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. 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.