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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem zumindest eine Nockenwelle aufweisenden Ventiltrieb, mit den folgenden Schritten während eines Normalbetriebs: Bestimmen einer einem Zylinder der Brennkraftmaschine durch wenigstens ein Einlassventil des Ventiltriebs zugeführten theoretischen Frischluftmenge zumindest aus einer gemessenen Druckgröße und aus wenigstens einer Nockenwellenstellung; Bestimmen der in den Zylinder einzubringenden Kraftstoffmenge aus der theoretischen Frischluftmenge; und Einbringen der bestimmten Kraftstoffmenge in den Zylinder. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine.
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Für die Brennkraftmaschine, welche beispielsweise als Otto-Brennkraftmaschine ausgebildet ist, wird die in den Zylinder beziehungsweise in einen Brennraum des Zylinders eingebrachte Frischluftmenge zur Kalkulation der erforderlichen einzuspritzenden Kraftstoffmenge benötigt. Die Frischluftmenge ist dabei diejenige Menge an Frischluft, die während eines Einlasszeitraums des wenigstens einen Einlassventils durch dieses in den Zylinder gelangt und dort nachfolgend für eine Verbrennung des Kraftstoffs zu Verfügung steht. Der Einlasszeitraum wird durch einen Öffnungszeitpunkt und einen Schließzeitpunkt des Einlassventils definiert und erstreckt sich von dem erstgenannten bis hin zu dem letztgenannten. Die Frischluftmenge kann zudem von einem Auslasszeitraum, während welchem ein dem Zylinder zugeordnetes Auslassventil geöffnet ist, beeinflusst werden. Der Auslasszeitraum wird – analog zu dem Einlasszeitraum – definiert durch einen Öffnungszeitpunkt und einen Schließzeitpunkt des Auslassventils. Der Einfluss des Auslasszeitraums auf die Frischluftmenge ergibt sich insbesondere bei einer Überschneidung des Auslasszeitraums mit dem Einlasszeitraum.
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Die Ermittlung der Frischluftmenge, insbesondere in Form der Frischluftmasse, erfolgt entweder durch eine unmittelbare Messung des Frischluftmassenstroms mittels eines Luftmassenmessers, beispielsweise eines Heißfilmmassenmessers, oder lediglich mittelbar auf Basis der Druckgröße. Letzteres ist aufgrund der deutlich geringeren Sensorkosten vorteilhaft. Allerdings ist ein hoher programmtechnischer Aufwand in einem Steuergerät der Brennkraftmaschine notwendig. Zudem liegen aufgrund der lediglich mittelbaren Bestimmung zahlreiche Fehlerquellen vor, welche die Genauigkeit der bestimmten Frischluftmenge beeinträchtigen können. Eine derartige Fehlerquelle sind Toleranzen des Nockentriebs, beispielsweise in der Stellung der Nockenwelle, aufgrund welcher die theoretische Frischluftmenge ermittelt wird.
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Bei konventionellen Brennkraftmaschinen erfolgt das Öffnen des Einlassventils, wenn ein in dem Zylinder angeordneter Kolben nahe seinem oberen Totpunkt (oder in diesem) vorliegt. Das Schließen wird nahe dem unteren Totpunkt des Kolbens (oder in diesem) vorgenommen. In beiden Positionen ist die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens und mithin die Strömungsgeschwindigkeit beziehungsweise der Massendurchsatz der in den Zylinder eingebrachten Frischluft gering, sodass geringfügige Verschiebungen des Öffnungs- und Schließzeitpunkts des Einlassventils und/oder des Auslassventils keinen relevanten Einfluss auf die in dem Zylinder vorliegende Frischluftmenge haben. Die Verschiebungen können sich beispielsweise aus Einbautoleranzen eines Nockentriebs, insbesondere der Nockenwelle, ergeben.
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Der Einlasszeitraum, in welchem das Einlassventil geöffnet ist, kann jedoch auch deutlich kürzer gewählt werden, insbesondere wenn neuartige Brennverfahren, wie beispielsweise der Atkinson-Kreisprozess oder der Miller-Kreisprozess, verwendet werden sollen. Zusätzlich oder alternativ kann eine Veränderung des Auslasszeitraums vorgesehen sein. Das Öffnen und/oder das Schließen des Einlassventils beziehungsweise des Auslassventils erfolgt mithin, während sich der Kolben in Bewegung befindet und eine hohe Strömungsgeschwindigkeit der dem Zylinder zugeführten Frischluft vorliegt. Entsprechend können die Einbautoleranzen des Nockentriebs und insbesondere der Nockenwelle sowie die sich daraus ergebenden Verschiebungen des Öffnungszeitpunkts und/oder des Schließzeitpunkts, entweder des Einlassventils, des Auslassventils oder der beiden, einen deutlichen Einfluss auf die in dem Zylinder vorliegende Frischluftmenge haben. Bei bekannten Brennkraftmaschinen, welche auf diese Art und Weise betrieben werden, ist daher üblicherweise die unmittelbare Bestimmung des Luftmassenstroms vorgesehen, was zwar wie bereits erläutert eine genaue Ermittlung der Frischluftmenge ermöglicht, jedoch einen hohen Kostenaufwand bedeutet.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine vorzuschlagen, welches diesen Nachteil nicht aufweist, sondern insbesondere die Ermittlung der in dem Zylinder vorliegenden Frischluftmenge mit hoher Genauigkeit bei gleichzeitig geringen Sensorkosten ermöglicht.
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Dies wird erfindungsgemäß mit dem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass die Nockenwellenstellung mithilfe einer Nockenwellenreferenzstellung ermittelt wird und dass während eines zumindest einmalig vorzunehmenden Kalibrierbetriebs die folgenden Schritte durchgeführt werden: Einstellen eines Betriebspunkts mit einer bestimmten theoretischen Frischluftmenge und einer bestimmten, anhand der theoretischen Frischluftmenge und einem Lambdasollwert ermittelten Kraftstoffmenge; Bestimmen eines Lambdawerts des Abgases der Brennkraftmaschine mittels einer in einem Abgastrakt angeordneten Lambdasonde; und Bestimmen der Nockenwellenreferenzstellung aus der Differenz zwischen dem bestimmten Lambdawert und einem Lambdareferenzwert. Es soll explizit darauf hingewiesen werden, dass das beschriebene Verfahren für eine beliebige Betriebsart der Brennkraftmaschine eingesetzt werden kann, also nicht nur dann, wenn neuartige Brennverfahren wie der Atkinson-Kreisprozess oder der Miller-Kreisprozess zum Einsatz kommen. Ebenso kann es für eine beliebige Anzahl an Nockenwellen eingesetzt werden, wobei beispielsweise eine der Nockenwellen als Einlassnockenwelle und eine andere der Nockenwellen als Auslassnockenwelle vorliegt.
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Das Bestimmen der Frischluftmenge während des Normalbetriebs der Brennkraftmaschine erfolgt anhand der Druckgröße, also beispielsweise einem Saugrohrdruck oder einer Saugrohrdruckdifferenz, die insbesondere über eine Drosselklappe vorliegt, und aus der Nockenwellenstellung. Diese dienen als Eingangsgrößen in eine mathematische Beziehung, eine Tabelle und/oder ein Kennfeld, wobei diese beispielsweise anhand eines Referenzbetriebs der Brennkraftmaschine oder einer Referenzbrennkraftmaschine festgelegt wurden. Weicht die Nockenwellenstellung, beispielsweise aufgrund von Einbautoleranzen, von derjenigen während des Referenzbetriebs ab, so schlägt sich dies als Fehler in der theoretischen Frischluftmenge zugrunde, weil der Öffnungszeitpunkt und/oder der Schließzeitpunkt, entweder des Einlassventils, des Auslassventils oder der beiden, nicht bei denselben Nockenwellenstellungen vorliegen wie während des Referenzbetriebs. Der Öffnungszeitpunkt und/oder der Schließzeitpunkt sind also – bezogen auf die Nockenwellenstellung – gegenüber dem Referenzbetrieb für das Einlassventil und/oder das Auslassventil verschieden.
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Aus diesem Grund soll die Nockenwellenstellung mithilfe der Nockenwellenreferenzstellung ermittelt werden, welche der Eliminierung derartiger Einbautoleranzen dient, sodass das Öffnen und das Schließen des Einlassventils und/oder des Auslassventils näher bei den oder genau bei den auch während des Referenzbetriebs vorliegenden tatsächlichen Nockenwellenstellungen erfolgt. Beispielsweise setzt sich die bei dem Bestimmen der Frischluftmenge herangezogene Nockenwellenstellung aus einer gemessenen oder berechneten Nockenwellenausgangsstellung, welche durch die Einbautoleranzen fehlerbehaftet sein kann, und der Nockenwellenreferenzstellung zusammen, wobei diese beiden Größen vorzugsweise durch Addition in die verwendete Nockenwellenstellung überführt werden. Dies ist während des Normalbetriebs permanent vorgesehen. Zunächst muss jedoch die Nockenwellenreferenzstellung ermittelt werden, welche die Abweichung zwischen den Nockenwellenstellungen der Brennkraftmaschine während des Normalbetriebs und während des Referenzbetriebs beschreibt. Dies erfolgt während des Kalibrierbetriebs, welcher zumindest einmalig durchzuführen ist.
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Während des Kalibrierbetriebs wird zunächst der Betriebspunkt mit der bestimmten theoretischen Frischluftmenge und der bestimmten, anhand der theoretischen Frischluftmenge bestimmten Kraftstoffmenge eingestellt. Die Kraftstoffmenge wird dabei aus der theoretischen Frischluftmenge und dem Lambdasollwert ermittelt, wobei letzterer üblicherweise frei wählbar ist. Beispielsweise wird ein Lambdasollwert von Eins verwendet. Analog zu dem Normalbetrieb wird die ermittelte Kraftstoffmenge in den Zylinder eingebracht und die Verbrennung des Kraftstoffs zusammen mit der in dem Zylinder enthaltenen Frischluftmenge durchgeführt.
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Nachfolgend wird der Lambdawert des während der Verbrennung anfallenden Abgases der Brennkraftmaschine bestimmt, vorzugsweise durch Messung mittels der Lambdasonde. Nun wird die Differenz zwischen dem mittels der Lambdasonde bestimmten Lambdawert und dem Lambdareferenzwert ermittelt. Anhand dieser Differenz kann bestimmt werden, welche Frischluftmenge tatsächlich in dem Zylinder vorhanden war. Weicht diese von der theoretischen Frischluftmenge ab, so kann aus der Differenz zwischen der tatsächlichen und der theoretischen Frischluftmenge auf die Abweichung zwischen den Nockenwellenstellungen in dem Normalbetrieb und dem Referenzbetrieb und mithin auf die Nockenwellenreferenzstellung geschlossen werden.
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Die Berechnung der Nockenwellenreferenzstellung wird also beispielsweise mittels einer inversen Berechnung vorgenommen. Im Rahmen der inversen Berechnung ist es vorgesehen, aus dem bestimmten Lambdawert und/oder der Differenz wiederum mithilfe der mathematischen Beziehung und/oder einer Tabelle oder dergleichen auf die tatsächlich vorliegende Nockenwellenstellung und mithin die Nockenwellenreferenzstellung zu schließen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Nockenwellenreferenzstellung während des Kalibrierbetriebs iterativ derart angepasst wird, dass die Differenz zwischen dem bestimmten Lambdawert und dem Lambdareferenzwert kleiner wird. Dies wird vorzugsweise solange durchgeführt, bis die Differenz einen bestimmten Grenzwert unterschritten hat oder gleich Null ist.
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Die Nockenwelle kann entweder als Einlassnockenwelle oder als Auslassnockenwelle vorliegen. In ersterem Fall dient sie der Betätigung des wenigstens einen Einlassventils, in letzterem Fall der Betätigung des wenigstens einen Auslassventils. Selbstverständlich kann es auch vorgesehen sein, dass die Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung sowohl auf die Einlassnockenwelle als auch die Auslassnockenwelle Anwendung finden. Dabei kann für die Nockenwellenstellung zwischen einer „Einlassnockenwellenstellung” sowie einer „Auslassnockenwellenstellung” und für die Nockenwellenreferenzstellung zwischen einer „Einlassnockenwellenreferenzstellung” und einer „Auslassnockenwellenreferenzstellung” unterschieden werden. Diese werden vorzugsweise separat voneinander ermittelt.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Bestimmen der Nockenwellenreferenzstellung mithilfe einer mathematischen Beziehung, eines Kennfelds und/oder einer Tabelle erfolgt, das/die anhand der Brennkraftmaschine oder einer Referenzbrennkraftmaschine ermittelt wird. Mit der Brennkraftmaschine beziehungsweise der Referenzbrennkraftmaschine wird mithin der Referenzbetrieb durchgeführt, bei welchem die Frischluftmenge vorzugsweise unmittelbar bestimmt und gleichzeitig die in den Zylinder eingebrachte Kraftstoffmenge erfasst wird. Diese Werte werden in Abhängigkeit von der tatsächlich vorliegenden Nockenwellenstellung erfasst und in der mathematischen Beziehung, dem Kennfeld und/oder der Tabelle zusammengetragen. Die dabei verwendete Brennkraftmaschine kann dieselbe Brennkraftmaschine sein, die auch während des Normalbetriebs und des Kalibrierbetriebs verwendet wird. Es kann jedoch auch die Referenzbrennkraftmaschine vorgesehen sein, welche stellvertretend für eine Vielzahl von Brennkraftmaschinen auf einem Prüfstand vermessen wird.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Lambdareferenzwert der Lambdasollwert verwendet wird. Mithilfe des Lambdareferenzwerts kann aus dem Lambdawert die tatsächlich vorhandene Frischluftmenge ermittelt werden. Unter Verwendung des Lambdasollwerts wurde zusammen mit der theoretischen Frischluftmenge die einzuspritzende Kraftstoffmenge ermittelt. Aus diesem Grund kann, falls keine weiteren Einflussfaktoren relevant sind, der Lambdasollwert die Grundlage für das Bestimmen der Nockenwellenreferenzstellung bilden. Ein derartiger Einflussfaktor ist beispielsweise eine unter Umständen vorhandene Abweichung zwischen der einzuspritzenden Kraftstoffmenge und der schlussendlich tatsächlich eingebrachten Kraftstoffmenge.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein weiterer Betriebspunkt mit einer weiteren bestimmten theoretischen Frischluftmenge und einer weiteren bestimmten, anhand der weiteren theoretischen Frischluftmenge und dem Lambdasollwert ermittelten Kraftstoffmenge eingestellt und ein weiterer Lambdawert des Abgases der Brennkraftmaschine mittels der Lambdasonde bestimmt wird, wobei der Lambdareferenzwert aus dem Lambdawert und dem weiteren Lambdawert ermittelt oder als Lambdareferenzwert der weitere Lambdawert verwendet wird. Vorstehend wurde erläutert, dass der Lambdasollwert als Lambdareferenzwert herangezogen werden kann. Dies ist jedoch vorzugsweise nur dann der Fall, wenn die tatsächlich in den Zylinder eingebrachte Kraftstoffmenge im Wesentlichen genau der ermittelten Kraftstoffmenge entspricht. Dies ist aufgrund von Toleranzen jedoch nicht notwendigerweise der Fall, sodass es vorteilhaft ist, einen durch das wenigstens eine Einspritzventil des Zylinders verursachten Fehler zu berücksichtigen.
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Zu diesem Zweck wird der weitere Betriebspunkt an der Brennkraftmaschine eingestellt. In diesem liegen die weitere theoretische Frischluftmenge und die weitere Kraftstoffmenge vor, welche wiederum mittels des Lambdasollwerts aus der weiteren Frischluftmenge bestimmt wird. Analog zu der vorstehend erläuterten Vorgehensweise wird nun – nach der Verbrennung in dem Zylinder – der weitere Lambdawert des Abgases ermittelt, wozu die Lambdasonde herangezogen wird. Um den durch die Einspritzeinrichtung beziehungsweise das Einspritzventil verursachten Fehler zu korrigieren, wird nun als Lambdareferenzwert nicht oder nicht allein der Lambdawert herangezogen. Vielmehr wird beispielsweise der weitere Lambdawert verwendet oder alternativ der Lambdareferenzwert aus beiden Lambdawerten, nämlich dem Lambdawert und dem weiteren Lambdawert, ermittelt. Dabei kann davon ausgegangen werden, dass eine eventuell auftretende Differenz des mithilfe der Lambdasonde gemessenen Lambdawerts zwischen den beiden Betriebspunkten alleine durch die Einbautoleranz der Nockenwelle verursacht wird und mithin die Nockenwellenreferenzstellung definiert. Diese Differenz kann als Lambdadifferenzwert bezeichnet werden.
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Aus den Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine, nämlich insbesondere der Differenz der beiden Lambdawerte, der Drehzahl und/oder der Last der Brennkraftmaschine, ist mithin eine genaue Bestimmung der Nockenwellenreferenzstellung möglich. Besonders bevorzugt wird als Lambdareferenzwert der weitere Lambdawert oder das Ergebnis einer Beziehung verwendet, welche zumindest den Lambdawert und den weiteren Lambdawert als Eingangsgrößen hat. Die Beziehung bildet beispielsweise einen Mittelwert aus dem Lambdawert und dem weiteren Lambdawert ab.
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Der Betriebspunkt und der weitere Betriebspunkt weisen in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung dieselbe theoretische Frischluftmenge, denselben Lambdasollwert und entsprechend auch dieselbe Kraftstoffmenge auf. Die Betriebspunkte unterscheiden sich somit beispielsweise allein hinsichtlich des Öffnungszeitpunkts, des Schließzeitpunkts und/oder des Einlasszeitraums des Einlassventils. Alternativ unterscheiden sie sich lediglich hinsichtlich des Öffnungszeitpunkts, des Schließzeitpunkts und/oder des Auslasszeitraums des Auslassventils. In einer weiteren Alternativ sind Unterschiede in den genannten Größen sowohl für das Einlassventil als auch das Auslassventil gegeben. In den unterschiedlichen Betriebspunkten liegen mithin bevorzugt unterschiedliche Zeitpunkte, ein unterschiedlich langer Einlasszeitraum des Einlassventils und/oder ein unterschiedlich langer Auslasszeitraum des Auslassventils vor.
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Durch entsprechendes Einstellen beispielsweise einer Drosselklappe wird dennoch gewährleistet, dass zumindest theoretisch in beiden Betriebspunkten dieselbe Frischluftmenge in dem Zylinder vorliegt. Gleichzeitig wird, wie bereits erwähnt, die Kraftstoffmenge ebenfalls (zumindest theoretisch) konstant gehalten. Entsprechend kann, falls die Lambdawerte zwischen den Betriebspunkten unterschiedlich sind, auf eine allein durch die Fehlstellung der Nockenwelle verursachte Abweichung in der Frischluftmenge geschlossen werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass mehrere Betriebspunktepaare vorliegen, jeweils bestehend aus einem Betriebspunkt und einem weiteren Betriebspunkt, wobei der Betriebspunkt und der weitere Betriebspunkt eingestellt werden und für jedes Betriebspunktepaar sowohl ein Lambdawert als auch ein weiterer Lambdawert des Abgases der Brennkraftmaschine mittels der Lambdasonde bestimmt wird, wobei für jedes Betriebspunktepaar der Lambdareferenzwert aus dem Lambdawert und dem weiteren Lambdawert ermittelt oder als Lambdareferenzwert der weitere Lambdawert verwendet wird. Hinsichtlich des Betriebspunkts und des weiteren Betriebspunkts, insbesondere deren Wahl, wird auf die weiteren Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung verwiesen. Der Betriebspunkt kann also der vorstehend erwähnte Betriebspunkt sein. Analoges gilt bevorzugt für den weiteren Betriebspunkt. Vorzugsweise sind die Betriebspunkte und die weiteren Betriebspunkte aller Betriebspunktepaare voneinander verschieden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Betriebspunkte identisch sind und lediglich die weiteren Betriebspunkte der Betriebspunktepaare voneinander abweichen.
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Insgesamt ist also vorgesehen, dass für jedes Betriebspunktepaar ein Lambdadifferenzwert aus dem jeweils bestimmten Lambdawert für den Betriebspunkt und aus dem Lambdareferenzwert bestimmt wird, sodass bei mehreren Betriebspunktepaaren mehrere, also wenigstens zwei Lambdadifferenzwerte vorliegen. Vorstehend wurde bereits erläutert, dass durch Bildung des Lambdadifferenzwerts für zwei (unterschiedliche) Betriebspunkte, also für den Betriebspunkt und den weiteren Betriebspunkt, die Toleranz des Einspritzventils verringert oder sogar gänzlich eliminiert werden kann, weil diese sich auf beide Lambdawerte, also auf den Lambdawert und den weiteren Lambdawert, in gleichem Ausmaß auswirkt. Die Differenz zwischen den beiden Lambdawerten wird mithin allein durch die Einbautoleranzen der Nockenwelle verursacht.
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Die mehreren Lambdadifferenzwerte werden nun herangezogen, um sowohl für die Einlassnockenwelle als auch die Auslassnockenwelle die jeweilige Nockenwellenreferenzstellung, mithin also die Einlassnockenwellenreferenzstellung und die Auslassnockenwellenreferenzstellung, zu ermitteln. Insbesondere werden für diesen Einsatzzweck wenigstens zwei Betriebspunktepaare beziehungsweise die beiden entsprechenden Lambdadifferenzwerte herangezogen. Für jedes Betriebspunktepaar wird der Lambdadifferenzwert aus dem Lambdawert beziehungsweise dem weiteren Lambdawert einerseits und dem Lambdareferenzwert andererseits ermittelt. Der Lambdareferenzwert wird dabei für jedes Betriebspunktepaar aus dem Lambdawert und dem weiteren Lambdawert ermittelt oder alternativ für jedes Betriebspunktepaar als Lambdareferenzwert der jeweilige weitere Lambdawert verwendet.
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Selbstverständlich können auch mehr also zwei Betriebspunktepaare, beispielsweise mindestens vier, und entsprechend mindestens vier Lambdadifferenzwerte verwendet werden. Unter der Bedingung, dass es sich bei den Lambdadifferenzwerten um voneinander unabhängige Größen handelt und die Abbildungsfunktion der Lambdadifferenzwerte auf die auszugleichenden Toleranzgrößen eine Umkehrfunktion besitzt, kann aus den mehreren Lambdadifferenzwerten unmittelbar dieselbe Anzahl an Toleranzgrößen ermittelt werden. Dies ist unabhängig davon, ob die gewählten Betriebspunkte nur jeweils sensitiv für eine der Toleranzgrößen sind. Je größer die Anzahl der Betriebspunktepaare, umso zuverlässiger lassen sich mithin die Toleranzgrößen bestimmen. Die Toleranzgrößen sind beispielsweise die Nockenwellenreferenzstellungen für die Einlassnockenwelle und die Auslassnockenwelle. Besonders vorteilhaft ist es, die Betriebspunkte derart zu wählen, dass sich die Toleranzgrößen unterschiedlich auswirken. Entsprechend werden für die Bestimmung der Einlassnockenwellenreferenzstellung andere Parameter herangezogen als für die Bestimmung der Auslassnockenwellenreferenzstellung.
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Beispielsweise kann dabei eine Vielzahl von funktionalen Zusammenhängen formuliert werden, insbesondere für jede Toleranzgröße einen Zusammenhang. Besonders vorteilhaft sind die Zusammenhänge linearisiert, sodass die Bestimmung der Toleranzgröße beziehungsweise der Toleranzgrößen aus dem Lambdadifferenzwert beziehungsweise den Lambdadifferenzwerten mit geringem Aufwand, insbesondere mit geringer Rechenleistung, möglich ist. Insbesondere kann bei linearisierten Zusammenhängen die zur Berechnung der Nockenwellenreferenzstellung verwendete inverse Berechnung einfach realisiert werden. Alternativ kann selbstverständlich eine invertierte Tabelle zur Bestimmung der Toleranzgröße herangezogen werden.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Betriebspunkt und der weitere Betriebspunkt, insbesondere der mehreren Betriebspunktepaare, unterschiedliche Abhängigkeiten der jeweiligen theoretischen Frischluftmenge von der Nockenwellenstellung aufweisen. Insbesondere weist der Betriebspunkt eine niedrige Abhängigkeit, insbesondere keine Abhängigkeit, und der weitere Betriebspunkt eine hohe Abhängigkeit auf. Entsprechend kann auf Grundlage des Lambdawerts und des weiteren Lambdawerts, die mit dem Betriebspunkt in dem weiteren Betriebspunkt aufgenommen werden, auf eine allein von einer Abweichung der Nockenwellenstellung herrührende Differenz der Frischluftmenge geschlossen werden. Die mehreren Betriebspunkte und die mehreren weiteren Betriebspunkte der Betriebspunktpaare weisen sind bevorzugt voneinander verschieden, um eine möglichst weitreichende Unabhängigkeit von den Toleranzgrößen zu erzielen.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in dem Betriebspunkt ein Öffnen des Einlassventils in einem Öffnungswinkelbereich um den oberen Totpunkt herum und in dem weiteren Betriebspunkt außerhalb des Öffnungswinkelbereichs vorgenommen wird. Wie bereits eingangs erläutert ist die Abhängigkeit der Frischluftmenge von der Nockenwellenstellung umso geringer, je geringer die Strömungsgeschwindigkeit der Frischluft zum Zeitpunkt des Öffnens und des Schließens des Einlassventils ist. Gleichzeitig ist die Strömungsgeschwindigkeit im Bereich des oberen Totpunkts sowie des unteren Totpunkts am geringsten. Entsprechend soll das Öffnen des Einlassventils in dem Betriebspunkt in dem oberen Totpunkt oder in dem Öffnungswinkelbereich um den oberen Totpunkt herum erfolgen, weil somit eine geringe Abhängigkeit erzielt wird. In dem weiteren Betriebspunkt soll dagegen eine hohe Abhängigkeit vorliegen. Mithin wird das Einlassventil außerhalb des Öffnungswinkelbereichs beziehungsweise abseits des oberen Totpunkts geöffnet.
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Zusätzlich oder alternativ ist vorgesehen, dass in dem Betriebspunkt ein Schließen des Einlassventils in einem Schließwinkelbereich um den oberen Totpunkt herum und in dem weiteren Betriebspunkt außerhalb des Schließwinkelbereichs vorgenommen wird. Es gilt mithin analog dasselbe wie für das Öffnen des Einlassventils, auf welches vorstehend eingegangen wurde. Das Schließen erfolgt in dem unteren Totpunkt oder in dem Schließwinkelbereich um diesen herum, um eine möglichst geringe Abhängigkeit der Frischluftfüllung von der Nockenwellenstellung zu erzielen. In dem weiteren Betriebsbereich soll es dagegen außerhalb des Schließwinkelbereichs beziehungsweise abseits des unteren Totpunkts geschlossen werden, sodass eine ausgeprägte Abhängigkeit vorliegt.
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Analog zu den vorstehenden Ausführungen kann es zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein, in dem Betriebspunkt ein Öffnen des Auslassventils in einem Öffnungswinkelbereich um den unteren Totpunkt herum und in dem weiteren Betriebspunkt außerhalb des Öffnungswinkelbereichs vorzunehmen. Ebenso kann es zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein, in dem Betriebspunkt ein Schließen des Auslassventils in einem Schließwinkelbereich um den unteren Totpunkt herum und in dem weiteren Betriebspunkt außerhalb des Schließwinkelbereichs vorzunehmen.
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Es kann zudem vorgesehen sein, dass die Brennkraftmaschine in dem Normalbetrieb gemäß dem Atkinson-Kreisprozess oder dem Miller-Kreisprozess betrieben wird. Wie bereits vorstehend erläutert, liegen in diesen Betriebsarten kürzere Einlasszeiträume und/oder Auslasszeiträume vor, welche bedingen, dass das Öffnen des Einlassventils beziehungsweise des Auslassventils außerhalb des Öffnungswinkelbereichs und/oder das Schließen des Einlassventils beziehungsweise des Auslassventils außerhalb des Schließwinkelbereichs erfolgt. Insbesondere für das Einlassventil liegt somit bei dem Öffnen beziehungsweise Schließen eine hohe Strömungsgeschwindigkeit der Frischluft vor, sodass die Genauigkeit der mittelbaren Bestimmung der in dem Zylinder vorliegenden Frischluftmenge folglich stark von der Genauigkeit der Nockenwellenstellung abhängt.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Kalibrierbetrieb vor einem Einbau der Brennkraftmaschine in ein Kraftfahrzeug, während eines Kundendiensts oder während eines Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs durchgeführt wird. Grundsätzlich kann der Kalibrierbetrieb zu einem beliebigen Zeitpunkt erfolgen. Besonders bevorzugt erfolgt er lediglich einmalig, nämlich vor dem Einbau der Brennkraftmaschine in das Kraftfahrzeug oder zumindest vor einer Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs. Er kann jedoch auch nachträglich zur Kalibrierung verwendet werden, beispielsweise während des Kundendiensts, welcher für das Kraftfahrzeug in periodischen Abständen vorgenommen wird. Ebenso ist es möglich, dass er während des Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs durchgeführt wird, insbesondere periodisch durchgeführt wird.
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Es kann vorgesehen sein, dass vor dem Einbau der Brennkraftmaschine in das Kraftfahrzeug der Referenzbetrieb mit der Brennkraftmaschine durchgeführt wird. Nachfolgend wird sie in dem Kraftfahrzeug verbaut und der Kalibrierbetrieb vorgenommen. Alternativ wird die Referenzbrennkraftmaschine für den Referenzbetrieb herangezogen. Der Referenzbetrieb erfolgt vorzugsweise auf einem Prüfstand. Auf diese Art und Weise kann sichergestellt werden, dass während des Einbaus auftretende Toleranzen zuverlässig ausgeglichen werden, sodass die mittelbare Bestimmung der in dem Zylinder vorliegenden Frischluftmenge nach dem Durchführen des Kalibrierbetriebs zuverlässig erfolgen kann.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine, insbesondere zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, wobei die Brennkraftmaschine über zumindest einen eine Nockenwelle aufweisenden Ventiltrieb verfügt und dazu ausgebildet ist, während eines Normalbetriebs die folgenden Schritte durchzuführen: Bestimmen einer einem Zylinder der Brennkraftmaschine durch wenigstens ein Einlassventil des Ventiltriebs zugeführten theoretischen Frischluftmenge zumindest aus einer gemessenen Druckgröße und aus wenigstens einer Nockenwellenstellung; Bestimmen der in den Zylinder einzubringenden Kraftstoffmenge aus der theoretischen Frischluftmenge; und Einbringen der bestimmten Kraftstoffmenge in den Zylinder.
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Dabei ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine zudem dazu ausgebildet ist, die Nockenwellenstellung mithilfe einer Nockenwellenreferenzstellung zu ermitteln und während eines zumindest einmalig vorzunehmenden Kalibrierbetriebs die folgenden Schritte durchzuführen: Einstellen eines Betriebspunkts mit einer bestimmten theoretischen Frischluftmenge und einer bestimmten, anhand der theoretischen Frischluftmenge und einem Lambdasollwert ermittelten Kraftstoffmenge; Bestimmen eines Lambdawerts des Abgases der Brennkraftmaschine mittels einer in einem Abgastrakt angeordneten Lambdasonde; und Bestimmen der Nockenwellenreferenzstellung aus der Differenz zwischen dem bestimmten Lambdawert und einem Lambdareferenzwert. Auf die Vorteile einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits eingegangen. Die Brennkraftmaschine sowie das Verfahren können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.