DE102012011421B4 - Method for determining the map data of internal combustion engines - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Ermittlung der Kennfelddaten von Verbrennungsmotoren, bei dem mittels kontinuierlich aufsteigenden und absteigenden Parameterwerten wenigstens eines Parameters (x) eine Motorvermessung durchgeführt wird, wobei in Abhängigkeit von den Parameterwerten zugehörige Messwerte (y) zur Bestimmung der Kennfelddaten ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung der Parameterwerte für jeden Parameter (x) in Form von wenigstens drei aufsteigenden und absteigenden rampenförmigen Werteverläufen (1 bis 4) mit unterschiedlichen Veränderungsgeschwindigkeiten (v) erfolgt, und dass aus den zugehörigen Messwerten (y) durch eine lineare Kombination der Messwerte wenigstens Messfehler erster und zweiter Ordnung eliminiert werden.Method for determining the map data of internal combustion engines, in which a motor measurement is carried out by means of continuously ascending and descending parameter values of at least one parameter (x), corresponding measured values (y) being evaluated for determining the map data depending on the parameter values, characterized in that Change of the parameter values for each parameter (x) in the form of at least three ascending and descending ramped value curves (1 to 4) with different rates of change (v) takes place, and that from the associated measured values (y) by a linear combination of the measured values at least measurement error first and second order are eliminated.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Kennfelddaten von Verbrennungsmotoren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for determining the map data of internal combustion engines according to the preamble of patent claim 1.

Zur Optimierung der Steuerungsfunktionen von Verbrennungsmotoren können mittels stationärer Messverfahren Motorkenndaten für unterschiedliche Betriebszustände ermittelt und als Kennfelddaten abgespeichert werden. Hierzu kann ein Verbrennungsmotor stationär, beispielsweise bei unterschiedlicher Last und unterschiedlichen Drehzahlen, betrieben werden, um so für unterschiedliche Betriebszustände zugehörige optimierte Motorkenndaten zu ermitteln. Da aber nicht nur eine lastabhängige und drehzahlabhängige Ermittlung von Motorkenndaten durchgeführt werden muss, sondern eine Vielzahl unterschiedlicher Parameter bei der Ermittlung zugehöriger Motorkenndaten zu berücksichtigen ist, erfordert eine stationäre Vermessung eines Verbrennungsmotors einen enormen Zeitaufwand.To optimize the control functions of internal combustion engines, engine characteristic data for different operating states can be determined by means of stationary measurement methods and stored as characteristic map data. For this purpose, an internal combustion engine stationary, for example, at different load and different speeds, operated to determine so for different operating conditions associated optimized engine characteristics. Since not only a load-dependent and speed-dependent determination of engine characteristics must be performed, but a variety of different parameters must be considered in the determination of associated engine characteristics, a stationary measurement of an internal combustion engine requires an enormous amount of time.

Aus der EP 1 452 848 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung eines Prüfstandes für einen Antriebsmotor bekannt, bei dem eine dynamische Erfassung von Motorkenndaten durchgeführt wird. Die Parameterwerte eines Parameters werden hierzu beispielsweise zeitlich ansteigend und abfallend stetig verändert, wobei die zugehörigen Motorkenndaten ermittelt werden. Es wird bei der Vermessung des Verbrennungsmotors somit kein stationärer Betriebszustand abgewartet, sondern vielmehr eine dynamische Vermessung vorgenommen, bei der eine stetige, lineare Veränderung von Parameterwerten durchgeführt wird.From the EP 1 452 848 A1 a method for controlling a test bed for a drive motor is known, in which a dynamic detection of engine characteristics is performed. The parameter values of a parameter are for this purpose, for example, temporally increasing and decreasing steadily changed, with the associated engine characteristics are determined. Thus, during the measurement of the internal combustion engine, no steady-state operating state is awaited, but rather a dynamic measurement is carried out in which a continuous, linear change of parameter values is carried out.

Bei der dynamischen Messung von Motorkenndaten entsteht ein so genannter Schleppfehler, der sich durch die stetige Veränderung eines oder mehrerer Parameter ergibt. Wird die Messung zunächst mit aufsteigenden Parameterwerten und anschließend mit absteigenden Parameterwerten bei gleicher Änderungsgeschwindigkeit durchgeführt, so kann ein Messfehler erster Ordnung durch Mittelwertbildung eliminiert werden.The dynamic measurement of motor characteristics produces a so-called following error, which results from the constant change of one or more parameters. If the measurement is first performed with increasing parameter values and then with decreasing parameter values at the same rate of change, a first order measurement error can be eliminated by averaging.

Aus der DE 10 2005 033 382 A1 ist ein Verfahren zur Identifikation eines stationären Verhaltens eines Systems bekannt. Demzufolge wird mittels kontinuierlich aufsteigenden und absteigenden Parameterwerten wenigstens eines Parameters eine Motorvermessung durchgeführt.From the DE 10 2005 033 382 A1 For example, a method for identifying a stationary behavior of a system is known. As a result, a motor measurement is carried out by means of continuously increasing and decreasing parameter values of at least one parameter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung der Kennfelddaten von Verbrennungsmotoren anzugeben, mit dem bei einer dynamischen Motorvermessung eine höhere Messgenauigkeit für die ermittelten Kennfelddaten erzielt werden kann.The invention has for its object to provide a method for determining the map data of internal combustion engines, with which a higher measurement accuracy for the determined map data can be achieved in a dynamic engine measurement.

Die Lösung dieser Aufgabe erhält man mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Besonders vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Messverfahrens sind in den Unteransprüchen offenbart.The solution to this problem is obtained with the features of claim 1. Particularly advantageous developments of the measuring method according to the invention are disclosed in the subclaims.

Erfindungsgemäß wird die Veränderung der Parameterwerte eines Parameters mit unterschiedlichen Veränderungsgeschwindigkeiten durchgeführt, so dass aus den zugehörigen Messwerten durch eine lineare Kombination der Messwerte wenigstens Messfehler erster und zweiter Ordnung eliminiert werden. Die Veränderung der Parameterwerte mit unterschiedlichen Veränderungsgeschwindigkeiten ergibt somit eine höhere Messgenauigkeit als bei einem Messverfahren mit konstanter Veränderungsgeschwindigkeit der Parameterwerte.According to the invention, the change in the parameter values of a parameter is carried out with different rates of change, so that at least first and second order measurement errors are eliminated from the associated measured values by a linear combination of the measured values. The change in the parameter values with different rates of change thus results in a higher accuracy of measurement than in a measuring method with a constant rate of change of the parameter values.

Eine erste Veränderungsgeschwindigkeit, mit der die Parameterwerte durchlaufen werden, kann dabei doppelt so groß sein, wie eine zweite Veränderungsgeschwindigkeit, um Messfehler 1. und 2. Ordnung eliminieren zu können.A first rate of change, with which the parameter values are traversed, can thereby be twice as large as a second rate of change in order to be able to eliminate first and second order measurement errors.

Erfindungsgemäß wird die Veränderung der Parameterwerte für jeden Parameter in Form von wenigstens drei rampenförmigen Werteverläufen durchgeführt. Als rampenförmiger Werteverlauf ist dabei ein zeitlich ansteigender oder absteigender Werteverlauf zu verstehen. Damit erhält man für jeden Arbeitspunkt wenigstens drei Messwerte, wodurch die zu einem Arbeitspunkt gehörenden Kennfelddaten mit höherer Genauigkeit ermittelt werden können.According to the invention, the change of the parameter values for each parameter is carried out in the form of at least three ramped value curves. As a ramp-shaped value course is to be understood as a time-increasing or decreasing value course. This gives at least three measured values for each operating point, as a result of which the map data belonging to an operating point can be determined with higher accuracy.

Das Verfahren kann in der Weise weitergebildet sein, dass zusätzlich zur linearen Veränderung der Parameterwerte eine nichtlineare Variation der Parameterwerte zur Erfassung von Messdaten durchgeführt wird. Auf diese Weise erhält man zusätzliche Messwerte für unterschiedliche Arbeitspunkte, mit denen auch vom Schleppfehler unabhängige Messfehler eliminiert werden können. Es empfiehlt sich statt einer linearen Kombination der Messwerte eine überbestimmte Regressionskurve zu durchlaufen, z. B. bei vier Messreihen ein Polynom zweiter Ordnung und eine rationale Funktion.The method can be developed in such a way that, in addition to the linear change of the parameter values, a non-linear variation of the parameter values for the acquisition of measured data is carried out. In this way, one obtains additional measured values for different operating points with which measurement errors independent of the following error can also be eliminated. It is advisable to go through an overdetermined regression curve instead of a linear combination of the measured values. For example, in four series of measurements, a second-order polynomial and a rational function.

Das Verfahren zur Bestimmung der Kennfelddaten kann mit einer zeitgleichen Variation der Parameterwerte von mehreren Parametern durchgeführt werden, um eine Verkürzung des gesamten Messverfahrens zu erreichen.The method for determining the map data can be carried out with a simultaneous variation of the parameter values of a plurality of parameters in order to achieve a shortening of the overall measuring method.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung beispielhaft erläutert.The invention is explained below by way of example with reference to the drawing.

Es zeigen:Show it:

1 den zeitlichen Verlauf der Parameterwerte, die zur Ermittlung von Kennfelddaten eines Verbrennungsmotors verwendet werden, und 1 the time course of the parameter values that are used to determine map data of an internal combustion engine, and

2 die zu einem Arbeitspunkt gehörenden Messwerte in Abhängigkeit von der Veränderungsgeschwindigkeit der Parameterwerte. 2 the measured values belonging to an operating point as a function of the rate of change of the parameter values.

1 veranschaulicht, wie ein Parameter x bezüglich seiner Parameterwerte in Abhängigkeit von der Zeit t während eines Messdurchlaufs verändert wird. Die Parameterwerte ändern sich zunächst an einer ansteigenden Rampe 1 linear bis zu einem Maximalwert xmax. Dann fallen die Parameterwerte entlang der Rampe 2 mit gleicher Veränderungsgeschwindigkeit, wie bei der Rampe 1, auf den Wert xmin ab. Daraufhin steigen die Parameterwerte wieder linear an, jedoch mit geringerer Veränderungsgeschwindigkeit, bis diese entlang der Rampe 3 wieder den Maximalwert xmax erreicht haben. Von dort fallen die Parameterwerte wieder mit gleicher Veränderungsgeschwindigkeit entlang der Rampe 4 bis zu dem Wert xmin ab. 1 illustrates how a parameter x is changed with respect to its parameter values as a function of time t during a measurement run. The parameter values initially change linearly on a rising ramp 1 up to a maximum value x max . Then, the parameter values along the ramp 2 fall at the same rate of change as in the ramp 1, to the value x min . The parameter values then increase linearly again, but with a lower rate of change, until they have again reached the maximum value x max along the ramp 3. From there, the parameter values drop again at the same rate of change along the ramp 4 up to the value x min .

Für jeden Arbeitspunkt erhält man auf diese Weise insgesamt vier Messwerte, deren Schleppfehler durch lineare Kombination der Messwerte weitgehend aufgehoben werden können.In this way, a total of four measured values are obtained for each operating point, the lag errors of which can largely be eliminated by a linear combination of the measured values.

Für eine Messgröße y, die abhängig ist von einem Parameter x, der mit konstanter Geschwindigkeit v verstellt wird, kann folgende Gleichung in Form einer Taylorreihe angegeben werden: y(x, v) = y(x) + y'(x)·v + ½·y''(x)·v2 + ... (1) For a measurand y, which is dependent on a parameter x, which is adjusted at a constant velocity v, the following equation can be given in the form of a Taylor series: y (x, v) = y (x) + y '(x) * v + ½ * y''(x) * v 2 + ... (1)

Dabei bezeichnet y' die Ableitung nach v. Durch eine zweite Messung in umgekehrter Richtung, beispielsweise mit abnehmenden Werten für x, wenn zuvor ansteigende Werte für x durchlaufen wurden, erhält man die nachfolgende Funktion, bei der der Schleppfehler nun in erster Näherung mit negativem Vorzeichen auftritt: y(x, –v) = y(x) – y'(x)·v + ½·y''(x)·v2 + ... (2) Where y 'denotes the derivative to v. By a second measurement in the opposite direction, for example, with decreasing values for x, if previously increasing values for x were traversed, one obtains the following function, in which the following error occurs in a first approximation with a negative sign: y (x, -v) = y (x) -y '(x) * v + ½ * y''(x) * v 2 + ... (2)

Bildet man den Mittelwert aus den beiden Gleichungen (1) und (2), so heben sich die Fehler erster Ordnung auf.If the mean value of the two equations (1) and (2) is formed, the errors of the first order cancel each other out.

Entsprechend dem Beispiel von 1 werden die Parameterwerte x mit höherer Geschwindigkeit und mit geringerer Geschwindigkeit durchlaufen. Unter der Voraussetzung, dass die Rampen 1 und 2 mit doppelter Geschwindigkeit durchlaufen werden, wie die Rampen 3 und 4, erhält man für die mit doppelter Geschwindigkeit durchlaufenen Arbeitspunkte Messwerte, die von x und der doppelten Veränderungsgeschwindigkeit 2v abhängen. Man misst somit: y(x, 2v) = y(x) + 2y'(x)·v + 2y''(x)·v2 + ... (3) According to the example of 1 the parameter values x will go through at a higher speed and at a lower speed. Assuming that ramps 1 and 2 are traversed at twice the speed, such as ramps 3 and 4, measurements are obtained for the dual speed operation points, which depend on x and twice the rate of change 2v. One measures thus: y (x, 2v) = y (x) + 2y '(x) * v + 2y''(x) * v 2 + ... (3)

Bei absteigendem Werteverlauf ergibt sich folgende Gleichung: y(x, –2v) = y(x) – 2y'(x)·v + 2y''(x)·v2 + ... (4) When the value curve decreases, the following equation results: y (x, -2v) = y (x) - 2y '(x) * v + 2y''(x) * v 2 + ... (4)

Durch geeignete lineare Kombination der Messwerte heben sich nun auch die Fehler zweiter Ordnung auf. Somit verbleibt nur ein Fehler der dritten Ordnung. Damit kann bei gleicher Messgenauigkeit schneller oder bei gleicher Messdauer genauer gemessen werden.By a suitable linear combination of the measured values, the errors of the second order cancel each other out. Thus, only a third-order error remains. With this, it is possible to measure more accurately with the same accuracy of measurement or with the same duration of measurement.

2 veranschaulicht die Messwerteverteilung in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit v für einen Arbeitspunkt, dem der rechnerisch zugeordnete Messwert y0 zugeordnet wird. Dabei repräsentiert y0 den Wert für die Geschwindigkeit v = 0, also für den stationären Zustand. Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Messverfahrens kann aus den Messwerten y1 bis y4 der Wert y0, der einen zu ermittelnden Kennfeldwert darstellt, mit hoher Genauigkeit im Wege des erfindungsgemäßen dynamischen Messverfahrens ermittelt werden. 2 illustrates the measured value distribution as a function of the speed v for an operating point to which the mathematically assigned measured value y0 is assigned. Here, y0 represents the value for the velocity v = 0, ie for the stationary state. Using the measuring method according to the invention, the value y0, which represents a map value to be determined, can be determined with high accuracy from the measured values y1 to y4 by means of the dynamic measuring method according to the invention.

Claims (4)

Verfahren zur Ermittlung der Kennfelddaten von Verbrennungsmotoren, bei dem mittels kontinuierlich aufsteigenden und absteigenden Parameterwerten wenigstens eines Parameters (x) eine Motorvermessung durchgeführt wird, wobei in Abhängigkeit von den Parameterwerten zugehörige Messwerte (y) zur Bestimmung der Kennfelddaten ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung der Parameterwerte für jeden Parameter (x) in Form von wenigstens drei aufsteigenden und absteigenden rampenförmigen Werteverläufen (1 bis 4) mit unterschiedlichen Veränderungsgeschwindigkeiten (v) erfolgt, und dass aus den zugehörigen Messwerten (y) durch eine lineare Kombination der Messwerte wenigstens Messfehler erster und zweiter Ordnung eliminiert werden.Method for determining the map data of internal combustion engines, in which a motor measurement is carried out by means of continuously ascending and descending parameter values of at least one parameter (x), corresponding measured values (y) being evaluated for determining the map data depending on the parameter values, characterized in that Change of the parameter values for each parameter (x) takes place in the form of at least three ascending and descending ramped value curves (1 to 4) with different rates of change (v), and that from the associated measured values (y) by a linear combination of the measured values at least measuring error first and second order are eliminated. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Veränderungsgeschwindigkeit (v) doppelt so groß ist, wie eine zweite Veränderungsgeschwindigkeit (v).A method according to claim 1, characterized in that a first rate of change (v) is twice as large as a second rate of change (v). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine nichtlineare Variation der Parameterwerte zur Erfassung von Messdaten durchgeführt wird.Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that in addition a non-linear variation of the parameter values for the acquisition of measured data is performed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zeitgleich mehrere Parameter (x) bezüglich ihrer Parameterwerte zur Ermittlung von Kennfelddaten variiert werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that at the same time several parameters (x) with respect to their Parameter values for determining map data can be varied.
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