DE102005047565B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Füllung eines Verbrennungsmotors - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Bestimmung des Anteils an Frischluft, der dem mindestens einen Brennraum eines Verbrennungsmotors zugeführt wird, wobei der Anteil an Kraftstoff dem mindestens einen Brennraum eines Verbrennungsmotors direkt zugeführt wird und der dem mindestens einen Brennraum eines Verbrennungsmotors zugeführte Anteil an Frischluft auf Grundlage des Saugrohrdrucks und/oder der Drosselklappenstellung und/oder eines Luftmassenmessers bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Frischluft, der dem mindestens einen Brennraum eines Verbrennungsmotors zugeführt wird, in Abhängigkeit des Anteils an Kraftstoff und/oder in Abhängigkeit der Lage der Zuführung des Anteils des Kraftstoffes bestimmt wird, der dem mindestens einen Brennraum eines Verbrennungsmotors direkt zugeführt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Füllung eines Verbrennungsmotors gemäß der Oberbegriffe der Patentansprüche 1 und 5.
  • Allgemein vorbekannt sind Verfahren, bei denen die einem Verbrennungsmotor zugeführte Frischluft, die so genannte Füllung, auf Basis verschiedener Messgrößen mit nachfolgender Modellrechnung bestimmt wird. So ist es beispielsweise vorbekannt, mittels eines Heißfilmluftmassenmessers die Füllung eines Verbrennungsmotors zu bestimmen. Derartige Luftmassenmesser weisen den Nachteil auf, dass sie, bedingt durch das zu Grunde liegende Messprinzip und der Lage ihrer Anordnung in der allgemein großvolumigen Ansauganlage eines Verbrennungsmotors, sehr träge auf hochdynamische Änderungen der Füllung reagieren.
  • Weiterhin vorbekannt sind Verfahren, welche auf Basis eines Saugrohrdrucksensors und/oder der Drosselklappenstellung und der Drehzahl eine Berechnung der Füllung eines Verbrennungsmotors ermöglichen. Hier sind Korrekturverfahren für die so ermittelte Füllung auf Basis eines Messwertes der Ansauglufttemperatur oder eine Höhenkorrektur zur Berücksichtigung verschiedener Luftdichtewerte vorbekannt.
  • Ein Beispiel für eine Füllungsberechnung aus dem Stand der Technik ist die DE 197 53 873 A1 , bei welcher die Füllung eines Verbrennungsmotors auf Basis des Signals eines Saugrohrdrucksensors und eines Saugrohrmodells sowie weiterer Messgrößen ermittelt wird. Zur Berechnung der Füllung werden dabei weiterhin die Ansauglufttemperatur, der Umgebungsdruck, die Drehzahl, der Drosselklappenwinkel und gegebenenfalls weitere Messgrößen herangezogen. Weiterhin wird das in den Zylindern des Verbrennungsmotors verbliebene Restgas ermittelt.
  • Weitere Methoden zur Füllungsberechnung sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik, beispielsweise der DE 43 25 902 C2 oder der DE 197 40 914 A1 vorbekannt.
  • In der DE 102 25 306 A1 wird ein Verfahren zur Steuerung einer Antriebseinheit mit Einblasung eines gasförmigen Kraftstoffes ins Saugrohr beschrieben. Hier wird eine Anpassung der Füllungsberechnung an die in das Saugrohr eingeblasene Gasmenge dargestellt. Es wird insbesondere die durch die Einblasung von gasförmigem Kraftstoff in das Saugrohr bedingte Verdrängung der Frischluft korrigiert. Für Flüssigkraftstoffe wird der Verdrängungseffekt als vernachlässigbar bewertet.
  • Weiterhin sind aus dem Artikel „Besonderheiten der thermodynamischen Analyse von DE-Ottomotoren”, erschienen in der MTZ Motortechnische Zeitschrift 62 Jahrgang 2001 S. 56–69; Vieweg Verlag/GWV Fachverlage GmbH, theoretische Grundlagen der Kraftstoffverdampfung bei Ottomotoren mit Direkteinspritzung vorbekannt. Es werden Methoden dargestellt, welche die Kraftstoffeinspritzung und die Kraftstoffverdampfung beschreiben und der Einfluss der Kraftstoffverdampfung auf den Druckverlauf im Brennraum wird diskutiert.
  • Die genaue Bestimmung der Füllung eines Verbrennungsmotors ist aus Sicht einer möglichst schadstofffreien und wirkungsgradoptimalen Verbrennung von großer Bedeutung. Bei einem Verbrennungsmotor, der nach dem Ottoprinzip arbeitet, erfolgt allgemein in den einzelnen Betriebspunkten eine Bestimmung des für die Verbrennung benötigten Anteils an Kraftstoff auf Grundlage des Anteils an Frischluft, welcher dem Verbrennungsmotor in dem jeweiligen Betriebspunkt zugeführt wird. Der Anteil an Kraftstoff und der Anteil an Frischluft kann dabei auf die Masse oder das Volumen bezogen sein. Eine Zumessung des Anteils an Kraftstoff erfolgt allgemein sehr genau mittels eines auf geeignete Weise angesteuerten Injektors. Um das für den jeweiligen Betriebspunkt gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis einzustellen, ist es folglich von besonderer Bedeutung, den vor Beginn der Verbrennung dem Verbrennungsmotor zugeführten Anteil an Frischluft möglichst genau zu bestimmen.
  • Wechselwirkungen zwischen dem Anteil an Kraftstoff, der direkt dem mindestens einen Brennraum eines Verbrennungsmotors zugeführt wird und dem Anteil an Frischluft, der den Brennräumen eines Verbrennungsmotor in dem jeweiligen Betriebspunkt zugeführt wird, werden im Stand der Technik vernachlässigt. Jedoch beeinflussen insbesondere Verdampfungsvorgänge des Kraftstoffes, welche infolge einer Zuführung des Kraftstoffes direkt in den mindestens einen Brennraum eines Verbrennungsmotors in dem mindestens einen Brennraum bei geöffneten Einlassorganen ablaufen, den jeweils dem mindestens einen Brennraum eines Verbrennungsmotors zugeführten Anteil an Frischluft.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Anteil an Frischluft genau zu bestimmen, der dem mindestens einen Brennraum eines Verbrennungsmotors zugeführt wird, wobei die Zuführung des zur Verbrennung erforderlichen Anteils an Kraftstoff direkt in den mindestens einen Brennraum des Verbrennungsmotors erfolgt.
  • Diese Aufgabe wird bei gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 und für eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß dem Patentanspruch 5 gelöst.
  • Erfindungsgemäß vorteilhaft erfolgt die Bestimmung des Anteils an Frischluft, der dem mindestens einen Brennraum eines Verbrennungsmotors zugeführt wird, in Abhängigkeit des Anteils an Kraftstoff und/oder in Abhängigkeit der Lage der Zuführung des Anteils an Kraftstoff, der dem mindestens einen Brennraum eines Verbrennungsmotors direkt zugeführt wird. Die Lage der Zuführung des Anteils an Kraftstoff beschreibt dabei den Beginn und das Ende der Zuführung des Anteils an Kraftstoff in Bezug auf die Zeit oder den Drehwinkel der Kurbel- und/oder Nockenwelle des Verbrennungsmotors. Die Zuführung des Anteils an Kraftstoff direkt in den mindestens einen Brennraum eines Verbrennungsmotors hat, infolge der Verdampfung des Anteils an Kraftstoff, eine Erhöhung der Dichte und damit eine Abnahme des Volumens des Anteils der beim Verdampfungsvorgang in dem mindestens einen Brennraum des Verbrennungsmotors vorhandenen Frischluft zur Folge. Sofern eine Zuführung des jeweiligen Anteils an Kraftstoff direkt in den mindestens einen Brennraum bei geöffneten Einlassorganen erfolgt oder zeitlich vor dem Schließen der Einlassorgane abgeschlossen ist, erfolgt ein Nachströmen von weiteren Anteilen an Frischluft aus dem Einlasskanal in den mindestens einen Brennraum des Verbrennungsmotors. Erfindungsgemäß werden diese weiteren Anteile an Frischluft, in Hinblick auf eine genauere Bestimmung des Anteils an Frischluft, der dem mindestens einen Brennraum eines Verbrennungsmotors zugeführt wird, berücksichtigt.
  • Es wird erfindungsgemäß ausgehend von einem ersten Anteil an Frischluft und dem Anteil an Kraftstoff und/oder der Lage der Zuführung des Anteils an Kraftstoff ein korrigierter Anteil an Frischluft in dem jeweiligen Betriebspunkt des Verbrennungsmotors berechnet. Insbesondere die Verdampfung des Anteils an Kraftstoff in dem mindestens einen Brennraum hat dabei Einfluss auf den in den mindestens einen Brennraum nachströmenden Anteil an Frischluft. Die Energie zum Verdampfen des Anteils an Kraftstoff wird zu einem Teil auch dem ersten Anteil an Frischluft entzogen. Infolge der mit der Verdampfung einhergehenden Abkühlung verringert sich das Volumen des ersten Anteils an Frischluft, wobei der verdampfte Kraftstoff aufgrund großer spezifischer Verdampfungsenthalpie und kleiner Gaskonstante ein im Vergleich zur Volumenabnahme durch die Abkühlung des ersten Anteils an Frischluft geringes Volumen beansprucht.
  • Erfindungsgemäß vorteilhaft erfolgt die Berücksichtigung des Anteils an Kraftstoff und/oder die Berücksichtigung der Lage der Zuführung des Anteils an Kraftstoff auf Grundlage eines zunächst bestimmten ersten Anteils an Frischluft. Dieser erste Anteil an Frischluft wird um den Anteil an Frischluft korrigiert, der infolge der Verdampfung des Anteils von Kraftstoff in den mindestens einen Brennraum nachströmt. Die beispielhafte Ausgestaltung als Korrekturwert ermöglicht eine einfache Berücksichtigung in der vorhandenen Struktur einer elektronischen Motorsteuerung, da der Korrekturwert nach der eigentlichen Bestimmung der Füllung des Verbrennungsmotors berücksichtigt werden kann, ohne die meist komplexen Funktionen zur Bestimmung der Füllung zu verändern, welche gemäß dem Stand der Technik häufig auf Modellen basieren.
  • Es ist ebenfalls erfindungsgemäß möglich, dass die Bestimmung und die Berücksichtigung der weiteren Anteile an Frischluft, in Hinblick auf eine genauere Bestimmung des Anteils an Frischluft, der dem mindestens einen Brennraum zugeführt wird, Bestandteil einer Funktion zur Bestimmung der Füllung gemäß dem Stand der Technik sind. Dabei können der Funktion zur Bestimmung der Füllung ein Luftmassenmesser und/oder die Drosselklappenstellung und die Drehzahl und/oder der Saugrohrducksensor und/oder weitere im Stand der Technik bekannte Einflussgrößen, wie die Ansauglufttemperatur und/oder der Umgebungsdruck, zu Grunde liegen.
  • Erfindungsgemäß vorteilhaft erfolgt die Bestimmung des nachströmenden Anteils an Frischluft mittels einer geeigneten Verknüpfung von Eingangsgrößen, Gleichungen und Kennlinien oder Neuronalen Netzen. Die Eingangsgrößen charakterisieren insbesondere die Lage der Zuführung des Anteils an Kraftstoff, der direkt dem mindestens einen Brennraum eines Verbrennungsmotors zugeführt wird. Es werden mittels der geeigneten Verknüpfung sowohl der Anteil an Kraftstoff als auch der jeweils verdampfte Anteil an Kraftstoff je Kurbelwinkel bestimmt. Erfindungsgemäß vorteilhaft umfasst dazu die geeignete Verknüpfung Gleichungen zur Bestimmung des Anteils an Kraftstoff und Gleichungen zur Bestimmung des verdampften Anteils an Kraftstoff je Kurbelwinkel. Durch geeignete Verknüpfung der Gleichungen zur Bestimmung des Anteils an Kraftstoff und der Gleichungen zur Bestimmung des verdampften Anteils an Kraftstoff je Kurbelwinkel, beispielsweise mittels Kennlinien, kann die Volumenabnahme des ersten Anteils an Frischluft und das dadurch hervorgerufene Nachströmen von weiteren Anteilen an Frischluft aus dem Einlasskanal in den mindestens einen Brennraum beschrieben werden.
  • Weitere Eingangsgrößen der geeigneten Verknüpfung von Gleichungen und Kennlinien können beispielsweise die Drehzahl, Informationen über die jeweilige Ansteuerung der Einlass- und/oder Auslassorgane in Bezug auf die Zeit oder den Drehwinkel der Kurbel- und/oder Nockenwelle oder auch die Ansauglufttemperatur sein.
  • Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist es ebenfalls möglich, dass der Anteil an Frischluft, der dem Verbrennungsmotor zugeführt wird, einen Anteil an rückgeführtem Abgas des Verbrennungsmotors umfasst. Die oben beschriebenen Vorgänge der Volumenabnahme betreffen in diesem Fall sowohl einen tatsächlichen Anteil an Frischluft und einen Anteil an rückgeführtem Abgas des Verbrennungsmotors, die entsprechend der vorliegenden Erfindung in Summe den Anteil an Frischluft bilden. Die oben beschriebene Volumenabnahme der Summe der beiden Anteile ruft folglich ein Nachströmen von weiteren Anteilen an Frischluft und rückgeführtem Abgas des Verbrennungsmotors aus dem Einlasskanal in den mindestens einen Brennraum hervor.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben.
  • Hierbei zeigen:
  • 1: eine vergleichende Darstellung des Anteils an Frischluft, der einem Verbrennungsmotor zugeführt wird,
  • 2: eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Verknüpfungen von Eingangsgrößen, Gleichungen und Kennlinien.
  • 1 zeigt eine vergleichende Darstellung des Anteils an Frischluft je Kurbelwinkel dmE/dα, der dem mindestens einen Brennraum eines Verbrennungsmotors in einem Betriebspunkt zugeführt wird, wobei die Zuführung des Kraftstoffes in dem einen Fall nach dem Schließen der Einlassorgane und in dem anderen Fall vor dem Schließen der Einlassorgane erfolgt. Dabei wird deutlich, dass bei der Zuführung des Kraftstoffes nach dem Schließen der Einlassorgane kein weiterer Anteil an Frischluft aus dem Einlasskanal in den mindestens einen Brennraum des Verbrennungsmotors nachströmen kann. Es ist ebenfalls erkennbar, dass bei der Zuführung und Verdampfung des Kraftstoffes vor dem Schließen der Einlassorgane ein Nachströmen eines weiteren Anteils an Frischluft aus dem Einlasskanal in den mindestens einen Brennraum des Verbrennungsmotors erfolgt.
  • 2 umfasst, gemäß der vorliegenden Erfindung, eine schematische Darstellung der Verknüpfung von Eingangsgrößen, Gleichungen und Kennlinien oder Neuronalen Netzen zur erfindungsgemäßen Bestimmung des Anteils an Frischluft, der dem mindestens einen Brennraum eines Verbrennungsmotors zugeführt wird. Dabei wird der Anteil an Frischluft in Abhängigkeit des Anteils an Kraftstoff und/oder in Abhängigkeit der Lage der Zuführung des Anteils an Kraftstoff, der in den jeweiligen Betriebspunkten dem mindestens einen Brennraum des Verbrennungsmotors direkt zugeführt wird, bestimmt. Die genannten Verknüpfungen sind beispielsweise auf Grundlage einer elektronischen Motorsteuerung umgesetzt. Die elektronische Motorsteuerung umfasst dabei einen Hard- und einen Softwareumfang.
  • Erfindungsgemäß ist ein korrigierter Anteil an Frischluft A in dem jeweiligen Betriebspunkt des Verbrennungsmotors zu bestimmen. Dazu erfolgt an der Mischstelle B eine Korrektur eines ersten Anteils an Frischluft C um einen nachströmenden Anteil an Frischluft D. Der erste Anteil an Frischluft C wird entsprechend dem Stand der Technik auf Grundlage eines Luftmassenmessers und/oder der Drosselklappenstellung und der Drehzahl und/oder eines Saugrohrdrucksensors und/oder weiterer im Stand der Technik bekannter Einflussgrößen, wie die Ansauglufttemperatur und/oder der Umgebungsdruck, bestimmt.
  • Die Bestimmung des nachströmenden Anteils an Frischluft D erfolgt in dem in 2 mit einem Rand umschlossenen Bereich, der die erfindungsgemäße Verknüpfung von Eingangsgrößen, Gleichungen und Kennlinien E oder ein Neuronales Netz umfasst. Zunächst wird auf Grundlage der Kraftstoffdichte ρK und der effektiven Querschnittsfläche des Kraftstoffinjektoraustritts Aeff, der Druckdifferenz zwischen dem Kraftstoffsystem pR und dem Brennraum pB gemäß der Gleichung (1) der je Kurbelwinkel dα direkt dem mindestens einen Brennraum des Verbrennungsmotors zugeführte Anteil an Kraftstoff dmK bestimmt.
  • Figure 00070001
  • Die Kraftstoffdichte ρK kann dabei als Festwert oder als Funktion der Temperatur des Kraftstoffes im Softwareumfang der elektronischen Motorsteuerung abgelegt sein, wobei gegebenenfalls die Temperatur des Kraftstoffes auf geeignete Weise messtechnisch ermittelt wird. Die effektive Querschnittsfläche des Kraftstoffinjektoraustritts Aeff kann mit ihren Abhängigkeiten im Softwareumfang der elektronischen Motorsteuerung abgelegt sein. Die Druckdifferenz zwischen dem Kraftstoffsystem PR und dem Brennraum pB wird vorzugsweise auf Grundlage eines geeigneten Mittels zur Druckmessung, welches im Kraftstoffsystem vorgesehen ist, und eines geeigneten Mittels zur Druckmessung, das im Saugrohr angeordnet ist, ermittelt, wobei angenommen wird, dass, wenn die Einlassorgane geöffnet sind, ein Druckausgleich zwischen dem Saugrohr und dem Brennraum stattfindet. Der Kurbelwinkel α wird mittels einer geeigneten Vorrichtung, etwa einer Kombination von Winkelmarken, die an einem rotierenden Bauteil des Kurbeltriebes des Verbrennungsmotors vorgesehen sind, und einem geeigneten Sensor zur Detektion der Winkelmarken bereitgestellt.
  • Der gesamte Anteil an Kraftstoff mK wird im weiteren Verlauf gemäß der Gleichung (2) durch Aufsummierung der je Kurbelwinkel dα direkt dem mindestens einen Brennraum des Verbrennungsmotors zugeführten Anteile an Kraftstoff dmK in den Grenzen des Einspritzbeginns αs und des Einspritzendes αe des mindestens einen Kraftstoffinjektors in Bezug auf den Kurbelwinkel α bestimmt und steht als Parameter des Kennlinienfeldes F einer weiteren Berücksichtigung bereit.
  • Figure 00080001
  • Der Einspritzbeginn αs und das Einspritzende αe des mindestens einen Kraftstoffinjektors in Bezug auf den Kurbelwinkel α werden allgemein innerhalb einer elektronischen Motorsteuerung erzeugt und weitererarbeitet und stehen daher zur Verfügung.
  • Weiterhin wird auf Grundlage der Gleichung (3) die Abnahme des einzelnen Kraftstofftropfendurchmessers je Kurbelwinkel, welche einem Maß für den jeweils verdampften Anteil an Kraftstoff je Kurbelwinkel entspricht, bestimmt. Der Gleichung (3) liegen Mischungsmodelle zu Grunde, die den einzelnen Kraftstofftropfen zu jedem Zeitpunkt als isotherm betrachten.
  • Figure 00080002
  • Die Funktion f berücksichtigt den Einfluss des Druckes im Brennraum pB, der Konvektion in Form der Sherwood-Zahl Sh und des Grenzflächenzustandes in Form der Massentransferzahl Bm. Der Bezugsdurchmesser D0 des als kugelförmig angenommenen einzelnen Kraftstofftropfens ist der jeweilige Sauter-Durchmesser des Kraftstofftropfenverteilungsspektrums. Der Proportionalitätsfaktor C dient dabei zur Modellanpassung. Der Druck im Brennraum pB in dem für die Verdampfung des Anteils an Kraftstoff bedeutenden Bereich während des Ladungswechsels kann auf Grundlage eines Mittels zur Druckmessung, das im Saugrohr angeordnet ist, bereitgestellt werden, wobei die Einlassorgane geöffnet sind und ein Druckausgleich zwischen dem Saugrohr und dem Brennraum angenommen wird.
  • Weiterhin wird auf Grundlage des mittels Gleichung (3) bestimmten Verdampfungsverlaufes gemäß Gleichung (4) ein Summenverdampfungsverlauf xV in den Grenzen des Verdampfungsbeginns αVA und des Verdampfungsendes αVE bestimmt.
  • Figure 00090001
  • Der Verdampfungsbeginn αVA und das Verdampfungsende αVE stehen im Zusammenhang mit dem jeweiligen Einspritzbeginn αs und Einspritzende αe des mindestens einen Kraftstoffinjektors in Bezug auf den Kurbelwinkel α und einer möglichen Verzögerung. Der Verdampfungsbeginn αVA kann in erster Näherung gleich dem Einspritzbeginn αs des mindestens einen Kraftstoffinjektors in Bezug auf den Kurbelwinkel α gesetzt werden, wie in 2 dargestellt. Das Verdampfungsende αVE kann auf Basis des mittels Gleichung (3) bestimmten Verdampfungsverlaufes dD / dα und des mittels Gleichung (1) bestimmten zugeführten Anteils an Kraftstoff je Kurbelwinkel
    Figure 00090002
    ermittelt werden. Wie in 2 dargestellt, werden dazu der Verdampfungsverlauf dD / dα und der zugeführte Anteil an Kraftstoff je Kurbelwinkel
    Figure 00090003
    miteinander gekoppelt. Diese Kopplung erfolgt bevorzugt schrittweise mittels numerischer Verfahren, beispielsweise mittels eines Teilmengenverfahrens.
  • Auf Grundlage des bestimmten Summenverdampfungsverlaufes xV kann nun definiert werden, dass der Kurbelwinkel, bei dem 50% des Anteils an Kraftstoff verdampft sind, dem Schwerpunkt des Verdampfungsverlaufes SxV entspricht, welcher ein gut geeignetes Maß zur Berücksichtigung des Einflusses der Lage der Zuführung des Anteils an Kraftstoff auf die Bestimmung des während des Ladungswechsels dem mindestens einen Brennraum eines Verbrennungsmotor zugeführten Anteils an Frischluft ist.
  • Der auf diese Weise gewonnene Schwerpunkt des Verdampfungsverlaufes SxV steht nun als Parameter des Kennlinienfeldes F oder als Eingangsgröße eines Neuronalen Netzes einer weiteren Berücksichtigung bereit.
  • Das Kennlinienfeld F oder das Neuronale Netz beschreibt den funktionalen Zusammenhang zwischen dem gesamten Anteil an Kraftstoff mK, der dem mindestens einen Brennraum zugeführt wird, dem Schwerpunkt des Verdampfungsverlaufes SxV und dem nachströmenden Anteil an Frischluft D. Der Zusammenhang kann sowohl experimentell als auch auf Grundlage einer Prozesssimulation ermittelt werden. Die experimentelle Ermittlung erfolgt beispielsweise im Rahmen einer Identifikationsmessung an einem Motorprüfstand, wobei die einzelnen Parameter des Kennlinienfeldes F oder die Eingangsgrößen des Neuronalen Netzes variiert werden und der jeweilige nachströmende Anteil an Frischluft D messtechnisch ermittelt wird. Die Prozesssimulation bedient sich einfacher Mittel zur Vorausberechnung des Einflusses der Parameter der Zuführung des Anteils an Kraftstoff auf die Temperatur und Masse des Anteils an Frischluft in dem mindestens einen Brennraum eines Verbrennungsmotors. Ein einfaches Mittel zur Quantifizierung solcher Einflüsse ist die Ladungswechselberechnung in Kombination mit dem unter Gleichung (3) genannten Zusammenhang. Die Ladungswechselberechnung erfolgt beispielsweise auf Grundlage der so genannten Füll- und Entleermethode oder mittels Werkzeugen zur so genannten eindimensionalen Ladungswechselsimulation. Dazu wird der jeweilige Einspritzbeginn αs des mindestens einen Kraftstoffinjektors in einem Betriebspunkt bei konstanten Betriebsbedingungen, beispielsweise bei einer konstanten Drehzahl und dem einen konstanten, gesamten Anteil mK an Kraftstoff, der dem Verbrennungsmotor zugeführt wird, variiert. Die sich im Rahmen der Ladungswechselberechung für den jeweiligen Einspritzbeginn αs des mindestens einen Kraftstoffinjektors ergebenden, nachströmenden Anteile an Frischluft D, die aus der Verdampfung des Anteils in dem mindestens einen Brennraum eines Verbrennungsmotors resultieren, stehen nun einer Bedatung des Kennlinienfeldes F oder eines Trainings eines Neuronalen Netzes zur Verfügung. Im weiteren Verlauf dieser Vorgehensweise werden wiederum Variationen des Einspritzbeginns αs des mindestens einen Kraftstoffinjektors an weiteren Betriebspunkten bei konstanten Betriebsbedingungen durchgeführt und auf diese Weise die Basis zu Bedatung des Kennlinienfeldes F erweitert.
  • Das Kennlinienfeld F kann in Bezug auf weitere relevante Parameter, etwa der entsprechend der Drehzahl oder der aktuellen Positionsdaten der Einlass- und/oder Auslassorgane, mehrfach ausgeführt sein, so dass eine weitere Berücksichtigung von Einzeleinflüssen auf den nachströmenden Anteil an Frischluft D möglich ist. Bei alternativer Anwendung Neuronaler Netze können weitere relevante Eingangsgrößen berücksichtigt werden. Derartige Einzeleinflüsse können beispielsweise die Drehzahl des Verbrennungsmotors, der Anteil an rückgeführtem Abgas oder das Verbrennungsluftverhältnis sein.
  • Erfindungsgemäß wird auf die oben beschriebene Weise der jeweilige nachströmende Anteil an Frischluft D auf Grundlage des Kennlinienfeldes F oder eines Neuronalen Netzes in Abhängigkeit des gesamten Anteils an Kraftstoff mK und dem Schwerpunkt des Verdampfungsverlaufes SxV bereitgestellt und an der Mischstelle B eine Korrektur des ersten Anteils an Frischluft C um einen nachströmenden Anteil an Frischluft D ermöglicht.
  • Bezugszeichenliste
    • A
      korrigierter Anteil an Frischluft
      B
      Mischstelle
      C
      erster Anteil an Frischluft
      D
      nachströmender Anteil an Frischluft
      E
      Verknüpfung von Eingangsgrößen, Gleichungen und Kennlinien
      F
      Kennlinienfeld

Claims (6)

  1. Verfahren zur Bestimmung des Anteils an Frischluft, der dem mindestens einen Brennraum eines Verbrennungsmotors zugeführt wird, wobei der Anteil an Kraftstoff dem mindestens einen Brennraum eines Verbrennungsmotors direkt zugeführt wird und der dem mindestens einen Brennraum eines Verbrennungsmotors zugeführte Anteil an Frischluft auf Grundlage des Saugrohrdrucks und/oder der Drosselklappenstellung und/oder eines Luftmassenmessers bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Frischluft, der dem mindestens einen Brennraum eines Verbrennungsmotors zugeführt wird, in Abhängigkeit des Anteils an Kraftstoff und/oder in Abhängigkeit der Lage der Zuführung des Anteils des Kraftstoffes bestimmt wird, der dem mindestens einen Brennraum eines Verbrennungsmotors direkt zugeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf Grundlage des Saugrohrdrucks und/oder der Drosselklappenstellung und der Drehzahl und/oder eines Luftmassenmessers ein erster Anteil an Frischluft (C) bestimmt wird, welcher um einen nachströmenden Anteil an Frischluft (D) korrigiert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des nachströmenden Anteils an Frischluft (D) mittels einer Verknüpfung von Eingangsgrößen, Gleichungen und Kennlinien (E) erfolgt, wobei – die Eingangsgrößen wenigstens die Lage des Anteils an Kraftstoff, der direkt dem mindestens einen Brennraum eines Verbrennungsmotors zugeführt wird, charakterisieren und – mittels der Verknüpfung von Eingangsgrößen, Gleichungen und Kennlinien (E) der Anteil an Kraftstoff und der jeweils verdampfte Anteil an Kraftstoff je Kurbelwinkel bestimmt wird und – die Verknüpfung von Eingangsgrößen, Gleichungen und Kennlinien (E) Gleichungen zur Bestimmung des Anteils an Kraftstoff, der direkt dem mindestens einen Brennraum zugeführt wird, und Gleichungen zur Bestimmung des verdampften Anteils an Kraftstoff je Kurbelwinkel umfasst und – durch Zusammenführen der Gleichungen zur Bestimmung des Anteils an Kraftstoff und der Gleichungen zur Bestimmung des verdampften Anteils an Kraftstoff je Kurbelwinkel mittels weiterer Gleichungen und/oder Kennlinien die Volumenabnahme des ersten Anteils an Frischluft (C) und somit der nachströmende Anteil an Frischluft (D) beschrieben wird.
  4. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenene Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des nachströmenden Anteils an Frischluft (D) mittels Neuronaler Netze erfolgt.
  5. Vorrichtung zur Bestimmung des Anteils an Frischluft, der dem mindestens einen Brennraum eines Verbrennungsmotors zugeführt wird, wobei der Anteil an Kraftstoff direkt dem mindestens einen Brennraum eines Verbrennungsmotors zugeführt wird und der dem mindestens einen Brennraum eines Verbrennungsmotors zugeführte Anteil an Frischluft auf Grundlage des Saugrohrdrucks und/oder der Drosselklappenstellung und/oder eines Luftmassenmessers bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass – die Vorrichtung auf Grundlage einer elektronischen Motorsteuerung umgesetzt ist, – die elektronische Motorsteuerung einen Hard- und einem Softwareumfang umfasst, – der Softwareumfang der elektronischen Motorsteuerung zur Bestimmung eines korrigierten Anteils an Frischluft (A) in dem jeweiligen Betriebspunkt des Verbrennungsmotors eine Mischstelle (B) zur Korrektur eines ersten Anteils an Frischluft (C) um einen nachströmenden Anteil an Frischluft (D) sowie eine Verknüpfung von Eingangsgrößen, Gleichungen und Kennlinien (E) und ein Kennlinienfeld (F) umfasst.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Softwareumfang der elektronischen Motorsteuerung zur Bestimmung eines korrigierten Anteils an Frischluft (A) ein Neuronales Netz umfasst.
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