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EP1857659A2 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine Download PDF

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Publication number
EP1857659A2
EP1857659A2 EP07104735A EP07104735A EP1857659A2 EP 1857659 A2 EP1857659 A2 EP 1857659A2 EP 07104735 A EP07104735 A EP 07104735A EP 07104735 A EP07104735 A EP 07104735A EP 1857659 A2 EP1857659 A2 EP 1857659A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cylinder
combustion
cylinders
determined
fuel mixture
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07104735A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1857659A3 (de
Inventor
Thomas Kettl
Hong Zhang
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Continental Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Continental Automotive GmbH filed Critical Siemens AG
Publication of EP1857659A2 publication Critical patent/EP1857659A2/de
Publication of EP1857659A3 publication Critical patent/EP1857659A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1497—With detection of the mechanical response of the engine
    • F02D41/1498—With detection of the mechanical response of the engine measuring engine roughness
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D35/023—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/009—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating position or synchronisation signals

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for operating an internal combustion engine having a plurality of cylinders.
  • an internal combustion engine may for example be gasoline or diesel operated.
  • the object of the invention is to provide a method and a corresponding device which is simple and enables precise operation of a multi-cylinder internal combustion engine.
  • the invention is characterized by a method and a corresponding device for operating an internal combustion engine having a plurality of cylinders.
  • At least one of the cylinders is designed as a reference cylinder to which a cylinder pressure sensor is assigned.
  • the cylinders are assigned at least one actuator each.
  • a crankshaft angle sensor is provided.
  • a combustion characteristic value is determined as a function of the measuring signal of the cylinder pressure sensor.
  • the combustion characteristic is characteristic of the course of combustion of the air / fuel mixture in the reference cylinder.
  • At least one manipulated variable for at least one actuator is adjusted with respect to a plurality of cylinders as a function of the combustion characteristic value in the sense of adapting the course of the combustion in the reference cylinder to a predetermined combustion sequence.
  • the knowledge is used that the adjustment of the manipulated variable for at least one actuator, which is assigned to the reference cylinder, depending on the Verbrennungskennwert in the sense of adjusting the course of combustion in the reference cylinder to a predetermined sequence of combustion is also easily transferable additional cylinders, such as. B. all cylinders of a cylinder bank of the internal combustion engine or, for example, all other cylinders of the internal combustion engine.
  • additional cylinders such as. B. all cylinders of a cylinder bank of the internal combustion engine or, for example, all other cylinders of the internal combustion engine.
  • the combustion characteristic value is representative of a focus of combustion of the air / fuel mixture in the reference cylinder.
  • the combustion characteristic is thus particularly suitable for enabling a very precise operation of the internal combustion engine.
  • the combustion characteristic value is determined as a function of a pressure center derived from the measurement signal of the cylinder pressure sensor via the compression stroke and the working cycle of the reference cylinder.
  • the insight is used that the pressure center of gravity correlates with the focus of combustion.
  • the combustion characteristic value is representative of a speed of combustion of the air / fuel mixture in the reference cylinder. Again, the knowledge is used that in the knowledge of the speed of combustion, a very precise operation of the internal combustion engine is possible.
  • the speed of combustion is understood in particular to be the rate of propagation of the respective flame front.
  • the combustion characteristic value is determined as a function of a maximum gradient of the pressure in the reference cylinder derived from the measurement signal of the cylinder pressure sensor during the combustion of the air / fuel mixture in the reference cylinder becomes.
  • the maximum gradient is characterized by the fact that it correlates very strongly with the speed of combustion of the air / fuel mixture in the reference cylinder and is easy to determine.
  • the at least one manipulated variable for at least one actuator with respect to a plurality of cylinders influences an exhaust gas recirculation or a pre-injection quantity to be metered or a position of a main injection pattern or a firing angle related to the crankshaft angle.
  • a main injection pattern may for example be characterized by a single injection pulse, but also by a plurality of injection pulses. In this way, the adjustments can be made particularly precise with respect to the plurality of cylinders.
  • an acceleration characteristic value for an angular acceleration during the combustion of the air / fuel mixture in the respective cylinder is determined individually for each cylinder in a quasi-stationary operation of the internal combustion engine.
  • the knowledge is used that the angular acceleration during the combustion of the air / fuel mixture is in each case representative of the respective torque contribution which is generated by the respective combustion in the respective cylinder.
  • At least one manipulated variable is adjusted in each case individually for the cylinder in the sense of an adaptation of the acceleration characteristic values assigned to the respective cylinders. In this way, an equalization of the torque contributions generated in the respective cylinders can be performed easily and reliably, and relative to each other.
  • an absolutely accurate adjustment of the torque contributions can also be achieved in the respective cylinders. This allows a particularly precise and thus also comfortable control of the internal combustion engine.
  • the manipulated variable to be adapted at least one cylinder individually influences an amount of fuel to be metered into the respective cylinder. In this way, a particularly simple and precise influencing of the respective absolute torque contribution is possible.
  • the manipulated variable to be adapted at least one cylinder individually influences a position of a main injection pattern in the respective cylinder, which is related to the crankshaft angle. In this way, particularly simple and precise influencing of the respective absolute torque contribution is possible.
  • the acceleration characteristic value is determined individually for each cylinder as a function of the angular acceleration during the combustion of the air / fuel mixture in the respective cylinder. This is very precise.
  • the acceleration characteristic value is determined as a function of the time duration of a predeterminable angle segment. This is very easy. Below an angle segment is a given one Angular range with respect to the crankshaft angle to understand, preferably to a respective reference point with respect to the individual cylinder, such. B. is a top dead center of the upper piston, based.
  • the crankshaft angle range is referred to as the crankshaft angle range within a working cycle of an internal combustion engine, during which time the torque generated in each case can be assigned to one of the cylinders.
  • the crankshaft angle range occupied by a cylinder segment in a four-cycle engine is 720 ° crankshaft angle divided by the number of cylinders.
  • an actual torque is determined depending on the measurement signal of the cylinder pressure sensor.
  • a torque model whose output variables are manipulated variables is adjusted as a function of the actual torque for a plurality of cylinders. This then allows a particularly precise control of the torque.
  • An internal combustion engine (FIG. 1) comprises an intake tract 1, an engine block 2, a cylinder head 3 and an exhaust tract 4.
  • the intake tract 1 preferably comprises a throttle valve 5, furthermore a collector 6 and an intake manifold 7, which leads to a cylinder Z1 via an intake passage is guided in the engine block.
  • the engine block 2 further comprises a crankshaft 8, which is coupled via a connecting rod 10 with the piston 11 of the cylinder Z1.
  • the cylinder head 3 comprises a valve drive with a gas inlet valve 12 and a gas outlet valve 13.
  • the cylinder head 3 further comprises an injection valve 18 and optionally a spark plug 19.
  • the injection valve 18 may also be arranged in the intake manifold 7.
  • Exhaust gas recirculation 15 is provided, through which exhaust gas can be recirculated into the intake tract 1 as a function of a position of an exhaust gas recirculation valve 16.
  • a catalyst 21 is provided in the exhaust tract 4.
  • a control device 25 is provided which is associated with sensors which detect different measured variables and in each case determine the value of the measured variable.
  • Operating variables include the measured quantities and variables derived from them.
  • the control device determines depending on at least one of the operating variables manipulated variables, which are then converted into one or more actuating signals for controlling the actuators of the internal combustion engine by means of corresponding actuators.
  • the control device may also be referred to as a device for operating the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine has a plurality of cylinders Z1-Z4, wherein the respective cylinders Z1-Z4 are then respectively assigned corresponding actuators and possibly also sensors.
  • the sensors are a pedal position sensor 26 that detects an accelerator pedal position of an accelerator pedal 27, an air mass sensor 28 that detects an air mass flow from the top of the throttle, a first temperature sensor 32 that detects an intake air temperature, an intake manifold pressure sensor 34 that detects an intake manifold pressure in the accumulator 6 , a crank angle shaft sensor 36, which detects a crankshaft angle, which is then assigned a speed, and a second temperature sensor 38, which detects a temperature within the crankshaft housing.
  • a cylinder Z1 which is designed as a reference cylinder, a cylinder pressure sensor 39 is assigned, the measurement signal is representative of a pressure curve in the reference cylinder.
  • An exhaust gas probe 43 is provided, which may be arranged in the catalytic converter 21 or upstream of the catalytic converter 21 may be arranged and detects a residual oxygen content of the exhaust gas.
  • any subset of said sensors may be present or additional sensors may also be present.
  • the actuators are, for example, the throttle valve 5, the gas inlet and gas outlet valves 12, 13, the exhaust gas recirculation valve 16, the injection valve 18 or the spark plug 19.
  • the throttle valve 5 and the spark plug 19 are, for example, the throttle valve 5, the gas inlet and gas outlet valves 12, 13, the exhaust gas recirculation valve 16, the injection valve 18 or the spark plug 19.
  • Programs for operating the internal combustion engine are stored in a memory of the internal combustion engine and are processed during operation of the internal combustion engine in the control device 25.
  • a first program, shown in FIG. 2, for operating an internal combustion engine is started in a step S1 in which variables are initialized if necessary.
  • the start can be done, for example, during operation at predetermined intervals. However, it can also take place if specified operating variables assume specific values or value ranges.
  • a pressure center P_COMB_CTR is determined via the compression stroke and the working cycle of the reference cylinder as a function of the measurement signal MS of the cylinder pressure sensor 39.
  • a center of gravity COMB_CTR_AV of the combustion of the air / fuel mixture in the reference cylinder Z1 is then determined, specifically as a function of the pressure center P_COMB_CTR via the compression stroke and the power stroke of the reference cylinder Z1.
  • This can be done for example by a direct temporal equalization of the center of gravity COMB_CTR_AV combustion with the pressure center P_COMB_CTR.
  • a correlating time offset between the two can also be taken into account.
  • a pre-injection amount correction value MFF_PILOT_COR is then determined as a function of the center of gravity COMB_CTR_AV of the combustion and a predetermined center of gravity COMB_CTR_SP combustion of the air / fuel mixture in the reference cylinder Z1 in the sense of an alignment of the two together.
  • a controller may be provided, which may have, for example, a P, an I or a D component.
  • the pre-injection amount correction value MFF_PILOT_COR can also be determined as a function of a characteristic map.
  • the determination of the pre-injection quantity correction value MFF_PILOT_COR then takes place with reference to the respective current load point, which may be predetermined, for example, by a torque to be set.
  • an exhaust gas recirculation rate correction value EGR_COR and / or an injection start angle correction value SOI_COR for correcting an injection start angle SOI of a main injection pattern can be determined in a corresponding manner, as can the pre-injection amount correction value MFF_PILOT_COR be stored in the memory of the control device for the wider region of the internal combustion engine.
  • the pre-injection amount correction value MFF_PILOT_COR be stored in the memory of the control device for the wider region of the internal combustion engine.
  • the correction values determined in step S6 can be stored, for example, assigned to a load variable, such as the torque to be set.
  • the correction values are stored in the sense of an adaptation.
  • a step S8 the method is subsequently terminated.
  • step S4 it is also possible to dispense with step S4 and instead to carry out the calculations in step S6 in accordance with the pressure center P_COMB_CTR and a correspondingly predetermined pressure center.
  • steps S10 to S14 may also be provided.
  • a maximum gradient P_GRD_MAX of the pressure in the reference cylinder during the combustion of the air / fuel mixture in the reference cylinder is determined as a function of the measurement signal MS of the cylinder pressure sensor 39. This is preferably done within a crank angle window from about top dead center in the combustion and about 30 to 40 ° crankshaft angle thereafter.
  • a speed COMB_V_AV of the combustion of the air / fuel mixture in the reference cylinder is then determined, specifically as a function of the maximum gradient P_GRD_MAX of the pressure in the reference cylinder during the combustion of the air / fuel mixture. This is preferably done by means of a predefined predetermined Assignment rule, for example, by a proportional allocation.
  • the pre-injection quantity correction value MFF_PILOT_COR is determined as a function of the speed COMB_V_AV of the combustion and a predetermined speed COMB_V_SP of the combustion of the air / fuel mixture in the reference cylinder Z1 in accordance with the procedure of step S6. Accordingly, alternatively or additionally, the injection start angle correction value SOI_COR and / or the exhaust gas recirculation rate correction value EGR_COR are determined in the step 14.
  • step S12 can also be dispensed with here and a correspondingly adapted calculation can be carried out in the step S14.
  • steps S6 and S14 when determining the correction values, accordingly, both adaptation of the center of gravity COMB_CTR_AV to the predetermined center of gravity COMB_CTR_SP of combustion and adaptation of the speed COMB_V_AV of the combustion to the predetermined speed COMB_V_SP of the combustion are promoted.
  • correction values determined in steps S16 and / or S14 are used in further operation of the internal combustion engine with respect to a plurality of cylinders Z1-Z4.
  • This may, for example, be the cylinders Z1-Z4 of a cylinder bank or, for example, also all cylinders Z1-Z4 of the internal combustion engine.
  • a second program is started.
  • variables may be used be initialized.
  • the second program is preferably started at predeterminable time intervals during the operation of the internal combustion engine. However, it can also be started if a subset of the operating variables assume predeterminable values or value ranges.
  • a quasi-stationary operation BZ_STAT of the internal combustion engine is present.
  • the quasi-stationary operation BZ_STAT is typically characterized by a substantially constant speed and a substantially constant torque and over several cycles. If the condition of step S18 is not met, the second program is preferably ended in step S26. If, on the other hand, the condition of step S18 is fulfilled, then in a step S20 an angular acceleration A_i is determined during the combustion of the air / fuel mixture in the respective cylinder Z1 to Z4.
  • An “i” is a placeholder for the respective cylinder Z1 to Z4 and could therefore also be shown as an index.
  • the placeholder “i” can assume values from 1 to 1, where I corresponds to the number, for example, of the cylinders Z1-Z4 of a cylinder bank or also of all cylinders Z1-Z4 of the internal combustion engine.
  • an average angular acceleration A_MEAN is determined by averaging the angular accelerations A_i determined in step S20 during the combustion of the air / fuel mixture in the respective cylinders.
  • a cylinder-specific fuel quantity correction value MFF_COR_i for the respective cylinder Z1-Z4 is then dependent on the angular acceleration associated therewith A_i during combustion and the mean angular acceleration A_MEAN determined in the sense of an approximation of the respective angular acceleration A_i of each cylinder Z1-Z4 to the mean angular acceleration A_MEAN.
  • a corresponding controller can be provided or, for example, the respective cylinder-specific fuel quantity correction value MFF_COR_I can be determined as a function of a characteristic field. Accordingly, in each case a cylinder-specific injection start angle correction value SOI_COR_i can be determined in the step S24.
  • the correction values ascertained in step S24 are then stored in the memory of the control device 25 for further operation in a cylinder-specific manner and preferably in relation to the currently present load point.
  • a characteristic diagram can be provided in which the respective cylinder-specific correction values can be stored as a function of the load point.
  • the adaptation of the respective map values takes place in the sense of an adaptation.
  • step S26 the process is ended in step S26.
  • steps S28 to S32 may also be provided.
  • the steps S28 to S32 correspond to the steps S20 to S24 with the difference that as the acceleration characteristic value for the angular acceleration during the combustion of the air / fuel mixture in the respective cylinders Z1 to Z4, which are determined individually for each cylinder, angle segment time periods are particularly preferred Cylinder segment durations T_SEG_i, are determined individually for each cylinder and in step S30 a mean cylinder segment time T_SEG_MEAN is determined.
  • the program according to FIG. 3 is ended in a step S26.
  • a third program (FIG. 4) is started in a step S34.
  • variables may be initialized in step S34.
  • the start of the third program is timely to an engine start of the internal combustion engine.
  • cylinder-specific control signals SG_INJ_i for the respective injection valves 18, which are assigned to the respective cylinders Z1 to Z4, are determined.
  • an additional fuel quantity MFF and / or a pre-injection quantity MFF_PILOT to be metered and / or an injection start angle SOI with respect to a main injection pattern are predetermined, for example, by further functions which are stored in the control device in the form of programs.
  • the injection start angle is thus representative of a crankshaft angle related position of the main injection pattern.
  • the main injection pattern may comprise only one injection pulse; however, it may also include multiple injection pulses.
  • the respective cylinder-specific fuel quantity correction value MFF_COR_i and / or the respective cylinder-specific injection start angle correction value SOI_COR_i and / or the respective assigned pre-injection amount correction value MFF_PILOT_COR are determined. This is preferably carried out as a function of the load or else as a function of the value of further operating variables with corresponding consideration of the correction values determined in steps S6 and / or S14 and / or S24 and / or S32. Subsequently, the respective injection valve 18 is then controlled accordingly by means of the cylinder-specific control signal SG_INJ_i.
  • an actuating signal SG_EGR for the exhaust gas recirculation valve 16 is determined as a function of a set exhaust gas recirculation rate EGR, which is determined by another program of the control device, and the exhaust gas recirculation rate correction value EGR_COR.
  • the exhaust gas recirculation rate correction value EGR_COR is likewise preferably determined as a function of load or dependent on further operating variables as a function of a corresponding characteristic map whose characteristic map values are correspondingly adapted or adapted during the corresponding passes of steps S6 or S14.
  • the exhaust gas recirculation valve 16 is then activated.
  • the program preferably remains for a predefinable time duration, which may also correspond to a predefinable crankshaft angle, which is preferably predetermined such that the steps S36 and S38 are each executed, for example, once per cylinder segment.
  • a fourth program may also be provided, which is explained in more detail below with reference to the flowchart of FIG.
  • the fourth program is started in a step S42 in which variables can be initialized if necessary.
  • the start in the step S42 can take place, for example, at predetermined time intervals during the operation of the internal combustion engine.
  • an actual torque TQI_AV is determined as a function of the measurement signal MS of the cylinder pressure sensor 39.
  • a torque model TQI_MOD whose output variables are manipulated variables is then adapted as a function of the actual torque TQI_AV. This is preferably done by comparing a corresponding desired torque TQI_SP with the determined actual torque TQI_AV.
  • a torque model is for example in the Manual combustion engine, 2nd edition June 2002, Friedrich Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig / Wiesbaden, pages 554-556 discloses, the contents of which are hereby incorporated in this regard.
  • the adaptation of the torque model TQI_MOD preferably also takes place adaptively. It also takes place not only with regard to the reference cylinder but also the multiple cylinders.
  • the program is subsequently terminated in a step S48.
  • a firing angle correction value IGN_COR can also be respectively determined.
  • a control signal for actuating the respective spark plugs 19 can then also be determined, specifically as a function of an otherwise determined ignition angle and the ignition angle correction value IGN_COR.

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Abstract

Eine Brennkraftmaschine hat mehrere Zylinder, bei denen mindestens ein Zylinder als Referenzzylinder ausgebildet ist, dem ein Zylinderdrucksensor zugeordnet ist, wobei den Zylindern mindestens je ein Stellglied zugeordnet ist und ein Kurbelwellenwinkelsensor vorgesehen ist. Ein Verbrennungskennwert, der für den Ablauf der Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem Referenzzylinder charakteristisch ist, wird abhängig von dem Messsignal (MS) des Zylinderdrucksensors ermittelt. Mindestens eine Stellgröße für mindestens ein Stellglied wird bezüglich mehrerer Zylinder abhängig von dem Verbrennungskennwert im Sinne einer Anpassung des Ablaufs der Verbrennung in dem Referenzzylinder an einen vorgegebenen Ablauf der Verbrennung angepasst.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern. Eine derartige Brennkraftmaschine kann beispielsweise Benzinoder Diesel-betrieben sein.
  • Immer strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich zulässiger Schadstoffemissionen von Kraftfahrzeugen, in denen Brennkraftmaschinen angeordnet sind, machen es erforderlich, die Schadstoffemissionen beim Betrieb der Brennkraftmaschine so gering wie möglich zu halten. Dies kann zum einen dadurch erfolgen, dass die Schadstoffemissionen verringert werden, die während der Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine entstehen. Zum anderen sind in Brennkraftmaschinen Abgasnachbehandlungssysteme im Einsatz, die die Schadstoffemissionen, die während des Verbrennungsprozesses des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in den jeweiligen Zylindern erzeugt werden, in unschädliche Stoffe umwandeln. Allen Ansätzen ist gemeinsam, dass eine präzise Steuerung der Brennkraftmaschine, dazu beitragen kann, die Schadstoffemissionen in geeigneter Art und Weise gering zu halten.
  • Ferner machen auch hohe Anforderungen im Hinblick auf den Fahrkomfort ein präzises Steuern der Brennkraftmaschine erforderlich.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zu schaffen, das bzw. die einfach ist und einen präzisen Betrieb einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern ermöglicht.
  • 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 zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern. Mindestens einer der Zylinder ist als ein Referenzzylinder ausgebildet, dem ein Zylinderdrucksensor zugeordnet ist. Den Zylindern ist mindestens je ein Stellglied zugeordnet. Ferner ist ein Kurbelwellenwinkelsensor vorgesehen. Ein Verbrennungskennwert wird abhängig von dem Messsignal des Zylinderdrucksensors ermittelt. Der Verbrennungskennwert ist charakteristisch für den Ablauf der Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem Referenzzylinder. Mindestens eine Stellgröße für mindestens ein Stellglied wird bezüglich mehrerer Zylinder abhängig von dem Verbrennungskennwert im Sinne einer Anpassung des Ablaufs der Verbrennung in dem Referenzzylinder an einen vorgegebenen Ablauf der Verbrennung angepasst.
  • Auf diese Weise wird die Erkenntnis genutzt, dass das Anpassen der Stellgröße für mindestens ein Stellglied, das dem Referenzzylinder zugeordnet ist, abhängig von dem Verbrennungskennwert im Sinne einer Anpassung des Ablaufs der Verbrennung in dem Referenzzylinder an einen vorgegebenen Ablauf der Verbrennung auch einfach übertragbar ist auf weitere Zylinder, wie z. B. alle Zylinder einer Zylinderbank der Brennkraftmaschine oder auch beispielsweise alle weiteren Zylinder der Brennkraftmaschine. Auf diese Weise wird der Aufwand für die benötigte Sensorik, also insbesondere die Anzahl der Zylinderdrucksensoren, deutlich verringert und es ist dennoch ein sehr präzises Steuern der Brennkraftmaschine möglich.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Verbrennungskennwert repräsentativ für einen Schwerpunkt der Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem Referenzzylinder. Diesbezüglich hat sich gezeigt, dass so der Verbrennungskennwert besonders geeignet ist zum Ermöglichen eines sehr präzisen Betriebs der Brennkraftmaschine.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Verbrennungskennwert abhängig von einem von dem Messsignal des Zylinderdrucksensors hergeleiteten Druckschwerpunkts über den Verdichtungstakt und den Arbeitstakt des Referenzzylinders ermittelt. In diesem Zusammenhang wird die Erkenntnis genutzt, dass der Druckschwerpunkt mit dem Schwerpunkt der Verbrennung korreliert. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Verbrennungskennwert repräsentativ für eine Geschwindigkeit der Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem Referenzzylinder. Auch hier wird die Erkenntnis genutzt, dass bei der Kenntnis der Geschwindigkeit der Verbrennung ein sehr präziser Betrieb der Brennkraftmaschine möglich ist.
  • Unter der Geschwindigkeit der Verbrennung wird insbesondere die Geschwindigkeit der Ausbreitung der jeweiligen Flammenfront verstanden.
  • In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn der Verbrennungskennwert abhängig von einem von dem Messsignal des Zylinderdrucksensors hergeleiteten maximalen Gradienten des Drucks in dem Referenzzylinder während der Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem Referenzzylinder ermittelt wird. Der maximale Gradient zeichnet sich dadurch aus, dass er sehr stark mit der Geschwindigkeit der Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem Referenzzylinder korreliert und einfach zu ermitteln ist.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beeinflusst die mindestens eine Stellgröße für mindestens ein Stellglied bezüglich mehrerer Zylinder eine Abgasrückführung oder eine zuzumessende Voreinspritzmenge oder eine auf den Kurbelwellenwinkel bezogene Lage eines Haupteinspritzmusters oder einen Zündwinkel. Ein Haupteinspritzmuster kann beispielsweise durch einen einzigen Einspritzpuls, aber auch durch mehrere Einspritzpulse charakterisiert sein. Auf diese Weise können die Anpassungen besonders präzise bezüglich der mehreren Zylinder durchgeführt werden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird in einem quasi-stationären Betrieb der Brennkraftmaschine je ein Beschleunigungskennwert für eine Winkelbeschleunigung während der Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder zylinderindividuell ermittelt. Dabei wird die Erkenntnis genutzt, dass die Winkelbeschleunigung während der Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches jeweils repräsentativ ist für den jeweiligen Drehmomentbeitrag, der durch die jeweilige Verbrennung in dem jeweiligen Zylinder erzeugt wird.
  • Mindestens eine Stellgröße wird jeweils zylinderindividuell im Sinne einer Angleichung der den jeweiligen Zylindern zugeordneten Beschleunigungskennwerten angepasst. Auf diese Weise kann eine Gleichstellung der in den jeweiligen Zylindern erzeugten Drehmomentbeiträgen einfach und zuverlässig durchgeführt werden und zwar relativ zueinander. Im Zusammenhang mit dem Anpassen der mindestens einen Stellgrößte für mindestens ein Stellglied bezüglich mehrerer Zylinder abhängig von dem Verbrennungskennwert im Sinne der Anpassung des Ablaufs der Verbrennungen im Referenzzylinder an den vorgegebenen Ablauf der Verbrennung kann auch in den jeweiligen Zylindern eine absolut genaue Einstellung der Drehmomentbeiträge erreicht werden. Dies ermöglicht eine besonders präzise und somit auch komfortable Steuerung der Brennkraftmaschine.
  • In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn die mindestens eine zylinderindividuell anzupassende Stellgröße eine in den jeweiligen Zylinder zuzumessende Kraftstoffmenge beeinflusst. Auf diese Weise ist eine besonders einfache und präzise Beeinflussung des jeweiligen absoluten Drehmomentbeitrags möglich.
  • In diesem Zusammenhang ist es ferner vorteilhaft, wenn die mindestens eine zylinderindividuell anzupassende Stellgröße eine auf den Kurbelwellenwinkel bezogene Lage eines Haupteinspritzmusters in den jeweiligen Zylinder beeinflusst. Auch auf diese Weise ist besonders einfach und präzise Beeinflussung des jeweiligen absoluten Drehmomentbeitrags möglich.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Beschleunigungskennwert abhängig von der Winkelbeschleunigung während des Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder zylinderindividuell ermittelt. Dies ist besonders präzise.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Beschleunigungskennwert abhängig von der Zeitdauer eines vorgebbaren Winkelsegments ermittelt. Dies ist besonders einfach. Unter einem Winkelsegment ist ein vorgegebener Winkelbereich bezüglich des Kurbelwellenwinkels zu verstehen, der bevorzugt auf einen jeweiligen Referenzpunkt bezüglich des individuellen Zylinders, wie z. B. einen oberen Totpunkt des oberen Kolbens, bezogen ist.
  • In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn das Winkelsegment das jeweilige Zylindersegment ist. Als das Zylindersegment wird derjenige Kurbelwellenwinkelbereich bezeichnet innerhalb eines Arbeitsspiels einer Brennkraftmaschine, während dessen das jeweils erzeugte Drehmoment je einem der Zylinder zuzuordnen ist. Der Kurbelwellenwinkelbereich, den ein Zylindersegment einnimmt, beträgt bei einer Viertakt-Brennkraftmaschine 720° Kurbelwellenwinkel geteilt durch die Anzahl der Zylinder.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird abhängig von dem Messsignal des Zylinderdrucksensors ein Ist-Drehmoment ermittelt. Ein Drehmomentmodell, dessen Ausgangsgrößen Stellgrößen sind, wird abhängig von dem Ist-Drehmoment für mehrere Zylinder angepasst. Dies ermöglicht dann eine besonders präzise Steuerung des Drehmoments.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert:
  • Es zeigen:
    • Figur 1 eine Brennkraftmaschine,
    • Figur 2 ein Ablaufdiagramm eines ersten Programms zum Betreiben der Brennkraftmaschine,
    • Figur 3 ein Ablaufdiagramm eines zweiten Programms zum Betreiben der Brennkraftmaschine,
    • Figur 4 ein Ablaufdiagramm eines dritten Programms zum Betreiben der Brennkraftmaschine und
    • Figur 5 ein Ablaufdiagramms eines vierten Programms zum Betreiben der Brennkraftmaschine.
  • Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • Eine Brennkraftmaschine (Figur 1) umfasst einen Ansaugtrakt 1, einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3 und einen Abgastrakt 4. Der Ansaugtrakt 1 umfasst vorzugsweise eine Drosselklappe 5, ferner einen Sammler 6 und ein Saugrohr 7, das hin zu einem Zylinder Z1 über einen Einlasskanal in den Motorblock geführt ist. Der Motorblock 2 umfasst ferner eine Kurbelwelle 8, welche über eine Pleuelstange 10 mit dem Kolben 11 des Zylinders Z1 gekoppelt ist.
  • Der Zylinderkopf 3 umfasst einen Ventiltrieb mit einem Gaseinlassventil 12 und einem Gasauslassventil 13. Der Zylinderkopf 3 umfasst ferner ein Einspritzventil 18 und gegebenenfalls eine Zündkerze 19. Alternativ kann das Einspritzventil 18 auch in dem Saugrohr 7 angeordnet sein.
  • Eine Abgasrückführung 15 ist vorgesehen, durch die abhängig von einer Stellung eines Abgasrückführventils 16 Abgas in den Ansaugtrakt 1 zurückgeführt werden kann.
  • In dem Abgastrakt 4 ist ein Katalysator 21 vorgesehen.
  • Eine Steuervorrichtung 25 ist vorgesehen, der Sensoren zugeordnet sind, die verschiedene Messgrößen erfassen und jeweils den Wert der Messgröße ermitteln. Betriebsgrößen umfassen die Messgrößen und von diesen abgeleitete Größen. Die Steuervorrichtung ermittelt abhängig von mindestens einer der Betriebsgrößen Stellgrößen, die dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern der Stellglieder der Brennkraftmaschine mittels entsprechender Stellantriebe umgesetzt werden. Die Steuervorrichtung kann auch als Vorrichtung zum Betreiben der Brennkraftmaschine bezeichnet sein.
  • Die Brennkraftmaschine hat mehrere Zylinder Z1-Z4, wobei dem jeweiligen Zylinder Z1-Z4 dann jeweils entsprechende Stellglieder und gegebenenfalls auch Sensoren zugeordnet sind.
  • Die Sensoren sind ein Pedalstellungsgeber 26, welcher eine Fahrpedalstellung eines Fahrpedals 27 erfasst, ein Luftmassensensor 28, welcher einen Luftmassenstrom von aufwärts der Drosselklappe erfasst, ein erster Temperatursensor 32, welcher eine Ansauglufttemperatur erfasst, ein Saugrohrdrucksensor 34, welcher einen Saugrohrdruck in dem Sammler 6 erfasst, ein Kurbelwinkelwellensensor 36, welcher einen Kurbelwellenwinkel erfasst, dem dann eine Drehzahl zugeordnet wird, und ein zweiter Temperatursensor 38, welcher eine Temperatur innerhalb des Kurbelwellengehäuses erfasst.
  • Ferner ist einem Zylinder Z1, der als Referenzzylinder ausgebildet ist, ein Zylinderdrucksensor 39 zugeordnet, dessen Messsignal repräsentativ ist für einen Druckverlauf in dem Referenzzylinder.
  • Eine Abgassonde 43 ist vorgesehen, die in dem Katalysator 21 angeordnet sein kann oder auch stromaufwärts des Katalysators 21 angeordnet sein kann und die einen Restsauerstoffgehalt des Abgases erfasst.
  • Je nach Ausführungsform der Brennkraftmaschine kann eine beliebige Untermenge der genannten Sensoren vorhanden sein oder es können auch zusätzliche Sensoren vorhanden sein.
  • Die Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 5, die Gaseinlass- und Gasauslassventile 12, 13, das Abgasrückführventil 16, das Einspritzventil 18 oder die Zündkerze 19. Insbesondere im Falle einer Diesel-betriebenen Brennkraftmaschine kann auch auf die Drosselklappe 5 und die Zündkerze 19 verzichtet sein.
  • Programme zum Betreiben der Brennkraftmaschine sind in einem Speicher der Brennkraftmaschine gespeichert und werden während des Betriebs der Brennkraftmaschine in der Steuervorrichtung 25 abgearbeitet.
  • Ein erstes in Figur 2 wiedergegebene Programm zum Betreiben einer Brennkraftmaschine wird in einem Schritt S1 gestartet, in dem gegebenenfalls Variablen initialisiert werden. Der Start kann beispielsweise während des Betriebs in vorgebbaren Zeitabständen erfolgen. Er kann jedoch auch erfolgen, wenn vorgegebene Betriebsgrößen bestimmte Werte oder Wertebereiche einnehmen.
  • In einem Schritt S2 wird ein Druckschwerpunkt P_COMB_CTR über den Verdichtungstakt und den Arbeitstakt des Referenzzylinders abhängig von dem Messsignal MS des Zylinderdrucksensors 39 ermittelt.
  • In einem Schritt S4 wird dann ein Schwerpunkt COMB_CTR_AV der Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem Referenzzylinder Z1 ermittelt und zwar abhängig von dem Druckschwerpunkt P_COMB_CTR über den Verdichtungstakt und den Arbeitstakt des Referenzzylinders Z1. Dies kann beispielsweise durch eine direkte zeitliche Gleichsetzung des Schwerpunkts COMB_CTR_AV der Verbrennung mit dem Druckschwerpunkt P_COMB_CTR erfolgen. Gegebenenfalls kann jedoch auch ein korrelierender Zeitversatz zwischen beiden hierbei berücksichtigt werden.
  • In einem Schritt S6 wird dann ein Voreinspritzmengen-Korrekturwert MFF_PILOT_COR abhängig von dem Schwerpunkt COMB_CTR_AV der Verbrennung und einem vorgegebenen Schwerpunkt COMB_CTR_SP der Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem Referenzzylinder Z1 ermittelt und zwar im Sinne einer Angleichung der beiden aneinander. Dazu kann beispielsweise auch ein Regler vorgesehen sein, der beispielsweise einen P-, einen I- oder einen D-Anteil aufweisen kann. Ferner kann der Voreinspritzmengen-Korrekturwert MFF_PILOT_COR auch abhängig von einem Kennfeld ermittelt werden.
  • Bevorzugt erfolgt das Ermitteln des Voreinspritzmengen-Korrekturwertes MFF_PILOT_COR dann bezogen auf den jeweiligen aktuellen Lastpunkt, der beispielsweise durch ein einzustellendes Drehmoment vorgegeben sein kann.
  • Alternativ oder zusätzlich können auf entsprechende Weise auch ein Abgasrückführratenkorrekturwert EGR_COR und/oder ein Einspritzbeginnwinkelkorrektorwert SOI_COR zum Korrigieren eines Einspritzbeginnwinkels SOI eines Haupteinspritzmusters ermittelt werden und ebenso wie der Voreinspritzmengenkorrekturwert MFF_PILOT_COR in dem Speicher der Steuervorrichtung für den weiteren Bereich der Brennkraftmaschine gespeichert werden. Bevorzugt erfolgt dies im Sinne einer Adaption, wobei abhängig von Betriebsgrößen dazu beispielsweise ein Kennfeld vorgesehen sein kann. Es können so die in dem Schritt S6 ermittelten Korrekturwerte beispielsweise zugeordnet zu einer Lastgröße, wie dem einzustellenden Drehmoment, abgespeichert werden. Bevorzugt werden die Korrekturwerte im Sinne einer Adaption abgespeichert.
  • In einem Schritt S8 wird das Verfahren anschließend beendet.
  • Alternativ kann auch auf den Schritt S4 verzichtet sein und statt dessen die Berechnungen in dem Schritt S6 dann entsprechend abhängig von dem Druckschwerpunkt P_COMB_CTR und einem entsprechend vorgegebenen Druckschwerpunkt erfolgen.
  • Ferner können alternativ oder zusätzlich zu den Schritten S2 bis S6 auch Schritte S10 bis S14 vorgesehen sein. In einem Schritt S10 wird ein maximaler Gradient P_GRD_MAX des Drucks in dem Referenzzylinder während der Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem Referenzzylinder abhängig von dem Messsignal MS des Zylinderdrucksensors 39 ermittelt. Dies erfolgt bevorzugt innerhalb eines Kurbelwellenwinkelfensters von etwa dem oberen Totpunkt bei der Verbrennung und etwa 30 bis 40° Kurbelwellenwinkel danach.
  • In einem Schritt S12 wird dann eine Geschwindigkeit COMB_V_AV der Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem Referenzzylinder ermittelt und zwar abhängig von dem maximalen Gradienten P_GRD_MAX des Drucks in dem Referenzzylinder während der Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches. Dies erfolgt bevorzugt mittels einer fest vorgegebenen vorab ermittelten Zuordnungsvorschrift, beispielsweise durch eine proportionale Zuordnung.
  • Anschließend wird in einem Schritt S14 der Voreinspritzmengenkorrekturwert MFF_PILOT_COR abhängig von der Geschwindigkeit COMB_V_AV der Verbrennung und einer vorgegebenen Geschwindigkeit COMB_V_SP der Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem Referenzzylinder Z1 entsprechend des Vorgehens des Schrittes S6 ermittelt. Entsprechend werden auch alternativ oder zusätzlich der Einspritzbeginnwinkelkorrekturwert SOI_COR und/oder der Abgasrückführratenkorrekturwert EGR_COR in dem Schritt 14 ermittelt.
  • Entsprechend zu dem Vorgenannten kann analog zu dem Schritt S4 auch hier auf den Schritt S12 verzichtet sein und eine entsprechend angepasste Berechnung in dem Schritt S14 erfolgen. Bei einer Durchführung sowohl der Schritte S6 als auch S14 wird dementsprechend bei dem Ermitteln der Korrekturwerte sowohl ein Anpassen des Schwerpunktes COMB_CTR_AV an den vorgegebenen Schwerpunkt COMB_CTR_SP der Verbrennung als auch eine Anpassung der Geschwindigkeit COMB_V_AV der Verbrennung an die vorgegebene Geschwindigkeit COMB_V_SP der Verbrennung begünstigt.
  • Die in den Schritten S16 und/oder S14 ermittelten Korrekturwerte werden im weiteren Betrieb der Brennkraftmaschine bezüglich mehrerer Zylinder Z1-Z4 eingesetzt. Dabei kann es sich beispielsweise um die Zylinder Z1-Z4 einer Zylinderbank oder beispielsweise auch um alle Zylinder Z1-Z4 der Brennkraftmaschine handeln.
  • In einem Schritt S16 (Figur 3) wird ein zweites Programm gestartet. In dem Schritt S16 können gegebenenfalls Variablen initialisiert werden. Das zweite Programm wird bevorzugt in vorgebbaren Zeitabständen während des Betriebs der Brennkraftmaschine gestartet. Es kann jedoch auch gestartet werden, wenn eine Untermenge der Betriebsgrößen vorgebbare Werte oder Wertebereiche einnehmen.
  • In einem Schritt S18 wird geprüft, ob ein quasi-stationärer Betrieb BZ_STAT der Brennkraftmaschine vorliegt. Der quasistationäre Betrieb BZ_STAT ist typischerweise durch eine im Wesentlichen konstante Drehzahl und ein im Wesentlichen konstantes Drehmoment gekennzeichnet und zwar über mehrere Arbeitsspiele. Ist die Bedingung des Schrittes S18 nicht erfüllt, so wird das zweite Programm bevorzugt in dem Schritt S26 beendet. Ist die Bedingung des Schrittes S18 hingegen erfüllt, so wird in einem Schritt S20 eine Winkelbeschleunigung A_i während der Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder Z1 bis Z4 ermittelt.
  • Ein "i" ist ein Platzhalter für den jeweiligen Zylinder Z1 bis Z4 und könnte daher auch als Index dargestellt sein. Der Platzhalter "i" kann Werte von 1 bis I annehmen, wobei I der Anzahl beispielsweise der Zylinder Z1-Z4 einer Zylinderbank oder auch aller Zylinder Z1-Z4 der Brennkraftmaschine entspricht.
  • In einem Schritt S22 wird eine mittlere Winkelbeschleunigung A_MEAN durch Mitteln der in dem Schritt S20 ermittelten Winkelbeschleunigungen A_i während der Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in den jeweiligen Zylindern ermittelt.
  • In einem Schritt S24 wird anschließend ein zylinderindividueller Kraftstoffmengenkorrekturwert MFF_COR_i für den jeweiligen Zylinder Z1-Z4 abhängig von der ihm zugeordneten Winkelbeschleunigung A_i während der Verbrennung und der mittleren Winkelbeschleunigung A_MEAN ermittelt und zwar im Sinne einer Angleichung der jeweiligen Winkelbeschleunigung A_i des jeweiligen Zylinders Z1-Z4 an die mittlere Winkelbeschleunigung A_MEAN. Dazu kann beispielsweise ein entsprechender Regler vorgesehen sein oder beispielsweise der jeweilige zylinderindividuelle Kraftstoffmengenkorrekturwert MFF_COR_I abhängig von einem Kennfeld ermittelt werden. Entsprechend kann in dem Schritt S24 auch jeweils ein zylinderindividueller Einspritzbeginnwinkelkorrekturwert SOI_COR_i ermittelt werden.
  • Bevorzugt werden die in dem Schritt S24 ermittelten Korrekturwerte dann zylinderindividuell und bevorzugt bezogen auf den aktuell vorliegenden Lastpunkt in dem Speicher der Steuervorrichtung 25 für den weiteren Betrieb abgespeichert. Dazu kann beispielsweise ein Kennfeld vorgesehen sein, in dem die jeweiligen zylinderindividuellen Korrekturwerte lastpunktabhängig abgespeichert werden können. Bevorzugt erfolgt das Anpassen der jeweiligen Kennfeldwerte im Sinne einer Adaption.
  • Anschließend wird das Verfahren in dem Schritt S26 beendet.
  • Alternativ zu den Schritten S20 bis S24 können auch Schritte S28 bis S32 vorgesehen sein. Die Schritte S28 bis S32 korrespondieren zu den Schritten S20 bis S24 mit dem Unterschied, dass als Beschleunigungskennwert für die Winkelbeschleunigung während der Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in den jeweiligen Zylindern Z1 bis Z4, die zylinderindividuell ermittelt werden, jeweils Winkelsegmentzeitdauern, insbesondere bevorzugt Zylindersegmentzeitdauern T_SEG_i, zylinderindividuell ermittelt werden und in dem Schritt S30 eine mittlere Zylindersegmentzeitdauer T_SEG_MEAN ermittelt wird.
  • Das Programm gemäß Figur 3 wird in einem Schritt S26 beendet.
  • Ein drittes Programm (Figur 4) wird in einem Schritt S34 gestartet. In dem Schritt S34 können beispielsweise Variablen initialisiert werden. Bevorzugt erfolgt der Start des dritten Programms zeitnah zu einem Motorstart der Brennkraftmaschine.
  • In einem Schritt S36 werden zylinderindividuelle Stellsignale SG_INJ_i für die jeweiligen Einspritzventile 18, die den jeweiligen Zylindern Z1 bis Z4 zugeordnet sind, ermittelt. Dazu wird beispielsweise von weiteren Funktionen, die in Form von Programmen in der Steuervorrichtung abgespeichert sind, eine zuzumessende Kraftstoffmenge MFF und/oder eine zuzumessende Voreinspritzmenge MFF_PILOT und/oder ein Einspritzbeginnwinkel SOI im Hinblick auf ein Haupteinspritzmuster vorgegeben. Der Einspritzbeginnwinkel ist somit repräsentativ für eine Kurbelwellenwinkel bezogene Lage des Haupteinspritzmusters. Das Haupteinspritzmuster kann beispielsweise lediglich einen Einspritzpuls umfassen; es kann jedoch auch mehrere Einspritzpulse umfassen.
  • Ferner werden der jeweilige zylinderindividuelle Kraftstoffmengenkorrekturwert MFF_COR_i und/oder der jeweilige zylinderindividuelle Einspritzbeginnwinkelkorrekturwert SOI_COR_i und/oder der jeweilige zugeordnete Voreinspritzmengenkorrekturwert MFF_PILOT_COR ermittelt. Dies erfolgt bevorzugt lastabhängig oder auch abhängig von dem Wert weiterer Betriebsgrößen unter entsprechender Berücksichtigung der in den Schritten S6 und/oder S14 und/oder S24 und/oder S32 ermittelten Korrekturwerte. Anschließend wird dann das jeweilige Einspritzventil 18 mittels des zylinderindividuellen Stellsignals SG_INJ_i entsprechend angesteuert.
  • In einem Schritt S38, der gegebenenfalls auch quasi parallel zu dem Schritt S36 durchgeführt werden kann, wird ein Stellsignal SG_EGR für das Abgasrückführventil 16 abhängig von einer einzustellen Abgasrückführrate EGR, die von einem anderen Programm der Steuervorrichtung ermittelt wird, und dem Abgasrückführratenkorrekturwert EGR_COR ermittelt. In diesem Zusammenhang wird ebenfalls das Abgasrückführratenkorrekturwert EGR_COR bevorzugt lastabhängig oder abhängig von weiteren Betriebsgrößen abhängig von einem entsprechenden Kennfeld ermittelt, dessen Kennfeldwerte bei den entsprechenden Durchläufen der Schritte S6 oder S14 entsprechend angepasst bzw. adaptiert werden.
  • Entsprechend des Stellsignals SG_EGR wird dann da Abgasrückführventil 16 angesteuert. In einem Schritt S40 verharrt das Programm bevorzugt für eine vorgebbare Zeitdauer, die auch einem vorgebbaren Kurbelwellenwinkel entsprechen kann, der bevorzugt so vorgegeben ist, dass die Schritte S36 und S38 jeweils beispielsweise einmal pro Zylindersegment abgearbeitet werden.
  • Ferner kann auch ein viertes Programm vorgesehen sein, das im Folgenden anhand des Ablaufdiagramms der Figur 5 näher erläutert ist. Das vierte Programm wird in einem Schritt S42 gestartet, in dem gegebenenfalls Variablen initialisiert werden können. Der Start in dem Schritt S42 kann beispielsweise in vorgegebenen Zeitabständen während des Betriebs der Brennkraftmaschine erfolgen.
  • In einem Schritt S44 wird ein Ist-Drehmoment TQI_AV abhängig von dem Messsignal MS des Zylinderdrucksensors 39 ermittelt.
  • In einem Schritt S46 wird dann ein Drehmomentmodell TQI_MOD, dessen Ausgangsgrößen Stellgrößen sind, abhängig von dem Ist-Drehmoment TQI_AV angepasst. Dies erfolgt bevorzugt durch Vergleich eines korrespondierenden Soll-Drehmoments TQI_SP mit dem ermittelten Ist-Drehmoment TQI_AV. Ein derartiges Drehmomentmodell ist beispielsweise in dem Handbuch Verbrennungsmotor, 2. Auflage Juni 2002, Friedrich Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig/Wiesbaden, Seiten 554 bis 556 offenbart, deren Inhalt hiermit diesbezüglich einbezogen ist.
  • Die Anpassung des Drehmomentmodells TQI_MOD erfolgt bevorzugt ebenfalls adaptiv. Sie erfolgt ferner nicht nur im Hinblick auf den Referenzzylinder sondern auch die mehreren Zylinder.
  • Das Programm wird anschließend in einem Schritt S48 beendet.
  • In den Schritten S6 und/oder S14 kann auch jeweils ein Zündwinkelkorrekturwert IGN_COR entsprechend ermittelt werden. In dem Programm gemäß der Figur 4 kann dann auch ein Stellsignal zum Ansteuern der jeweiligen Zündkerzen 19 ermittelt werden und zwar abhängig von einem anderweitig ermittelten Zündwinkel und dem Zündwinkelkorrekturwert IGN_COR.

Claims (14)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern (Z1 bis Z4), bei denen mindestens ein Zylinder (Z1) als Referenzzylinder ausgebildet ist, dem ein Zylinderdrucksensor (39) zugeordnet ist, wobei den Zylindern (Z1 bis Z4) mindestens je ein Stellglied zugeordnet ist und ein Kurbelwellenwinkelsensor (36) vorgesehen ist, bei dem
    - ein Verbrennungskennwert, der für den Ablauf der Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem Referenzzylinder charakteristisch ist, abhängig von dem Messsignal (MS) des Zylinderdrucksensors (39) ermittelt wird und
    - mindestens eine Stellgröße für mindestens ein Stellglied bezüglich mehrerer Zylinder (Z1 bis Z4) abhängig von dem Verbrennungskennwert im Sinne einer Anpassung des Ablaufs der Verbrennung in dem Referenzzylinder an einen vorgegebenen Ablauf der Verbrennung angepasst wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Verbrennungskennwert repräsentativ ist für einen Schwerpunkt der Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem Zylinder.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Verbrennungskennwert abhängig von einem von dem Messsignal (MS) des Zylinderdrucksensors (39) hergeleiteten Druckschwerpunkt (P_COMB_CTR) über den Verdichtungstakt und den Arbeitstakt des Referenzzylinders ermittelt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Verbrennungskennwert repräsentativ ist für eine Geschwindigkeit in der Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem Referenzzylinder.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Verbrennungskennwert abhängig von einem von dem Messsignal (MS) des Zylinderdrucksensors (39) hergeleiteten maximalen Gradienten (P_GRD_MAX) des Drucks in dem Referenzzylinder während der Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem Referenzzylinder ermittelt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die mindestens eine Stellgröße für mindestens ein Stellglied bezüglich mehrerer Zylinder eine Abgasrückführung oder eine zuzumessende Voreinspritzmenge (MFF_PILOT) oder eine auf den Kurbelwellenwinkel bezogene Lage eines Haupteinspritzmusters oder einen Zündwinkel beeinflusst.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem in einem quasi-stationären Betrieb (BZ_STAT) der Brennkraftmaschine je ein Beschleunigungskennwert für eine Winkelbeschleunigung während der Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder (Z1 bis Z4) zylinderindividuell ermittelt wird und mindestens eine Stellgröße jeweils zylinderindividuell im Sinne einer Angleichung der den jeweiligen Zylindern (Z1 bis Z4) zugeordneten Beschleunigungskennwerten angepasst wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die mindestens eine zylinderindividuell anzupassende Stellgröße eine in den jeweiligen Zylinder (Z1 bis Z4) zuzumessende Kraftstoffmenge (MFF) beeinflusst.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, bei dem die mindestens eine zylinderindividuell anzupassende Stellgröße eine auf den Kurbelwellenwinkel bezogene Lage eines Haupteinspritzmusters in den jeweiligen Zylinder (Z1 bis Z4) beeinflusst.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem der Beschleunigungskennwert abhängig von der Winkelbeschleunigung (A_i) während der Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder (Z1 bis Z4) zylinderindividuell ermittelt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem der Beschleunigungskennwert abhängig von der Zeitdauer eines vorgebbaren Winkelsegments ermittelt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das Winkelsegment das jeweilige Zylindersegment ist.
  13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem abhängig von dem Messsignal (MS) des Zylinderdrucksensors (39) ein Ist-Drehmoment (TQI_AV) ermittelt wird und ein Drehmomentmodell (TQI_MOD), dessen Ausgangsgrößen Stellgrößen sind, abhängig von dem Ist-Drehmoment (TQI_AV) für mehrere Zylinder (Z1 bis Z4) angepasst wird.
  14. Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern (Z1 bis Z4), bei denen mindestens ein Zylinder (Z1) als Referenzzylinder ausgebildet ist, dem ein Zylinderdrucksensor (39) zugeordnet ist, wobei den Zylindern (Z1 bis Z4) mindestens je ein Stellglied zugeordnet ist und ein Kurbelwellenwinkelsensor (36) vorgesehen ist, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist,
    - einen Verbrennungskennwert, der für den Ablauf der Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem Referenzzylinder charakteristisch ist, abhängig von den Messsignalen (MS) des Zylinderdrucksensors (39) zu ermitteln und
    - mindestens eine Stellgröße für mindestens ein Stellglied bezüglich mehrerer Zylinder (Z1 bis Z4) abhängig von dem Verbrennungskennwert im Sinne einer Anpassung des Ablaufs der Verbrennung in dem Referenzzylinder an einen vorgegebenen Ablauf der Verbrennung anzupassen.
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