AT520762B1 - Ladungsverstärker und Messsystem zur Driftkompensation und ein Verfahren hierzu - Google Patents

Ladungsverstärker und Messsystem zur Driftkompensation und ein Verfahren hierzu Download PDF

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AT520762B1 ATA50931/2017A AT509312017A AT520762B1 AT 520762 B1 AT520762 B1 AT 520762B1 AT 509312017 A AT509312017 A AT 509312017A AT 520762 B1 AT520762 B1 AT 520762B1
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Driftkompensation, insbesondere zum Ausgleich der Nullpunktsdrift eines an einem Verbrennungsmotor aufgenommenen Brennraumdrucksignals, einen Ladungsverstärker (1) mit einer Recheneinheit (3) zur Driftkompensation und ein Messsystem umfassend diesen Ladungsverstärker (1), wobei unter anderem die Abweichung zwischen einem zweiten berechneten Brennraumdruckwert p2,BERECHNET und dem zweiten aufgenommenen Brennraumdruckwert p2,AUFGENOMMEN an der zweiten Kurbelwinkelposition ermittelt wird und die ermittelten Abweichung in dem Ausgangsspannungssignal des Ladungsverstärkers (1) durch Erzeugung eines Driftkompensationsstroms kompensiert wird, der dem Eingang der Ladungs-/ Spannungswandler-Stufe des Ladungsverstärkers (1) additiv oder subtraktiv zugeführt wird, wodurch ein driftkompensiertes Brennraumdrucksignal erzeugt wird, sodass die Abweichung mit einer gewissen Zeitkonstante, die insbesondere der aktuellen Dauer eines oder mehrerer Arbeitsspiele oder einer definierten oder definierbaren Zeit entspricht, kompensiert wird.

Description

LADUNGSVERSTÄRKER UND MESSSYSTEM ZUR DRIFTKOMPENSATION UND EIN VERFAHREN HIERZU [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Driftkompensation, insbesondere zum Ausgleich der Nullpunktsdrift eines an einem Verbrennungsmotor aufgenommenen Brennraumdrucksignals, gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs. Ferner betrifft die Erfindung einen Ladungsverstärker mit einer Recheneinheit zur Driftkompensation und ein Messsystem umfassend einen Ladungsverstärker.
[0002] Zur genauen Messung von Brennraumdrücken bei Verbrennungskraftmaschinen werden - in bekannter Weise - piezoelektrische Sensoren zusammen mit Ladungsverstärkern eingesetzt. Diese Sensoren zeichnen sich zwar durch ihre Präzision aus, haben aber den Nachteil, dass sie nur Druckänderungen aber keinen absoluten Druck erfassen können. Die von den Sensoren bei Druckbelastung erzeugte Ladungsmenge wird von Ladungsverstärkern in ein leichter weiterverarbeitbares Spannungssignal umgewandelt. Aufgrund der nicht idealen Isolation des realen Messaufbaus - Sensor + Kabel + Ladungsverstärker - fließt jedoch laufend eine kleine Ladungsmenge bereits vor ihrer Konvertierung im Ladungsverstärker durch die Isolation ab. Dies verursacht eine Nullpunktdrift des Ausgangssignals des Ladungsverstärkers, der nur mit einem entsprechenden Driftkompensationsregelkreis entgegengewirkt werden kann, um zu verhindern, dass der Signalnullpunkt langsam in die Sättigung läuft und somit eine weitere Erfassung des Ladungssignals unmöglich wird. Ebenso bewirkt eine Änderung des thermischen Zustands des Sensors, z.B. bei einem Lastwechsel des Verbrennungsmotors, das Entstehen einer zusätzlichen Ladungsmenge, die den Signalnullpunkt des Ausgangssignals ebenfalls verschiebt.
[0003] Wie einleitend beschrieben, stellt die Driftkompensation eine wesentliche Herausforderung beim Design von Ladungsverstärkern für piezoelektrische Brennraumdrucksensoren dar. Aus dem Stand der Technik sind zwei Verfahren für die Driftkompensation bekannt.
[0004] a. Die sogenannte „kontinuierliche Driftkompensation“ ist auch als „Dauerdriftkompensation“ bekannt. Dabei wird im Prinzip das über einen Tiefpass gefilterte Signal als Regelabweichung des Driftkompensationssregelkreises benutzt und daraus ein entsprechender Kompensationsstrom erzeugt, der in invertierter Form zum Eingangsstrom des Ladungsverstärkers addiert wird. Damit wird bewirkt, dass sich der Mittelwert des Ausgangssignals des Ladungsverstärkers auf den Wert Null einpendelt. Über die Zeitkonstante des Tiefpasses kann die Aggressivität der Regelung festgelegt werden - „long“ vs. „short“. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass sich der Tiefpass je nach Drehzahl des Motors unterschiedlich auswirkt und speziell bei langsameren Drehzahlen das Signal selbst in einer mindernden Art beeinflusst.
[0005] b. Die sogenannte „zyklische Driftkompensation“, ist unter anderem in der EP 0 325 903 beschrieben. Über eine entsprechende Vorrichtung wird der Ladungsverstärkerschaltung ein Triggersignal zugeführt, welches eine bestimmte Kurbelwellenposition - und damit Kolbenposition - im Arbeitsspiel des Verbrennungsmotors definiert. Bevorzugt liegt diese Position in der Ansaugphase, wo der Druck nicht durch die Verbrennung beeinflusst ist. Diese Triggerposition kann von einem Kurbelwinkelgeber abgeleitet werden oder aus der Druckkurve selbst, z.B. durch entsprechend nachgeführte Schwellen, erzeugt werden. Die Driftkompensationsregeleinrichtung entnimmt nun an der Triggerposition einen Wert aus dem Ausgangssignalverlauf des Ladungsverstärkers, wobei dies gemäß EP 0 325 903 durch eine Sample & Hold Schaltung erfolgen kann. Dieser Wert dient nun als Regelabweichung für den Driftkompensationsregelkreis, d.h. aus ihm wird ein entsprechender invertierter Kompensationsstrom gewonnen, der wie beim Dauerdriftverfahren, dem Eingang des Ladungsverstärkers additiv geführt wird. Da sich der Wert nur einmal pro Arbeitsspiel ändert, wird somit ein für ein Arbeitsspiel konstanter Strom als Kompensation dazu addiert. Auf diese Weise wird eine drehzahlabhängige Amplitudenbeeinflussung des Signals wie im ersten Verfahren ausgeschlossen.
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AT 520 762 B1 2020-04-15 österreichisches patentamt [0006] Beide Arten der Driftkompensation haben jedoch für präzise Messungen auch einen signifikanten Nachteil, wie im Folgenden beschrieben wird.
[0007] Wie eingangs erwähnt, unterliegt der Nullpunkt eines realen Ladungsverstärkers aufgrund der nicht idealen Isolation des Aufbaus einer Drift, die kompensiert werden muss, um ein langsames Driften in die Sättigung zu vermeiden. Überdies kann eine zusätzliche Drift bei einer Änderung des Temperaturniveaus des piezoelektrischen Sensors auftreten, da sich dabei z.B. die Druckmembran des Sensors ausdehnt oder zusammenzieht und sich damit eine zusätzliche positive oder negative Ladungsmenge am Sensorausgang ergibt. Diese unerwünschten Nullpunktänderungen müssen von realen Nullpunktänderungen unterschieden werden. Letztere kommen insbesondere durch die arbeitspunktabhängige Änderung des Ladedrucks durch den Turbolader zustande. Weiters können rasche Änderungen der Drosselklappenstellung bei Ottomotoren sehr dynamische Änderungen des absoluten Druckniveaus und damit der Nullpunktlage des Ladungsverstärkerausgangssignals bewirken. Während nun Änderungen aufgrund der nicht idealen Isolation und aufgrund von thermischen Änderungen kompensiert werden sollen, sollten reale Änderungen des Druckniveaus korrekterweise nicht kompensiert werden. Allerdings können die oben erwähnten Driftkompensationsschaltungen nicht zwischen den verschiedenen Ursachen für eine Nullpunktänderung unterscheiden und regeln somit auch echte Druckniveauänderungen auf null aus.
[0008] Zwar ist in der Software der Datenerfassungs- und Auswertesysteme, den sogenannten Indiziersystemen - indicating systems -, welche die Ausgangssignale der Ladungsverstärker weiterverarbeiten, immer auch eine Logik zur Ermittlung des absoluten Druckniveaus mit Hilfe von thermodynamischen Verfahren oder durch Bezug auf einen Sensor im Saugrohr vorhanden. Jedoch wird durch das fälschliche Ausregeln von realen Druckniveauänderungen durch die Driftkompensationsschaltung eine gewisse Schräglage der Zylinderdruckkurven bewirkt, da ja die Einspeisung eines konstanten Korrekturstroms zu einer rampenförmigen Ausgangssignaländerung führt. Diese Verzerrung der Zylinderdruckkurve könnte zwar bei der nachfolgenden Auswertung rechnerisch behoben werden, sie ist aber für rasche Auswertungen in Echtzeit, beispielsweise für die Ermittlung von Parametern für die Steuerung des folgenden Verbrennungszyklus, und für hochgenaue weitere Auswertungen wie Ladungswechselanalysen von großem Nachteil. Es wäre daher sinnvoll, diesen Effekt zu vermeiden.
[0009] MLADEK, Michael et al. Neue Möglichkeiten der Niederdruck-Indizierung zur Gaswechseloptimierung von direkt einspritzenden Mehrventilmotoren 01/1999; Laboratorium für Motorensysteme, Institut für Energietechnik, ETH Zürich, Schweiz; Kistler Instrument Corp., USA; Dokument SD 20.189d 1.99, wie auch KISTLER measure.analyze.innovate. Ladungsverstärker Mehrkanal-Labor-Ladungsverstärker 02/2014; Datenblatt 5080A_000-744d-02.14, wie auch MERKER Günter P. et al. Grundlagen Verbrennungsmotoren 4. Auflage, 2009; ISBN 978-38348-0740-3, wie auch WO 2014060469 A1 beschreiben auch entsprechende Ladungsverstärken bzw. Verfahren.
[0010] In der AT 396 634 ist ein Verfahren zur Korrektur des Ausgangsniveaus eines Ladungsverstärkers beschrieben, das auf der Korrektur des Ausgangssignals des Ladungsverstärkers durch eine Korrekturspannung beruht. Diese Korrekturspannung wird ermittelt, indem der aktuelle Wert des Ladungsverstärkersignals bei einer bestimmten Kurbelwinkelposition, bei dem das absolute Druckniveau bekannt ist, mit diesem verglichen wird. Die Differenz ergibt eine Korrekturspannung, mit welcher das Ausgangssignal korrigiert wird. Da aber lediglich bei nicht aufgeladenen Dieselmotoren das absolute Druckniveau bekannt ist - es entspricht während der Ansaugphase in etwa dem Umgebungsdruck -, muss bei anderen Motorarten der bekannte Druck von einem weiteren Sensor, der im Saugrohr nahe dem Einlassventil angebracht wird, abgeleitet werden. Dadurch wird der notwendige Aufwand erheblich erhöht. Zudem hat das Verfahren den großen Nachteil, dass eine Korrekturspannung, die einmal pro Arbeitsspiel angepasst wird, zu sprungförmigen und damit nicht physikalischen Veränderungen des Ausgangssignals führt. Zwar kann anstelle einer plötzlichen Änderung eine verlangsamte Änderung, in Form einer Rampe, in Erwägung gezogen werden - wie es auch AT 396 634 vorschlägt -, es ergibt sich aber trotzdem eine eben verschliffene Spannungsänderung, die nicht der Realität entspricht.
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Unabhängig von einer solchen Korrektur der Ausgangsspannung ist auf jeden Fall eine Driftkompensation erforderlich, da sonst das Ausgangssignal des Ladungsverstärkers langsam in die Sättigung driftet und damit auch eine Niveaukorrektur am Ausgang keinen Sinn mehr macht. [0011] Aufgabe der Erfindung ist es nun, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Driftkompensation zu schaffen, in welchem das Ausgangssignal des Ladungsverstärkers sich so einstellt, dass es annähernd dem absoluten Brennraumdruck entspricht und welches keine zusätzlichen Drucksensoren, wie etwa ein Saugrohr-Drucksensor, benötigt. Ferner ist es insbesondere eine Aufgabe der Erfindung, einen Ladungsverstärker für die Messung des Zylinderdrucks zu schaffen, dessen Ausgangssignal ein auf den Absolutdruck bezogenes, richtiges Ausgangsspannungsniveau besitzt und welcher die vorhin erwähnten Nachteile des Standes der Technik bei der Korrektur des Ausgangsspannung überwindet.
[0012] Insbesondere soll dieser Ladungsverstärker im Gegensatz zu der erwähnten AT 396 634 keinen zusätzlichen Drucksensor und keinen vorbekannten Druckwert benötigen.
[0013] Die erfindungsgemäße Aufgabe wird insbesondere durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs gelöst.
[0014] Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Driftkompensation, insbesondere zum Ausgleich der Nullpunktsdrift eines an einem Verbrennungsmotor aufgenommenen Brennraumdrucksignals, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- Umwandlung der von einem im und/oder am Zylinder angeordneten piezoelektrischen Druckaufnehmer erzeugten Ladungsmenge in ein Ausgangsspannungssignal in einem, eine im Wesentlichen in Echtzeit rechnende Recheneinheit umfassenden, Ladungsverstärker,
- Aufnehmen eines ersten Kurbelwinkelwertes und eines ersten Brennraumdruckwertes Plaufgenommmen an einer ersten Kurbelwinkelposition innerhalb der Kompressionsphase eines ersten Arbeitsspiels,
- Aufnehmen eines zweiten Kurbelwinkelwertes und eines zweiten Brennraumdruckwertes P2.AUFGENOMMEN an einer zweiten Kurbelwinkelposition innerhalb der Kompressionsphase des ersten Arbeitsspiels,
- Berechnung einer Druckdifferenz ApBerechnet,2-i zwischen dem zweiten aufgenommenen Brennraumdruckwert p2,aufgenommen und dem ersten aufgenommenen Brennraumdruckwert P1.AUFGENOMMEN,
- Berechnung eines ersten Zylindervolumens Vi an der ersten Kurbelwinkelposition mittels des ersten aufgenommenen Kurbelwinkelwertes,
- Berechnung eines zweiten Zylindervolumens V2 an der zweiten Kurbelwinkelposition mittels des zweiten aufgenommenen Kurbelwinkelwertes,
- Berechnung eines zweiten Brennraumdruckwertes p2,berechnet nach folgender Vorschrift:
_ &PbeRECHNET,2-1
PZ^NET I 1 -__________ 1
I ..fcappa I \ / wobei Apberechnet,2-i die berechnete Druckdifferenz, V2 das Zylindervolumen an der zweiten Kurbelwinkelposition, Vi das Zylindervolumen an der ersten Kurbelwinkelposition, und kappa der Polytropenexponent ist,
- Ermittlung der Abweichung zwischen dem zweiten berechneten Brenn rau mdruckwert P2.BERECHNET und dem zweiten aufgenommenen Brennraumdruckwert p2,aufgenommen an der zweiten Kurbelwinkelposition,
- Kompensation der ermittelten Abweichung in dem Ausgangsspannungssignal des Ladungsverstärkers durch Erzeugung eines Driftkompensationsstroms, der dem Eingang der Ladungs-/ Spannungswandler-Stufe des Ladungsverstärkers additiv oder subtraktiv zugeführt wird, wodurch ein driftkompensiertes Brennraumdrucksignal erzeugt wird, so
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AT 520 762 B1 2020-04-15 österreichisches patentamt dass die Abweichung mit einer gewissen Zeitkonstante, die insbesondere der aktuellen Dauer eines oder mehrerer Arbeitsspiele oder einer definierten oder definierbaren Zeit entspricht, kompensiert wird.
[0015] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Ladungsverstärker dazu eingerichtet ist, die vom Druckaufnehmer erzeugte Ladungsmenge in ein Spannungssignal umzuwandeln.
[0016] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die von einem Druckaufnehmer erzeugten Ladungsmenge, wobei die Ladungsmenge insbesondere durch Druckbelastung des Druckaufnehmers erzeugt wird, in ein Ausgangsspannungssignal in einem, eine im Wesentlichen in Echtzeit rechnende Recheneinheit umfassenden, Ladungsverstärker, umgewandelt wird.
[0017] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Verfahren weitere folgende Schritte umfasst:
- Aufnehmen eines dritten Kurbelwinkelwertes und eines dritten Brennraumdruckwertes P3,aufgenommen an einer dritten Kurbelwinkelposition innerhalb der Kompressionsphase des ersten Arbeitsspiels, und/oder
Aufnehmen von mehreren weiteren ersten Kurbelwinkelwerte und mehreren weiteren ersten Brennraumdruckwerte Pituaufgenommen an mehreren weiteren ersten Kurbelwinkelpositionen innerhalb der Kompressionsphase des ersten Arbeitsspiels,
- Aufnehmen eines vierten Kurbelwinkelwertes und eines vierten Brennraumdruckwertes P4.AUFGENOMMEN an einer vierten Kurbelwinkelposition innerhalb der Kompressionsphase des ersten Arbeitsspiels, und/oder
Aufnehmen von mehreren weiteren zweiten Kurbelwinkelwerte und mehreren weiteren zweiten Brennraumdruckwerte p^aufgenommen an mehreren weiteren zweiten Kurbelwinkelpositionen innerhalb der Kompressionsphase des ersten Arbeitsspiels,
Berechnung einer weiteren Druckdifferenz Apberechnet.« zwischen dem vierten aufgenommenen Brennraumdruckwert P4,aufgenommen und dem dritten aufgenommenen Brennraumdruckwert P3.AUFGENOMMEN, und/oder
Berechnung einer weiteren Druckdifferenz ApBERECHNET,n-m zwischen dem jeweils weiteren zweiten aufgenommenen Brennraumdruckwert p^aufgenommen und dem jeweils weiteren ersten aufgenommenen Brennraumdruckwert Pituaufgenommen,
- Berechnung eines dritten Zylindervolumens V3 an der dritten Kurbelwinkelposition mittels des dritten aufgenommenen Kurbelwinkelwertes, und/oder
Berechnung von mehreren weiteren ersten Zylindervolumen Vm an mehreren weiteren ersten Kurbelwinkelpositionen mittels des jeweiligen weiteren ersten Kurbelwinkelwertes,
- Berechnung eines vierten Zylindervolumens V4 an der vierten Kurbelwinkelposition mittels des vierten aufgenommenen Kurbelwinkelwertes, und/oder
Berechnung von mehreren weiteren zweiten Zylindervolumen Vn an mehreren weiteren zweiten Kurbelwinkelpositionen mittels des jeweiligen weiteren zweiten Kurbelwinkelwertes,
- Berechnung eines vierten Brennraumdruckwertes P4,berechnet nach folgender Vorschrift:
_ ^PBERECHNET,4-3
Pl,BERECHNET ~ kappax —-----1
I ,. kappa I \ / wobei Apberechnet,4-3 die weitere berechnete Druckdifferenz, V3 das Zylindervolumen an der dritten Kurbelwinkelposition, V4 das Zylindervolumen an der vierten Kurbelwinkelposition und kappa der Polytropenexponent ist, und/oder
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Berechnung eines jeweils weiteren zweiten Brennraumdruckwertes p^berechnet nach folgender Vorschrift:
_ ApBERECHNET.n-m
Pn,BERECHNET ~ kappa _ lh_____ \ TT kappa \ *m wobei ApBERECHNET.nm die weitere berechnete Druckdifferenz, Vm das Zylindervolumen an der jeweils weiteren ersten Kurbelwinkelposition, Vn das Zylindervolumen an der jeweils weiteren zweiten Kurbelwinkelposition, und kappa der Polytropenexponent ist,
- Ermittlung der Abweichung zwischen dem vierten berechneten Brennraumdruckwert P4,berechnet und dem vierten aufgenommenen Brennraumdruckwert P4,aufgenommen an der vierten Kurbelwinkelposition, und/oder
Ermittlung der Abweichung zwischen dem jeweils weiteren zweiten berechneten Brennraumdruckwert pn.BERECHNET und dem jeweils weiteren zweiten aufgenommenen Brennraumdruckwert pn,AUFGENOMMEN on der jeweils weiteren zweiten Kurbelwinkelposition,
- Mittelung der ermittelten Abweichung oder der ermittelten Abweichungen, insbesondere durch Verwendung eines Verfahrens zur Minimierung der Fehlerquadratsummen und/oder durch lineare oder quadratische Mittelung,
- Kompensation der gemittelten Abweichung in dem Ausgangsspannungssignal des Ladungsverstärkers durch Erzeugung eines Driftkompensationsstroms, der dem Eingang der Ladungs-/ Spannungswandler-Stufe des Ladungsverstärkers additiv oder subtraktiv zugeführt wird, wodurch ein driftkompensiertes Brennraumdrucksignal erzeugt wird, sodass die Abweichung mit einer gewissen Zeitkonstante, die insbesondere der aktuellen Dauer eines oder mehrerer Arbeitsspiele oder einer definierten oder definierbaren Zeit entspricht, kompensiert wird.
[0018] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass zur Mittelung der ermittelten Abweichung oder der ermittelten Abweichungen ein Least Square Fit Verfahren verwendet wird.
[0019] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Berechnung der Druckdifferenz/en Apberechnet,2i und/oder Apberechnet.« und/oder ApBERECHNET,n-m und somit die Berechnung des zweiten Brennraumdruckwertes p2,berechnet und/oder des vierten Brennraumdruckwertes P4,berechnet und/oder des jeweils weiteren zweiten Brennraumdruckwertes p^berechnet mit einem gefilterten Brennraumdruckwert oder mit gefilterten Brennraumdruckwerten erfolgt, und dass der gefilterte Brennraumdruckwert oder die gefilterten Brennraumdruckwerte pi^uFGENOMMEN.Fiiter, P2,AUFGENOMMEN,Filter, P3.AUEGENOMMEN,Filter, P4,AUFGENOMMEN,Filter, Pn,AUFGENOMMEN,Filter Urtd/Oder Pm,AUFGENOMMEN,Filter durch Filterung der Druckkurve durch ein analoges oder ein digitales Tiefpass-Filter, insbesondere ein FIR Filter gebildet und/oder erzeugt wird oder werden.
[0020] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Berechnung der Druckdifferenz/en Apberechnet,2i und/oder Apberechnet.« und/oder ApBERECHNET,n-m und somit die Berechnung des zweiten Brennraumdruckwertes p2,berechnet und/oder des vierten Brennraumdruckwertes P4,berechnet und/oder des jeweils weiteren zweiten Brennraumdruckwertes p^berechnet mit einem gemittelten Brennraumdruckwert oder mit gemittelten Brennraumdruckwerten erfolgt, und dass der gemittelte Brennraumdruckwert oder die gemittelten Brennraumdruckwerte pi^uFGENOMMEN,Mittei, P2.AUEGENOMMEN,Mittel, P3,AUFGENOMMEN,Mittel, P4,AUFGENOMMEN,Mittel, Pn,AUFGENOMMEN, Mittel Urtd/Oder
Pm,AUFGENOMMEN,Mittel durch Mittelung mehrerer Brennraumdruckwerte erfolgt, wobei die zur Mittelung verwendeten Brennraumdruckwerte insbesondere -5 Grad bis +5 Grad Kurbelwinkel von dem aufgenommenen Brennraumdruckwert oder von den aufgenommenen Brennraumdruckwerten abweicht oder abweichen.
[0021] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der erste Kurbelwinkelwert und der erste Brennraumdruckwert P1.AUFGENOMMEN im Bereich von 90° bis 120° vor dem oberen Totpunkt, insbesondere 100° vor dem oberen Totpunkt, aufgenommen werden, und/oder dass der zweite Kurbel
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AT 520 762 B1 2020-04-15 österreichisches patentamt winkelwert und der zweite Brennraumdruckwert p2,aufgenommen im Bereich von 40° bis 70° vor dem oberen Totpunkt, insbesondere 50° vor dem oberen Totpunkt, aufgenommen werden, und/oder dass der dritte Kurbelwinkelwert und der dritte Brennraumdruckwert p3,aufgenommen im Bereich von 90° bis 120° vor dem oberen Totpunkt, insbesondere 100° vor dem oberen Totpunkt, aufgenommen werden, und/oder dass der vierte Kurbelwinkelwert und der vierte Brennraumdruckwert p4,AUFGENOMMEN im Bereich von 40° bis 70° vor dem oberen Totpunkt, insbesondere 50° vor dem oberen Totpunkt, aufgenommen werden, und/oder dass der jeweilige weitere erste Kurbelwinkelwert und der jeweilige weitere erste Brennraumdruckwert Pituaufgenommen im Bereich von 90° bis 120° vor dem oberen Totpunkt, insbesondere 100° vor dem oberen Totpunkt, aufgenommen werden, und/oder dass der jeweilige zweite Kurbelwinkelwert und der jeweilige zweite Brennraumdruckwert Pdaufgenommen im Bereich von 40° bis 70° vor dem oberen Totpunkt, insbesondere 50° vor dem oberen Totpunkt, aufgenommen werden.
[0022] Gegebenenfalls ist es dadurch möglich die verschiedenen Werte, insbesondere die Brennraumdruckwerte, in Bereichen aufzunehmen, in welchen die realen Brennraumdruckwerte den berechneten Brennraumdruckwerten näherungsweise entsprechen. Gegebenenfalls treten in diesen Bereichen am wenigsten Störeinflüsse, z.B. durch das Ventilschließen, auf und gegebenenfalls sind die Wärmeübergangsverluste noch klein, sodass die physikalischen Gesetze als weitgehend gültig angenommen werden dürfen.
[0023] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Kurbelwinkelwerte von einer Kurbelwinkelaufnehmervorrichtung, insbesondere von einem Kurbelwinkelsensor, aufgenommen werden.
[0024] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Verfahren folgende weitere Schritte umfasst:
[0025] Ermittlung der Temperaturänderung des Sensors und/oder des Zylinders und des damit verbundenen zusätzlichen Sensordrifts, insbesondere durch Ermittlung von Energiewerten und Einsetzen der Energiewerte in eine Modellfunktion, Erzeugung eines modifizierten Driftkompensationsstroms, welcher die ermittelte Temperaturänderung berücksichtigt, der dem Eingang der Ladungs-/ Spannungswandler-Stufe des Ladungsverstärkers additiv oder subtraktiv zugeführt wird, zur Kompensation der ermittelten Temperaturänderung in dem Ausgangsspannungssignal des Ladungsverstärkers, wodurch ein modifiziertes driftkompensiertes Brennraumdrucksignal erzeugt wird, sodass die Abweichung mit einer gewissen Zeitkonstante, die insbesondere der aktuellen Dauer eines oder mehrerer Arbeitsspiele oder einer definierten oder definierbaren Zeit entspricht, kompensiert wird.
[0026] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass ein modifizierter Driftkompensationsstrom erzeugt wird, sodass nicht nur die Abweichung zwischen berechnetem Druckniveau und gemessenem Druckniveau ausgeglichen werden kann, sondern auch die durch die Temperaturänderung zu erwartende zusätzliche Abweichung in vorausschauender Form ausgeglichen werden kann.
[0027] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Verfahren zur Ermittlung der Temperaturänderung folgende Schritte umfasst: Berechnung eines Temperaturkennwerts mittels einer Energiewertdifferenz AEy.x zwischen einem Energiewert Ex eines ersten Arbeitsspiels und einem Energiewert Ey eines weiteren Arbeitsspiels, zum Rückschließen auf die Temperaturänderung im Zylinder und gegebenenfalls auch die Temperaturänderung des Sensors, ermöglicht durch den Temperaturkennwert oder wobei der Temperaturkennwert der Temperaturänderung im Zylinder und/oder gegebenenfalls auch der Temperaturänderung des Sensors entspricht.
[0028] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Verfahren zur Berechnung des Energiewerts Ex des ersten Arbeitsspiels folgende Schritte umfasst: Aufnehmen eines Brennraumdruckwerts Ρνοκ,χ an einer Kurbelwinkelposition innerhalb der Kompressionsphase eines ersten Arbeitsspiels vor dem Einsetzen der Verbrennung eines in den Zylinder eingebrachten Brennstoffgemisches, insbesondere an einer Kurbelwinkelposition vor der Einspritzung des Brennstoffgemischs in den Zylinder, wobei die Kurbelwinkelposition insbesondere der ersten Kurbelwinkelposition entspricht, Aufnehmen eines Brennraumdruckwerts pnach,x an einer Kurbelwinkelposition innerhalb des Arbeitsspiels, wobei die Kurbelwinkelposition des Brennraumdruckwerts Pnach,x, insbesondere spiegelbildlich zur Position der Kurbelwinkelposition des Brennraum
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AT 520 762 B1 2020-04-15 österreichisches patentamt druckwerts ρνοκ,χ nach dem oberen Totpunkt ist, Berechnung einer Druckdifferenz Δρενεκμε,χ zwischen dem aufgenommenen Brennraumdruckwert ρνοκ,χ und dem aufgenommenen Brennraumdruckwert ρναοη,χ, Ermittlung des Energiewerts Ex mittels der ermittelten Druckdifferenz Apenergiex, wobei der ermittelte Energiewert Ex Rückschlüsse auf die durch die Verbrennung freigesetzte Energiemenge des Arbeitsspiels ermöglicht oder der ermittelte Energiewert Ex der freigesetzten Energiemenge des Arbeitsspiels entspricht.
[0029] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Brennraumdruckwert ρναοη,χ an einer Kurbelwinkelposition innerhalb des ersten Arbeitsspiels aufgenommen wird, nachdem die Verbrennung des Brennstoffgemischs im Wesentlichen abgeschlossen ist.
[0030] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Verfahren zur Berechnung des Energiewerts Ey des weiteren Arbeitsspiels folgende Schritte umfasst: Aufnehmen eines Brennraumdruckwerts pVoR,y an einer Kurbelwinkelposition innerhalb der Kompressionsphase eines weiteren Arbeitsspiels vor dem Einsetzen der Verbrennung eines in den Zylinder eingebrachten Brennstoffgemisches, insbesondere an einer Kurbelwinkelposition vor der Einspritzung des Brennstoffgemischs in den Zylinder, wobei die Kurbelwinkelposition insbesondere der ersten Kurbelwinkelposition entspricht, Aufnehmen eines Brennraumdruckwerts pNACH,y an einer Kurbelwinkelposition innerhalb des weiteren Arbeitsspiels, wobei die Kurbelwinkelposition des Brennraumdruckwerts pNACH.y, insbesondere spiegelbildlich zur Position der Kurbelwinkelposition des Brennraumdruckwerts pVoR,y nach dem oberen Totpunkt ist, Berechnung einer Druckdifferenz ApENERGiE.y zwischen dem aufgenommenen Brennraumdruckwert pVoR,y und dem aufgenommenen Brennraumdruckwert pNACH,y, Ermittlung des Energiewerts Ey mittels der ermittelten Druckdifferenz ΔρΕΝΕΚΜΕ,ί, wobei der ermittelte Energiewert Ey Rückschlüsse auf die durch die Verbrennung freigesetzte Energiemenge des weiteren Arbeitsspiels ermöglicht oder der ermittelte Energiewert Ey der freigesetzten Energiemenge des weiteren Arbeitsspiels entspricht.
[0031] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Brennraumdruckwert pNACH,y an einer Kurbelwinkelposition innerhalb des weiteren Arbeitsspiels aufgenommen wird, nachdem die Verbrennung des Brennstoffgemischs im Wesentlichen abgeschlossen ist.
[0032] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Berechnung der Druckdifferenz/en und somit des/der Energiewerts/e mit einem gefilterten Brennraumdruckwert oder mit gefilterten Brennraumdruckwerten erfolgt, und dass der gefilterte Brennraumdruckwert oder die gefilterten Brennraumdruckwerte pVoR,x,Fiiter, pNAcnxFüter, PvoR,y,Fiiter, und/oder pNACH,y,Fiiter durch Filterung der Druckkurve durch ein analoges oder ein digitales Tiefpass-Filter, insbesondere ein FIR Filter, gebildet und/oder erzeugt wird oder werden.
[0033] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Berechnung der Druckdifferenz/en Δρενεκμε,χ und/oder der Δρενεκμε,υ und somit des/der Energiewerts/e mit einem gemittelten Brennraumdruckwert oder gemittelten Brennraumdruckwerten erfolgt, und dass der gemittelte Brennraumdruckwert oder die gemittelten Brennraumdruckwerte pvoRxMittei, pNACHxMittei, pvoR,y,Mittei, und/oder PNACH.y.Mittei durch Mittelung mehrerer Brennraumdruckwerte erfolgt, wobei die zur Mittelung verwendeten Brennraumdruckwerte insbesondere -5 Grad bis +5 Grad Kurbelwinkel von dem aufgenommenen Brennraumdruckwert oder von den aufgenommenen Brennraumdruckwerten abweicht oder abweichen.
[0034] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die ermittelten Energiewerte für die Identifikation von Arbeitsspielen mit gleichartiger Verbrennung eingesetzt werden, und dass durch die Identifikation der gleichartigen Arbeitsspiele die Eigendrift des Messaufbaus aus Druckaufnehmer, Kabel und/oder Ladungsverstärker ermittelt wird, sodass auch bei stehendendem Motor ein zur Eigendrift entgegengesetzter Driftkompensationsstrom erzeugt wird und damit ein Wegdriften des Ausgangssignals des Ladungsverstärkers verhindert wird.
[0035] Insbesondere betrifft die Erfindung einen Ladungsverstärker mit einer Recheneinheit zur Driftkompensation, insbesondere zum Ausgleich der Nullpunktsdrift eines an einem Verbrennungsmotor aufgenommenen Brennraumdrucksignals, wobei der Ladungsverstärker zur Umwandlung von der von einem Druckaufnehmer erzeugten Ladungsmenge in ein Ausgangsspan
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AT 520 762 B1 2020-04-15 österreichisches patentamt nungssignal eingerichtet ist, umfassend: einen Anschluss für den Druckaufnehmer, insbesondere einen Anschluss für einen piezoelektrischen Drucksensor, gegebenenfalls einen Anschluss für eine Kurbelwinkelaufnehmervorrichtung, insbesondere einen Anschluss für einen Kurbelwinkelsensor.
[0036] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Ladungsverstärker nur das Signal einer Kurbelwinkelaufnehmervorrichtung, insbesondere eines Kurbelwinkelsensors zugeführt bekommt. Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Ladungsverstärker keinen Anschluss für eine Kurbelwinkelaufnehmervorrichtung, insbesondere einen Anschluss für einen Kurbelwinkelsensor, aufweist.
[0037] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Recheneinheit zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Driftkompensation eingerichtet ist.
[0038] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Recheneinheit eine im Wesentlichen echtzeitfähige Recheneinheit ist, und dass die Recheneinheit ein Teil des Ladungsverstärkers ist.
[0039] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Ladungsverstärker und/oder die Recheneinheit mit einem Analog-/Digitalwandler verbunden oder verbindbar ist, und dass der Analog/Digitalwandler die Druckwerte erfasst.
[0040] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Ladungsverstärker und/oder die Recheneinheit mit einem DigitaF/Analogwandler verbunden oder verbindbar ist, und dass der Digital-ZAnalogwandler die Regelspannung und darüber den erforderlichen Driftkompensationsstrom erzeugt.
[0041] Insbesondere betrifft die Erfindung ein Messsystem, welches einen erfindungsgemäßen Ladungsverstärker umfasst.
[0042] Gegebenenfalls betrifft die Erfindung einen Ladungsverstärker für piezoelektrische Brennraumdrucksensoren bei Verbrennungskraftmaschinen, wobei das Ausgangssignal des Ladungsverstärkers zugleich dem absoluten Brennraumdruck entspricht und dass für diesen Zweck zusätzlich zum Ladungssignal lediglich echtzeitmäßige Informationen über zumindest zwei Kurbelwinkelpositionen, aber keine weiteren Signale anderer Sensoren oder keine weiteren Informationen über anderweitig ermittelte oder geschätzte absolute Druckwerte z.B. in der Ansaugphase zugeführt werden.
[0043] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass dem Ladungsverstärker aus einer Einheit zur Erfassung der Kurbelwinkelstellung Triggersignale für zumindest zwei Kurbelwinkelpositionen in der Kompressionsphase des Verbrennungsmotors übermittelt werden und dass in einer mit dem Ladungsverstärker verbundenen Echtzeitrecheneinheit aus den zu diesen Zeitpunkten erfassten relativen Druckwerten das absolute Druckniveau bei zumindest einem der beiden Triggerzeitpunkte auf thermodynamische Art und Weise ermittelt wird und die Abweichung des Ausgangssignals des Ladungsverstärkers vom solcherart ermittelten absoluten Niveau beim entsprechenden Triggerzeitpunkt als Regelgröße für den Driftkompensationsregelkreis des Ladungsverstärkers verwendet wird, sodass sich die Ausgangspannung des Ladungsverstärkers auf das absolute Niveau einstellt.
[0044] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Erfassung der Druckwerte über einen ADC und die Erzeugung der Regelspannung durch einen DAC erfolgen, welche mit einer echtzeitfähigen Prozessoreinheit, die auch Teil eines FPGAs sein kann, verbunden sind.
[0045] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass zumindest ein weiteres Triggersignal am Verbrennungsende zugeführt wird, daraus eine Abschätzung der bei der Verbrennung freigesetzten Energie erfolgt und aus dem Vergleich mit der freigesetzten Energie im vorigen Arbeitsspiel ein Rückschluss auf eine Änderung des Temperaturniveaus des Zylinderdrucksensors erfolgt, daraus über eine hinterlegte Modellfunktion auf ein erwartete höhere Drift geschlossen wird und dementsprechend der Driftkompensationsstrom bereits zu diesem Zeitpunkt vorausschauend angepasst wird.
[0046] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass aus aufeinanderfolgenden Zyklen mit gleicher Energiefreisetzung im Motor die Eigendrift des Messaufbaus aus piezoelektrischem Druckauf8/18
AT 520 762 B1 2020-04-15 österreichisches patentamt nehmer, Kabel und Ladungsverstärker ermittelt wird und bei einem Motorstopp ein dementsprechender Driftkompensationsstrom eingeprägt wird, sodass die Eigendrift aufgehoben wird und sich auch in realen, transienten Messungen im Fährbetrieb über Stopp - Start Phasen hinweg absolut richtige Druckniveaus ergeben.
[0047] Zur Lösung der Aufgabe der Erfindung kann unter anderem eine thermodynamische Bestimmung des Absolutdruckniveaus mit dem Driftkompensationsregelkreis verknüpft werden.
[0048] Dazu können einer echtzeitfähigen, im Ladungsverstärkeraufbau enthaltenen Recheneinheit Triggersignale für zumindest zwei Kurbelwinkelpositionen in der Kompressionsphase des Verbrennungsmotors zugeführt werden. Gegebenenfalls kann die Recheneinheit an diesen Stellen den Signalwert entnehmen und kann ihn mit Hilfe des aus der Sensorempfindlichkeit und dem Ladungsverstärkertransferfaktor vorbekannten Gesamtskalierfaktors, z.B. kPa/V, in relative Druckwerte umwandeln.
[0049] Aus der adiabatischen Zustandsgleichung für das ideale Gas:
p Vn = const.
[0050] wobei p den Absolutdruck, V das Volumen und n den Polytropenexponent bezeichnen, erhält man für die Werte bei zwei Kurbelwinkelpositionen 1 und 2 die Beziehung:
Pi Vi = P2 V?
[0051] Daraus gewinnt man durch Umformung die Beziehung:
(P2 - Pi) =-----— [0052] Diese Gleichung bedeutet, dass der absolute Druck zu einer zweiten Kurbelwinkelposition aus der von einem gemeinsamen Offset der Druckwerte unabhängigen Druckdifferenz zwischen dem Druck an der zweiten Position und dem Druck an der ersten Position und mit einem vom Brennverlauf unabhängigen Faktor, bestimmt werden kann. Dieser Faktor ergibt sich aus den jeweiligen Zylindervolumina zu den beiden Positionen sowie dem sogenannten Polytropenexponent. Für einen bestimmten Motor können die Zylindervolumina als bekannt angenommen werden, da sie aus dem Hubraum des Zylinders, dem Kompressionsverhältnis und dem Schubstangenverhältnis des Kurbeltriebs in Abhängigkeit vom Kurbelwinkel berechnet werden können. Gegebenenfalls kann, als erste Position ein Kurbelwinkel bei 90° bis 120°, insbesondere bei ca. 100°, vor dem oberen Totpunkt [OT] und als zweite Position ein Kurbelwinkel bei 40° bis 70°, insbesondere bei ca. 50°, vor dem oberen Totpunkt [OT] angenommen werden, da in diesem Bereich die realen Verhältnisse der idealen adiabatischen Gleichung näherungsweise entsprechen.
[0053] Selbstverständlich kann die Berechnung auch für mehr als nur für zwei Kurbelwinkelpositionen erfolgen, und es können dabei auch verschiedene mathematische Verfahren zur Unterdrückung von Signalstörungen eingesetzt werden, beispielsweise das bekannte Verfahren zur Minimierung der Fehlerquadratsumme [Least Square Fit] oder auch einfache Mittelungsverfahren.
[0054] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass dieses Verfahren in einer mit einem Ladungsverstärker verknüpften Echtzeitrecheneinheit ausgeführt werden, dass das real bei einem bestimmten Kurbelwinkel auftretende und auf Druck skalierte relative Ausgangssignal des Ladungsverstärkers mit dem zugehörigen aus der thermodynamischen Rechnung ermittelten Wert des Absolutdrucks vergleicht und dass die aus dem Vergleich resultierende Druckdifferenz als Regelabweichung für den Driftkompensationsregelkreis verwendet wird und von diesem auf null geregelt wird.
[0055] Der Wert des Ausgangssignals des Ladungsverstärkers an einer gewissen Kurbelwinkelposition wird somit - im Gegensatz zum Stand der Technik - nicht auf null geregelt werden, sondern bevorzugt auf den annähernd physikalisch richtigen Wert des Absolutdrucks. Der
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Ladungsverstärker kann somit zwischen physikalischen Druckänderungen, die erhalten bleiben sollen, und den störenden Drifterscheinungen, die ausgeregelt werden sollen, unterscheiden.
[0056] Gegebenenfalls wird der Zielwert des Regelkreises laufend entsprechend der thermodynamischen Berechnung angepasst und da der daraus ermittelte Kompensationsstrom für das ganze Arbeitsspiel konstant gehalten werden kann, kann eine durch Drift verursachte Abweichung in Form einer über das gesamte nächste Arbeitsspiel dauernden Rampe ausgeglichen werden. Damit kann eine unerwünschte Schrägstellung des Ausgangssignalverlaufs aufgrund einer fälschlichen Ausregelung von realen Druckänderungen vermieden werden. Schrägstellungen des Ausgangssignalverlaufs aufgrund von Drifterscheinungen können jedoch ebenfalls rampenförmig und damit auf optimale Weise ausgeglichen und sämtliche harten Übergänge, wie im Stand der Technik, können vermieden werden. Gegebenenfalls ist im Gegensatz zum Stand der Technik weder die Kenntnis des Umgebungsdrucks, noch ein zusätzlicher Drucksensor notwendig.
[0057] In einer Ausführungsform der gegenständlichen Erfindung wird zur Ermittlung der relativen Druckwerte bei zumindest der ersten und der zweiten Kurbelwinkelposition ein Analog/Digitalkonverter verwendet, der an die Echtzeitrecheneinheit angeschlossen ist und der bei zumindest der ersten und der zweiten Position die von einer Aufbereitungseinheit aus einem Kurbelwinkelgebersignal entsprechend abgeleiteten Triggersignale erhält.
[0058] In dieser Ausführungsform erfolgt die Erzeugung des Driftkompensationsstroms über einen von der Echtzeitrecheneinheit ausgesteuerten Digital/Analog Konverter, aus dessen Ausgangsspannung über einen entsprechend großen Vorwiderstand der Kompensationsstrom erzeugt wird, der dem invertierenden Signaleingang des Ladungsverstärkers zugeführt wird.
[0059] Wie schon oben ausgeführt, gibt es unter anderem zwei Ursachen, die zum Auftreten einer Drift des Ausgangsignals eines Ladungsverstärkers führen. Zum einen ist dies die Ladungsverstärkerschaltung - inkl. Sensor und Kabel - selbst, die zur sogenannten Eigendrift führt. Zum anderen kann auch die Erwärmung oder Abkühlung des piezoelektrischen Sensors eine Drift bewirken, wobei diese sogenannte Lastwechseldrift bei plötzlichen Temperaturänderungen für einige Arbeitsspiele des Verbrennungsmotors recht stark ausgeprägt sein kann.
[0060] Daher kann es besonders vorteilhaft sein, in einer erweiterten Ausführungsform dieses Verfahrens einen bevorstehenden Lastwechsel vorherzusehen und vorausschauend einen erhöhten Driftkompensationsstrom zur praktisch vollständigen Verhinderung des Effekts einzustellen. Gegebenenfalls kann das mit einer in der Echtzeitrecheneinheit hinterlegten Modellfunktion und mit einer in der Echtzeitrecheneinheit durchgeführten Lastbestimmung gelingen.
[0061] Die Last kann mit bekannten Methoden genau bestimmt werden, für den vorliegenden Zweck genügt aber auch eine näherungsweise Bestimmung. Vorteilhafterweise kann dazu der Echtzeitrecheneinheit ein weiterer Trigger bei einer dritten Kurbelwinkelposition am Verbrennungsende zugeführt. Gegebenenfalls ist dies die gleiche Position wie eine erste Position der Kompressionsphase, nur nicht vor, sondern nach dem oberen Totpunkt [OT], Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Brennraumdruckwert ρνοκ,χ an einer ersten Kurbelwinkelposition innerhalb eines ersten Arbeitsspiels vor dem oberen Totpunkt aufgenommen wird und der Brennraumdruckwert pnach,x an einer zweiten Kurbelwinkelposition innerhalb des ersten Arbeitsspiels nach dem oberen Totpunkt aufgenommen wird. Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Brennraumdruck ρνοκ,χ im Bereich von 90° bis 120° vor dem oberen Totpunkt, insbesondere 100° vor dem oberen Totpunkt, aufgenommen wird, und der Brennraumdruckwert ρναοη,χ im Bereich von 90° bis 120° nach dem oberen Totpunkt, insbesondere 100° nach dem oberen Totpunkt, aufgenommen wird. Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Brennraumdruck ρνοκ,χ und der Brennraumdruckwert ρναοη,χ bei den gleichen Kurbelwinkelgraden vor und nach dem oberen Totpunkt aufgenommen werden und dadurch insbesondere spiegelbildlich oder insbesondere um eine Achse oder um den Totpunkt gespiegelt angeordnet sind.
[0062] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Brennraumdruckwert pVoR,y an einer ersten Kurbelwinkelposition innerhalb eines weiteren Arbeitsspiels vor dem oberen Totpunkt aufge
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AT 520 762 B1 2020-04-15 österreichisches patentamt nommen wird und der Brennraumdruckwert pNACH,y an einer zweiten Kurbelwinkelposition innerhalb des weiteren Arbeitsspiels nach dem oberen Totpunkt aufgenommen wird. Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Brennraumdruck pVoR,y im Bereich von 90° bis 120° vor dem oberen Totpunkt, insbesondere 100° vor dem oberen Totpunkt, aufgenommen wird, und der Brennraumdruckwert pNACH,y im Bereich von 90° bis 120° nach dem oberen Totpunkt, insbesondere 100° nach dem oberen Totpunkt, aufgenommen wird. Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Brennraumdruck pVoR,y und der Brennraumdruckwert pNACH,y bei den gleichen Kurbelwinkelgraden vor und nach dem oberen Totpunkt aufgenommen werden und dadurch insbesondere spiegelbildlich oder insbesondere um eine Achse oder um den Totpunkt gespiegelt angeordnet sind.
[0063] Durch Entnahme eines Druckwerts auch an dieser Stelle kann die Druckdifferenz zum Druck an der ersten Position ermittelt werden und damit grob die bei der Verbrennung freigesetzte Energiemenge abgeschätzt werden. Durch Vergleich dieser Energiemenge mit derjenigen aus dem vorigen Arbeitsspiel kann auf eine Änderung des Temperaturniveaus im Zylinder und damit auch des Sensors geschlossen werden, und über eine in der Echtzeitrecheneinheit hinterlegten Modellfunktion kann auf eine zu erwartende erhöhte Drift geschlossen werden. Dementsprechend kann die Echtzeitrecheneinheit bereits zum dritten Zeitpunkt, wo dies bekannt wird, einen entsprechend erhöhten Driftkompensationsstrom erzeugen und so einer erhöhten Drift des Sensorsignals quasi zeitgleich mit der Ursache vorbeugen. Die verbleibende Differenz kann dann durch die Ermittlung des realen absoluten Niveaus aus den ersten und zweiten Positionen des folgenden Arbeitsspiels und durch die Erzeugung eines angepassten Kompensationsstroms ausgeglichen werden.
[0064] Auf diese Weise können auch Drifterscheinungen innerhalb eines Arbeitsspiels, wie sie in besonderem Maß bei einem Kaltstartvorgang oder einem Hochlauf - Tipp-In - bei kaltem Motor auftreten, beherrscht werden.
[0065] Auf Basis der vorhin beschriebenen Eigenschaften des Verfahrens kann eine weitere vorteilhafte Ausprägung möglich sein. Durch die Bestimmung des absoluten Druckniveaus kann der Sensor zwischen realen, physikalischen Druckänderungen und scheinbaren Druckänderungen, die durch die Eigendrift des Messaufbaus bestehend aus piezoelektrischem Drucksensor, Verbindungskabel und Ladungsverstärker verursacht werden, unterscheiden. Durch die oben beschriebene Abschätzung der pro Arbeitsspiel freigesetzten Energie, kann die Recheneinheit hintereinander folgende Arbeitsspiele mit gleichartiger Verbrennung identifizieren. Bei einer Abfolge von solchen Arbeitsspielen bleibt gegebenenfalls für die Driftregelung dann genau jener Kompensationsstrom übrig, der nötig ist, um nur die Eigendrift auszugleichen. Die Größe dieses Stroms, kann nun von der Recheneinheit in einem Speicher abgelegt werden.
[0066] Bleibt der Motor während des Messbetriebs stehen, so können keine weiteren Kurbelwinkeltrigger angeliefert werden. Heute übliche Ladungsverstärkeraufbauten schalten in diesem Fall auf die kontinuierliche Driftkompensation um. Der hier vorgeschlagene Aufbau kann hingegen durch die vorhin beschriebene Identifikation der Eigendrift des Systems einen solchen Kompensationsstrom aufbringen, dass das absolut richtige Ausgangsniveau auf nach einem Motor-Stopp erhalten bleibt. Gegebenenfalls ergibt sich der große Vorteil, dass auch das Verhalten des Zylinderdrucks während Stopp-Start Phasen, wie sie ja bei Fahrzeugen mit StoppStart Automatik im Stadtbetrieb laufend auftreten, korrekt analysierbar ist und damit wichtige Informationen zur Auslegung solcher Systeme ermöglicht werden, was besonders auch bei hybriden Antrieben, wo der Verbrennungsmotor zur Ermöglichung eines raschen Wiederanlaufs durch den Elektromotor beim Stoppen in eine bestimmte Position gedreht wird, von großer Bedeutung ist.
[0067] Weitere erfindungsgemäße Merkmale ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung des Ausführungsbeispiels und der Figur.
[0068] Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform.
[0069] Wenn nicht anders angegeben, so entsprechen die Bezugszeichen folgenden Kompo /18
AT 520 762 B1 2020-04-15 österreichisches patentamt nenten:
Ladungsverstärker 1, Analog/Digitalwandler 2, Recheneinheit 3, Triggersignale 4, Digital/Analogwandler 5, Vorwiderstand 6, Eingangssignal 7 und Ausgangssignal 8.
[0070] In dieser Figur ist der Aufbau einer Ladungsverstärkerstufe, insbesondere eines Ladungsverstärkers 1, schematisch dargestellt. Das Ausgangssignal 8 wird über einen Analog/Digitalwandler 2 digitalisiert und diese Werte der Recheneinheit 3 zugeführt. Diese Einheit erhält Triggersignale 4 von einer Kurbelwinkelaufbereitungseinheit zu definierten, für die thermodynamische Nullpunktkorrektur nötigen Kurbelwinkeln. Diese stellen die Referenzzeitpunkte dar. Alternativ kann diese Aufbereitungseinheit auch in die Recheneinheit integriert werden. Die Recheneinheit vergleicht das auf Druck skalierte Ausgangssignal 8 des Ladungsverstärkers mit dem aus der thermodynamischen Nullpunktermittlung errechneten richtigen Druckwert zu einem der beiden Referenzzeitpunkte und erzeugt entsprechend der Differenz der beiden Druckwerte = Regelabweichung - über den Digital/Analogwandler 5 ein entsprechendes Ausgangssignal 8, das über den hochohmigen Vorwiderstand 6 in einen entsprechenden Driftkompensationsstrom umgewandelt wird, dessen Ziel es ist, die Regelabweichung in weiterer Folge auf null auszugleichen. Der Driftkompensationsstrom wird in dieser Ausführungsform dem Eingang der Ladungs-/ Spannungswandler-Stufe des Ladungsverstärkers 1, dem sogenannten Eingangssignal 7 additiv oder subtraktiv zugeführt, wodurch ein driftkompensiertes Brennraumdrucksignal erzeugt wird, sodass die Abweichung mit einer gewissen Zeitkonstante, die insbesondere der aktuellen Dauer eines oder mehrerer Arbeitsspiele oder einer definierten oder definierbaren Zeit entspricht, kompensiert wird.
[0071] Die Erfindung ist durch die Merkmale der Ansprüche definiert und beschränkt sich nicht auf das konkret dargestellte Ausführungsbeispiel, sondern umfasst sämtliche Ladungsverstärker und/oder Messsysteme, welche selbst oder welche Teile umfassen, welche zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet oder eingerichtet sind.

Claims (18)

1. Verfahren zur Driftkompensation, insbesondere zum Ausgleich der Nullpunktsdrift eines an einem Verbrennungsmotor aufgenommenen Brennraumdrucksignals, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- Umwandlung der von einem im und/oder am Zylinder angeordneten piezoelektrischen Druckaufnehmer erzeugten Ladungsmenge in ein Ausgangsspannungssignal in einem, eine im Wesentlichen in Echtzeit rechnende Recheneinheit (3) umfassenden, Ladungsverstärker (1),
- Aufnehmen eines ersten Kurbelwinkelwertes und eines ersten Brennraumdruckwertes Plaufgenommen an einer ersten Kurbelwinkelposition innerhalb der Kompressionsphase eines ersten Arbeitsspiels,
- Aufnehmen eines zweiten Kurbelwinkelwertes und eines zweiten Brennraumdruckwertes P2.AUFGENOMMEN an einer zweiten Kurbelwinkelposition innerhalb der Kompressionsphase des ersten Arbeitsspiels,
- Berechnung einer Druckdifferenz Apberechnet,2-i zwischen dem zweiten aufgenommenen Brennraumdruckwert P2auegenommen und dem ersten aufgenommenen Brennraumdruckwert P1,AUFGENOMMEN,
- Berechnung eines ersten Zylindervolumens Vi an der ersten Kurbelwinkelposition mittels des ersten aufgenommenen Kurbelwinkelwertes,
- Berechnung eines zweiten Zylindervolumens V2 an der zweiten Kurbelwinkelposition mittels des zweiten aufgenommenen Kurbelwinkelwertes,
- Berechnung eines zweiten Brennraumdruckwertes P2,berechnet nach folgender Vorschrift:
_ &PbeRECHNET,2-1
I 1---__________ 1 l ..fcappa i \ 4 /
- wobei Apberechnet,2-i die berechnete Druckdifferenz, V2 das Zylindervolumen an der zweiten Kurbelwinkelposition, Vi das Zylindervolumen an der ersten Kurbelwinkelposition, und kappa der Polytropenexponent ist,
- Ermittlung der Abweichung zwischen dem zweiten berechneten Brennraumdruckwert p2,berechnet und dem zweiten aufgenommenen Brennraumdruckwert P2,auegenommen an der zweiten Kurbelwinkelposition,
- Kompensation der ermittelten Abweichung in dem Ausgangsspannungssignal des Ladungsverstärkers (1) durch Erzeugung eines Driftkompensationsstroms, der dem Eingang der Ladungs-/ Spannungswandler-Stufe des Ladungsverstärkers (1) additiv oder subtraktiv zugeführt wird, wodurch ein driftkompensiertes Brennraumdrucksignal erzeugt wird, sodass die Abweichung mit einer gewissen Zeitkonstante, die insbesondere der aktuellen Dauer eines oder mehrerer Arbeitsspiele oder einer definierten oder definierbaren Zeit entspricht, kompensiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 umfassend weitere folgende Schritte:
- Aufnehmen eines dritten Kurbelwinkelwertes und eines dritten Brennraumdruckwertes P3,auegenommen an einer dritten Kurbelwinkelposition innerhalb der Kompressionsphase des ersten Arbeitsspiels, und/oder
Aufnehmen von mehreren weiteren ersten Kurbelwinkelwerte und mehreren weiteren ersten Brennraumdruckwerte pm,aufgenommen an mehreren weiteren ersten Kurbelwinkelpositionen innerhalb der Kompressionsphase des ersten Arbeitsspiels,
- Aufnehmen eines vierten Kurbelwinkelwertes und eines vierten Brennraumdruckwertes Plaufgenommen an einer vierten Kurbelwinkelposition innerhalb der Kompressionsphase des ersten Arbeitsspiels, und/oder
Aufnehmen von mehreren weiteren zweiten Kurbelwinkelwerte und mehreren weiteren zweiten Brennraumdruckwerte plaufgenommen an mehreren weiteren zweiten Kurbelwin
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AT 520 762 B1 2020-04-15 österreichisches patentamt kelpositionen innerhalb der Kompressionsphase des ersten Arbeitsspiels,
Berechnung einer weiteren Druckdifferenz Apberechnet.« zwischen dem vierten aufgenommenen Brennraumdruckwert P4,aufgenommen und dem dritten aufgenommenen Brennraumdruckwert P3.AUEGENOMMEN, und/oder
Berechnung einer weiteren Druckdifferenz ApBERECHNET,n-m zwischen dem jeweils weiteren zweiten aufgenommenen Brennraumdruckwert p^aufgenommen und dem jeweils weiteren ersten aufgenommenen Brennraumdruckwert p^auegenommen,
Berechnung eines dritten Zylindervolumens V3 an der dritten Kurbelwinkelposition mittels des dritten aufgenommenen Kurbelwinkelwertes, und/oder
Berechnung von mehreren weiteren ersten Zylindervolumen Vm an mehreren weiteren ersten Kurbelwinkelpositionen mittels des jeweiligen weiteren ersten Kurbelwinkelwertes, Berechnung eines vierten Zylindervolumens V4 an der vierten Kurbelwinkelposition mittels des vierten aufgenommenen Kurbelwinkelwertes, und/oder
Berechnung von mehreren weiteren zweiten Zylindervolumen Vn an mehreren weiteren zweiten Kurbelwinkelpositionen mittels des jeweiligen weiteren zweiten Kurbelwinkelwertes,
Berechnung eines vierten Brennraumdruckwertes P4,berechnet nach folgender Vorschrift:
_ &PbeRECHNET,4-3
Pa,BERECHNET ~ kappax
I 1 4_________|
I ,, kappa I \ / wobei Apberechnet,4-3 die weitere berechnete Druckdifferenz, V3 das Zylindervolumen an der dritten Kurbelwinkelposition, V4 das Zylindervolumen an der vierten Kurbelwinkelposition und kappa der Polytropenexponent ist, und/oder
Berechnung eines jeweils weiteren zweiten Brennraumdruckwertes p^berechnet nach folgender Vorschrift:
_ ApBERECHNET.n-m
Pn,BERECHNET ~ kappa\
11 - in______I
I kappa ] \ *m / wobei ApBERECHNET,n-m die weitere berechnete Druckdifferenz, Vm das Zylindervolumen an der jeweils weiteren ersten Kurbelwinkelposition, Vn das Zylindervolumen an der jeweils weiteren zweiten Kurbelwinkelposition, und kappa der Polytropenexponent ist, Ermittlung der Abweichung zwischen dem vierten berechneten Brennraumdruckwert P4,berechnet und dem vierten aufgenommenen Brennraumdruckwert P4,aufgenommen an der vierten Kurbelwinkelposition, und/oder
Ermittlung der Abweichung zwischen dem jeweils weiteren zweiten berechneten Brennraumdruckwert pn.BERECHNET und dem jeweils weiteren zweiten aufgenommenen Brennraumdruckwert pn,AUFGENOMMEN an der jeweils weiteren zweiten Kurbelwinkelposition, Mittelung der ermittelten Abweichung oder der ermittelten Abweichungen, insbesondere durch Verwendung eines Verfahrens zur Minimierung der Fehlerquadratsummen und/oder durch lineare oder quadratische Mittelung,
Kompensation der gemittelten Abweichung in dem Ausgangsspannungssignal des Ladungsverstärkers (1) durch Erzeugung eines Driftkompensationsstroms, der dem Eingang der Ladungs-/ Spannungswandler-Stufe des Ladungsverstärkers (1) additiv oder subtraktiv zugeführt wird, wodurch ein driftkompensiertes Brennraumdrucksignal erzeugt wird, sodass die Abweichung mit einer gewissen Zeitkonstante, die insbesondere der aktuellen Dauer eines oder mehrerer Arbeitsspiele oder einer definierten oder definierbaren Zeit entspricht, kompensiert wird.
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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Berechnung der Druckdifferenz/en ApBerechnet,2-i und/oder Apberechnet.« und/oder ApBEREcHNET,n-m und somit die Berechnung des zweiten Brennraumdruckwertes p2,berechnet und/oder des vierten Brennraumdruckwertes P4,berechnet und/oder des jeweils weiteren zweiten Brennraumdruckwertes p^berechnet mit einem gefilterten Brennraumdruckwert oder mit gefilterten Brennraumdruckwerten erfolgt,
- und dass der gefilterte Brennraumdruckwert oder die gefilterten Brennraumdruckwerte Pl,AUFGENOMMEN,Filter, p2,AUFGENOMMEN,Filter, P3,AUFGENOMMEN,Filter, P4,AUFGENOMMEN,Filter, Pn.AUFGENOMMEN.Filter, und/oder pm,AUFGENOMMEN.Fiiter durch Filterung der Druckkurve durch ein analoges oder ein digitales Tiefpass-Filter, insbesondere ein FIR Filter gebildet und/oder erzeugt wird oder werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Berechnung der Druckdifferenz/en ApBerechnet,2-i und/oder Apberechnet.« und/oder ApBERECHNET,n-m und somit die Berechnung des zweiten Brennraumdruckwertes p2,berechnet und/oder des vierten Brennraumdruckwertes p4,berechnet und/oder des jeweils weiteren zweiten Brennraumdruckwertes p^berechnet mit einem gemittelten Brennraumdruckwert oder mit gemittelten Brennraumdruckwerten erfolgt,
- und dass der gemittelte Brennraumdruckwert oder die gemittelten Brennraumdruckwerte Pl,AUFGENOMMEN,Mittel, p2,AUFGENOMMEN,Mittel, P3.AUFGENOMMEN,Mittel, P4.AUFGENOMMEN,Mittel, Pn,AUFGENOMMEN,Mittel und/oder pm,AUFGENOMMEN,Mittei durch Mittelung mehrerer Brennraumdruckwerte erfolgt, wobei die zur Mittelung verwendeten Brennraumdruckwerte insbesondere -5 Grad bis +5 Grad Kurbelwinkel von dem aufgenommenen Brennraumdruckwert oder von den aufgenommenen Brennraumdruckwerten abweicht oder abweichen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
- dass der erste Kurbelwinkelwert und der erste Brennraumdruckwert pi,aufgenommen im Bereich von 90° bis 120° vor dem oberen Totpunkt, insbesondere 100° vor dem oberen Totpunkt, aufgenommen werden,
- und/oder dass der zweite Kurbelwinkelwert und der zweite Brennraumdruckwert P2,aufgenommen im Bereich von 40° bis 70° vor dem oberen Totpunkt, insbesondere 50° vor dem oberen Totpunkt, aufgenommen werden,
- und/oder dass der dritte Kurbelwinkelwert und der dritte Brennraumdruckwert P3,aufgenommen im Bereich von 90° bis 120° vor dem oberen Totpunkt, insbesondere 100° vor dem oberen Totpunkt, aufgenommen werden,
- und/oder dass der vierte Kurbelwinkelwert und der vierte Brennraumdruckwert P4,aufgenommen im Bereich von 40° bis 70° vor dem oberen Totpunkt, insbesondere 50° vor dem oberen Totpunkt, aufgenommen werden,
- und/oder dass der jeweilige weitere erste Kurbelwinkelwert und der jeweilige weitere erste Brennraumdruckwert Piti,aufgenommen im Bereich von 90° bis 120° vor dem oberen Totpunkt, insbesondere 100° vordem oberen Totpunkt, aufgenommen werden,
- und/oder dass der jeweilige zweite Kurbelwinkelwert und der jeweilige zweite Brennraumdruckwert pn,aufgenommen im Bereich von 40° bis 70° vor dem oberen Totpunkt, insbesondere 50° vor dem oberen Totpunkt, aufgenommen werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwinkelwerte von einer Kurbelwinkelaufnehmervorrichtung, insbesondere von einem Kurbelwinkelsensor, aufgenommen werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend folgende weitere Schritte:
- Ermittlung der Temperaturänderung des Sensors und/oder des Zylinders und des damit verbundenen zusätzlichen Sensordrifts,
- Erzeugung eines modifizierten Driftkompensationsstroms, welcher die ermittelte Temperaturänderung berücksichtigt, der dem Eingang der Ladungs-/ Spannungswandler-Stufe des Ladungsverstärkers (1) additiv oder subtraktiv zugeführt wird, zur Kompensation der ermittelten Temperaturänderung in dem Ausgangsspannungssignal des Ladungsverstärkers (1), wodurch ein modifiziertes driftkompensiertes Brennraumdrucksignal erzeugt
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AT 520 762 B1 2020-04-15 österreichisches patentamt wird, sodass die Abweichung mit einer gewissen Zeitkonstante, die insbesondere der aktuellen Dauer eines oder mehrerer Arbeitsspiele oder einer definierten oder definierbaren Zeit entspricht, kompensiert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Ermittlung der Temperaturänderung folgende Schritte umfasst:
- Berechnung eines Temperaturkennwerts mittels einer Energiewertdifferenz AEy.x zwischen einem Energiewert Ex eines ersten Arbeitsspiels und einem Energiewert Ey eines weiteren Arbeitsspiels, zum Rückschließen auf die Temperaturänderung im Zylinder und gegebenenfalls auch die Temperaturänderung des Sensors, ermöglicht durch den Temperaturkennwert.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Berechnung des Energiewerts Ex des ersten Arbeitsspiels folgende Schritte umfasst:
- Aufnehmen eines Brennraumdruckwerts pVoR,x an einer Kurbelwinkelposition innerhalb der Kompressionsphase eines ersten Arbeitsspiels vor dem Einsetzen der Verbrennung eines in den Zylinder eingebrachten Brennstoffgemisches, insbesondere an einer Kurbelwinkelposition vor der Einspritzung des Brennstoffgemischs in den Zylinder, wobei die Kurbelwinkelposition insbesondere der ersten Kurbelwinkelposition entspricht,
- Aufnehmen eines Brennraumdruckwerts pnach,x an einer Kurbelwinkelposition innerhalb des Arbeitsspiels, wobei die Kurbelwinkelposition des Brennraumdruckwerts pnach,x, insbesondere spiegelbildlich zur Position der Kurbelwinkelposition des Brennraumdruckwerts pvor,x nach dem oberen Totpunkt ist,
- Berechnung einer Druckdifferenz ApEnergie,x zwischen dem aufgenommenen Brennraumdruckwert pvor,x und dem aufgenommenen Brennraumdruckwert pnach,x,
- Ermittlung des Energiewerts Ex mittels der ermittelten Druckdifferenz ApEnergie.x, wobei der ermittelte Energiewert Ex Rückschlüsse auf die durch die Verbrennung freigesetzte Energiemenge des Arbeitsspiels ermöglicht oder der ermittelte Energiewert Ex der freigesetzten Energiemenge des Arbeitsspiels entspricht.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Berechnung des Energiewerts Ey des weiteren Arbeitsspiels folgende Schritte umfasst:
- Aufnehmen eines Brennraumdruckwerts pVoR,y an einer Kurbelwinkelposition innerhalb der Kompressionsphase eines weiteren Arbeitsspiels vor dem Einsetzen der Verbrennung eines in den Zylinder eingebrachten Brennstoffgemisches, insbesondere an einer Kurbelwinkelposition vor der Einspritzung des Brennstoffgemischs in den Zylinder, wobei die Kurbelwinkelposition insbesondere der ersten Kurbelwinkelposition entspricht,
- Aufnehmen eines Brennraumdruckwerts pNACH,y an einer Kurbelwinkelposition innerhalb des weiteren Arbeitsspiels, wobei die Kurbelwinkelposition des Brennraumdruckwerts PNACH,y, insbesondere spiegelbildlich zur Position der Kurbelwinkelposition des Brennraumdruckwerts pvoR,y nach dem oberen Totpunkt ist,
- Berechnung einer Druckdifferenz Apenergiej zwischen dem aufgenommenen Brennraumdruckwert pvoR,y und dem aufgenommenen Brennraumdruckwert pNACH,y,
- Ermittlung des Energiewerts Ey mittels der ermittelten Druckdifferenz Apenergiej, wobei der ermittelte Energiewert Ey Rückschlüsse auf die durch die Verbrennung freigesetzte Energiemenge des weiteren Arbeitsspiels ermöglicht oder der ermittelte Energiewert Ey der freigesetzten Energiemenge des weiteren Arbeitsspiels entspricht.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Berechnung der Druckdifferenz/en und somit des/der Energiewerts/e mit einem gefilterten Brennraumdruckwert oder mit gefilterten Brennraumdruckwerten erfolgt,
- und dass der gefilterte Brennraumdruckwert oder die gefilterten Brennraumdruckwerte PvoRxFüter, pNACHxFiiter, pvoR.y.Füter, und/oder pNACH.y.Fiiter durch Filterung der Druckkurve durch ein analoges oder ein digitales Tiefpass-Filter, insbesondere ein FIR Filter, gebildet und/oder erzeugt wird oder werden.
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12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Berechnung der Druckdifferenz/en Δρενεκώε,χ und/oder der Apenergie.y und somit des/der Energiewerts/e mit einem gemittelten Brennraumdruckwert oder gemittelten Brennraumdruckwerten erfolgt,
- und dass der gemittelte Brennraumdruckwert oder die gemittelten Brennraumdruckwerte PvoR,x,Mittei, pNACH,x,Mittei, pvoR.y.Mittei, und/oder pNACH,y,Mittei durch Mittelung mehrerer Brennraumdruckwerte erfolgt, wobei die zur Mittelung verwendeten Brennraumdruckwerte insbesondere -5 Grad bis +5 Grad Kurbelwinkel von dem aufgenommenen Brennraumdruckwert oder von den aufgenommenen Brennraumdruckwerten abweicht oder abweichen.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
- dass die ermittelten Energiewerte für die Identifikation von Arbeitsspielen mit gleichartiger Verbrennung eingesetzt werden,
- und dass durch die Identifikation der gleichartigen Arbeitsspiele die Eigendrift des Messaufbaus aus Druckaufnehmer, Kabel und/oder Ladungsverstärker (1) ermittelt wird, sodass auch bei stehendendem Motor ein zur Eigendrift entgegengesetzter Driftkompensationsstrom erzeugt wird und damit ein Wegdriften des Ausgangssignals (8) des Ladungsverstärkers (1) verhindert wird.
14. Ladungsverstärker (1) mit einer Recheneinheit (3) zur Driftkompensation, insbesondere zum Ausgleich der Nullpunktsdrift eines an einem Verbrennungsmotor aufgenommenen Brennraumdrucksignals, wobei der Ladungsverstärker (1) zur Umwandlung von der von einem Druckaufnehmer erzeugten Ladungsmenge in ein Ausgangsspannungssignal eingerichtet ist, umfassend:
- einen Anschluss für den Druckaufnehmer, insbesondere einen Anschluss für einen piezoelektrischen Drucksensor,
- gegebenenfalls einen Anschluss für eine Kurbelwinkelaufnehmervorrichtung, insbesondere einen Anschluss für einen Kurbelwinkelsensor, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (3) zur Ausführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 eingerichtet ist.
15. Ladungsverstärker (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Recheneinheit (3) eine im Wesentlichen echtzeitfähige Recheneinheit (3) ist,
- und dass die Recheneinheit (3) ein Teil des Ladungsverstärkers (1) ist.
16. Ladungsverstärker (1) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet,
- dass der Ladungsverstärker (1) und/oder die Recheneinheit (3) mit einem Analog/Digitalwandler (2) verbunden oder verbindbar ist,
- und dass der Analog-/Digitalwandler (2) die Druckwerte erfasst.
17. Ladungsverstärker (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet,
- dass der Ladungsverstärker (1) und/oder die Recheneinheit (3) mit einem Digital/Analogwandler (5) verbunden oder verbindbar ist,
- und dass der DigitaL/Analogwandler (5) die Regelspannung und darüber den erforderlichen Driftkompensationsstrom erzeugt.
18. Messsystem, umfassend einen Ladungsverstärker (1), gemäß einem der Ansprüche 14 bis 17.
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