EP4028658B1 - Verfahren zur bestimmung der in einer brennkammer eingeschlossenen gasmasse - Google Patents

Claims (7)

1. Verfahren zur Bestimmung der in einem Brennraum (2) einer Brennkraftmaschine eingeschlossenen Gasmasse, bei dem die folgenden Schritte durchgeführt werden:

   a) Messen des Drucks P (MES P) des Gases in dem Brennraum (2);

   b) Bestimmen der Schwingungen des Gasdrucks P (OSC P) ausgehend von der Messung des Drucks P des Gases;

   c) Bestimmen der eingeschlossenen Gasmasse m mithilfe der Formel $\mathrm{m}=\frac{\mathrm{\gamma PV}}{{\mathrm{\lambda }}^2{\mathrm{f}}^2}$ und durch Bestimmen der Druckschwingungsfrequenz f (DET f) mit den gemessenen Schwingungen, wobei V das Volumen des Brennraums ist, λ die Wellenlänge in dem Brennraum (2) ist, P der gemessene Druck des Gases in dem Brennraum ist und γ das spezifische thermische Verhältnis ist; Bestimmen der Druckschwingungsfrequenz f (DET f), indem die folgenden Kalibrierungsschritte durchgeführt werden:

   i) Betrachten von mindestens zwei vordefinierten eingeschlossenen Gasmassen m₁, ..., m_n ;

   ii) Bestimmen eines spezifischen thermischen Verhältnisses γ für jede vordefinierte eingeschlossene Gasmasse m₁, ..., m_n ;

   iii) Bestimmen einer Druckschwingungsfrequenz f mithilfe der Formel $\mathrm{m}=\frac{\mathrm{\gamma PV}}{{\mathrm{\lambda }}^2{\mathrm{f}}^2}$ für jede vordefinierte eingeschlossene Gasmasse m₁, ..., m_n in Abhängigkeit von dem gemessenen Gasdruck P, dem Volumen V des Brennraums, der Wellenlänge λ und dem bestimmten spezifischen thermischen Verhältnis γ; und

   iv) Vergleichen (COMP) jeder bestimmten Druckschwingungsfrequenz f mit den gemessenen Druckschwingungen (OSC) und Bestimmen der eingeschlossenen Gasmasse m als die vordefinierte Masse, für welche die Druckschwingungsfrequenz f den Vergleich minimiert,

   wobei die Wellenlänge λ mithilfe eines Kennfelds in Abhängigkeit von dem Kurbelwinkel der Brennkraftmaschine erhalten wird, wobei das Kennfeld vorab numerisch durch einen dreidimensionalen Finite-Elemente-Ansatz erstellt wird.
2. Verfahren zur Bestimmung der eingeschlossenen Gasmasse nach Anspruch 1, wobei das Volumen V des Brennraums (2) mithilfe eines Kennfelds in Abhängigkeit von dem Kurbelwinkel der Brennkraftmaschine erhalten wird.
3. Verfahren zur Bestimmung der eingeschlossenen Gasmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kennfeld zum Erhalten der Wellenlänge λ vorab numerisch durch einen dreidimensionalen Finite-Elemente-Ansatz erstellt wird, dessen Inputs sind: - die Geometrie des Brennraums bei jedem Kurbelwinkel; - die zu lösende Wellengleichung $\mathrm{P}=\frac{1}{{\mathrm{c}}^2}\frac{{\mathrm{\delta }}^2\mathrm{P}}{{\mathrm{\delta t}}^2}$ mit der fixen Schallgeschwindigkeit c, - die Randbedingungen ∇P.n = 0, wobei n der Normalvektor an der Zylinderwand ist, - die Ausgangsbedingungen: ein lokalisierter Druckgradient, der zum Initialisieren der Berechnung verwendet wird.
4. Verfahren zur Bestimmung der eingeschlossenen Gasmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das spezifische thermische Verhältnis γ unter Berücksichtigung der Zusammensetzung der eingeschlossenen Masse und mithilfe der thermischen Kapazität der Bestandteile der eingeschlossenen Masse bestimmt wird.
5. Verfahren zur Bestimmung der eingeschlossenen Gasmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die eingeschlossene Gasmasse in Echtzeit bestimmt wird.
6. Verfahren zur Bestimmung der eingeschlossenen Gasmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes spezifische thermische Verhältnis γ jeder vordefinierten eingeschlossenen Gasmasse m₁, ..., m_n bestimmt wird, indem die folgenden Schritte durchgeführt werden:

   (1) Bestimmen der Zusammensetzung der eingeschlossenen Masse;

   (2) Bestimmen einer Beziehung, die das spezifische thermische Verhältnis γ und die Kapazität des Gases c_p in dem Brennraum verknüpft: $\mathrm{\gamma }=\frac{{\mathrm{c}}_{\mathrm{p}}}{{\mathrm{c}}_{\mathrm{p}}-\mathrm{R}}$ , wobei R die Konstante des Gases ist und wobei die Kapazität des Gases c_p eine Funktion der Temperatur des Gases und der Zusammensetzung der eingeschlossenen Masse ist;

   (3) Bestimmen der Temperatur des Gases mithilfe des Gesetzes idealer Gase, das auf jede vordefinierte eingeschlossene Masse m₁, ..., m_n angewendet wird; und

   (4) Ableiten des spezifischen thermischen Verhältnisses γ für jede vordefinierte eingeschlossene Masse m₁, ..., m_n daraus.
7. Verfahren zur Bestimmung der eingeschlossenen Gasmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für jede Schwingungsmode des Drucks des Gases eine Wellenlänge λ bestimmt wird.