Zur Beschreibung der Vorgänge in einer Brennkammer einer Brennkraftma- schine wird vielfach der Brennraumdruck als maßgebliche Größe herange- zogen. Kenntnisse über die Verbrennung können für die Motorsteuerung verwendet werden, um den Verbrennungsprozess zu optimieren. Demente sprechend können die Parameter des Verbrennungsprozesses, z. B. Zünd- zeitpunkt und Ventilsteuerung, durch das Motorsteuergerät gesetzt werden.

Der Brennraumdruck lässt sich durch einen Drucksensor ermitteln. Aufgrund der ausgesprochen hohen zu messenden Drücke sind derartige Sensoren weder in der Herstellung noch im Einbau und in der Wartung kostengünstig.

Dies wirkt sich umso nachteiliger bei Brennkraftmaschinen mit hohen Zylin- derzahlen aus.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, auf kostengüns- tigere Art und Weise Daten über den Verbrennungsprozess in den einzelnen Brenn räumen einer Brennkraftmaschine zu gewinnen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Schät- zung eines Brennraumdrucks einer Brennkraftmaschine durch Modellieren der Brennkraftmaschine mit mehreren Modellparametern in einem Modell unter Bereitstellung eines BrennraLImdruckwerts und eines Modellwechsel- drehmoments, Erfassen eines Ist-Wechseldrehmoments Abgleichen des Modellwechseldrehmoments mit dem Ist-Wechseldrehmoment unter Abän- derung der Modellparameter und Ermitteln eines Schätzwerts des Brenn- raumdrucks anhand des Modells auf der Grundlage der geänderten Modell- parameter.

Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen eine entsprechende Vorrichtung zur Schätzung eines Brennraumdrucks einer Brennkraftmaschine mit einer Re- cheneinrichtung zum Modellieren der Brennkraftmaschine mit mehreren Mo- dellparametern in einem Modell unter Bereitstellung eines Brennraumdruck- werts und eines Modellwechseidrehmoments, einer an die Recheneinrich- tung angeschlossene Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Ist Wechseidrehmoments, wobei durch die Rechnereinheit das Modellwechsel- drehmoment mit dem Ist-Wechseldrehmoment unter Abänderung der Mo- dellparameter abgleichbar und ein Schätzwert des Brennraumdrucks anhand des Modells auf der Grundlage der geänderten Modellparameter ermittelbar ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Modell ist es möglich, Aussagen über den Zu nergieumsatz in jedem Zylinder zu erhalten. Vorteilhaft dabei ist, dass nicht für jeden Zylinder ein Kennfeld mit einer Vielzahl von Parametern im Vorfeld aufgenommen werden muss, um für einen aktuellen Lauf Daten über den Verbrennungsprozess zu erhalten. Vielmehr ist es durch das Modell möglich, realistische Parameter für den Kreisprozess zu erhalten und damit beispiels- weise eine Schadstoff-oder Kraftstoffminimierung durchzuführen.

Vorzugsweise ist in dem Modell ein Kreisprozessmodell zur Beschreibung einer Verbrennung in einer Brennkammer enthalten. Geeignete Kreispro- zessmodell sind hinlänglich bekannt und lassen mit einer Vielzahl von Para- metern praktisch jeden Brennprozess simulieren.

Ferner kann das Modell ein mechanisches Modell zur Beschreibung eines Feder-Masse-Systems der Brennkraftmaschine umfassen. Hiermit kann die individuelle Mechanik einer Brennkraftmaschine zur Erzeugung eines Dreh- moments berücksichtigt werden.

Zur Gewinnung eines Modellwechseldrehmoments kann eine Bandbegrent zung vorgesehen sein. Mit Hilfe dieser Bandbegrenzung lässt sich zum einen der Gleichanteil ausfiltern und zum anderen eventuelle Störungen im Hoch- frequenzbereich minimieren.

Vorzugsweise erfolgt der Abgleich zwischen dem Modellwechseldrehmoment und dem Ist-SVechseldrehmoment durch Fehlerberechnung und Reduzieren des Fehlers unter eine vorgegebene Schranke durch die Modellparameter mit Hilfe eines Regelkreises. Durch diesen Regelkreis'erfolgt eine automati- sche Modellvalidierung. Es ist aber auch möglich, aus der Abweichung zwi- schen dem Modellwechseldrehmoment und dem istWechseldrehmoment durch einen einzigen Rechenschritt optimierte Modellparameter zu ermitteln, was auch als Einschrittverfahren bezeichnet wird.

Das Ist-Wechseldrehmoment kann ein Schätzwert sein, der durch ein Mo- mentenschätzmodell ermittelt wurde. Des Weiteren kann das ist" Wechseldrehmoment auch messtechnisch erfasst werden, wie dies in der Einleitung erwähnt wurde.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, die ein Blockschaltdiagramm des erfindungsgemäßen Modells zur Zylinderdruckschätzung wiedergibt. Die nachfolgend beschriebenen Ausfüh rungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Er- findung dar.

Grundlage der Zylinderdruckschätzung ist ein Vergleich eines tatsächlich gemessenen oder ebenfalls geschätzten Ist-Wechseldrehmoments IW mit einem Modellwechseldrehmoment MW, das durch ein geeignetes Modell ermittelt wird. In der Abbildung ist das Modell als Regelschleife auf der rech- ten Seite dargestellt. Das Modell setzt sich im Wesentlichen aus einem Kreisprozessmodell 1 und einem mechanischen Modell 2 zusammen. In das Kreisprozessmodell werden, wie dies durch den von oben kommenden Pfeil in der Abbildung angedeutet ist, zunächst Startwerte zum Beispiel für Motor- temperatur, Zündzeitpunkt und dergleichen als grobe Anhaltswerte für aktuelle Betriebswerte des Motors aus der Motorsteuerung entnommen. Auf der Grundlage dieser Eingangsparameter berechnet das Kreisprozessmodell 1 einen Druckverlauf in den einzelnen Brennkammern der verschiedenen Zylinder.

Das mechanische Modell 2 verwendet die ermittelten-Druckverläufe in den einzelnen Zylindern, um daraus einen Momentenverlauf der Kurbelwelle zu _generieren, Hierzu wird das Feder-Masse-System der Brennkraftmaschine berücksichtigt. Insbesondere wird ein Drehmoment mit Gleich-und Wechsel- anteil berechnet. Der Wechselanteil beinhaltet Torsionsmomente beispiels- weise der Kurbelwelle und Trägheitsmomente rotierender oder oszillierender Massen wie Kurbelwelle, Pleuel und dergleichen.

Der aus dem mechanischen Modell 2 gewonnene Momentenverlauf wird in dem Block 3 einer Bandbegrenzung unterzogen. Diese dient insbesondere der Mittelwertbefreiung, d. h. der Befreiung des Momentenverlaufs von dem auftretenden Gleichmoment. Darüber hinaus werden durch die Bandbegren- zung auch höhere Störfrequenzen eliminiert, so dass das Signal-Rausch- Verhältnis des verbleibenden Nutzsignals steigt. Ausgangssignal des Blocks 3 ist somit ein störungsreduziertes Modellwechseldrehmornent MW.

In dem Block 4 wird dieses Modeitwechsetdrehmoment MW mit einem Ist- Wechseldrehmoment IW verglichen und ein entsprechender Fehler ermittelt und als Ausgangssignal bereitgestellt. Vorzugsweise wird als Fehler der mitt- lere quadratische Fehler verwendet.

In einem Block 5 wird versucht, diesen Fehler zu minimieren. Hierzu wird der Fehler mit einer vorgegebenen Schranke verglichen. Ist der Fehler größer als die Schranke, so wird einer oder mehrere der Modellparameter für das Kreisprozessmodell 1 geändert. Ist der mittlere quadratische Fehler kleiner als die vorgegebene Schranke, so ist das gewünschte Optimum erreicht und die Modellparameter des Kreisprozessmodells 1 können als für den aktuellen Verbrennungsvorgang realistisch angesehen werden.

Die optimalen Modellparameter werden hier iterativ in einer Regelschleife gefunden, Alternativ kann hierfür aber auch ein rechnerisch aufwändigeres Einschrittverfahren verwendet werden.

Im linken Teil der Abbildung ist angedeutet, wie das Ist-Wechseldrehmoment IW ermittelt wird. Dies erfolgt im vorliegenden Fall mittels eines Momenten- schätzverfahrens. Das hierfür verwendete Modell ist mit Block 6 symbolisiert.

Dabei durchläuft ein mittels Periodendauermessung 61 gewonnenes Dreh- zahisignal zunächst eine Geberradfehlerkompensation beziehungsweise Geberradadaption 62. Der Geberradfehler muss für jeden Motor vorher nur einmal eingelernt und dann abgelegt werden. Die anschließende Verarbei- tung mit digitaler Filterung und Massenkraftkompensation 63 führt zum ge- wvünschten Ist-Wechseldrehmoment IVV.

Anstelle der Schätzung des Ist-Wechseldrehmoments kann dieses auch un- mittelbar durch Messung ermittelt werden. Eine Sensorik hierfür ist aus Kos- tengründen in Serien-Fahrzeugen in der Regel jedoch nicht verbaut.

Zusammenfassend betrachtet kann somit die kurbetwinkeiaufgetöste Aus- wertung des Momentensigriats zur Schätzung des Zylinderdrucks herange- zogen werden. Die so realisierte Zylinderdruckschätzung ebnet den Weg zum drehzahlbasierten, zylinderselektiven Motormanagernent ohne kostspie- lige Zylinderdrucksensoren. Ein typischer Anwendungsfall wäre die Zylinder- aussetzererkennung. Des Weiteren können die gewonnen Motordaten auch für die Kraftfahrzeugsicherheitskonzepte verwendet werden.