DE102004045154A1 - Air-fuel ratio determining method for e.g. gasoline engine, involves determining air-fuel ratio of engine based on ratio of total turnover of cylinder to fuel mass supplied to cylinder - Google Patents

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Abstract

The method involves determining fuel mass supplied to a cylinder in an internal combustion engine (3) and pressure of the cylinder. A total turnover (Qmax) of the cylinder is determined as a maximum of a sum of heating gradients of the cylinder, based on the cylinder pressure. Air-fuel ratio of the engine is determined based on the ratio of the total turnover to the supplied fuel mass. An independent claim is also included for a device for determining an air-fuel ratio of an internal combustion engine.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in einem Verbrennungsmotor, insbesondere in einem Ottomotor. Zum Betrieb eines Ottomotors ist ein bestimmtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis erforderlich. Dieses Verhältnis zwischen einer dem Ottomotor zugeführten Luftmasse ml und einer dem Ottomotor zugeführten Kraftstoffmasse mk liegt bei einer idealen, theoretisch vollständigen, das heißt stöchiometrischen Verbrennung bei ml/mk = 14,7 =: Lst. Üblicherweise wird zur Angabe des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses die so genannte „Luftzahl" λ verwendet, welche auch als „Verbrennungs-Luftverhältnis" oder einfach als Luftverhältnis bezeichnet wird und einen auf den Wert für die stöchiometrische Verbrennung normiertes Luft-Kraftstoff-Verhältnis darstellt:

Figure 00010001
The present invention relates to a method and a device for determining an air-fuel ratio in an internal combustion engine, in particular in a gasoline engine. To operate a gasoline engine, a certain air-fuel ratio is required. This ratio between an air mass ml supplied to the gasoline engine and a fuel mass mk supplied to the gasoline engine is ideal, theoretically complete, ie stoichiometric, at ml / mk = 14.7 =: Lst. Usually, the air-fuel ratio is specified using the so-called "air ratio" λ, also referred to as "combustion air ratio" or simply air ratio, which represents an air-fuel ratio normalized to the value for stoichiometric combustion:
Figure 00010001

Ein Wert λ = 1 bedeutet also eine stöchiometrische Verbrennung.One Value λ = 1 therefore means stoichiometric Combustion.

Vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis hängen wesentlich der spezifische Kraftstoffverbrauch eines Ottomotors sowie seine Schadstoffemissionen, das heißt Abgasrohemissionen und ein Konvertierungsgrad eines in dem Ottomotor eingebauten Katalysators ab. Üblicherweise wird ein Wert für λ mittels einer so genannten Lambda-Sonde gemessen und abhängig von dem Messwert der Ottomotor möglichst genau auf λ = 1 geregelt, um eine optimale Konvertierungsrate von üblicherweise verwendeten Dreiwegekatalysatoren zu erreichen.from Air-fuel ratio hang significantly the specific fuel consumption of a gasoline engine as well its pollutant emissions, that is exhaust emissions and a Degree of conversion of a built-in gasoline engine catalyst from. Usually is a value for λ means a so-called lambda probe is measured and dependent on the measured value of the gasoline engine preferably exactly on λ = 1 regulated to an optimal conversion rate of usually used to achieve three-way catalysts.

Derartige Lambda-Sonden haben jedoch den Nachteil, dass sie eine gewisse Warmlaufzeit benötigen. Sie sind daher nicht sofort ab einem Startzeitpunkt des Ottomotors betriebsbereit. Daher wird während dieser Warmlaufphase herkömmlicherweise der Motor gesteuert und nicht geregelt betrieben, was hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs und der Schadstoffemission jedoch nicht optimal ist.such However, lambda probes have the disadvantage that they have a certain warm-up time need. she are therefore not immediately ready for operation from a starting time of the gasoline engine. Therefore, during this warm-up phase conventionally the engine operated and not operated regulated, what terms fuel consumption and pollutant emissions, however optimal.

Als Alternative oder Ergänzung zu der Verwendung einer Lambda-Sonde wurde daher vorgeschlagen, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Verbrennungsmotors aus einem in Zylindern des Verbrennungsmotors gemessenen Zylinderdruck zu bestimmen.When Alternative or supplement for the use of a lambda probe was therefore proposed that Air-fuel ratio an internal combustion engine from one in cylinders of the internal combustion engine to determine measured cylinder pressure.

Aus der EP 0 851 107 A2 ist diesbezüglich bekannt, einen Zylinderdruck zu einem gegebenen Kurbelwinkel vor einem oberen Totpunkt des Zylinders und einem vorgegebenen Kurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt des Zylinders zu messen und hieraus das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu bestimmen. Eine derartige Bestimmung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ist jedoch insbesondere bezüglich der Langzeitstabilität relativ ungenau.From the EP 0 851 107 A2 In this regard, it is known to measure a cylinder pressure at a given crank angle before a top dead center of the cylinder and a predetermined crank angle after top dead center of the cylinder and to determine therefrom the air-fuel ratio. However, such a determination of the air-fuel ratio is relatively inaccurate, particularly with regard to the long-term stability.

Aus Norbert Müller, Adaptive Motorregelung beim Ottomotor unter Verwendung von Brennraumdruck-Sensoren, VDI Fortschritt-Bericht Reihe 12 Nr. 545, Düsseldorf 2003, Seiten 108–112 ist ein Verfahren bekannt, bei welchem ein Wert für λ aus dem Unterschied eines modellierten indizierten Moments und eines gemessenen Moments berechnet wird, wobei das gemessene Moment auf Basis von Zylinderdruckmessungen ermittelt wird. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass es nur für Luftverhältnisse λ ≥ 0,9 anwendbar ist und somit beispielsweise nicht zum geregelten Betrieb von Katalysatoraufheizkonzepten mit Sekundärluftpumpen verwendet werden kann.Out Norbert Müller, Adaptive engine control in the gasoline engine using combustion chamber pressure sensors, VDI Progress Report Series 12 No. 545, Dusseldorf 2003, pages 108-112 a method is known in which a value for λ is derived from the difference of a modeled one calculated moments and a measured moment is calculated, where the measured torque is based on cylinder pressure measurements is determined. However, this method has the disadvantage that it only for Air ratios λ ≥ 0.9 applicable and thus, for example, not for the controlled operation of Katalysatoraufheizkonzepten with secondary air pumps can be used.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Bestimmung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bereitzustellen, wobei eine möglichst genaue Bestimmung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auch für Werte von λ < 0, 9 möglich ist.It is therefore an object of the present invention, a method or a device for determining the air-fuel ratio to provide one as possible accurate determination of air-fuel ratio also for values of λ <0, 9 is possible.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 19. Die abhängigen Ansprüche definieren vorteilhafte oder bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.These Task is solved by a method according to claim 1 or by a device according to claim 19. The dependent claims define advantageous or preferred embodiments of the present invention Invention.

Erfindungsgemäß wird zur Bestimmung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Verbrennungsmotors vorgeschlagen, eine mindestes einen Zylinder des Verbrennungsmotors zugeführte Kraftstoffmasse und einen Zylinderdruck in dem mindestens einen Zylinder des Verbrennungsmotors zu bestimmen, abhängig von dem Zylinderdruck einen Gesamtumsatz in dem mindestens einen Zylinder zu bestimmen und abhängig von dem Gesamtumsatz und der zugeführten Kraftstoffmasse das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu bestimmen.According to the invention, for determining an air-fuel ratio of an internal combustion engine, it is proposed to determine a fuel mass supplied to at least one cylinder of the internal combustion engine and a cylinder pressure in the at least one cylinder of the internal combustion engine, depending on the cylinder pressure to determine a total revenue in the at least one cylinder and dependent of the Total sales and the fuel mass supplied to determine the air-fuel ratio.

Zur Bestimmung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kann dabei insbesondere ein Verhältnis des Gesamtumsatzes zu der zugeführten Kraftstoffmasse, auch als Verbrennungskennwert bezeichnet, herangezogen werden. Es hat sich nämlich gezeigt, dass dieser Verbrennungskennwert quadratisch von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis abhängt und somit das Luft-Kraftstoff-Verhältnis aus dem Verbrennungskennwert bestimmt werden kann.to Determination of the air-fuel ratio can in particular a relationship of total sales to the supplied Fuel mass, also referred to as the combustion characteristic, used become. It has become shown that this combustion characteristic is quadratically dependent on the air-fuel ratio and thus the air-fuel ratio can be determined from the combustion characteristic value.

Eine derartige Bestimmung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses abhängig von dem Gesamtumsatz und der zugeführten Kraftstoffmasse ermöglicht eine relativ genaue Bestimmung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auch für Werte des Luftverhältnisses λ < 0,9.A Such determination of the air-fuel ratio depends on the total turnover and the supplied Fuel mass allows a relatively accurate determination of the air-fuel ratio also for values the air ratio λ <0.9.

Der Gesamtumsatz kann insbesondere bestimmt werden, indem ein Summenheizverlauf für den mindestens einen Zylinder bestimmt wird und als Gesamtumsatz der Maximalwert des Summenheizverlaufs bestimmt wird. Der Summenheizverlauf kann dabei insbesondere mittels der Indizierauswertung nach Hohenberg aus dem Verlauf des mindestens einen Zylinderdrucks über einen Kurbelwinkel des mindestens einen Zylinders bestimmt werden. Diese Auswertung ist mit relativ wenig Rechenaufwand in Echtzeit möglich.Of the Total sales can be determined in particular by a cumulative heating process for the at least one cylinder is determined and the total sales of the Maximum value of the Sumheizheizverlaufs is determined. The cumulative heating process can in particular by means of indexing to Hohenberg from the course of the at least one cylinder pressure over a Crank angle of the at least one cylinder can be determined. These Evaluation is possible with relatively little computational effort in real time.

Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis kann insbesondere aus einer Abweichung des aus dem Gesamtumsatz und der zugeführten Kraftstoffmasse bestimmten Verbrennungskennwerts von einem modellierten Verbrennungskennwert für λ = 1 bestimmt werden. Der modellierte Verbrennungskennwert kann bei einem Betrieb des Verbrennungsmotors anhand eines mittels einer Lambda-Sonde gemessenen Werts für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis adaptiert werden. Anstelle einer Sinusfunktion kann die Modulation auch mit anderen Funktionsansätzen erfolgen.The Air-fuel ratio In particular, a deviation of the total sales and the supplied Fuel mass determined combustion characteristic of a modeled Combustion characteristic for λ = 1 determined become. The modeled combustion parameter can be used during operation of the internal combustion engine by means of a lambda probe measured Value for the air-fuel ratio be adapted. Instead of a sine function, the modulation also with other functional approaches respectively.

Zur Bestimmung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses können weitere Parameter wie beispielsweise eine Motor- bzw. Kühlwassertemperatur berücksichtigt werden.to Determination of the air-fuel ratio may include other parameters such as For example, considered an engine or cooling water temperature become.

Alternativ kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auch abhängig von einer Steigung des reziproken Verbrennungskennwerts, welcher wie oben angesprochen bestimmt wird, bestimmt werden. Hierzu kann dem Verbrennungsmotor eine insbesondere sinusförmig modulierte Kraftstoffmasse zugeführt werden und eine entsprechende Amplitude des reziproken Verbrennungskennwerts über einen rekursiven Least-Square-Schätzer ermittelt werden. Anstelle einer Sinusfunktion kann die Modulation auch mit anderen Funktionsansätzen erfolgen.alternative can the air-fuel ratio also dependent of a slope of the reciprocal combustion characteristic, which determined as described above. For this purpose can the internal combustion engine, in particular a sinusoidally modulated fuel mass supplied and a corresponding amplitude of the reciprocal combustion characteristic over a recursive least-squares estimator become. Instead of a sine function, the modulation can also with other functional approaches respectively.

Die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nötige Elektronik kann auf einfache Weise in eine Motorsteuerung integriert werden, da die benötigten Signale wie der Zylinderdruck üblicherweise ohnehin gemessen werden.The for the execution the method according to the invention necessary Electronics can be easily integrated into a motor control be as needed Signals like the cylinder pressure usually be measured anyway.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:The Invention will now be described with reference to the accompanying drawings using preferred embodiments explained in more detail. It demonstrate:

1 Messkurven, welche eine Abhängigkeit eines Verbrennungskennwerts von λ zeigen, 1 Measuring curves which show a dependence of a combustion characteristic of λ,

2 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, 2 a block diagram of an embodiment of the present invention,

3 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, 3 a block diagram of another embodiment of the present invention,

4 Graphen zur Verdeutlichung der Gewinnung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses aus einem reziproken Verbrennungskennwert, 4 Graphs illustrating the recovery of an air-fuel ratio from a reciprocal combustion characteristic,

5 ein Blockdiagramm noch eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, und 5 a block diagram of yet another embodiment of the present invention, and

6 ein Blockschaltbild einer Motorsteuerung zur Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens. 6 a block diagram of a motor controller for implementing the method according to the invention.

Im Folgenden soll unter Bezugnahme auf 1 das grundlegende Prinzip der vorliegenden Erfindung erläutert werden.The following is intended with reference to 1 the basic principle of the present invention will be explained.

Dazu wird der so genannte Verbrennungskennwert betrachtet. Für einen Zylinder eines Verbrennungsmotors bezeichnet der Verbrennungskennwert VKW das Verhältnis zwischen dem Gesamtumsatz Qmax, also der gesamten in dem Zylinder umgesetzten Energie, zu der dem Zylinder zugeführten Kraftstoffmasse mk, also

Figure 00040001
For this purpose, the so-called combustion characteristic is considered. For a cylinder of an internal combustion engine, the combustion characteristic value VKW denotes the ratio between the total conversion Qmax, that is to say the total energy converted in the cylinder, to the fuel mass mk supplied to the cylinder, ie
Figure 00040001

Ein derartiger Wert kann auch für alle Zylinder eines Verbrennungsmotors, beispielsweise eines Ottomotors, berechnet werden, indem die Verbrennungskennwerte einzelner Zylinder addiert werden.One Such value can also be for all cylinders of an internal combustion engine, for example a gasoline engine, calculated by the combustion characteristics of individual cylinders be added.

Prinzipiell ist jedoch eine Betrachtung nach Zylindern getrennt vorzuziehen, um schlussendlich auch für jeden Zylinder getrennt ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu ermitteln.in principle however, considering cylinders separately is preferable Finally, for each cylinder separately to determine an air-fuel ratio.

Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird dabei im Folgenden mittels des Luftverhältnisses λ angegeben, welches in der Beschreibungseinleitung in Gleichung (1) definiert wurde.The Air-fuel ratio is given below by means of the air ratio λ, which in the introduction to the description in equation (1) has been defined.

1 zeigt Messkurven des Verbrennungskennwerts in J/g über dem Luftverhältnis λ an zwei verschiedenen Arbeitspunkten eines Ottomotors, wobei Messkurve 1 bei 1100 Umdrehungen pro Minute und einem Ansaugdruck von 650 Millibar und Messkurve 2 für eine Motordrehzahl von 1500 Umdrehungen pro Minute und einen Ansaugdruck von 700 Millibar aufgenommen wurde. Es zeigt sich in beiden Fällen ein quadratischer Zusammenhang zwischen dem Verbrennungskennwert und λ, das heißt

Figure 00050001
wobei a0, a1 und a2 Konstanten sind, welche vom jeweiligen Arbeitspunkt (Motordrehzahl, Ansaugdruck) abhängen. Werden also beispielsweise diese Konstanten durch Bestimmung des Verbrennungskennwerts mit dem nachfolgend beschriebenen Verfahren und des Luftverhältnisses λ mit einer herkömmlichen Lambda-Sonde bestimmt und gespeichert, kann nachfolgend durch Auflösen von Gleichung (3) nach λ das Luftverhältnis λ aus dem Verbrennungskennwert bestimmt werden. 1 shows measured curves of the combustion characteristic in J / g over the air ratio λ at two different operating points of a gasoline engine, where measured curve 1 at 1100 revolutions per minute and a suction pressure of 650 millibars and trace 2 was recorded for an engine speed of 1500 revolutions per minute and a suction pressure of 700 millibars. In both cases, a quadratic relationship between the combustion characteristic and λ, that is, shows
Figure 00050001
where a0, a1 and a2 are constants which depend on the respective operating point (engine speed, intake pressure). If, for example, these constants are determined and stored by determining the combustion characteristic value with the method described below and the air ratio λ with a conventional lambda probe, the air ratio λ can subsequently be determined from the combustion characteristic value by solving equation (3) for λ.

Wie aus Gleichung (2) ersichtlich, muss zur Berechnung des Verbrennungskennwerts der Gesamtumsatz Qmax und die dem Zylinder zugeführte Brennstoffmasse mk bestimmt werden. Dabei wird mk in einem Verbrennungsmotor üblicherweise ohnehin bestimmt bzw. geregelt. Der Gesamtumsatz Qmax kann aus einer Messung des Zylinderdrucks über dem momentanen Zylindervolumen bestimmt werden. Dabei wird als Parameter für das Zylindervolumen üblicherweise der so genannte Kurbelwinkel gemessen, aus welchem sich das Zylindervolumen unmittelbar berechnen lässt.As from equation (2) must be used to calculate the combustion characteristic the total conversion Qmax and the fuel mass mk supplied to the cylinder is determined become. In this case, mk is usually in an internal combustion engine anyway determined or regulated. The total sales Qmax can be from a measurement the cylinder pressure over the current cylinder volume can be determined. It is used as a parameter for the Cylinder volume usually the so-called crank angle measured, from which the cylinder volume can be calculated directly.

Zur Berechnung des Gesamtumsatzes Qmax wird dabei aus der Messung des Zylinderdrucks über dem Zylindervolumen ein so genannter Summenheizverlauf, welcher die durch Verbrennung erzeugte Wärmemenge abzüglich von Verlusten durch Wandwärme der Zylinder oder so genannte Blow-By-Verluste kennzeichnet, berechnet. Dies kann beispielsweise durch die bekannte Auswertung nach Hohenberg erfolgen. Dabei werden aus einer Vielzahl von Messpunkten (pi, Vi), i = 1, 2, ..., N, wobei pi ein bei einem Zylindervolumen Vi vorliegender Zylinderdruck und N eine Anzahl der Messpunkte ist, gemäß

Figure 00050002
bestimmt, wobei cv die spezifische Wärmekapazität bei konstantem Volumen, R die allgemeine Gaskonstante und κ der Adiabatenexponent sind. κ beträgt bei typischen Gasgemischen etwa 1,33. Die spezifische Wärmekapazität cv kann näherungsweise zu
Figure 00060001
bestimmt werden, wobei T eine Brennraumtemperatur in Kelvin und A eine motorabhängige Konstante ist, welche für Ottomotoren typischerweise 0,1 beträgt.To calculate the total sales Qmax from the measurement of the cylinder pressure over the cylinder volume, a so-called sum heating curve, which characterizes the amount of heat generated by combustion minus losses due to wall heat of the cylinders or so-called blow-by losses, is calculated. This can be done for example by the well-known evaluation to Hohenberg. In this case, from a multiplicity of measuring points (p i , V i ), i = 1, 2,..., N, where p i is a cylinder pressure present at a cylinder volume V i and N is a number of the measuring points
Figure 00050002
where c v is the specific heat capacity at constant volume, R is the general gas constant and κ is the adiabatic exponent. κ is about 1.33 for typical gas mixtures. The specific heat capacity c v can be approximated to
Figure 00060001
where T is a combustion chamber temperature in Kelvin and A is an engine dependent constant which is typically 0.1 for gasoline engines.

Der Summenheizverlauf Q wird dann durch einfache Summierung über den Heizverlauf ΔQi ermittelt:

Figure 00060002
The sum heating curve Q is then determined by simple summation over the heating curve ΔQ i :
Figure 00060002

Der Gesamtumsatz Qmax ist dann das Maximum des Summenheizverlaufs Q. Das oben beschriebene Verfahren benötigt einen relativ geringen Rechenaufwand und eignet sich daher insbesondere für Echtzeitberechnungen. Es können aber selbstverständlich auch andere Verfahren zur Berechnung des Gesamtumsatzes Qmax bzw. zur Berechnung des Summenheizverlaufs Q verwendet werden.Of the Total revenue Qmax is then the maximum of the cumulative heating Q. The method described above requires a relatively small Computational effort and is therefore particularly suitable for real-time calculations. It can but of course Other methods for calculating the total sales Qmax or be used to calculate the sum of heating Q.

In 2 ist ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses mittels des vorstehend beschriebenen Verfahrens dargestellt. Dabei wird einem Verbrennungsmotor 3 eine Kraftstoffmasse mk und eine Luftmasse ml zugeführt. Einflüsse E beeinflussen die Verbrennung in dem Verbrennungsmotor, zum Beispiel ein Zündwinkel, eine Motortemperatur oder ein Ansaugdruck.In 2 is a block diagram of an embodiment of an inventive apparatus for determining the air-fuel ratio by means of the method described above. This is an internal combustion engine 3 a fuel mass mk and an air mass ml supplied. Influences E affect the combustion in the internal combustion engine, for example, an ignition angle, an engine temperature or an intake pressure.

In dem Verbrennungsmotor 3 wird für jeden Zylinder ein Zylinderdruck p in Abhängigkeit von einem Kurbelwinkel φ gemessen und an eine Zylinderdruckauswerteeinrichtung 4 übergeben. Die Zylinderdruckauswerteeinrichtung 4 berechnet daraus entsprechend der Gleichungen (4)–(6) den Gesamtumsatz Qmax, wobei wie bereits beschrieben das jeweilige Zylindervolumen direkt von dem Kurbelwinkel abhängt.In the internal combustion engine 3 For each cylinder, a cylinder pressure p is measured as a function of a crank angle φ and to a cylinder pressure evaluation device 4 to hand over. The cylinder pressure evaluation device 4 calculated from the equations (4) - (6) the total Qmax, where, as already described, the respective cylinder volume directly depends on the crank angle.

Der Gesamtumsatz Qmax wird ebenso wie die zugeführte Kraftstoffmasse mk, eine Motordrehzahl nm sowie die Einflüsse E beschreibende Parameter einer Lambda-Modelliereinrichtung 5 zugeführt, welche hieraus im Wesentlichen basieren auf Gleichung (3) einen Wert λm für das Luftverhältnis, welcher das Luft-Kraftstoff-Verhältnis kennzeichnet, ausgibt. Die Motordrehzahl nm sowie Einflüsse E können dabei zur Festlegung eines jeweiligen Arbeitspunktes und somit beispielsweise der korrekten Parameter a0, a1 und a2 aus Gleichung (3) verwendet werden.The total conversion Qmax, as well as the supplied fuel mass mk, an engine speed nm and the influences E descriptive parameters of a lambda modeling 5 which, based thereon, based on equation (3), outputs a value λm for the air ratio which characterizes the air-fuel ratio. The engine speed nm and influences E can be used to define a respective operating point and thus, for example, the correct parameters a0, a1 and a2 from equation (3).

In 3 ist ein detaillierteres Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels der Lambda-Modelliereinrichtung 5 aus 2 dargestellt. Dabei wird in einer ersten Berechnungseinheit 6 aus dem Gesamtumsatz Qmax und der zugeführten Kraftstoffmasse mk gemäß Gleichung (2) ein gemessener Verbrennungskennwert VKWm berechnet.In 3 Figure 4 is a more detailed block diagram of one embodiment of the lambda modeler 5 out 2 shown. This is done in a first calculation unit 6 from the total conversion Qmax and the supplied fuel mass mk according to equation (2) a measured combustion characteristic value VKWm calculated.

Des Weiteren wird in einer zweiten Berechnungseinheit 7 ein theoretischer oder modellierter Verbrennungskennwert VKWt für einen durch Motordrehzahl nm, Ansaugdruck ps und Zündwinkel ZW definierten Arbeitspunkt für ein Luftverhältnis λ = 1, das heißt für stöchiometrische Verbrennung, berechnet. Dies kann beispielsweise kennfeldbasiert mittels vorher an einem Motorprüfstand aufgenommenen Kennfeldern erfolgen. Es ist jedoch auch eine Modellierung über einen Polynomansatz beispielsweise gemäß VKWt = b0 + b1·nm + b2·ps + b3·ZW + b4·nm2 + VKWk (7)möglich, wobei b0–b4 Konstanten sind und VKWk ein Korrekturoffset ist.Furthermore, in a second calculation unit 7 a theoretical or modeled combustion parameter VKWt for a defined by engine speed nm, intake pressure ps and ignition angle ZW operating point for an air ratio λ = 1, that is calculated for stoichiometric combustion. This can be done, for example, map-based by means of previously recorded on an engine test bench maps. However, it is also a modeling over a polynomial sentence, for example according to VKWt = b0 + b1 * nm + b2 * ps + b3 * ZW + b4 * nm 2 + VKWk (7) possible, where b0-b4 are constants and VKWk is a correction offset.

Dieser Korrekturoffset VKWk kann mittels einer später erläuterten Adaptionsschleife adaptiert werden und in einem Addierer 10 zu dem von der zweiten Berechnungseinheit 7 ausgegebenen Wert addiert werden, um den modellierten Verbrennungskennwert VKWt zu bilden. Dieser wird in einer Subtrahiereinheit 11 von dem gemessenen Verbrennungskennwert VKWm abgezogen, um einen Differenzverbrennungskennwert ΔVKW zu bilden. Zur Adaption des Korrekturoffsets VKWk wird diese Differenz einer Adaptionseinrichtung 9 zugeführt. Diese Adaptionseinrichtung 9 wird von einer Aktivierungseinrichtung 8 aktiviert, falls ein von einer Lambda-Sonde gemessenes Luftverhältnis λs innerhalb einer vorgegebenen Genauigkeit gleich 1 ist. Für ein Luftverhältnis von 1 sollte der gemessene Verbrennungskennwert VKWm mit dem – für λ = 1 modellierten – modellierten Verbrennungskennwert VKWt übereinstimmen und somit ΔVKW = 0 sein. Dementsprechend wird VKWk von der Adaptionseinrichtung 9 verändert, bis ΔVKW = 0 ist.This correction offset VKWk can be adapted by means of a later explained adaptation loop and in an adder 10 to that of the second calculation unit 7 outputted value to form the modeled combustion characteristic VKWt. This is in a subtraction unit 11 subtracted from the measured combustion characteristic value VKWm to form a differential combustion characteristic value ΔVKW. For adaptation of the correction offset VKWk this difference of an adaptation device 9 fed. This adaptation device 9 is from an activation device 8th activated if an air ratio λs measured by a lambda probe is equal to 1 within a given accuracy. For an air ratio of 1, the measured combustion parameter VKWm should match the modeled combustion parameter VKWt modeled for λ = 1, and thus ΔVKW = 0. Accordingly, VKWk from the adaptation device 9 changed until ΔVKW = 0.

In einer Lambda-Berechnungseinheit 12 wird schließlich aus der Differenz ΔVKW das Luftverhältnis λm berechnet, wobei zusätzlich eine Motortemperatur, repräsentiert durch eine Kühlwassertemperatur Tw, berücksichtigt werden kann. Die Verwendung der Differenz ΔVKW anstelle des gemessenen Werts VKWm zur Berechnung von λm hat dabei insbesondere den Vorteil, dass über den Wert VKWt der Arbeitspunkt des Motors berücksichtigt werden kann.In a lambda calculation unit 12 finally, the air ratio λm is calculated from the difference ΔVKW, wherein additionally an engine temperature, represented by a cooling water temperature Tw, can be taken into account. The use of the difference ΔVKW instead of the measured value VKWm for the calculation of λm has the particular advantage that the operating point of the motor can be taken into account via the value VKWt.

Eine andere Möglichkeit zur Berechnung von λ aus einem gemessenen Verbrennungskennwert VKW soll nun unter Bezugnahme auf 4 und 5 erläutert werden. Messkurve 13 in 4 zeigt dabei den reziproken Verbrennungskennwert RVKW = 1/VKW über dem reziproken Luftverhältnis Φ = 1/λ. Entsprechend Gleichung (3) gilt auch hier ein quadratischer Zusammenhang, nämlich RVKW = c2·Φ2 + c1·Φ + c0 (8)wobei c0, c1 und c2 wiederum Koeffizienten sind, welche prinzipiell auch vom Arbeitspunkt abhängen können. Erfindungsgemäß wird nun bei der Messung des reziproken Verbrennungskennwerts die zugeführte Kraftstoffmasse mk sinusförmig moduliert. mk = mk0(1 + mkAsin(ωt)) = mk0 + mkM(t) (9)wobei mk0 ein Mittelwert oder Gleichanteil der zugeführten Luftmasse, mkA eine Modulationsamplitude, mkM eine momentane Modulationsamplitude, ω die Kreisfrequenz der Modulation und t die Zeit bedeutet. Eine derartige sinusförmige Anregung führt zu einem entsprechenden Verhalten des reziproken Verbrennungskennwerts, wie dies in Kurve 14 angedeutet ist, wobei hier eine Phasenverschiebung auftreten kann, also RVKW = A0 + A1sin(ωt) + A2cos(ωt) (10)wobei A0 einen Gleichanteil, A1 einen Sinusanteil und A2 einen Kosinusanteil des reziproken Verbrennungskennwerts darstellt. Die Faktoren A0, A1 und A2 werden beispielsweise in einem Motorsteuergerät in Echtzeit über einen Least-Square-Schätzer ermitteln, wobei der reziproke Verbrennungskennwert prinzipiell gemäß Gleichung (2) berechnet wird. Die Phasenverschiebung des reziproken Verbrennungskennwerts ergibt sich als arctan (A2/A1), während sich die Amplitude ARVKW der Schwingung des reziproken Verbrennungskennwerts zu

Figure 00080001
ergibt. Für eine Modulation kleiner Amplitude kann Kurve 13 für den durch die Modulation überstrichenen Bereich näherungsweise als linear angesehen werden, wobei die Steigung der Kurve 13 dann das Verhältnis der Amplitude ARVKW zu einer entsprechenden Amplitude AΦ des reziproken Luftverhältnisses Φ, welche durch Kurve 15 in 4 angedeutet ist, entspricht. Diese Steigung ist andererseits gleich dem Gradienten des Polynoms aus Gleichung (8), das heißt
Figure 00090001
wobei AP den jeweils betrachteten Arbeitspunkt bezeichnet.Another possibility for calculating λ from a measured combustion characteristic value VKW is now to be made with reference to FIG 4 and 5 be explained. measured curve 13 in 4 shows the re ziproken combustion characteristic RVKW = 1 / VKW above the reciprocal air ratio Φ = 1 / λ. According to equation (3), a quadratic relationship applies here, too RVKW = c2 · Φ 2 + c1 · Φ + c0 (8) where c0, c1 and c2 are again coefficients which in principle can also depend on the operating point. According to the invention, the supplied fuel mass mk is now sinusoidally modulated during the measurement of the reciprocal combustion characteristic value. mk = mk 0 (1 + mk A sin (ωt)) = mk 0 + mk M (t) (9) where mk 0 is an average or DC component of the air mass supplied, mk A is a modulation amplitude, mk M is a momentary modulation amplitude, ω is the angular frequency of the modulation and t is the time. Such a sinusoidal excitation leads to a corresponding behavior of the reciprocal combustion characteristic, as shown in curve 14 is indicated, in which case a phase shift may occur, ie RVKW = A0 + A1sin (ωt) + A2cos (ωt) (10) where A0 represents a DC component, A1 a sine component and A2 a cosine component of the reciprocal combustion characteristic value. The factors A0, A1 and A2 are determined, for example, in an engine control unit in real time via a least square estimator, the reciprocal combustion parameter being calculated in principle according to equation (2). The phase shift of the reciprocal combustion characteristic is given as arctan (A2 / A1), while the amplitude A RVKW increases with respect to the oscillation of the reciprocal combustion parameter
Figure 00080001
results. For a small amplitude modulation curve can 13 for the area swept by the modulation approximately as linear, with the slope of the curve 13 then the ratio of the amplitude A RVKW to a corresponding amplitude A Φ of the reciprocal air ratio Φ, which by curve 15 in 4 is indicated corresponds. On the other hand, this slope is equal to the gradient of the polynomial of equation (8), that is
Figure 00090001
where AP denotes the respective considered operating point.

Entsprechend Gleichung (1) gilt

Figure 00090002
und entsprechend für die Amplitude AΦ
Figure 00090003
According to equation (1) applies
Figure 00090002
and correspondingly for the amplitude A Φ
Figure 00090003

Aus Gleichungen (9), (12), (13) und (14) lässt sich dann das reziproke Luft-Kraftstoff-Verhältnis Φ und somit ein Wert für das Luftverhältnis λ am Arbeitspunkt gemäß

Figure 00090004
berechnen, wobei die Funktion f gemäß
Figure 00090005
gegeben ist. Die benötigten Koeffizienten c1, c2 werden dabei beispielsweise über eine Messung mit einer Lambda-Sonde adaptiert bzw. bestimmt und in der Motorsteuerung abgespeichert.From equations (9), (12), (13) and (14) can then be the reciprocal air-fuel ratio Φ and thus a value for the air ratio λ at the operating point according to
Figure 00090004
calculate, where the function f according to
Figure 00090005
given is. The required coefficients c1, c2 are adapted or determined, for example, via a measurement with a lambda probe and stored in the engine control.

In 5 ist ein Blockdiagramm zur Implementierung des vorstehend beschriebenen Verfahrens zur Bestimmung von λm dargestellt. Verbrennungsmotor 3 und Zylinderdruckauswerteeinrichtung 4 entsprechend dabei den entsprechenden Blöcken aus 2 und werden daher nicht nochmals erläutert. Eine Berechnungseinheit 21, welche im Wesentlichen der ersten Berechnungseinheit 6 aus 4 entspricht, berechnet aus dem Gesamtumsatz Qmax und der zugeführten Kraftstoffmasse mk(t) den reziproken Verbrennungskennwert RVWK(t) aus Gleichung (10). Das in Klammern gesetzte t deutet an, dass es sich nun im Gegensatz zu dem Fall von 4 um sinusförmig zeitlich modulierte Größen handelt. Der reziproke Verbrennungskennwert RVWK(t) wird einem Filter 22 zugeführt. Dieses Filter hat die Aufgabe, unplausible Werte von RVWK(t), welche beispielsweise durch Aussetzer der Verbrennung entstehen können, herauszufiltern. Hierfür kann das Filter 22 beispielsweise als Gradientenfilter ausgestaltet sein.In 5 Fig. 12 is a block diagram for implementing the method for determining λm described above. internal combustion engine 3 and cylinder pressure evaluation device 4 corresponding to the corresponding blocks 2 and will therefore not be explained again. A calculation unit 21 which is essentially the first calculation unit 6 out 4 calculated from the total conversion Qmax and the supplied fuel mass mk (t) corresponds to the reciprocal combustion characteristic value RVWK (t) from equation (10). The bracketed t indicates that it is now in contrast to the case of 4 are sinusoidally temporally modulated quantities. The reciprocal combustion index RVWK (t) becomes a filter 22 fed. The purpose of this filter is to filter out implausible values of RVWK (t), which can arise, for example, as a result of burnout. For this purpose, the filter 22 be configured for example as a gradient filter.

Der gefilterte reziproke Verbrennungskennwert wird dann einem Least-Square-Schätzer 23 zur Bestimmung der Amplitude ARVKW zugeführt. Ein Gewichtungsfaktor V kann dazu benutzt werden, die Werte von RVKW(t) derart zu gewichten, dass „ältere" Messwerte allmählich bei der Berechnung von ARVKW nicht mehr berücksichtigt werden. V kann daher auch als „Vergessensfaktor" bezeichnet werden. Hierdurch wird eine Dynamik des Least-Square-Schätzers 23 beeinflusst.The filtered reciprocal of combustion value then becomes a least squares estimator 23 for determining the amplitude A RVKW supplied. A weighting factor V can be used to weight the values of RVKW (t) such that "older" measured values are no longer taken into account in the calculation of A RVKW and V can therefore also be referred to as the "forgetting factor". This provides a dynamics of the least squares estimator 23 affected.

Eine weitere Berechnungseinheit 24 berechnet dann gemäß Gleichungen (15) und (16) den gewünschten Wert für das Luftverhältnis λm.Another calculation unit 24 then calculates the desired value for the air ratio λm according to equations (15) and (16).

Es ist zu beachten, dass die beschriebenen Verfahren zur Ermittlung von λ bevorzugt getrennt nach Zylindern eingesetzt werden. Es ist aber selbstverständlich auch möglich, einen gemittelten Wert des Luftverhältnisses λ für alle Zylinder zu bestimmen. Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nötigen Funktionen, also die verschiedenen Mittel aus 1, 2 und 5, sind bevorzugt innerhalb einer Motorsteuerung integriert, wie dies in 6 gezeigt ist.It should be noted that the described methods for determining λ are preferably used separately for cylinders. Of course, it is also possible to determine an averaged value of the air ratio λ for all cylinders. The functions necessary for carrying out the method according to the invention, ie the different means 1 . 2 and 5 , are preferably integrated within a motor control, as in 6 is shown.

Dabei wird von einem Verbrennungsmotor 3 der Zylinderdruck p(φ) einer Motorsteuerung 16 zugeführt. Die Motorsteuerung 16 umfasst Mittel 17 zur Verbrennungsanalyse, Mittel 18 zur Bildung von λm entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren, Mittel 19 zur Lambda-Regelung und Mittel 20 zur Lambda-Diagnose. Die Mittel 17 zur Verbrennungsanalyse benutzen die Zylinderdruckmessung für andere als die vorstehend beschriebenen Zwecke, beispielsweise zur Bestimmung von induzierten Motormomenten oder zur Bestimmung eines Verlustes. Die Mittel 20 zur Lambda-Diagnose empfangen einen Wert λs des Luftverhältnisses von einer Lambda-Sonde und vergleichen ihn – beispielsweise zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Lambda-Sonde oder zur Adaption des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend 4 – mit dem von den Mitteln 18 zur Lambda-Modellierung gelieferten Wert λm. Die Mittel 19 zur Lambda-Regelung geben in Abhängigkeit von λm – insbesondere in der Startphase des Verbrennungsmotors 3 – oder von λs ein Steuersignal e an den Verbrennungsmotor 3, welches die Einspritzung des Verbrennungsmotors regelt.It is powered by an internal combustion engine 3 the cylinder pressure p (φ) of a motor control 16 fed. The engine control 16 includes funds 17 for combustion analysis, means 18 to form λm according to the method of the invention, means 19 to the lambda control and means 20 for lambda diagnosis. The means 17 for combustion analysis use cylinder pressure measurement for purposes other than those described above, for example, to determine induced engine torque or to determine a loss. The means 20 for lambda diagnosis receive a value λs of the air ratio of a lambda probe and compare it - for example, to check the operability of the lambda probe or for adapting the method according to the invention 4 - with the means 18 λm supplied to lambda modeling. The means 19 to lambda control give as a function of λm - especially in the starting phase of the internal combustion engine 3 Or from λs a control signal e to the internal combustion engine 3 , which regulates the injection of the internal combustion engine.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Bestimmung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in Ottomotoren, ist prinzipiell aber auch auf andere Verbrennungsmotoren wie beispielsweise Dieselmotoren anwendbar.The inventive method is particularly suitable for determining the air-fuel ratio in gasoline engines, is in principle also on other internal combustion engines such as diesel engines applicable.

11
Messkurvemeasured curve
22
Messkurvemeasured curve
33
Verbrennungsmotorinternal combustion engine
44
Berechnungseinheitcalculation unit
55
Berechnungseinheitcalculation unit
66
Berechnungseinheitcalculation unit
77
Berechnungseinheitcalculation unit
88th
Freigabeeinrichtungrelease device
99
Adaptionseinrichtungadaptation device
1010
Summierersumming
1111
Summierersumming
1212
Modellierungseinrichtungmodeling means
1313
Messkurvemeasured curve
1414
Anregungstimulation
1515
Schwingungvibration
1616
Motorsteuerungmotor control
1717
Mittel zur Verbrennungsanalysemedium for combustion analysis
1818
Mittel zur Lambda-Modellierungmedium for lambda modeling
1919
Mittel zur Lambda-Regelungmedium to lambda control
2020
Mittel zur Lambda-Diagnosemedium for lambda diagnosis
2121
Berechnungseinheitcalculation unit
2222
Filterfilter
2323
Least-Square-SchätzerLeast-squares estimator
2424
Modellierungseinheitmodeling unit
mkmk
KraftstoffmasseFuel mass
mlml
Luftmasseair mass
λλ
Luftverhältnisair ratio
VKWFMV
VerbrennungskennwertCombustion parameter
p(φ)p (φ)
Zylinderdruckcylinder pressure
nmnm
MotordrehzahlEngine speed
QmaxQmax
Gesamtumsatztotal sales
λm.lambda..sub.m
modelliertes Luftverhältnismodeled air ratio
λs.lambda..sub.s
gemessenes Luftverhältnismeasured air ratio
ee
EinspritzsignalInjection signal
ARVKW A RVKW
Amplitudeamplitude
VV
Gewichtungsfaktorweighting factor
RVKWRVKW
reziproker Verbrennungskennwertreciprocal Combustion parameter
psps
Ansaugdrucksuction
ZWZW
Zündwinkelfiring angle
VKWkVKWk
Korrekturwertcorrection value
VKWtVKWt
berechneter Verbrennungskennwertcalculated Combustion parameter
VKWmVKWm
gemessener Verbrennungskennwertmeasured Combustion parameter
ΔVKWΔVKW
VerbrennungskennwertsdifferenzCombustion characteristic value difference
Twtw
KühlwassertemperaturCooling water temperature

Claims (21)

Verfahren zur Bestimmung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (λm) eines Verbrennungsmotors (3), wobei eine mindestens einem Zylinder des Verbrennungsmotors (3) zugeführte Kraftstoffmasse (mk) und ein Zylinderdruck (p(φ)) in dem mindestens einen Zylinder bestimmt wird, wobei abhängig von dem Zylinderdruck (p(φ)) ein Gesamtumsatz (Qmax) des mindestens einen Zylinders bestimmt wird, und wobei abhängig von dem Gesamtumsatz (Qmax) und der zugeführten Kraftstoffmasse (mk) das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λm) bestimmt wird.Method for determining an air-fuel ratio (λm) of an internal combustion engine ( 3 ), wherein at least one cylinder of the internal combustion engine ( 3 ) and a cylinder pressure (p (φ)) is determined in the at least one cylinder, wherein depending on the cylinder pressure (p (φ)) a total conversion (Qmax) of the at least one cylinder is determined, and depending on the total conversion (Qmax) and the supplied fuel mass (mk), the air-fuel ratio (λm) is determined. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderdruck (p(φ)) in Abhängigkeit von einem jeweiligen Volumen des mindestens einen Zylinders bestimmt wird, und dass der Gesamtumsatz (Qmax) in Abhängigkeit von dem Zylinderdruck (p(φ)) und dem jeweiligen Volumen bestimmt wird.Method according to claim 1, characterized, that the cylinder pressure (p (φ)) dependent on determined by a respective volume of the at least one cylinder will, and that the total sales (Qmax) depending from the cylinder pressure (p (φ)) and the respective volume is determined. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtumsatz (Qmax) als Maximum eines Summenheizverlaufs (Q) des mindestens einen Zylinders bestimmt wird.Method according to claim 2, characterized in that that the total sales (Qmax) as the maximum of a cumulative heat flow (Q) of the at least one cylinder is determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λm) in Abhängigkeit von einem Verhältnis des Gesamtumsatzes (Qmax) zu der zugeführten Kraftstoffmasse (mk) bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the air-fuel ratio (λm) is dependent on a ratio of the Total sales (Qmax) to the fuel mass supplied (mk) is determined. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λm) in Abhängigkeit von einer Differenz des Verhältnisses des Gesamtumsatzes (Qmax) zu der zugeführten Kraftstoffmasse (mk) und einem modellierten Verhältnis bestimmt wird.Method according to claim 4, characterized in that that the air-fuel ratio (λm) in dependence from a difference of the ratio of total sales (Qmax) to the fuel mass (mk) supplied and a modeled relationship is determined. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das modellierte Verhältnis in Abhängigkeit von einer Motordrehzahl (nm), einem Ansaugdruck (ps) und/oder einem Zündwinkel (ZW) berechnet wird.Method according to claim 5, characterized in that that the modeled ratio in dependence of an engine speed (nm), a suction pressure (ps) and / or a firing angle (ZW) is calculated. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das modellierte Verhältnis mit einer Polynomfunktion berechnet wird.Method according to claim 5 or 6, characterized that the modeled ratio is calculated with a polynomial function. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das modellierte Verhältnis derart berechnet wird, dass die Differenz für einen stöchiometrischen Wert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Wesentlichen gleich 0 ist.Method according to one of claims 5 to 7, characterized that the modeled relationship like that is calculated that the difference for a stoichiometric value of the air-fuel ratio is substantially equal to 0. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das modellierte Verhältnis während einem Normalbetrieb des Verbrennungsmotors (3) mittels eines gemessenen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (λs) adaptiert wird.Method according to one of claims 5 to 8, characterized in that the modeled ratio during normal operation of the internal combustion engine ( 3 ) is adapted by means of a measured air-fuel ratio (λs). Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das gemessene Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λs) mit einer Lambda-Sonde gemessen wird.Method according to claim 9, characterized in that in that the measured air-fuel ratio (λs) is measured with a lambda probe becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zugeführte Kraftstoffmasse (mk) gemäß einer vorgegebenen Funktion moduliert wird, dass eine hierdurch hervorgerufene Modulation des Verhältnisses des Gesamtumsatzes (Qmax) zu der zugeführten Kraftstoffmasse (mk) gemessen wird und dass abhängig von der gemessenen Modulation des Verhältnisses des Gesamtumsatzes (Qmax) zu der zugeführten Kraftstoffmenge (mk) das Luft-Kraftstoff-Verhältnis bestimmt wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized, that the supplied Fuel mass (mk) according to a predetermined function is modulated, that caused thereby Modulation of the ratio of total sales (Qmax) to the fuel mass (mk) supplied is measured and that depends from the measured modulation of the ratio of total sales (Qmax) to the supplied Amount of fuel (mk) the air-fuel ratio is determined. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Funktion eine Sinusfunktion ist.Method according to claim 11, characterized in that that the given function is a sine function. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in Abhängigkeit von einer Amplitude der Modulation des Verhältnisses des Gesamtumsatzes (Qmax) zu der zugeführten Kraftstoffmasse (mk) bestimmt wird.Method according to claim 11 or 12, characterized that the air-fuel ratio dependent on from an amplitude of the modulation of the ratio of the total revenue (Qmax) to the supplied Fuel mass (mk) is determined. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude der Modulation des Verhältnisses des Gesamtumsatzes (Qmax) zu der zugeführten Kraftstoffmasse (mk) durch einen Least-Square-Schätzer (23) ermittelt wird.A method according to claim 13, characterized in that the amplitude of the modulation of the ratio of the total revenue (Qmax) to the supplied fuel mass (mk) by a least square estimator ( 23 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemäß
Figure 00160001
berechnet wird, wobei λm ein dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis entsprechendes Luftverhältnis, mk0 ein Mittelwert der Modulation der zugeführten Kraftstoffmenge, mkA eine Amplitude der Modulation der zugeführten Kraftstoffmasse (mk), ARVKW eine Amplitude der Modulation des Verhältnisses des Gesamtumsatzes zu der zugeführten Kraftstoffmasse und c1 sowie c2 vorgegebene Konstanten sind.
A method according to claim 13 or 14, characterized in that the air-fuel ratio according to
Figure 00160001
where λm is an air ratio corresponding to the air-fuel ratio, mk 0 is an average of the modulation of the amount of fuel supplied, mk A is an amplitude of the modulation of the supplied fuel mass (mk), A RVKW is an amplitude of the modulation of the ratio of the total revenue to the supplied fuel mass and c1 and c2 are predetermined constants.
Verfahren nach einem der Ansprühe 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das modulierte Verhältnis des Gesamtumsatzes (Qmax) zu der zugeführten Kraftstoffmasse (mk) gefiltert wird, um Einflüsse von Störungen einer Verbrennung in dem Verbrennungsmotor zu dämpfen.Process according to one of the claims 11 to 15, characterized in that that the modulated ratio of total sales (Qmax) to the fuel mass (mk) supplied is filtered to influences of disorders to damp a combustion in the internal combustion engine. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterung mit einem Gradientenfilter erfolgt.Method according to claim 16, characterized in that the filtering takes place with a gradient filter. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in Abhängigkeit von einer Temperatur des Verbrennungsmotors (3) bestimmt wird.Method according to one of claims 1 to 17, characterized in that the air-fuel ratio in dependence on a temperature of the internal combustion engine ( 3 ) is determined. Vorrichtung zur Bestimmung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (λm) eines Verbrennungsmotors (3), mit Mitteln zur Bestimmung einer mindestens einem Zylinder des Verbrennungsmotors (3) zugeführten Kraftstoffmasse (mk), Mitteln zur Bestimmung eines Zylinderdrucks (p(φ)) des mindestens einen Zylinders des Verbrennungsmotors (3), mit ersten Berechnungsmitteln (4) zur Berechnung eines Gesamtumsatzes (Qmax) in Abhängigkeit von dem Zylinderdruck (p(φ)), und mit zweiten Berechnungsmitteln (5, 612, 2124) zur Bestimmung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (λm) in Abhängigkeit von dem Gesamtumsatz (Qmax) und der zugeführten Kraftstoffmasse (mk).Device for determining an air-fuel ratio (λm) of an internal combustion engine ( 3 ), with means for determining at least one cylinder of the internal combustion engine ( 3 ) supplied fuel mass (mk), means for determining a cylinder pressure (p (φ)) of the at least one cylinder of the internal combustion engine ( 3 ), with first calculation means ( 4 ) for the calculation of a total turnover (Qmax) depending on the Cylinder pressure (p (φ)), and with second calculation means ( 5 . 6 - 12 . 21 - 24 ) for determining the air-fuel ratio (λm) as a function of the total conversion (Qmax) and the supplied fuel mass (mk). Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 18 ausgestaltet ist.Device according to claim 19, characterized in that that the device is carrying the method according to one of claims 1 to 18 is configured. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zumindest teilweise in eine Moto3rsteuerung (16) des Verbrennungsmotors (3) integriert ist.Apparatus according to claim 19 or 20, characterized in that the device is at least partially in a Moto3rsteuerung ( 16 ) of the internal combustion engine ( 3 ) is integrated.
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