Bestimmen der in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge mittels einer Auswertung von Zahn- zeiten einer mit einer Kurbelwelle verbundenen Geberscheibe

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das technische Gebiet des Betriebs von Brennkraftmaschinen in einem Kraftfahrzeug. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere (a) ein Verfahren zum Bestimmen der in dem Arbeitstakt eines Zylinders einer Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner (b) ein Verfahren zum Regeln der Laufruhe einer Brennkraftmaschine, (c) ein Verfahren zum Bestimmen des Zylinderdrucks in unterschiedli- chen Zylindern einer Brennkraftmaschine mit zumindest zwei

Zylindern, wobei ein Zylinder ein mit einem Zylinderdrucksensor ausgestatteter Leitzylinder ist und der zumindest eine andere Zylinder ein Nebenzylinder ist, und (d) ein Verfahren zum Überprüfen der Plausibilität eines Messsignals von einem Zylinderdrucksensor einer Brennkraftmaschine, welche zumindest zwei jeweils mit einem Zylinderdrucksensor ausgestattete Zylinder aufweist. Außerdem betrifft die vorliegende Erfin ^¬ dung (e) eine Vorrichtung zum Bestimmen der in dem Arbeitstakt eines Zylinders einer Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge, (f) eine Motorsteuerung mit einer derartigen Vorrichtung sowie (g) ein Computerprogramm, welches zum

Durchführen eines der o.g. Verfahren eingerichtet ist.

Bei Brennkraftmaschinen können die Massen an Kraftstoff, die pro Arbeitsspiel in die einzelnen Zylinder eingespritzt wer ^¬ den, aufgrund von Fertigungstoleranzen eines Kraftstoff- Einspritzsystems sowie durch das Auftreten von Alterung von Komponenten des Kraftstoff-Einspritzsystems erheblich variie ^¬ ren. Unterschiede in den Massen des eingespritzten Kraft- Stoffs führen jedoch zu Drehmomentunterschieden zwischen den einzelnen Zylindern, welche sich negativ auf die Laufruhe der Brennkraftmaschine auswirken. Moderne Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, sind deshalb mit zumindest einem sog. Zylinderdrucksensor ausgestattet, welcher den zeitlichen Verlauf des Drucks im Innenraum eines Zylinders erfasst. Aus dem Druckverlauf und insbesondere aus der Höhe des Drucks während des sog. Arbeitstakts, in dem die Kraftstoff erbren ^¬ nung stattfindet, kann das von dem betreffenden Zylinder bereitgestellte Drehmoment abgeschätzt werden. Basierend auf einer Kenntnis von derartigen Drehmomentunterschieden kann dann mittels einer adaptierten zylinderindividuellen Kraft- Stoffeinspritzung eine Gleichstellung der Zylinder, d.h.

gleiche Drehmomentbeiträge von allen Zylindern, erreicht wer ^¬ den .

Allerdings kann das Ausgangssignal eines Zylinderdrucksensors aus vielfältigen Gründen fehlerbehaftet sein. Sofern eine derartige Fehlerhaftigkeit nicht erkannt wird, führt dies ty ^¬ pischerweise zu einer falschen zylinderindividuellen Adaption der Kraftstoffeinspritzung. Die Laufruhe der Brennkraftmaschine kann dann nicht nur nicht verbessert sondern ggf. so- gar signifikant verschlechtert werden.

Aus der DE 197 20 009 AI ist ein Verfahren zu einer sog. Zylindergleichstellung bzgl. der in die verschiedenen Zylinder einer Brennkraftmaschine eingespritzten Kraftstoff- Einspritzmassen bekannt. Bei diesem Verfahren wird die Drehzahl bzw. die Drehgeschwindigkeit während der Expansion und die Drehzahl bzw. die Drehgeschwindigkeit während der Kom ^¬ pression für jeden Zylinder berechnet. Die Drehzahldifferenz zwischen Expansion und Kompression wird mittels einer glei- tenden Mittelwertbildung gefiltert. Basierend auf der derartig gefilterten Drehzahldifferenz wird für jeden einzelnen Zylinder eine individuelle Korrektur für die Kraftstoffmasse berechnet und diese individuelle Korrektur bei der Berechnung der gesamten einzuspritzenden Kraftstoffmasse berücksichtigt. Damit kann mittels eines mathematisch relativ komplizierten Algorithmus die Laufruhe der Brennkraftmaschine verbessert werden . Aus der DE 197 00 711 AI ist ein Verfahren zum Ausgleich eines systematischen Fehlers an Einspritzvorgängen für eine Brennkraftmaschine bekannt. Bei diesem Verfahren wird abhän ^¬ gig von der Laufunruhe ein Korrekturwert für die Einspritz- zeit angewendet.

Aus der DE 10 2005 047 829 B3 ist ein Verfahren und ein Sys ^¬ tem zur Zylindergleichstellung bei Hubkolbenmotoren durch ein Ausregeln der harmonischen Anteile der Kurbelwellendrehzahl bekannt. Bei diesem Verfahren wird ein Zeitraum von mindestens einer Nockenwellenumdrehung bzw. zwei Kurbelwellenumdrehungen betrachtet und innerhalb dieses Zeitfensters wird ein Drehzahlsignal der Kurbelwelle einer Fourier-Analyse unterzo ^¬ gen .

Die häufigste und grundlegende Ursache einer Laufunruhe einer Brennkraftmaschine besteht jedoch, wie bereits oben erläu ^¬ tert, in einer Variation der in die unterschiedlichen Zylinder eingespritzten Massen an Kraftstoff. Unter der Vorausset- zung einer vollständigen KraftstoffVerbrennung führen unterschiedliche Kraftstoff-Einspritzmassen jedoch zu unterschiedlichen Energiemengen, die durch eine KraftstoffVerbrennung in dem Arbeitstakt eines Zylinders einer Viertakt- Brennkraftmaschine freigesetzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die in dem Arbeits ^¬ takt einer Brennkraftmaschine freigesetzte Energiemenge mög ^¬ lichst genau und ohne aufwändige Sensorik zu bestimmen. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhän ^¬ gigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen, weite ^¬ re Merkmale und Details der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusam- menhang mit einem der beschriebenen Verfahren offenbart sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der Vorrichtung, der Motorsteuerung sowie dem Computerprogramm, und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung dieser Erfindung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen werden kann. Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Bestimmen der in dem Arbeitstakt eines Zylinders einer Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge beschrieben. Das Verfahren weist auf (a) ein Erfassen eines zeitlichen Verlaufs der Drehzahl der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine anhand von Zahnzeiten, welche jeweils eine Zeitdauer darstel ^¬ len, innerhalb der zwei benachbarte Zähne einer Geberscheibe, die mit der Kurbelwelle verbunden ist und die entlang ihres Umfangs eine abwechselnde Anordnung von Zähnen und Zahnlücken aufweist, eine Referenzposition passieren, (b) ein Zuordnen der Zahnzeiten zu jeweils einem Arbeitstakt eines ausgewählten Zylinders der Brennkraftmaschine, (c) ein Ermitteln eines zylinderindividuellen Mittelwertes über die dem Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders zugeordneten Zahnzeiten, (d) ein Ermitteln von zylinderindividuellen Zahnzeitabweichungen der jeweils dem Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders zugeordne ^¬ ten Zahnzeiten von dem ermittelten zylinderindividuellen Mittelwert, ein (e) Ermitteln einer zylinderindividuellen charakteristischen Zahnzeit durch Ermitteln der geometrischen Summe aus den ermittelten zylinderindividuellen Zahnzeitab- weichungen und (f) ein Bestimmen der in dem Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders der Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge in Abhängigkeit der ermittelten zylinderindividuellen charakteristischen Zahnzeit, wobei die freigesetzte Energiemenge indirekt proportional zu der ermittelten zylin- derindividuellen charakteristischen Zahnzeit ist.

Dem beschriebenen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die charakteristische Zahnzeit, welche sich aus der geo ^¬ metrischen (oder pythagoreischen) Summe der jeweils einem Ar- beitstakt des ausgewählten Zylinders ermittelten zylinderindividuellen Zahnzeitabweichungen ergibt, ein direktes Maß für die in einem Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders freige- setzte Energiemenge ist. Dies bedeutet, dass die hier defi ^¬ nierte charakteristische Zahnzeit ein Äquivalent für die je ^¬ weils freigesetzte Energiemenge ist. Damit wird mit dem hier beschriebenen Verfahren für die in dem Arbeitstakt des jewei- ligen Zylinders freigesetzte Energiemenge kein absoluter Wert sondern lediglich ein relativer Wert bestimmt. Allerdings ist ein Proportionalitätsfaktor zwischen diesem relativen Wert und der jeweiligen absoluten Energiemenge für alle Zylinder gleich, so dass die relativen Werte für verschiedene Zylinder zueinander in Bezug gesetzt werden können und dabei wichtige Informationen über den Betriebszustand der Brennkraftmaschine und insbesondere über die Drehmomentbeiträge der einzelnen Zylinder gewonnen werden können. Das hier beschriebene Verfahren hat im Vergleich zu bekannten Verfahren den Vorteil, dass lediglich eine geometrische Summe berechnet werden muss und dass somit keine mathematisch eher aufwendige Fourier-Analyse der jeweils einem Arbeitstakt ei ^¬ nes ausgewählten Zylinders der Brennkraftmaschine zugeordne- ten Zahnzeiten durchgeführt werden muss. Ferner eignet sich das hier beschriebene Verfahren sowohl für Benzin- als auch für Dieselmotoren, welche eine Viertakt-Brennkraftmaschine aufweisen . Es wird darauf hingewiesen, dass die freigesetzte Energiemen ^¬ ge und damit auch die charakteristische Zahnzeit ein direktes Maß bzw. ein Äquivalent für das Drehmoment ist, welches in dem betreffenden Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders erzeugt wird. Um eine ggf. vorhandene Laufunruhe der Brenn- kraftmaschine zu reduzieren, kann basierend auf den für die verschiedenen Zylinder mit dem hier beschriebenen Verfahren bestimmten freigesetzten Energiemengen zumindest annähernd eine Gleichstellung der Zylinder erreicht werden, indem verbrennungsrelevante Parameter, insbesondere die Einspritzvor- gänge beschreibende Parameter, für die einzelnen Zylinder zylinderindividuell so adaptiert werden, dass im Ergebnis jeder Zylinder einen möglichst gleich großen Beitrag zum gesamten Drehmoment der Brennkraftmaschine leistet.

Die für eine Durchführung des beschriebenen Verfahrens ver- wendete Geberscheibe kann in bekannter Weise eine Randstruk ^¬ tur aufweisen, welche eine Anordnung aus abwechselnd jeweils einem Zahn und einer Zahnlücke umfasst. Ein der Geberscheibe zugeordneter Geber, welcher das Vorhandensein und das Nichtvorhandensein eines Zahnes in der Referenzposition erfasst, kann ein Signal erzeugen, das mindestens zwei Signalpegel an ^¬ nehmen kann, wobei einer der Signalpegel einem Zahn und der andere einer Zahnlücke zugeordnet ist. Das Signal kann bzw. die verschiedenen Signalpegel können auf beliebige physikali ^¬ sche Weise erzeugt werden. Insbesondere kann das Signal ein elektrisches Signal sein, welches beispielweise von einem magnetischen Sensor (Induktionssensor), bevorzugt einem Hallsensor, erzeugt wird. Es sind jedoch auch andere Arten der Signalerzeugung, beispielsweise optisch mittels einer Lichtschranke, möglich.

Es wird darauf hingewiesen, dass zum Festlegen einer absoluten Winkelposition der Kurbelwelle die Geberscheibe eine Re ^¬ ferenzmarkierung aufweisen kann, welche von einer geeigneten Sensorik, beispielsweise dem o.g. magnetischen Sensor erfasst werden kann. In bekannter Weise kann diese Markierung darin bestehen, dass beispielsweise zwei Zähne der ansonsten regel ^¬ mäßigen Anordnung aus abwechselnd einem Zahn und einer Zahnlücke ausgelassen werden. Demzufolge kann die Geberscheibe beispielsweise 60 - 2 = 58 Zähne aufweisen. In diesem Zusam- menhang versteht es sich von selbst, dass diejenige Zahnzeit, welche der Auslassung von zwei Zähnen zugeordnet ist, entwe ^¬ der auf geeignete Weise korrigiert oder für das weitere Ver ^¬ fahren nicht mehr berücksichtigt wird. Anschaulich ausgedrückt kann mit dem beschriebene Verfahren ein Drehzahlsignal einer Brennkraftmaschine so ausgewertet werden, dass der Energieinhalt bzw. die Energiemenge, die in ^

dem Arbeitstakt eines Zylinders der Brennkraftmaschine frei ^¬ gesetzt wird, auf mathematisch besonders einfache Weise ge ^¬ schätzt werden kann. Eine Kenntnis dieser Energiemenge kann dann dazu verwendet werden, durch eine zylinderindividuelle Adaption von Einspritzparametern eine Gleichstellung der einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine zumindest annähernd zu erreichen. Das beschriebene Verfahren verwendet dabei hoch ^¬ aufgelöste Informationen über die Zahnzeiten, welche über einen vorgegebenen Betrachtungszeitraum in einer bestimmten Rasterung abgetastet und in einen Puffer, insbesondere einer Motorsteuerung, abgelegt werden.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung werden innerhalb eines Arbeitstakts des ausgewählten Zylinders sämt- liehe auftretenden Zahnzeiten erfasst und dem betreffenden Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders zugeordnet. Dies hat den Vorteil, dass der zeitliche Verlauf der Drehzahl der Kur ^¬ belwelle während des jeweiligen Arbeitstaktes des ausgewähl ^¬ ten Zylinders mit der maximal möglichen Genauigkeit erfasst wird. Damit kann auch die in dem betreffenden Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders freigesetzte Energiemenge mit einer besonders hohen Genauigkeit bestimmt werden.

Bevorzugt werden die Zahnzeiten mit einer hohen Zeitauflösung beispielsweise im Bereich von zumindest einigen ys (1 ys = 10 ^~6 Sekunden) erfasst. Die nachfolgenden Ermittlungen oder Berechnungen des zylinderindividuellen Mittelwertes, der zylinderindividuellen Zahnzeitabweichungen sowie der zylinderindividuellen charakteristischen Zahnzeit erfolgen bevorzugt mit der gleich großen Zeitauflösung. Auch dies führt dazu, dass die Genauigkeit des beschriebenen Verfahrens bzgl. der Bestimmung der freigesetzten Energiemenge besonders hoch ist.

Unter dem nachfolgend verwendeten Begriff "Arbeitsspiel" ist in diesem Dokument die Gesamtheit der vier Takte eines Viert ^¬ aktmotors zu verstehen, welche in bekannter Weise einen Ansaugtakt, einen Verdichtungstakt, einen Arbeitstakt und einen Ausstoßtakt umfassen. Während eines Arbeitsspiels führt die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine zwei Umdrehungen aus.

Bei einer Geberscheibe mit 60 Zähnen gibt es also pro Ar- beitsspiel der (Viertakt ) Brennkraftmaschine insgesamt 120

Übergänge bzw. Zahnzeiten zwischen zwei benachbarten Zähnen. Bei einem Vierzylindermotor sind damit jeweils 30 Zahnzeiten einem Arbeitstakt eines Zylinders der insgesamt vier Zylinder zugeordnet. Demzufolge kann eine optimale Genauigkeit bei der Bestimmung der freigesetzten Energiemenge erreicht werden, wenn bei dem beschriebenen Verfahren alle 30 Zahnzeiten für die Bestimmung der in dem betreffenden Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders freigesetzten Energiemenge berücksichtigt werden .

In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass zumindest bei modernen Brennkraftmaschinen genaue zeitlich hochaufgelöste Informationen über die einzelnen Zahnzeiten ohnehin in einer Motorsteuerung vorgehalten werden. Damit kann das beschriebene Verfahren ohne apparative Veränderungen durch eine geeignete Programmierung einer Motorsteuerung einer Brennkraftmaschine durchgeführt werden.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der zylinderindividuelle Mittelwert über die dem Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders zugeordneten Zahnzeiten basierend auf Zahnzeiten ermittelt, welche während eines Arbeitstaktes eines vorangehenden Arbeitsspiels der Brennkraftmaschine er- fasst wurden. Dies bedeutet, dass ein Teil der mit dem hier beschriebenen Verfahren durchgeführten mathematischen Berechnungen bereits im Vorfeld bei einem vorangegangenen Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine erledigt werden. Dadurch können die Anforderungen an eine Datenverarbeitungseinrichtung, in der die mathematischen Berechnungen des hier beschriebenen Verfahrens durchgeführt werden, reduziert werden. Das be ^¬ schriebene Verfahren kann demzufolge bereits mit einer Motor- Steuerung mit einer mittelmäßigen Rechenleistung durchgeführt werden .

Bevorzugt wird der zylinderindividuelle Mittelwert über die- jenigen Zahnzeiten ermittelt, welche in demjenigen Arbeitsspiel erfasst wurden, welches dem aktuellen Arbeitsspiel un ^¬ mittelbar vorausgeht. Damit wird eine unnötig lange Zeitspan ^¬ ne zwischen der Erfassung der Zahnzeiten ausschließlich für den zylinderindividuellen Mittelwert und der Erfassung derje- nigen Zahnzeiten, welche (zusammen mit den Zahnzeiten ausschließlich für den zylinderindividuellen Mittelwert auch noch) für die Ermittlung der zylinderindividuellen Zahnzeitabweichungen verwendet werden, vermieden. Dadurch wird eine Verschlechterung der Genauigkeit aufgrund der Verwendung von Zahnzeiten, die unterschiedlichen Arbeitsspielen zugeordnet sind, auf ein Minimum reduziert.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird bei der Ermittlung des zylinderindividuellen Mittelwertes ein vorhandener Trend bezüglich einer Veränderung der Zahnzeiten insbesondere aufgrund einer Erhöhung oder einer Reduzierung der Drehzahl der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine berück ^¬ sichtigt. Dies hat den Vorteil, dass auch bei einer systema ^¬ tischen Veränderung der Zahnzeiten beispielsweise aufgrund einer Beschleunigung oder einer Verzögerung eines mit der

Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs der zylinder ^¬ individuelle Mittelwert bereits im Vorfeld während eines vo ^¬ rangehenden Arbeitsspiels ermittelt werden kann, ohne dass eine Verschlechterung der Genauigkeit des beschriebenen Ver- fahrens zu besorgen ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Regeln der Laufruhe einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern beschrieben. Dieses Verfahren weist auf (a) ein Be- stimmen, für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine, der in dem Arbeitstakt dieses Zylinders freigesetzten Energiemenge mittels eines Verfahrens der o.g. Art zum Bestimmen der in dem Arbeitstakt eines Zylinders einer Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge, und (b) ein Adaptieren von zumindest einem verbrennungsrelevanten Parameter, so dass die in den verschiedenen Zylindern freigesetzten Energiemengen zu- mindest annähernd gleich sind.

Dem beschriebenen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass basierend auf einer Kenntnis von geschätzten zylinderindividuellen in dem jeweiligen Arbeitstakt freigesetzten Ener- giemengen, welche ein direktes Maß für die Drehmomentbeiträge der einzelnen Zylinder darstellen, die KraftstoffVerbrennungen in den einzelnen Zylindern so adaptiert werden können, dass alle Zylinder zumindest annähernd gleiche Drehmomentbei ^¬ träge liefern und damit eine maximale Laufruhe erreicht wer- den kann.

Erfindungsgemäß erfolgt das Angleichen der einzelnen Drehmo ^¬ mentbeiträge mittels einer Adaption von Parameteren, welche für die KraftstoffVerbrennung in dem jeweiligen Zylinder re- levant sind. Verbrennungsrelevante Parameter können den Luft- Zuführungspfad für die Brennkraftmaschine oder bevorzugt den Kraftstoff-Zuführungspfad für die Brennkraftmaschine betref ^¬ fen . Ein den Luft-Zuführungspfad betreffender verbrennungsrelevanter Parameter kann beispielsweise ein Ladedruck sein, mit dem die für den Verbrennungsprozess erforderliche Luft in den be ^¬ treffenden Zylinder der Brennkraftmaschine hinein gedrückt wird. Dieser Ladedruck kann in bekannter Weise beispielweise von einem Turbolader erzeugt werden. Der verbrennungsrelevante Parameter kann ferner eine Rate für eine Abgasrückführung sein, welche in bekannter Weise dafür sorgt, dass anstelle von reiner Luft ein Gemisch von Luft und Abgas aus einem vorherigen Verbrennungsprozess dem betreffenden Zylinder zuge- führt wird. Es wird darauf hingewiesen, dass die hier be ^¬ schriebene Aufzählung von den Luft-Zuführungspfad betreffen ^¬ den verbrennungsrelevanten Parametern nicht abschließend ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft der zumindest eine verbrennungsrelevante Parameter einen Kraft ^¬ stoff-Zuführungspfad für die Brennkraftmaschine.

Der zumindest eine den Kraftstoff-Zuführungspfad betreffende verbrennungsrelevante Parameter kann beispielsweise der Be ^¬ ginn einer Kraftstoff-Einspritzung, der Einspritzdruck des Kraftstoffs, die Einspritzmenge an Kraftstoff, die Anzahl der diskreten Einspritzvorgänge (Voreinspritzungen) und/oder die jeweiligen Einspritzmengen bei der Verwendung von zumindest einer Voreinspritzung neben einer Haupteinspritzung sein. Der Einspritzdruck kann in bekannter Weise an einem Kraftstoffzu- führungssystem, beispielweise an einem sog. Common Rail Sys- tem, gemessen und/oder eingestellt werden. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die hier beschriebene Aufzählung von verbrennungsrelevanten Parametern nicht abschließend ist.

Die Verwendung von zumindest einem der hier beschriebenen verbrennungsrelevanten und den Kraftsoff-Zuführungspfad be ^¬ treffenden Parameter hat den Vorteil, dass das in diesem Dokument beschriebene Verfahren mit herkömmlichen Brennkraftma ^¬ schinen und herkömmlichen Systemen zur Kraftstoff-Zuführung realisiert werden kann, ohne dass dafür eine hardwaretechni- sehe Umgestaltung von Brennkraftmaschine und/oder Kraftstoff- Zuführungssystem erforderlich wäre.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Bestimmen des Zylinderdrucks in unterschiedlichen Zylin- dern einer Brennkraftmaschine mit zumindest zwei Zylindern beschrieben, wobei ein Zylinder ein mit einem Zylinderdrucksensor ausgestatteter Leitzylinder ist und der zumindest eine andere Zylinder ein Nebenzylinder ist. Dieses Verfahren weist auf (a) ein Bestimmen, für jeden Zylinder der Brennkraftma- schine, eines relativen Wertes für die in dem Arbeitstakt dieses Zylinders freigesetzte Energiemenge mittels eines Ver ^¬ fahrens der o.g. Art zum Bestimmen der in dem Arbeitstakt ei- nes Zylinders einer Brennkraftmaschine freigesetzten Energie ^¬ menge, (b) ein Messen eines absoluten Wertes für den Zylinderdruck in dem Leitzylinder mittels des Zylinderdrucksensors, (c) ein Ermitteln einer quantitativen Korrelation zwi- sehen (cl) dem bestimmten relativen Wert für die in dem Arbeitstakt des Leitzylinders freigesetzte Energiemenge und (c2) dem absoluten Wert für den Zylinderdruck in dem Leitzylinder, und (d) ein Berechnen, für den zumindest einen Nebenzylinder der Brennkraftmaschine, des absoluten Wertes für den Zylinderdruck in dem zumindest einen Nebenzylinder basierend auf (dl) der ermittelten quantitative Korrelation und (d2) der für den jeweiligen zumindest einen Nebenzylinder bestimmten relativen Wert für die freigesetzte Energiemenge. Dem beschriebenen Verfahren zum Bestimmen des Zylinderdrucks liegt die Erkenntnis zugrunde, dass in einen System mit le ^¬ diglich einem an einem sog. Leitzylinder angebrachten Zylinderdrucksensor durch (a) Herstellung einer Relation zwischen (al) dem mit dem Zylinderdrucksensor gemessenen absoluten Zy- linderdruck und (a2) der mit dem o.g. Verfahren zum Bestimmen der in dem Arbeitstakt eines Zylinders einer Brennkraftma ^¬ schine freigesetzten Energiemenge und (b) durch Übertragung der hergestellten Relation auf Nebenzylinder, welche beispielsweise aus Kostengründen nicht mit einem Zylinderdruck- sensor ausgestattet sind, die absoluten Zylinderdrücke bzw. Zylinderdruckwerte in den Nebenzylindern berechnet werden können .

Basierend auf einer Kenntnis der absoluten Zylinderdruckwerte (während der Arbeitstakte) sämtlicher Zylinder kann dann in bekannter Weise die absoluten oder relativen Drehmomentbeiträge der einzelnen Zylinder bestimmt werden. Wie bereits vorstehend erläutert, können dann durch eine Adaption von zu ^¬ mindest einem verbrennungsrelevanten Parameter die in den verschiedenen Zylindern freigesetzten Energiemengen so eingestellt werden, dass die Drehmomentbeiträge der einzelnen Zy ^¬ linder zu einem Gesamtdrehmoment zumindest annähernd gleich sind. Dann wird die Brennkraftmaschine auf vorteilhafte Weise mit einer maximalen Laufruhe bzw. mit einer minimalen Laufunruhe betrieben. Bei dem beschriebenen Verfahren wird anschaulich gesprochen zunächst ein dimensionsloses Maß für die relative Energiemen ^¬ ge von zumindest zwei Zylindern bestimmt. Danach wird für ei ^¬ nen der beiden Zylinder, welcher als Leitzylinder bezeichnet wird, der absoluter Zylinderdruck mittels eines Zylinder- drucksensors gemessen, welcher den Druckverlauf in dem Leit ^¬ zylinder misst und ein entsprechendes Zylinderdruck- Messsignal ausgibt. Dieses Zylinderdruck-Messsignal stellt den Drehmomentbeitrag des LeitZylinders zu dem Gesamtdrehmo ^¬ ment der Brennkraftmaschine dar. Eine anschließend bestimmte Relation, welche auch als quantitative Korrelation bezeichnet wird und welche durch einen einfachen Proportionalitätsfaktor bestimmt sein kann, zwischen dem relativen Wert der freigesetzten Energiemenge und dem gemessenen Zylinderdruck, wird dann auf die Nebenzylinder angewendet. Dabei werden basierend auf (a) dieser Relation und (b) den jeweils bestimmten relativen Werten für die jeweils freigesetzte Energie die absolu ^¬ ten Werte für den Zylinderdruck in den zumindest einem Nebenzylinder berechnet. Unter dem Begriff "Zylinderdruck" kann in diesem Zusammenhang insbesondere der sog. indizierte Mitteldruck während des Ar ^¬ beitstaktes des betreffenden Zylinders verstanden werden. Der Begriff "Zylinderdruck" kann jedoch auch ein Druckverlauf als Funktion der Zeit oder als Funktion eines Kurbelwellenwinkels sein, welcher Druckverlauf sich während des Arbeitstaktes des betreffenden Zylinders ergibt.

Mit dem beschriebenen Verfahren zum Bestimmen des (absoluten) Zylinderdrucks in unterschiedlichen Zylindern einer Brenn- kraftmaschine können also bereits mit einer einfachen

Zylinderdrucksensorik mit lediglich einem Zylinderdrucksensor durch eine Schätzung der relativen Einzeldrehmomente, welche wie oben beschrieben mit der jeweils freigesetzten Energiemenge korreliert sind, und basierend auf einer einzigen abso ^¬ luten Zylinderdruckbestimmung die absoluten Werte der Drehmomentbeiträge von allen Zylindern der Brennkraftmaschine be- rechnet werden. Dadurch kann bereits mit lediglich einem einzigen Zylinderdrucksensor durch geeignete zylinderindividuelle Adaptionen von verbrennungsrelevanten Parametern eine vollständige Zylinderdruckregelung realisiert und damit eine genaue Steuerung der einzelnen Drehmomentbeiträge erreicht werden. Damit können auf einfache Weise beispielsweise Ferti ^¬ gungstoleranzen von Kraftstoffinj ektoren ausgeglichen werden. Ferner können durch eine Auswertung der zylinderspezifischen Unterschiede hinsichtlich Zahnzeit bzw. daraus abgeleiteten Drehmomentbeitrag unzulässig hohe Abweichungen diagnostiziert werden. Bei zu großen Unterschieden zwischen den verschiedenen Zylindern kann dann ggf. auf einen fehlerhaften Betriebszustand der Brennkraftmaschine geschlossen werden.

Anschaulich ausgedrückt kann basierend auf einer Kenntnis der einzelnen Drehmomentbeiträge eine Regelung der Einzeldrehmo ^¬ mente sowohl hinsichtlich ihrer möglichst zu vermeidenden Unterschiede zueinander (angestrebte Gleichstellung der Zylinder) wie auch hinsichtlich ihrer absolute Werte durchgeführt werden. Die daraus resultierenden Stelleingriffe wie bei- spielsweise eine Adaption der Einspritzung lassen sich für eine Diagnose des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine heranziehen. Dies kann beispielsweise durch eine Überwachung von Grenzwerten für die erforderlichen Stelleingriffe geschehen .

Ferner kann auf vorteilhafte Weise mit dem beschriebenen Verfahren eine Diagnosefunktionalität realisiert werden, mittels welcher unzulässig hohe Unterschiede zwischen den einzelnen Zylindern beispielsweise hinsichtlich der jeweiligen (i) Zahnzeiten, (ii) Drehmomente und/oder (iii) aus den Zahnzei ^¬ ten abgeleiteten Werte detektiert werden können. Falls zu große Unterschiede detektiert werden, dann kann auf einen fehlerhaften Betriebszustand der Brennkraftmaschine geschlos ^¬ sen werden und beispielsweise eine Reparaturmaßnahme oder Wartungsarbeiten eingeleitet werden. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Überprüfen der Plausibilität eines Messsignals von einem Zylinderdrucksensor einer Brennkraftmaschine beschrieben, welche zumindest zwei Zylinder aufweist, die jeweils mit ei ^¬ nem Zylinderdrucksensor ausgestattet sind. Dieses Verfahren weist auf (a) ein Bestimmen, für jeden der zumindest zwei Zylinder der Brennkraftmaschine, eines Wertes für die in dem Arbeitstakt dieses Zylinders freigesetzte Energiemenge mit ^¬ tels des o.g. Verfahrens zum Bestimmen der in dem Arbeitstakt eines Zylinders einer Brennkraftmaschine freigesetzten Ener- giemenge, (b) ein Messen, für jeden der zumindest zwei Zylin ^¬ der der Brennkraftmaschine, eines Wertes für den Zylinder ^¬ druck in dem jeweiligen Zylinder mittels des jeweiligen Zylinderdrucksensors, (c) ein Ermitteln, für jeden der zumindest zwei Zylinder der Brennkraftmaschine, jeweils einer quantitativen Korrelation zwischen (cl) dem bestimmten Wert für die in dem Arbeitstakt des jeweiligen Zylinders freige ^¬ setzte Energiemenge und (c2) dem gemessenen Wert für den Zylinderdruck in dem jeweiligen Zylinder, und (d) ein Betrachten der zumindest zwei gemessenen Werte für den jeweiligen Zylinderdruck als korrekte Messwerte, falls die zumindest zwei ermittelten quantitativen Korrelationen innerhalb einer vorgegebenen Toleranz gleich sind.

Dem beschriebenen Verfahren zum Überprüfen der Plausibilität eines Messsignals von einem Zylinderdrucksensor einer Brennkraftmaschine liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch einen Vergleich der quantitativen Korrelationen zwischen (a) jeweils einem geschätzten (relativen) Wert für die in dem Arbeitstakt des jeweiligen Zylinders freigesetzte Energiemenge und (b) jeweils einem gemessenen (relativen oder absoluten) Wert für den Zylinderdruck in dem jeweiligen Zylinder auf einfach Weise festgestellt werden kann, ob diese quantitati- ven Korrelationen, welche insbesondere jeweils ein einfacher Proportionalitätsfaktor sein können, für alle Zylinder der Brennkraftmaschine innerhalb einer vorgegebenen und als tole ^¬ rierbar angesehenen Abweichung gleich sind. Ist dies der Fall, dann kann mit hoher Zuverlässigkeit davon ausgegangen werden, dass die gesamte Zylinderdrucksensorik und insbesondere alle daran beteiligten Zylinderdrucksensoren fehlerfrei arbeiten. Sollte sich bei einem Vergleich der verschiedenen ermittelten quantitativen Korrelationen ergeben, dass zumin- dest eine Korrelation zu stark von der oder von den anderen

Korrelation (en) abweicht, dann kann davon ausgegengen werden, dass zumindest ein Zylinderdrucksensor mit einem gewissen Fehler behaftet ist. Wie bereits vorstehend erläutert, kann unter dem Begriff "Zy ^¬ linderdruck" der indizierte Mitteldruck während des Arbeits ^¬ taktes des betreffenden Zylinders verstanden werden. Der Begriff "Zylinderdruck" kann jedoch auch ein Druckverlauf als Funktion der Zeit oder als Funktion eines Kurbelwellenwinkels sein, welcher Druckverlauf sich während des Arbeitstaktes des betreffenden Zylinders ergibt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Verfahren ferner auf (a) ein Betrachten von zumindest einem Wert für den jeweiligen Zylinderdruck der zumindest zwei gemessenen

Werte für den jeweiligen Zylinderdruck als einen fehlerbehafteten Messwert, falls die zumindest zwei ermittelten quanti ^¬ tativen Korrelationen stärker voneinander abweichen als die vorgegebene Toleranz, und (b) ein Konvertieren des zumindest einen als fehlerbehaftet erachteten Messwertes in einen modi ^¬ fizierten Messwert für den Zylinderdruck in dem jeweiligen Zylinder, so dass (bl) eine modifizierte quantitative Korre ^¬ lation zwischen (i) dem bestimmten Wert für die in dem Arbeitstakt des jeweiligen Zylinders freigesetzte Energiemenge und (ii) dem modifizierten Messwert innerhalb der vorgegebe ^¬ nen Toleranz gleich ist wie (b2) zumindest eine quantitative Korrelation zwischen (i) einem bestimmten Wert für die in dem Arbeitstakt des jeweiligen Zylinders freigesetzte Energiemen ^¬ ge und (ii) einem zugehörigen gemessenen Wert für den Zylinderdruck in dem jeweiligen Zylinder, wobei diese zumindest eine quantitative Korrelation einen Zylinder betrifft, der mit einem Zylinderdrucksensor ausgestattet ist, dessen gemessenen Werte für den Zylinderdruck als korrekte Messwerte be ^¬ trachtet werden. Damit kann im Falle einer fehlerbehafteten Zylinderdrucksensorik für denjenigen Zylinderdrucksensor oder für diejenigen Zylinderdrucksensoren eine Korrektur durchge- führt werden, indem beispielsweise eine Sensorkennline in ge ^¬ eigneter Weise adaptiert wird.

Anschaulich ausgedrückt können bei einer Brennkraftmaschine, welche mit einer mehrere Zylinderdrucksensoren aufweisenden Zylinderdrucksensorik ausgestattet ist, anhand der gemessenen Zylinderdrücke die zylinderindividuellen Drehmomentbeiträge zu einem Gesamtdrehmoment der Brennkraftmaschine bestimmt werden. Durch eine zylinderindividuelle Adaption von verbrennungsrelevanten Parametern können dann die verschiedenen Zy- linder hinsichtlich ihres jeweiligen Drehmomentbeitrags gleichgestellt werden. Falls jedoch die Zylinderdrucksensorik beispielsweise aufgrund von Produktionsfehlern und/oder Alterungseffekten fehlerbehaftet ist, dann können diese Fehler mit dem hier beschriebenen Verfahren zum Überprüfen der Plau- sibilität eines Messsignals von einem Zylinderdrucksensor ei ^¬ ner Brennkraftmaschine mit hoher Zuverlässig identifiziert und ggf. durch Verwenden einer in geeigneter Weise modifi ^¬ zierten Sensorkennlinie sogar kompensiert werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Ver ^¬ fahren ferner auf (a) ein Betreiben der Brennkraftmaschine in einem stabilen Betriebszustand, bei dem alle Zylinder einen zumindest annähernd gleichen Drehmomentbeitrag zum Gesamt ^¬ drehmoment der Brennkraftmaschine leisten, (b) ein Messen, in dem stabilen Betriebszustand, für jeden der zumindest zwei

Zylinder der Brennkraftmaschine, eines Wertes für den Zylin ^¬ derdruck in dem jeweiligen Zylinder mittels des jeweiligen Zylinderdrucksensors, (c) ein Vergleichen der in dem stabilen Betriebszustand gemessenen Werte miteinander, und (d) falls die in dem stabilen Betriebszustand gemessenen Werte stärker als eine weitere vorgegebene Toleranz voneinander abweichen, ein Adaptieren einer Sensorkennlinie von zumindest einem Zylinderdrucksensor derart, dass unter Berücksichtigung der zumindest einen adaptierten Sensorkennlinie die zugehörigen Messwerte für den Zylinderdruck in den verschiedenen Zylindern zumindest innerhalb der weiteren vorgegebenen Toleranz gleich sind. Dies hat den Vorteil, dass während des Betriebs der Brennkraftmaschine ein Abgleich der einzelnen Sensorkennlinien erfolgen kann. Es ist lediglich erforderlich, dass zumindest für eine vergleichsweise kurze Zeitspanne der be ^¬ schriebene stabile Betriebszustand der Brennkraftmaschine vorliegt. Dadurch können Fehler in der Zylinderdruckmesstech- nik diagnostiziert und gleichzeitig durch eine geeignete Adaption von zumindest einer Sensorkennlinie kompensiert wer ^¬ den . Der stabile Betriebszustand kann beispielsweise eine Schub ^¬ phase der Brennkraftmaschine sein, während der in keinem der Zylinder eine Kraftstoffeinspritzung erfolgt. Eine Schubphase zeichnet sich nämlich typischerweise durch eine maximale Laufruhe aus. Dies liegt daran, dass in einer Schubphase überhaupt keine KraftstoffVerbrennungen stattfinden. Daher können auch keine Unterschiede der in den verschiedenen Zylindern freigesetzten Energiemengen auftreten. Daher liefern bei korrekten Sensorkennlinien in einem solchen stabilen Betriebszustand mit geringer Laufunruhe alle grundsätzlich funktionsfähigen Zylinderdrucksensoren ein ähnliches Messsignal .

Das Adaptieren der Sensorkennlinie kann beispielsweise eine Änderung einer Steigung bzw. eines Proportionalitätsfaktors zwischen dem physikalischen Ausgangssignal des betreffenden Zylinderdrucksensors und dem jeweiligen den tatsächlich vorhandenen Zylinderdruck angebenden Zylinderdruckmesssignal sein. Alternativ oder in Kombination kann das Adaptieren der Sensorkennlinie auch das Verwenden eines neuen Offset-Wertes beinhalten . Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Bestimmen der in dem Arbeitstakt eines Zylinders ei ^¬ ner Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge beschrie ^¬ ben. Die beschriebene Vorrichtung weist auf (a) eine Erfas ^¬ sungseinheit zum Erfassen eines zeitlichen Verlaufs der Dreh- zahl der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine anhand von Zahn ^¬ zeiten, welche jeweils eine Zeitdauer darstellen, innerhalb der zwei benachbarte Zähne einer Geberscheibe, die mit der Kurbelwelle verbunden ist und die entlang ihres Umfangs eine abwechselnde Anordnung von Zähnen und Zahnlücken aufweist, eine Referenzposition passieren, und (b) eine Datenverarbei ^¬ tungseinrichtung (bl) zum Zuordnen der Zahnzeiten jeweils zu einem Arbeitstakt eines ausgewählten Zylinders der Brennkraftmaschine, (b2) zum Ermitteln eines zylinderindividuellen Mittelwertes über die dem Arbeitstakt des ausgewählten Zylin- ders zugeordneten Zahnzeiten, (b3) zum Ermitteln von zylinderindividuellen Zahnzeitabweichungen der jeweils dem Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders zugeordneten Zahnzeiten von dem ermittelten zylinderindividuellen Mittelwert, (b4) zum Ermitteln einer zylinderindividuellen charakteristischen Zahnzeit durch Ermitteln der geometrischen Summe aus den ermittelten zylinderindividuellen Zahnzeitabweichungen und (b5) zum Bestimmen der in dem Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders der Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge in Ab ^¬ hängigkeit der ermittelten zylinderindividuellen charakteris- tischen Zahnzeit, wobei die freigesetzte Energiemenge indi ^¬ rekt proportional zu der ermittelten zylinderindividuellen charakteristischen Zahnzeit ist.

Auch der beschriebenen Vorrichtung liegt die Erkenntnis zu- gründe, dass die charakteristische Zahnzeit, welche sich aus der geometrischen (oder pythagoreischen) Summe der jeweils einem Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders ermittelten zy- ₂

linderindividuellen Zahnzeitabweichungen ergibt, ein direktes Maß für die in einem Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders der Brennkraftmaschine freigesetzte Energiemenge ist. Wie be ^¬ reits vorstehend erläutert, ist die hier definierte charakte- ristische Zahnzeit ein direktes Maß bzw. ein Äquivalent für das Drehmoment, welches in dem betreffenden Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders erzeugt wird. Daher kann man, um eine ggf. vorhandene Laufunruhe der Brennkraftmaschine zu reduzie ^¬ ren, durch eine Anpassung von zylinderindividuellen verbren- nungsrelevanten Parametern basierend auf freigesetzten Energiemengen zumindest annähernd eine Gleichstellung der Zylinder erreichen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird Motorsteuerung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges beschrie ^¬ ben, die beschriebene Motorsteuerung weist eine Vorrichtung der o.g. Art zum Bestimmen der in dem Arbeitstakt eines Zylinders einer Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge auf. Die hier beschriebene Motorsteuerung eignet sich zum Ausführen und/oder zum Steuern von zumindest einem der o.g. Verfahren (a) zum Bestimmen der in dem Arbeitstakt eines Zylinders einer Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge, (b) zum Regeln der Laufruhe einer Brennkraftmaschine mit meh ^¬ reren Zylindern, (c) zum Bestimmen des Zylinderdrucks in unterschiedlichen Zylindern einer Brennkraftmaschine mit zumindest zwei Zylindern, wobei ein Zylinder ein mit einem Zylinderdrucksensor ausgestatteter Leitzylinder ist und der zumindest eine andere Zylinder ein Nebenzylinder ist, und (d) zum Überprüfen der Plausibilität eines Messsignals von einem Zy ^¬ linderdrucksensor einer Brennkraftmaschine, welche zumindest zwei Zylinder aufweist, die jeweils mit einem Zylinderdrucksensor ausgestattet sind.

Der beschriebenen Motorsteuerung liegt die Erkenntnis zugrun- de, dass die oben beschriebene Vorrichtung in einer Motorsteuerung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs implementiert werden kann und dass damit auf einfache Weise, beispielsweise mittels einer geeigneten Software, die in dem Arbeitstakt eines Zylinders einer Brennkraftmaschine freige ^¬ setzten Energiemenge bestimmt werden kann.

In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass die beschriebene Motorsteuerung auch mit anderen Komponenten der Brennkraftmaschine bzw. eines Kraftfahrzeugs zusammenwirken kann, um einige Verfahrensschritte der hier beschriebenen Verfahren auszuführen. So kann die Motorsteuerung beispielsweise mit einem Induktionssensor zum Erfassen von Zahnzeiten und/oder mit zumindest einem Zylinderdrucksensor zum Messen der des Zylinderdrucks in dem betreffenden Zylinder zusammenwirken .

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm zum Bestimmen der in dem Arbeitstakt eines Zylinders einer Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge beschrie ^¬ ben. Das Computerprogramm ist, wenn es von einem Prozessor ausgeführt wird, zum Durchführen eines der o.g. Verfahren eingerichtet .

Im Sinne dieses Dokuments ist die Nennung eines solchen Com ^¬ puterprogramms gleichbedeutend mit dem Begriff eines Pro ^¬ gramm-Elements, eines Computerprogrammprodukts und/oder eines computerlesbaren Mediums, das Anweisungen zum Steuern eines Computersystems enthält, um die Arbeitsweise eines Systems bzw. eines Verfahrens in geeigneter Weise zu koordinieren, um die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verknüpften Wirkungen zu erreichen.

Das Computerprogramm kann als computerlesbarer Anweisungscode in jeder geeigneten Programmiersprache wie beispielsweise in JAVA, C++ etc. implementiert sein. Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Speichermedium (CD-Rom, DVD, Blue- ray Disk, Wechsellaufwerk, flüchtiger oder nicht-flüchtiger Speicher, eingebauter Speicher oder Prozessor etc.) abgespeichert sein. Der Anweisungscode kann einen Computer oder ande- re programmierbare Geräte wie insbesondere ein Steuergerät für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs derart pro ^¬ grammieren, dass die gewünschten Funktionen ausgeführt werden. Ferner kann das Computerprogramm in einem Netzwerk wie beispielsweise dem Internet bereitgestellt werden, von dem es bei Bedarf von einem Nutzer herunter geladen werden kann.

Die Erfindung kann sowohl mittels eines Computerprogramms, d.h. mittels einer Software, als auch mittels einer oder meh- rerer spezieller elektrischer Schaltungen, d.h. in Hardware oder auch in beliebig hybrider Form, d.h. mittels Software- Komponenten und Hardware-Komponenten, realisiert werden.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung er ^¬ geben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen.

Figur 1 zeigt eine Vorrichtung zum Bestimmen der in dem Ar- beitstakt eines Zylinders einer Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge.

Figur 2 zeigt ein Diagramm, in dem der zeitliche Verkauf von hochaufgelöst gemessenen Zahnzeiten einer mit einer Kurbelwelle eines Vierzylinder-Viertaktmotors gekop- pelten Geberscheibe aufgetragen sind.

Figur 3 zeigt eine vergrößert dargestellten Ausschnitt aus dem in Figur 2 gezeigten Diagramm.

Figur 4 zeigt wie bei einer Brennkraftmaschine, bei der le ^¬ diglich ein Zylinder mit einem Zylinderdrucksensor ausgestattet ist, durch Herstellen von Relationen der von den einzelnen Zylindern freigesetzten Energiemengen eine absolute Berechnung der einzelnen Zylinderdrücke durchgeführt werden kann.

Figur 5 zeigt eine Plausibilitätskontrolle von mehreren Mess- Signalen von jeweils einem Zylinderdrucksensor anhand eines Vergleichs mit einer Schätzung jeweils einer in einem Arbeitstakt freigesetzten Energiemenge eines basierend auf einer Auswertung von gemessenen Zahnzeiten .

Figur 6 zeigt einen möglichen Ablauf für ein Verfahren zum

Adaptieren einer Sensorkennlinie eines Zylinderdruck- sensors basierend auf einem zylinderselektiven Vergleich zwischen (a) einem Schätzwert für die in dem Arbeitstakt des betreffenden Zylinders freigesetzte Energiemenge und (b) einem von einem Zylinderdrucksensor erfassten Messwert für den Zylinderdruck in dem betreffenden Zylinder.

Es wird darauf hingewiesen, dass die nachfolgend beschriebe ^¬ nen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellen. Ins- besondere ist es möglich, die Merkmale einzelner Ausführungs ^¬ formen in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren, so dass für den Fachmann mit den hier explizit dargestellten Ausführungsvarianten eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen als offensichtlich offenbart anzusehen sind.

Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 100 zum Bestimmen der in dem Arbeitstakt eines Zylinders einer Brennkraftmaschine freige ^¬ setzten Energiemenge. Die Vorrichtung 100 oder einige Kompo- nenten der Vorrichtung 100 kann bzw. können in einer Motorsteuerung für ein Kraftfahrzeug implementiert werden. Die Vorrichtung 100 weist auf eine Erfassungseinheit 102 zum Er ^¬ fassen eines zeitlichen Verlaufs der Drehzahl der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine anhand von Zahnzeiten, welche jeweils eine Zeitdauer darstellen, innerhalb der zwei benachbarte

Zähne einer Geberscheibe, die mit der Kurbelwelle verbunden ist und die entlang ihres Umfangs eine abwechselnde Anordnung von Zähnen und Zahnlücken aufweist, eine Referenzposition passieren. Die Vorrichtung weist ferner eine Datenverarbei- tungseinrichtung 104 auf. Die Datenverarbeitungseinrichtung 104 ist eingerichtet bzw. programmiert (a) zum Zuordnen der Zahnzeiten jeweils einem Arbeitstakt eines ausgewählten Zy- linders der Brennkraftmaschine, (b) zum Ermitteln eines zy ^¬ linderindividuellen Mittelwertes über die dem Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders zugeordneten Zahnzeiten, (c) zum Ermitteln von zylinderindividuellen Zahnzeitabweichungen der jeweils dem Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders zugeordne ^¬ ten Zahnzeiten von dem ermittelten zylinderindividuellen Mittelwert, (d) zum Ermitteln einer zylinderindividuellen charakteristischen Zahnzeit durch Ermitteln der geometrischen Summe aus den ermittelten zylinderindividuellen Zahnzeitabweichungen und (e) zum Bestimmen der in dem Arbeitstakt des ausgewählten Zylinders der Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge in Abhängigkeit der ermittelten zylinderindividuellen charakteristischen Zahnzeit, wobei die freigesetzte Energiemenge indirekt proportional zu der ermittelten zylin ^¬ derindividuellen charakteristischen Zahnzeit ist.

Figur 2 zeigt ein Diagramm, in dem der zeitliche Verkauf von hochaufgelöst gemessenen Zahnzeiten einer mit einer Kurbel- welle eines Vierzylinder-Viertaktmotors gekoppelten Geber ^¬ scheibe aufgetragen ist. Die Zahnzeit stellt dabei die Zeit ^¬ dauer dar, innerhalb der zwei benachbarte Zähne einer Geber ^¬ scheibe, die mit der Kurbelwelle der betreffenden Brennkraft ^¬ maschine gekoppelt ist und die entlang ihres Umfangs eine ab- wechselnde Anordnung von Zähnen und Zahnlücken aufweist, eine Referenzposition passieren. Die Zahnzeit, welche in bekannter Weise beispielsweise mittels eines magnetischen Sensors be ^¬ stimmt werden kann, stellt demzufolge in einer hohen zeitli ^¬ chen Auflösung die aktuelle Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl der Kurbelwelle dar. Eine große Zahnzeit entspricht dabei ei ^¬ ner niedrigen Drehgeschwindigkeit, eine niedrige Zahnzeit entspricht einer hohen Drehgeschwindigkeit.

Aus dem dargestellten zeitlichen Verlauf der Zahnzeiten kann auf einfache Weise eine Zuordnung zu den Arbeitstakten der einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine vorgenommen werden. Dabei kann auf die Tatsache zurückgegriffen werden, dass der- jenige Zylinder der Vierzylinder-Brennkraftmaschine, welcher sich gerade in dem Arbeitstakt befindet, zu Beginn des Ar ^¬ beitstaktes ausgehend von einer relativ geringen Drehge ^¬ schwindigkeit die Kurbelwelle beschleunigt. Nachdem innerhalb dieses Arbeitstaktes eine maximale Drehgeschwindigkeit er ^¬ reicht worden ist, wird die Drehgeschwindigkeit wieder etwas abnehmen, bevor der nächste Zylinder in seinen Arbeitstakt tritt und dort auf ähnliche Weise zunächst für eine Erhöhung der Drehgeschwindigkeit und nach dem Überschreiten eines Ma- ximums wieder für eine Reduzierung der Drehgeschwindigkeit sorgt .

Da die Drehgeschwindigkeit indirekt proportional zu der

Zahnzeit ist, ergibt sich in dem Diagramm von Figur 2 für je- den Arbeitstakt eines Zylinders eine charakteristische Form, welche der Form einer nach oben offenen Parabel ähnlich ist und welche in horizontaler Richtung jeweils von zwei gestrichelten vertikalen Linien, eine auf der linken Seite und eine auf der rechten Seite, begrenzt ist.

Der in Figur 2 dargestellte Verlauf ergibt sich bei einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine. Aus diesem Grund weist der dargestellte Verlauf auch eine Periodizität von vier derarti ^¬ gen charakteristischen Formen auf. In Figur 2 ist jede dieser charakteristischen Formen einem Zylinder ZI, Z2, Z3 oder Z4 der Vierzylinder-Brennkraftmaschine zugeordnet.

Die horizontalen gestrichelten Linien zeigen den Mittelwert der Zahnzeiten, der sich innerhalb des jeweiligen Arbeitstak- tes des betreffenden Zylinders ergibt.

Figur 3 zeigt einen vergrößert dargestellten Ausschnitt aus dem in Figur 2 gezeigten Diagramm. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die hochaufgelöste Zahnzeit über ei- nen gewissen Betrachtungszeitraum von beispielsweise zwei Arbeitsspielen der betreffenden Brennkraftmaschine mit einer bestimmten Rasterung abgetastet und in einem Puffer oder ei- nem Datenspeicher, insbesondere einem Datenspeicher einer Motorsteuerung, abgelegt. In den Datenspeicher können pro Arbeitstakt des betreffenden Zylinders beispielsweie 30 Zahn ^¬ zeiten abgelegt werden.

Im Gegensatz zu bisher bekannten Verfahren wird der Inhalt des Datenspeichers bei dem hier beschriebenen Verfahren keiner aufwändigen Frequenzanalyse unterzogen. Es wird lediglich der Mittelwert über die verschiedenen Zahnzeiten ausgerechnet und jeweils von den einzelnen Zahnzeiten abgezogen. Anschließend wird die geometrische Summe über die derart um den Mit ^¬ telwert korrigierten Zahnzeiten gebildet. Die nachstehende Gleichung beschreibt diese Prozedur auf mathematische Weise:

Dabei steht ZZi für die um den Mittelwert korrigierte

Zahnzeit im Datenspeicher an der Stelle i. N ist die Anzahl an Zahnzeiten bzw. Elementen in dem Datenspeicher. Der Daten Speicher stellt einen ZahnzeitZwischenspeicher dar. Der Ausdruck ZZ _char ist die sog. charakteristische Zahnzeit, welche ein Äquivalent zu der Energiemenge darstellt, die in dem je ^¬ weiligen Arbeitstakt des betreffenden Zylinders freigesetzt wird .

Gemäß einer hier nicht näher erläuterten Variante der Erfindung kann vor der Bildung der geometrischen Summe auch ein Gleichanteil (beispielsweise aus dem letzten Zyklus bzw. Ar ^¬ beitsspiel) bzw. ein eventuell vorhandener Zahnzeittrend (bei einer ggf. vorliegenden leichten Beschleunigung oder Verzögerung der Kurbelwelle entfernt werden.

Die hier definierte charakteristische Zahnzeit ZZ _char stellt ein Äquivalent (indirekte Proportionalität) für den Drehmo- mentbeitrag dar, welcher von dem betreffenden Zylinder mit dem jeweiligen Arbeitstakt zu dem Gesamtdrehmoment geleistet wird. Mittels einer Gleichstellungsfunktion durch eine geeig- nete Änderung der Einspritzparameter (und damit des jeweiligen Drehmomentbeitrags) können die Drehmomentbeiträge der einzelnen Zylinder in Übereinstimmung gebracht werden, so dass im Ergebnis die Laufruhe der Brennkraftmaschine erheb- lieh verbessert wird.

Bei dem hier beschriebenen Verfahren kann durch das Entfernen des Mittelwerts in der Zahnzeitpufferung und die Bildung der geometrischen Summe auf eine aufwändige FFT-Analyse verzich- tet werden.

Figur 4 zeigt, wie bei einer Brennkraftmaschine, bei der le ^¬ diglich ein Zylinder mit einem Zylinderdrucksensor ausgestattet ist, durch Herstellen von Relationen der von den einzel- nen Zylindern freigesetzten Energiemengen eine absolute Berechnung der einzelnen Zylinderdrücke durchgeführt werden kann. Das obere Diagramm von Figur 4 ist mit dem Diagramm von Figur 2 identisch. In dem unteren Diagramm von Figur 4 sind für jeden Arbeitstakt eines der Zylinder der betreffenden Brennkraftmaschine die jeweiligen charakteristischen Zahnzei ^¬ ten dargestellt, welche, wie oben erläutert, ein indirekt proportionales Äquivalent für die in dem jeweiligen Arbeits ^¬ takt freigesetzte Energiemenge darstellen. Da vor der Berechnung einer charakteristischen Zahnzeit erst der Mittelwert über die betreffenden Zahnzeiten gebildet werden muss, sind die charakteristischen Zahnzeiten im Vergleich zu den Minima der o.g. charakteristischen Formen leicht nach rechts hin zum Ende des jeweiligen Arbeitstaktes verschoben.

Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der zweite Zylinder Z2 der sog. Leitzylinder . Die anderen Zylinder ZI, Z3 und Z4 sind sog. Nebenzylinder. Dies bedeutet, dass bei ^¬ spielsweise aus Kostengründen lediglich dieser Leitzylinder mit einem Zylinderdrucksensor ausgestattet ist. Daher kann direkt auch nur der Drehmomentbeitrag von diesem Leitzylinder anhand der von dem Zylinderdrucksensor gelieferten Messdaten bestimmt werden. Allerdings können die einzelnen Energiemengen, die in den Arbeitstakten der verschiedenen Zylinder freigesetzt werden und die in Figur 4 mit Kreisen dargestellt sind, untereinander in Bezug gesetzt werden. Die entsprechen- den Relationen zwischen dem Leitzylinder Z2 auf der einen

Seite und den anderen Zylinder ZI, Z3 und Z4 auf der anderen Seite, sind in Figur 4 durch die gestrichelt dargestellten gebogenen Pfeile illustriert. Um die Zylinderdrücke in den Zylindern ZI, Z3 und Z4 indirekt zu bestimmen, wird davon ausgegangen, dass die freigesetzten Energiemengen und die jeweils zugehörigen Zylinderdrücke für alle Zylinder im gleichen Verhältnis zueinander stehen. Anschaulich ausgedrückt wird in einem System mit lediglich ei- nem Zylinderdrucksensor durch Herstellung der Relationen der in den einzelnen Zylindern freigesetzten Energiemengen zueinander (z. B. durch Verhältnisgleichung) eine Berechnung der einzelnen Zylinderdrehmomente durchgeführt. Basierend auf diesen Informationen kann dann beispielsweise eine Regelung der relativen Zylinderdrehmomente in Hinblick auf eine Minimierung der Unterschiede zwischen den einzelnen Zylinderdrehmomenten (Gleichstellung) durchgeführt werden. Außerdem können, basierend auf der Kenntnis des absoluten Zy- linderdrucks in dem Leitzylinder, auch die absoluten Werte der Zylinderdrücke der anderen Zylinder auf vorgegebene Soll ^¬ werte geregelt werden. Die daraus resultierenden Stelleingriffe, beispielsweise durch eine Anpassung der Parameter für eine Kraftstoffeinspritzung, lassen sich zudem für eine Diag- nose des Betriebs (Zustandes) der Brennkraftmaschine heranzie ^¬ hen. Dies kann z. B. durch eine Überwachung von Grenzen für die Stelleingriffe für eine definierte Zeitspanne geschehen. Ferner kann eine Diagnosefunktionalität geschaffen werden, welche Unterschiede der einzelnen Zylinder (beispielsweise Zahnzeiten, Drehmoment oder aus den Zahnzeiten abgeleitete

Werte) erfassen und unzulässig hohe Abweichungen zuverlässig erkennen kann. Das hier beschriebene Verfahren hat unter anderem die folgenden Vorteile:

(A) Die Zylinderdrücke in allen Zylindern können auch dann mit einer hohen Genauigkeit ermittelt werden, wenn lediglich ein (Leit) Zylinder mit einem Zylinderdrucksensor ausgestattet ist. Dadurch kann auf eine vollständige Bestückung jedes Zy ^¬ linders mit einer entsprechenden Zylinderdruck-Messtechnik verzichtet werden.

(B) Eine Zylinderdruckregelung erlaubt eine genauere Steue ^¬ rung der Drehmomentbeiträge der einzelnen Zylinder. Dadurch können Fertigungstoleranzen beispielsweise bei den verwendeten Kraftstoff-Inj ektoren auf einfache und effektive Weise ausgeglichen werden.

(C) Durch eine geeignete Auswertung der Zylinderunterschiede hinsichtlich der charakteristischen Zahnzeit bzw. hinsichtlich der daraus abgeleiteten Drehmomentbeiträge lassen sich unzulässig hohe Abweichungen diagnostizieren. Somit kann in vielen Fällen rechtzeitig, d.h. bevor ggf. weitere Schäden an der Brennkraftmaschine auftreten, eine Reparatur der Brennkraftmaschine veranlasst werden.

(D) Eine die Abweichung der einzelnen Zylinder untereinander beschreibende Größe wie insbesondere die charakteristische Zahnzeit lässt sich als Eingang für eine Regelung verwenden, die dann auf ein geeignetes Stellglied (z. B. die Einsprit ^¬ zung) wirkt. Dadurch kann insbesondere eine Laufunruhe der Brennkraftmaschine minimiert werden.

Es wird darauf hingewiesen, dass anstelle des zweiten Zylin- ders Z2 selbstverständlich auch jeder andere Zylinder der mit dem Zylinderdrucksensor ausgestattete Leitzylinder sein kann.

Figur 5 zeigt eine Plausibilitätskontrolle von mehreren Mess ^¬ signalen von jeweils einem Zylinderdrucksensor anhand eines Vergleichs mit einer Schätzung jeweils einer in einem Arbeitstakt freigesetzten Energiemenge basierend auf einer Aus ^¬ wertung von gemessenen Zahnzeiten. Im Unterschied zu Figur 4 sind in dem unteren Diagramm von Figur 5 die gestrichelten Pfeile nicht mehr vorhanden. Außerdem ist auf einer zusätzlichen rechten Ordinate der zugehörige Zylinderdruck aufgetra ^¬ gen, welcher während des jeweiligen Arbeitstaktes in dem je- weiligen Zylinder auftritt. Die Zylinderdrücke, welche je ^¬ weils mit einem zylinderindividuellen Zylinderdrucksensor gemessen wurden, sind jeweils mit einem Dreieck dargestellt.

Wie aus Figur 5 ersichtlich, befinden sich in der gewählten willkürlichen Skalierung der beiden Ordinaten für die Zylinder ZI, Z2 und Z4 die Dreiecke jeweils ungefähr auf halber Höhe der Kreise. Lediglich bei dem Zylinder Z3 befindet sich das Dreieck deutlich höher als auf der Hälfte der Höhe des entsprechenden Kreises. Unter der Voraussetzung, dass die Be- Stimmung der charakteristischen Zahnzeiten bzw. der freigesetzten Energiemengen nicht mit einem Fehler behaftet ist, kann dann davon ausgegangen werden, dass der Zylinderdrucksensor des Zylinders Z3 oder eine diesem Zylinderdrucksensor nachgeschaltete Auswerteeinrichtung für des Messsignal des Zylinderdrucksensors fehlerhaft ist. Gegebenenfalls kann der Fehler in dem Zylinderdruckmesssignal für den zweiten Zylinder durch eine Anpassung einer entsprechenden Sensorkennlinie kompensiert werden. Figur 6 zeigt einen möglichen Ablauf für ein Verfahren zum Adaptieren einer Sensorkennlinie eines Zylinderdrucksensors basierend auf einem zylinderselektiven Vergleich zwischen (a) einem Schätzwert für die in dem Arbeitstakt des betreffenden Zylinders freigesetzte Energiemenge und (b) einem von einem Zylinderdrucksensor erfassten Messwert für den Zylinderdruck in dem betreffenden Zylinder.

Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird in einem Schritt S2 zunächst geprüft, ob ein stabiler Betriebs- bzw. Lastpunkt für die Brennkraftmaschine vorliegt. Ein solcher stabiler Be ^¬ triebs- bzw. Lastpunkt liegt beispielsweise dann vor, wenn die Kraftstoff-Einspritzmassen von Arbeitsspiel zu Arbeits- spiel geringe Schwankungen aufweisen (Einspritzmasse weist eine geringe Dynamik auf) und/oder wenn die Umgebungsbedingung wie beispielsweise die Motortemperatur der Brennkraft- machine, welche insbesondere durch die Öltemperatur gegeben sein kann, in bestimmten Grenzen liegt. Falls kein stabiler Betriebs- bzw. Lastpunkt vorliegt, dann wird gewartet, bis zu einem späteren Zeitpunkt ein solcher stabiler Betriebs- bzw. Lastpunkt gegeben ist. Falls kein stabiler Betriebs- bzw. Lastpunkt vorliegt, dann wird in einem Schritt S4 für den be- treffenden Zylinder die charakteristische Zahnzeit bzw. die freigesetzte Energiemenge, wie oben erläutert, bestimmt. Da ^¬ nach wird in einem Schritt S6 für den betreffenden Zylinder das innere Drehmoment mittels des an dem Zylinder angebrach ^¬ ten Zylinderdrucksensors bestimmt. In einem nachfolgenden Schritt S8 wird überprüft, ob (a) das Schätzergebnis für den zylinderindividuellen Drehmomentbeitrag basierend auf der Auswertung der betreffenden Zahnzeiten und (b) die von der Zylinderdruckmesstechnik gelieferten Messergebnisse für den Drehmomentbeitrag innerhalb vordefinierter Grenzen gleich sind. Ist dies der Fall, dann liegt kein Fehler vor. Falls nicht, dann liegt ein Fehlerverdacht vor, welcher optional (in Figur 6 nicht dargestellt) in einem weiteren stabilen Betriebs- bzw. Lastpunkt der Brennkraftmaschine verifiziert werden kann. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird in einem Schritt S10 im Falle eines Fehlers eine Sensor ^¬ kennlinie beispielsweise durch eine Änderung einer Steigung bzw. eines Proportionalitätsfaktors zwischen dem physikali ^¬ schen Ausgangssignal des betreffenden Zylinderdrucksensors und dem jeweiligen den tatsächlich vorhandenen Zylinderdruck angebenden Zylinderdruckmesssignal und/oder durch das Verwenden eines neuen Offset-Wertes adaptiert. Mit dieser adaptier ^¬ ten Sensorkennlinie kann der betreffende Zylinderdrucksensor dann wieder in gewohnter Weise für eine Motorsteuerung verwendet werden.

Das hier beschriebene Verfahren hat den Vorteil, dass ein Ka ^¬ librieren der Zylinderdrucksensorik im Betrieb einer Brenn- kraftmaschine durchgeführt werden kann. Es ist lediglich er ^¬ forderlich, dass die Brennkraftmaschine zumindest für kurze Zeit in einem stabilen Betriebs- bzw. Lastpunkt betrieben wird. Außerdem können mit dem beschriebenen Verfahren Fehler in der Zylinderdruckmesstechnik zuverlässig erkannt und ggf. auch diagnostiziert werden.