EP2304207A1 - Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine

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Publication number
EP2304207A1
EP2304207A1 EP09780330A EP09780330A EP2304207A1 EP 2304207 A1 EP2304207 A1 EP 2304207A1 EP 09780330 A EP09780330 A EP 09780330A EP 09780330 A EP09780330 A EP 09780330A EP 2304207 A1 EP2304207 A1 EP 2304207A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
injection
pressure
characterizes
combustion chamber
internal combustion
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09780330A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Schueller
Christian Mader
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2304207A1 publication Critical patent/EP2304207A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/023—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure
    • F02D35/024—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure using an estimation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402—Multiple injections
    • F02D41/403—Multiple injections with pilot injections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402—Multiple injections
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a computer program, an electrical storage medium and a control and / or regulating device.
  • the opening behavior of the fuel injection device depends on the equilibrium of forces in the region of a valve element of the fuel injection device. This equilibrium of forces also depends on the prevailing pressure, since this pressure acts on the valve element from the outside when the fuel injection device is closed.
  • a high pressure in the combustion chamber usually supports opening of the fuel injection device, with the result that the injection at the same electrical control at a high pressure in the combustion chamber begins earlier than at a low pressure in the combustion chamber.
  • the injection rate also depends on the pressure prevailing in the combustion chamber. At a high pressure in the combustion chamber, the injection rate is reduced, since the difference between the pressure, for example, in the common rail and the pressure in the combustion chamber is smaller.
  • Object of the present invention is to develop a method of the type mentioned so that the fuel injected into a combustion chamber corresponds in time and quantitatively as precisely as possible to the setpoints.
  • This object is achieved by a method having the features of claim 1.
  • Advantageous developments are specified in subclaims. Further solutions to the problem can be found, moreover, in the independent claims.
  • important features are also given in the following description and in the drawing or illustrated, wherein the features of the invention may be important both alone and in different combinations, without being explicitly pointed out.
  • An advantage of the invention is that it is possible, with a simple model whose data can be determined on an engine test bench, to determine a quantity which characterizes the pressure which prevails immediately before a first injection. Knowing this pressure, a control variable of a fuel injection device can be adjusted so that the actual amount of fuel injected corresponds very precisely to the desired amount of fuel and that the time corresponds to a desired time. Changes in the operating point of the internal combustion engine, to which the first injection takes place, are taken into account.
  • a first particularly preferred embodiment of the method according to the invention also makes it possible to determine a variable which characterizes the pressure which prevails immediately before a further injection, ie after the first injection and combustion. This takes into account the pressure increase caused by the combustion of the previous injection.
  • the method steps specified according to the invention are simply repeated for each injection or group of injections, so that it is possible to determine a variable up to a time immediately before a (last) post-injection which determines the then prevailing pressure in the combustion chamber characterized. Just such post-injections take place at very different pressures in the combustion chamber, so that here the invention can be applied particularly meaningful. But also pre-injections and main injections take place at different pressures in the combustion chamber, so that here makes the application of the method according to the invention also makes sense.
  • a known difference between a desired injection quantity and an actual injection quantity can be taken into account. Such differences occur, for example, when the actual injection quantity is always smaller than the injection quantity defined by the control and / or regulating device. This difference can then be taken into account in the determination of the quantity which characterizes a pressure increase due to combustion (step (d)).
  • the pressure prevailing in the combustion chamber is also influenced by the current temperature of the internal combustion engine. For example, a comparatively low temperature of the internal combustion engine leads to a lower heat release during the combustion of the injected fuel, which leads to a lower pressure increase. If, as proposed in a further development of the method according to the invention, a current temperature of the internal combustion engine is taken into account in step (d), the precision in determining the parameter characterizing the pressure is further improved.
  • step (d) An easy way to characterize the pressure increase in step (d) is to use a simplified thermodynamic formula from the
  • step (d) the quantity that characterizes the pressure increase in step (d) can be determined using empirical
  • Relationships are determined, with a speed of the internal combustion engine and a desired injection quantity or equivalent sizes are used as input variables.
  • Such empirical relationships can be expressed, for example, in the form of a characteristic map or in the form of characteristic curves which are created on the test bench of a typical internal combustion engine. This is easily possible and allows a reliable determination of the pressure development even over a prolonged combustion away, for example, over the combustion of a total main injection. This method thus provides particularly precise results when the pressure at the time of starting a post-injection is to be determined.
  • a simple and computationally-conservative possibility for carrying out the method according to the invention is to use characteristic fields and / or characteristic curves for specific calculations. These are usually created on an engine test bench for a reference operating condition. In real operation of the internal combustion engine, however, this can also have an operating state which differs from the reference operating state. Therefore, if a correction is carried out when determining a quantity on the basis of a characteristic curve and / or a map which takes into account at least one difference between the reference operating state and the actual operating state, the result of the method according to the invention is improved once again.
  • Figure 1 is a schematic representation of a portion of an internal combustion engine
  • FIG. 2 shows a diagram in which a control quantity of a fuel
  • Injector of Figure 1 is plotted over time at different combustion chamber pressures
  • FIG. 4 shows a functional diagram of a first part of a method for operating the
  • FIG. 5 is a functional diagram similar to FIG. 4 of a second part of the method.
  • a diesel internal combustion engine bears the reference numeral 10 as a whole. It comprises a plurality of cylinders, of which only one is shown in FIG. 1 with the reference numeral 12.
  • the cylinder 12 comprises a combustion chamber 14, which is bounded by a combustion chamber wall 16 and a piston 18. By a reciprocating movement of the piston 18, a crankshaft 20 is rotated.
  • Fuel 25 is injected into the combustion chamber 14 directly from a fuel injector 26. This is connected to a fuel pressure accumulator 28, also called “common rail” connected. In this the fuel is stored under high pressure.
  • Combustion exhaust gases are discharged from the combustion chamber 14 via an exhaust valve 30 and an exhaust pipe 32.
  • the operation of the internal combustion engine 10 is controlled and regulated by a control and regulating device 34.
  • the fuel injection device 26 is controlled by the control and regulating device 34 with a corresponding control variable.
  • the pressure in the common rail 28 is influenced by the control and regulating device 34, inter alia by controlling a high-pressure conveyor, not shown. Signals receive the control and regulating device 34 from various sensors. This includes a pressure sensor 36, which detects the fuel pressure prevailing in the common rail 28, a boost pressure sensor 38, which detects the pressure prevailing in the intake manifold 22 air pressure, a temperature sensor 40, the current operating temperature of
  • crankshaft sensor 42 which detects the current position and the rotational speed of the crankshaft 20.
  • Fuel quantity dq / dt (injection rate") of the pressure prevailing in the combustion chamber 14 pressure.
  • An arrow 44 in Figure 3 means a rather low pressure in the combustion chamber 14, an arrow 46 a rather high pressure.
  • the injection rate is lower at low pressure and the injection duration is shorter than at high pressure.
  • FIG. 3 shows the case of a pilot injection in which comparatively small quantities are injected.
  • the valve element of the fuel injector 26 remains in the so-called "seat throttle area", in which the injection rate primarily from the stroke of the valve element depends.
  • a high pressure in the combustion chamber accelerates the opening of the valve element. This is followed by a long movement of the valve element with a high "flight curve” and a late closing. This leads to a comparatively high injection quantity.
  • At low combustion chamber pressure results in such a pilot injection, a comparatively small injection quantity.
  • the case is considered that initially three pilot injections, followed by a main injection and finally a post-injection take place.
  • a method is explained with which a quantity characterizing the pressure immediately after the end of the pilot injections and a variable characterizing the pressure immediately before the main injection can be determined.
  • Input variables are the crank angles A1, A2 and A3, to which the first, the second and the third pilot injection occur in chronological order. Input variables are also the injection quantities qi, q 2 and q 3 of the three pilot injections, the boost pressure p 22 detected by the boost pressure sensor 38 at the time at which the intake valve 24 closes at the beginning of a compression stroke, and finally the crank angle A4 at the beginning of the main injection.
  • crank angles Al - A3 are each fed to a characteristic curve 48, by which the polytropic compression due to the volume change of the combustion chamber 14, which is caused by the compression movement of the piston 18, is taken into account.
  • the characteristic curve 48 implicitly follows the following physical formula:
  • V 2 combustion chamber volume at the time of pi
  • p 2 kappa 1.37 (polytropic coefficient).
  • the characteristic 48 is determined by measurement on an engine test bench with cylinder pressure sensors.
  • the fuel quantity injected during the three pilot injections (sum of qi, q 2 and q 3 ) burns abruptly and at the same time. Therefore, the injected fuel quantities qi, q 2 and q 3 are summed up in FIGS. 56 and 58.
  • the sum result is fed into a characteristic curve 60, which contains an empirical conversion between fuel quantity and heat energy released during the combustion. Normally, for commercial European diesel fuel for a fuel quantity of 1 mm 3, a heat energy of 25 joules can be assumed. Instead of a characteristic curve, a multiplication by this factor would also be possible.
  • a quantity of heat Q released during the combustion of the fuel quantities qi + q 2 + q 3 is obtained .
  • this variable is multiplied by the output of a characteristic curve 64, which receives as input quantity a temperature T of the internal combustion engine 10 provided by the temperature sensor 40.
  • the characteristic curve 64 takes into account that lower energy is released by the pilot injections when the internal combustion engine 10 is cold. It is empirically constructed by measuring the heat release at various temperatures of a test bed internal combustion engine.
  • the quantity of heat released corrected by the multiplication in 62 is multiplied in 66 by the output of a characteristic curve 68 which receives as input the crank angle A3 to which the last pilot injection takes place in chronological order.
  • the factor provided at the output of the characteristic 64 converts the corrected amount of heat released into a pressure increase dp 2 caused by combustion of the pre-injected fuel quantities qi, q 2 and q 3 .
  • the characteristic curve 68 is based on a simplified equation from the heat history calculation in thermodynamics, in which It is assumed that the entire pre-combustion takes place at the time or at the crank angle A3 of the last pilot injection, and that the volume change during combustion is equal to zero. This results in the pressure change dp 2 according to the following formula:
  • K polytropic exponent
  • V volume of combustion chamber 14 at the time of pre-combustion
  • ⁇ Q heat released by the combustion of pilot injections.
  • This result is used to determine the pressure in the combustion chamber 14 at the time of the main injection as follows: First, the crank angle A3 of the last pilot injection is fed to a characteristic curve 72 at the output of which the volume of the combustion chamber 14 at the time of the last pilot injection is obtained. The crank angle A4 to which the main injection is made is also fed to the characteristic curve 72, thereby obtaining the volume of the combustion chamber 14 at the time of the main injection. By dividing into 74, one obtains the ratio of the combustion chamber volume at the time of the main injection to the combustion chamber volume at the time of the last pilot injection. This ratio is fed to a characteristic curve 76, which takes into account the physical relationships of a polytropic compression already mentioned above in connection with the characteristic 48, which is multiplied in FIG. 78 by the pressure p 3 at the end of the pilot injections. The result is a pressure p 4 , which prevails at the beginning of the main injection.
  • differences between the desired injection quantity predetermined by the control and regulating device 34 and the actual injection quantity can also be taken into account. Such differences occur, for example, when the actual injection quantity is generally smaller than the injection quantity predetermined by the control and regulating device 34. This difference can then be applied in the characteristic curve 60. If the individual pilot injections have different quantity deviations, this can possibly be taken into account by means of individual characteristic curves.
  • the speed n and the target fuel quantity q4 so n are fed into a map 80, which was determined on an engine test bench at certain reference conditions, and which provides as output a crank angle A6, to which the combustion of the main injection ends.
  • the crank angle A6 is fed to the characteristic curve 72, which outputs a volume of the combustion chamber 14 at the crank angle A6, ie at the end of the main injection.
  • the crank angle A5 at the start of the post-injection is also fed to the map 72, which outputs a volume of the combustion chamber 14 at the time point or at the crank angle of the post-injection.
  • the two volumes are set in relation.
  • the ratio is fed to the characteristic line 76, which takes into account the polytropic expansion between main injection and post-injection and outputs a corresponding scalar expansion factor.
  • the speed n and the target injection quantity q4 so n of the main injection are also fed to a map 84, by which the heat release during combustion of taken into account injected fuel quantity at the current speed and the corresponding pressure change dp3 at the crank angle A6 is output to the end of the main injection.
  • the speed n and the target injection quantity q4 so n of the main injection are fed into a map 86, which outputs a pressure difference dp4.
  • a difference of the current pressure in the combustion chamber 14 is taken into account by the pressure detected in the map of the characteristic field 80 on the engine test bench.
  • a difference between the current crank angle A4 so n and the crank angle A4 ref present on the engine test bench during the generation of the map 84 is determined by feeding the rotational speed n and the desired fuel quantity q4 so n of the main injection into a map 88.
  • the difference between A4 ref and A4 is formed SO ⁇ , and this difference is fed to a characteristic curve 92 which outputs a weighting factor, which in turn is multiplied in 94 with the pressure difference dp4. The result is added in 96 to the pressure difference dp3.
  • a temperature correction is made: For this purpose, rotation speed n and set injection quantity q4 SO ⁇ the main injection in a map 98 is fed, which outputs a pressure difference dp5.
  • the map 98 takes into account the influence of the temperature of the internal combustion engine 10 at a certain speed and a certain main injection quantity on the heat transfer.
  • the speed n and the SoII fuel quantity q4 so n of the main injection are also fed to a map 100, which outputs a reference temperature T ref , the temperature prevailing at the engine dynamometer in the determination of the map 84 at the corresponding speed and the corresponding target injection quantity equivalent.
  • the difference between the temperature T detected by the temperature sensor 40 and the temperature T ref is formed, and this difference is fed to a characteristic 104, which in turn generates a weighting factor. This is multiplied in 106 by the pressure difference dp5 and the result is also added in 108 to the pressure difference dp3. The result is added in 110 to the pressure p4, which gives a pressure p5 at the end of the main injection.
  • the characteristic curves 92 and 104 are therefore weighting characteristics by which the deviations dp4 and dp5 are scaled.
  • the maps 86 and 98 express the sensitivity of the quantities at the respective operating point.
  • Another model, not shown, for calculating the pressure in the combustion chamber 14 after a main injection can be embodied as follows: In such a model, it can be assumed that the injected fuel mass is reacted completely and independently of its angular position. In this case, assuming the above polytropic state change, it is possible to calculate a "theoretical pressure in the combustion chamber 14" at the start of the main injection, again assuming that the combustion takes place abruptly, ie the end of the combustion is at the beginning of the main injection.

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Abstract

Im Betrieb einer Brennkraftmaschine wird eine Größe, die einen innerhalb eines Arbeitsspiels in einem Brennraum herrschenden Druck charakterisiert, ermittelt. Es wird vorgeschlagen, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst: (a) Ermitteln einer Größe, die einen Druck charakterisiert, der in dem Brennraum zu einem Zeitpunkt herrscht, zu dem ein Einlassventil des Brennraums schließt, (b) Ermitteln einer Größe, die eine Druckerhöhung charakterisiert, die durch eine Volumenänderung des Brennraums vom Schließen des Einlassventils bis zu einer ersten Einspritzung bewirkt wird, (c) Ermitteln einer Größe, die den Druck charakterisiert, der unmittelbar vor der ersten Einspritzung herrscht, unter Verwendung der Ergebnisse der Schritte (a) und (b).

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Gegenstand der Erfindung sind ferner ein Computerprogramm, ein elektrisches Speichermedium sowie eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung.
Vor allem bei hydraulisch gesteuerten Kraftstoff- Einspritzvorrichtungen, wie sie beispielsweise bei Common-Rail-Systemen verwendet werden, hängt das Öffnungsverhalten der Kraftstoff- Einspritzvorrichtung vom Kräftegleichgewicht im Bereich eines Ventilelements der Kraftstoff- Einspritzvorrichtung ab. Dieses Kräftegleichgewicht hängt auch vom herrschenden Druck ab, da dieser Druck bei geschlossener Kraftstoff- Einspritzvorrichtung an dem Ventilelement von außen angreift. Dabei unterstützt ein hoher Druck im Brennraum üblicherweise ein Öffnen der Kraftstoff- Einspritzvorrichtung, was dazu führt, dass die Einspritzung bei gleicher elektrischer Ansteuerung bei einem hohen Druck im Brennraum zu einem früheren Zeitpunkt beginnt als bei einem niedrigen Druck im Brennraum.
Auf der anderen Seite ist auch die Einspritzrate von dem in dem Brennraum herrschenden Druck abhängig. Bei einem hohen Druck im Brennraum reduziert sich die Einspritzrate, da die Differenz zwischen dem Druck beispielsweise im Common-Rail und dem Druck im Brennraum kleiner wird.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass der in einen Brennraum eingespritzte Kraftstoff zeitlich und quantitativ möglichst präzise den Sollwerten entspricht. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben. Weitere Lösungen der gestellten Aufgabe finden sich darüber hinaus in den nebengeordneten Patentansprüchen. Für die Erfindung wichtige Merkmale sind außerdem in der nachfolgenden Beschreibung und in der Zeichnung angegeben beziehungsweise dargestellt, wobei die Merkmale für die Erfindung sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen wichtig sein können, ohne dass hierauf jeweils explizit hingewiesen wird.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass es möglich ist, mit einem einfachen Modell, dessen Daten an einem Motorprüfstand ermittelt werden können, eine Größe zu bestimmen, die den Druck charakterisiert, der unmittelbar vor einer ersten Einspritzung herrscht. In Kenntnis dieses Drucks kann eine Ansteuergröße einer Kraftstoff- Einspritzvorrichtung so angepasst werden, dass die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge sehr präzise der gewünschten Kraftstoffmenge entspricht und dass auch der Zeitpunkt einem gewünschten Zeitpunkt entspricht. Änderungen des Betriebspunkts der Brennkraftmaschine, zu dem die erste Einspritzung erfolgt, werden dabei berücksichtigt.
Eine erste besonders bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens gestattet es, auch eine Größe zu bestimmen, die den Druck charakterisiert, der unmittelbar vor einer weiteren Einspritzung, also nach der ersten Einspritzung und Verbrennung herrscht. Dabei wird die Druckerhöhung berücksichtigt, die durch die Verbrennung der vorhergehenden Einspritzung bewirkt wird. Bei einer Vielzahl von Einspritzungen werden die erfindungsgemäß angegebenen Verfahrensschritte einfach für jede Einspritzung oder Gruppe von Einspritzungen wiederholt, so dass es möglich ist, bis hin zu einem Zeitpunkt unmittelbar vor einer (letzten) Nacheinspritzung eine Größe zu ermitteln, die den dann herrschenden Druck im Brennraum charakterisiert. Gerade solche Nacheinspritzungen finden bei ganz unterschiedlichen Drücken im Brennraum statt, so dass hier die Erfindung besonders sinnvoll angewendet werden kann. Aber auch Voreinspritzungen und Haupteinspritzungen finden bei unterschiedlichen Drücken im Brennraum statt, so dass hier die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ebenfalls Sinn macht.
Bei der Ermittlung der Ansteuergröße kann eine bekannte Differenz zwischen einer Soll- Einspritzmenge und einer Ist- Einspritzmenge berücksichtigt werden. Solche Unterschiede treten beispielsweise dann auf, wenn die tatsächliche Einspritzmenge immer kleiner ist als die von der Steuer- und/oder Regeleinrichtung definierte Einspritzmenge. Diese Differenz kann dann bei der Ermittlung der Größe, die eine Druckerhöhung aufgrund einer Verbrennung charakterisiert (Schritt (d)), berücksichtigt werden. Der im Brennraum herrschende Druck wird auch von der aktuellen Temperatur der Brennkraftmaschine beeinflusst. Beispielsweise führt eine vergleichsweise geringe Temperatur der Brennkraftmaschine zu einer geringeren Wärmefreisetzung bei der Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffes, was zu einer geringeren Druckerhöhung führt. Wird, wie dies in einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen wird, im Schritt (d) eine aktuelle Temperatur der Brennkraftmaschine berücksichtigt, wird die Präzision bei der Ermittlung der den Druck charakterisierten Größe nochmals verbessert.
Eine einfache Möglichkeit, die Druckerhöhung im Schritt (d) zu charakterisieren, besteht in der Verwendung einer vereinfachten thermodynamischen Formel aus der
Heizverlaufsberechnung. Diese Formel geht davon aus, dass die gesamte Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffes zu einem einzigen Zeitpunkt stattfindet, und dass die Volumenänderung während dieser Verbrennung gleich null ist. Bei kurzen Verbrennungen, also geringen eingespritzten Kraftstoffmengen, wie dies beispielsweise bei Voreinspritzungen der Fall ist, liefert diese Formel ein ausreichend präzises Ergebnis, bei gleichzeitig einfacher Anwendbarkeit.
Vor allem dann, wenn die Kraftstoffmenge so groß ist, dass eine Dauer der Wärmefreisetzung nicht mehr zu null gesetzt werden kann, kann die Größe, die die Druckerhöhung in Schritt (d) charakterisiert, unter Verwendung empirischer
Zusammenhänge ermittelt werden, wobei als Eingangsgrößen eine Drehzahl der Brennkraftmaschine und eine Soll-Einspritzmenge oder äquivalente Größen verwendet werden. Derartige empirische Zusammenhänge können beispielsweise in Form eines Kennfelds oder in Form von Kennlinien ausgedrückt werden, die am Prüfstand einer typischen Brennkraftmaschine erstellt werden. Dies ist einfach möglich und gestattet eine zuverlässige Ermittlung der Druckentwicklung auch über eine länger dauernde Verbrennung hinweg, beispielsweise über die Verbrennung einer gesamten Haupteinspritzmenge hinweg. Dieses Verfahren liefert also besonders präzise Ergebnisse dann, wenn der Druck zum Zeitpunkt des Beginns einer Nacheinspritzung ermittelt werden soll.
Verschiedentlich ist es üblich, die beispielsweise bei einer Voreinspritzung oder Nacheinspritzung einzuspritzende Einspritzmenge auf eine Mehrzahl von Einzeleinspritzungen zu verteilen. Es hat sich gezeigt, dass für die erfindungsgemäße Druckberechnung solche Einzeleinspritzungen zu einer einzigen Einspritzung zusammengefasst werden können, dass also angenommen werden kann, dass die gesamte Verbrennung zu einem einzigen Zeitpunkt erfolgt. Hierdurch werden Rechenressourcen gespart, ohne dass die Genauigkeit des Rechenergebnisses in unerwünschter Weise abnimmt. Grundsätzlich ist aber auch denkbar, die Wärmefreisetzung beziehungsweise die hierdurch bewirkte Druckänderung bei jeder Einzeleinspritzung und die zwischen Einzeleinspritzungen durch die Volumenänderung des Brennraums herbeigeführte Druckänderung zu berücksichtigen und aufzusummieren.
Insbesondere bei größeren, Drehmoment erzeugenden Einspritzmengen spielt auch der Kurbelwinkel, zu dem die Einspritzung erfolgt, für die Druckänderung eine Rolle. Durch dessen Berücksichtigung kann daher das Ergebnis noch einmal genauer gemacht werden.
Wie bereits oben erwähnt wurde, besteht eine einfache und Rechenressourcen schonende Möglichkeit zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, für bestimmte Berechnungen Kennfelder und/oder Kennlinien zu verwenden. Diese werden üblicherweise an einem Motorprüfstand für einen Referenz- Betriebszustand erstellt. Im realen Betrieb der Brennkraftmaschine kann diese jedoch auch einen Betriebszustand aufweisen, der sich von dem Referenz- Betriebszustand unterscheidet. Wird beim Ermitteln einer Größe auf der Basis einer Kennlinie und/oder eines Kennfelds daher eine Korrektur durchgeführt, welche mindestens einen Unterschied zwischen dem Referenz- Betriebszustand und dem Ist- Betriebszustand berücksichtigt, wird das Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens nochmals verbessert.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Bereichs einer Brennkraftmaschine;
Figur 2 ein Diagramm, in dem eine Ansteuergröße einer Kraftstoff-
Einspritzvorrichtung der Brennkraftmaschine von Figur 1 über der Zeit aufgetragen ist;
Figur 3 ein Diagramm, in dem der Verlauf einer Einspritzrate der Kraftstoff-
Einspritzvorrichtung von Figur 1 über der Zeit bei unterschiedlichen Brennraumdrücken aufgetragen ist;
Figur 4 ein Funktionsbild eines ersten Teils eines Verfahrens zum Betreiben der
Brennkraftmaschine von Figur 1; und
Figur 5 ein Funktionsbild ähnlich Figur 4 eines zweiten Teils des Verfahrens. Eine Diesel- Brennkraftmaschine trägt in Figur 1 insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie umfasst mehrere Zylinder, von denen in Figur 1 jedoch nur einer mit dem Bezugszeichen 12 gezeigt ist.
Der Zylinder 12 umfasst einen Brennraum 14, der von einer Brennraumwand 16 und einem Kolben 18 begrenzt wird. Durch eine Hin- und Herbewegung des Kolbens 18 wird eine Kurbelwelle 20 in Drehung versetzt.
Frischluft gelangt in den Brennraum 14 über ein Ansaugrohr 22 und ein Einlassventil 24. Kraftstoff 25 wird in den Brennraum 14 direkt von einer Kraftstoff- Einspritzvorrichtung 26 eingespritzt. Diese ist an einen Kraftstoff- Druckspeicher 28, auch "Common-Rail" genannt, angeschlossen. In diesem ist der Kraftstoff unter hohem Druck gespeichert. Verbrennungsabgase werden aus dem Brennraum 14 über ein Auslassventil 30 und ein Abgasrohr 32 abgeleitet.
Der Betrieb der Brennkraftmaschine 10 wird von einer Steuer- und Regeleinrichtung 34 gesteuert und geregelt. Insbesondere wird die Kraftstoff- Einspritzvorrichtung 26 von der Steuer- und Regeleinrichtung 34 mit einer entsprechenden Ansteuergröße angesteuert. Auch der Druck im Common-Rail 28 wird von der Steuer- und Regeleinrichtung 34 beeinflusst, unter anderem durch Ansteuerung einer nicht dargestellten Hochdruck- Fördereinrichtung. Signale erhält die Steuer- und Regeleinrichtung 34 von verschiedenen Sensoren. Hierzu gehört ein Drucksensor 36, der den im Common-Rail 28 herrschenden Kraftstoffdruck erfasst, ein Ladedrucksensor 38, der den im Ansaugrohr 22 herrschenden Luftdruck erfasst, ein Temperatursensor 40, der die aktuelle Betriebstemperatur der
Brennkraftmaschine 10 erfasst, und ein Kurbelwellensensor 42, der die aktuelle Stellung und die Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle 20 erfasst.
Wie aus den Figuren 2 und 3 hervorgeht, ist - bei gleichem Ansteuersignal AS (Figur 2) und gleichem Kraftstoffdruck im Common-Rail 28 - die pro Zeiteinheit eingespritzte
Kraftstoffmenge dq/dt ("Einspritzrate") von dem im Brennraum 14 herrschenden Druck abhängig. Ein Pfeil 44 bedeutet in Figur 3 einen eher niedrigen Druck im Brennraum 14, ein Pfeil 46 einen eher hohen Druck. Man erkennt, dass bei dem in Figur 3 gezeigten Fall bei niedrigem Druck die Einspritzrate niedriger ist und auch die Einspritzdauer kürzer ist als bei hohem Druck. Dies hängt damit zusammen, dass Figur 3 den FaI einer Voreinspritzung zeigt, bei der vergleichsweise kleine Mengen eingespritzt werden. In einem solchen Fall verbleibt das Ventilelement der Kraftstoff- Einspritzvorrichtung 26 im sog. "Sitzdrosselbereich", in dem die Einspritzrate in erster Linie vom Hub des Ventilelements abhängt. Ein hoher Druck im Brennraum beschleunigt hierbei das Öffnen des Ventilelements. Es folgt eine lange Bewegung des Ventilelements mit hoher "Flugkurve" und einem späten Schließen. Dies führt zu einer vergleichsweise hohen Einspritzmenge. Bei niedrigem Brennraumdruck ergibt sich bei einer solchen Voreinspritzung eine vergleichsweise geringe Einspritzmenge.
Um bei der Ermittlung des Ansteuersignals AS diesen Effekt berücksichtigen zu können, ist die Kenntnis des im Brennraum 14 herrschenden Drucks zum Zeitpunkt des Öffnens der Einspritzvorrichtung 26 erforderlich. Die Ermittlung einer solchen Größe, die den im Brennraum 14 herrschenden Druck charakterisiert, wird nun unter Bezugnahme auf die Figuren 4 und 5 erläutert. Das entsprechende Verfahren ist dabei als Computerprogramm auf einem elektrischen Speichermedium der Steuer- und Regeleinrichtung 34 gespeichert, bei dessen Anwendung das nachbeschriebene Verfahren ausgeführt wird.
Es wird vorliegend der Fall betrachtet, dass zunächst drei Voreinspritzungen, anschließend eine Haupteinspritzung und schließlich eine Nacheinspritzung erfolgen. Zunächst wird unter Bezugnahme auf Figur 4 ein Verfahren erläutert, mit dem eine dem Druck unmittelbar nach dem Ende der Voreinspritzungen charakterisierte Größe und eine den Druck unmittelbar vor der Haupteinspritzung charakterisierende Größe ermittelt werden können.
Eingangsgrößen sind die Kurbelwinkel Al, A2 und A3, zu denen die in zeitlicher Abfolge erste, die zweite und die dritte Voreinspritzung erfolgen. Eingangsgrößen sind ferner die Einspritzmengen qi, q2 und q3 der drei Voreinspritzungen, der vom Ladedrucksensor 38 erfasste Ladedruck p22 zu jenem Zeitpunkt, zu dem das Einlassventil 24 zu Beginn eines Kompressionstaktes schließt, und schließlich der Kurbelwinkel A4 zu Beginn der Haupteinspritzung.
Die Kurbelwinkel Al - A3 werden jeweils in eine Kennlinie 48 eingespeist, durch welche die polytrope Kompression aufgrund der Volumenänderung des Brennraums 14, die durch die Kompressionsbewegung des Kolbens 18 bewirkt wird, berücksichtigt wird. Der Kennlinie 48 liegt dabei implizit folgende physikalische Formel zugrunde:
wobei: p2 = gesuchter Druck,
Pi = Druck zum Zeitpunkt des Schließens des Einlassventils 24
Vi, V2 = Brennraumvolumen zum Zeitpunkt von pi, p2 kappa = 1,37 (Polytropenkoeffizient).
Die Kennlinie 48 wird durch Messung an einem Motorprüfstand mit Zylinderdrucksensoren ermittelt.
In 50, 52 und 54 wird der jeweils erhaltene Kompressionsfaktor mit dem Ladedruck p22 multipliziert, wodurch sich der jeweilige Druck im Brennraum 14 zum Zeitpunkt der entsprechenden Voreinspritzung ergibt (nach der letzten Voreinspritzung ergibt sich ein Druck pi). Bereits diese Größen könnten dazu verwendet werden, die entsprechenden Ansteuergrößen für die Ansteuerung der Kraftstoff- Einspritzvorrichtung 26, mit denen die drei Voreinspritzungen jeweils bewirkt werden, zu korrigieren.
Zur Vereinfachung der Berechnung und Schonung von Rechenressourcen wird vorliegend angenommen, dass die bei den drei Voreinspritzungen eingespritzte Kraftstoffmenge (Summe aus qi, q2 und q3) schlagartig und zum gleichen Zeitpunkt verbrennt. Daher werden die eingespritzten Kraftstoffmengen qi, q2 und q3 in 56 und 58 aufsummiert. Das Summenergebnis wird in eine Kennlinie 60 eingespeist, welche eine empirische Umrechnung zwischen Kraftstoffmenge und bei der Verbrennung freigesetzter Wärmeenergie enthält. Üblicherweise kann für handelsüblichen europäischen Dieselkraftstoff für eine Kraftstoff- menge von 1 mm3 eine Wärmeenergie von 25 Joule angenommen werden. Anstelle einer Kennlinie wäre auch eine Multiplikation mit diesem Faktor möglich. Am Ausgang der Kennlinie 60 erhält man eine bei der Verbrennung der Kraftstoffmengen qi + q2 + q3 freigesetzte Wärmemenge Q.
In 62 wird diese Größe mit dem Ausgang einer Kennlinie 64 multipliziert, die als Eingangsgröße eine vom Temperatursensor 40 bereitgestellte Temperatur T der Brennkraftmaschine 10 erhält. Die Kennlinie 64 berücksichtigt, dass bei kalter Brennkraftmaschine 10 durch die Voreinspritzungen eine geringere Wärme freigesetzt wird. Sie wird empirisch erstellt durch Messung der Wärmefreisetzung bei verschiedenen Temperaturen einer Prüfstandsbrennkraftmaschine.
Die durch die Multiplikation in 62 korrigierte freigesetzte Wärmemenge wird in 66 mit dem Ausgang einer Kennlinie 68 multipliziert, welche als Eingangsgröße den Kurbelwinkel A3 erhält, zu dem die in zeitlicher Folge letzte Voreinspritzung erfolgt. Durch den am Ausgang der Kennlinie 64 bereitgestellten Faktor wird die korrigierte freigesetzte Wärmemenge in eine Druckerhöhung dp2 umgewandelt, die durch die Verbrennung der voreingespritzten Kraftstoffmengen qi, q2 und q3 bewirkt wird. Die Kennlinie 68 basiert dabei auf einer vereinfachten Gleichung aus der Heizverlaufsberechnung in der Thermodynamik, bei der ange- nommen wird, dass die gesamte Vorverbrennung zum Zeitpunkt beziehungsweise beim Kurbelwinkel A3 der letzten Voreinspritzung stattfindet, und dass die Volumenänderung während der Verbrennung gleich null ist. Damit ergibt sich die Druckänderung dp2 entsprechend folgender Formel:
. κ - 1
Ap = AQ-
V
wobei K = Polytropenexponent, V = Volumen des Brennraums 14 zum Zeitpunkt der Vorverbrennung,
ΔQ = Wärmefreisetzung durch die Verbrennung der Voreinspritzungen.
In 70 wird die Druckänderung dp2 zu dem Druck pi addiert, was den nach den Voreinspritzungen im Brennraum 14 herrschenden Druck p3 ergibt.
Dieses Ergebnis wird wie folgt zur Ermittlung des Drucks im Brennraum 14 zum Zeitpunkt der Haupteinspritzung verwendet: Zunächst wird der Kurbelwinkel A3 der letzten Voreinspritzung in eine Kennlinie 72 eingespeist, an deren Ausgang man das Volumen des Brennraums 14 zum Zeitpunkt der letzten Voreinspritzung erhält. Der Kurbelwinkel A4, zu dem die Haupteinspritzung erfolgt, wird ebenfalls in die Kennlinie 72 eingespeist, wodurch man das Volumen des Brennraums 14 zum Zeitpunkt der Haupteinspritzung erhält. Durch Division in 74 erhält man das Verhältnis des Brennraumvolumens zum Zeitpunkt der Haupteinspritzung zum Brennraumvolumen zum Zeitpunkt der letzten Voreinspritzung. Dieses Verhältnis wird in eine Kennlinie 76 eingespeist, die die bereits oben im Zusammenhang mit der Kennlinie 48 erwähnten physikalischen Zusammenhänge einer polytropen Kompression berücksichtigt, der in 78 mit dem Druck p3 am Ende der Voreinspritzungen multipliziert wird. Das Ergebnis ist ein Druck p4, der zu Beginn der Haupteinspritzung herrscht.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass anstelle der in Figur 4 gezeigten Kennlinien 48, 60, 64, 68, 72 und 76 auch mathematische Operationen verwendet werden können. Die Verwendung von Kennlinien ermöglicht aber eine einfachere und preiswertere Ausgestaltung der Steuer- und Regeleinrichtung 34. Bei der Berechnung des Drucks im Brennraum 14 zum Zeitpunkt der Voreinspritzungen können ferner Korrekturfaktoren verwendet werden, die den tatsächlichen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 10 oder andere Temperaturen der Brennkraftmaschine 10 berücksichtigen. Diese Korrekturfaktoren werden vorteilhafterweise mit dem Ausgang der Kennlinie 48 multipliziert. Wie bereits oben erwähnt wurde, wurde für die Berechnung der Druckerhöhung durch die Wärmefreisetzung der Voreinspritzungen (Kennlinie 60) angenommen, dass die gesamte Vorverbrennung im Zeitpunkt beziehungsweise Kurbelwinkel Al der ersten Voreinspritzung stattfindet. Alternativ können auch andere Zeitpunkte bis zum Beginn der Haupteinspritzung gewählt werden. Auch ist es möglich, die einzelnen Voreinspritzungen individuell zu betrachten und für sie individuelle Druckerhöhungen zu individuellen Zeitpunkten beziehungsweise Kurbelwinkeln zu berechnen. Auch eine Kompensation des Einflusses des thermischen Wirkungsgrads ist möglich.
Bei der Berechnung der frei werdenden Wärmeenergie in der Kennlinie 60 können ferner Unterschiede zwischen der von der Steuer- und Regeleinrichtung 34 vorgegebenen Soll- Einspritzmenge und der tatsächlichen Einspritzmenge berücksichtigt werden. Solche Unterschiede treten beispielsweise dann auf, wenn die tatsächliche Einspritzmenge grundsätzlich kleiner ist als die von der Steuer- und Regeleinrichtung 34 vorgegebene Einspritzmenge. Diese Differenz kann dann in der Kennlinie 60 appliziert werden. Falls die einzelnen Voreinspritzungen unterschiedliche Mengenabweichungen aufweisen, kann dies gegebenenfalls durch individuelle Kennlinien berücksichtigt werden.
Die Druckänderung bis zur Nacheinspritzung wird nun unter Bezugnahme auf Figur 5 erläutert. Dort werden als Eingangsgrößen die vom Kurbelwellensensor 42 bereitgestellte Drehzahl n, eine Soll- Einspritzmenge q4son für die Haupteinspritzung, ein Kurbelwinkel A5, zu dem die Nacheinspritzung erfolgt, ein Kurbelwinkel A4son, zu dem die Haupteinspritzung erfolgen soll, die vom Temperatursensor 40 bereitgestellte Temperatur T der Brennkraftmaschine 10, und der in Figur 4 ermittelte Druck p4 verwendet.
Die Drehzahl n und die Soll- Kraftstoffmenge q4son werden in ein Kennfeld 80 eingespeist, welches an einem Motorprüfstand bei bestimmten Referenzbedingungen ermittelt wurde, und welches als Ausgang einen Kurbelwinkel A6 bereitstellt, zu dem die Verbrennung der Haupteinspritzung endet. Der Kurbelwinkel A6 wird in die Kennlinie 72 eingespeist, die ein Volumen des Brennraums 14 beim Kurbelwinkel A6, also beim Ende der Haupteinspritzung ausgibt. Der Kurbelwinkel A5 zum Beginn der Nacheinspritzung wird ebenfalls in die Kennlinie 72 eingespeist, die ein Volumen des Brennraums 14 zum Zeitpunkt beziehungsweise beim Kurbelwinkel der Nacheinspritzung ausgibt. In 82 werden die beiden Volumina ins Verhältnis gesetzt. Das Verhältnis wird in die Kennlinie 76 eingespeist, durch welche die polytrope Expansion zwischen Haupteinspritzung und Nacheinspritzung berücksichtigt und ein entsprechender skalarer Expansionsfaktor ausgegeben wird.
Die Drehzahl n und die Soll-Einspritzmenge q4son der Haupteinspritzung werden auch in ein Kennfeld 84 eingespeist, durch welches die Wärmefreisetzung bei der Verbrennung der eingespritzten Kraftstoffmenge bei der aktuellen Drehzahl berücksichtigt und die entsprechende Druckänderung dp3 beim Kurbelwinkel A6 zum Ende der Haupteinspritzung ausgegeben wird. Ebenso werden die Drehzahl n und die Soll-Einspritzmenge q4son der Haupteinspritzung in ein Kennfeld 86 eingespeist, welches eine Druckdifferenz dp4 ausgibt. Durch das Kennfeld 86 wird eine Differenz des aktuellen Drucks im Brennraum 14 von dem bei der Bedatung des Kennfelds 80 am Motorprüfstand festgestellten Druck berücksichtigt. Berücksichtigt wird ferner eine Differenz zwischen dem aktuellen Kurbelwinkel A4son und dem bei der Erstellung des Kennfelds 84 am Motorprüfstand vorgelegenen Kurbelwinkel A4ref. Letzterer wird ermittelt, indem die Drehzahl n und die Soll- Kraftstoffmenge q4son der Haupteinspritzung in ein Kennfeld 88 eingespeist werden. In 90 wird die Differenz zwischen A4ref und A4SOιι gebildet, und diese Differenz wird in eine Kennlinie 92 eingespeist, die einen Gewichtungsfaktor ausgibt, der wiederum in 94 mit der Druckdifferenz dp4 multipliziert wird. Das Ergebnis wird in 96 zur Druckdifferenz dp3 addiert.
Auch eine Temperaturkorrektur wird vorgenommen: Hierzu werden Drehzahl n und Soll- Einspritzmenge q4SOιι der Haupteinspritzung in ein Kennfeld 98 eingespeist, welches eine Druckdifferenz dp5 ausgibt. Das Kennfeld 98 berücksichtigt den Einfluss der Temperatur der Brennkraftmaschine 10 bei einer bestimmten Drehzahl und einer bestimmten Haupteinspritzmenge auf den Wärmeübergang. Die Drehzahl n und die SoII- Kraftstoffmenge q4son der Haupteinspritzung werden auch in ein Kennfeld 100 eingespeist, welches eine Referenztemperatur Tref ausgibt, die der am Motorprüfstand herrschenden Temperatur bei der Ermittlung des Kennfelds 84 bei der entsprechenden Drehzahl und der entsprechenden Soll- Einspritzmenge entspricht. In 102 wird die Differenz zwischen der vom Temperatursensor 40 erfassten Temperatur T und der Temperatur Tref gebildet, und diese Differenz wird in eine Kennlinie 104 eingespeist, welche wiederum einen Gewichtungsfaktor erzeugt. Dieser wird in 106 mit der Druckdifferenz dp5 multipliziert und das Ergebnis wird in 108 ebenfalls zur Druckdifferenz dp3 addiert. Das Ergebnis wird in 110 zum Druck p4 addiert, was einen Druck p5 am Ende der Haupteinspritzung ergibt.
Dieser wird in 112 mit dem Ausgang der Kennlinie 76 (skalarer Expansionsfaktor für die polytrope Expansion) multipliziert, was den Druck p6 zu Beginn der Nacheinspritzung ergibt.
Bei den Kennlinien 92 und 104 handelt es sich insoweit also um Gewichtungskennlinien, durch die die Abweichungen dp4 und dp5 skaliert werden. Über die Kennfelder 86 und 98 wird die Sensitivität der Größen am jeweiligen Betriebspunkt ausgedrückt. Ein weiteres, nicht dargestelltes Modell zur Berechnung des Drucks im Brennraum 14 nach einer Haupteinspritzung kann folgendermaßen ausgeführt sein: Bei einem solchen Modell kann angenommen werden, dass die eingespritzte Kraftstoffmasse komplett und unabhängig von ihrer Winkellage umgesetzt wird. In diesem Fall kann man unter Annahme der obigen polytropen Zustandsänderung einen "theoretischen Druck im Brennraum 14" zum Beginn der Haupteinspritzung berechnen, wobei wiederum gilt, dass die Verbrennung schlagartig erfolgt, das Ende der Verbrennung also zum Beginn der Haupteinspritzung liegt. Durch ein solches Modell würden die Kennfelder 80 und 84 in Figur 5 ersetzt werden, allerdings würde dies zunächst einen physikalisch nicht messbaren Druck im Brennraum 14 am Ende der Haupteinspritzung ergeben. Ausgehend von diesem "theoretischen" Druck und dem zugehörigen Kurbelwinkel kann jedoch unter Verwendung der polytropen Expansion wiederum der Druck zum Beginn der Nacheinspritzung berechnet werden.
Sollte sich darüber hinaus herausstellen, dass die Verbrennung und die damit zusammenhängende Wärmefreisetzung - trotz Luftüberschuss - stark von der angesaugten Luft oder anderen Randbedingungen abhängt, so sind weitere Korrekturterme (Kennfelder oder Kennlinien) für diese Eingangsgrößen zu integrieren.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (10), bei dem eine Größe, die einen innerhalb eines Arbeitsspiels in einem Brennraum (14) herrschenden Druck charakterisiert, ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte u mfasst:
(a) Ermitteln einer Größe, die einen Druck charakterisiert, der in dem Brennraum (14) zu einem Zeitpunkt herrscht, zu dem ein Einlassventil (24) des Brennraums (14) schließt,
(b) Ermitteln einer Größe, die eine Druckerhöhung charakterisiert, die durch eine Volumenänderung des Brennraums (14) vom Schließen des Einlassventils (24) bis zu einer ersten Einspritzung bewirkt wird,
(c) Ermitteln einer Größe, die den Druck charakterisiert, der unmittelbar vor der ersten Ein- spritzung herrscht, unter Verwendung der Ergebnisse der Schritte (a) und (b).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zusätzlich folgende Schritte umfasst:
(d) Ermitteln einer Größe, die eine Druckerhöhung charakterisiert, die durch die Verbrennung einer vorhergehenden Einspritzung bewirkt wird,
(e) Ermitteln einer Größe, die eine Druckerhöhung charakterisiert, die durch eine Volumenänderung des Brennraums (14) zwischen der vorhergehenden Einspritzung und einer weiteren Einspritzung bewirkt wird,
(f) Ermitteln einer Größe, die den Druck charakterisiert, der unmittelbar vor der weiteren Einspritzung herrscht, unter Verwendung der Ergebnisse der Schritte (a) bis (e).
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einspritzung eine Voreinspritzung und/oder die weitere Einspritzung eine Haupteinspritzung und/oder eine Nacheinspritzung ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den Druck, der unmittelbar vor einer Einspritzung herrscht, charakterisierende Größe bei der Ermittlung mindestens einer Ansteuergröße einer Kraftstoff- Einspritzvorrichtung (26) berücksichtigt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der Ansteuergröße eine bekannte Differenz zwischen einer Soll- Einspritzmenge und einer Ist- Einspritzmenge berücksichtigt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (d) eine Temperatur der Brennkraftmaschine (10) berücksichtigt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe, die die Druckerhöhung in Schritt (d) charakterisiert, unter Verwendung der folgen- den Formel ermittelt wird:
Ap = AQ- V wobei K = Polytropenexponent, V = Volumen des Brennraums zum Zeitpunkt der Vorverbrennung, ΔQ = Wärmefreisetzung durch die Verbrennung der Voreinspritzung
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe, die die Druckerhöhung in Schritt (d) charakterisiert, unter Verwendung empirischer Zusammenhänge ermittelt wird, wobei als Eingangsgrößen eine Drehzahl der Brennkraftmaschine (10) und eine Soll- Einspritzmenge oder äquivalente Größen verwendet werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einspritzung eine Mehrzahl von Einzeleinspitzungen umfasst, und dass im Schritt (d) angenommen wird, dass die gesamte Verbrennung zu einem einzigen Zeitpunkt erfolgt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einspritzung eine Mehrzahl von Einzeleinspritzungen umfasst, und dass im Schritt (d) eine Größe ermittelt wird, die die Summe der durch die jeweiligen Verbrennungen und der durch die dazwischen liegenden Volumenänderungen bewirkten Druckänderungen charakterisiert.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (d) der Einfluss des Kurbelwinkels, zu dem die vorhergehende Einspritzung erfolgt, berücksichtigt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das Ermitteln mindestens einer Größe mindestens eine Kennlinie und/oder ein Kennfeld verwendet wird, welches für einen Referenz- Betriebszustand gilt, und dass eine Korrektur der Größe durchgeführt wird, welche mindestens einen Unterschied zwischen dem Referenz- Betriebszustand und dem Ist- Betriebszustand berücksichtigt.
13. Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche programmiert ist.
14. Elektrisches Speichermedium für eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung (34) einer Brennkraftmaschine (10), dadurch gekennzeichnet, dass auf ihm ein Computerprogramm zur Anwendung in einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 12 abgespeichert ist.
15. Steuer- und/oder Regeleinrichtung (34) für eine Brennkraftmaschine (10), dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 programmiert ist.
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