DE10104753A1 - Test circuit for monitoring combustion in cylinder of internal combustion engine receives signals from crankshaft angle sensor and pressure sensor - Google Patents

Test circuit for monitoring combustion in cylinder of internal combustion engine receives signals from crankshaft angle sensor and pressure sensor

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Abstract

The control circuit contains a time synchronized signal processor, receiving signals from the crankshaft angle sensor, and an analog-digital converter receiving signals from a cylinder pressure sensor. The analog-digital converter feeds signals to the time synchronized signal processor, which in turn feed signals to an angle synchronized signal processor. The circuit includes a control system processor connected to the internal combustion engine.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen des Verbrennungsablaufs in einem Brennraum eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine entsprechend ausgestaltete Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 13.The present invention relates to a method for detecting the combustion process in a combustion chamber of an internal combustion engine according to the preamble of the claim 1 and a correspondingly designed device according to the preamble of Claim 13.

In die Zylinder von Verbrennungsmotoren können bekannterweise Brennraumsensoren eingesetzt werden, deren Ausgangssignale zur Ermittlung von Größen, die den Verbrennungsvorgang in dem jeweiligen Zylinder beschreiben, ausgewertet werden können. So ist beispielsweise in der DE 197 49 814 A1 ein Verfahren zur Bestimmung des Brennraum-Druckverlaufs in Abhängigkeit von dem Kurbelwellenwinkel eines Verbrennungsmotors beschrieben, wobei in jedem Zylinder des Verbrennungsmotors ein Drucksensor angeordnet ist, der eine im Wesentlichen druckproportionale Ausgangsspannung erzeugt. Des Weiteren ist ein Kurbelwellensensor vorhanden, der ein für den Kurbelwellenwinkel charakteristisches Ausgangssignal erzeugt. Sowohl die Ausgangsspannungen der Drucksensoren als auch das Ausgangssignal des Kurbelwellensensors werden einem Steuergerät des Verbrennungsmotors zugeführt, welches diese Signale verarbeitet und abhängig von der Auswertung dieser Signale Stellsignale für den Verbrennungsmotor erzeugt, um bestimmte Betriebsparameter des Verbrennungsmotors, wie insbesondere den Einspritzbeginn des Kraftstoffgemisches oder die Einspritzdauer, zu regeln.As is known, combustion chamber sensors can be inserted into the cylinders of internal combustion engines are used, the output signals for determining quantities that the Describe the combustion process in the respective cylinder, be evaluated can. For example, DE 197 49 814 A1 describes a method for determination of the combustion chamber pressure curve as a function of the crankshaft angle Internal combustion engine described, being in each cylinder of the internal combustion engine Pressure sensor is arranged, which is an essentially pressure-proportional Output voltage generated. There is also a crankshaft sensor that generates an output signal characteristic of the crankshaft angle. Both the Output voltages of the pressure sensors as well as the output signal of the Crankshaft sensors are fed to a control unit of the internal combustion engine, which processes these signals and depends on the evaluation of these signals Control signals for the internal combustion engine generated to certain operating parameters of the Internal combustion engine, such as in particular the start of injection of the fuel mixture or the injection duration to regulate.

Neben der zuvor beschriebenen Verwendung von Drucksensoren ist auch die Verwendung von Ionenstromsensoren zum Überwachen des Verbrennungsablaufs in einem Brennraum eines Verbrennungsmotors bekannt. So ist beispielsweise in der DE 196 05 801 A1 ein Ionenstrom-Messsystem für einen Brennraum eines Ottomotors beschrieben, wobei die für den Brennraum vorgesehene Zündkerze zugleich als Ionenstrom-Messsensor verwendet wird. Das auf diese Weise gemessene Ionenstromsignal kann zum Beispiel dazu benutzt werden, um das so genannte Klopfen des Verbrennungsmotors zu detektieren und über eine geeignete Steuerung des Zündzeitpunkts eine entsprechende Klopfregelung aufzubauen. Darüber hinaus wird in dieser Druckschrift vorgeschlagen, das Ionenstromsignal auch zur Erkennung von Zündaussetzern oder zur Erkennung der Nockenwellenstellung zu verwenden.In addition to the use of pressure sensors described above, the Use of ion current sensors to monitor the combustion process in a combustion chamber of an internal combustion engine is known. For example, in DE 196 05 801 A1 an ion current measuring system for a combustion chamber of a gasoline engine described, the spark plug provided for the combustion chamber at the same time as Ion current measuring sensor is used. The measured in this way Ion current signal can be used, for example, to so-called knock  to detect the internal combustion engine and a suitable control of the Establish a corresponding knock control at the time of ignition. In addition, in this document proposed the ion current signal for the detection of Misfiring or to detect the camshaft position.

Bei der Auswertung von auf zuvor beschriebene Art und Weise erzeugten Brennraumsignalen tritt allgemein das Problem auf, dass sich bereits kleine Fehler in den Brennraumsignalen bei der weiteren Signalverarbeitung stark verstärken und somit die Auswertung des jeweiligen Brennraumsignals erschweren. Dieses gilt insbesondere bei hohen Drehzahlen und kleinen indizierten Momenten.When evaluating generated in the manner described above Combustion chamber signals generally have the problem that small errors can already be found in the Strongly amplify combustion chamber signals during further signal processing and thus the Difficulty evaluating the respective combustion chamber signal. This applies in particular to high speeds and small indexed moments.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren sowie eine entsprechend ausgestaltete Vorrichtung zum Erfassen des Verbrennungsablaufs in einem Brennraum eines Verbrennungsmotors vorzuschlagen, wobei Fehler in dem jeweils erzeugten oder erfassten Brennraumsignal weniger stark ins Gewicht fallen und somit eine zuverlässige Auswertung des Brennraumsignals auch dann möglich ist, wenn kleinere Fehler in dem Brennraumsignal vorhanden sind.The present invention is therefore based on the object of an improved Method and a correspondingly designed device for detecting the Propose combustion process in a combustion chamber of an internal combustion engine, where errors in the combustion chamber signal generated or recorded in each case are less pronounced Weight drop and thus also a reliable evaluation of the combustion chamber signal is possible if there are minor errors in the combustion chamber signal.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 beziehungsweise eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 13 gelöst. Die Unteransprüche definieren jeweils bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.This object is achieved by a method with the features of Claim 1 or a device with the features of claim 13 solved. The dependent claims each define preferred and advantageous Embodiments of the present invention.

Erfindungsgemäß wird das jeweils erzeugte Brennraumsignal vor seiner Auswertung geglättet, so dass lediglich das geglättete Brennraumsignal zur Gewinnung einer Aussage über den Verbrennungsablauf in dem jeweils betrachteten Brennraum eines Verbrennungsmotors ausgewertet wird. Die Glättung kann insbesondere in Form einer numerischen Signalverarbeitung mittels einer standardgewichteten Mittelwertbildung durchgeführt werden, wobei die Glättungsparameter vorzugsweise an die Dynamik des Brennraumsignals angepasst werden. So kann beispielsweise die Breite des Fensters, in dem die Mittelwertbildung durchgeführt wird, abhängig von dem Kurbelwellenwinkel angepasst werden. Ebenso kann der jeweils verwendete Wichtungsfaktor abhängig von dem Kurbelwellenwinkel variiert werden. According to the invention, the combustion chamber signal generated in each case is before its evaluation smoothed, so that only the smoothed combustion chamber signal for obtaining a Statement about the combustion process in the combustion chamber in question Combustion engine is evaluated. The smoothing can in particular take the form of a numerical signal processing using standard weighted averaging be carried out, the smoothing parameters preferably based on the dynamics of the Combustion chamber signal can be adjusted. For example, the width of the window, in which the averaging is performed depending on the crankshaft angle be adjusted. Likewise, the weighting factor used can depend on the crankshaft angle can be varied.  

Die für die Glättung erforderliche Berechnung der geglätteten Brennraumsignalwerte erfolgt vorzugsweise offline, d. h. die Ergebnisse der Berechnungen werden in Form von Kennlinien und/oder Kennfeldern vor Inbetriebnahme des Messsystems abgespeichert, so dass anschließend im Betrieb die Glättung in Form einer Echtzeitauswertung durch Zugriff auf die bereits zuvor gespeicherten Kennlinien beziehungsweise Kennfeldern durchgeführt werden kann.The calculation of the smoothed combustion chamber signal values required for smoothing is preferably done offline, d. H. the results of the calculations are in the form of Characteristic curves and / or characteristic maps are saved before the measuring system is started up, so that afterwards smoothing in the form of a real-time evaluation Access to the previously saved characteristic curves or maps can be carried out.

Die Erfindung kann vorzugsweise auf Dieselmotoren angewendet werden, wobei in jedem Zylinder des Dieselmotors ein Drucksensor angeordnet ist, der ein zu dem Zylinderdruck proportionales Ausgangssignal liefert, welches anschließend wie zuvor beschrieben geglättet wird. Das geglättete Drucksignal kann dann unter Anwendung thermodynamischer Modelle (wie z. B. des schnellen Heizgesetzes nach Hohenberg) verarbeitet werden. Grundsätzlich ist jedoch auch denkbar, die Erfindung auf andere Brennraumsignale, insbesondere Ionenstrom-Messsignale, anzuwenden.The invention can preferably be applied to diesel engines, wherein in a pressure sensor is arranged in each cylinder of the diesel engine, which is one to the Cylinder pressure proportional output signal, which then as before described is smoothed. The smoothed pressure signal can then be applied thermodynamic models (such as the Hohenberg rapid heating law) are processed. In principle, however, the invention is also conceivable for others Use combustion chamber signals, in particular ion current measurement signals.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.The invention is described below using a preferred exemplary embodiment Reference to the accompanying drawing explained in more detail.

Fig. 1 zeigt ein vereinfachtes Boxschaltbild einer Anordnung zum Erfassen beziehungsweise Überwachen des Verbrennungsablaufs in einem Brennraum eines Verbrennungsmotors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und Fig. 1 shows a simplified Boxschaltbild an arrangement for detecting or monitoring the combustion process in a combustion chamber of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention, and

Fig. 2 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung eines bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung durchgeführten Glättungsverfahrens. FIG. 2 shows an illustration for explaining a smoothing method carried out in the arrangement shown in FIG. 1.

In Fig. 1 ist ein Verbrennungsmotor 1, insbesondere ein Dieselmotor, dargestellt, wobei in den einzelnen Zylindern dieses Verbrennungsmotors 1 jeweils Zylinderdrucksensoren 2 angeordnet sind, die ein im Wesentlichen druckproportionales Ausgangssignal erzeugen. Diese Drucksensoren 2 können beispielsweise mit einer Messmembran ausgestaltet sein, die abhängig von dem in dem jeweiligen Zylinder herrschenden Zylinderdruck mehr oder weniger stark verbogen wird, wobei von dem entsprechenden Drucksensor 2 ein der augenblicklichen Verbiegung der Messmembran entsprechendes Ausgangssignal erzeugt wird. In Fig. 1 is an internal combustion engine 1, in particular a diesel engine, shown, wherein the cylinder pressure sensors 2 are disposed in the individual cylinders of this engine 1, respectively, which produce a substantially pressure-proportional output signal. These pressure sensors 2 can be designed, for example, with a measuring membrane that is more or less bent depending on the cylinder pressure prevailing in the respective cylinder, an output signal corresponding to the instantaneous bending of the measuring membrane being generated by the corresponding pressure sensor 2 .

Darüber hinaus ist ein Kurbelwellensensor 2 vorgesehen, der ein für den Kurbelwellenwinkel des Verbrennungsmotors 1 charakteristisches Ausgangssignal erzeugt.In addition, a crankshaft sensor 2 is provided, which generates an output signal which is characteristic of the crankshaft angle of the internal combustion engine 1 .

Die Ausgangssignale der Drucksensoren 2 sowie das Ausgangssignal des Kurbelwellensensors 3 werden einem Steuergerät 4 zugeführt, welches diese Signale verarbeitet. Darüber hinaus kann das Steuergerät 4 auch weitere Signale, die beispielsweise die augenblickliche Temperatur oder die Last bezeichnen, zur Auswertung beziehungsweise Verarbeitung zugeführt werden. Das Steuergerät 4 umfaßt verschiedene Komponenten 5-8, auf die nachfolgend noch näher eingegangen wird, und wertet die ihm zugeführten Signale aus, um davon abhängig gemäß einem vorgegebenen Steuer- oder Regelungsalgorithmus Stellsignale für den Verbrennungsmotor 1 zu erzeugen, die beispielsweise den Einspritzbeginn oder die Einspritzdauer des dem Verbrennungsmotor 1 zugeführten Kraftstoffgemisches in die einzelnen Zylinder festlegen. Darüber hinaus kann über diese Stellsignale auch die Abgasrückführung und/oder der Ladedruck des Verbrennungsmotors 1 geregelt werden.The output signals of the pressure sensors 2 and the output signal of the crankshaft sensor 3 are fed to a control unit 4 , which processes these signals. In addition, the control unit 4 can also be supplied with further signals, which, for example, denote the current temperature or the load, for evaluation or processing. The control unit 4 comprises various components 5-8 , which will be discussed in more detail below, and evaluates the signals supplied to it, in order to generate control signals for the internal combustion engine 1 depending on a predetermined control or regulation algorithm, which signals, for example, the start of injection or the start of injection Determine the injection duration of the fuel mixture supplied to the internal combustion engine 1 into the individual cylinders. In addition, the exhaust gas recirculation and / or the boost pressure of the internal combustion engine 1 can also be regulated via these control signals.

Die von den Drucksensoren 2 erzeugten Ausgangssignale werden über einen Analog/Digital-Wandler 5 digitalisiert, d. h. in digitale Daten umgesetzt. Bei dem Analog/Digital-Wandler 5 kann es sich beispielsweise um einen 14 Bit-Wandler mit einer Abtastfrequenz von 1 MHz handeln. Da die von den Drucksensoren 2 erzeugten Ausgangssignale nach ihrer Digitalisierung einer nachfolgend noch näher beschriebenen numerischen Signalverarbeitung unterzogen werden, ist es sinnvoll, die Ausgangssignale der Drucksensoren 2 mit einer hohen Abtastfrequenz abzutasten.The output signals generated by the pressure sensors 2 are digitized via an analog / digital converter 5 , ie converted into digital data. The analog / digital converter 5 can be, for example, a 14 bit converter with a sampling frequency of 1 MHz. Since the output signals generated by the pressure sensors 2 are digitally subjected to numerical signal processing, which is described in more detail below, it makes sense to sample the output signals of the pressure sensors 2 with a high sampling frequency.

Die digitalisierten Ausgangssignale der Drucksensoren 2 werden anschließend einem ersten digitalen Signalprozessor oder Rechencluster 6 zugeführt, der unter Berücksichtigung des Ausgangssignals des Kurbelwellensensors 3, d. h. unter Berücksichtigung der augenblicklichen Kurbelwellenstellung, die Ausgangssignale der Drucksensoren 2 einer Vorglättung unterzieht, welche insbesondere in Form einer standardgewichteten Mittelwertbildung realisiert sein kann. Auf diese Weise wird für jedes Drucksensorsignal und für jede Kurbelwellenstellung ein gemittelter beziehungsweise geglätteter Druckwert erzeugt. Der digitale Signalprozessor 6 arbeitet zeitsynchron zu der Abtastfrequenz des Analog/Digital-Wandlers 5 und erzeugt beziehungsweise errechnet für die mit dieser hohen Abtastfrequenz vorliegenden Abtastwerte der digitalisierten Drucksensorsignale die für die nachfolgende winkelsynchrone Glättung erforderliche Winkelbasis.The digitized output signals of the pressure sensors 2 are then fed to a first digital signal processor or computing cluster 6 which, taking into account the output signal of the crankshaft sensor 3 , ie taking into account the instantaneous crankshaft position, subjects the output signals of the pressure sensors 2 to pre-smoothing, which is implemented in particular in the form of a standard weighted average can be. In this way, an averaged or smoothed pressure value is generated for each pressure sensor signal and for each crankshaft position. The digital signal processor 6 operates synchronously with the sampling frequency of the analog / digital converter 5 and generates or calculates the angular basis required for the subsequent angular synchronous smoothing for the sampled values of the digitized pressure sensor signals present at this high sampling frequency.

Mit dem digitalen Signalprozessor 6 ist ein zweiter digitaler Signalprozessor oder Rechencluster 7 verbunden, der im Gegensatz zu dem digitalen Signalprozessor 6 in Bezug auf das Ausgangssignal des Kurbelwellensensors 3 winkelsynchron arbeitet. Von diesem zweiten digitalen Signalprozessor 7 wird eine winkelsynchrone Nachglättung der von dem digitalen Signalprozessor 6 geglätteten Drucksensorsignale durchgeführt, um jeder Kurbelwellenstellung einen entsprechenden Zylinderdruckwert zuzuweisen. Des Weiteren werden von dem digitalen Signalprozessor 7 die somit erzeugten digitalen Abtastwerte der Drucksensorsignale 2 ausgewertet und thermodynamisch (insbesondere nach dem schnellen Heizgesetz von Hohenberg) verarbeitet, um somit eine zuverlässige Aussage über die in dem jeweils betrachteten Zylinder des Verbrennungsmotors 1 vorhandene Verbrennungsarbeit beziehungsweise den jeweils ablaufenden Verbrennungsvorgang zu erhalten. Die auf diese Weise über die Verbrennungsabläufe in den einzelnen Zylindern oder Brennräumen gewonnenen Aussagen werden mit Hilfe eines vordefinierten Regelalgorithmus in die bereits erwähnten Steuer- oder Stellsignale für den Verbrennungsmotor 1 umgesetzt, die über einen Steuergeräteprozessor 8 dem Verbrennungsmotor 1 zugeführt werden.With the digital signal processor 6, a second digital signal processor or computing cluster 7 is connected, which operates synchronous angle with respect to the output signal of the crankshaft sensor 3 in contrast to the digital signal processor. 6 From this second digital signal processor 7 , an angle-synchronous post-smoothing of the pressure sensor signals smoothed by the digital signal processor 6 is carried out in order to assign a corresponding cylinder pressure value to each crankshaft position. Furthermore, the digital signal processor 7 evaluates the thus generated digital samples of the pressure sensor signals 2 and processes them thermodynamically (in particular according to the Hohenberg rapid heating law) in order to provide reliable information about the combustion work in the cylinder of the internal combustion engine 1 under consideration, or the respective work to get ongoing combustion process. The statements obtained in this way about the combustion processes in the individual cylinders or combustion chambers are converted with the aid of a predefined control algorithm into the control or actuating signals for the internal combustion engine 1 already mentioned, which are fed to the internal combustion engine 1 via a control unit processor 8 .

Die in Fig. 1 gezeigten Komponenten 5-8 des Steuergeräts 4 können sowohl gemeinsam für sämtliche Drucksensorsignale als auch jeweils individuell für die einzelnen Drucksensorsignale vorgesehen sein. Durch die Verwendung von digitalen Signalprozessoren ist eine frei programmierbare Auswertung der Drucksensorsignale gewährleistet. Die Drucksensoren 2 werden vorzugsweise in dem jeweiligen Zylinderkopf neben der Glühkerze oder neben dem Einspritzventil angeordnet.The components 5-8 of the control device 4 shown in FIG. 1 can be provided jointly for all pressure sensor signals as well as individually for the individual pressure sensor signals. The use of digital signal processors guarantees a freely programmable evaluation of the pressure sensor signals. The pressure sensors 2 are preferably arranged in the respective cylinder head next to the glow plug or next to the injection valve.

Nachfolgend soll die bereits erwähnte numerische winkelsynchrone Glättung der Drucksensorsignale näher beschrieben werden.The numerical angular synchronous smoothing of the Pressure sensor signals are described in more detail.

Zum Glätten kann die folgende allgemeine Rechenvorschrift verwendet werden:
The following general calculation rule can be used for smoothing:

Dabei bezeichnet Pz+i den Wert des digitalisierten Drucksignals beim Kurbelwinkel z + i, während fi einen Wichtungsfaktor bezeichnet, so dass für jedes Kurbelwellenwinkelsegment z ein geglätteter oder gemittelter Druckwert durch eine standardgewichtete Mittelwertbildung berechnet wird. Die standardgewichtete Mittelwertbildung wird dabei für jedes Kurbelwellenwinkelsegment mit einem bestimmten Fenster durchgeführt, wobei die Fensterbreite durch 2 ord + 1 definiert ist.P z + i denotes the value of the digitized pressure signal at crank angle z + i, while f i denotes a weighting factor, so that a smoothed or averaged pressure value is calculated for each crankshaft angle segment z by means of a standard weighted averaging. The standard weighted averaging is carried out for each crankshaft angle segment with a specific window, the window width being defined by 2 ord + 1.

Um der Dynamik des entsprechenden Drucksensorsignals zu entsprechen, werden die Glättungsparameter für jeden Kurbelwellenwinkel einzeln definiert, d. h. die Fensterbreite und der Wichtungsfaktor verändern sich kurbelwellenwinkelabhängig. Die Fensterbreite wird mit zunehmendem Zylinderdruck verkleinert, so dass sie in der Hochdruckphase beziehungsweise Verbrennungsphase deutlich kleiner als in der Niederdruckphase ist. Umgekehrt wird der Wichtungsfaktor mit zunehmendem Druck erhöht.In order to correspond to the dynamics of the corresponding pressure sensor signal, the Smoothing parameters defined individually for each crankshaft angle, i.e. H. the window width and the weighting factor change depending on the crankshaft angle. The window width is reduced with increasing cylinder pressure so that it is in the high pressure phase or combustion phase is significantly smaller than in the low pressure phase. Conversely, the weighting factor increases with increasing pressure.

Der in dem jeweils betrachteten Zylinder herrschende Zylinderdruck ist von der Stellung der Kurbelwelle abhängig. Wird beispielsweise angenommen, dass der Verbrennungsmotor mit vier Takten arbeitet, erreicht die Kurbelwelle und der daran befindliche Kolben, welcher in dem Zylinder verschiebbar gelagert ist, innerhalb eines Arbeitszyklusses genau zweimal den sogenannten oberen Totpunkt (OT) und den unteren Totpunkt (UT), was zwei vollständigen Umdrehungen der Kurbelwelle entspricht, wobei das erste Mal der obere Totpunkt bei einer vollen Umdrehung der Kurbelwelle, d. h. bei 360°KW, erreicht wird. Der Zylinderdruck nimmt kontinuierlich zu, wenn sich der Kolben beziehungsweise die Kurbelwelle dem oberen Totpunkt nähert und die Einspritzventile geschlossen sind.The cylinder pressure prevailing in the cylinder under consideration is of the position dependent on the crankshaft. For example, if it is assumed that the Combustion engine works with four cycles, reaches the crankshaft and on it located piston which is slidably mounted in the cylinder within a Working cycle exactly twice the so-called top dead center (OT) and the bottom dead center (UT), which corresponds to two complete revolutions of the crankshaft, the first time being the top dead center at a full revolution of the crankshaft, i. H. at 360 ° KW. The cylinder pressure increases continuously when the Piston or the crankshaft approaches top dead center and the Injectors are closed.

Der Wichtungsfaktor, der für die zuvor beschriebene numerische Glättung verwendet wird, kann beispielsweise wie folgt definiert sein:
The weighting factor that is used for the numerical smoothing described above can be defined, for example, as follows:

i = a-abs(i) (2) i = a -abs (i) (2)

Dabei bezeichnet a einen Wichtungskoeffizienten, der ebenfalls für jeden Kurbelwellenwinkel einzeln definiert sein kann. Der kurbelwellenwinkelabhängige Verlauf (a) des Wichtungskoeffizienten ist in Fig. 2 dargestellt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, besitzt der Wichtungskoeffizient ein Maximum bei 360°KW, d. h. beim oberen Totpunkt. Ebenso ist in Fig. 2 der Verlauf (b) der ganzzahligen Ordnung ord dargestellt. Wie bereits erwähnt worden ist, besitzt das Fenster, über welches gemittelt wird, beziehungsweise die Ordnung ord ein Minimum, wenn ein geglätteter Druckwert für den Kurbelwellenwinkel 360°KW errechnet werden soll. Bei dem dargestellten Beispiel gilt ord = 1 im Bereich des oberen Totpunkts bzw. ord = z sonst.Here, a denotes a weighting coefficient, which can also be defined individually for each crankshaft angle. The curve (a) of the weighting coefficient, which is dependent on the crankshaft angle, is shown in FIG. 2. As can be seen from FIG. 2, the weighting coefficient has a maximum at 360 ° CA, ie at top dead center. Likewise, the course (b) of the integer order ord is shown in FIG. 2. As has already been mentioned, the window over which averaging takes place, or the order ord, has a minimum if a smoothed pressure value is to be calculated for the crankshaft angle 360 ° KW. In the example shown, ord = 1 in the area of top dead center or ord = z otherwise.

Durch die zuvor beschriebene Glättung kann ein deutlicher Gewinn erzielt werden, da mit der Qualität der Glättung auch die Qualität und Stabilität der thermodynamischen Auswertung der einzelnen Drucksensorsignale zunimmt.Through the smoothing described above, a clear profit can be achieved, since with the quality of the smoothing also the quality and stability of the thermodynamic Evaluation of the individual pressure sensor signals increases.

Es empfiehlt sich, die für die numerische Glättung erforderlichen Berechnungen offline, d. h. vor dem eigentlichen Betrieb der in Fig. 1 gezeigten Anordnung, durchzuführen und in Form von Kennlinien beziehungsweise Kennfeldern abzuspeichern, so dass im nachfolgenden Betrieb der in Fig. 1 gezeigten Anordnung die gewünschte Glättung in Form einer Echtzeitauswertung für das jeweils aktuelle Winkelsegment durch Zugriff auf die gespeicherten Kennlinien beziehungsweise Kennfelder durchgeführt werden kann. Insbesondere kann ein Kennfeld beziehungsweise eine Matrix der Wichtungsfaktoren berechnet und gespeichert werden, dessen Dimension beispielsweise durch die maximale Anzahl der Winkelsegmente und die maximale Fensterbreite gegeben sein kann. Dieses Kennfeld enthält dann mehr als die später verwendeten Werte. Abhängig von diesem Kennfeld der Wichtungsfaktoren kann für den Nenner der obigen Glättungsvorschrift (1) ein Summenvektor der Wichtungskoeffizienten berechnet werden, dessen Dimension der maximalen Anzahl der Winkelsegmente entspricht. Die eigentliche Glättung kann dann in Echtzeit für das jeweils betrachtete Winkelsegment durch Zugriff auf den gespeicherten Summenvektor und das gespeicherte Kennfeld der Wichtungsfaktoren berechnet werden. It is advisable to carry out the calculations required for numerical smoothing offline, ie before the actual operation of the arrangement shown in FIG. 1, and to save them in the form of characteristic curves or characteristic maps, so that the desired operation is subsequently achieved in the arrangement shown in FIG. 1 Smoothing in the form of a real-time evaluation for the current angle segment can be carried out by accessing the stored characteristic curves or characteristic maps. In particular, a map or a matrix of the weighting factors can be calculated and stored, the dimension of which can be given, for example, by the maximum number of angle segments and the maximum window width. This map then contains more than the values used later. Depending on this characteristic map of the weighting factors, a sum vector of the weighting coefficients can be calculated for the denominator of the above smoothing rule (1), the dimension of which corresponds to the maximum number of angle segments. The actual smoothing can then be calculated in real time for the angle segment in question by accessing the stored sum vector and the stored characteristic diagram of the weighting factors.

BEZUGSZEICHENLISTEREFERENCE SIGN LIST

11

Verbrennungsmotor
Internal combustion engine

22nd

Zylinderdrucksensor
Cylinder pressure sensor

33rd

Kurbelwellensensor
Crankshaft sensor

44th

Steuergerät
Control unit

55

Analog/Digital-Wandler
Analog / digital converter

66

Zeitsynchroner Signalprozessor
Time-synchronous signal processor

77

Winkelsynchroner Signalprozessor
Angularly synchronous signal processor

88th

Steuergeräteprozessor
ECU processor

Claims (15)

1. Verfahren zum Erfassen des Verbrennungsablaufs in einem Brennraum eines Verbrennungsmotors, wobei ein auf den Brennraum bezogenes Brennraumsignal erzeugt wird, und wobei das Brennraumsignal ausgewertet wird, um eine Aussage über den Verbrennungsablauf in dem Brennraum zu gewinnen, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennraumsignal vor seiner Auswertung geglättet wird, und dass das geglättete Brennraumsignal zur Gewinnung der Aussage über den Verbrennungsablauf in dem Brennraum des Verbrennungsmotors (1) ausgewertet wird.1. A method for detecting the combustion process in a combustion chamber of an internal combustion engine, wherein a combustion chamber signal related to the combustion chamber is generated, and wherein the combustion chamber signal is evaluated to obtain information about the combustion process in the combustion chamber, characterized in that the combustion chamber signal before it Evaluation is smoothed, and that the smoothed combustion chamber signal is evaluated to obtain information about the combustion process in the combustion chamber of the internal combustion engine ( 1 ). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennraumsignal digitalisiert und anschließend durch eine numerische Signalverarbeitung geglättet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the combustion chamber signal digitized and then smoothed by numerical signal processing becomes. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Glättung des Brennraumsignals durch eine standardgewichtete Mittelwertbildung durchgeführt wird, wobei mindestens ein für die Glättung verwendeter Glättungsparameter abhängig von der Stellung einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors (1) angepasst wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the smoothing of the combustion chamber signal is carried out by a standard weighted averaging, wherein at least one smoothing parameter used for smoothing is adjusted depending on the position of a crankshaft of the internal combustion engine ( 1 ). 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennraumsignal in Abhängigkeit von dem Kurbelwellenwinkel der Kurbelwelle erzeugt wird, und dass infolge der Glättung des Brennraumsignals für jeweils ein Kurbelwellenwinkelsegment ein gemittelter Wert des Brennraumsignals erzeugt wird.4. The method according to claim 3, characterized in that the combustion chamber signal is generated depending on the crankshaft angle of the crankshaft, and that due to the smoothing of the combustion chamber signal for one Crankshaft angle segment an average value of the combustion chamber signal is generated. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Kurbelwellenwinkelsegments in Abhängigkeit von dem Kurbelwellenwinkel variiert wird. 5. The method according to claim 4, characterized in that the width of the Crankshaft angle segment varies depending on the crankshaft angle becomes.   6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Kurbelwellenwinkelsegments mit zunehmender Annäherung an einen Kurbelwellenwinkel von 360°KW verringert wird.6. The method according to claim 5, characterized in that the width of the Crankshaft angle segment with increasing approach to one Crankshaft angle of 360 ° KW is reduced. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennraumsignal in Abhängigkeit von dem Kurbelwellenwinkel erzeugt wird, und dass bei der Glättung des Brennraumsignals eine Bewertung des Brennraumsignals mit einem Wichtungsfaktor durchgeführt wird, wobei der Wichtungsfaktor in Abhängigkeit von dem Kurbelwellenwinkel variiert wird.7. The method according to any one of claims 3 to 6, characterized in that the Combustion chamber signal is generated depending on the crankshaft angle, and that when the combustion chamber signal is smoothed, an evaluation of the combustion chamber signal is carried out with a weighting factor, the weighting factor in Depending on the crankshaft angle is varied. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wichtungsfaktor mit zunehmender Annäherung an einen Kurbelwellenwinkel von 360°KW erhöht wird.8. The method according to claim 7, characterized in that the weighting factor increased with increasing approach to a crankshaft angle of 360 ° KW becomes. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Glättung gemäß folgender Vorschrift durchgeführt wird:
wobei pz den für ein Kurbelwellenwinkelsegment z berechneten gemittelten Wert des Brennraumsignals, fi einen Wichtungsfaktor und Pz+i den Wert des Brennraumsignals bei einem Kurbelwellenwinkel z + i bezeichnet, während ord die Breite des Kurbelwellenwinkelsegments definiert.9. The method according to any one of claims 4 to 8, characterized in that the smoothing is carried out according to the following regulation:
z where p for a crankshaft angle segment calculated average value z of the combustion chamber signal f i a weighting factor, and P z + i the value of the combustion chamber signal z at a crankshaft angle + i denotes while ord defines the width of the crank angle segment. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Wichtungsfaktor durch folgende Beziehung definiert ist:
i = a-abs(i),
wobei a einen Wichtungskoeffizienten bezeichnet. 10. The method according to claim 9, characterized in that the weighting factor is defined by the following relationship:
i = a -abs (i) ,
where a denotes a weighting coefficient. 11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Berechnung der geglätteten Werte des Brennraumsignals erforderlichen Parameter vor dem eigentlichen Betrieb des Verbrennungsmotors berechnet und in Form mindestens eines Kennfelds gespeichert werden, und dass während des Betriebs des Verbrennungsmotors (1) die geglätteten Werte des Brennraumsignals in Echtzeit durch Zugriff auf das gespeicherte Kennfeld berechnet werden.11. The method according to claim 9 or 10, characterized in that the parameters required for calculating the smoothed values of the combustion chamber signal are calculated before the actual operation of the internal combustion engine and are stored in the form of at least one map, and that during the operation of the internal combustion engine ( 1 ) the smoothed values of the combustion chamber signal are calculated in real time by accessing the stored map. 12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennraumsignal ein Drucksignal ist, welches den in dem Brennraum herrschenden Brennraumdruck repräsentiert.12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that that the combustion chamber signal is a pressure signal which corresponds to that in the combustion chamber prevailing combustion chamber pressure represents. 13. Vorrichtung zum Erfassen des Verbrennungsablaufs in einem Brennraum eines Verbrennungsmotors, mit Sensormitteln (2) zum Erzeugen eines auf dem Brennraum des Verbrennungsmotors (1) bezogenen Brennraumsignals, und mit Auswertungsmitteln (4) zum Auswerten des von den Sensormitteln (2) erzeugten Brennraumsignals, um eine Aussage über den Verbrennungsablauf in dem Brennraum zu gewinnen, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungsmittel Glättungsmittel (6, 7) zum Glätten des von den Sensormitteln (2) erzeugten Brennraumsignals umfassen, wobei das von den Glättungsmitteln (6, 7) geglättete Brennraumsignal zur Gewinnung der Aussage über den Verbrennungsablauf in dem Brennraum des Verbrennungsmotors (1) auszuwerten ist.13. Device for detecting the combustion process in a combustion chamber of an internal combustion engine, with sensor means ( 2 ) for generating a combustion chamber signal related to the combustion chamber of the internal combustion engine ( 1 ), and with evaluation means ( 4 ) for evaluating the combustion chamber signal generated by the sensor means ( 2 ), In order to obtain information about the combustion process in the combustion chamber, characterized in that the evaluation means comprise smoothing means ( 6 , 7 ) for smoothing the combustion chamber signal generated by the sensor means ( 2 ), the combustion chamber signal smoothed by the smoothing means ( 6 , 7 ) Obtaining the statement about the combustion process in the combustion chamber of the internal combustion engine ( 1 ) is to be evaluated. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungsmittel (4) beziehungsweise die Glättungsmittel (6, 7) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgestaltet sind.14. The apparatus according to claim 13, characterized in that the evaluation means ( 4 ) or the smoothing means ( 6 , 7 ) are designed to carry out the method according to one of claims 1 to 12. 15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungsmittel (4) Analog/Digital-Wandlermittel (5) zum Digitalisieren des von den Sensormitteln (2) erzeugten Brennraumsignals umfassen, und dass die Glättungsmittel erste Glättungsmittel (6) und zweite Glättungsmittel (7) umfassen, wobei die ersten Glättungsmittel (6) zeitsynchron zu der Abtastfrequenz der Analog/Digital-Wandlermittel (5) arbeiten, während die zweiten Glättungsmittel (7) winkelsynchron zu der Winkelstellung einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors (1) arbeiten.15. The apparatus of claim 13 or 14, characterized in that the evaluation means ( 4 ) analog / digital converter means ( 5 ) for digitizing the combustion chamber signal generated by the sensor means ( 2 ), and that the smoothing means first smoothing means ( 6 ) and second Smoothing means ( 7 ) comprise, wherein the first smoothing means ( 6 ) operate in time synchronism with the sampling frequency of the analog / digital converter means ( 5 ), while the second smoothing means ( 7 ) operate in angular synchronization with the angular position of a crankshaft of the internal combustion engine ( 1 ).
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