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Title:
PROCESS AND DEVICE FOR DETERMINING THE RATIO BETWEEN THE FUEL MASS BURNED IN A CYLINDER OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND THE FUEL MASS SUPPLIED TO THE CYLINDER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2006/120209
Kind Code:
A1
Abstract:
The isentropic exponent ($g(x)) and the constant (k) in the equation p?V$g(x)=k for processes before and after fuel combustion in the cylinder are determined on the basis of the signals from a cylinder pressure sensor and from a crankshaft sensor. Cylinder pressures (p) before and after fuel combustion can be determined by means of the equation with the corresponding isentropic exponents ($g(x)) and corresponding constants. During fuel combustion, cylinder pressure (p) is sensed by the cylinder pressure sensor. The ratio between the fuel mass burned in the cylinder of the internal combustion engine and the fuel mass (MBR) supplied to the cylinder is determined on the basis of the above-mentioned variables. The process has the advantage of reducing the computation outlay necessary to determine the ratio between the fuel mass burned in the cylinder of the internal combustion engine and the fuel mass (MBR) supplied to the cylinder

Inventors:
BAUER ERWIN (DE)
ELLMER DIETMAR (DE)
LAUER THORSTEN (DE)
Application Number:
PCT/EP2006/062193
Publication Date:
November 16, 2006
Filing Date:
May 10, 2006
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
BAUER ERWIN (DE)
ELLMER DIETMAR (DE)
LAUER THORSTEN (DE)
International Classes:
F02D35/02; F02D41/00
Foreign References:
US20030105575A12003-06-05
DE19756919A11998-10-08
Other References:
MLADEK M ET AL: "A Model for the Estimation of Inducted Air Mass and the Residual Gas Fraction usng Cylinder Pressure Measurements", SAE TECHNICAL PAPER SERIES, SOCIETY OF AUTOMOTIVE ENGINEERS, WARRENDALE, PA, US, no. 2000-1-958, 6 March 2000 (2000-03-06), pages I - II,1, XP002337522, ISSN: 0148-7191
HEYWOOD J B ET AL HOLMAN J P (ED ): "MODELING REAL ENGINE FLOW AND COMBUSTION PROCESSES", INTERNAL COMBUSTION ENGINE FUNDAMENTALS, MCGRAW-HILL SERIES IN MECHANICAL ENGINEERING, NEW YORK, MCGRAW-HILL, US, 1988, pages 748 - 765, XP002376013, ISBN: 0-07-100499-8
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS VDO AUTOMOTIVE AG (Postfach 22 16 34, München, 80506, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Ermittlung des Verhältnisses zwischen der in einem Zylinder (2) einer Brennkraftmaschine verbrannten Kraftstoffmasse und der in dem Zylinder (2) eingesetzten Kraftstoffmasse (MBR) , bei dem das Zylindervolumen (V) von einem einer Kurbelwelle (5) zugehörigen Kurbelwellensensor (7) abgeleitet wird und der Zylinderdruck (p) von einem dem Zylinder (2) zugehörigen Zylinderdrucksensor (6) gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass für den Prozess vor der Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder (2) ein Isentropenexponent (χv) und eine Konstante (kv) aus mehreren Wertepaaren von Zylindervolumen (V) und zugehörigem Zylinderdruck (p) bestimmt werden, für einen Arbeitspunkt, bei dem das Verhältnis zwischen der in dem Zylinder (2) verbrannten Kraftstoffmasse und der in dem Zylinder (2) eingesetzten Kraftstoffmasse (MBR) ermittelt werden soll, der Zylinderdruck (pv) für den Prozess vor der Verbrennung von Kraftstoff anhand der Größen χv und kv bestimmt wird, während der Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder (2) für den oben genannten Arbeitspunkt ein Messwert (pw) des Zylinderdrucksensors (6) erfasst wird, für den Prozess nach der Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder (2) ein Isentropenexponent (χn) und eine Konstante (kn) aus mehreren Wertepaaren von Zylindervolumen (V) und zugehörigem Zylinderdruck (p) bestimmt werden, für den oben genannten Arbeitspunkt der Zylinderdruck (Pn) für den Prozess nach der Verbrennung von Kraftstoff anhand der Größen χn und kn bestimmt wird, das Verhältnis zwischen der in dem Zylinder (2) verbrannten Kraftstoffmasse und der in dem Zylinder (2) eingesetzten Kraftstoffmasse (MBR) für den oben genannten Arbeitspunkt mit Hilfe der oben bestimmten Zylinder drücke vor (pv) , während (pw) und nach (pn) der Verbrennung von Kraftstoff ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen der in dem Zylinder (2) verbrannten Kraftstoffmasse und der in dem Zylinder (2) eingesetzten Kraftstoffmasse (MBR) für mehrere Arbeitpunkte ermittelt wird und aus den Ergebnissen die Brennfunktion bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwerpunktlage der Verbrennung mittels der Brennfunktion bestimmt wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Isentropenexponent (χv) und die Kon¬ stante (kv) für den Prozess vor der Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder (2) anhand folgender Gleichung ermittelt werden: pVz' =kv und der Isentropenexponent χn und die Konstante kn für den Prozess nach der Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder (2) anhand folgender Gleichung ermittelt werden: pV* =kn.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Isentropenexponenten (χ) für den Prozess vor der Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder (2) und/oder für den Prozess nach der Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder (2) mittels folgender Gleichung ermittelt werden: X = In V1 Vn wobei χ den jeweiligen Isentropenexponenten, pi und p Messwerte des Zylinderdrucksensors (6) und Vx und V2 die dazuge¬ hörigen Zylinderdruckvolumina bezeichnen.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen der in dem Zy¬ linder (2) verbrannten Kraftstoffmasse und der in dem Zylinder (2) eingesetzten Kraftstoffmasse (MBR) mittels folgender Gleichung ermittelt wird: MBR = c , wobei c eine Konstante bezeichnet.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Vorliegen von mehr als zwei Wer¬ tepaaren für das Zylindervolumen (V) und dem zugehörigen Zylinderdruck (p) ein Mittelwert der jeweiligen Isentropenexponenten (χv, χn) bestimmt wird und dieser Mittelwert zur Be¬ stimmung des Zylinderdrucks vor (pv) oder nach (pn) der Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder (2) verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Vorliegen von mehr als zwei Wer¬ tepaaren für das Zylindervolumen (V) und dem zugehörigen Zylinderdruck (p) ein Mittelwert der jeweiligen Konstanten (kv, kn) bestimmt wird und dieser Mittelwert zur Bestimmung des Zylinderdrucks vor (pv) oder nach (pn) der Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder (2) verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Verbrennungsprozess beeinflussende Stellgrößen der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von dem Verhältnis zwischen der in dem Zylinder (2) verbrannten Kraftstoffmasse und der in dem Zylinder (2) eingesetzten Kraftstoffmasse (MBR) verändert werden.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vergleich zwischen dem Verhältnis zwischen der in dem Zylinder (2) verbrannten Kraftstoffmasse und der in dem Zylinder (2) eingesetzten Kraftstoffmasse (MBR) und dem aus einem in einem Steuergerät (8) abgelegten Kennfeld ermittelten Verhältnis zwischen der in dem Zylinder (2) verbrannten Kraftstoffmasse und der in dem Zylinder (2) eingesetzten Kraftstoffmasse durchgeführt wird und den Verbrennungsprozess beeinflussende Stellgrößen der Brenn¬ kraftmaschine in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs verändert werden.
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anwendung bei Brennkraftmaschinen, die zumindest in bestimmten Betriebszuständen mit kontrollierter Selbstzündung betrieben werden können, erfolgt.
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen der in dem Zy¬ linder (2) verbrannten Kraftstoffmasse und der in dem Zylinder (2) eingesetzten Kraftstoffmasse (MBR) oder die Brennfunktion oder die Schwerpunktlage der Verbrennung für mehrere Zylinder (2) der Brennkraftmaschine ermittelt werden.
13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Steuergerät (8) die Abtastrate für die Erfassung der Signale des Zylinderdrucksensors (6) oder für die Erfassung der Signale des Kurbelwellensensors (7) in Abhängigkeit von dem Verhältnis zwischen der in dem Zylinder (2) verbrannten Kraftstoffmasse und der in dem Zylinder (2) eingesetzten Kraftstoffmasse (MBR) verändert wird.
14. Vorrichtung zur Ermittlung des Verhältnisses zwischen der in einem Zylinder (2) einer Brennkraftmaschine verbrannten Kraftstoffmasse und der in dem Zylinder (2) eingesetzten Kraftstoffmasse (MBR) , bei der das Zylindervolumen (V) von einem einer Kurbelwelle (5) zugehörigen Kurbelwellensensor (7) abgeleitet wird und der Zylinderdruck (p) von einem dem Zylinder (2) zugehörigen Zylinderdrucksensor (6) gemessen wird, gekennzeichnet durch Mittel, mit denen für den Prozess vor der Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder (2) ein Isentropenexponent (χv) und eine Konstante (kv) aus mehreren Wertepaaren von Zylindervolumen (V) und zugehörigem Zylinderdruck (p) bestimmt werden, für einen Arbeitspunkt, bei dem das Verhältnis zwischen der in dem Zylinder (2) verbrannten Kraftstoffmasse und der in dem Zylinder (2) eingesetzten Kraftstoffmasse (MBR) ermittelt werden soll, der Zylinderdruck (pv) für den Prozess vor der Verbrennung von Kraftstoff anhand der Größen χv und kv bestimmt wird, während der Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder (2) für den oben genannten Arbeitspunkt ein Messwert (pw) des Zylinderdrucksensors (6) erfasst wird, für den Prozess nach der Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder (2) ein Isentropenexponent (χn) und eine Konstante (kn) aus mehreren Wertepaaren von Zylindervolumen (V) und zugehörigem Zylinderdruck (p) bestimmt werden, für den oben genannten Arbeitspunkt der Zylinderdruck (Pn) für den Prozess nach der Verbrennung von Kraftstoff anhand der Größen χn und kn bestimmt wird, das Verhältnis zwischen der in dem Zylinder (2) verbrannten Kraftstoffmasse und der in dem Zylinder (2) eingesetzten Kraftstoffmasse (MBR) für den oben genannten Arbeitspunkt mit Hilfe der oben bestimmten Zylinder drücke vor (pv) , während (pw) und nach (pn) der Verbrennung von Kraftstoff ermittelt wird.
Description:
Beschreibung

Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des Verhältnisses zwischen der in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine verbrannten Kraftstoffmasse und der in dem Zylinder eingesetzten Kraftstoffmasse

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung des Verhältnisses zwischen der in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine verbrannten Kraftstoffmasse und der in dem Zylinder eingesetzten Kraftstoffmasse mit Hilfe eines Zylinderdrucksensors.

Eine wichtige Größe zur Beschreibung und Beherrschung des innerhalb von Zylindern von Brennkraftmaschinen stattfindenden Verbrennungsprozesses stellt die Brennfunktion dar. Die Brennfunktion wird aus dem Verhältnis von verbrannter zu eingesetzter Kraftstoffmasse (MBR (Mass Burn Rate) ) in Abhängigkeit vom Kurbelwinkel gebildet. Aus der Brennfunktion kann mit der Schwerpunktlage der Verbrennung eine weitere für den Verbrennungsprozess charakteristische Größe entnommen werden. Die Schwerpunktlage der Verbrennung kennzeichnet den Arbeits ¬ punkt der Brennfunktion, bei dem 50 % der eingesetzten Kraftstoffmasse verbrannt sind. Der Wirkungsgrad, das akustische und emissionstechnische Verhalten einer Brennkraftmaschine werden im Wesentlichen durch die Brennfunktion bestimmt. Voraussetzung für die Ermittlung der Brennfunktion ist die Kenntnis des Zylinderdrucks in Abhängigkeit des Kurbelwin ¬ kels. Mit Kenntnis dieser Abhängigkeit und mit Hilfe der Druckverlaufsanalyse und der Arbeitsprozessrechnung kann die MBR und somit die Brennfunktion unter Anwendung von thermody- namischen Modellen von Verbrennungsprozessen berechnet werden.

Weitere Einzelheiten bezüglich thermodynamischer Modelle von Verbrennungsprozessen finden sich beispielsweise im „Handbuch Verbrennungsmotor", von Richard van Basshuysen/Fred Schäfer,

1. Auflage, April 2002, Kapitel 5.2 und 5.3 und in „Kraft- fahrtechnisches Taschenbuch" von Bosch, 22. Auflage, September 1995, Seiten 358 bis 363.

Bei der Bestimmung der MBR und der Brennfunktion anhand ther- modynamischer Modelle tritt das Problem auf, dass die erfor ¬ derlichen Rechenoperationen sehr komplex sind und hohe Abtastraten für Signale eines Zylinderdrucksensors und eines Kurbelwellensensors benötigt werden. Hierdurch kann die Be ¬ stimmung der MBR und der Brennfunktion in Motorsteuergeräten nur unter hohem Kostenaufwand realisiert werden. Weiterhin kann die Bestimmung trotzt der hohen Kosten oftmals nicht in Echtzeit erfolgen.

DE 102 37 328 Al offenbart ein Verfahren zum Regeln des Verbrennungsprozesses einer Brennkraftmaschine, die zumindest in bestimmten Betriebszuständen mit kontrollierter Selbstzündung (HCCI-Modus (Homogeneous Charge Compression Ignition- Modus)) betrieben werden kann. Hierbei wird der Verbrennungs- prozess im HCCI-Modus anhand von Kreisprozessen modelliert, wobei die Beschreibung des Verbrennungsprozesses mit Hilfe interner Zustandsgrößen, wie z. B. Verbrennungsverlauf, Druckverlauf, Temperaturverlauf oder dem Schwerpunkt der Verbrennung, erfolgt. Die Ausgangsgrößen, wie z. B. das Signal eines Klopfsensors, die Abgastemperatur oder das Luft- kraftstoffverhältnis, des modellierten und des realen Verbrennungsprozesses werden einem Regler zugeführt, der den Verbrennungsprozess beeinflussende Stellgrößen, wie z. B. die Kraftstoffeinspritzung oder Abgasrückführung, regelt.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche die Ermittlung des Verhältnisses zwischen der in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine verbrannten Kraftstoffmasse und der in dem Zy ¬ linder eingesetzten Kraftstoffmasse mit geringem Rechenauf ¬ wand gestatten.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Ermittlung des Verhältnisses zwischen der in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine verbrannten Kraftstoffmasse und der in dem Zylinder eingesetzten Kraftstoffmasse mit Hilfe eines Zylinderdrucksensors. Hierzu werden für den Prozess vor der Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder ein Isentropenexponent χ v und eine Konstante k v aus mehreren Wertepaaren von Zylindervolumen V und zugehörigem Zylinderdruck p bestimmt. Das Zylindervolumen wird dabei aus dem Signal eines einer Kurbelwelle zugehörigen Kurbelwel ¬ lensensors und der Zylinderdruck durch das Signal des Zylinderdrucksensors ermittelt.

Nach erfolgter Bestimmung der beiden Größen χ v und k v wird für den Arbeitpunkt, bei dem das Verhältnis zwischen der in dem Zylinder verbrannten Kraftstoffmasse und der in dem Zylinder eingesetzten Kraftstoffmasse ermittelt werden soll, der Zylinderdruck für den Prozess vor der Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder anhand der Größen χ v und k v bestimmt .

Folgend wird für den oben genannten Arbeitspunkt während der Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder der Messwert des Zylinderdrucksensors erfasst. Anschließend werden, analog zu dem Prozess vor der Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder, für den Prozess nach der Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder ein Isentropenexponent χ n und eine Konstante k n aus mehreren Wertepaaren von Zylindervolumen und zugehörigem Zylinderdruck bestimmt.

Nach erfolgter Bestimmung der beiden Größen χ n und k n wird für den Arbeitpunkt, bei dem das Verhältnis zwischen der in dem Zylinder verbrannten Kraftstoffmasse und der in dem Zy-

linder eingesetzten Kraftstoffmasse ermittelt werden soll, der Zylinderdruck für den Prozess nach der Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder anhand der Größen χ n und k n bestimmt .

Folgend wird das Verhältnis zwischen der in dem Zylinder verbrannten Kraftstoffmasse und der in dem Zylinder eingesetzten Kraftstoffmasse für den oben genannten Arbeitspunkt mit Hilfe der oben bestimmten Zylinderdrücke vor, während und nach der Verbrennung von Kraftstoff ermittelt.

Das Verfahren gestattet die Ermittlung des Verhältnisses zwi ¬ schen der in dem Zylinder verbrannten Kraftstoffmasse und der in dem Zylinder eingesetzten Kraftstoffmasse für beliebige Arbeitspunkte, obwohl das Verfahren nur wenige Wertepaare für die Zylindervolumen und zugehörigen Zylinderdrücke (minimal vier) anhand messtechnisch erfasster Signale des Zylinderdrucksensors und Kurbelwellensensors benötigt. Das erfin ¬ dungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, dass keine auf ¬ wendigen thermodynamisehen Modelle benutzt werden und so der Rechenaufwand gering ausfällt. Hierdurch kann das Verhältnis zwischen der in dem Zylinder verbrannten Kraftstoffmasse und der in dem Zylinder eingesetzten Kraftstoffmasse in einem Motorsteuergerät in Echtzeit ermittelt werden ohne den Kosten ¬ aufwand, aufgrund gesteigerter Anforderungen an eine in Motorsteuergeräte eingesetzte Hardware zu erhöhen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist sowohl für Ottomotoren, für Dieselmotoren als auch für gasbetriebene Motoren anwendbar.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird aus dem für mehrere Arbeitspunkte ermittelten Verhältnis zwischen der in dem Zylinder verbrannten Kraftstoffmasse und der in dem Zylinder eingesetzten Kraftstoffmasse die Brennfunktion gebildet. Die Brennfunktion kann zur Regelung des Verbrennungsprozesses von Brennkraftmaschinen verwendet werden. Wir-

kungsgrad, akustisches und emissionstechnisches Verhalten ei ¬ ner Brennkraftmaschine können so optimiert werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird aus der Brennfunktion die Schwerpunktlage der Verbrennung ermittelt. Die Schwerpunktlage der Verbrennung stellt eine charakteris ¬ tische Größe zur Beschreibung des Verbrennungsprozesses von Brennkraftmaschinen dar und kann zur Regelung des Verbrennungsprozesses verwendet werden. Wirkungsgrad, akustisches und emissionstechnisches Verhalten einer Brennkraftmaschine können so optimiert werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden der Isentropenexponent χ v und die Konstante k v für den Prozess vor der Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder anhand folgender Gleichung ermittelt:

p-V x * =k v (Gleichung 1),

wobei der Zylinderdruck mit p und das Zylindervolumen mit V bezeichnet sind. Für den Prozess nach der Verbrennung (Index n) von Kraftstoff in dem Zylinder werden der Isentropenexponent χ n und die Konstante k n anhand folgender Gleichung er ¬ mittelt:

p-V z " =k n (Gleichung 2) .

Gleichung 1 und Gleichung 2 ermöglichen die Bestimmung des jeweiligen Isentropenexponenten und der jeweiligen Konstanten mit geringem Rechenaufwand.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung werden der I- sentropenexponent für den Prozess vor der Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder oder der Isentropenexponent für den Prozess nach der Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder mittels folgender Gleichung bestimmt:

(Gleichung 3)

In Gleichung 3 bezeichnen pi und p∑ Messwerte des Zylinder ¬ drucksensors und Vi und V 2 die dazugehörigen Zylinderdruckvo ¬ lumina, die anhand der Signale des Kurbelwellensensors ermit ¬ telt werden. Gleichung 3 ermöglicht eine Bestimmung des jeweiligen Isentropenexponenten χ mit geringem Rechenaufwand.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Verhältnis zwischen der in dem Zylinder verbrannten Kraftstoffmasse und der in dem Zylinder eingesetzten Kraft- stoffmasse (MBR) anhand folgender Gleichung ermittelt:

MBR = C--—^-100% (Gleichung 41

In der Gleichung 4 bezeichnet MBR das Verhältnis zwischen der in dem Zylinder verbrannten Kraftstoffmasse und der in dem Zylinder eingesetzten Kraftstoffmasse, c eine Konstante, p w den Messwert des Zylinderdrucksensors während der Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder, p v den mittels Gleichung 1 bestimmten Zylinderdruck vor der Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder und p n den mittels Gleichung 2 bestimmten Zylinderdruck nach der Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder. Für die Ermittlung des Verhältnisses zwischen der in dem Zylinder verbrannten Kraftstoffmasse und der in dem Zylinder eingesetzten Kraftstoffmasse nach Gleichung 4 ist der erforderliche Rechenaufwand niedrig. Somit wird nur ein relativ geringer Speicherbedarf und geringe Rechenleistung für die Ermittlung benötigt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird bei dem Vorliegen von mehr als zwei Wertepaaren für das Zylindervolumen und dem zugehörigen Zylinderdruck ein Mittelwert des Isentropenexponenten bestimmt. Dieser Mittelwert

wird in der entsprechenden Gleichung 1 oder 2 zur Bestimmung des Zylinderdrucks vor oder nach der Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder verwendet. Durch die Verwendung eines Mittelwertes wird der Einfluss einzelner Messfehler bei der Erfassung der Messwerte des Kurbelwinkelsensors oder des Zy ¬ linderdrucksensors auf die Bestimmung der Zylinderdrücke mit ¬ tels Gleichung 1 oder 2 verringert.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird bei dem Vorliegen von mehr als zwei Wertepaaren für das Zylindervolumen und dem zugehörigen Zylinderdruck ein Mittelwert der in Gleichung 1 oder 2 angegebenen Konstanten bestimmt. Dieser Mittelwert wird in der entsprechenden Glei ¬ chung 1 oder 2 zur Bestimmung des Zylinderdrucks vor oder nach der Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder verwendet. Durch die Verwendung eines Mittelwertes wird der Ein ¬ fluss einzelner Messfehler bei der Erfassung der Messwerte des Kurbelwinkelsensors oder des Zylinderdrucksensors auf die Bestimmung der Zylinderdrücke mittels Gleichung 1 oder 2 verringert .

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung werden den Verbrennungsprozess beeinflussende Stellgrößen der Brennkraftmaschine, wie z. B. Menge des einzuspritzenden Kraftstoffes oder Zündungs Zeitpunkt, in Abhängigkeit von dem Verhältnis zwischen der in dem Zylinder verbrannten Kraftstoffmasse und der in dem Zylinder eingesetzten Kraftstoffmasse verändert. Hierdurch kann der Verbrennungsprozess hin ¬ sichtlich Kraftstoffverbrauch, akustisches Verhalten und Schadstoffemissionen optimiert werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird ein Vergleich zwischen dem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelten Verhältnis zwischen der in dem Zylinder verbrannten Kraftstoffmasse und der in dem Zylinder eingesetzten Kraftstoffmasse und dem aus einem in einem Steuergerät abgelegten Kennfeld ermittelten Verhältnis zwischen der in dem Zylinder ver-

brannten Kraftstoffmasse und der in dem Zylinder eingesetzten Kraftstoffmasse durchgeführt. Das Ergebnis dieses Vergleichs wird einem Regler zugeführt der den Verbrennungsprozess be ¬ einflussende Stellgrößen der Brennkraftmaschine, wie z. B. Menge des einzuspritzenden Kraftstoffes oder Zündungszeit ¬ punkt, bestimmt. Hierdurch kann der Verbrennungsprozess hin ¬ sichtlich Kraftstoffverbrauch, akustisches Verhalten und Schadstoffemissionen optimiert werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird das erfindungsgemäße Verfahren bei Brennkraftmaschine, die zumindest in bestimmten Betriebszuständen mit kontrollierter Selbstzündung (HCCI-Modus) betrieben werden können, angewendet. Die Regelung des Verbrennungsprozesses dieser Brennkraftmaschinen kann hierdurch optimiert werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung werden das Verhältnis zwischen der in dem Zylinder verbrannten Kraftstoffmasse und der in dem Zylinder eingesetzten Kraftstoffmasse oder die Brennfunktion oder die Schwerpunktlage der Verbrennung für mehrere Zylinder einer Brennkraftmaschine ermittelt. Somit wird eine optimale Regelung der in den je ¬ weiligen Zylindern stattfindenden Verbrennungsprozesse ermöglicht. Toleranzen zwischen den Zylindern, verursacht durch Fertigung oder Alterung, können dadurch ausgeglichen werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird in einem Steuergerät die Abtastrate für die Erfassung der Signale des Zylinderdrucksensors oder für die Erfassung der Signale des Kurbelwellensensors verändert, in Abhängig ¬ keit des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelten Ergebnisses für das Verhältnis zwischen der in dem Zylinder verbrannten Kraftstoffmasse und der in dem Zylinder eingesetzten Kraftstoffmasse. Hierdurch können Verbrennungsprozes ¬ se in dem Zylinder bei entsprechenden Ergebnissen in erhöhter zeitlicher Auflösung erfasst und die Regelung des Verbrennungsprozesses somit optimiert werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Figur 2 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Figur 1 zeigt die schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Vorrichtung weist einen Motorblock 1 auf, der einen Zylinder 2 umfasst. Innerhalb des Zylinders 2 befindet sich ein Kolben 3, der über eine Pleuelstange 4 mit einer Kurbelwelle 5 ver ¬ bunden ist. Durch einen in dem Zylinder 2 stattfindenden Verbrennungsprozess führt der Kolben 3 in dem Zylinder 2 eine translatorische Bewegung in vertikaler Richtung aus. Das Zylindervolumen und der Zylinderdruck sind von der Stellung des Kolbens 3 in dem Zylinder 2 abhängig. Zu Gunsten einer übersichtlichen Darstellung, sind andere für das ordnungsgemäße Funktionieren einer Brennkraftmaschine erforderliche Kompo ¬ nenten, wie z. B. Ein- und Auslassventile, Zündkerzen, ein Ansaugtrakt oder ein Abgastrakt, nicht eingezeichnet. Inner ¬ halb des Zylinders 2 befindet sich ein Zylinderdrucksensor 6 zur Erfassung des Zylinderdrucks. Weiterhin befindet sich innerhalb des Motorblocks 1 ein Kurbelwellensensor 7 zur Erfas ¬ sung des Kurbelwinkels. Die Signale beider Sensoren werden von einem Steuergerät 8 erfasst. In dem Steuergerät 8 wird mittels der Signale beider Sensoren und anderer in dem Steuergerät 8 vorliegenden Informationen, wie z. B. Drehzahl der Brennkraftmaschine, das Verhältnis zwischen der in einem Zy ¬ linder 2 der Brennkraftmaschine verbrannten Kraftstoffmasse und der in dem Zylinder 2 eingesetzten Kraftstoffmasse erfindungsgemäß ermittelt. Durch rechts von dem Steuergerät 8 be ¬ findliche Pfeile wird verdeutlicht, dass das Steuergerät 8 Signale weiterer Sensoren verarbeiten kann oder ein Datenaustausch mit weiteren Steuergeräten möglich ist. Des Weiteren

können den Verbrennungsprozess beeinflussende Stellgrößen der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von dem Verhältnis zwi ¬ schen der in dem Zylinder 2 verbrannten Kraftstoffmasse und der in dem Zylinder 2 eingesetzten Kraftstoffmasse verändert werden und entsprechende Stellsignale von dem Steuergerät 8 zu entsprechenden Stellgliedern übermittelt werden. Als Steuergerät 8 kann z. B. ein Motorsteuergerät Anwendung finden.

Figur 2 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens. In dem Schritt Sl werden die Messwerte des Kurbelwellensensors 7 und des Zylinderdrucksen ¬ sors 6 für den Prozess vor der Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder 2 erfasst und hieraus ein Wertepaar für das Zylindervolumen Vi v und den zugehörigen Zylinderdruck p iv bestimmt. In Schritt S2 werden für einen anderen Zeitpunkt vor der Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder 2 die Messwerte des Kurbelwellensensors 7 und des Zylinderdrucksensors 6 erfasst und hieraus ein weiteres Wertepaar für das Zylinder ¬ volumen V 2v und den zugehörigen Zylinderdruck p 2v bestimmt. In Schritt S3 werden der Isentropenexponent χ v und die Konstante k v der Gleichung 1 für den Prozess vor der Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder 2 mittels der in Schritt Sl und S2 bestimmten Wertepaare ermittelt. Der Isentropenexponent χ v wird durch die folgende Gleichung bestimmt:

In Plv χ = —^- (Gleichung 5)

In-^

V 2v

Die Konstante k v wird anhand der vorliegenden Größen ermit ¬ telt:

p u .y iv z " =k x (Gleichung 6) .

Nach der Bestimmung von dem Isentropenexponent χ v und der Konstante k v kann für jeden Arbeitspunkt vor der Verbrennung

von Kraftstoff in dem Zylinder 2 der Zylinderdruck p v mittels Gleichung 1 bestimmt werden. Folgend wird in dem Schritt S4 für einen ausgewählten Arbeitspunkt der Zylinderdruck p v vor der Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder 2 mittels Gleichung 1 bestimmt. In dem Schritt S5 wird für den oben ge ¬ nannten Arbeitspunkt der Messwert p w des Zylinderdrucksensors

6 erfasst.

Folgend werden in dem Schritt S6 die Messwerte des Kurbelwel ¬ lensensors 7 und des Zylinderdrucksensors 6 für den Prozess nach der Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder 2 erfasst und hieraus ein Wertepaar für das Zylindervolumen V 1n und den zugehörigen Zylinderdruck p in bestimmt. In Schritt S7 werden für einen anderen Zeitpunkt nach der Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder 2 die Messwerte des Kurbelwellensensors

7 und des Zylinderdrucksensors 6 erfasst und hieraus ein wei ¬ teres Wertepaar für das Zylindervolumen V 2n und den zugehörigen Zylinderdruck p 2n bestimmt. In Schritt S8 werden der I- sentropenexponent χ n und die Konstante k n der Gleichung 2 für den Prozess vor der Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder 2 mittels der in Schritt S6 und S7 bestimmten Wertepaare ermittelt. Der Isentropenexponent χ n wird durch die folgende Gleichung bestimmt:

χ = —— (Gleichung 1]

V 2n

Die Konstante k n wird anhand folgender Gleichung ermittelt:

=K (Gleichung 8).

Nach der Bestimmung von dem Isentropenexponent χ n und der Konstante k n kann für jeden Arbeitspunkt nach der Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder 2 der Zylinderdruck p n mittels Gleichung 2 bestimmt werden. Folgend wird in dem Schritt S9

für den oben genannten Arbeitspunkt der Zylinderdruck p n nach der Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder 2 mittels Gleichung 2 bestimmt. In dem Schritt SlO wird das Verhältnis zwischen der in dem Zylinder 2 der Brennkraftmaschine verbrannten Kraftstoffmasse und der in dem Zylinder 2 eingesetzten Kraftstoffmasse MBR mittels Gleichung 4 ermittelt. In Gleichung 4 bezeichnet c eine Konstante.