DE102012210301B3

DE102012210301B3 - Bestimmen der in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge mittels einer Auswertung von Zahnzeiten einer mit einer Kurbelwelle verbundenen Geberscheibe

Info

Publication number: DE102012210301B3
Application number: DE102012210301A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Eser; Dirk Heinitz
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2012-06-19
Filing date: 2012-06-19
Publication date: 2013-09-05
Anticipated expiration: 2032-06-20
Also published as: KR20150023756A; US10287998B2; WO2013189839A1; KR102036949B1; CN104603433B; CN104603433A; US20150322877A1; US10253705B2; US20170058802A1

Abstract

Es wird ein Verfahren sowie eine Vorrichtung (100) zum Bestimmen der in dem Arbeitstakt eines Zylinders einer Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge beschrieben. Das Verfahren weist auf (a) ein Erfassen eines zeitlichen Verlaufs der Drehzahl der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine anhand von Zahnzeiten, welche jeweils eine Zeitdauer darstellen, innerhalb der zwei benachbarte Zähne einer Geberscheibe, die mit der Kurbelwelle verbunden ist und die entlang ihres Umfangs eine abwechselnde Anordnung von Zähnen und Zahnlücken aufweist, eine Referenzposition passieren, (b) ein Zuordnen der Zahnzeiten zu jeweils einem Arbeitstakt eines ausgewählten Zylinders der Brennkraftmaschine, (c) ein Ermitteln eines zylinderindividuellen Mittelwertes über die dem Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders zugeordneten Zahnzeiten, (d) ein Ermitteln von zylinderindividuellen Zahnzeitabweichungen der jeweils dem Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders zugeordneten Zahnzeiten von dem ermittelten zylinderindividuellen Mittelwert, ein (e) Ermitteln einer zylinderindividuellen charakteristischen Zahnzeit durch Ermitteln der geometrischen Summe aus den ermittelten zylinderindividuellen Zahnzeitabweichungen und (f) ein Bestimmen der in dem Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders der Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge in Abhängigkeit der ermittelten zylinderindividuellen charakteristischen Zahnzeit, wobei die freigesetzte Energiemenge indirekt proportional zu der ermittelten zylinderindividuellen charakteristischen Zahnzeit ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren gemäß den Ansprüchen 1, 5, 7 und 8, eine Vorrichtung gemäß Anspruch 11, eine Motorsteuerung gemäß Anspruch 12 und ein Computerprogramm gemäß Anspruch 13. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere (a) ein Verfahren zum Bestimmen der in dem Arbeitstakt eines Zylinders einer Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner (b) ein Verfahren zum Regeln der Laufruhe einer Brennkraftmaschine, (c) ein Verfahren zum Bestimmen des Zylinderdrucks in unterschiedlichen Zylindern einer Brennkraftmaschine mit zumindest zwei Zylindern, wobei ein Zylinder ein mit einem Zylinderdrucksensor ausgestatteter Leitzylinder ist und der zumindest eine andere Zylinder ein Nebenzylinder ist, und (d) ein Verfahren zum Überprüfen der Plausibilität eines Messsignals von einem Zylinderdrucksensor einer Brennkraftmaschine, welche zumindest zwei jeweils mit einem Zylinderdrucksensor ausgestattete Zylinder aufweist. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung (e) eine Vorrichtung zum Bestimmen der in dem Arbeitstakt eines Zylinders einer Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge, (f) eine Motorsteuerung mit einer derartigen Vorrichtung sowie (g) ein Computerprogramm, welches zum Durchführen eines der o. g. Verfahren eingerichtet ist.
Bei Brennkraftmaschinen können die Massen an Kraftstoff, die pro Arbeitsspiel in die einzelnen Zylinder eingespritzt werden, aufgrund von Fertigungstoleranzen eines Kraftstoff-Einspritzsystems sowie durch das Auftreten von Alterung von Komponenten des Kraftstoff-Einspritzsystems erheblich variieren. Unterschiede in den Massen des eingespritzten Kraftstoffs führen jedoch zu Drehmomentunterschieden zwischen den einzelnen Zylindern, welche sich negativ auf die Laufruhe der Brennkraftmaschine auswirken. Moderne Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, sind deshalb mit zumindest einem sog. Zylinderdrucksensor ausgestattet, welcher den zeitlichen Verlauf des Drucks im Innenraum eines Zylinders erfasst. Aus dem Druckverlauf und insbesondere aus der Höhe des Drucks während des sog. Arbeitstakts, in dem die Kraftstoffverbrennung stattfindet, kann das von dem betreffenden Zylinder bereitgestellte Drehmoment abgeschätzt werden. Basierend auf einer Kenntnis von derartigen Drehmomentunterschieden kann dann mittels einer adaptierten zylinderindividuellen Kraftstoffeinspritzung eine Gleichstellung der Zylinder, d. h. gleiche Drehmomentbeiträge von allen Zylindern, erreicht werden.
Allerdings kann das Ausgangssignal eines Zylinderdrucksensors aus vielfältigen Gründen fehlerbehaftet sein. Sofern eine derartige Fehlerhaftigkeit nicht erkannt wird, führt dies typischerweise zu einer falschen zylinderindividuellen Adaption der Kraftstoffeinspritzung. Die Laufruhe der Brennkraftmaschine kann dann nicht nur nicht verbessert sondern ggf. sogar signifikant verschlechtert werden.
In der DE 10 2004 062 017 A1 ist ein Verfahren zur Erkennung von Zündaussetzern bei Verbrennungsmotoren beschrieben. Dabei wird ein Drahzahlgradient ausgewertet, der aus zwei aufeinander folgenden Zündsegmenten bestimmt wird, wobei einem Zündsegment ein Kurbelwellenwinkelbereich, in dem der zugeordnete Zylinder den Arbeitstakt durch Gemischzündung beginnt, zugeordnet ist. Es wird eine höhere Erkennungsgüte erreicht, indem zwei aufeinander folgende Zündsegmente zu einem Summensegment zusammengefasst werden und der Drehzahlgradient aus zwei aufeinander folgenden Summensegmenten bestimmt wird.
Aus der EP 1 723 331 B1 ist ein Verfahren zur Ermittlung eines die Drehbewegung eines rotierenden Teils einer Brennkraftmaschine repräsentierenden Winkellagesignals mit einem Drehzahlsensor, der eine Drehbewegung eines mit dem rotierenden Teil verbundenen Geberrades repräsentierendes Drehmesssignal abgibt, bekannt. Es ist wenigstens ein Drucksensor vorhanden, der ein den Druck in einem Brennraum repräsentierendes Drucksignal abgibt. Es wird das Drucksignal und das Drehmesssignal erfasst und abhängig von dem erfassten Drucksignal und Drehmesssignal eine Korrekturgröße gebildet und ein Winkellagesignal ermittelt durch Verknüpfen des erfassten Drehmesssignals mit der Korrekturgröße. Aus dem Drehmesssignal wird ein die Energie des Kurbelwellentriebs repräsentierender erster Energiewert ermittelt und aus dem Drucksignal ein die Energie des Kurbelwellentriebs repräsentierender zweiter Energiewert ermittelt. Es findet eine Bildung einer Korrekturgröße abhängig von dem ersten und dem zweiten Energiewert statt, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Bildung der Korrekturgröße abhängig von der Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Energiewert stattfindet.
Aus der DE 197 20 009 A1 ist ein Verfahren zu einer sog. Zylindergleichstellung bzgl. der in die verschiedenen Zylinder einer Brennkraftmaschine eingespritzten Kraftstoff-Einspritzmassen bekannt. Bei diesem Verfahren wird die Drehzahl bzw. die Drehgeschwindigkeit während der Expansion und die Drehzahl bzw. die Drehgeschwindigkeit während der Kompression für jeden Zylinder berechnet. Die Drehzahldifferenz zwischen Expansion und Kompression wird mittels einer gleitenden Mittelwertbildung gefiltert. Basierend auf der derartig gefilterten Drehzahldifferenz wird für jeden einzelnen Zylinder eine individuelle Korrektur für die Kraftstoffmasse berechnet und diese individuelle Korrektur bei der Berechnung der gesamten einzuspritzenden Kraftstoffmasse berücksichtigt. Damit kann mittels eines mathematisch relativ komplizierten Algorithmus die Laufruhe der Brennkraftmaschine verbessert werden.
Aus der DE 197 00 711 A1 ist ein Verfahren zum Ausgleich eines systematischen Fehlers an Einspritzvorgängen für eine Brennkraftmaschine bekannt. Bei diesem Verfahren wird abhängig von der Laufunruhe ein Korrekturwert für die Einspritzzeit angewendet.
Aus der DE 10 2005 047 829 B3 ist ein Verfahren und ein System zur Zylindergleichstellung bei Hubkolbenmotoren durch ein Ausregeln der harmonischen Anteile der Kurbelwellendrehzahl bekannt. Bei diesem Verfahren wird ein Zeitraum von mindestens einer Nockenwellenumdrehung bzw. zwei Kurbelwellenumdrehungen betrachtet und innerhalb dieses Zeitfensters wird ein Drehzahlsignal der Kurbelwelle einer Fourier-Analyse unterzogen.
Die häufigste und grundlegende Ursache einer Laufunruhe einer Brennkraftmaschine besteht jedoch, wie bereits oben erläutert, in einer Variation der in die unterschiedlichen Zylinder eingespritzten Massen an Kraftstoff. Unter der Voraussetzung einer vollständigen Kraftstoffverbrennung führen unterschiedliche Kraftstoff-Einspritzmassen jedoch zu unterschiedlichen Energiemengen, die durch eine Kraftstoffverbrennung in dem Arbeitstakt eines Zylinders einer Viertakt-Brennkraftmaschine freigesetzt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die in dem Arbeitstakt einer Brennkraftmaschine freigesetzte Energiemenge möglichst genau und ohne aufwändige Sensorik zu bestimmen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen, weitere Merkmale und Details der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit einem der beschriebenen Verfahren offenbart sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der Vorrichtung, der Motorsteuerung sowie dem Computerprogramm, und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung dieser Erfindung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Bestimmen der in dem Arbeitstakt eines Zylinders einer Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge beschrieben. Das Verfahren weist auf (a) ein Erfassen eines zeitlichen Verlaufs der Drehzahl der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine anhand von Zahnzeiten, welche jeweils eine Zeitdauer darstellen, innerhalb der zwei benachbarte Zähne einer Geberscheibe, die mit der Kurbelwelle verbunden ist und die entlang ihres Umfangs eine abwechselnde Anordnung von Zähnen und Zahnlücken aufweist, eine Referenzposition passieren, (b) ein Zuordnen der Zahnzeiten zu jeweils einem Arbeitstakt eines ausgewählten Zylinders der Brennkraftmaschine, (c) ein Ermitteln eines zylinderindividuellen Mittelwertes über die dem Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders zugeordneten Zahnzeiten, (d) ein Ermitteln von zylinderindividuellen Zahnzeitabweichungen der jeweils dem Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders zugeordneten Zahnzeiten von dem ermittelten zylinderindividuellen Mittelwert, ein (e) Ermitteln einer zylinderindividuellen charakteristischen Zahnzeit durch Ermitteln der geometrischen Summe aus den ermittelten zylinderindividuellen Zahnzeitabweichungen und (f) ein Bestimmen der in dem Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders der Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge in Abhängigkeit der ermittelten zylinderindividuellen charakteristischen Zahnzeit, wobei die freigesetzte Energiemenge indirekt proportional zu der ermittelten zylinderindividuellen charakteristischen Zahnzeit ist.
Dem beschriebenen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die charakteristische Zahnzeit, welche sich aus der geometrischen (oder pythagoreischen) Summe der jeweils einem Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders ermittelten zylinderindividuellen Zahnzeitabweichungen ergibt, ein direktes Maß für die in einem Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders freigesetzte Energiemenge ist. Dies bedeutet, dass die hier definierte charakteristische Zahnzeit ein Äquivalent für die jeweils freigesetzte Energiemenge ist. Damit wird mit dem hier beschriebenen Verfahren für die in dem Arbeitstakt des jeweiligen Zylinders freigesetzte Energiemenge kein absoluter Wert sondern lediglich ein relativer Wert bestimmt. Allerdings ist ein Proportionalitätsfaktor zwischen diesem relativen Wert und der jeweiligen absoluten Energiemenge für alle Zylinder gleich, so dass die relativen Werte für verschiedene Zylinder zueinander in Bezug gesetzt werden können und dabei wichtige Informationen über den Betriebszustand der Brennkraftmaschine und insbesondere über die Drehmomentbeiträge der einzelnen Zylinder gewonnen werden können.
Das hier beschriebene Verfahren hat im Vergleich zu bekannten Verfahren den Vorteil, dass lediglich eine geometrische Summe berechnet werden muss und dass somit keine mathematisch eher aufwendige Fourier-Analyse der jeweils einem Arbeitstakt eines ausgewählten Zylinders der Brennkraftmaschine zugeordneten Zahnzeiten durchgeführt werden muss. Ferner eignet sich das hier beschriebene Verfahren sowohl für Benzin- als auch für Dieselmotoren, welche eine Viertakt-Brennkraftmaschine aufweisen.
Es wird darauf hingewiesen, dass die freigesetzte Energiemenge und damit auch die charakteristische Zahnzeit ein direktes Maß bzw. ein Äquivalent für das Drehmoment ist, welches in dem betreffenden Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders erzeugt wird. Um eine ggf. vorhandene Laufunruhe der Brennkraftmaschine zu reduzieren, kann basierend auf den für die verschiedenen Zylinder mit dem hier beschriebenen Verfahren bestimmten freigesetzten Energiemengen zumindest annähernd eine Gleichstellung der Zylinder erreicht werden, indem verbrennungsrelevante Parameter, insbesondere die Einspritzvorgänge beschreibende Parameter, für die einzelnen Zylinder zylinderindividuell so adaptiert werden, dass im Ergebnis jeder Zylinder einen möglichst gleich großen Beitrag zum gesamten Drehmoment der Brennkraftmaschine leistet.
Die für eine Durchführung des beschriebenen Verfahrens verwendete Geberscheibe kann in bekannter Weise eine Randstruktur aufweisen, welche eine Anordnung aus abwechselnd jeweils einem Zahn und einer Zahnlücke umfasst. Ein der Geberscheibe zugeordneter Geber, welcher das Vorhandensein und das Nichtvorhandensein eines Zahnes in der Referenzposition erfasst, kann ein Signal erzeugen, das mindestens zwei Signalpegel annehmen kann, wobei einer der Signalpegel einem Zahn und der andere einer Zahnlücke zugeordnet ist. Das Signal kann bzw. die verschiedenen Signalpegel können auf beliebige physikalische Weise erzeugt werden. Insbesondere kann das Signal ein elektrisches Signal sein, welches beispielweise von einem magnetischen Sensor (Induktionssensor), bevorzugt einem Hallsensor, erzeugt wird. Es sind jedoch auch andere Arten der Signalerzeugung, beispielsweise optisch mittels einer Lichtschranke, möglich.
Es wird darauf hingewiesen, dass zum Festlegen einer absoluten Winkelposition der Kurbelwelle die Geberscheibe eine Referenzmarkierung aufweisen kann, welche von einer geeigneten Sensorik, beispielsweise dem o. g. magnetischen Sensor erfasst werden kann. In bekannter Weise kann diese Markierung darin bestehen, dass beispielsweise zwei Zähne der ansonsten regelmäßigen Anordnung aus abwechselnd einem Zahn und einer Zahnlücke ausgelassen werden. Demzufolge kann die Geberscheibe beispielsweise 60 – 2 = 58 Zähne aufweisen. In diesem Zusammenhang versteht es sich von selbst, dass diejenige Zahnzeit, welche der Auslassung von zwei Zähnen zugeordnet ist, entweder auf geeignete Weise korrigiert oder für das weitere Verfahren nicht mehr berücksichtigt wird.
Anschaulich ausgedrückt kann mit dem beschriebene Verfahren ein Drehzahlsignal einer Brennkraftmaschine so ausgewertet werden, dass der Energieinhalt bzw. die Energiemenge, die in dem Arbeitstakt eines Zylinders der Brennkraftmaschine freigesetzt wird, auf mathematisch besonders einfache Weise geschätzt werden kann. Eine Kenntnis dieser Energiemenge kann dann dazu verwendet werden, durch eine zylinderindividuelle Adaption von Einspritzparametern eine Gleichstellung der einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine zumindest annähernd zu erreichen. Das beschriebene Verfahren verwendet dabei hochaufgelöste Informationen über die Zahnzeiten, welche über einen vorgegebenen Betrachtungszeitraum in einer bestimmten Rasterung abgetastet und in einen Puffer, insbesondere einer Motorsteuerung, abgelegt werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung werden innerhalb eines Arbeitstakts des ausgewählten Zylinders sämtliche auftretenden Zahnzeiten erfasst und dem betreffenden Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders zugeordnet. Dies hat den Vorteil, dass der zeitliche Verlauf der Drehzahl der Kurbelwelle während des jeweiligen Arbeitstaktes des ausgewählten Zylinders mit der maximal möglichen Genauigkeit erfasst wird. Damit kann auch die in dem betreffenden Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders freigesetzte Energiemenge mit einer besonders hohen Genauigkeit bestimmt werden.
Bevorzugt werden die Zahnzeiten mit einer hohen Zeitauflösung beispielsweise im Bereich von zumindest einigen μs (1 μs = 10^–6 Sekunden) erfasst. Die nachfolgenden Ermittlungen oder Berechnungen des zylinderindividuellen Mittelwertes, der zylinderindividuellen Zahnzeitabweichungen sowie der zylinderindividuellen charakteristischen Zahnzeit erfolgen bevorzugt mit der gleich großen Zeitauflösung. Auch dies führt dazu, dass die Genauigkeit des beschriebenen Verfahrens bzgl. der Bestimmung der freigesetzten Energiemenge besonders hoch ist.
Unter dem nachfolgend verwendeten Begriff ”Arbeitsspiel” ist in diesem Dokument die Gesamtheit der vier Takte eines Viertaktmotors zu verstehen, welche in bekannter Weise einen Ansaugtakt, einen Verdichtungstakt, einen Arbeitstakt und einen Ausstoßtakt umfassen. Während eines Arbeitsspiels führt die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine zwei Umdrehungen aus.
Bei einer Geberscheibe mit 60 Zähnen gibt es also pro Arbeitsspiel der (Viertakt)Brennkraftmaschine insgesamt 120 Übergänge bzw. Zahnzeiten zwischen zwei benachbarten Zähnen. Bei einem Vierzylindermotor sind damit jeweils 30 Zahnzeiten einem Arbeitstakt eines Zylinders der insgesamt vier Zylinder zugeordnet. Demzufolge kann eine optimale Genauigkeit bei der Bestimmung der freigesetzten Energiemenge erreicht werden, wenn bei dem beschriebenen Verfahren alle 30 Zahnzeiten für die Bestimmung der in dem betreffenden Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders freigesetzten Energiemenge berücksichtigt werden.
In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass zumindest bei modernen Brennkraftmaschinen genaue zeitlich hochaufgelöste Informationen über die einzelnen Zahnzeiten ohnehin in einer Motorsteuerung vorgehalten werden. Damit kann das beschriebene Verfahren ohne apparative Veränderungen durch eine geeignete Programmierung einer Motorsteuerung einer Brennkraftmaschine durchgeführt werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der zylinderindividuelle Mittelwert über die dem Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders zugeordneten Zahnzeiten basierend auf Zahnzeiten ermittelt, welche während eines Arbeitstaktes eines vorangehenden Arbeitsspiels der Brennkraftmaschine erfasst wurden. Dies bedeutet, dass ein Teil der mit dem hier beschriebenen Verfahren durchgeführten mathematischen Berechnungen bereits im Vorfeld bei einem vorangegangenen Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine erledigt werden. Dadurch können die Anforderungen an eine Datenverarbeitungseinrichtung, in der die mathematischen Berechnungen des hier beschriebenen Verfahrens durchgeführt werden, reduziert werden. Das beschriebene Verfahren kann demzufolge bereits mit einer Motorsteuerung mit einer mittelmäßigen Rechenleistung durchgeführt werden.
Bevorzugt wird der zylinderindividuelle Mittelwert über diejenigen Zahnzeiten ermittelt, welche in demjenigen Arbeitsspiel erfasst wurden, welches dem aktuellen Arbeitsspiel unmittelbar vorausgeht. Damit wird eine unnötig lange Zeitspanne zwischen der Erfassung der Zahnzeiten ausschließlich für den zylinderindividuellen Mittelwert und der Erfassung derjenigen Zahnzeiten, welche (zusammen mit den Zahnzeiten ausschließlich für den zylinderindividuellen Mittelwert auch noch) für die Ermittlung der zylinderindividuellen Zahnzeitabweichungen verwendet werden, vermieden. Dadurch wird eine Verschlechterung der Genauigkeit aufgrund der Verwendung von Zahnzeiten, die unterschiedlichen Arbeitsspielen zugeordnet sind, auf ein Minimum reduziert.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird bei der Ermittlung des zylinderindividuellen Mittelwertes ein vorhandener Trend bezüglich einer Veränderung der Zahnzeiten insbesondere aufgrund einer Erhöhung oder einer Reduzierung der Drehzahl der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine berücksichtigt. Dies hat den Vorteil, dass auch bei einer systematischen Veränderung der Zahnzeiten beispielsweise aufgrund einer Beschleunigung oder einer Verzögerung eines mit der Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs der zylinderindividuelle Mittelwert bereits im Vorfeld während eines vorangehenden Arbeitsspiels ermittelt werden kann, ohne dass eine Verschlechterung der Genauigkeit des beschriebenen Verfahrens zu besorgen ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Regeln der Laufruhe einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern beschrieben. Dieses Verfahren weist auf (a) ein Bestimmen, für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine, der in dem Arbeitstakt dieses Zylinders freigesetzten Energiemenge mittels eines Verfahrens der o. g. Art zum Bestimmen der in dem Arbeitstakt eines Zylinders einer Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge, und (b) ein Adaptieren von zumindest einem verbrennungsrelevanten Parameter, so dass die in den verschiedenen Zylindern freigesetzten Energiemengen zumindest annähernd gleich sind.
Dem beschriebenen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass basierend auf einer Kenntnis von geschätzten zylinderindividuellen in dem jeweiligen Arbeitstakt freigesetzten Energiemengen, welche ein direktes Maß für die Drehmomentbeiträge der einzelnen Zylinder darstellen, die Kraftstoffverbrennungen in den einzelnen Zylindern so adaptiert werden können, dass alle Zylinder zumindest annähernd gleiche Drehmomentbeiträge liefern und damit eine maximale Laufruhe erreicht werden kann.
Erfindungsgemäß erfolgt das Angleichen der einzelnen Drehmomentbeiträge mittels einer Adaption von Parameteren, welche für die Kraftstoffverbrennung in dem jeweiligen Zylinder relevant sind. Verbrennungsrelevante Parameter können Parameter sein, welche den Luft-Zuführungspfad für die Brennkraftmaschine oder bevorzugt den Kraftstoff-Zuführungspfad für die Brennkraftmaschine betreffen.
Ein den Luft-Zuführungspfad betreffender verbrennungsrelevanter Parameter kann beispielsweise ein Ladedruck sein, mit dem die für den Verbrennungsprozess erforderliche Luft in den betreffenden Zylinder der Brennkraftmaschine hinein gedrückt wird. Dieser Ladedruck kann in bekannter Weise beispielweise von einem Turbolader erzeugt werden. Der verbrennungsrelevante Parameter kann ferner eine Rate für eine Abgasrückführung sein, welche in bekannter Weise dafür sorgt, dass anstelle von reiner Luft ein Gemisch von Luft und Abgas aus einem vorherigen Verbrennungsprozess dem betreffenden Zylinder zugeführt wird. Es wird darauf hingewiesen, dass die hier beschriebene Aufzählung von den Luft-Zuführungspfad betreffenden verbrennungsrelevanten Parametern nicht abschließend ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft der zumindest eine verbrennungsrelevante Parameter einen Parameter im Kraftstoff-Zuführungspfad für die Brennkraftmaschine.
Der zumindest eine den Kraftstoff-Zuführungspfad betreffende verbrennungsrelevante Parameter kann beispielsweise der Beginn einer Kraftstoff-Einspritzung, der Einspritzdruck des Kraftstoffs, die Einspritzmenge an Kraftstoff, die Anzahl der diskreten Einspritzvorgänge (Voreinspritzungen) und/oder die jeweiligen Einspritzmengen bei der Verwendung von zumindest einer Voreinspritzung neben einer Haupteinspritzung sein. Der Einspritzdruck kann in bekannter Weise an einem Kraftstoffzuführungssystem, beispielweise an einem sog. Common Rail System, gemessen und/oder eingestellt werden. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die hier beschriebene Aufzählung von verbrennungsrelevanten Parametern nicht abschließend ist.
Die Verwendung von zumindest einem der hier beschriebenen verbrennungsrelevanten Parameter, welche den Kraftstoff-Zuführungspfad betreffen, hat den Vorteil, dass das in diesem Dokument beschriebene Verfahren mit herkömmlichen Brennkraftmaschinen und herkömmlichen Systemen zur Kraftstoff-Zuführung realisiert werden kann, ohne dass dafür eine hardwaretechnische Umgestaltung von Brennkraftmaschine und/oder Kraftstoff-Zuführungssystem erforderlich wäre.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Bestimmen des Zylinderdrucks in unterschiedlichen Zylindern einer Brennkraftmaschine mit zumindest zwei Zylindern beschrieben, wobei ein Zylinder ein mit einem Zylinderdrucksensor ausgestatteter Leitzylinder ist und der zumindest eine andere Zylinder ein Nebenzylinder ist. Dieses Verfahren weist auf (a) ein Bestimmen, für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine, eines relativen Wertes für die in dem Arbeitstakt dieses Zylinders freigesetzte Energiemenge mittels eines Verfahrens der o. g. Art zum Bestimmen der in dem Arbeitstakt eines Zylinders einer Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge, (b) ein Messen eines absoluten Wertes für den Zylinderdruck in dem Leitzylinder mittels des Zylinderdrucksensors, (c) ein Ermitteln einer quantitativen Korrelation zwischen (c1) dem bestimmten relativen Wert für die in dem Arbeitstakt des Leitzylinders freigesetzte Energiemenge und (c2) dem absoluten Wert für den Zylinderdruck in dem Leitzylinder, und (d) ein Berechnen, für den zumindest einen Nebenzylinder der Brennkraftmaschine, des absoluten Wertes für den Zylinderdruck in dem zumindest einen Nebenzylinder basierend auf (d1) der ermittelten quantitative Korrelation und (d2) dem für den jeweiligen zumindest einen Nebenzylinder bestimmten relativen Wert für die freigesetzte Energiemenge.
Dem beschriebenen Verfahren zum Bestimmen des Zylinderdrucks liegt die Erkenntnis zugrunde, dass in einen System mit lediglich einem an einem sog. Leitzylinder angebrachten Zylinderdrucksensor durch (a) Herstellung einer Relation zwischen (a1) dem mit dem Zylinderdrucksensor gemessenen absoluten Zylinderdruck und (a2) der mit dem o. g. Verfahren zum Bestimmen der in dem Arbeitstakt eines Zylinders einer Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge und (b) durch Übertragung der hergestellten Relation auf Nebenzylinder, welche beispielsweise aus Kostengründen nicht mit einem Zylinderdrucksensor ausgestattet sind, die absoluten Zylinderdrücke bzw. Zylinderdruckwerte in den Nebenzylindern berechnet werden können.
Basierend auf einer Kenntnis der absoluten Zylinderdruckwerte (während der Arbeitstakte) sämtlicher Zylinder kann dann in bekannter Weise die absoluten oder relativen Drehmomentbeiträge der einzelnen Zylinder bestimmt werden. Wie bereits vorstehend erläutert, können dann durch eine Adaption von zumindest einem verbrennungsrelevanten Parameter die in den verschiedenen Zylindern freigesetzten Energiemengen so eingestellt werden, dass die Drehmomentbeiträge der einzelnen Zylinder zu einem Gesamtdrehmoment zumindest annähernd gleich sind. Dann wird die Brennkraftmaschine auf vorteilhafte Weise mit einer maximalen Laufruhe bzw. mit einer minimalen Laufunruhe betrieben.
Bei dem beschriebenen Verfahren wird anschaulich gesprochen zunächst ein dimensionsloses Maß für die relative Energiemenge von zumindest zwei Zylindern bestimmt. Danach wird für einen der beiden Zylinder, welcher als Leitzylinder bezeichnet wird, der absoluter Zylinderdruck mittels eines Zylinderdrucksensors gemessen, welcher den Druckverlauf in dem Leitzylinder misst und ein entsprechendes Zylinderdruck-Messsignal ausgibt. Dieses Zylinderdruck-Messsignal stellt den Drehmomentbeitrag des Leitzylinders zu dem Gesamtdrehmoment der Brennkraftmaschine dar. Eine anschließend bestimmte Relation, welche auch als quantitative Korrelation bezeichnet wird und welche durch einen einfachen Proportionalitätsfaktor bestimmt sein kann, zwischen dem relativen Wert der freigesetzten Energiemenge und dem gemessenen Zylinderdruck, wird dann auf die Nebenzylinder angewendet. Dabei werden basierend auf (a) dieser Relation und (b) den jeweils bestimmten relativen Werten für die jeweils freigesetzte Energie die absoluten Werte für den Zylinderdruck in den zumindest einem Nebenzylinder berechnet.
Unter dem Begriff ”Zylinderdruck” kann in diesem Zusammenhang insbesondere der sog. indizierte Mitteldruck während des Arbeitstaktes des betreffenden Zylinders verstanden werden. Der Begriff ”Zylinderdruck” kann jedoch auch ein Druckverlauf als Funktion der Zeit oder als Funktion eines Kurbelwellenwinkels sein, welcher Druckverlauf sich während des Arbeitstaktes des betreffenden Zylinders ergibt.
Mit dem beschriebenen Verfahren zum Bestimmen des (absoluten) Zylinderdrucks in unterschiedlichen Zylindern einer Brennkraftmaschine können also bereits mit einer einfachen Zylinderdrucksensorik mit lediglich einem Zylinderdrucksensor durch eine Schätzung der relativen Einzeldrehmomente, welche wie oben beschrieben mit der jeweils freigesetzten Energiemenge korreliert sind, und basierend auf einer einzigen absoluten Zylinderdruckbestimmung die absoluten Werte der Drehmomentbeiträge von allen Zylindern der Brennkraftmaschine berechnet werden. Dadurch kann bereits mit lediglich einem einzigen Zylinderdrucksensor durch geeignete zylinderindividuelle Adaptionen von verbrennungsrelevanten Parametern eine vollständige Zylinderdruckregelung realisiert und damit eine genaue Steuerung der einzelnen Drehmomentbeiträge erreicht werden. Damit können auf einfache Weise beispielsweise Fertigungstoleranzen von Kraftstoffinjektoren ausgeglichen werden. Ferner können durch eine Auswertung der zylinderspezifischen Unterschiede hinsichtlich Zahnzeit bzw. daraus abgeleiteten Drehmomentbeitrag unzulässig hohe Abweichungen diagnostiziert werden. Bei zu großen Unterschieden zwischen den verschiedenen Zylindern kann dann ggf. auf einen fehlerhaften Betriebszustand der Brennkraftmaschine geschlossen werden.
Anschaulich ausgedrückt kann basierend auf einer Kenntnis der einzelnen Drehmomentbeiträge eine Regelung der Einzeldrehmomente sowohl hinsichtlich ihrer möglichst zu vermeidenden Unterschiede zueinander (angestrebte Gleichstellung der Zylinder) wie auch hinsichtlich ihrer absolute Werte durchgeführt werden. Die daraus resultierenden Stelleingriffe wie beispielsweise eine Adaption der Einspritzung lassen sich für eine Diagnose des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine heranziehen. Dies kann beispielsweise durch eine Überwachung von Grenzwerten für die erforderlichen Stelleingriffe geschehen.
Ferner kann auf vorteilhafte Weise mit dem beschriebenen Verfahren eine Diagnosefunktionalität realisiert werden, mittels welcher unzulässig hohe Unterschiede zwischen den einzelnen Zylindern beispielsweise hinsichtlich der jeweiligen (i) Zahnzeiten, (ii) Drehmomente und/oder (iii) aus den Zahnzeiten abgeleiteten Werte detektiert werden können. Falls zu große Unterschiede detektiert werden, dann kann auf einen fehlerhaften Betriebszustand der Brennkraftmaschine geschlossen werden und beispielsweise eine Reparaturmaßnahme oder Wartungsarbeiten eingeleitet werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Überprüfen der Plausibilität eines Messsignals von einem Zylinderdrucksensor einer Brennkraftmaschine beschrieben, welche zumindest zwei Zylinder aufweist, die jeweils mit einem Zylinderdrucksensor ausgestattet sind. Dieses Verfahren weist auf (a) ein Bestimmen, für jeden der zumindest zwei Zylinder der Brennkraftmaschine, eines Wertes für die in dem Arbeitstakt dieses Zylinders freigesetzte Energiemenge mittels des o. g. Verfahrens zum Bestimmen der in dem Arbeitstakt eines Zylinders einer Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge, (b) ein Messen, für jeden der zumindest zwei Zylinder der Brennkraftmaschine, eines Wertes für den Zylinderdruck in dem jeweiligen Zylinder mittels des jeweiligen Zylinderdrucksensors, (c) ein Ermitteln, für jeden der zumindest zwei Zylinder der Brennkraftmaschine, jeweils einer quantitativen Korrelation zwischen (c1) dem bestimmten Wert für die in dem Arbeitstakt des jeweiligen Zylinders freigesetzte Energiemenge und (c2) dem gemessenen Wert für den Zylinderdruck in dem jeweiligen Zylinder, und (d) ein Betrachten der zumindest zwei gemessenen Werte für den jeweiligen Zylinderdruck als korrekte Messwerte, falls die zumindest zwei ermittelten quantitativen Korrelationen innerhalb einer vorgegebenen Toleranz gleich sind.
Dem beschriebenen Verfahren zum Überprüfen der Plausibilität eines Messsignals von einem Zylinderdrucksensor einer Brennkraftmaschine liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch einen Vergleich der quantitativen Korrelationen zwischen (a) jeweils einem geschätzten (relativen) Wert für die in dem Arbeitstakt des jeweiligen Zylinders freigesetzte Energiemenge und (b) jeweils einem gemessenen (relativen oder absoluten) Wert für den Zylinderdruck in dem jeweiligen Zylinder auf einfach Weise festgestellt werden kann, ob diese quantitativen Korrelationen, welche insbesondere jeweils ein einfacher Proportionalitätsfaktor sein können, für alle Zylinder der Brennkraftmaschine innerhalb einer vorgegebenen und als tolerierbar angesehenen Abweichung gleich sind. Ist dies der Fall, dann kann mit hoher Zuverlässigkeit davon ausgegangen werden, dass die gesamte Zylinderdrucksensorik und insbesondere alle daran beteiligten Zylinderdrucksensoren fehlerfrei arbeiten. Sollte sich bei einem Vergleich der verschiedenen ermittelten quantitativen Korrelationen ergeben, dass zumindest eine Korrelation zu stark von der oder von den anderen Korrelation(en) abweicht, dann kann davon ausgegengen werden, dass zumindest ein Zylinderdrucksensor mit einem gewissen Fehler behaftet ist.
Wie bereits vorstehend erläutert, kann unter dem Begriff ”Zylinderdruck” der indizierte Mitteldruck während des Arbeitstaktes des betreffenden Zylinders verstanden werden. Der Begriff ”Zylinderdruck” kann jedoch auch ein Druckverlauf als Funktion der Zeit oder als Funktion eines Kurbelwellenwinkels sein, welcher Druckverlauf sich während des Arbeitstaktes des betreffenden Zylinders ergibt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Verfahren ferner auf (a) ein Betrachten von zumindest einem Wert für den jeweiligen Zylinderdruck der zumindest zwei gemessenen Werte für den jeweiligen Zylinderdruck als einen fehlerbehafteten Messwert, falls die zumindest zwei ermittelten quantitativen Korrelationen stärker voneinander abweichen als die vorgegebene Toleranz, und (b) ein Konvertieren des zumindest einen als fehlerbehaftet erachteten Messwertes in einen modifizierten Messwert für den Zylinderdruck in dem jeweiligen Zylinder, so dass (b1) eine modifizierte quantitative Korrelation zwischen (i) dem bestimmten Wert für die in dem Arbeitstakt des jeweiligen Zylinders freigesetzte Energiemenge und (ii) dem modifizierten Messwert innerhalb der vorgegebenen Toleranz gleich ist wie (b2) zumindest eine quantitative Korrelation zwischen (i) einem bestimmten Wert für die in dem Arbeitstakt des jeweiligen Zylinders freigesetzte Energiemenge und (ii) einem zugehörigen gemessenen Wert für den Zylinderdruck in dem jeweiligen Zylinder, wobei diese zumindest eine quantitative Korrelation einen Zylinder betrifft, der mit einem Zylinderdrucksensor ausgestattet ist, dessen gemessenen Werte für den Zylinderdruck als korrekte Messwerte betrachtet werden. Damit kann im Falle einer fehlerbehafteten Zylinderdrucksensorik für denjenigen Zylinderdrucksensor oder für diejenigen Zylinderdrucksensoren eine Korrektur durchgeführt werden, indem beispielsweise eine Sensorkennline in geeigneter Weise adaptiert wird.
Anschaulich ausgedrückt können bei einer Brennkraftmaschine, welche mit einer mehrere Zylinderdrucksensoren aufweisenden Zylinderdrucksensorik ausgestattet ist, anhand der gemessenen Zylinderdrücke die zylinderindividuellen Drehmomentbeiträge zu einem Gesamtdrehmoment der Brennkraftmaschine bestimmt werden. Durch eine zylinderindividuelle Adaption von verbrennungsrelevanten Parametern können dann die verschiedenen Zylinder hinsichtlich ihres jeweiligen Drehmomentbeitrags gleichgestellt werden. Falls jedoch die Zylinderdrucksensorik beispielsweise aufgrund von Produktionsfehlern und/oder Alterungseffekten fehlerbehaftet ist, dann können diese Fehler mit dem hier beschriebenen Verfahren zum Überprüfen der Plausibilität eines Messsignals von einem Zylinderdrucksensor einer Brennkraftmaschine mit hoher Zuverlässig identifiziert und ggf. durch Verwenden einer in geeigneter Weise modifizierten Sensorkennlinie sogar kompensiert werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren ferner auf (a) ein Betreiben der Brennkraftmaschine in einem stabilen Betriebszustand, bei dem alle Zylinder einen zumindest annähernd gleichen Drehmomentbeitrag zum Gesamtdrehmoment der Brennkraftmaschine leisten, (b) ein Messen, in dem stabilen Betriebszustand, für jeden der zumindest zwei Zylinder der Brennkraftmaschine, eines Wertes für den Zylinderdruck in dem jeweiligen Zylinder mittels des jeweiligen Zylinderdrucksensors, (c) ein Vergleichen der in dem stabilen Betriebszustand gemessenen Werte miteinander, und (d) falls die in dem stabilen Betriebszustand gemessenen Werte stärker als eine weitere vorgegebene Toleranz voneinander abweichen, ein Adaptieren einer Sensorkennlinie von zumindest einem Zylinderdrucksensor derart, dass unter Berücksichtigung der zumindest einen adaptierten Sensorkennlinie die zugehörigen Messwerte für den Zylinderdruck in den verschiedenen Zylindern zumindest innerhalb der weiteren vorgegebenen Toleranz gleich sind. Dies hat den Vorteil, dass während des Betriebs der Brennkraftmaschine ein Abgleich der einzelnen Sensorkennlinien erfolgen kann. Es ist lediglich erforderlich, dass zumindest für eine vergleichsweise kurze Zeitspanne der beschriebene stabile Betriebszustand der Brennkraftmaschine vorliegt. Dadurch können Fehler in der Zylinderdruckmesstechnik diagnostiziert und gleichzeitig durch eine geeignete Adaption von zumindest einer Sensorkennlinie kompensiert werden.
Der stabile Betriebszustand kann beispielsweise eine Schubphase der Brennkraftmaschine sein, während der in keinem der Zylinder eine Kraftstoffeinspritzung erfolgt. Eine Schubphase zeichnet sich nämlich typischerweise durch eine maximale Laufruhe aus. Dies liegt daran, dass in einer Schubphase überhaupt keine Kraftstoffverbrennungen stattfinden. Daher können auch keine Unterschiede der in den verschiedenen Zylindern freigesetzten Energiemengen auftreten. Daher liefern bei korrekten Sensorkennlinien in einem solchen stabilen Betriebszustand mit geringer Laufunruhe alle grundsätzlich funktionsfähigen Zylinderdrucksensoren ein ähnliches Messsignal.
Das Adaptieren der Sensorkennlinie kann beispielsweise eine Änderung einer Steigung bzw. eines Proportionalitätsfaktors zwischen dem physikalischen Ausgangssignal des betreffenden Zylinderdrucksensors und dem jeweiligen den tatsächlich vorhandenen Zylinderdruck angebenden Zylinderdruckmesssignal sein. Alternativ oder in Kombination kann das Adaptieren der Sensorkennlinie auch das Verwenden eines neuen Offset-Wertes beinhalten.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Bestimmen der in dem Arbeitstakt eines Zylinders einer Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge beschrieben. Die beschriebene Vorrichtung weist auf (a) eine Erfassungseinheit zum Erfassen eines zeitlichen Verlaufs der Drehzahl der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine anhand von Zahnzeiten, welche jeweils eine Zeitdauer darstellen, innerhalb der zwei benachbarte Zähne einer Geberscheibe, die mit der Kurbelwelle verbunden ist und die entlang ihres Umfangs eine abwechselnde Anordnung von Zähnen und Zahnlücken aufweist, eine Referenzposition passieren, und (b) eine Datenverarbeitungseinrichtung (b1) zum Zuordnen der Zahnzeiten jeweils zu einem Arbeitstakt eines ausgewählten Zylinders der Brennkraftmaschine, (b2) zum Ermitteln eines zylinderindividuellen Mittelwertes über die dem Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders zugeordneten Zahnzeiten, (b3) zum Ermitteln von zylinderindividuellen Zahnzeitabweichungen der jeweils dem Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders zugeordneten Zahnzeiten von dem ermittelten zylinderindividuellen Mittelwert, (b4) zum Ermitteln einer zylinderindividuellen charakteristischen Zahnzeit durch Ermitteln der geometrischen Summe aus den ermittelten zylinderindividuellen Zahnzeitabweichungen und (b5) zum Bestimmen der in dem Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders der Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge in Abhängigkeit der ermittelten zylinderindividuellen charakteristischen Zahnzeit, wobei die freigesetzte Energiemenge indirekt proportional zu der ermittelten zylinderindividuellen charakteristischen Zahnzeit ist.
Auch der beschriebenen Vorrichtung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die charakteristische Zahnzeit, welche sich aus der geometrischen (oder pythagoreischen) Summe der jeweils einem Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders ermittelten zylinderindividuellen Zahnzeitabweichungen ergibt, ein direktes Maß für die in einem Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders der Brennkraftmaschine freigesetzte Energiemenge ist. Wie bereits vorstehend erläutert, ist die hier definierte charakteristische Zahnzeit ein direktes Maß bzw. ein Äquivalent für das Drehmoment, welches in dem betreffenden Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders erzeugt wird. Daher kann man, um eine ggf. vorhandene Laufunruhe der Brennkraftmaschine zu reduzieren, durch eine Anpassung von zylinderindividuellen verbrennungsrelevanten Parametern basierend auf freigesetzten Energiemengen zumindest annähernd eine Gleichstellung der Zylinder erreichen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird Motorsteuerung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges beschrieben. die beschriebene Motorsteuerung weist eine Vorrichtung der o. g. Art zum Bestimmen der in dem Arbeitstakt eines Zylinders einer Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge auf. Die hier beschriebene Motorsteuerung eignet sich zum Ausführen und/oder zum Steuern von zumindest einem der o. g. Verfahren (a) zum Bestimmen der in dem Arbeitstakt eines Zylinders einer Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge, (b) zum Regeln der Laufruhe einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, (c) zum Bestimmen des Zylinderdrucks in unterschiedlichen Zylindern einer Brennkraftmaschine mit zumindest zwei Zylindern, wobei ein Zylinder ein mit einem Zylinderdrucksensor ausgestatteter Leitzylinder ist und der zumindest eine andere Zylinder ein Nebenzylinder ist, und (d) zum Überprüfen der Plausibilität eines Messsignals von einem Zylinderdrucksensor einer Brennkraftmaschine, welche zumindest zwei Zylinder aufweist, die jeweils mit einem Zylinderdrucksensor ausgestattet sind.
Der beschriebenen Motorsteuerung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die oben beschriebene Vorrichtung in einer Motorsteuerung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs implementiert werden kann und dass damit auf einfache Weise, beispielsweise mittels einer geeigneten Software, die in dem Arbeitstakt eines Zylinders einer Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge bestimmt werden kann.
In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass die beschriebene Motorsteuerung auch mit anderen Komponenten der Brennkraftmaschine bzw. eines Kraftfahrzeugs zusammenwirken kann, um einige Verfahrensschritte der hier beschriebenen Verfahren auszuführen. So kann die Motorsteuerung beispielsweise mit einem Induktionssensor zum Erfassen von Zahnzeiten und/oder mit zumindest einem Zylinderdrucksensor zum Messen der des Zylinderdrucks in dem betreffenden Zylinder zusammenwirken.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm zum Bestimmen der in dem Arbeitstakt eines Zylinders einer Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge beschrieben. Das Computerprogramm ist, wenn es von einem Prozessor ausgeführt wird, zum Durchführen eines der o. g. Verfahren eingerichtet.
Im Sinne dieses Dokuments ist die Nennung eines solchen Computerprogramms gleichbedeutend mit dem Begriff eines Programm-Elements, eines Computerprogrammprodukts und/oder eines computerlesbaren Mediums, das Anweisungen zum Steuern eines Computersystems enthält, um die Arbeitsweise eines Systems bzw. eines Verfahrens in geeigneter Weise zu koordinieren, um die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verknüpften Wirkungen zu erreichen.
Das Computerprogramm kann als computerlesbarer Anweisungscode in jeder geeigneten Programmiersprache wie beispielsweise in JAVA, C++ etc. implementiert sein. Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Speichermedium (CD-Rom, DVD, Blueray Disk, Wechsellaufwerk, flüchtiger oder nicht-flüchtiger Speicher, eingebauter Speicher oder Prozessor etc.) abgespeichert sein. Der Anweisungscode kann einen Computer oder andere programmierbare Geräte wie insbesondere ein Steuergerät für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs derart programmieren, dass die gewünschten Funktionen ausgeführt werden. Ferner kann das Computerprogramm in einem Netzwerk wie beispielsweise dem Internet bereitgestellt werden, von dem es bei Bedarf von einem Nutzer herunter geladen werden kann.
Die Erfindung kann sowohl mittels eines Computerprogramms, d. h. mittels einer Software, als auch mittels einer oder mehrerer spezieller elektrischer Schaltungen, d. h. in Hardware oder auch in beliebig hybrider Form, d. h. mittels Software-Komponenten und Hardware-Komponenten, realisiert werden.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen.
1 zeigt eine Vorrichtung zum Bestimmen der in dem Arbeitstakt eines Zylinders einer Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge.
2 zeigt ein Diagramm, in dem der zeitliche Verkauf von hochaufgelöst gemessenen Zahnzeiten einer mit einer Kurbelwelle eines Vierzylinder-Viertaktmotors gekoppelten Geberscheibe aufgetragen sind.
3 zeigt eine vergrößert dargestellten Ausschnitt aus dem in 2 gezeigten Diagramm.
4 zeigt wie bei einer Brennkraftmaschine, bei der lediglich ein Zylinder mit einem Zylinderdrucksensor ausgestattet ist, durch Herstellen von Relationen der von den einzelnen Zylindern freigesetzten Energiemengen eine absolute Berechnung der einzelnen Zylinderdrücke durchgeführt werden kann.
5 zeigt eine Plausibilitätskontrolle von mehreren Messsignalen von jeweils einem Zylinderdrucksensor anhand eines Vergleichs mit einer Schätzung jeweils einer in einem Arbeitstakt freigesetzten Energiemenge eines basierend auf einer Auswertung von gemessenen Zahnzeiten.
6 zeigt einen möglichen Ablauf für ein Verfahren zum Adaptieren einer Sensorkennlinie eines Zylinderdrucksensors basierend auf einem zylinderselektiven Vergleich zwischen (a) einem Schätzwert für die in dem Arbeitstakt des betreffenden Zylinders freigesetzte Energiemenge und (b) einem von einem Zylinderdrucksensor erfassten Messwert für den Zylinderdruck in dem betreffenden Zylinder.
1 zeigt eine Vorrichtung 100 zum Bestimmen der in dem Arbeitstakt eines Zylinders einer Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge. Die Vorrichtung 100 oder einige Komponenten der Vorrichtung 100 kann bzw. können in einer Motorsteuerung für ein Kraftfahrzeug implementiert werden. Die Vorrichtung 100 weist auf eine Erfassungseinheit 102 zum Erfassen eines zeitlichen Verlaufs der Drehzahl der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine anhand von Zahnzeiten, welche jeweils eine Zeitdauer darstellen, innerhalb der zwei benachbarte Zähne einer Geberscheibe, die mit der Kurbelwelle verbunden ist und die entlang ihres Umfangs eine abwechselnde Anordnung von Zähnen und Zahnlücken aufweist, eine Referenzposition passieren. Die Vorrichtung weist ferner eine Datenverarbeitungseinrichtung 104 auf. Die Datenverarbeitungseinrichtung 104 ist eingerichtet bzw. programmiert (a) zum Zuordnen der Zahnzeiten jeweils einem Arbeitstakt eines ausgewählten Zylinders der Brennkraftmaschine, (b) zum Ermitteln eines zylinderindividuellen Mittelwertes über die dem Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders zugeordneten Zahnzeiten, (c) zum Ermitteln von zylinderindividuellen Zahnzeitabweichungen der jeweils dem Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders zugeordneten Zahnzeiten von dem ermittelten zylinderindividuellen Mittelwert, (d) zum Ermitteln einer zylinderindividuellen charakteristischen Zahnzeit durch Ermitteln der geometrischen Summe aus den ermittelten zylinderindividuellen Zahnzeitabweichungen und (e) zum Bestimmen der in dem Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders der Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge in Abhängigkeit der ermittelten zylinderindividuellen charakteristischen Zahnzeit, wobei die freigesetzte Energiemenge indirekt proportional zu der ermittelten zylinderindividuellen charakteristischen Zahnzeit ist.
2 zeigt ein Diagramm, in dem der zeitliche Verkauf von hochaufgelöst gemessenen Zahnzeiten einer mit einer Kurbelwelle eines Vierzylinder-Viertaktmotors gekoppelten Geberscheibe aufgetragen ist. Die Zahnzeit stellt dabei die Zeitdauer dar, innerhalb der zwei benachbarte Zähne einer Geberscheibe, die mit der Kurbelwelle der betreffenden Brennkraftmaschine gekoppelt ist und die entlang ihres Umfangs eine abwechselnde Anordnung von Zähnen und Zahnlücken aufweist, eine Referenzposition passieren. Die Zahnzeit, welche in bekannter Weise beispielsweise mittels eines magnetischen Sensors bestimmt werden kann, stellt demzufolge in einer hohen zeitlichen Auflösung die aktuelle Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl der Kurbelwelle dar. Eine große Zahnzeit entspricht dabei einer niedrigen Drehgeschwindigkeit, eine niedrige Zahnzeit entspricht einer hohen Drehgeschwindigkeit.
Aus dem dargestellten zeitlichen Verlauf der Zahnzeiten kann auf einfache Weise eine Zuordnung zu den Arbeitstakten der einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine vorgenommen werden. Dabei kann auf die Tatsache zurückgegriffen werden, dass derjenige Zylinder der Vierzylinder-Brennkraftmaschine, welcher sich gerade in dem Arbeitstakt befindet, zu Beginn des Arbeitstaktes ausgehend von einer relativ geringen Drehgeschwindigkeit die Kurbelwelle beschleunigt. Nachdem innerhalb dieses Arbeitstaktes eine maximale Drehgeschwindigkeit erreicht worden ist, wird die Drehgeschwindigkeit wieder etwas abnehmen, bevor der nächste Zylinder in seinen Arbeitstakt tritt und dort auf ähnliche Weise zunächst für eine Erhöhung der Drehgeschwindigkeit und nach dem Überschreiten eines Maximums wieder für eine Reduzierung der Drehgeschwindigkeit sorgt.
Da die Drehgeschwindigkeit indirekt proportional zu der Zahnzeit ist, ergibt sich in dem Diagramm von 2 für jeden Arbeitstakt eines Zylinders eine charakteristische Form, welche der Form einer nach oben offenen Parabel ähnlich ist und welche in horizontaler Richtung jeweils von zwei gestrichelten vertikalen Linien, eine auf der linken Seite und eine auf der rechten Seite, begrenzt ist.
Der in 2 dargestellte Verlauf ergibt sich bei einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine. Aus diesem Grund weist der dargestellte Verlauf auch eine Periodizität von vier derartigen charakteristischen Formen auf. In 2 ist jede dieser charakteristischen Formen einem Zylinder Z1, Z2, Z3 oder Z4 der Vierzylinder-Brennkraftmaschine zugeordnet.
Die horizontalen gestrichelten Linien zeigen den Mittelwert der Zahnzeiten, der sich innerhalb des jeweiligen Arbeitstaktes des betreffenden Zylinders ergibt.
3 zeigt einen vergrößert dargestellten Ausschnitt aus dem in 2 gezeigten Diagramm. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die hochaufgelöste Zahnzeit über einen gewissen Betrachtungszeitraum von beispielsweise zwei Arbeitsspielen der betreffenden Brennkraftmaschine mit einer bestimmten Rasterung abgetastet und in einem Puffer oder einem Datenspeicher, insbesondere einem Datenspeicher einer Motorsteuerung, abgelegt. In den Datenspeicher können pro Arbeitstakt des betreffenden Zylinders beispielsweie 30 Zahnzeiten abgelegt werden.
Im Gegensatz zu bisher bekannten Verfahren wird der Inhalt des Datenspeichers bei dem hier beschriebenen Verfahren keiner aufwändigen Frequenzanalyse unterzogen. Es wird lediglich der Mittelwert über die verschiedenen Zahnzeiten ausgerechnet und jeweils von den einzelnen Zahnzeiten abgezogen. Anschließend wird die geometrische Summe über die derart um den Mittelwert korrigierten Zahnzeiten gebildet. Die nachstehende Gleichung beschreibt diese Prozedur auf mathematische Weise:
Dabei steht ZZ_i für die um den Mittelwert korrigierte Zahnzeit im Datenspeicher an der Stelle i. N ist die Anzahl an Zahnzeiten bzw. Elementen in dem Datenspeicher. Der Datenspeicher stellt einen Zahnzeitzwischenspeicher dar. Der Ausdruck ZZ_char ist die sog. charakteristische Zahnzeit, welche ein Äquivalent zu der Energiemenge darstellt, die in dem jeweiligen Arbeitstakt des betreffenden Zylinders freigesetzt wird.
Gemäß einer hier nicht näher erläuterten Variante der Erfindung kann vor der Bildung der geometrischen Summe auch ein Gleichanteil (beispielsweise aus dem letzten Zyklus bzw. Arbeitsspiel) bzw. ein eventuell vorhandener Zahnzeittrend (bei einer ggf. vorliegenden leichten Beschleunigung oder Verzögerung der Kurbelwelle entfernt werden.
Die hier definierte charakteristische Zahnzeit ZZ_char stellt ein Äquivalent (indirekte Proportionalität) für den Drehmomentbeitrag dar, welcher von dem betreffenden Zylinder mit dem jeweiligen Arbeitstakt zu dem Gesamtdrehmoment geleistet wird. Mittels einer Gleichstellungsfunktion durch eine geeignete Änderung der Einspritzparameter (und damit des jeweiligen Drehmomentbeitrags) können die Drehmomentbeiträge der einzelnen Zylinder in Übereinstimmung gebracht werden, so dass im Ergebnis die Laufruhe der Brennkraftmaschine erheblich verbessert wird.
Bei dem hier beschriebenen Verfahren kann durch das Entfernen des Mittelwerts in der Zahnzeitpufferung und die Bildung der geometrischen Summe auf eine aufwändige FFT-Analyse verzichtet werden.
4 zeigt, wie bei einer Brennkraftmaschine, bei der lediglich ein Zylinder mit einem Zylinderdrucksensor ausgestattet ist, durch Herstellen von Relationen der von den einzelnen Zylindern freigesetzten Energiemengen eine absolute Berechnung der einzelnen Zylinderdrücke durchgeführt werden kann. Das obere Diagramm von 4 ist mit dem Diagramm von 2 identisch. In dem unteren Diagramm von 4 sind für jeden Arbeitstakt eines der Zylinder der betreffenden Brennkraftmaschine die jeweiligen charakteristischen Zahnzeiten dargestellt, welche, wie oben erläutert, ein indirekt proportionales Äquivalent für die in dem jeweiligen Arbeitstakt freigesetzte Energiemenge darstellen.
Da vor der Berechnung einer charakteristischen Zahnzeit erst der Mittelwert über die betreffenden Zahnzeiten gebildet werden muss, sind die charakteristischen Zahnzeiten im Vergleich zu den Minima der o. g. charakteristischen Formen leicht nach rechts hin zum Ende des jeweiligen Arbeitstaktes verschoben.
Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der zweite Zylinder Z2 der sog. Leitzylinder. Die anderen Zylinder Z1, Z3 und Z4 sind sog. Nebenzylinder. Dies bedeutet, dass beispielsweise aus Kostengründen lediglich dieser Leitzylinder mit einem Zylinderdrucksensor ausgestattet ist. Daher kann direkt auch nur der Drehmomentbeitrag von diesem Leitzylinder anhand der von dem Zylinderdrucksensor gelieferten Messdaten bestimmt werden. Allerdings können die einzelnen Energiemengen, die in den Arbeitstakten der verschiedenen Zylinder freigesetzt werden und die in 4 mit Kreisen dargestellt sind, untereinander in Bezug gesetzt werden. Die entsprechenden Relationen zwischen dem Leitzylinder Z2 auf der einen Seite und den anderen Zylinder Z1, Z3 und Z4 auf der anderen Seite, sind in 4 durch die gestrichelt dargestellten gebogenen Pfeile illustriert.
Um die Zylinderdrücke in den Zylindern Z1, Z3 und Z4 indirekt zu bestimmen, wird davon ausgegangen, dass die freigesetzten Energiemengen und die jeweils zugehörigen Zylinderdrücke für alle Zylinder im gleichen Verhältnis zueinander stehen. Anschaulich ausgedrückt wird in einem System mit lediglich einem Zylinderdrucksensor durch Herstellung der Relationen der in den einzelnen Zylindern freigesetzten Energiemengen zueinander (z. B. durch Verhältnisgleichung) eine Berechnung der einzelnen Zylinderdrehmomente durchgeführt.
Basierend auf diesen Informationen kann dann beispielsweise eine Regelung der relativen Zylinderdrehmomente in Hinblick auf eine Minimierung der Unterschiede zwischen den einzelnen Zylinderdrehmomenten (Gleichstellung) durchgeführt werden. Außerdem können, basierend auf der Kenntnis des absoluten Zylinderdrucks in dem Leitzylinder, auch die absoluten Werte der Zylinderdrücke der anderen Zylinder auf vorgegebene Sollwerte geregelt werden. Die daraus resultierenden Stelleingriffe, beispielsweise durch eine Anpassung der Parameter für eine Kraftstoffeinspritzung, lassen sich zudem für eine Diagnose des Betriebs(Zustandes) der Brennkraftmaschine heranziehen. Dies kann z. B. durch eine Überwachung von Grenzen für die Stelleingriffe für eine definierte Zeitspanne geschehen. Ferner kann eine Diagnosefunktionalität geschaffen werden, welche Unterschiede der einzelnen Zylinder (beispielsweise Zahnzeiten, Drehmoment oder aus den Zahnzeiten abgeleitete Werte) erfassen und unzulässig hohe Abweichungen zuverlässig erkennen kann.
Das hier beschriebene Verfahren hat unter anderem die folgenden Vorteile:

(A) Die Zylinderdrücke in allen Zylindern können auch dann mit einer hohen Genauigkeit ermittelt werden, wenn lediglich ein (Leit)Zylinder mit einem Zylinderdrucksensor ausgestattet ist. Dadurch kann auf eine vollständige Bestückung jedes Zylinders mit einer entsprechenden Zylinderdruck-Messtechnik verzichtet werden.
(B) Eine Zylinderdruckregelung erlaubt eine genauere Steuerung der Drehmomentbeiträge der einzelnen Zylinder. Dadurch können Fertigungstoleranzen beispielsweise bei den verwendeten Kraftstoff-Injektoren auf einfache und effektive Weise ausgeglichen werden.
(C) Durch eine geeignete Auswertung der Zylinderunterschiede hinsichtlich der charakteristischen Zahnzeit bzw. hinsichtlich der daraus abgeleiteten Drehmomentbeiträge lassen sich unzulässig hohe Abweichungen diagnostizieren. Somit kann in vielen Fällen rechtzeitig, d. h. bevor ggf. weitere Schäden an der Brennkraftmaschine auftreten, eine Reparatur der Brennkraftmaschine veranlasst werden.
(D) Eine die Abweichung der einzelnen Zylinder untereinander beschreibende Größe wie insbesondere die charakteristische Zahnzeit lässt sich als Eingang für eine Regelung verwenden, die dann auf ein geeignetes Stellglied (z. B. die Einspritzung) wirkt. Dadurch kann insbesondere eine Laufunruhe der Brennkraftmaschine minimiert werden.

Es wird darauf hingewiesen, dass anstelle des zweiten Zylinders Z2 selbstverständlich auch jeder andere Zylinder der mit dem Zylinderdrucksensor ausgestattete Leitzylinder sein kann.
5 zeigt eine Plausibilitätskontrolle von mehreren Messsignalen von jeweils einem Zylinderdrucksensor anhand eines Vergleichs mit einer Schätzung jeweils einer in einem Arbeitstakt freigesetzten Energiemenge basierend auf einer Auswertung von gemessenen Zahnzeiten. Im Unterschied zu 4 sind in dem unteren Diagramm von 5 die gestrichelten Pfeile nicht mehr vorhanden. Außerdem ist auf einer zusätzlichen rechten Ordinate der zugehörige Zylinderdruck aufgetragen, welcher während des jeweiligen Arbeitstaktes in dem jeweiligen Zylinder auftritt. Die Zylinderdrücke, welche jeweils mit einem zylinderindividuellen Zylinderdrucksensor gemessen wurden, sind jeweils mit einem Dreieck dargestellt.
Wie aus 5 ersichtlich, befinden sich in der gewählten willkürlichen Skalierung der beiden Ordinaten für die Zylinder Z1, Z2 und Z4 die Dreiecke jeweils ungefähr auf halber Höhe der Kreise. Lediglich bei dem Zylinder Z3 befindet sich das Dreieck deutlich höher als auf der Hälfte der Höhe des entsprechenden Kreises. Unter der Voraussetzung, dass die Bestimmung der charakteristischen Zahnzeiten bzw. der freigesetzten Energiemengen nicht mit einem Fehler behaftet ist, kann dann davon ausgegangen werden, dass der Zylinderdrucksensor des Zylinders Z3 oder eine diesem Zylinderdrucksensor nachgeschaltete Auswerteeinrichtung für des Messsignal des Zylinderdrucksensors fehlerhaft ist. Gegebenenfalls kann der Fehler in dem Zylinderdruckmesssignal für den zweiten Zylinder durch eine Anpassung einer entsprechenden Sensorkennlinie kompensiert werden.
6 zeigt einen möglichen Ablauf für ein Verfahren zum Adaptieren einer Sensorkennlinie eines Zylinderdrucksensors basierend auf einem zylinderselektiven Vergleich zwischen (a) einem Schätzwert für die in dem Arbeitstakt des betreffenden Zylinders freigesetzte Energiemenge und (b) einem von einem Zylinderdrucksensor erfassten Messwert für den Zylinderdruck in dem betreffenden Zylinder.
Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird in einem Schritt S2 zunächst geprüft, ob ein stabiler Betriebs- bzw. Lastpunkt für die Brennkraftmaschine vorliegt. Ein solcher stabiler Betriebs- bzw. Lastpunkt liegt beispielsweise dann vor, wenn die Kraftstoff-Einspritzmassen von Arbeitsspiel zu Arbeitsspiel geringe Schwankungen aufweisen (Einspritzmasse weist eine geringe Dynamik auf) und/oder wenn die Umgebungsbedingung wie beispielsweise die Motortemperatur der Brennkraftmachine, welche insbesondere durch die Öltemperatur gegeben sein kann, in bestimmten Grenzen liegt. Falls kein stabiler Betriebs- bzw. Lastpunkt vorliegt, dann wird gewartet, bis zu einem späteren Zeitpunkt ein solcher stabiler Betriebs- bzw. Lastpunkt gegeben ist. Falls kein stabiler Betriebs- bzw. Lastpunkt vorliegt, dann wird in einem Schritt S4 für den betreffenden Zylinder die charakteristische Zahnzeit bzw. die freigesetzte Energiemenge, wie oben erläutert, bestimmt. Danach wird in einem Schritt S6 für den betreffenden Zylinder das innere Drehmoment mittels des an dem Zylinder angebrachten Zylinderdrucksensors bestimmt. In einem nachfolgenden Schritt S8 wird überprüft, ob (a) das Schätzergebnis für den zylinderindividuellen Drehmomentbeitrag basierend auf der Auswertung der betreffenden Zahnzeiten und (b) die von der Zylinderdruckmesstechnik gelieferten Messergebnisse für den Drehmomentbeitrag innerhalb vordefinierter Grenzen gleich sind. Ist dies der Fall, dann liegt kein Fehler vor. Falls nicht, dann liegt ein Fehlerverdacht vor, welcher optional (in 6 nicht dargestellt) in einem weiteren stabilen Betriebs- bzw. Lastpunkt der Brennkraftmaschine verifiziert werden kann. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird in einem Schritt S10 im Falle eines Fehlers eine Sensorkennlinie beispielsweise durch eine Änderung einer Steigung bzw. eines Proportionalitätsfaktors zwischen dem physikalischen Ausgangssignal des betreffenden Zylinderdrucksensors und dem jeweiligen den tatsächlich vorhandenen Zylinderdruck angebenden Zylinderdruckmesssignal und/oder durch das Verwenden eines neuen Offset-Wertes adaptiert. Mit dieser adaptierten Sensorkennlinie kann der betreffende Zylinderdrucksensor dann wieder in gewohnter Weise für eine Motorsteuerung verwendet werden.
Das hier beschriebene Verfahren hat den Vorteil, dass ein Kalibrieren der Zylinderdrucksensorik im Betrieb einer Brennkraftmaschine durchgeführt werden kann. Es ist lediglich erforderlich, dass die Brennkraftmaschine zumindest für kurze Zeit in einem stabilen Betriebs- bzw. Lastpunkt betrieben wird. Außerdem können mit dem beschriebenen Verfahren Fehlern in der Zylinderdruckmesstechnik zuverlässig erkannt und ggf. auch diagnostiziert werden.

Claims

Verfahren zum Bestimmen der in dem Arbeitstakt eines Zylinders einer Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge, wobei das Verfahren aufweist: Erfassen eines zeitlichen Verlaufs der Drehzahl der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine anhand von Zahnzeiten, welche jeweils eine Zeitdauer darstellen, innerhalb der zwei benachbarte Zähne einer Geberscheibe, die mit der Kurbelwelle verbunden ist und die entlang ihres Umfangs eine abwechselnde Anordnung von Zähnen und Zahnlücken aufweist, eine Referenzposition passieren, Zuordnen der Zahnzeiten zu jeweils einem Arbeitstakt eines ausgewählten Zylinders der Brennkraftmaschine, Ermitteln eines zylinderindividuellen Mittelwertes über die dem Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders zugeordneten Zahnzeiten, Ermitteln von zylinderindividuellen Zahnzeitabweichungen der jeweils dem Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders zugeordneten Zahnzeiten von dem ermittelten zylinderindividuellen Mittelwert, Ermitteln einer zylinderindividuellen charakteristischen Zahnzeit durch Ermitteln der geometrischen Summe aus den ermittelten zylinderindividuellen Zahnzeitabweichungen, und Bestimmen der in dem Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders der Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge in Abhängigkeit der ermittelten zylinderindividuellen charakteristischen Zahnzeit, wobei die freigesetzte Energiemenge indirekt proportional zu der ermittelten zylinderindividuellen charakteristischen Zahnzeit ist.
Verfahren gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei innerhalb eines Arbeitstakts des ausgewählten Zylinders sämtliche auftretenden Zahnzeiten erfasst und dem betreffenden Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders zugeordnet werden.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der zylinderindividuelle Mittelwert über die dem Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders zugeordneten Zahnzeiten basierend auf Zahnzeiten ermittelt wird, welche während eines Arbeitstaktes eines vorangehenden Arbeitsspiels der Brennkraftmaschine erfasst wurden.
Verfahren gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei bei der Ermittlung des zylinderindividuellen Mittelwertes ein vorhandener Trend bezüglich einer Veränderung der Zahnzeiten insbesondere aufgrund einer Erhöhung oder einer Reduzierung der Drehzahl der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine berücksichtigt wird.
Verfahren zum Regeln der Laufruhe einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, wobei das Verfahren aufweist: Bestimmen, für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine, der in dem Arbeitstakt dieses Zylinders freigesetzten Energiemenge mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, und Adaptieren von zumindest einem verbrennungsrelevanten Parameter, so dass die in den verschiedenen Zylindern freigesetzten Energiemengen zumindest annähernd gleich sind.
Verfahren gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei der zumindest eine verbrennungsrelevante Parameter einen Parameter innerhalb des Kraftstoff-Zuführungspfad für die Brennkraftmaschine betrifft.
Verfahren zum Bestimmen des Zylinderdrucks in unterschiedlichen Zylindern einer Brennkraftmaschine mit zumindest zwei Zylindern, wobei ein Zylinder ein mit einem Zylinderdrucksensor ausgestatteter Leitzylinder ist und der zumindest eine andere Zylinder ein Nebenzylinder ist, wobei das Verfahren aufweist: Bestimmen, für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine, eines relativen Wertes für die in dem Arbeitstakt dieses Zylinders freigesetzte Energiemenge mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, Messen eines absoluten Wertes für den Zylinderdruck in dem Leitzylinder mittels des Zylinderdrucksensors, Ermitteln einer quantitativen Korrelation zwischen (a) dem bestimmten relativen Wert für die in dem Arbeitstakt des Leitzylinders freigesetzte Energiemenge und (b) dem absoluten Wert für den Zylinderdruck in dem Leitzylinder, und Berechnen, für den zumindest einen Nebenzylinder der Brennkraftmaschine, des absoluten Wertes für den Zylinderdruck in dem zumindest einen Nebenzylinder basierend auf (a) der ermittelten quantitativen Korrelation und (b) dem für den jeweiligen zumindest einen Nebenzylinder bestimmten relativen Wert für die freigesetzte Energiemenge.
Verfahren zum Überprüfen der Plausibilität eines Messsignals von einem Zylinderdrucksensor einer Brennkraftmaschine, welche zumindest zwei Zylinder aufweist, die jeweils mit einem Zylinderdrucksensor ausgestattet sind, wobei das Verfahren aufweist: Bestimmen, für jeden der zumindest zwei Zylinder der Brennkraftmaschine, eines Wertes für die in dem Arbeitstakt dieses Zylinders freigesetzte Energiemenge mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, Messen, für jeden der zumindest zwei Zylinder der Brennkraftmaschine, eines Wertes für den Zylinderdruck in dem jeweiligen Zylinder mittels des jeweiligen Zylinderdrucksensors, Ermitteln, für jeden der zumindest zwei Zylinder der Brennkraftmaschine, jeweils einer quantitativen Korrelation zwischen (a) dem bestimmten Wert für die in dem Arbeitstakt des jeweiligen Zylinders freigesetzte Energiemenge und (b) dem gemessenen Wert für den Zylinderdruck in dem jeweiligen Zylinder, und Betrachten der zumindest zwei gemessenen Werte für den jeweiligen Zylinderdruck als korrekte Messwerte, falls die zumindest zwei ermittelten quantitativen Korrelationen innerhalb einer vorgegebenen Toleranz gleich sind.
Verfahren gemäß dem vorangehenden Anspruch, ferner aufweisend: Betrachten von zumindest einem Wert für den jeweiligen Zylinderdruck der zumindest zwei gemessenen Werte für den jeweiligen Zylinderdruck als einen fehlerbehafteten Messwert, falls die zumindest zwei ermittelten quantitativen Korrelationen stärker voneinander abweichen als die vorgegebene Toleranz, und Konvertieren des zumindest einen als fehlerbehaftet erachteten Messwertes in einen modifizierten Messwert für den Zylinderdruck in dem jeweiligen Zylinder, so dass eine modifizierte quantitative Korrelation zwischen (i) dem bestimmten Wert für die in dem Arbeitstakt des jeweiligen Zylinders freigesetzte Energiemenge und (ii) dem modifizierten Messwert innerhalb der vorgegebenen Toleranz gleich ist wie zumindest eine quantitative Korrelation zwischen (i) einem bestimmten Wert für die in dem Arbeitstakt des jeweiligen Zylinders freigesetzte Energiemenge und (ii) einem zugehörigen gemessenen Wert für den Zylinderdruck in dem jeweiligen Zylinder, wobei diese zumindest eine quantitative Korrelation einen Zylinder betrifft, der mit einem Zylinderdrucksensor ausgestattet ist, dessen gemessenen Werte für den Zylinderdruck als korrekte Messwerte betrachtet werden.
Verfahren gemäß einem der beiden vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend: Betreiben der Brennkraftmaschine in einem stabilen Betriebszustand, bei dem alle Zylinder einen zumindest annähernd gleichen Drehmomentbeitrag zum Gesamtdrehmoment der Brennkraftmaschine leisten, Messen, in dem stabilen Betriebszustand, für jeden der zumindest zwei Zylinder der Brennkraftmaschine, eines Wertes für den Zylinderdruck in dem jeweiligen Zylinder mittels des jeweiligen Zylinderdrucksensors, Vergleichen der in dem stabilen Betriebszustand gemessenen Werte miteinander, und falls die in dem stabilen Betriebszustand gemessenen Werte stärker als eine weitere vorgegebene Toleranz voneinander abweichen, Adaptieren einer Sensorkennlinie von zumindest einem Zylinderdrucksensor derart, dass unter Berücksichtigung der zumindest einen adaptierten Sensorkennlinie die zugehörigen Messwerte für den Zylinderdruck in den verschiedenen Zylindern zumindest innerhalb der weiteren vorgegebenen Toleranz gleich sind.
Vorrichtung zum Bestimmen der in dem Arbeitstakt eines Zylinders einer Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge, wobei die Vorrichtung (100) aufweist: eine Erfassungseinheit (102) zum Erfassen eines zeitlichen Verlaufs der Drehzahl der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine anhand von Zahnzeiten, welche jeweils eine Zeitdauer darstellen, innerhalb der zwei benachbarte Zähne einer Geberscheibe, die mit der Kurbelwelle verbunden ist und die entlang ihres Umfangs eine abwechselnde Anordnung von Zähnen und Zahnlücken aufweist, eine Referenzposition passieren, eine Datenverarbeitungseinrichtung (104) – zum Zuordnen der Zahnzeiten jeweils zu einem Arbeitstakt eines ausgewählten Zylinders der Brennkraftmaschine, – zum Ermitteln eines zylinderindividuellen Mittelwertes über die dem Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders zugeordneten Zahnzeiten, – zum Ermitteln von zylinderindividuellen Zahnzeitabweichungen der jeweils dem Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders zugeordneten Zahnzeiten von dem ermittelten zylinderindividuellen Mittelwert, – zum Ermitteln einer zylinderindividuellen charakteristischen Zahnzeit durch Ermitteln der geometrischen Summe aus den ermittelten zylinderindividuellen Zahnzeitabweichungen und – zum Bestimmen der in dem Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders der Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge in Abhängigkeit der ermittelten zylinderindividuellen charakteristischen Zahnzeit, wobei die freigesetzte Energiemenge indirekt proportional zu der ermittelten zylinderindividuellen charakteristischen Zahnzeit ist.
Motorsteuerung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, wobei die Motorsteuerung aufweist: eine Vorrichtung (100) gemäß dem vorangehenden Anspruch zum Bestimmen der in dem Arbeitstakt eines Zylinders einer Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge, wobei die Motorsteuerung eingerichtet ist, zumindest eines der folgenden Verfahren auszuführen und/oder zu steuern: Verfahren gemäß einem der der Ansprüche 1 bis 4 zum Bestimmen der in dem Arbeitstakt eines Zylinders einer Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge, Verfahren gemäß einem der der Ansprüche 5 bis 6 zum Regeln der Laufruhe einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, Verfahren gemäß Anspruch 7 zum Bestimmen des Zylinderdrucks in unterschiedlichen Zylindern einer Brennkraftmaschine mit zumindest zwei Zylindern, wobei ein Zylinder ein mit einem Zylinderdrucksensor ausgestatteter Leitzylinder ist und der zumindest eine andere Zylinder ein Nebenzylinder ist, und Verfahren gemäß einem der der Ansprüche 8 bis 10 zum Überprüfen der Plausibilität eines Messsignals von einem Zylinderdrucksensor einer Brennkraftmaschine, welche zumindest zwei Zylinder aufweist, die jeweils mit einem Zylinderdrucksensor ausgestattet sind.
Computerprogramm zum Bestimmen der in dem Arbeitstakt eines Zylinders einer Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge, wobei das Computerprogramm, wenn es von einem Prozessor ausgeführt wird, zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 eingerichtet ist.