Nomenklatur - im ZESS

2.3 Direkte Prozeßinformationen
Wandfilm, dessen Auswirkungen auf die Emissionen nicht zu vernachlässigen sind. Die Forschungen
auf diesem Gebiet befinden sich jedoch erst in der Anfangsphase.
2.3 Direkte Prozeßinformationen
Die einzigen Sensoren, die in allen Fahrzeugen mit Ottomotor eine Information vom Ort der
Verbrennung liefern, sind Klopf- bzw. Körperschallsensoren, die die Druckwellen von sich
selbst entzündendem Gasgemisch detektieren. Erst seit Beginn der 90er Jahre kamen vereinzelt
Serienmotoren auf den Markt, die mit Sensoren ausgerüstet sind, die eine direkte Prozeßinformation
der Verbrennung beinhalten. Toyota entwickelte einen Brennraumdrucksensor
und integrierte diesen in einem Magermotor in einem Zylinder zur Magerlaufgrenzenregelung
[Sugitani, 1993]. Die Firma Saab verwendet in ihren Fahrzeugen die Ionenstrommessung, um
Zündaussetzer zu erkennen und auch Chrysler hat ein solches System entwickelt [Auzins,
1995] und [Lee, 1995]. Sowohl die Brennraumdruckmessung als auch das Ionenstromsignal
liefern eine Information über die Verbrennung, wobei das Brennraumdrucksignal im Gegensatz
zum Ionenstromsensor während des kompletten Arbeitsspiels zur Verfügung steht. Beide
Sensoren bieten ein großes Potential zur Realisierung unterschiedlichster Motorfunktionen.
Ihre charakteristischen Eigenschaften werden nachfolgend diskutiert.
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Eine sehr gute allgemeine Zusammenfassung über Brennraumdrucksensoren und ihre Einsatzmöglichkeiten
im Motormanagement kann [Schärmeli, 1990] entnommen werden. Der
Einsatz von Brennraumdrucksensoren im Fahrzeug machte im Vorfeld eine Entwicklung serientauglicher
Sensoren notwendig:
Die Firma Bosch stellte einen für den Serieneinsatz entwickelten piezoresistiven Brennraumdrucksensor
vor [Herden, 1994], [Küsell, 1996]. Nissan integrierte eine piezoelektrische Keramik
in einer Zündkerze [Takeuchi, 1990] und die Firma Kistler fertigt Meßzündkerzen die
auf piezoelektrischen Quarzen basieren [Kuratle, 1994]. Texas Instrument entwickelte ebenfalls
einen Brennraumdrucksensor auf Basis eines piezoelektrischen Quarzes [Pestana, 1989]
und die Firma Optrand [He, 1994], [Poorman,1997] stellt optische Brennraumdrucksensoren
her.
Im Gegensatz dazu erschienen einige Arbeiten, die das Brennraumdrucksignal aus anderen
Sensorinformationen rekonstruieren wollten. In [Lim, 1994] wurde versucht, diese Information
aus den Drehzahlschwankungen der Kurbelwelle zu bestimmen, in [Mahr, 1994] aus dem
Klopfsensorsignal und in [Conolly, 1994] war es das Ziel, die zyklischen Schwankungen während
der Verbrennung im Brennraumdrucksignal aus dem Drehzahlsignal zu ermitteln. [Saitzkoff,
1997] nutzte den Ionenstromsensor, um den Brennraumdruck während der Hochdruckphase
zu bestimmen. Dies funktionierte insgesamt nur mäßig gut. Die Algorithmen lieferten
nie so exakte Ergebnisse, daß eine Messung des Brennraumdrucks ersetzt werden konnte.
Noch einen Schritt weiter gingen [Shiao, 1994] und [Kao, 1994]. Sie integrierten ein Ver-
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