DE102007061226B4 - Verfahren zur Bestimmung des Brennraumdruckverlaufs einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Bestimmung des Brennraumdruckverlaufs (pi(t), p (a)) mindestens eines Zylinders (Zi) einer Brennkraftmaschine (1) aus einer Größe, welche die Kurbelwellendrehzahl (n) repräsentiert, insbesondere einem Signal eines Kurbelwellen- oder Nockenwellendrehwinkelsensors (SN), und einer gefilterten charakteristischen Größe (CharGi), welche den Brennraumdruck (pi) repräsentiert, insbesondere einem gefilterten Signal eines Brennraumdrucksensors (DS), wobei im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine (1) die gefilterte charakteristische Größe (CharGi) des Brennraumdruckverlaufs (pi(t), p (a)) bei verschiedenen Drehzahlen (nj) erfasst wird, und der Zusammenhang zwischen Drehzahl (nj) und Verschiebung (Δφj) der charakteristischen Größe (CharGi,j) des Brennraumdruckverlaufs relativ zum Oberen Totpunkt (OT) des Zylinders (Z) ermittelt wird, gekennzeichnet dadurch, dass bei der Korrektur der gefilterten charakteristischen Größe (CharGi) der thermodynamische Verlustwinkel berücksichtigt wird, wobei eine Lage eines Druckmaximums korrigiert wird.

Description

• Stand der Technik
• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens mit deren Hilfe der Brennraumdruckverlauf mindestens eines Zylinders einer Brennkraftmaschine bestimmt werden kann.
• Die weltweit steigenden Anforderungen an moderne Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, bezüglich der Schadstoffemissionen erfordern unter anderem auch die Entwicklung neuer Brennverfahren zur innermotorischen Emissionsreduktion. Vielen dieser neu entwickelten Brennverfahren ist gemeinsam, dass aus systembedingten Gründen bereits bei stationärem Betrieb der Brennverlauf in jedem Zylinder unterschiedlich sein kann. Dies führt wiederum zu zylinderindividuell unterschiedlichen Schadstoff- und Geräuschemissionen, was unerwünscht ist.
• Ein probates Mittel, um die zylinderindividuellen Unterschiede innerhalb einer Brennkraftmaschine auszugleichen, besteht darin, den Brennraumdruckverlauf mindestens eines Zylinders der Brennkraftmaschine zu erfassen und bei der Steuerung der Brennkraftmaschine entsprechend zu berücksichtigen. Um eine solche brennraumdruckgeführte Regelung zur Optimierung der Verbrennung, beispielsweise durch Verschiebung der Einspritzung beziehungsweise der Korrektur von Mengen- oder Stellerfehlern, einsetzen zu können, muss der Brennraumdruck mittels eines Brennraumdrucksensors gemessen werden. Diese Drucksensoren haben ein analoges Ausgangssignal, das zur Vermeidung von Aliasing mit einem Hardware-Tiefpassfilter gefiltert werden. Gleichzeitig beziehungsweise anschließend ist noch eine Analog/DigitalWandlung erforderlich, die zeitsynchron oder kurbelwellensynchron erfolgen kann. Bei einer zeitsynchronen Darstellung des Druckverlaufs wird der Druck p (t) als Funktion der Zeit t dargestellt. Bei einer winkelsynchronen Darstellung des Druckverlaufs wird der Druck p (α) als Funktion des Kurbelwinkels α dargestellt. Beide Darstellungen sind gleichwertig und können ineinander übergeführt werden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wird nachfolgend nur eine Darstellung beschrieben, obwohl beide Darstellungen im Zusammenhang mit der beanspruchten Erfindung gleichwertig sind.
• Durch das Anti-Aliasing-Filter wird das Ausgangssignal des Drucksensors zeitlich verzögert. Dabei hängt die Verzögerung von der Filtereckfrequenz und den Toleranzen der verwendeten Bauteile des Anti-Aliasing-Filters ab.
• Aus der Veröffentlichung der Patentschrift DE 37 21 162 C3 ist ein Verfahren zur Bestimmung des Brennraumdruckverlaufs einer Brennkraftmaschine bekannt. Im Rahmen dieses Verfahrens ist beispielsweise bekannt, über die Kurbelwellendrehzahl mit Hilfe eines Korrekturwerts eine dem Zylindermaximaldruck zugeordnete Winkellage zu korrigieren. Hierbei wird eine durch ein Detektionssystem bedingte Zeitverzögerung addiert.
• Des Weiteren sind die Offenlegungsschriften DE 102 37 221 A1 und DE 10 2007 006 666 A1 bekannt.
• Offenbarung der Erfindung
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die unvermeidbare Verzögerung, zwischen dem tatsächlichen Brennraumdruck und dem von Brennraumdrucksensor ermittelten und anschließend gefilterten Signal, bestmöglich zu kompensieren und dadurch ein verbessertes Eingangssignal für ein Steuergerät der Brennkraftmaschine bereitzustellen.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren zur Bestimmung des Brennraumdruckverlaufs p_i (t), p_i (a) mindestens eines Zylinders Z_i einer Brennkraftmaschine aus einer Größe, welche die Kurbelwellendrehzahl n repräsentiert, insbesondere einem Signal eines Kurbelwellen- oder Nockenwellendrehwinkelsensors SN, und einer gefilterten charakteristischen Größe CharGi, welche den Brennraumdruck p_i repräsentiert, insbesondere einem gefilterten Signal eines Brennraumdrucksensors DS, dadurch gelöst, dass im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine die gefilterte charakteristische Größe CharG_i,j des Brennraumdruckverlaufs p_i (t), p_i (a) bei verschiedenen Drehzahlen n_j erfasst wird, und dass der Zusammenhang zwischen Drehzahl n_j und Verschiebung Δφ_j der charakteristischen Größe CharG_i,j des Brennraumdruckverlaufs p_i (t), p_i (α) relativ zum Oberen Totpunkt OT des Zylinders Z_i ermittelt wird. Im Rahmen dieser Kompensation wird bei der Bestimmung der Laufzeitverschiebung der gefilterten charakteristischen Größe vorteilhafterweise auch der thermodynamische Verlustwinkel berücksichtigt. Hierdurch wird eine Lage des Druckmaximums korrigiert. Der thermodynamische Verlustwinkel beschreibt die durch innermotorische Verluste einer realen Brennkraftmaschine verursachte Verschiebung des Druckmaximums vor den OT. Nähere Angaben finden sich in dem Artikel „Definition und Eigenschaften des thermodynamischen Verlustwinkels von Kolbenmaschinen“ von Günther Hohenberg in „Automobilindustrie, 4, 1976“, auf die hiermit Bezug genommen wird.
• Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt den Umstand aus, dass die Laufzeitverschiebung des Sensorsignals innerhalb des Filters und eines A/D-Wandlers zeitlich konstant ist. Diese Laufzeitverschiebung führt bei unterschiedlichen Drehzahlen zu unterschiedlichen Verschiebungen der charakteristischen Größe relativ zum oberen Totpunkt des betreffenden Zylinder Z_i. Dieser lineare Zusammenhang kann, nachdem er einmal erfasst wurde, im Steuergerät zur Kompensation der Laufzeitverschiebung des Signals des Brennraumdrucksensors in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine genutzt werden.
• Dadurch ist es möglich, die Steuerung des oder der Zylinder der Brennkraftmaschine aufgrund des besseren Eingangssignals genauer zu steuern und zu regeln und dadurch das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine ohne zusätzliche Hardwareanforderungen zu verbessern. Infolgedessen verbessern sich Emissionsverhalten, Laufruhe und Kraftstoffverbrauch in der gewünschten Weise.
• Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass der Zusammenhang zwischen Drehzahl und Verschiebung der charakteristischen Größe des Brennraumdruckverlaufs relativ zum oberen Totpunkt des oder der Zylinder durch eine Regressionsanalyse, insbesondere durch eine lineare Regression, ermittelt wird. Die Regeressionsanalyse ist einfach implementierbar und kann, wie das gesamte erfindungsgemäße Verfahren, während des Betriebs der Brennkraftmaschine in vorgegebenen Zeitabständen ausgeführt werden, um eine eventuelle Drift zu kompensieren.
• In weiterer vorteilhafter Ergänzung der Erfindung wird der Zusammenhang zwischen der Drehzahl und der Verschiebung der charakteristischen Größe relativ zum oberen Totpunkt des Zylinders zur Korrektur des Signals der gefilterten charakteristischen Größe eingesetzt werden. Infolgedessen ist es möglich, die Laufzeitverschiebung zumindest nahezu vollständig zu kompensieren und dadurch ein deutlich verbessertes Eingangssignal des Brennraumdrucks für das Steuergerät bereitzustellen.
• Wegen des vergleichsweise einfachen funktionalen Zusammenhangs zwischen Drehzahl und Verschiebung der charakteristischen Größe ist auch die zusätzliche Belastung des Steuergeräts durch die Kompensation der Laufzeitverschiebung in aller Regel unproblematisch und kann ohne erhöhte Anforderung an die Hardware des Steuergeräts umgesetzt und implementiert werden. Daher ist es auch möglich, bei bereits in Serie gefertigten Steuergeräten das erfindungsgemäße Verfahren bei einem Software-Update zu implementieren und dadurch die erfindungsgemäßen Vorteile auch bei bereits in Serie gefertigten Steuergeräten beziehungsweise Brennkraftmaschinen zu realisieren.
• In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass nach der Korrektur der gefilterten charakteristischen Größe ein Offset-Winkel φ_Offset zwischen dem oberen Totpunkt und dem Winkel φ_max bestimmt wird, an dem die charakteristische Größe vorliegt, und dass dieser Offset-Winkel zur Korrektur der Position eines Geberrads des Drehwinkelsensors herangezogen wird.
• Dadurch ist es möglich, eventuelle Winkelfehler des Geberrads relativ zur Kurbelwelle, die sich beispielsweise durch Fertigungstoleranzen oder Montageungenauigkeiten ergeben, zu kompensieren. Dieser Offsetwinkel ist keinen zeitlichen Änderungen unterworfen, so dass es ausreicht, diese Kompensation einmal bei der Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine durchzuführen und den dabei ermittelten Offsetwinkel φ_Offset im Steuergerät abzuspeichern. Je nach Art der Ungenauigkeit kann der Offsetwinkel φ_Offset für alle Zylinder einer Brennkraftmaschine unterschiedlich oder gleich sein. Wegen der verbesserten Genauigkeit wird bevorzugt ein zylinderindividueller Offsetwinkel φ_Offset,i im Steuergerät abgespeichert.
• Das erfindungsgemäße Verfahren kann Vorteilhafterweise auf alle Zylinder einer Brennkraftmaschine angewandt werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn alle Zylinder einer Brennkraftmaschine mit einem Brennraumdrucksensor ausgestattet sind, da aufgrund der Fertigungstoleranzen der bei den Anti-Aliasing-Filtern verwendeten Bauteile auch die Laufzeitverschiebungen der Filter von Zylinder zu Zylinder Streuungen aufweisen. Durch die zylinderindividuelle Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens können damit auch die Streuungen der Anti-Aliasing-Filter einer Brennkraftmaschine kompensiert werden.
• Eine besonders günstige, weil einfach zu detektierende und bezüglich der Rechenzeit vergleichsweise anspruchslose charakteristische Größe des Brennraumdruckverlaufs ist das Maximum des Brennraumdrucks. Selbstverständlich ist es alternativ auch möglich, andere charakteristische Größen, wie beispielsweise den Median des Integrals über den Druckanstieg während des Verdichtungs- und des Arbeitstaktes zu ermitteln.
• In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird zur Filterung der charakteristischen Größe des Brennraumdrucksensor ein Anti-Aliasing-Filter, bevorzugt ein Tiefpassfilter und besonders bevorzugt ein Hardware-Tiefpassfilter eingesetzt.
• Die erfindungsgemäßen Vorteile können auch mit einem Computerprogramm und einem Steuergerät für eine Brennkraftmaschine realisiert werden.
• Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar. Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen offenbarten Vorteile können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
• In den Zeichnungen zeigen:
• 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine und
• 2 eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnene Ausgleichsgerade und
• 3 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
• 1 zeigt eine stark vereinfachte und auf das für die beanspruchte Erfindung Wesentliche beschränkte Brennkraftmaschine 1. Die Brennkraftmaschine 1 weist eine Zylinderbank mit insgesamt vier Zylindern Z₁, Z₂, Z₃ und Z₄ auf. Jedem der insgesamt vier Zylinder Z₁ bis Z₄ ist ein Brennraumdrucksensor DS₁, DS₂, DS₃ und DS₄ zugeordnet.
• Diese Brennraumdrucksensoren DS_i arbeiten in aller Regel analog und erfassen daher zeitlich hoch aufgelöst die Druckverläufe p_i (t), p_i (a) in den Brennräumen der Brennkraftmaschine 1. Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch anwendbar, wenn nur ein Drucksensor DS₁ je Zylinderbank vorhanden ist. In diesem Fall erfolgt die Korrektur der Signalverzögerung für alle Zylinder Z₁ um den mit Hilfe des Leitzylinders Z₁ ermittelten Wert.
• An einer nicht dargestellten Kurbelwelle der Brennkraftmaschine ist ein Geberrad G drehfest angebracht, das mit einem Drehwinkelsensor SN, der am Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine 1 befestigt ist, zusammenwirkt. Drehwinkelsensoren SN mit einem Geberrad G sind seit langem Stand der Technik und einem Fachmann auf dem Gebiet der Motorsteuerung hinlänglich bekannt, so dass auf deren Beschreibung im Zusammenhang mit der beanspruchten Erfindung verzichtet werden kann.
• Die Ausgangssignale des Drehwinkelsensors SN werden über eine Signalleitung (ohne Bezugszeichen) einem Steuergerät 3 der Brennkraftmaschine zugeführt. Dort werden sie aufbereitet und die „Zahnzeiten“ des Geberrads D in Drehwinkel φ und/oder eine Drehzahl n der Kurbelwelle umgewandelt.
• Bei der Montage des Geberrads G an der Kurbelwelle ist selbstverständlich darauf zu achten, dass das Geberrad G in der gewünschten Position mit größtmöglicher Genauigkeit montiert wird. Wenn nämlich das Geberrad G relativ zur Kurbelwelle verdreht ist, dann ergibt sich ein Winkelfehler zwischen dem vom Drehwinkelsensor SN erfassten Drehwinkel φ und der tatsächlichen Stellung der Kurbelwelle relativ zum Kurbelgehäuse. Dieser systematische Fehler führt beispielsweise dazu, dass alle Winkelangaben fehlerbehaftet sind. Infolgedessen sind naturgemäß auch alle drehwinkelabhängigen Ansteuerungen der Brennkraftmaschine mit einem systematischen Fehler behaftet, was die Präzision der Ansteuerung und damit das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine 1 negativ beeinflusst.
• Zwischen den Brennraumdrucksensoren DS₁ bis DS₄ ist jeweils ein Hardwarefilter 5.1, 5.2, 5.3 und 5.4 angeordnet. Die Hardwarefilter 5.1. bis 5.4 sind als Anti-Aliasing-Filter ausgebildet und dienen dazu, das analoge Signal der Sensoren DS₁ bis DS₄ zur Vermeidung von Aliasing zu filtern. Gleichzeitig wird eine Analog-Digital-Umwandlung vorgenommen, die entweder zeitsynchron oder kurbelwellenwinkelsynchron erfolgen kann.
• Nachteilig an der Anti-Aliasing-Filterung der Ausgangssignale der Brennraumdrucksensoren DS₁ bis DS₄ ist, dass durch die Filterung das Ausgangssignal der Brennraumdrucksensoren DS₁ bis DS₄ verzögert wird. Der Betrag dieser Verzögerung hängt unter anderem von der Filtereckfrequenz der Anti-Aliasing-Filter 5 ab.
• Dadurch entsteht bei der Zuordnung der zeit- oder winkelsynchron erfassten Druckwerte der Brennraumdrucksensoren DS zu der jeweiligen Kurbelwellenposition eine Verschiebung, die linear von der Drehzahl abhängt. Diese lineare Abhängigkeit ist dadurch bedingt, dass die Verzögerung des Ausgangssignals der Brennraumdrucksensoren DS in den nachgeordneten Filtern 5 zeitlich konstant ist.
• In anderen Worten: Da die Laufzeitverschiebung innerhalb der Filter eine Konstante ist, kann über die Steigung einer Ausgleichsgeraden, die Laufzeitverschiebung quantifiziert und anschließend im Steuergerät entsprechend korrigiert werden.
• In 2 ist dieser erwähnte lineare Zusammenhang zwischen Drehzahlen der Kurbelwelle und dem Kurbelwellenwinkel φ in Diagrammform dargestellt.
• Beispielhaft ist auf der X-Achse dieses Diagramms der für Dieselbrennkraftmaschinen relevante Drehzahlbereich aufgetragen.
• An der Y-Achse ist der Verschiebungswinkel Δφ aufgetragen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist nun vorgesehen, den Zusammenhang zwischen der Verschiebung Δφ in Abhängigkeit von verschiedenen Drehzahlen n zu ermitteln und aus den ermittelten Wertepaaren zwischen Δφ und Drehzahl n eine Ausgleichsgerade zu berechnen. Die Ausgleichsgerade ist in 2 mit dem Bezugszeichen 7 versehen. Um die Ausgleichsgerade 7 herum sind verschiedene Wertepaare in Form von Punkten angedeutet. Aus diesen Wertepaaren kann die Ausgleichsgerade 7 durch eine lineare Regression gewonnen werden.
• Eine wichtige Größe der Ausgleichsgeraden 7 ist die Steigung m. Die Steigung m der Ausgleichsgeraden 7 ist durch ein Steigungsdreieck 9 zeichnerisch dargestellt. Die Steigung m der Ausgleichsgeraden 7 hängt von der Bauart des Filters 5 ab. Außerdem ist sie von den individuellen Toleranzen der bei den Filtern 5.1, 5.2, 5.3 und 5.4 eingesetzten elektronischen Bauteile abhängig und muss daher für jeden Filter 5 individuell ermittelt werden. Des Weiteren unterliegt die Steigung der Ausgleichsgeraden 7, ebenso wie deren Lage relativ zum Koordinatenursprung einer gewissen Drift.
• Ein Offset-Winkel φ-Offset, welcher dem Achsenabschnitt der Ausgleichsgeraden 7 an der Y-Achse entspricht, ist ein Maß für die Abweichung des Geberrads G von der tatsächlichen Stellung der Kurbelwelle. Diese Abweichung kann durch Montagefehler und/oder Fertigungstoleranzen entstehen. Da diese Abweichung beziehungsweise der Offset-Winkel φ_Offset durch das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls erkannt und quantifiziert wird, kann sie anschließend im Steuergerät 3 zur Korrektur der Winkelerfassung des Drehwinkelsensors SN genutzt werden.
• Bevorzugt wird der Offset-Winkel φ_Offset zylinderindividuell bestimmt und abgespeichert. Alternativ ist es auch möglich, den Offset-Winkel φ_Offset für einen Leitzylinder zu erfassen und diesen Offset-Winkel φ_Offset bei allen Zylindern zu verwenden.
• Wenn nun die mit Hilfe der Ausgleichsgeraden 7 die Steigung M und der Offset-Winkel φ_Offset der Ausgleichsgeraden festliegt, kann aus der Steigung mittels folgender Gleichung die Gruppenlaufzeit und daraus die Filterlaufzeit des betreffenden Filters umgerechnet werden: $$Gruppenlaufzeit=\frac{\mathrm{\Delta }{\phi }_{\text{pmax},\text{korrigiert}}[°]}{\mathrm{\Delta }n\left[1/\text{min}\right]}•\frac{{10}^6\left[\mu s/s\right]•60\left[s/\text{min}\right]}{360°}$$

  
• Mit:

Δφpmax,korrigiert:

Änderung der um den thermodynamischen Verlustwinkel korrigierten Lage des Druckmaximums [°KW]

Δn:

Änderung der Drehzahl n [1/min]

• Jedes Mal, wenn ein neuer Wert für die Gruppenlaufzeit vorliegt, wird dieser anschließend zur Kompensation der Filterlaufzeit verwendet. Dies kann beispielsweise mit Hilfe eines Adaptionsalgorithmus erfolgen. $${\text{T}}_{\text{neu}}={\text{T}}_{\text{alt}}+\mathrm{\alpha }·{\text{T}}_{\text{aktuell}}$$

  

  Mit:

τneu:

Zeit mit der die Signal-/Datenerfassung korrigiert wird

τalt:

Zeit mit der die Signal-/Datenerfassung bei der vorangegangenen Korrektur korrigiert wurde

α:

Lernfaktor

τaktuell:

Aktuell angelernte Zeit

• Wenn jedoch die Kompensation genau genug ist, kann die Kompensation auch ohne Adaption erfolgen. Diese Korrektur wird bei der Datenerfassung des nächsten Arbeitsspiels der Brennkraftmaschine entsprechend berücksichtigt.
• Bei der kurbelwellenwinkelsynchronen Abtastung beziehungsweise der kurbelwellenwinkelsynchronen A/D-Wandlung der Ausgangssignale der Brennraumdrucksensoren 5 wird die gelernte Gruppenlaufzeit mittels der aktuellen Drehzahl n in einen Korrekturwinkel Δ_φKorr umgerechnet. Dieser kann bei der Datenerfassung entsprechend berücksichtigt werden, indem der ganzzahlige Anteil durch Verschiebung der abgetasteten Werte berücksichtigt wird, und der nicht ganzzahlige Anteil durch Interpolation zwischen den Abtastpunkten berücksichtigt wird.
• Bei zeitsynchroner Abtastung wird die Kompensation durch Verschieben der Zeitstempel der einzelnen Abtastwerte erreicht.
• In 3 ist stark vereinfacht das Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens als Blockschaltbild dargestellt.
• Als geeignete, weil einfach und mit großer Genauigkeit zu erfassende charakteristische Größe des Brennraums, welche den Brennraumdruck präsentiert, ist das Maximum des Brennraumdrucks p_max besonders vorteilhaft.
• Wenn das Geberrad G ohne Toleranzen an der Kurbelwelle befestigt ist und der Druck im Brennraum ohne zeitliche Verzögerung der Stellung des Kolbens im Zylinder folgt und der Filter 5 ebenfalls keine Verzögerung des Signals der Brennraumdrucksensoren DS verursachen, müsste das Maximum des Brennraumdrucks p_max,i im Oberen Totpunkt OT auftreten.
• Da jedoch der Druck im Brennraum aufgrund der polytropen Zustandsänderung, welche das im Brennraum befindliche Gas aufgrund der Verdichtungs- und Expansionsbewegung des Kolbens erfährt, der Stellung des Kolbens und damit auch dem Drehwinkel der Kurbelwelle mit einer gewissen Verzögerung folgt, ist dieser Einfluss durch den sogenannten thermodynamischen Verlustwinkel zu kompensieren.
• Des Weiteren müssen Ungenauigkeiten bei der Montage des Geberrads G an der Kurbelwelle, die sich in einem Offset-Winkel (φ_Offset) niederschlagen, kompensiert werden.
• Unter Berücksichtigung dieser Effekte, ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ohne Weiteres möglich, die von den Filtern 5 verursachten Laufzeitverzögerungen zu erfassen und entsprechend zu kompensieren.
• In 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ablaufdiagramms dargestellt. Aus Gründen der Einfachheit wird jeweils nur der Brennraumdrucksensor DS1 und der zugehörige Filter 5.1 betrachtet. In einem ersten Funktionsblock 11 wird der Brennraumdruck vom ersten Brennraumdrucksensor DS1 zeitlich hoch aufgelöst erfasst. Anschließend wird in einem zweiten Funktionsblock 13 das analoge Ausgangssignal des Brennraumdrucksensors DS1 durch einen Tiefpassfilter gefiltert, so dass lediglich die niedrigen Frequenzen des Ausgangssignals des Brennraumdrucksensors DS1 das Filter passieren. Außerdem erfolgt eine Analog/Digital-(A/D)-Wandlung des Signals.
• Das solcherart aufbereitete Ausgangssignal wird in dem Steuergerät 3 zu einer charakteristischen Größe des Brennraumdrucks, bevorzugt der Lage φ_max des Maximums des Brennraumdrucks pmax, aufbereitet. Dieser Schritt erfolgt in einem dritten Funktionsblock 15. Alternativ können auch andere charakteristische Größen aus dem Ausgangssignal des Brennraumdrucksensors DS gewonnen werden.
• Parallel zur zeitlich hoch aufgelösten Erfassung des Brennraumdrucks wird am Drehwinkelsensor SN der Drehwinkel der Kurbelwelle ebenfalls mit hoher Auflösung erfasst. Das Ausgangssignal des Drehwinkelsensors SN wird ebenfalls in das Steuergerät 3 übermittelt und dort zu einem Drehwinkel φ und/oder einer Drehzahl n der Brennkraftmaschine aufbereitet. Anschließend wird unter Zuhilfenahme der Ausgangssignale der solcherart aufbereiteten Signale des Drehwinkelsensors SN und des Brennraumdrucksensors DS beziehungsweise des zugehörigen Anti-Aliasing-Filters 5 das erfindungsgemäße Verfahren in einem Funktionsblock 21 durchgeführt.
• In einem ersten Teilschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bevorzugt im Schiebebetrieb der Brennkraftmaschine bei verschiedenen Drehzahlen der Brennkraftmaschine die zu dem Maximum des Brennraumdrucks gehörenden Winkelverschiebungen Δφ ermittelt. Aus diesen gemessenen Wertepaaren wird anschließend die Ausgleichsgerade 7 (siehe 2) ermittelt und in Abhängigkeit einer Steigung m der Ausgleichsgeraden 7 und dem Offsetwinkel φ_offset in einem weiteren Funktionsblock 23 die Korrektur des Ausgangssignals des Filters 5 beziehungsweise eine Korrektur der vom Drehwinkelsensor SN gelieferten Informationen über den Drehwinkel φ der Kurbelwelle vorgenommen.
• Die weitere Steuerung der Brennkraftmaschine erfolgt mit dem erfindungsgemäß korrigierten Verlauf des Brennraumdrucks und führt, wegen der besseren Qualität des Verlaufs des Brennraumdrucks zu einem verbesserten Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine.

Claims (9)

1. Verfahren zur Bestimmung des Brennraumdruckverlaufs (p_i (t), p (a)) mindestens eines Zylinders (Z_i) einer Brennkraftmaschine (1) aus einer Größe, welche die Kurbelwellendrehzahl (n) repräsentiert, insbesondere einem Signal eines Kurbelwellen- oder Nockenwellendrehwinkelsensors (SN), und einer gefilterten charakteristischen Größe (CharG_i), welche den Brennraumdruck (p_i) repräsentiert, insbesondere einem gefilterten Signal eines Brennraumdrucksensors (DS), wobei im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine (1) die gefilterte charakteristische Größe (CharG_i) des Brennraumdruckverlaufs (p_i (t), p (a)) bei verschiedenen Drehzahlen (n_j) erfasst wird, und der Zusammenhang zwischen Drehzahl (n_j) und Verschiebung (Δφ_j) der charakteristischen Größe (CharG_i,j) des Brennraumdruckverlaufs relativ zum Oberen Totpunkt (OT) des Zylinders (Z) ermittelt wird, gekennzeichnet dadurch, dass bei der Korrektur der gefilterten charakteristischen Größe (CharG_i) der thermodynamische Verlustwinkel berücksichtigt wird, wobei eine Lage eines Druckmaximums korrigiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusammenhang zwischen Drehzahl (n_j) und Verschiebung (Δφ_j) der charakteristischen Größe (CharG_i,j) des Brennraumdruckverlaufs (p_i(t), p (a)) relativ zum Oberen Totpunkt (OT) des Zylinders (Zi) durch eine Regressionsanalyse, insbesondere eine lineare Regression, ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusammenhang zwischen der Drehzahl (n_j) und der Verschiebung (Δφ_j) der charakteristischen Größe (CharG_i,j) des Brennraumdruckverlaufs (pi(t), p (a)) relativ zum Oberen Totpunkt (OT) des Zylinders (Zi) zur Korrektur des Signals der gefilterten charakteristischen Größe (CharG_i,j) eingesetzt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Korrektur der gefilterten charakteristischen Größe (CharG_i,j) ein Offset-Winkel (φ_Offset) zwischen dem Oberen Totpunkt (OT, φ = 0) und dem Winkel (φ_max) bestimmt wird, und dass der Offset-Winkel (φ_Offset) zur Korrektur der Position eines Geberrads (G) des Drehwinkelsensors (SN) herangezogen wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es bei allen Zylinder (Z_i) der Brennkraftmaschine (1) angewandt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als charakteristische Größe (CharG_i,j) des Brennraumdruckverlaufs (pi(t)) die Lage (φ_max) des Maximums der Brennraumdrucks (p_i,max) bezüglich des Oberen Totpunkts (OT) genutzt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Filterung der charakteristischen Größe (CharG_i,j) ein Anti-Aliasing-Filter, bevorzugt ein Tiefpassfilter, und besonders bevorzugt ein Hardware-Tiefpassfilter, eingesetzt wird.
8. Computerprogramm mit Programmcode zur Durchführung aller Schritte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wenn das Computerprogramm von einem Computer ausgeführt wird.
9. Vorrichtung, insbesondere Steuergerät für eine Brennkraftmaschine (1), dadurch gekennzeichnet, dass es nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche arbeitet.

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