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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, die mehrere Zylinder, eine Verstelleinrichtung zum gemeinsamen Verstellen der Verdichtungsverhältnisse in den Zylindern sowie eine Lambdasonde zum zylinderselektiven Bestimmen des Restsauerstoffgehalts im Abgas der Brennkraftmaschine aufweist, wobei für die Zylinder bei einem ersten Sollverdichtungsverhältnis erste Zylinderlambdawerte und bei einem von dem ersten Sollverdichtungsverhältnis verschiedenen zweiten Sollverdichtungsverhältnis zweite Zylinderlambdawerte erfasst werden, wobei aus den ersten Zylinderlambdawerten und den zweiten Zylinderlambdawerten eine Zylinderlambdadifferenz für jeden der Zylinder ermittelt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine.
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Die Brennkraftmaschine dient beispielsweise dem Antreiben eines Kraftfahrzeugs, also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Drehmoments. Sie verfügt über mehrere Zylinder, in welchen jeweils ein Kolben längsbeweglich angeordnet ist. Jeder der Kolben ist mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine wirkverbunden. Mittels der Kurbelwelle wird die lineare Bewegung der Kolben in eine Drehbewegung umgesetzt. In jedem der Zylinder herrscht während eines Arbeitsspiels ein bestimmtes Verdichtungsverhältnis vor, welches insbesondere durch ein Maximalverdichtungsverhältnis gekennzeichnet ist, das dem maximalen, während des Arbeitsspiels erreichten Verdichtungsverhältnis entspricht.
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Das in dem jeweiligen Zylinder vorliegende Verdichtungsverhältnis beeinflusst zahlreiche Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine, beispielsweise die Verbrennungsgeschwindigkeit von Kraftstoff in dem Zylinder, die dabei vorherrschende Verbrennungstemperatur sowie die Abgastemperatur. Zudem beeinflusst das Verdichtungsverhältnis die Nachreaktionen in einem Abgastrakt der Brennkraftmaschine und somit die Zusammensetzung der Emissionskomponenten sowie den Restsauerstoffgehalt des Abgases.
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Das optimale Verdichtungsverhältnis hängt üblicherweise von einem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine ab, welcher durch die Drehzahl und/oder das von der Brennkraftmaschine erzeugte Drehmoment gekennzeichnet ist. Das bedeutet jedoch, dass für unterschiedliche Betriebspunkte unterschiedliche optimale Verdichtungsverhältnisse vorliegen können. Aus diesem Grund ist der Brennkraftmaschine die Verstelleinrichtung zugeordnet, mittels welcher die in den Zylindern erreichten Verdichtungsverhältnisse verstellt werden können. Dabei ist die Verstelleinrichtung zum gemeinsamen Verstellen der Verdichtungsverhältnisse ausgebildet. Entsprechend können mittels der Verstelleinrichtung lediglich die Verdichtungsverhältnisse aller Zylinder, nicht jedoch das Verdichtungsverhältnis eines einzelnen Zylinders unabhängig von den Verdichtungsverhältnissen der anderen Zylinder, eingestellt werden.
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Die Brennkraftmaschine beziehungsweise ein der Brennkraftmaschine zugeordneter Abgastrakt, der von Abgas der Brennkraftmaschine durchströmt wird, weist die Lambdasonde auf, mittels welcher der Restsauerstoffgehalt in dem Abgas der Brennkraftmaschine ermittelt werden kann. Dieses Bestimmen des Restsauerstoffgehalts wird dabei zylinderselektiv vorgenommen. Das bedeutet, dass ein ermittelter Restsauerstoffgehalt jeweils einem Zylinder der Brennkraftmaschine zugeordnet wird. Zu diesem Zweck wird insbesondere die Laufzeit des Abgases von dem Zylinder bis hin zu der Lambdasonde berücksichtigt. Aus dem zylinderselektiv bestimmten Restsauerstoffgehalt können insoweit Rückschlüsse auf die Verbrennungsverhältnisse in dem entsprechenden Zylinder gezogen werden.
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Aus dem Stand der Technik sind beispielsweise die Druckschriften
JP 2010 -
024859 A und
US 2012/0215423 A1 bekannt. Letztere beschreibt eine Steuervorrichtung für einen Mehrzylinder-Verbrennungsmotor, der mit einem Mechanismus für ein variables Kompressionsverhältnis ausgestattet ist. Die Steuervorrichtung umfasst einen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor und eine Steuerung, die ermittelt, ob die tatsächlichen mechanischen Kompressionsverhältnisse in Zylindern des Verbrennungsmotors gleich sind oder nicht. Die Steuerung steuert den Mechanismus zum Verringern eines mechanischen Sollkompressionsverhältnisses von einem aktuellen ersten mechanischen Sollkompressionsverhältnis auf ein zweites mechanisches Sollkompressionsverhältnis an, ohne die Menge der Einlassluft und eine Kraftstoffeinspritzmenge zu ändern. Sie erkennt auf ungleiche mechanische Kompressionsverhältnisse in den Zylindern, wenn das mechanische Zielkompressionsverhältnis auf das erste mechanische Zielkompressionsverhältnis eingestellt ist, falls die Unterschiede der von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor ermittelten Luft-Kraftstoff-Verhältnisse in dem Abgas der Zylinder vor und nach dem Verringern des Kompressionsverhältnisses nicht einheitlich sind.
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Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine vorzuschlagen, welches gegenüber dem bekannten Stand der Technik Vorteile aufweist, insbesondere einen effizienteren Betrieb der Brennkraftmaschine ermöglicht.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass aus den Zylinderlambdadifferenzen ein Drehmomentunterschied und/oder ein Wirkungsgradunterscheid zwischen den Zylindern ermittelt wird/werden und aus dem ermittelten Drehmomentunterscheid oder Wirkungsgradunterscheid die Abweichung zwischen den Istverdichtungsverhältnissen ermittelt wird, und dass aus der Abweichung zwischen den Istverdichtungsverhältnissen zylinderspezifische Korrekturwerte für wenigstens einen Betriebsparameter der Zylinder ermittelt und an der Brennkraftmaschine eingestellt werden, sodass die Zylinder jeweils das gleiche Drehmoment zur Verfügung stellen und/oder denselben Wirkungsgrad aufweisen. Grundsätzlich ist also vorgesehen, dass für die Zylinder bei einem ersten Sollverdichtungsverhältnis erste Zylinderlambdawerte und bei einem von dem ersten Sollverdichtungsverhältnis verschiedenen zweiten Sollverdichtungsverhältnis zweite Zylinderlambdawerte erfasst werden, wobei aus den Differenzen zwischen den ersten Zylinderlambdawerten und den zweiten Zylinderlambdawerten eine Abweichung zwischen Istverdichtungsverhältnissen der Zylinder ermittelt wird.
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Mittels der Verstelleinrichtung können zwar die Verdichtungsverhältnisse in den Zylindern eingestellt werden. Dabei wird das gewünschte Sollverdichtungsverhältnis an der Verstelleinrichtung eingestellt. Da jedoch mittels der Verstelleinrichtung lediglich das gemeinsame Verstellen der Verdichtungsverhältnisse vorgesehen ist, können sich beispielsweise aufgrund von Toleranzen tatsächlich unterschiedliche Verdichtungsverhältnisse, auch als Istverdichtungsverhältnisse bezeichnet, in den Zylindern einstellen.
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Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass in unterschiedlichen Zylindern voneinander abweichende Istverdichtungsverhältnisse, insbesondere voneinander abweichende Maximalverdichtungsverhältnisse, auftreten können. Dies kann zu Schwankungen des Drehmoments, Klopfen und erhöhtem Kraftstoffverbrauch führen.
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Aus diesem Grund ist es nun vorgesehen, dass für wenigstens zwei der Zylinder, vorzugsweise jedoch für alle Zylinder, Abweichungen zwischen den Istverdichtungsverhältnissen ermittelt werden, wobei beispielsweise ein Referenzverdichtungsverhältnis herangezogen wird und die Abweichungen der Istverdichtungsverhältnisse der weiteren Zylinder relativ zu diesem Referenzverdichtungsverhältnis angegeben werden. Das Referenzverdichtungsverhältnis ist zum Beispiel ein mittleres Verdichtungsverhältn is.
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Das Ermitteln der Abweichung zwischen den Istverdichtungsverhältnissen erfolgt mit Hilfe der Lambdawerte, die bei unterschiedlichen Sollverdichtungsverhältnissen ermittelt werden. Insoweit soll zunächst mittels der Verstelleinrichtung das erste Sollverdichtungsverhältnis eingestellt werden. Liegt das erste Sollverdichtungsverhältnis vor, so werden für wenigstens zwei der Zylinder die ersten Zylinderlambdawerten ermittelt, wobei für jeden der Zylinder jeweils ein erster Zylinderlambdawert mit Hilfe der Lambdasonde gemessen wird. Nachfolgend wird das zweite Sollverdichtungsverhältnis mit Hilfe der Verstelleinrichtung eingestellt, wobei das zweite Sollverdichtungsverhältnis von dem ersten Sollverdichtungsverhältnis verschieden ist. Liegt das zweite Sollverdichtungsverhältnis vor, so werden erneut die zweiten Zylinderlambdawerte für die wenigstens zwei der Zylinder erfasst, wobei wiederum für jeden der Zylinder jeweils ein zweiter Zylinderlambdawert mit Hilfe der Lambdasonde gemessen wird.
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Wie bereits eingangs erläutert, hat das Verdichtungsverhältnis einen Einfluss auf verschiedene Parameter, beispielsweise die Verbrennungsgeschwindigkeit, die Verbrennungstemperatur sowie die Abgastemperatur. Zudem beeinflusst das Verdichtungsverhältnis die Nachreaktionen des Abgases im Abgastrakt. Entsprechend treten bei unterschiedlichen Verdichtungsverhältnissen unterschiedliche Restsauerstoffgehalte beziehungsweise unterschiedliche Lambdawerte auf. Weil die Lambdawerte zylinderselektiv bestimmt werden und mithin einem konkreten Zylinder zugeordnet werden können, kann anhand der Zylinderlambdawerte auf das in dem entsprechenden Zylinder vorliegende Istverdichtungsverhältnis geschlossen werden, zumindest relativ zu einem anderen der Zylinder, beispielsweise dem Referenzzylinder.
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Beispielsweise ist es vorgesehen, aus dem ersten Zylinderlambdawert und dem zweiten Zylinderlambdawert eines ersten Zylinder eine erste Zylinderlambdadifferenz zu ermitteln. Aus dem ersten Zylinderlambdawert und dem zweiten Zylinderlambdawert eines zweiten der Zylinder wird dagegen eine zweite Zylinderlambdadifferenz ermittelt. Aus einem Vergleich der ersten Zylinderlambdadifferenz mit der zweiten Zylinderlambdadifferenz können nun auf Abweichungen zwischen den Istverdichtungsverhältnissen der Zylinder geschlossen werden.
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Insoweit werden die Istverdichtungsverhältnisse der Zylinder mit Hilfe der Lambdasonde und der Verstelleinrichtung rekonstruiert. Dabei werden mittels der Verstelleinrichtung die Istverdichtungsverhältnisse verändert, insbesondere stufenweise verändert, und die Messwerte der Lambdasonde für die Auswertung der Istverdichtungsverhältnisse herangezogen. Obwohl das Verdichtungsverhältnis in den Zylindern keine direkt messbare Größe ist, kann es mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens zumindest relativ rekonstruiert werden. Anhand der Abweichung zwischen den Istverdichtungsverhältnissen kann anschließend beispielsweise ein Korrekturwert für wenigstens einen Betriebsparameter ermittelt werden.
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Die Verstelleinrichtung zum Verstellen der Verdichtungsverhältnisse kann grundsätzlich beliebig ausgestaltet sein. Beispielsweise weist die Verstelleinrichtung einen Mehrgelenkskurbeltrieb auf. Dieser verfügt bevorzugt über mehrere drehbar auf Hubzapfen einer Kurbelwelle gelagerte Koppelglieder, über an Kolben der Brennkraftmaschine angelenkte Kolbenpleuelstangen und über Anlenkpleuelstangen, wobei jedes Koppelglied schwenkbar mit einer der Kolbenpleuelstangen und schwenkbar mit einer der Anlenkpleuelstangen verbunden ist.
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Der Mehrgelenkskurbeltrieb verfügt also über mehrere Koppelglieder, die drehbar auf Hubzapfen der Kurbelwelle gelagert sind. An jedem Koppelglied ist eine der Kolbenpleuelstangen und eine der Anlenkpleuelstangen schwenkbar angelenkt beziehungsweise schwenkbar gelagert. Die Kolbenpleuelstange ist auf ihrer dem jeweiligen Koppelglied abgewandten Seite schwenkbar an einem Kolben der Brennkraftmaschine gelagert, wobei der Kolben in einem der Zylinder der Brennkraftmaschine linear verlagerbar angeordnet ist. Die Anlenkpleuelstangen dienen dem Einstellen bestimmter Verdichtungsverhältnisse in den Zylindern. Zu diesem Zweck können die Anlenkpleuelstangen drehbar auf Hubzapfen einer Exzenterwelle gelagert sein. Vorzugsweise kann eine Drehwinkelstellung der Exzenterwelle mittels einer Stellvorrichtung, insbesondere in Abhängigkeit von einem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine, verstellt werden. Das in den Zylindern erzielte Verdichtungsverhältnis beziehungsweise Istverdichtungsverhältnis hängt von der Drehwinkelstellung der Exzenterwelle ab.
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Bevorzugt weist das Koppelglied zwei nach entgegengesetzten Seiten über die Kurbelwelle überstehende, an ihrem Ende jeweils mit einem Schwenkgelenk versehene Arme auf. Selbstverständlich sind auch andere Ausführungsformen möglich. Die Drehachse des Koppelglieds um die Kurbelwelle beziehungsweise um den Hubzapfen der Kurbelwelle kann als Koppelglieddrehachse bezeichnet werden. Eines der Schwenkgelenke dient zur schwenkbaren Verbindung mit der Kolbenpleuelstange, die einen der Kolben der Brennkraftmaschine über das Koppelglied mit der Kurbelwelle verbindet. Die Drehachse dieses Schwenkgelenks wird beispielsweise als Kolbenpleueldrehachse bezeichnet. Aufgrund der Verschwenkbarkeit des Koppelglieds ist die Kolbenpleueldrehachse nicht ortsfest, sondern wird zusammen mit dem Koppelglied verlagert beziehungsweise verschwenkt. Ein anderes der Schwenkgelenke dient zur schwenkbaren Verbindung mit der sogenannten Anlenkpleuelstange, welche mit ihrem anderen, dem Koppelglied gegenüberliegenden Ende auf dem Hubzapfen der Exzenterwelle gelagert ist. Die Drehachse dieses Schwenkgelenks kann als Anlenkpleueldrehachse bezeichnet werden, während die Drehachse der Anlenkpleuelstange auf dem Hubzapfen der Exzenterwelle im Rahmen der Beschreibung beispielhaft als Exzenterdrehachse geführt wird.
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Die Anlenkpleuelstange verfügt zur Ausbildung der Schwenkgelenke bevorzugt über zwei Pleuelaugen. Das erste Pleuelauge ist Bestandteil des Schwenkgelenks, über welches die Anlenkpleuelstange mit dem Kolbenglied zusammenwirkt. Das erste Pleuelauge umgreift dabei beispielsweise einen an dem Koppelglied gehaltenen Koppelstift beziehungsweise Lagerbolzen. Das zweite Pleuelauge ist analog dazu Bestandteil des Schwenkgelenks, über welches die Anlenkpleuelstange mit der Exzenterwelle verbunden ist. Insbesondere umgreift das zweite Pleuelauge den Hubzapfen der Exzenterwelle wenigstens bereichsweise.
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Wie bereits erläutert, kann mittels des Mehrgelenkskurbeltriebs das in dem dem Kolben jeweils zugeordneten Zylinder erreichte Verdichtungsverhältnis eingestellt werden, insbesondere in Abhängigkeit von dem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine und/oder dem vorliegenden Arbeitstakt. Zum Verstellen des Verdichtungsverhältnisses wird die Exzenterwelle in eine bestimmte, dem gewünschten Sollverdichtungsverhältnis entsprechende Drehwinkelstellung beziehungsweise Istdrehwinkelstellung gebracht.
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Es ist vorgesehen, dass aus den Differenzen zwischen den ersten Zylinderlambdawerten und den zweiten Zylinderlambdawerten ein Drehmomentunterschied oder ein Wirkungsgradunterschied zwischen den Zylindern ermittelt wird. Dabei kann es, wie vorstehend bereits angedeutet, vorgesehen sein, dass zunächst für den ersten Zylinder die erste Zylinderlambdadifferenz und für den zweiten Zylinder die zweite Zylinderlambdadifferenz ermittelt wird. Aus diesen Zylinderlambdadifferenzen kann anschließend auf den Drehmomentunterschied beziehungsweise den Wirkungsgradunterschied zwischen den Zylindern geschlossen werden. Selbstverständlich können die ersten Zylinderlambdawerte, beinhaltend jeweils einen ersten Zylinderlambdawert pro Zylinder, und die zweiten Zylinderlambdawerte, ebenfalls beinhaltend jeweils einen Zylinderlambdawert pro Zylinder, unmittelbar der Ermittlung des Drehmomentunterschieds beziehungsweise des Wirkungsgradunterschieds zugrunde gelegt werden.
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Aus dem ermittelten Drehmomentunterschied oder Wirkungsgradunterschied wird die Abweichung zwischen den Istverdichtungsverhältnisses ermittelt. Das in den Zylindern jeweils vorliegende Istverdichtungsverhältnis ist maßgebend für das mittels diesem Zylinder erreichbare Drehmoment beziehungsweise den erreichbaren Wirkungsgrad. Entsprechend kann aus dem Drehmomentunterschied beziehungsweise dem Wirkungsgradunterschied auf die in den Zylindern vorliegenden Istverdichtungsverhältnisse beziehungsweise auf die Abweichung zwischen den Istverdichtungsverhältnissen voneinander geschlossen werden.
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Schließlich ist vorgesehen, dass aus der Abweichung zwischen den Istverdichtungsverhältnissen ein Korrekturwert für wenigstens einen Betriebsparameter von wenigstens einem der Zylinder ermittelt und an der Brennkraftmaschine eingestellt wird. Beispielsweise ist ein Vorgabewert des Betriebsparameters für alle Zylinder der Brennkraftmaschine identisch. Ein zylinderspezifischer Sollwert wird nun aus diesem Vorgabewert und dem ebenfalls zylinderspezifischen Korrekturwert ermittelt. Sind die Korrekturwerte der Zylinder unterschiedlich, so ergeben sich entsprechend auch unterschiedliche Sollwerte, welche nachfolgend an der Brennkraftmaschine eingestellt werden. Das bedeutet, dass die Zylinder mit unterschiedlichen Werten für den Betriebsparameter betrieben werden können.
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Besonders bevorzugt wird der Korrekturwert aus der Abweichung zwischen den Istverdichtungsverhältnissen bestimmt. Auf diese Art und Weise können die unterschiedlichen Istverdichtungsverhältnisse in den Zylindern ausgeglichen werden, sodass nachfolgend idealerweise die Zylinder der Brennkraftmaschine jeweils das gleiche Drehmoment zur Verfügung stellen und/oder denselben Wirkungsgrad aufweisen. Durch entsprechende Wahl des Korrekturwerts können insoweit die unterschiedlichen Istverdichtungsverhältnisse und mithin die Abweichung der Istverdichtungsverhältnisse zumindest teilweise, insbesondere vollständig, ausgeglichen werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die ersten Zylinderlambdawerte und die zweiten Zylinderlambdawerte bei demselben Betriebspunkt der Brennkraftmaschine ermittelt werden. Der Betriebspunkt ist vorzugsweise gekennzeichnet durch die Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder das von der Brennkraftmaschine bereitgestellte Drehmoment. Das Verfahren soll insoweit bei konstanter Drehzahl oder bei konstantem Drehmoment durchgeführt werden. Besonders bevorzugt sind sowohl die Drehzahl als auch das Drehmoment während der Durchführung des Verfahrens konstant, sodass bei dem Erfassen der ersten Zylinderlambdawerte dieselbe Drehzahl und/oder dasselbe Drehmoment vorliegt wie bei dem Erfassen der zweiten Zylinderlambdawerte.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Betriebsparameter ein Zündzeitpunkt, eine Gemischzusammensetzung und/oder eine Nockenwellenposition verwendet werden/wird. Beispielsweise wird der Korrekturwert lediglich für einen dieser Betriebsparameter ermittelt und an der Brennkraftmaschine eingestellt. Besonders bevorzugt werden jedoch Korrekturwerte für mehrere Betriebsparameter, insbesondere alle der genannten Betriebsparameter ermittelt und nachfolgend zum Betreiben der Brennkraftmaschine herangezogen.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei einem Überschreiten einer Maximalabweichung durch die Abweichung zwischen den Istverdichtungsverhältnissen auf eine Fehlfunktion der Brennkraftmaschine erkannt wird. Die Maximalabweichung ist dabei beispielsweise derart gewählt, dass eine derart große Abweichung nicht durch die entsprechende Wahl des Korrekturwerts ausgeglichen werden kann. Weil aufgrund einer derart großen Abweichung sowohl die Laufruhe der Brennkraftmaschine als auch ihr Kraftstoffverbrauch negativ beeinflusst werden kann, soll auf die Fehlfunktion der Brennkraftmaschine erkannt und diese vorzugsweise angezeigt werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das zylinderselektive Bestimmen des Sauerstoffgehalts unter Berücksichtigung des Betriebspunkts der Brennkraftmaschine erfolgt.
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Insbesondere wird aus dem Betriebspunkt die Laufzeit des Abgases von dem jeweiligen Zylinder bis hin zu der Lambdasonde zumindest näherungsweise ermittelt. Diese Laufzeit kann anschließend bei dem zylinderselektiven Bestimmen des Restsauerstoffgehalts in dem Abgas verwendet werden, um den jeweils gemessenen Restsauerstoffgehalt einem der Zylinder zuzuordnen und so zu den Zylinderlambdawerten zu gelangen.
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Schließlich kann in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass bei wenigstens einem von dem ersten Sollverdichtungsverhältnis und dem zweiten Sollverdichtungsverhältnis verschiedenen weiteren Sollverdichtungsverhältnis weitere Zylinderlambdawerte erfasst und bei dem Ermitteln der Abweichung zwischen den Istverdichtungsverhältnissen berücksichtigt werden. Es kann insoweit vorgesehen sein, dass nicht lediglich zwei unterschiedliche Sollverdichtungsverhältnisse, sondern wenigstens drei oder mehr unterschiedliche Sollverdichtungsverhältnisse verwendet werden. Auf diese Art und Weise kann die Genauigkeit der Berechnung der Abweichung zwischen den Istverdichtungsverhältnissen für die Zylinder deutlich verbessert werden.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine, insbesondere zur Durchführung des vorstehend erläuterten Verfahrens, die mehrere Zylinder, eine Verstelleinrichtung zur gemeinsamen Verstellung der Verdichtungsverhältnisse in den Zylindern sowie eine Lambdasonde zur zylinderselektiven Bestimmung des Restsauerstoffgehalts im Abgas der Brennkraftmaschine aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine dazu ausgebildet ist, für die Zylinder bei einem ersten Sollverdichtungsverhältnis erste Zylinderlambdawerte und bei einem von dem ersten Sollverdichtungsverhältnis verschiedenen zweiten Sollverdichtungsverhältnis zweite Zylinderlambdawerte zu erfassen, wobei aus den ersten Zylinderlambdawerten und den zweiten Zylinderlambdawerten eine Zylinderlambdadifferenz für jeden der Zylinder ermittelt wird. Weiterhin ist vorgesehen, dass aus den Zylinderlambdadifferenzen ein Drehmomentunterschied und/oder ein Wirkungsgradunterscheid zwischen den Zylindern ermittelt wird/werden und aus dem ermittelten Drehmomentunterscheid oder Wirkungsgradunterscheid die Abweichung zwischen den Istverdichtungsverhältnissen ermittelt wird, und dass aus der Abweichung zwischen den Istverdichtungsverhältnissen zylinderspezifische Korrekturwerte für wenigstens einen Betriebsparameter der Zylinder ermittelt und an der Brennkraftmaschine eingestellt werden, sodass die Zylinder jeweils das gleiche Drehmoment zur Verfügung stellen und/oder denselben Wirkungsgrad aufweisen.
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Auf die Vorteile einer derartigen Vorgehensweise beziehungsweise einer derartigen Ausgestaltung der Brennkraftmaschine wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Brennkraftmaschine als auch das Verfahren können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige
- Figur eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Betreiben einer Brennkraftmaschine.
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Die Figur zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Brennkraftmaschine. Diese verfügt über mehrere Zylinder sowie eine Verstelleinrichtung mittels welcher die Verdichtungsverhältnisse in den Zylindern gemeinsam verstellt werden können. Außerdem ist der Brennkraftmaschine beziehungsweise einem Abgastrakt der Brennkraftmaschine eine Lambdasonde zugeordnet, mittels welcher der Restsauerstoffgehalt in Abgas der Brennkraftmaschine gemessen werden kann. Die Lambdasonde weist dabei eine zeitliche Auflösung auf, welche ausreichend ist, um den Restsauerstoffgehalt in dem Abgas zylinderselektiv zu bestimmen, also jedem Zylinder den Restsauerstoffgehalt zuzuordnen, welcher in dem aus diesem Zylinder stammenden Abgas vorliegt.
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Das Verfahren startet in einem Startpunkt 1. Nachfolgend wird im Rahmen einer Verzweigung 2 festgestellt, ob ein stationärer Betrieb der Brennkraftmaschine vorliegt, also ob der Betriebspunkt über der Zeit konstant ist. Dies kann beispielsweise im Falle eines Leerlaufs auftreten. Liegt kein stationärer Betrieb vor, so wird zurück zu dem Startpunkt 1 verzweigt. Ist dagegen der stationäre Betrieb gegeben, so wird zu einer Operation 3 verzweigt. In dieser wird die Verstelleinrichtung der Brennkraftmaschine dazu verwendet, die Verdichtungsverhältnisse in den Zylindern auf ein erstes Sollverdichtungsverhältnis einzustellen. Das erste Verdichtungsverhältnis entspricht beispielsweise einem Maximalverdichtungsverhältnis, also dem höchstmöglichen Verdichtungsverhältn is.
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Nachfolgend wird im Rahmen einer Operation 4 mittels der Lambdasonde der Restsauerstoffgehalt in dem Abgas der Brennkraftmaschine gemessen. Dies erfolgt über einen bestimmten Zeitraum, sodass vorzugsweise jedem Zylinder der Brennkraftmaschine ein Messwert der Lambdasonde zugeordnet werden kann. Insbesondere wird das Messen des Restsauerstoffgehalts über mindestens ein Arbeitsspiel oder mindestens zwei Arbeitsspiele der Brennkraftmaschine vorgenommen.
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Anschließend wird während der Operation 5 zumindest einigen der Zylinder, vorzugsweise allen Zylindern, jeweils ein erster Zylinderlambdawert zugeordnet. Dies geschieht durch Auswerten des im Rahmen der Operation 4 gemessenen Restsauerstoffgehalts. Nachfolgend werden in einer Operation 6 die Verdichtungsverhältnisse der Zylinder mittels der Verstelleinrichtung auf ein zweites Sollverdichtungsverhältnis eingestellt. Das zweite Sollverdichtungsverhältnis ist beispielsweise ein Minimalverdichtungsverhältnis, also das kleinstmögliche Verdichtungsverhältn is.
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Anschließend wird erneut - analog zu der Operation 4 - der Restsauerstoffgehalt in dem Abgas der Brennkraftmaschine mittels der Lambdasonde gemessen. Anschließend wird aus dem gemessenen Restsauerstoffgehalt während der Operation 8 für wenigstens einige der Zylinder, vorzugsweise alle der Zylinder, jeweils ein zweiter Zylinderlambdawert bestimmt. Dies erfolgt analog zu der Vorgehensweise im Rahmen der Operation 5.
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Nachfolgend werden im Rahmen einer Operation 9 die ersten Zylinderlambdawerte mit den zweiten Zylinderlambdawerten verglichen. Zudem können sie mit vordefinierten Toleranzen verglichen werden. Anschließend wird in einer Operation 10 aus den ersten Zylinderlambdawerten und den zweiten Zylinderlambdawerten eine Abweichung zwischen Istverdichtungsverhältnissen von wenigstens zwei der Zylinder der Brennkraftmaschine, vorzugsweise von allen Zylindern der Brennkraftmaschine, ermittelt.
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Aus dieser Abweichung kann anschließend ein Korrekturwert für wenigstens einen Betriebsparameter errechnet werden. Der Betriebsparameter ist beispielsweise ein Zündzeitpunkt, eine Gemischzusammensetzung oder eine Nockenwellenposition. Selbstverständlich können auch Korrekturwerte für mehrere dieser Betriebsparameter, insbesondere alle der genannten Betriebsparameter, ermittelt werden. Beispielsweise wird für jeden Zylinder ein separater Korrekturwert bestimmt. Der erhaltene Korrekturwert wird anschließend an der Brennkraftmaschine eingestellt, sodass der Zylinder mit dem jeweiligen Korrekturwert betrieben wird. Weiterhin kann überprüft werden, ob die Abweichung zwischen den Istverdichtungsverhältnissen eine Maximalabweichung überschreitet. Ist dies der Fall, so wird vorzugsweise auf eine Fehlfunktion der Brennkraftmaschine erkannt. Nachfolgend wird das Verfahren in einem Endpunkt 11 beendet.
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Mit Hilfe des vorstehend beschriebenen Verfahrens kann die Effizienz der Brennkraftmaschine während ihres Betriebs deutlich erhöht werden. Dies hat insbesondere einen positiven Einfluss auf den Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine und/oder ihre Schadstoffemissionen.
