem Zylinder in einem Verbrennungsmotor. Die Gasfüllung besteht aus Anteilen von Restgas und Frischgas. Die Temperatur des Frischgases wird in der Nähe des Einlasses in den Zylinder rechnerisch aus mindestens zwei gemessenen Größen ermittelt, und die Temperatur des Restgases wird mittels der Temperatur des Abgases des Verbrennungsmotors bestimmt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Verfahren sowie entsprechende Vorrichtungen bereitzustellen, wobei mit einfachen Mitteln die Bestimmung der Gasaustrittstemperatur bzw. der Gaseintrittstemperatur eines Verbrennungsmotors möglich ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 oder 4 bzw. eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 10 oder 12 gelöst. Die Unteransprüche definieren jeweils bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, den Temperaturverlauf in dem Brennraum bzw. Zylinder eines Verbrennungsmotors kurbelwellenwinkelabhängig, d. h. in Abhängigkeit von der Stellung der Kurbelwelle, zu erfassen, um anschließend mit Hilfe eines geeigneten und zuvor festgelegten motorspezifischen Modells, welches in dem Motorsteuergerät des jeweiligen Kraftfahrzeugs abgelegt sein kann, in Abhängigkeit von der für eine bestimmte Stellung der Kurbelwelle, d. h. für einen bestimmten Kurbelwellenwinkel, ermittelten Temperatur die Gasaustrittstemperatur oder Gaseintrittstemperatur des Verbrennungsmotors abzuleiten. D. h. durch Verwendung des motorspezifischen Modells kann aus dem Temperaturverlauf in dem Zylinder unmittelbar auf die Gaseintrittstemperatur des Verbrennungsmotors, d. h. auf die Einlasssammlertemperatur, oder die Gasaustrittstemperatur des Verbrennungsmotors, d. h. die Abgassammlertemperatur, geschlossen werden, ohne dass hierzu separate Sensoren erforderlich sind. Zudem besitzt die vorliegende Erfindung den Vorteil, dass im Vergleich zum Stand der Technik die Gaseintrittstemperatur des Verbrennungsmotors näher am Brennraum bestimmt werden kann.
  • Die Ermittlung des Temperaturverlaufs in dem jeweiligen Brennraum erfolgt insbesondere durch Erfassen des Druckverlaufs in dem Brennraum, wobei aus dem Druckverlauf auf den Temperaturverlauf, insbesondere auf den auf eine bestimmte Referenztemperatur bezogenen relativen Temperaturverlauf, geschlossen werden kann.
  • Zur Bestimmung der Gasaustrittstemperatur bzw. Abgassammlertemperatur werden vorzugsweise de für drei bestimmte Stellungen der Kurbelwelle ermittelten Temperaturen in dem jeweilgen Brennraum durch das motorspezifische Modell gemittelt ausgewertet. Für die Bestimmung der Gaseintrittstemperatur des Verbrennungsmotors, d. h. der Einlasssammlertemperatur, wird hingegen vorzugsweise mit Hilfe des zuvor erwähnten motorspezifischen Modells lediglich eine einzige für eine bestimmte Stellung der Kurbelwelle ermittelte Temperatur in dem jeweiligen Brennraum des Verbrennungsmotors ausgewertet. Selbstverständlich ist jedoch grundsätzlich auch in diesem Fall eine gemittelte Auswertung wie bei der Bestimmung der Gasaustrittstemperatur möglich.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend näher unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert.
  • 1 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines Echtzeitsimulators zur Simulierung des Gasstroms in einem Kraftfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung, und
  • 2 zeigt eine vereinfachte Darstellung zur Erläuterung der Zylinder- bzw. Brennraumdruckerfassung in einem Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • In 1 ist ein Verbrennungsmotor 1 mit vier Brennräumen bzw. Zylindern dargestellt. Der Verbrennungsmotor 1 ist mit einem Abgasturbolader (ATL) gekoppelt, welcher eine Turbine 2 und einen Verdichter 7 umfasst, wobei die Turbine 2 und der Verdichter 7 auf einer gemeinsamen Welle, der sogenannten Turboladerwelle 14, angebracht sind. Die Turbine 2 nutzt die im Abgas des Verbrennungsmotors 1 enthaltene Energie zum Antrieb des Verdichters 7, welcher über ein Luftfilter 6 Frischluft ansaugt und vorverdichtete Luft in die einzelnen Zylinder des Verbrennungsmotors 1 drückt. Der durch die Turbine 2, den Verdichter 7 und die Turboladerwelle 14 gebildete Abgasturbolader ist nur durch den Luft- und Abgasmassenstrom strömungstechnisch mit dem Verbrennungsmotor 1 gekoppelt.
  • Die von dem Verdichter 7 über den Luftfilter 6 angesaugte und vorverdichtete Luft wird über einen Ladeluftkühler (LLK) 8, welcher die Abgastemperatur und damit die NOx-Emission sowie den Kraftstoffverbrauch reduziert, einem sogenanten Ersatzvolumen (ERS) 9 zugeführt. Den einzelnen Brennräumen des Verbrennungsmotors 1 ist ein Einlasssammler (ELS) 10 vorgeschaltet. Das in den Brennräumen des Verbrennungsmotors 1 erzeugte Abgas wird von einem Abgassammler (ASA) 11 gesammelt und der Turbine 2 zugeführt. Der Turbine 2 ist in Abgasströmungsrichtung die Abgasanlage (APU) 12 des Kraftfahrzeugs nachgeschaltet, welche die Schadstoffanteile der beim Betrieb des Verbrennungsmotors 1 entstehenden Abgase abbaut und die verbleibenden Abgase so geräuscharm wie möglich ableitet. Ein Teil des in den Brennräumen des Verbrennungsmotors 1 erzeugten Abgases wird von dem Abgassammler 11 über eine Abgasrückführung (AGR) an den Einlasssammler 10 zurückgeführt. Mit dem Bezugszeichen 13 sind jeweils in entsprechenden Luft- oder Gasfaden angeordnete Ventile bezeichnet.
  • Des Weiteren ist in 1 ein Steuergerät 4 dargestellt, welches ein Bestandteil eines entsprechenden Motormanagementsystems des Kraftfahrzeugs ist. Von dem Steuergerät 4 werden verschiedene Größen oder Parameter des dargestellten Systems überwacht, welche mit Hilfe entsprechender Sensoren erfasst und über eine Schnittstelle 3 dem Steuergerät 4 zugeführt werden. Dabei kann es sich beispielsweise um die über den Luftfilter 6 mit Hilfe des Verdichters 7 angesaugte Frischluftmenge, die Gaseintrittstemperatur des Verdichters 7 oder die Gasaustrittstemperatur der Turbine 2 handeln. Ebenso kann die in dem Ersatzvolumen 9 vorhandene Lufttemperatur oder der entsprechende Luftdruck überwacht werden. Die auf diese Weise von dem Steuergerät 4 erfassten Messgrößen werden ausgewertet, um davon abhängig verschiedene Stellsignale für das Motormanagementsystem zu erzeugen. Wie in 1 gezeigt ist, können die über die Schnittstelle 3 von dem Steuergerät 4 ausgegebenen Stellsignale beispielsweise das Tastverhältnis des in der Abgasrückführung angeordneten Ventils 13, die Leitschaufelverstellung 15 der Turbine 2 oder auch den Einspritzzeitpunkt sowie die Einspritzmenge des in die einzelnen Brennräume des Verbrennungsmotors 1 über ein Einspritzsystem 5 eingespritzten Luft/Kraftstoffgemisches steuern.
  • Neben der zuvor erwähnten direkten Erfassung verschiedener Messgrößen durch das Steuergerät 4 erfolgt bei dem in 1 dargestellten Motormanagementsystem auch eine indirekte Erfassung der Gaseintrittstemperaturs T1, d. h. der Einlasssammlertemperatur, und der Gasaustrittstemperatur T2, d. h. der Abgassammlertemperatur, des Verbrennungsmotors 1. Zu diesem Zweck wird – wie nachfolgend näher unter Bezugnahme auf 2 erläutert ist – zylinder- bzw. brennraumspezifisch der Druckverlauf in den einzelnen Brennräumen des Verbrennungsmotors 1 erfasst, um davon abhängig auf den Temperaturverlauf in den einzelnen Brennräumen des Verbrennungsmotors 1 schließen zu können. Mit Hilfe eines motorspezifischen Modells kann dann die Gaseintrittstemperatur und Gasaustrittstemperatur des Verbrennungsmotors aus dem somit bekannten Temperaturverlauf abgeleitet werden.
  • In 2 ist ein Zylinder oder Brennraum 19 bzw. das entsprechende Zylindergehäuse des Verbrennungsmotors 1 dargestellt. Ein in dem Brennraum 19 befindlicher Kolben 20 wird über eine Kurbelwelle 21 des Verbrennungsmotors 1 angetrieben. Wird beispielsweise angenommen, dass der Verbrennungsmotor mit vier Takten arbeitet, erreichen die Kurbelwelle 21 und der Kolben 20 innerhalb eines Arbeitszyklusses genau zweimal den sogenannten oberen Totpunkt OT und den unteren Totpunkt UT, was zwei vollständigen Umdrehungen der Kurbelwelle 21 entspricht. In der Kraftfahrzeugtechnik werden die Drehwinkel φ der Kurbelwelle 21 in Grad Kurbelwellenwinkel (° KW) angegeben.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist im Bereich des Zylinderkopfs oder der Zylinderkopfdichtung ein Drucksensor 16 angeordnet, mit dessen Hilfe der in dem Brennraum 19 während des Betriebs des Verbrennungsmotors 1 auftretende Brennraumdruck erfasst werden kann. Zu diesem Zweck umfasst der Drucksensor 16 beispielsweise eine Messmembran, welche abhängig von dem in dem Brennraum herrschenden Brennraumdruck unterschiedlich gedehnt bzw. verformt wird, wobei der Grad der Dehnung bzw. Verformung der Messmembran als Maß für den in dem Brennraum 19 augenblicklich herrschenden Brennraumdruck von dem Steuergerät 4 ausgewertet wird.
  • Der auf diese Weise in dem Brennraum 19 herrschende Brennraumdruck wird zu der augenblicklichen Stellung der Kurbelwelle 21, d. h. zu dem augenblicklichen Drehwinkel φ der Kurbelwelle 21, in Beziehung gesetzt. Zu diesem Zweck ist ein Kurbelwellensensor 17 vorgesehen, welcher kontinuierlich die augenblickliche Stellung der Kurbelwelle 21 erfasst und diese dem Steuergerät 4 zuführt. Auf diese Weise kann das Steuergerät 4 den Verlauf des Brennraumdrucks in Abhängigkeit von dem Drehwinkel φ der Kurbelwelle 21 ermitteln.
  • In 2 ist beispielhaft auch ein mit einer entsprechendes Kraftstoffleistung gekoppeltes Einspritzventil 18 dargestellt, über welches in den Brennraum 19 ein bestimmter Kraftstoff eingespritzt wird. Abhängig von der Stellung des Kolbens 20 erfolgt eine entsprechende Kompression des Kraftstoffgemisches, um den Zündvorgang zu unterstützen. Durch die Ansteuerung dieses Einspritzventils 18 bzw. der Fördermenge und/oder des Färderzeitpunkts des Kraftstoffgemisches kann das Steuergerät 4 auf gewünschte Art und Weise auf den in dem Brennraum 19 auftretenden Zünd- und Heizverlauf einwirken.
  • Durch die zuvor beschriebene Brennraumdruckerfassung ist dem Steuergerät 4 der Druckverlauf in Abhängigkeit von der Stellung der Kurbelwelle 21, d. h. in Abhängigkeit von dem Kurbelwellenwinkel φ, bekannt. Aufgrund der idealen Gasgleichung pV = m·R·T (1) und der Annahme m·R = Konst. (2) kann der Temperaturverlauf des Arbeitsgases in dem jeweiligen Brennraumraum 19 näherungsweise bestimmt werden. Dabei bezeichnet p den Brennraumdruck, V das Gasvolumen in dem Brennraum, m die Gasmasse in dem Brennraum, T die Brennraumtemperatur und R die Gaskonstante.
  • Aufgrund der obigen Beziehungen (1) und (2) gilt der folgende Zusammenhang zwischen den einzelnen Größen zum Zeitpunkt n und den einzelnen Größen zum Zeitpunkt n – 1:
    Figure 00070001
  • Die Brennraumtemperatur Tn zum Zeitpunkt n bzw. beim Kurbelwellenwinkel φn kann somit wie folgt aus den entsprechenden Größen zum Zeitpunkt n – 1 und dem bekannten Zylinderdruck pn sowie dem aufgrund der Kurbelwellenstellung bekannten Gasvolumen Vn abgeleitet werden:
    Figure 00070002
  • Es ist ersichtlich, dass der Temperatur Tn zu einem beliebigen Zeitpunkt n bzw. bei einem beliebigen Kurbelwellenwinkel φn ausschließlich in Abhängigkeit von den Anfangsbedingungen, insbesondere der Anfangstemperatur T0, bei welcher das Einlassventil des entsprechenden Brennraums 19 schließt, beschrieben werden kann. In der obigen Formel (4) ist zu diesem Zweck ein Parameter Kn eingeführt, welcher das Verhältnis zwischen der Temperatur Tn zum Zeitpunkt n bzw. beim Kurbelwellenwinkel φn und der Anfangstemperatur T0 beim Schließen des Einlassventils des Brennraums 19 beschreibt:
    Figure 00070003
  • Der Parameter Kn beschreibt somit den auf die Anfangs- bzw. Referenztemperatur T0 bezogenen relativen Temperaturverlauf für die einzelnen Zeitpunkte n bzw. Kurbelwellenwinkel φn. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es nicht erforderlich, die einzelnen Temperaturwerte Tn zu berechnen, sondern es genügt, den relativen Temperaturverlauf Kn zu ermitteln und in dem Steuergerät 4 abzuspeichern.
  • Dem Steuergerät 4 ist somit in Abhängigkeit von dem mit Hilfe des Drucksensors 16 erfassten Brennraumdruck der (relative) Temperaturverlauf in dem Brennraum 19 bekannt. Umfangreiche Untersuchungen haben ergeben, dass aus dem bekannten Temperaturverlauf sowohl auf die Gaseintrittstemperatur T1 des Verbrennungsmotors 1, d. h. die Einlasssammlertemperatur, als auch auf die Gasaustrittstemperatur T2 des Verbrennungsmotors 1, d. h. die Auslasssammlertemperatur, geschlossen werden kann, da diese beiden Temperaturen mit der Brennraumtemperatur über die Gasdynamik verknüpft sind.
  • Dabei hängt die Verknüpfung zwischen den Zylinder- bzw. Brennraumtemperatur und den Temperaturen T1 und T2 von dem jeweils verwendeten Verbrennungsmotor 1 ab. Durch Auswertung der entsprechenden Messwerte an einem Motorprüfstand können für unterschiedliche Motortypen angenäherte mathematische Modelle aufgestellt werden, mit deren Hilfe die Temperaturen T1 und T2 in Abhängigkeit von der Brennraumtemperatur ermittelt werden können.
  • Die Modelle sind insbesondere derart beschaffen, dass aus der für eine bestimmte Stellung der Kurbelwelle 21, d. h. für einen bestimmten Kurbelwellenwinkel φ, ermittelten Brennraumtemperatur die Temperaturen T1 und T2 abgeleitet werden.
  • Für die Gasaustrittstemperatur bzw. Abgassammlertemperatur T2 hat es sich diesbezüglich als sinnvoll herausgestellt, diese Temperatur durch gemittelte Auswertung von mehreren, insbesondere drei Brennraumtemperaturen, welche im Bereich derjenigen Kurbelwellenstellung, bei welcher das Auslassventil des jeweiligen Brennraums 19 geöffnet wird, auftreten, abzuleiten. So kann beispielsweise das motorspezifische Modell derart beschaffen sein, dass die Temperatur T2 in Abhängigkeit von den Brennraumtemperaturen bei 480° KW, 511° KW und 540° KW abgeleitet wird, wenn das Auslassventil des entsprechenden Brennraums 19 bei einer Kurbelwellenstellung von 511° KW geöffnet wird. Diese Kurbelwellenstellungen liefern besonders charakteristische Messwerte, wobei i. A. vom Motortyp selbstverständlich auch andere Kurbelwellenstellungen auszuwerten sein können.
  • Ebenso kann die Gaseintritts- bzw. Einlasssammlertemperatur T1 mit Hilfe eines entsprechenden mathematischen Modells, welches beispielsweise in Form einer sogenannten Look-Up-Tabelle in dem Steuergerät 4 implementiert sein kann, aus dem Brennraumdruckverlauf abgeleitet werden. Im Falle der Gaseintrittstemperatur T1 kann das motorspezifische Modell insbesondere derart beschaffen sein, dass die Temperatur T1 allein aus der für eine Kurbelwellenstellung, vorzugsweise im Bereich 330° KW–350° KW, insbesondere für 345° KW, ermittelten Brennraumtemperatur abgeleitet wird (bei dieser Kurbelwellenstellung ist ein besonders signifikanter Kompressionsdruck vor der Verbrennung vorhanden; während der Zündung/Verbrennung sollte keine Auswertung erfolgen, da während dieser Phase die Brennraumtemperatur entsprechend beeinflusst wird). Die Bestimmung der Gasaustritts- bzw. Abgassammlertemperatur T2 vereinfacht sich, wenn von dem Steuergerät 4 die Temperatur T2 nicht direkt, sondern in Form einer auf die Temperatur T1 bezogenen Temperaturänderung ΔT bestimmt wird, d. h. in Abhängigkeit von der zuvor bestimmten Brennraumtemperatur wird der Wert ΔT ermittelt, um daraus wie folgt die Temperatur T2 aus der Gaseintritts- bzw. Einlasssammlertemperatur T1 abzuleiten: T2 = T1 + ΔT. (6)
  • Auf diese Weise ist die Abgassammlertemperatur T2 über ΔT leichter modellierbar.
  • Sowohl für das zur Bestimmung der Temperatur T2 als auch für das zur Bestimmung der Temperatur T1 verwendete Modell gilt, dass neben dem zuvor erläuterten Brennraumdruckverlauf zusätzliche Größen, wie beispielsweise ein Gasmassen- und/oder Abgasrückführungsparameter, beispielsweise bei der Temperatur T2 auch ein gemittelter Druckparameter des Abgasrückführungskreises, in das jeweilige Modell mit eingehen können. Die einzelnen Modelle können durch exaktes Messen der Temperaturen T1 und T2 am Motorprüfstand für jeden Motortyp individuell ermittelt werden, um anschließend wie zuvor beschrieben die Temperaturen T1 und T2 in Relation zu dem bekannten Temperaturverlauf in dem Verbrennungsmotor in Beziehung zu setzen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Verbrennungsmotor
    2
    Turbine
    3
    Schnittstelle
    4
    Steuergerät
    5
    Einspritzsystem
    6
    Luftfilter
    7
    Verdichter
    8
    Ladeluftkühler
    9
    Ersatzvolumen
    10
    Einlasssammler
    11
    Abgassammler
    12
    Abgasanlage
    13
    Ventil
    14
    Turboladerwelle
    15
    Leitschaufelverstellung der Turbine
    16
    Drucksensor
    17
    Kurbelwellensensor
    18
    Einspritzventil
    19
    Zylindergehäuse
    20
    Kolben
    21
    Kurbelwelle
    OT
    Oberer Totpunkt
    UT
    Unterer Totpunkt
    φ
    Kurbelwellenwinkel
    T1
    Einlasssammlertemperatur
    T2
    Abgassammlertemperatur

Claims (15)

  1. Verfahren zur Bestimmung der Gasaustrittstemperatur eines Verbrennungsmotors, wobei der Verbrennungsmotor (1) mindestens einen Brennraum (19) mit einem darin über eine Kurbelwelle (21) verschiebbar angeordneten Kolben (20) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturverlauf in dem Brennraum (19) in Abhängigkeit von der Stellung (φ) der Kurbelwelle (21) ermittelt wird, und dass mit Hilfe eines motorspezfischen Modells in Abhängigkeit von der für eine bestimmte Stellung (φ) der Kurbelwelle (21) ermittelten Temperatur in dem Brennraum (19) die Gasaustrittstemperatur (T2) des Verbrennungsmotors (1) abgeleitet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasaustrittstemperatur (T2) in Abhängigkeit von drei Temperaturen des Brennraums (19), die für drei unterschiedliche Stellungen (φ) der Kurbelwelle (21) ermittelt worden sind, abgeleitet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasaustrittstemperatur (T2) in Abhängigkeit von mehreren Temperaturen, die für Kurbelwellenwinkel im Bereich des Öffnens eines Auslassventils des Brennraums (19) ermittelt worden sind, abgeleitet wird.
  4. Verfahren zur Bestimmung der Gaseintrittstemperatur eines Verbrennungsmotors, wobei der Verbrennungsmotor (1) mindestens einen Brennraum (19) mit einem darin über eine Kurbelwelle (21) verschiebbar angeordneten Kolben (20) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturverlauf in dem Brennraum (19) in Abhängigkeit von der Stellung (φ) der Kurbelwelle (21) ermittelt wird, und dass mit Hilfe eines motorspezifischen Modells in Abhängigkeit von der für eine bestimmte Stellung (φ) der Kurbelwelle (21) ermittelten Temperatur des Brennraums (19) die Gaseintrittstemperatur (T1) des Verbrennungsmotors (1) abgeleitet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaseintrittstemperatur (T1) des Verbrennungsmotors (1) mit Hilfe des motorspezifischen Modells in Abhängigkeit von der für einen Kurbelwellenwinkel im Bereich von 330° KW–350° KW ermittelten Temperatur in dem Brennraum (19) abgeleitet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5 und einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasaustrittstemperatur (T2) des Verbrennungsmotors (1) dadurch aus der Gaseintrittstemperatur (T1) des Verbrennungsmotors (1) abgeleitet wird, dass mit Hilfe des motorspezifischen Modells in Abhängigkeit von der für eine bestimmte Stellung (φ) der Kurbelwelle (21) ermittelten Temperatur in dem Brennraum (19) eine auf die Gaseintrittstemperatur (T1) bezogene Temperaturänderung ermittelt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckverlauf in dem Brennraum (19) in Abhängigkeit von der Stellung (φ) der Kurbelwelle (21) ermittelt und daraus der Temperaturverlauf in dem Brennraum (19) abgeleitet wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Temperaturverlauf in dem Brennraum (19) ein auf eine bestimmte Referenztemperatur bezogener relativer Temperaturverlauf in dem Brennraum (19) ermittelt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Referenztemperatur zur Ermittlung des relativen Temperaturverlaufs eine beim Schließen eines Einlassventils des Brennraums (19) in dem Brennraum (19) auftretende Temperatur verwendet wird.
  10. Vorrichtung zur Bestimmung der Gasaustrittstemperatur eines Verbrennungsmotors, wobei der Verbrennungsmotor (1), mindestens einen Brennraum (19) mit einem darin über eine Kurbelwelle (21) verschiebbar angeordneten Kolben (20) umfasst, gekennzeichnet durch Sensormittel (16, 17) zum Erfassen des Temperaturverlaufs in dem Brennraum (19) in Abhängigkeit von der Stellung (φ) der Kurbelwelle (21) und Steuermittel (4) zum Ableiten der Gasaustrittstemperatur (T2) des Verbrennungsmotors (1) aus der für eine bestimmte Stellung (φ) der Kurbelwelle (21) ermittelten Temperatur in dem Brennraum (19) mit Hilfe eines motorspezifischen Modells.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel (4) derart ausgestaltet sind, dass sie die Gasaustrittstemperatur (T2) des Verbrennungsmotors (1) aus mehreren Temperaturen in dem Brennraum (19), welche für mehrere unterschiedliche Stellungen (φ) der Kurbelwelle (21) ermittelt worden sind, ableiten.
  12. Vorrichtung zur Bestimmung der Gaseintrittstemperatur eines Verbrennungsmotors, wobei der Verbrennungsmotor (1) mindestens einen Brennraum (19) mit einem darin über eine Kurbelwelle (21) verschiebbar angeordneten Kolben (20) umfasst, gekennzeichnet durch Sensormittel (16, 17) zum Erfassen des Temperaturverlaufs in dem Brennraum (19) in Abhängigkeit von der Stellung (φ) der Kurbelwelle (21) und Steuermittel (4) zum Ableiten der Gaseintrittstemperatur (T1) des Verbrennungsmotors (1) aus der für eine bestimmte Stellung (φ) der Kurbelwelle (21) ermittelten Temperatur in dem Brennraum (19) mit Hilfe eines motorspezifischen Modells.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10–12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormittel einen Drucksensor (16) zum Erfassen des Druckverlaufs in dem Brennraum (19) in Abhängigkeit von der Stellung (φ) der Kurbelwelle (21) umfassen, wobei die Steuermittel (4) derart ausgestaltet sind, dass sie aus dem Druckverlauf den Temperaturverlauf in dem Brennraum (19) in Abhängigkeit von der Stellung (φ) der Kurbelwelle (21) ableiten.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10–13, dadurch gekennzeichnet, dass das motorspezifische Modell in Form einer von den Steuermitteln (4) gespeicherten Look-Up-Tabelle realisiert ist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10–14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–9 ausgestaltet ist.
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