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Die
Erfindung geht von einem Verfahren zur Ermittlung eines Brennraumdrucks,
insbesondere einer Brennkraftmaschine, nach der Gattung des Hauptanspruchs
aus.
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Verfahren
zur Ermittlung eines Brennraumdrucks einer Brennkraftmaschine sind
bereits bekannt. Dazu können
beispielsweise. Brennraumdrucksensoren eingesetzt werden, die den
Brennraumdruck in einem Zylinder der Brennkraftmaschine messen und
ein entsprechendes Messsignal abgegeben. Allerdings sind die Signale
der Brennraumdrucksensoren fehlerbehaftet. Werden diese Fehler nicht
korrigiert, so verfälschen
Sie die aus den gemessenen Brennraumdruckwerten berechneten Zylinderdruckmerkmale
und führen
bei Ausregelung dieser Zylinderdruckmerkmale zu falschen Absolutwerten
und somit zu einer möglichen
Verstimmung der Zylinder der Brennkraftmaschine untereinander. Dabei
können
aus dem Brennraumdruckverlauf verschiedene Zylinderdruckmerkmale,
wie beispielsweise ein indizierter Brennraummitteldruck oder bestimmte
Umsatzpunkte des Heizverlaufs berechnet werden. Auf diesen Zylinderdruckmerkmalen
kann dann eine zylinderindividuelle Regelung aufsetzen. So kann
z.B. durch die Regelung des indizierten Brennraummitteldrucks der Zylinder
eine genauere Einstellung der Sollmomente und eine bessere Gleichstellung
der Zylinder in allen Betriebsbereichen erzielt werden.
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Zur
Korrektur eines Offsets eines Brennraum- oder Zylinderdrucksensors
ist es beispielsweise. aus der
EP 0411 580 A1 bekannt, in einem Ansaugtakt
eines Zylinders Zylinderdruckwerte zu ermitteln und mit einem vorgegebenen
Referenzminimumwert zu vergleichen. Die Differenzen zwischen den
ermittelten Zylinderdruckwerten und dem vorgegebenen Referenzminimumwert
werden dann als Offset-Korrekturwerte verwendet.
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Vorteile der
Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Ermittlung eines Brennraumdrucks, insbesondere einer Brennkraftmaschine,
mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den
Vorteil, dass ein erster zeitlicher Verlauf des Brennraumdruckes
mit einem zweiten zeitlichen Verlauf des Brennraumdruckes verglichen wird,
dass abhängig
vom Vergleichsergebnis ein Korrekturfaktor ermittelt wird und dass
der ermittelte Brennraumdruck mittels des Korrekturfaktors korrigiert
wird. Auf diese Weise stützt
sich die Bildung des Korrekturfaktors auf den Vergleich zweier zeitlicher
Verläufe
des Brennraumdruckes und nicht nur auf einen vorgegebenen Referenzwert,
sodass die Bildung des Korrekturfaktors weniger empfindlich gegenüber Störungen ist.
Somit kann die Genauigkeit der Zylinder- oder Brennraumdruckauswertung
erhöht
werden.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch
angegebenen Verfahren möglich.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn aus dem ersten zeitlichen Verlauf und dem
zweiten zeitlichen Verlauf des Brennraumdruckes an mehreren für beide
zeitlichen Verläufe
gleich vorgegebenen Referenzstellen jeweils ein Brennraumdruckwert
ermittelt wird, wenn für
mindestens zwei Referenzstellen die zugeordneten Brennraumdrücke des
ersten zeitlichen Verlaufs und des zweiten zeitlichen Verlaufs in
Beziehung zueinander gebracht werden und wenn eine Ausgleichsgerade
ermittelt wird, die die Beziehung zwischen den über die mindestens zwei Referenzstellen
jeweils einander zugeordneten Brennraumdrücke der beiden zeitlichen Verläufe abbildet
und in Abhängigkeit
deren Steigung der Korrekturfaktor gebildet wird. Auf diese Weise
lässt sich der
Korrekturfaktor mathematisch, insbesondere graphisch, und somit
besonders einfach und präzise
ermitteln. Durch Verwendung der Ausgleichsgeraden erfolgt zudem
eine Mittelung der Beziehung zwischen den über die mindestens zwei Referenzstellen
jeweils einander zugeordneten Brennraumdrücken der beiden zeitlichen
Verläufe,
sodass auch auf diese Weise die Empfindlichkeit gegenüber Störungen reduziert
und somit die Genauigkeit der Zylinder- bzw. Brennraumdruckauswertung
erhöht
werden kann.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn als Referenzstellen Kurbelwellenwinkel
oder Absolutzeitpunkte gewählt
werden. Der zeitliche Verlauf des Brennraumdruckes wird üblicherweise
sowieso über
die Kurbelwellenwinkel oder die Absolutzeitpunkte aufgetragen, sodass
die Referenzstellen besonders einfach bestimmt werden können.
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Besonders
vorteilhaft ist aber auch, wenn als Referenzstellen verschiedene
Zeit- oder Winkelabstände von
einer für
beide zeitlichen Verläufe
des Brennraumdruckes gleich vorgegebenen charakteristischen Situation
im Verbrennungsverlauf eines zugeordneten Zylinders der Brennkraftmaschine
gewählt
werden. Auf diese Weise impliziert die Ermittlung der Referenzstellen
eine Kalibrierung der beiden zeitlichen Verläufe, sodass die gewählten Referenzstellen
für beide
zeitlichen Verläufe
jeweils gleiche Situationen im Verbrennungsverlauf des zugeordneten
Zylinders darstellen. Eine zusätzliche
Kalibrierung der beiden zeitlichen Verläufe ist dann nicht erforderlich.
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Vorteilhaft
ist aber auch, wenn der erste zeitliche Verlauf und der zweite zeitliche
Verlauf des Brennraumdruckes auf eine charakteristische Situation
des Verbrennungsverlaufs eines zugeordneten Zylinders der Brennkraftmaschine
kalibriert werden. Wird eine solche Kalibrierung der beiden zeitlichen
Verläufe
des Brennraumdruckes durchgeführt,
so erlaubt dies anschließend
die besonders einfache Ermittlung der Referenzstellen lediglich
durch Vorgabe entsprechender absoluter Kurbelwellenwinkel oder absoluter
Zeitpunkte.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich, wenn als charakteristische Situation
im Verbrennungsverlauf ein maximaler Brennraumdruck gewählt wird.
Auf diese Weise lässt
sich die implizite oder explizite Kalibrierung besonders einfach
und präzise
durchführen.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich, wenn der erste zeitliche Verlauf und
der zweite zeitliche Verlauf des Brennraumdruckes so gewählt werden,
dass sie jeweils einen maximalen Brennraumdruck umfassen. Auf diese
Weise lässt
sich für
die Bestimmung des Korrekturfaktors sicherstellen, dass der zugrunde
gelegte erste zeitlich Verlauf und der zugrunde gelegte zweite zeitliche
Verlauf des Brennraumdruckes eine möglichst hohe Auflösung besitzen,
sodass insbesondere Störungen
durch Messungenauigkeiten und Rauschen bei der Ermittlung des Korrekturfaktors
reduziert werden können
und die Ermittlung des Korrekturfaktors auf diese Weise noch genauer
möglich
ist.
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Ein
entsprechender Vorteil ergibt sich, wenn der erste zeitliche Verlauf
und der zweite zeitliche Verlauf des Brennraumdruckes so gewählt werden,
dass sie jeweils einen oberen Kolbentotpunkt umfassen. Der obere
Kolbentotpunkt ist zumindest im Kompressionstakt mit einem maximalen
Brennraumdruck verknüpft.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen
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1 eine
grob schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine,
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2 zwei
Brennraumdruckverläufe über dem
Kurbelwellenwinkel,
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3 eine
Ausgleichsgerade,
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4 zwei
Brennraumdruckverläufe über der
Abweichung von einem Brennraumspitzendruck und
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5 einen
Ablaufplan zur Erläuterung
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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In 1 kennzeichnet 1 eine
Brennkraftmaschine, die beispielsweise. und ohne Ausschluss der
Allgemeinheit als Dieselmotor oder als Ottomotor ausgebildet sein
kann. Die Brennkraftmaschine 1 treibt dabei beispielsweise.
und ohne Ausschluss der Allgemeinheit ein Fahrzeug an. Gemäß dem Beispiel
nach 1 umfasst dabei die Brennkraftmaschine 1 einen
Motorblock 45, in dem vier Zylinder 10, 15, 20, 25 angeordnet sind
und in dem Fachmann bekannter Weise für den Betrieb der Brennkraftmaschine 1 beispielsweise.
nach dem Viertaktprinzip sorgen. Dabei ist beim Beispiel nach 1 in
einem Brennraum eines ersten Zylinders 10 ein erster Brennraumdrucksensor 50,
in einem Brennraum eines zweiten Zylinders 15 ein zweiter
Brennraumdrucksensor 55, in einem Brennraum eines dritten
Zylinders 20 ein dritter Brennraumdrucksensor 60 und
in einem Brennraum eines vierten Zylinders 25 ein vierter
Brennraumdrucksensor 65 angeordnet. Die Brennraumdrucksensoren 50, 55, 60, 65 erfassen
dabei in dem Fachmann bekannter Weise den Druck im Brennraum des
jeweiligen zugeordneten Zylinders und leiten jeweils ein entsprechendes
Messsignal an eine Steuerung 40 der Brennkraftmaschine 1 weiter. Über einen
Ansaugkanal 30 werden die Zylinder 50, 55, 60, 65 der Brennkraftmaschine 1 mit
Luft versorgt, wohingegen das bei der Verbrennung in den Brennräumen der
Zylinder 10, 15, 20, 25 gebildete
Abgas in einen Abgasstrang 35 ausgestoßen wird. Kraftstoffeinspritzung
und – im Falle
eines Ottomotors – Fremdzündung sind
in 1 der Übersichtlichkeit
halber nicht dargestellt und erfolgen ebenfalls in dem Fachmann
bekannter Weise.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
wird im folgenden beispielhaft für
den ersten Zylinder 10 und den ersten Brennraumdrucksensor 50 beschrieben,
lässt sich
aber analog auch auf die übrigen
Zylinder 15, 20, 25 mit den übrigen Brennraumdrucksensoren 55, 60, 65 anwenden.
Das erfindungsgemäße Verfahren
läuft nun wie
folgt ab:
In einem ersten Zustand der Brennkraftmaschine 1,
beispielsweise. im Neuzustand der Brennkraftmaschine 1, erfasst
der erste Brennraumdrucksensor 50 einen ersten zeitlichen
Verlauf 70 des Brennraumdruckes im ersten Zylinder 10,
wie er in 2 dargestellt ist. Dort ist
der erste zeitliche Verlauf 70 des Brennraumdruckes in bar über dem
Kurbelwellenwinkel KW in Grad dargestellt. Dabei verwendet man für die erfindungsgemäße Ausführung gemäß dem Beispiel
nach 2 in vorteilhafter Weise einen Ausschnitt des
ersten zeitlichen Verlaufs 70 des Brennraumdruckes, der
ein Druckmaximum, vorzugsweise ein absolutes Druckmaximum, in einer Kompressionsphase
des ersten Zylinders 10 umfasst. Auf diese Weise ist das
erfindungsgemäße Verfahren weniger
anfällig
gegenüber
Störungen
und somit genauer. Dabei wird der erste zeitliche Verlauf 70 bzw.
der in 2 dargestellte Ausschnitt mit dem Maximum des
Brennraumdruckes in einer Kompressionsphase des ersten Zylinders 10 im
Steuergerät 40 gespeichert.
Ein vom ersten Brennraumdrucksensor 50 für einen
zeitlich nachfolgenden Zustand der Brennkraftmaschine 1,
beispielsweise. für
den gerade aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 erfasster
zweiter zeitlicher Verlauf 75 des Brennraumdrucks im ersten
Zylinder 10 wird ebenfalls in der Steuerung 40 gespeichert
und ist ebenfalls im Diagramm nach 2 dargestellt.
Die beiden zeitlichen Verläufe 70, 75 können beispielsweise
jeweils in einem Schubbetrieb der Brennkraftmaschine 1 erfasst
werden. Dabei zeigt 2 wiederum einen Ausschnitt
aus dem zweiten zeitlichen Verlauf 75 des Brennraumdruckes,
der ein absolutes Maximum des Brennraumdruckes in der Kompressionsphase
des ersten Zylinders 10 umfasst. Dabei ist erkennbar, dass
die Druckwerte des zweiten zeitlichen Verlaufs 75 im Vergleich zu
den Druckwerten des ersten zeitlichen Verlaufs 70 (bei
gleichem Kurbelwellenwinkel KW) kleiner sind, wobei die beiden absoluten
Maxima des ersten zeitlichen Verlaufs 70 und das zweiten
zeitlichen Verlaufs 75 gemäß 2 über dem
gleichen Kurbelwellenwinkel KW aufgetragen sind. Dabei kann es durchaus
sein, dass im Laufe der Zeit zwischen der Aufnahme des ersten zeitlichen
Verlaufs 70 und des zweiten zeitlichen Verlaufs 75 zu
einer Drift des zeitlichen Verlaufs des Brennraumdruckes kommt,
sodass die Maxima des ersten zeitlichen Verlaufs 70 nicht
mehr mit den Maxima des zweiten zeitlichen Verlaufs 75 zusammenfallen.
In diesem Fall ist eine Kalibrierung der beiden zeitlichen Verläufe 70, 75 erforderlich.
Diese Kalibrierung kann beispielsweise auch durch eine charakteristische
Situation des Verbrennungsverlaufs des ersten Zylinders 10 erfolgen, wobei
diese charakteristische Situation im Verbrennungsverlauf beispielsweise
so gewählt
werden kann, dass sie dem Vorliegen eines maximalen Brennraumdruckes
oder eines oberen Kolbentotpunktes des ersten Zylinders 10 in
der Kompressionsphase entspricht. Dies ist besonders einfach im
Schubbetrieb der Brennkraftmaschine 1 realisierbar. Es
kann aber auch jede beliebige andere Position des zeitlichen Verlaufs
der Brennraumdruckes gewählt
werden, beispielsweise eine positiv ansteigende Signalflanke mit
etwa 50%igem Signalhub, d.h. einem Druck, der etwa dem halben absoluten
maximalen Brennraumdruck des entsprechenden zeitlichen Verlaufs
des Brennraumdruckes entspricht. Gemäß dem Diagramm nach 2 sind
die beiden zeitlichen Verläufe 70, 75 bereits
phasengleich, entweder weil die beschriebene Drift des zweiten zeitlichen
Verlaufs 75 gegenüber
dem ersten zeitlichen Verlauf 70 nicht stattgefunden hat
oder weil die beiden zeitlichen Verläufe 70, 75 in
der beschriebenen Weise kalibriert wurden.
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Erfindungsgemäß werden
nun die beiden zeitlichen Verläufe 70, 75 des
Brennraumdruckes miteinander verglichen. Abhängig vom Vergleichergebnis
wird ein Korrekturfaktor ermittelt. Der mittels des ersten Brennraumdrucksensors 50 ermittelte
Brennraumdruck des ersten Zylinders 10 wird dann durch
Multiplikation mit dem Korrekturfaktor korrigiert. Der so korrigierte
vom ersten Brennraumdrucksensor 50 gemessene Brennraumdruck
des ersten Zylinders 10 ist somit derjenige Brennraumdruck,
der vom ersten Brennraumdrucksensor 50 im ersten genannten
Zustand der Brennkraftmaschine 1, also im vorliegenden
Beispiel im Neuzustand gemäß dem ersten
zeitlichen Verlauf 70 gemessen worden wäre.
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Die
im Vergleich zum ersten zeitlichen Verlauf 70 des Brennraumdrucks
geringeren Druckwerte des zweiten zeitlichen Verlaufs 75 des
Brennraumdrucks ergeben sich beispielsweise. aufgrund der Alterung und/oder
Verschmutzung des ersten Brennraumdruck sensors 50 im Brennraum
des ersten Zylinders 10, wobei die Alterung insbesondere
durch die thermische Belastung und die Druckbelastung des ersten
Brennraumdrucksensors 50 im Brennraum des ersten Zylinders 10 bedingt
ist.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann nun beispielsweise wie folgt realisiert werden:
Aus dem
ersten zeitlichen Verlauf 70 und dem zweiten zeitlichen
Verlauf 75 des Brennraumdruckes wird an mehreren für beide
zeitlichen Verläufe 70, 75 gleich
vorgegebenen Referenzstellen jeweils ein Brennraumdruckwert ermittelt.
So können
die beiden phasengleichen Verläufe 70, 75 gemäß 2 zu
vorgegebenen Kurbelwinkeln abgetastet werden. Somit ergibt sich
für jeden
abgetasteten Kurbelwellenwinkel KW ein Brennraumdruckwertepaar bestehend
aus einem ersten Brennraumdruckwert des ersten zeitlichen Verlaufs 70 bei dem
entsprechenden Kurbelwellenwinkel und einem zweiten Brennraumdruckwert
des zweiten zeitlichen Verlaufs 75 bei dem gleichen entsprechenden
Kurbelwellenwinkel. Somit dienen in diesem Fall die absoluten Kurbelwellenwinkel,
bei denen der erste zeitliche Verlauf 70 und der zweite
zeitliche Verlauf 75 nach 2 zur Bildung
der beschriebenen Brennraumdruckwertepaare abgetastet werden als
die oben genannten Referenzstellen. Alternativ zu den Kurbelwellenwinkeln
können
als Referenzstellen auch Absolutzeitpunkte gewählt werden, wobei die beiden
zeitlichen Verläufe 70, 75 anstatt über dem
Kurbelwellenwinkel auch über
der Zeit aufgetragen werden können.
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Im
nächsten
Schritt werden die Brennraumdruckwertepaare für die verwendeten Referenzstellen
in einem Diagramm gemäß dem Beispiel
nach 3 aufgetragen. Dabei werden die an den Referenzstellen
ermittelten zweiten Brennraumdruckwerte des zweiten zeitlichen Verlaufs 75 über den
an den Referenzstellen ermittelten ersten Brennraumdruckwerten des
ersten zeitlichen Verlaufs 70 zumindest für zwei verwendete
Referenzstellen aufgetragen. Gemäß 3 wurden
jedoch die Brennraumdruckwertepaare für eine Vielzahl von Referenzstellen
in Form von Messpunkten aufgetragen. Einige der Messpunkte sind
stellvertretend mit dem Bezugszeichen 80 versehen. Auf
diese Weise werden mittels des Diagramms nach 3,
also für
mindestens zwei Referenzstellen die zugeordneten Brennraumdrücke des
ersten zeitlichen Verlaufs 70 und des zweiten zeitlichen
Verlaufs 75 in Beziehung zueinander gebracht.
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In
einem weiteren Schritt wird durch die sich im Diagramm nach 3 ergebenden
Messpunkte 80 eine Ausgleichsgerade 5 ermittelt,
die die Beziehung zwischen den über die
mindestens zwei Referenzstellen jeweils einander zugeordneten Brennraumdrücke der
beiden zeitlichen Verläufe 70, 75 abbildet.
Die Messpunkte 80 liegen dabei in der Regel nicht direkt
auf der Ausgleichsgeraden 5, sodass die Ausgleichsgerade 5 eine
Mittelung des Zusammenhangs zwischen den zweiten Brennraumdruckwerten
des zweiten zeitlichen Verlaufs 75 und den ersten Brennraumdruckwerten
des ersten zeitlichen Verlaufs 70 darstellt und auf diese
Weise weitere Störungen
und Rauschen bei der Erfassung der Messwerte durch den ersten Brennraumdrucksensor 50 reduziert
werden.
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In
Abhängigkeit
der Steigung der Ausgleichsgeraden 5 wird dann der Korrekturfaktor
gebildet. Er ergibt sich im beschriebenen Beispiel aus dem Kehrwert
der Steigung der Ausgleichsgeraden 5. Im beschriebenen
Beispiel nach 3 ist die Steigung der Ausgleichsgeraden
mit 0,8 angegeben, sodass sich für
den Korrekturfaktor ein Wert von 1,25 ergibt.
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Gemäß einer
alternativen Ausführungsform
kann es vorgesehen sein, als Referenzstellen verschiedene Zeit-
oder Winkelabstände
von einer für
beide zeitlichen Verläufe 70, 75 des
Brennraumdruckes gleich vorgegebenen charakteristischen Situation
im Verbrennungsverlauf des zugeordneten ersten Zylinders 10 zu wählen, insbesondere
in einem Schubbetrieb der Brennkraftmaschine 1. Die charakteristische
Situation im Verbrennungsverlauf des ersten Zylinders 10 kann
dabei wie zuvor beschrieben gewählt
werden, beispielsweise. als maximaler Brennraumdruck, wobei sowohl
ein relatives Maximum als auch das absolute Maximum in der Kompressionsphase
des ersten Zylinders 1 gewählt werden kann. Das absolute
Maximum lässt
sich besonders einfach in einem Schubbetrieb der Brennkraftmaschine 1 ermitteln.
Im Folgenden wird beispielhaft angenommen, dass als charakteristische
Situation im Verbrennungsverlauf das absolute Maximum des Brennraumdruckes
gewählt
wird. Dieses tritt im oberen Kolbentotpunkt in der Kompressionsphase
des ersten Zylinders 1 auf. Gemäß dem Diagramm nach 4 sind
die beiden zeitlichen Druckverläufe 70, 75 des
Brennraumdruckes über
die Zeit- oder Winkelabstände
vom absoluten Maximum der beiden zeitlichen Verläufe 70, 75 des Brennraumdruckes
aufgetragen. Diese Zeit- oder Winkelabstände sind mit Δ gekennzeichnet.
Beispielhaft sind in 4 als Referenzstellen zum einen
das absolute Maximum der beiden zeitlichen Verläufe 70, 75 für Δ=0 und zum
anderen ein erster positiver Zeit- oder Winkelabstand Δ1 vom absoluten
Maximum des ersten zeitlichen Verlaufs 70 und vom absoluten
Maximum des zweiten zeitlichen Verlaufs 75, ein entsprechend
betragsgleicher negativer Abstand –Δ1, ein betragsmäßig größerer positiver
Zeit- oder Winkelabstand +Δ2
und ein entsprechend betragsgleicher zweiter negativer Zeit- oder
Winkelabstand –Δ2 dargestellt.
Die Abstände
werden dabei immer von der Zeit bzw. vom Kurbelwellenwinkel des
absoluten Maximums des ersten zeitlichen Verlaufs 70 und
von der Zeit bzw. dem Kurbelwellenwinkel des absoluten Maximums
des zweiten zeitlichen Verlaufs 75 an gerechnet. Es können auch
mehr oder weniger Referenzstellen verwendet werden, mindestens jedoch
zwei. Den gemäß dieser
alternativen Ausführungsform
vorgegebenen Referenzstellen sind wiederum Brennraumdruckwertepaare
des ersten zeitlichen Verlaufs 70 und des zweiten zeitlichen
Verlaufs 75 wie zu 2 beschrieben
zugeordnet, d.h. jedem der Referenzstellen ist ein erster Brennraumdruckwert
des ersten zeitlichen Verlaufs 70 und ein zweiter Brennraumdruckwert
des zweiten zeitlichen Verlaufs 75 zugeordnet. Somit können, wie
auch zum ersten Ausführungsbeispiel
beschrieben, in entsprechender Weise die zweiten Brennraumdruckwerte über den
ersten Brennraumdruckwerten wie in 2 dargestellt
aufgetragen werden, in entsprechender Weise eine Ausgleichsgerade
durch die gebildeten Messpunkte gelegt und daraus die Steigung der
Ausgleichsgeraden und der Korrekturfaktor in der beschriebenen Weise
gebildet werden. Die alternative Ausführungsform nach 4 hat
dabei den Vorteil, dass eine zusätzliche
Kalibrierung der beiden zeitlichen Verläufe 70, 75 vermieden
werden kann, weil sich eine solche Kalibrierung implizit durch die
Wahl der Referenzstellen als Zeit- oder Winkelabstände von
der für
beide zeitlichen Verläufe 70, 75 des
Brennraumdruckes gleich vorgegebenen charakteristischen Situation
im Verbrennungsverlaufs des zugeordneten ersten Zylinders 10 ergibt.
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Da
der absolute maximale Brennraumdruck im ersten Zylinder 10 in
der Regel beim oberen Kolbentotpunkt des ersten Zylinders 10 auftritt,
kann es auch vorgesehen sein, den ersten zeitlichen Verlauf 70 und den
zweiten zeitlichen Verlauf 75 des Brennraumdruckes für das erfindungsgemäße Verfahren
so zu wählen, dass
die beiden zeitlichen Verläufe 70, 75 jeweils
den oberen Kolbentotpunkt insbesondere in der Kompressionsphase
des ersten Zylinders 10 umfassen.
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Durch
den Ablaufplan in 5 wird ein beispielhafter Ablauf
des erfindungsgemäßen Verfahrens
beschrieben. Dieser Ablaufplan wird dabei von der Steuerung 40 abgearbeitet.
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Nach
dem Start des Programms ermittelt die Steuerung 40 aus
dem Messsignal des ersten Brennraumdrucksensors 50 den
ersten zeitlichen Verlauf 70 des Brennraumdruckes im ersten
Zylinder 10 und tastet diesen an den von der Steuerung 40 vorgegebenen
Referenzstellen in der beschriebenen Weise ab, um die ersten Brennraumdruckwerte
zu erhalten. Anschließend
wird zu einem Programmpunkt 105 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 105 ermittelt die Steuerung 40 den
zweiten zeitlichen Verlauf 75 des Brennraumdrucks im ersten
Zylinder 10 aus dem Messsignal des ersten Brennraumdrucksensors 50 und
tastet ihn zu den vorgegebenen Referenzstellen ab. Dabei sei vorausgesetzt,
dass die beiden zeitlichen Verläufe 70, 75 entweder
explizit oder implizit durch Verwendung der alternativen Referenzstellenvorgabe
gemäß dem Ausführungsbeispiel
nach 4 kalibriert sind. Durch die Abtastung des zweiten
zeitlichen Verlaufs 75 zu den vorgegebenen Referenzstellen
ermittelt die Steuerung 40 die zweiten Brennraumdruckwerte
in der beschriebenen Weise. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 110 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 110 setzt die Steuerung 40 in der
beschriebenen Weise die zweiten Brennraumdruckwerte in Beziehung
zu den ersten Brennraumdruckwerten gemäß den Messpunkten 80 nach 3.
Anschließend
wird zu einem Programmpunkt 115 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 115 bildet die Steuerung 40 die
Ausgleichsgerade 5 durch die Messpunkte 80 in der
beschriebenen Weise. Anschließend
wird zu einem Programmpunkt 120 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 120 ermittelt die Steuerung 40 die
Steigung der Ausgleichsgeraden 5 und aus dem Kehrwert der
Steigung den Korrekturfaktor zur Korrektur der vom ersten Brennraumdrucksensor 50 gemessenen
Brennraumdrücke
im Brennraum des ersten Zylinders 10. Anschließend wird
das Programm verlassen.
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Das
beschriebene Verfahren lässt
sich auch für
die übrigen
Brennraumdrucksensoren 55, 60, 65 der übrigen Zylinder 15, 20, 25 in
entsprechend gleicher Weise anwenden, sodass bei Anwendung auf alle
Brennraumdrucksensoren 50, 55, 60, 65 ein
Abgleich der Messsignale sämtliche
Brennraumdrucksensoren 50, 55, 60, 65 im
Motorbetrieb erfolgt und so die Genauigkeit der Brennraum- oder
Zylinderdruckauswertung sämtlicher
Zylinder 10, 15, 20, 25 erhöht werden
kann. Somit sind auch die Brennraumdrucksensoren 50, 55, 60, 65 untereinander
kalibriert, wobei die Kalibrierung für jeden der Brennraumdrucksensoren 50, 55, 60, 65 in
der beschriebenen Weise unabhängig
von der Kalibrierung der übrigen
Brennraumdrucksensoren erfolgt, sodass man auch von einer absoluten
Kalibrierung der Brennraumdrucksensoren 50, 55, 60, 65 sprechen
kann im Gegensatz zu einer Kalibrierung eines Messsignals eines
Brennraumdrucksensors mit Hilfe des Messsignals eines anderen Brennraumdrucksensors.
Die beiden zeitlichen Verläufe 70, 75 sollten
für einen
zuverlässigen Vergleich
möglichst
unter gleichen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine, insbesondere
hinsichtlich Drehzahl und Last, ermittelt werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ermöglicht
die Ermittlung einer Korrektur des von einem Brennraumdrucksensor
gemessenen Brennraumdruckes unabhängig von einem Offset des Messsignals
dieses Brennraumdrucksensors.
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Voranstehend
wurde die Ermittlung der beiden zeitlichen Verläufe 70, 75 des
Brennraumdrucks unter Verwendung eines Brennraumdrucksensors beschrieben.
Alternativ kann der Brennraumdruck in dem Fachmann bekannter Weise
abhängig
von den Betriebsgrößen der
Brennkraftmaschine 1 auch modelliert werden, sodass die
beiden zeitlichen Verläufe 70, 75 statt
wie oben beschrieben aus Messsignalen eines Brennraumdrucksensors
auch durch Modellierung aus Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 gewonnen
werden können.
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Aus
dem Brennraumdruckverlauf bzw. Zylinderdruckverlauf können verschiedene
Merkmale oder Zylinderdruckmerkmale, wie beispielsweise. der indizierte
Mitteldruck pmi oder bestimmte Umsatzpunkte des Heizverlaufs in
dem Fachmann bekannter Weise berechnet werden. Auf diesen Merkmalen
kann dann eine zylinderindividuelle Regelung aufsetzen. So kann
beispielsweise. durch die Regelung des indizierten Mitteldrucks
der Zylinder
10,
15,
20,
25 eine
genauere Einregelung der Sollmomente und eine bessere Gleichstellung
der Zylinder in allen Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine erreicht
werden. Der indizierte Mitteldruck pmi ergibt sich dabei aus einem
mit dem Brennraumvolumen gewichtet gemittelten Brennraumdruck bezogen auf
das Hubvolumen des entsprechenden Zylinders, insbesondere ergibt
sich der indizierte Mitteldruck pmi wie folgt:
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Dabei
ist ρ die
Funktion des Zylinder- oder Brennraumdruckes des entsprechenden
Zylinders über dem
Kurbelwellenwinkel, V die Funktion des Brennraumvolumens des entsprechenden
Zylinders über
dem Kurbelwellenwinkel und das Hubvolumen das gesamte Hubvolumen
des entsprechenden Zylinders.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
dient weiterhin zum Erkennen von Fehlern wie einer Hysterese des entsprechenden
Brennraumdrucksensors oder Kolbenklappen.
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Durch
Fehler, wie Hysterese oder Kolbenklappen, weichen die Messpunkte 80 weiter
von der Ausgleichsgeraden 5 ab als dies im Normalfall der
Fall wäre.
Man erkennt also einen Fehler, wenn der Abstand von der Ausgleichsgeraden
einen Applikationswert überschreitet,
den man am Motorprüfstand
bestimmen kann. Ein mit Hysterese behaftetes Drucksignal liegt im
ansteigenden Ast der zeitlichen Verläufe der 2 und 4 unter
dem wirklichen Druck und im abfallenden Ast der zeitlichen Verläufe der 2 und 4 über dem
wirklichen Druck. Kolbenklappen bewirkt eine Schwingung auf dem
Drucksignal.
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Der
Korrekturfaktor kann auch dazu verwendet werden, den indizierten
Mitteldruck pmi zu korrigieren, indem der indiziere Mitteldruck
pmi mit dem Korrekturfaktor multipliziert wird. Dies setzt voraus,
dass die zur Ermittlung des indizierten Mitteldrucks pmi verwendeten
Brennraumdruckverläufe
noch nicht mit dem Korrekturfaktor multipliziert und damit korrigiert
wurden. Somit stellt auch der indizierte Mitteldruck pmi einen mittels des
Korrekturfaktors korrigierbaren Brennraumdruck dar. Mittels des
Korrekturfaktors kann somit jeder beliebige Brennraum- oder Zylinderdruck,
der auf einer Messung durch einen Brennraumdrucksensor oder auf
einer Modellierung aus Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 beruht,
in der beschriebenen Weise korrigiert werden.
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Werden
die beiden zeitlichen Verläufe 70, 75 durch
Modellierung aus Betriebsgrößen der
Brennkraftmaschine 1 gewonnen, so ist eine Abnahme der
Brennraumdruckwerte bei der Modellierung des zweiten zeitlichen
Verlaufs 75 gegenüber
der Modellierung des ersten zeitlichen Verlaufs 70 beispielsweise
dadurch begründet,
dass die zur Ermittlung der Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1,
die für
die Modellierung benötigt
werden, verwendeten Sensoren ebenfalls einer gewissen Alterung,
einem gewissen Verschleiß und
in der Regel auch einer gewissen Verschmutzung unterliegen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist auf beliebige Brennräume
in entsprechender Weise anwendbar und nicht auf die Anwendung bei
einer Brennkraftmaschine beschränkt.
