Nomenklatur - im ZESS

5. Zusammenfassung
merziellen Einsatz dieser Algorithmen ist die Tatsache des Nachweises der Stabilität ein bedeutender
Aspekt.
Die Luftmasse im Zylinder ist eine der wichtigsten Größen eines Verbrennungsmotors, um ein
definiertes Gemisch für den Katalysator einzustellen und somit die Emissionen auf ein Minimum
zu beschränken. Geschieht die Bestimmung dieser Prozeßgröße mittels des Brennraumdrucksensorsignals,
müssen dessen Störeinflüsse eliminiert werden. Hierzu wurde ein lineares
Kalman-Filter zur Bestimmung des absoluten Brennraumdruckwerts entwickelt. Der Algorithmus
ist in der Lage, während der Laufzeit das Brennraumdrucksignal zu filtern und einen variablen
Offset, hervorgerufen durch den Thermoschockeinfluß, zu bestimmen. Dieses Verfahren
wurde am ungekühlten Brennraumdrucksensor getestet und mit den Werten eines wassergekühlten
Sensors verglichen. Das Filter schwingt im Fahrzeug auf jeden beliebigen Offset von
Arbeitsspiel zu Arbeitsspiel ein und folgt auch instationär einer deutlichen Verschiebung, hervorgerufen
durch einen Betriebspunktwechsel.
Mittels einer Sensitivitätsanalyse des physikalischen Modells zur Bestimmung der Luftmasse
wurde die Frischgastemperatur als der Parameter identifiziert, dessen Fehler sich am deutlichsten
auf das Schätzergebnis auswirken, und der sich nur schwer abschätzen läßt. Aus diesem
Grunde wurde ein adaptives Kalman-Filter hergeleitet, das die zylinderindividuelle Luftmasse
aus gemessenen Brennraumdrucksignalen schätzt und die Frischgastemperatur stationär über
die Lambdasonde adaptiert. Den Nachteil der Totzeit der Brennraumdruckinformation gegenüber
herkömmlicher Lastsensorik berücksichtigt eine Prädiktion, die bei instationären Betriebsbedingungen
die Änderung der Luftmasse über die Ableitung des Drosselklappenwinkels bestimmt.
Dieses Filter wurde in den Prototypenrechner eines Fahrzeugs integriert, an gemessenen
Fahrzeugdaten getestet und ausführlich diskutiert.
Die Vorteile einer Lasterfassung auf Basis gemessener Brennraumdrucksignale sind in der zylinderindividuellen
Bestimmung der Luftmasse, dem Ausschließen konventioneller Lasterfassungsfehler
wie Leckluft oder Stellerfehler und der hohen Redundanz für Sicherheits- und Diagnosekonzepte
zu sehen. Zusätzlich erübrigt sich die Beschreibung des Saugverhaltens des
Motors, und es ergeben sich enorme Möglichkeiten zur Realisierung weiterer zylinderindividueller
Motorfunktionen (wie z. B. eine Zündwinkelregelung [Müller, 1998]).
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