AT524463B1 - Verfahren und System zum Ermitteln einer Länge eines verstellbaren Pleuels - Google Patents

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AT524463B1
AT524463B1 ATA51076/2020A AT510762020A AT524463B1 AT 524463 B1 AT524463 B1 AT 524463B1 AT 510762020 A AT510762020 A AT 510762020A AT 524463 B1 AT524463 B1 AT 524463B1
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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Abstract

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Ermitteln einer Länge wenigstens eines ersten verstellbaren Pleuels (10) einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, insbesondere einer Kraftfahrzeugs-Hubkolbenbrennkraftmaschine, wobei das Pleuel (10) mit einer Kurbelwelle (1) und einem ersten Kolben (11) der Hubkolbenbrennkraftmaschine verbunden ist, umfasst die Schritte: - Ermitteln (S10) von von Schwingungen der Hubkolbenbrennkraftmaschine, insbesondere eines Zylinderkopfes und/oder Motorblocks (100) der Hubkolbenbrennkraftmaschine, abhängigen Schwingungssignalen; und - Ermitteln (S60) - einer ersten Länge dieses Pleuels, falls eine von den Schwingungssignalen abhängige erste Variable einen ersten Wert aufweist, insbesondere in einem vorgegebenen, insbesondere hubkolbenbrennkraftmaschinenzustandsabhängigen, ersten Wertebereich liegt, und - einer zweiten Länge des Pleuels, falls diese Variable einen zweiten Wert aufweist, insbesondere in einem vorgegebenen, insbesondere hubkolbenbrennkraftmaschinenzustandsabhängigen, zweiten Wertebereich liegt, wobei die erste und/oder weitere Variable - auf Basis der Schwingungssignale; und/oder - mithilfe wenigstens einer Filterung und/oder Integration und/oder Norm der Schwingungssignale; und/oder - mithilfe einer Mittelung über mehrere Zyklen der Hubkolbenbrennkraftmaschine ermittelt wird (S20-S50).

Description

Verfahren und System zum Ermitteln einer Länge eines verstellbaren Pleuels
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und System zum Ermitteln einer Länge wenigstens eines verstellbaren Pleuels einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, wobei das Pleuel mit einer Kurbelwelle und einem Kolben der Hubkolbenbrennkraftmaschine verbunden ist, ein Verfahren und System zum Betreiben der Hubkolbenbrennkraftmaschine sowie ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines der Verfahren und ein Kraftfahrzeug mit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine und einem der Systeme.
Durch die Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses zwischen dem Volumen eines gesamten Zylinderraums zu einem Kompressionsraum kann der Wirkungsgrad einer
Hubkolbenbrennkraftmaschine erhöht werden.
Mit einer Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses neigt eine Hubkolbenbrennkraftmaschine jedoch zum Klopfen, bei dem das Kraftstoff-
Luftgemisch im Endgasbereich verfrüht detoniert.
Diese Detonationen können durch Klopfsensoren erfasst werden und limitieren das
Verdichtungsverhältnis im Vollastbetrieb.
Beispielsweise aus der DE 10 2013 210 494 A1 ist es daher bekannt, das
Verdichtungsverhältnis im Teillastbetrieb durch verstellbare Pleuel zu erhöhen.
Dabei können Fehlstellungen einzelner Pleuel, aufgrund der die entsprechende Zylindereinheit unerwünscht mit einem hohen Verdichtungsverhältnis arbeitet, über Klopfsensoren und einen Kurbelwellensensor festgestellt werden, indem das durch das hohe Verdichtungsverhältnis bedingte Klopfen erfasst wird.
Die Anwendung von Klopfsensoren bei längenverstellbaren Pleuel erwähnen die DE 10 2017 109 358 A1 der Anmelderin und die DE 10 2013 210 494 A1.
Eine Aufgabe einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es, die Ermittlung der
Länge verstellbarer Hubkolbenbrennkraftmaschinen-Pleuel zu verbessern.
Mit Kenntnis der Pleuel-Länge kann der Betrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine verbessert, insbesondere auf Fehlstellungen des verstellbaren Pleuels reagiert
werden.
Eine Aufgabe einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es daher, den
Betrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine verbessern.
Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. 8 gelöst. Ansprüche 9, 11 stellen ein System bzw. Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens unter Schutz, Anspruch 10 ein Kraftfahrzeug mit einem hier beschriebenen System. Die Unteransprüche betreffen
vorteilhafte Weiterbildungen.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist eine Hubkolbenbrennkraftmaschine eine Kurbelwelle und ein oder mehrere, insbesondere in der Länge, verstellbare Pleuel auf, das bzw. die (jeweils) mit der Kurbelwelle und einem, insbesondere in einem Zylinder geführten, Kolben der
Hubkolbenbrennkraftmaschine verbunden ist bzw. sind.
Hierzu weisen das bzw. die Pleuel in einer Ausführung (jeweils) einen hierzu eingerichteten bzw. verwendeten, in einer Ausführung hydraulischen oder elektrischen, Aktuator auf, wie dies beispielsweise in der WO 2015/055582 A2 oder der einleitend genannten DE 10 2013 210 494 A1 beschrieben ist.
Die Hubkolbenbrennkraftmaschine weist in einer Ausführung einen ein- oder mehrteiligen Motorblock, an, insbesondere in, dem in einer Ausführung die Kurbelwelle (drehbar) gelagert ist, und/oder einen Zylinderkopf auf, in dem bzw. denen der bzw. die Zylinder angeordnet sind, und/oder ist in einer Ausführung eine
fremdgezündete und/oder druckaufgeladene Hubkolbenbrennkraftmaschine.
Hierfür ist die die vorliegende Erfindung, insbesondere aufgrund der Betriebscharakteristik solcher Hubkolbenbrennkraftmaschinen, jeweils besonders
vorteilhaft, ohne hierauf beschränkt zu sein.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zum Ermitteln einer Länge wenigstens eines Pleuels der Hubkolbenbrennkraftmaschine, das vorliegend ohne Beschränkung der Allgemeinheit auch als ein erstes verstellbares Pleuel bezeichnet wird, die Schritte auf: — Ermitteln von Schwingungssignalen, die von Schwingungen, insbesondere Körperschall, der Hubkolbenbrennkraftmaschine, in einer Ausführung des Zylinderkopfes und/oder Motorblocks der Hubkolbenbrennkraftmaschine, abhängen, diese in einer Ausführung quantifizieren; und — Ermitteln einer ersten Länge dieses (ersten) Pleuels, falls (erfasst wird, dass) eine Variable, die von den Schwingungssignalen abhängt und vorliegend ohne Beschränkung der Allgemeinheit auch als eine erste Variable bezeichnet wird, einen ersten Wert aufweist, in einer Ausführung falls (erfasst wird, dass) diese (erste) Variable in einem, in einer Ausführung hubkolbenbrennkraftmaschinenzustandsabhängig, vorgegebenen ersten Wertebereich liegt; und einer (von der ersten Länge verschiedenen) zweiten Länge des (ersten) Pleuels, falls (erfasst wird, dass) diese (erste) Variable einen (von dem ersten Wert verschiedenen) zweiten Wert aufweist, in einer Ausführung falls (erfasst wird, dass) diese (erste) Variable in einem, in einer Ausführung hubkolbenbrennkraftmaschinenzustandsabhängig, vorgegebenen (von dem ersten Wertebereich verschiedenen) zweiten Wertebereich liegt, wobei die erste und/oder weitere Variable - auf Basis der Schwingungssignale; und/oder - mithilfe wenigstens einer Filterung und/oder Integration und/oder Norm der
Schwingungssignale; und/oder
- mithilfe einer Mittelung über mehrere Zyklen der Hubkolbenbrennkraftmaschine
ermittelt wird.
Durch die Nutzung von Schwingungssignalen zur Ermittlung der Länge eines verstellbaren Pleuels kann diese in einer Ausführung vorteilhaft, insbesondere einfach(er), zuverlässig(er) und/oder ohne zusätzlichen sensorischen Aufwand ermittelt und dadurch in einer Ausführung der Betrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine verbessert werden.
In einer Ausführung weist das Verfahren zusätzlich den, in einer Ausführung zum Ermitteln der Länge des ersten Pleuels parallelen, Schritt auf: — Ermitteln einer ersten Länge wenigstens eines weiteren verstellbaren Pleuels, falls (erfasst wird, dass) eine weitere Variable, die von den Schwingungssignalen abhängt, einen ersten Wert aufweist, in einer Ausführung falls (erfasst wird, dass) diese weitere Variable in einem, in einer Ausführung hubkolbenbrennkraftmaschinenzustandsabhängig, vorgegebenen ersten Wertebereich liegt; und einer (von dieser ersten Länge verschiedenen) zweiten Länge des weiteren Pleuels, falls (erfasst wird, dass) diese weitere Variable einen (von diesem ersten Wert verschiedenen) zweiten Wert aufweist, in einer Ausführung falls (erfasst wird, dass) diese weitere Variable in einem, in einer Ausführung hubkolbenbrennkraftmaschinenzustandsabhängig, vorgegebenen (von
diesem ersten Wertebereich verschiedenen) zweiten Wertebereich liegt.
Die ermittelte erste Länge des weiteren Pleuels ist in einer Ausführung gleich der ermittelten ersten Länge des ersten Pleuels, die ermittelte zweite Länge des weiteren Pleuels in einer Ausführung gleich der ermittelten zweiten Länge des ersten Pleuels. Zusätzlich oder alternativ ist in einer Ausführung der erste Wert für das weitere Pleuel bzw. der für das weitere Pleuel vorgegebene erste Wertebereich gleich dem ersten
Wert für das erste Pleuel bzw. dem für das erste Pleuel vorgegebenen ersten Wertebereich und/oder der zweite Wert für das weitere Pleuel bzw. der für das weitere Pleuel vorgegebene zweite Wertebereich gleich dem zweiten Wert für das erste Pleuel bzw. dem für das erste Pleuel vorgegebenen zweiten Wertebereich. Zusätzlich oder alternativ sind in einer Ausführung die erste und weitere Variable gleichartig bzw.
werden auf die gleiche, insbesondere dieselbe, Weise ermittelt.
Hierdurch kann in einer Ausführung eine Parametrierung vereinfacht werden. Gleichermaßen können in einer Ausführung für das erste und weitere Pleuel auch unterschiedliche Variablen und/oder erste bzw. zweite Längen bzw. Werte(bereiche) vorgegeben bzw. ermittelt werden. Hierdurch kann in einer Ausführung unterschiedlichen Beiträgen der Pleuel zu den Schwingungssignalen Rechnung
getragen werden.
Durch einen hubkolbenbrennkraftmaschinenzustandsabhängigen bzw. hubkolbenbrennkraftmaschinenzustandsabhängig vorgegebenen ersten bzw. zweiten Wertebereich für das erste und/oder weitere Pleuel bzw. dessen Längenermittlung kann in einer Ausführung die Genauigkeit und/oder Zuverlässigkeit der Längenermittlung (weiter) verbessert werden. Dabei wird bzw. ist in einer Ausführung der erste und/oder zweite Wertebereich für das erste und/oder weitere Pleuel bzw. dessen Längenermittlung (jeweils) in Abhängigkeit von einem, in einer Ausführung gemessenen und/oder aktuellen, Betriebszustand, insbesondere einer, in einer Ausführung gemessenen und/oder aktuellen, Geschwindigkeit, Last und/oder Temperatur, der Hubkolbenbrennkraftmaschine abhängig vorgegeben.
In einer Ausführung sind bzw. werden die Schwingungssignale (auch), in einer Ausführung wenigstens überwiegend, durch Anlagewechsel des ersten und/oder weiteren Kolbens und/oder, wenigstens nicht überwiegend, in einer Ausführung nicht, durch Klopfen bzw. Detonationen in dem (jeweiligen) Zylinder, in dem der erste
und/oder weitere Kolben angeordnet ist, induziert.
Entsprechend werden in einer Ausführung die Schwingungssignale (jedenfalls auch bzw. wenigstens) für einen bzw. bei bzw. in einem klopffreien Betrieb der
Hubkolbenbrennkraftmaschine ermittelt.
Einer Ausführung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Veränderung der Länge eines Pleuels eine Veränderung des Anlagewechsels des damit verbundenen Kolbens und dadurch eine Veränderung des durch den Anlagewechsel hervorgerufenen Körperschalls (sogenannter „piston slap noise“) bewirkt und diese Veränderung vorteilhaft zur Ermittlung der Länge eines verstellbaren Pleuels genutzt und dadurch in einer Ausführung der Betrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine verbessert werden
kann.
In einer Ausführung werden die Schwingungssignale mithilfe wenigstens eines Beschleunigungs- und/oder Körperschallsensors, insbesondere Klopfsensors,
ermittelt.
Einer Ausführung liegt die Idee zugrunde, auch nicht durch Klopfen induzierte Schwingungen, insbesondere Körperschall, mittels wenigstens eines Beschleunigungs- und/oder Körperschallsensors, insbesondere Klopfsensors, zu
erfassen und zur Ermittlung der Länge zu nutzen.
Hierdurch kann in einer Ausführung ein bereits für eine an sich bekannte Klopfregelung der Hubkolbenbrennkraftmaschine vorhandener bzw. verwendeter bzw. hierfür vorgesehener Klopfsensor vorteilhaft auch zur Ermittlung der Pleuel-Länge(n), insbesondere auch im klopffreien Betrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine, verwendet und dadurch zusätzlicher sensorischer Aufwand reduziert, vorzugsweise
vermieden werden.
In einer Ausführung werden die Schwingungssignale, von denen die erste und weitere Variable abhängen, mithilfe desselben Beschleunigungs- und/oder
Körperschallsensors, insbesondere Klopfsensors ermittelt.
Einer Ausführung liegt die Idee zugrunde, von mehreren Kolben bzw. Pleueln induzierten Körperschall, insbesondere auch nicht durch Klopfen induzierten Körperschall, mittels desselben Sensors zu erfassen und zur Ermittlung der Länge der
verschiedenen Pleuel zu nutzen.
Hierdurch kann in einer Ausführung der sensorische Aufwand reduziert werden.
In einer Ausführung wird die erste Variable und/oder die weitere Variable (jeweils) auf Basis, insbesondere durch Be- bzw. Verarbeitung bzw. -wertung, der Schwingungssignale in einem vorgegebenen ersten Kurbelwellenstellungsabschnitt und/oder die weitere Variable auf Basis der Schwingungssignale in einem vorgegebenen (von dem ersten Kurbelwellenstellungsabschnitt verschiedenen)
weiteren Kurbelwellenstellungsabschnitt ermittelt.
In einer Ausführung beträgt der vorgegebene erste Kurbelwellenstellungsabschnitt und/oder der vorgegebene weitere Kurbelwellenstellungsabschnitt (jeweils) wenigstens 10°, insbesondere wenigstens 20°, und/oder höchstens 90°, insbesondere höchstens 60°.
Zusätzlich oder alternativ enthält in einer Ausführung der vorgegebene erste Kurbelwellenstellungsabschnitt den oberen, insbesondere befeuerten, Totpunkt ((firing-) TDC) des ersten Kolbens und/oder der vorgegebene weitere Kurbelwellenstellungsabschnitt den oberen, insbesondere befeuerten, Totpunkt des
weiteren Kolbens.
Einer Ausführung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass Schwingungssignale, insbesondere durch Anlagenwechsel und/oder nicht durch Klopfen induzierte Schwingungssignale, in bestimmten, insbesondere den vorgenannten, Abschnitten, insbesondere Winkelsektoren, möglicher Kurbelwellenstellungen, insbesondere -winkel („Kurbelwellenstellungsabschnitte“) besonders signifikant für die Länge des jeweiligen Pleuels sind und daher besonders
vorteilhaft zu deren Ermittlung genutzt werden können.
Zusätzlich oder alternativ wird in einer Ausführung die erste Variable und/oder die weitere Variable (jeweils) mithilfe wenigstens einer zyklusweisen und/oder hubkolbenbrennkraftmaschinenzustandsabhängigen, Filterung, Integration und/oder Norm, in einer Ausführung einer Maximums-, Betrags-, Quadrat- und/oder einer
Mittelwert-Norm, der Schwingungssignale ermittelt.
Durch eine Filterung, in einer Ausführung eine Tiefpassfilterung, können in einer Ausführung vorteilhaft Hintergrundgeräusche entfernt bzw. reduziert und so in einer
Ausführung die Genauigkeit und/oder Zuverlässigkeit der Längenermittlung verbessert
werden. In einer Ausführung ist diese Filterung von einem Zustand, insbesondere einer Geschwindigkeit und/oder Last, der Hubkolbenbrennkraftmaschine abhängig bzw. wird in Abhängigkeit eines Zustands, insbesondere einer Geschwindigkeit und/oder Last, der Hubkolbenbrennkraftmaschine angepasst bzw. gewählt. Hierdurch können in einer Ausführung Hintergrundgeräusche besonders vorteilhaft entfernt bzw. reduziert und so in einer Ausführung die Genauigkeit und/oder Zuverlässigkeit der
Längenermittlung (weiter) verbessert werden.
Durch eine Integration kann in einer Ausführung vorteilhaft ein Energieinhalt der Schwingungen für die Längenermittlung berücksichtigt und dadurch die Genauigkeit und/oder Zuverlässigkeit der Längenermittlung (weiter) verbessert werden.
Durch eine Betrags- bzw. Quadrat-Norm bzw. Betragsbildung bzw. Quadrierung können in einer Ausführung vorteilhaft Vorzeichen der Schwingungssignale für die Längenermittlung ausgeblendet und dadurch die Genauigkeit und/oder
Zuverlässigkeit der Längenermittlung (weiter) verbessert werden.
Durch eine Mittelwert-Norm, insbesondere eine lineare, geometrische oder arithmetische Mittelung bzw. Mittelwertbildung kann in einer Ausführung vorteilhaft der Einfluss von Ausreißern in den Schwingungssignale für die Längenermittlung reduziert und dadurch die Genauigkeit und/oder Zuverlässigkeit der Längenermittlung (weiter)
verbessert werden.
Durch eine Maximum-Norm, insbesondere eine Peak-hold-Ermittlung können in einer Ausführung besonders signifikante Werte für die Längenermittlung genutzt und dadurch die Genauigkeit und/oder Zuverlässigkeit der Längenermittlung (weiter)
verbessert werden.
Die Filterung, Integration und/oder Normermittlung, insbesondere Maximums-, Betrags-, Quadrat- und/oder Mittelwert- Normermittlung, der Schwingungssignale kann in einer Ausführung zyklusweise bzw. jeweils für einen Zyklus der Hubkolbenbrennkraftmaschine, bei einer Vier-Takt-Hubkolbenbrennkraftmaschine insbesondere über einen Kurbelwellensektor von 720°, bei einer ZweiTakt-Hubkolbenbrennkraftmaschine insbesondere über einen Kurbelwellensektor von
360°, erfolgen.
Somit werden in einer Ausführung die Schwingungssignale in entsprechende Zyklen bzw. Blöcke, bei einer Vier-Takt-Hubkolbenbrennkraftmaschine in einer Ausführung in Zyklen bzw. Blöcke von 720°, bei einer Zwei-Takt-Hubkolbenbrennkraftmaschine in einer Ausführung in Zyklen bzw. Blöcke von 360°, zerlegt und jeweils innerhalb dieser Zyklen bzw. Blöcke gefiltert, integriert und/oder die entsprechende(n) Norm(en)
ermittelt.
Zusätzlich oder alternativ wird in einer Ausführung die erste Variable und/oder die weitere Variable (jeweils) mithilfe einer gleitenden Mittelung über mehrere, in einer Ausführung wenigstens 10, insbesondere wenigstens 100, und/oder höchstens 500, insbesondere höchstens 350, Zyklen der Hubkolbenbrennkraftmaschine ermittelt.
Hierdurch können in einer Ausführung der Einfluss von Ausreißern bzw. stochastischen Effekten vorteilhaft reduziert und so die Genauigkeit und/oder
Zuverlässigkeit der Längenermittlung (weiter) verbessert werden.
Zusätzlich oder alternativ werden in einer Ausführung die Schwingungssignale (zunächst) im Zeitbereich erfasst und die erfassten, in einer Ausführung (noch) im Zeitbereich gefilterten, Schwingungssignale in den Kurbelwellenstellungsbereich transformiert und in einer Ausführung in diesem dann in Zyklen bzw. Blöcke zerlegt bzw. aufgeteilt und/oder, insbesondere jeweils innerhalb dieser Zyklen bzw. Blöcke, ein Integral und/oder wenigstens eine Norm, insbesondere Maximums-, Betrags-, Quadrat- und/oder Mittelwert-Norm ermittelt, in einer Ausführung jeweils für einen Kurbelwellenstellungsabschnitt innerhalb des Zyklus bzw. Blocks, und in einer
Ausführung dann, insbesondere gleitend, über mehrere Zyklen bzw. Blöcke gemittelt.
In einer Ausführung werden, insbesondere hierzu, Kurbelwellenstellungen ermittelt, in einer Ausführung mittels wenigstens eines Kurbelwellensensors, in einer Ausführung Kurbelwellengeschwindigkeitssensors, und die Schwingungssignale diesen ermittelten Kurbelwellenstellungen zugeordnet. Der Kurbelwellen(geschwindigkeits)sensor weist in einer Ausführung eine Referenz zur Korrelierung mit den Pleuelstellungen, insbesondere dem (jeweiligen) oberen Totpunkt des ersten und/oder weiteren Pleuels,
auf.
Einer Ausführung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass im Kurbelwellenstellungsbereich
eine Signalauswertung verbessert werden kann.
Wie bereits einleitend erläutert, kann mit Kenntnis der Pleuel-Länge(n) der Betrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine verbessert, insbesondere auf Fehlstellungen reagiert
werden.
Entsprechend weist nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Betreiben, insbesondere Steuern und/oder Überwachen, der Hubkolbenbrennkraftmaschine, die Schritte auf: — Ermitteln einer Länge des ersten verstellbaren Pleuels und in einer Ausführung auch einer Länge des weiteren verstellbaren Pleuels der Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem hier beschriebenen Verfahren; und — Auslösen einer, in einer Ausführung hubkolbenbrennkraftmaschinenzustandsabhängigen, Reaktion, in einer Ausführung Ausgeben eines Diagnosesignals, Kommandieren eines Aktuators zum Verstellen des jeweiligen Pleuels und/oder Anpassen eines Betriebs der Hubkolbenbrennkraftmaschine, in einer Ausführung Stillsetzen oder Verändern eines KraftstoffLuftgemisches der Hubkolbenbrennkraftmaschine, falls (erfasst wird, dass) eine Abweichung zwischen der ermittelten Länge und einer vorgegebenen Länge einen, in einer Ausführung hubkolbenbrennkraftmaschinenzustandsabhängig, vorgegebenen Grenzwert übersteigt, insbesondere bei fortdauerndem Übersteigen des Grenzwertes für wenigstens
einen vorgegebenen Zeitraum.
Durch eine hubkolbenbrennkraftmaschinenzustandsabhängige bzw. hubkolbenbrennkraftmaschinenzustandsabhängig vorgegebene Reaktion und/oder einen hubkolbenbrennkraftmaschinenzustandsabhängigen bzw. hubkolbenbrennkraftmaschinenzustandsabhängig vorgegebenen Grenzwert kann in einer Ausführung die Reaktion bzw. deren Auslösung an die aktuelle Situation
angepasst und dadurch der Betrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine (weiter)
verbessert werden. Dabei wird bzw. ist in einer Ausführung der Grenzwert und/oder die Reaktion (jeweils) in Abhängigkeit von einem, in einer Ausführung gemessenen und/oder aktuellen, Betriebszustand, insbesondere einer, in einer Ausführung gemessenen und/oder aktuellen, Geschwindigkeit, Last und/oder Temperatur, der Hubkolbenbrennkraftmaschine abhängig vorgegeben.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist ein System zum Ermitteln einer Länge wenigstens eines ersten verstellbaren Pleuels einer Hubkolbenbrennkraftmaschine bzw. ein System zum Betreiben, insbesondere Steuern und/oder Überwachen, der Hubkolbenbrennkraftmaschine, insbesondere
hard- und/oder software-, insbesondere programmtechnisch, zur Durchführung eines
hier beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist und/oder weist auf:
— Mittel zum Ermitteln von von, insbesondere durch Anlagewechsel des entsprechenden Kolbens induzierten, Schwingungen der Hubkolbenbrennkraftmaschine, insbesondere eines Zylinderkopfes und/oder Motorblocks der Hubkolbenbrennkraftmaschine, abhängigen Schwingungssignalen, insbesondere für einen klopffreien Betrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine; und
— Mittel zum Ermitteln einer ersten Länge dieses Pleuels, falls eine von den Schwingungssignalen abhängige erste Variable einen ersten Wert aufweist, insbesondere in einem, in einer Ausführung hubkolbenbrennkraftmaschinenzustandsabhängig, vorgegebenen ersten Wertebereich liegt, und einer zweiten Länge des Pleuels, falls diese Variable einen zweiten Wert aufweist, insbesondere in einem, in einer Ausführung hubkolbenbrennkraftmaschinenzustandsabhängig, vorgegebenen zweiten Wertebereich liegt, wobei die erste und/oder weitere Variable
- auf Basis der Schwingungssignale; und/oder
- mithilfe wenigstens einer Filterung und/oder Integration und/oder Norm der Schwingungssignale; und/oder
- mithilfe einer Mittelung über mehrere Zyklen der Hubkolbenbrennkraftmaschine
ermittelt wird.
In einer Ausführung weist das System bzw. sein(e) Mittel auf: Mittel zum Ermitteln - einer ersten Länge wenigstens eines weiteren verstellbaren Pleuels der Hubkolbenbrennkraftmaschine, der mit der Kurbelwelle und einem weiteren Kolben der Hubkolbenbrennkraftmaschine verbunden ist, falls eine von den Schwingungssignalen abhängige weitere Variable einen ersten Wert aufweist, insbesondere in einem, in einer Ausführung hubkolbenbrennkraftmaschinenzustandsabhängig, vorgegebenen ersten Wertebereich liegt, und - einer zweiten Länge des zweiten Pleuels, falls die zweite Variable einen zweiten Wert aufweist, insbesondere in einem, in einer Ausführung hubkolbenbrennkraftmaschinenzustandsabhängig, vorgegebenen zweiten Wertebereich liegt, wobei die erste und/oder weitere Variable - auf Basis der Schwingungssignale; und/oder - mithilfe wenigstens einer Filterung und/oder Integration und/oder Norm der Schwingungssignale; und/oder - mithilfe einer Mittelung über mehrere Zyklen der Hubkolbenbrennkraftmaschine
ermittelt wird.
Zusätzlich oder alternativ weist das System bzw. sein(e) Mittel in einer Ausführung auf: wenigstens einen, insbesondere desselben, Beschleunigungs- und/oder Körperschallsensor zum Ermitteln der Schwingungssignale; und/oder
Mittel zum Ermitteln der ersten und/oder weiteren Variable
auf Basis der Schwingungssignale, insbesondere in einem vorgegebenen ersten bzw. weitere Kurbelwellenstellungsabschnitt; und/oder
mithilfe wenigstens einer, insbesondere zyklusweisen und/oder hubkolbenbrennkraftmaschinenzustandsabhängigen, Filterung, Integration und/oder Norm, insbesondere Maximums-, Betrags-, Quadrat- und/oder Mittelwert-Norm, der Schwingungssignale; und/oder
mithilfe einer, insbesondere gleitenden, Mittelung über mehrere Zyklen der
Hubkolbenbrennkraftmaschine; und/oder
wenigstens einen Kurbelwellensensor zum Ermitteln von Kurbelwellenstellungen und Mittel zum Zuordnen der Schwingungssignale zu diesen ermittelten Kurbelwellenstellungen; und/oder
Mittel zum Erfassen der Schwingungssignale im Zeitbereich und Transformieren der erfassten, insbesondere gefilterten, Schwingungssignale in den
Kurbelwellenstellungsbereich.
Zusätzlich oder alternativ weist das System bzw. sein(e) Mittel in einer Ausführung auf: Mittel zum Auslösen einer, in einer Ausführung hubkolbenbrennkraftmaschinenzustandsabhängigen, Reaktion, insbesondere Ausgeben eines Diagnosesignals, Kommandieren eines Aktuators zum Verstellen dieses Pleuels und/oder Anpassen eines Betriebs der Hubkolbenbrennkraftmaschine, falls eine Abweichung zwischen der ermittelten Länge und einer vorgegebenen Länge einen, in einer Ausführung hubkolbenbrennkraftmaschinenzustandsabhängig,
vorgegebenen Grenzwert übersteigt.
Ein Mittel im Sinne der vorliegenden Erfindung kann hard- und/oder softwaretechnisch ausgebildet sein, insbesondere eine, vorzugsweise mit einem Speicher- und/oder Bussystem daten- bzw. signalverbundene, insbesondere digitale, Verarbeitungs-, insbesondere Mikroprozessoreinheit (CPU), Graphikkarte (GPU) oder dergleichen, und/oder ein oder mehrere Programme oder Programmmodule aufweisen. Die Verarbeitungseinheit kann dazu ausgebildet sein, Befehle, die als ein in einem Speichersystem abgelegtes Programm implementiert sind, abzuarbeiten, Eingangssignale von einem Datenbus zu erfassen und/oder Ausgangssignale an einen Datenbus abzugeben. Ein Speichersystem kann ein oder mehrere, insbesondere verschiedene, Speichermedien, insbesondere optische, magnetische, Festkörper- und/oder andere nicht-flüchtige Medien aufweisen. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. auszuführen imstande ist, sodass die Verarbeitungseinheit die Schritte solcher Verfahren ausführen kann und damit insbesondere die Länge wenigstens eines verstellbaren Pleuels einer Hubkolbenbrennkraftmaschine ermitteln bzw. die Hubkolbenbrennkraftmaschine betreiben bzw. überwachen kann. Ein Computerprogrammprodukt kann in einer Ausführung ein, insbesondere nichtflüchtiges, Speichermedium zum Speichern eines Programms bzw. mit einem darauf
gespeicherten Programm aufweisen, insbesondere sein, wobei ein Ausführen dieses
Programms ein System bzw. eine Steuerung, insbesondere einen Computer, dazu veranlasst, ein hier beschriebenes Verfahren bzw. einen oder mehrere seiner Schritte
auszuführen.
In einer Ausführung werden ein oder mehrere, insbesondere alle, Schritte des Verfahrens vollständig oder teilweise automatisiert durchgeführt, insbesondere durch
das System bzw. sein(e) Mittel.
Das System umfasst in einer Ausführung (auch) die Hubkolbenbrennkraftmaschine.
Die Hubkolbenbrennkraftmaschine ist in einer Ausführung eine Hubkolbenbrennkraftmaschine für ein, insbesondere eines, Kraftfahrzeug(s), insbesondere zum Antreiben wenigstens eines Antriebsrades des Kraftfahrzeugs.
Dies stellt, insbesondere aufgrund der hierbei vorliegenden Betriebsbedingungen, eine besonders vorteilhafte Anwendung der vorliegenden Erfindung dar, ohne dass
diese hierauf beschränkt ist.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Die Erfindung wird anhand eines in den Figuren dargestellten, nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierzu zeigt, teilweise
schematisiert:
Fig. 1: einen Teilschnitt einer Hubkolbenmaschine und ein System zum Ermitteln einer Länge wenigstens eines ersten verstellbaren Pleuels der Hubkolbenbrennkraftmaschine und zum Betreiben der Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 2: ein Verfahren zum Ermitteln einer Länge wenigstens eines ersten verstellbaren Pleuels der Hubkolbenbrennkraftmaschine und zum Betreiben der Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Fig. 1 zeigt einen Teil einer Hubkolbenmaschine in einem Schnitt sowie ein System zum Ermitteln einer Länge eines ersten verstellbaren Pleuels 10 und eines weiteren verstellbaren Pleuels 20 der Hubkolbenbrennkraftmaschine und zum Betreiben der Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, Fig. 2 ein hierdurch durchgeführtes Verfahren zum Ermitteln der Längen und Betreiben der Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einer Ausführung der vorliegenden
Erfindung.
Von der Hubkolbenmaschine sind im Schnitt der Fig. 1 exemplarisch ein Motorblock 100, eine Kurbelwelle 1, das mit der Kurbelwelle 1 verbundene erste Pleuel 10, ein mit diesem verbundener erster Kolben 11, und eine hierzu baugleiche Anordnung mit dem mit der Kurbelwelle 1 verbundenen weiteren Pleuel 20 und einem mit diesem
verbundenen weiteren Kolben 21 dargestellt.
Die Pleuel 10, 20 sind durch nur schematisch angedeutete Aktuatoren 12, 22
längenverstellbar.
Ein Klopfsensor 30 erfasst kontinuierlich Körperschall im Motorblock 100 und übermittelt entsprechende Schwingungssignale an eine ECU 40 (Fig. 2: Schritt S10).
In dieser filtert ein Tiefpassfilter 42 zunächst die Schwingungssignale (Fig. 2: Schritt S20), wobei Filterparameter in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeit, Last und/oder anderen Zustandsvariablen der Hubkolbenbrennkraftmaschine eingestellt bzw.
angepasst werden.
Ein Kurbelwellensensor 31 erfasst die aktuelle Winkelstellung der Kurbelwelle 1 und übermittelt diese ebenfalls an die ECU 40.
In einem Schritt S30 werden die in Schritt S10 im Zeitbereich erfassten und in Schritt S20 gefilterten Schwingungssignale durch ein hierzu eingerichteten Mittel 43 der ECU 40 in den Kurbelwellenstellungsbereich transformiert bzw. den mithilfe des
Kurbelwellensensors 30 ermittelten Kurbelwellenstellungen zugeordnet.
In einem Schritt S40 teilt ein hierzu eingerichtetes Mittel 44 der ECU 40 zunächst die
Schwingungssignale in Zyklen bzw. Blöcke von 720° Kurbelwellenumdrehung ein,
quadriert diese anschließend block- bzw. zyklusweise und ermittelt dann für das erste Pleuel 10 und das weitere Pleuel 20 jeweils einen Maximalwert der gefilterten, transformierten und quadrierten Schwingungssignale innerhalb eines Kurbelwellenstellungsabschnitts, der sich von 10° vor einem oberen Totpunkt des jeweiligen Kolbens 11, 21 bzw. Pleuels 10, 20 bis 30° nach dem oberen Totpunkt erstreckt. In einer Abwandlung kann die Quadrierung auch entfallen oder vor der
Zerlegung in Zyklen bzw. Blöcke erfolgen.
Ein hierzu eingerichtetes Mittel 45 der ECU 40 ermittelt in einem Schritt S50 einen gleitenden Durchschnitt der letzten 200 Maximalwerte für das erste Pleuel 10 als (Wert einer) erste(n) Variable und einen gleitenden Durchschnitt der letzten 200
Maximalwerte für das weitere Pleuel 20 als (Wert einer) weitere(n) Variable.
In einem Schritt S60 ermittelt ein hierzu eingerichtetes Mittel 46 der ECU 40 für das erste Pleuel 10 eine erste Länge, falls dieser für das erste Pleuel 10 ermittelte Maximalwert-Durchschnitt einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet und somit in einem ersten Wertebereich liegt, und eine zweite Länge, falls der für das erste Pleuel 10 ermittelte Maximalwert-Durchschnitt den Grenzwert erreicht oder überschreitet und
somit in einem zweiten Wertebereich liegt.
Analog ermittelt in Schritt S60 das Mittel 46 für das weitere Pleuel 20 die erste Länge, falls der für das weitere Pleuel 20 ermittelte Maximalwert-Durchschnitt den vorgegebenen Grenzwert unterschreitet bzw. in dem ersten Wertebereich liegt, und die zweite Länge, falls der für das weitere Pleuel 20 ermittelte Maximalwert-Durchschnitt den Grenzwert erreicht oder überschreitet bzw. im zweiten
Wertebereich liegt.
In einem Schritt S70 vergleicht ein hierzu eingerichtetes Mittel 47 der ECU 40 die jeweilige ermittelte Ist-Länge mit einer vorgegebenen Soll-Länge. Übersteigt eine Abweichung zwischen Soll- und Ist-Länge einen hierfür vorgegebenen Grenzwert (S70: „Y“©), wird in einem Schritt S$80 ein entsprechendes Diagnosesignal ausgegeben und der Aktuator 12 bzw. 22 zum Verstellen des Pleuels 10 bzw. 20 kommandiert oder ein Betrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine angepasst, andernfalls (S70: „N“)
unterbleibt dies.
Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist.
So sind im Ausführungsbeispiel nur zwei Pleuel bzw. Zylinder erläutert, wobei auch mehr Pleuel bzw. Zylinder realisiert sein können, deren Länge in analoger Weise ermittelt bzw. auf Basis deren Länge in analoger Weise eine Reaktion ausgelöst
werden kann.
Bezugszeichenliste
1 Kurbelwelle
10 erster Pleuel
11 erster Kolben 12 Aktuator
20 weiterer Pleuel 21 weiterer Kolben 22 Aktuator
30 Klopfsensor
31 Kurbelwellensensor 40 ECU
42-47 Mittel der ECU

Claims (11)

Patentansprüche
1. Verfahren zum Ermitteln einer Länge wenigstens eines ersten verstellbaren Pleuels (10) einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, insbesondere einer Kraftfahrzeugs-Hubkolbenbrennkraftmaschine, wobei das Pleuel (10) mit einer Kurbelwelle (1) und einem ersten Kolben (11) der Hubkolbenbrennkraftmaschine verbunden ist, mit den Schritten:
- Ermitteln (S10) von von Schwingungen der Hubkolbenbrennkraftmaschine, insbesondere eines Zylinderkopfes und/oder Motorblocks (100) der Hubkolbenbrennkraftmaschine, abhängigen Schwingungssignalen; und
- Ermitteln (S60)
- einer ersten Länge dieses Pleuels (10), falls eine von den Schwingungssignalen abhängige erste Variable einen ersten Wert aufweist, insbesondere in einem vorgegebenen, insbesondere hubkolbenbrennkraftmaschinenzustandsabhängigen, ersten Wertebereich liegt, und
- einer zweiten Länge des Pleuels (10), falls diese Variable einen zweiten Wert aufweist, insbesondere in einem vorgegebenen, insbesondere hubkolbenbrennkraftmaschinenzustandsabhängigen, zweiten Wertebereich liegt,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder weitere Variable - auf Basis der Schwingungssignale; und/oder - mithilfe wenigstens einer Filterung und/oder Integration und/oder Norm der
Schwingungssignale; und/oder
- mithilfe einer Mittelung über mehrere Zyklen der Hubkolbenbrennkraftmaschine
ermittelt wird (S20-S50).
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Schritt: - Ermitteln (S60)
- einer ersten Länge wenigstens eines weiteren verstellbaren Pleuels (20) der Hubkolbenbrennkraftmaschine, das mit der Kurbelwelle (1) und einem weiteren Kolben (21) der Hubkolbenbrennkraftmaschine verbunden ist, falls eine von den Schwingungssignalen abhängige weitere Variable einen
ersten Wert aufweist, insbesondere in einem vorgegebenen, insbesondere
hubkolbenbrennkraftmaschinenzustandsabhängigen, ersten Wertebereich liegt, und
- einer zweiten Länge des zweiten Pleuels (20), falls die zweite Variable einen zweiten Wert aufweist, insbesondere in einem vorgegebenen, insbesondere hubkolbenbrennkraftmaschinenzustandsabhängigen,
zweiten Wertebereich liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schwingungssignale - durch Anlagewechsel des ersten und/oder weiteren Kolbens (11, 21) induziert; und/oder - für einen klopffreien Betrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine; und/oder - mithilfe wenigstens eines, insbesondere desselben,
Beschleunigungs- und/oder Körperschallsensors (30) ermittelt werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste und/oder
weitere Variable
- auf Basis der Schwingungssignale in einem vorgegebenen ersten bzw. weiteren Kurbelwellenstellungsabschnitt; und/oder
- mithilfe wenigstens einer zyklusweisen und/oder hubkolbenbrennkraftmaschinenzustandsabhängigen Filterung und/oder Integration und/oder Norm, insbesondere Maximums-, Betrags-, Quadrat- und/oder Mittelwert-Norm, der Schwingungssignale; und/oder
- mithilfe einer gleitenden Mittelung über mehrere Zyklen der Hubkolbenbrennkraftmaschine
ermittelt wird (S20-S50).
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der vorgegebene erste bzw. weitere Kurbelwellenstellungsabschnitt wenigstens 10° und/oder höchstens 90° beträgt und/oder den oberen Totpunkt des ersten (11) bzw. weiteren Kolbens (21) enthält.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Schwingungssignale im Zeitbereich erfasst (S10) und die erfassten, insbesondere gefilterten, Schwingungssignale in den Kurbelwellenstellungsbereich transformiert (S30) werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Kurbelwellenstellungen ermittelt und die Schwingungssignale den ermittelten
Kurbelwellenstellungen zugeordnet werden (S30).
8. Verfahren zum Betreiben, insbesondere Steuern und/oder Überwachen, einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, insbesondere einer Kraftfahrzeugs-Hubkolbenbrennkraftmaschine, mit den Schritten:
Ermitteln (S60) einer Länge wenigstens eines ersten, insbesondere des ersten
und wenigstens eines weiteren, verstellbaren Pleuels (10, 20) der Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche; und
Auslösen (S80) einer, insbesondere hubkolbenbrennkraftmaschinenzustandsabhängigen, Reaktion, insbesondere Ausgeben eines Diagnosesignals und/oder Kommandieren eines Aktuators (12, 22) zum Verstellen dieses Pleuels und/oder Anpassen eines Betriebs der Hubkolbenbrennkraftmaschine, falls eine Abweichung zwischen der ermittelten Länge und einer vorgegebenen Länge einen vorgegebenen, insbesondere
hubkolbenbrennkraftmaschinenzustandsabhängigen, Grenzwert übersteigt.
9. System zum Ermitteln einer Länge wenigstens eines ersten verstellbaren Pleuels (10) einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, insbesondere zum Betreiben, insbesondere Steuern und/oder Überwachen, der Hubkolbenbrennkraftmaschine, das zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist und/oder aufweist:
- Mittel (30) zum Ermitteln von von Schwingungen der Hubkolbenbrennkraftmaschine, insbesondere eines Zylinderkopfes und/oder Motorblocks (100) der Hubkolbenbrennkraftmaschine, abhängigen Schwingungssignalen; und
- Mittel (46) zum Ermitteln - einer ersten Länge dieses Pleuels, falls eine von den
Schwingungssignalen abhängige erste Variable einen ersten Wert aufweist, insbesondere in einem vorgegebenen, insbesondere hubkolbenbrennkraftmaschinenzustandsabhängigen, ersten Wertebereich liegt, und
- einer zweiten Länge des Pleuels, falls diese Variable einen zweiten Wert aufweist, insbesondere in einem vorgegebenen, insbesondere hubkolbenbrennkraftmaschinenzustandsabhängigen, zweiten Wertebereich liegt,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder weitere Variable
- auf Basis der Schwingungssignale; und/oder
- mithilfe wenigstens einer Filterung und/oder Integration und/oder Norm der Schwingungssignale; und/oder
- mithilfe einer Mittelung über mehrere Zyklen der Hubkolbenbrennkraftmaschine
ermittelt wird (S20-S50).
10. Kraftfahrzeug mit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine und einem System zum Ermitteln einer Länge wenigstens eines ersten verstellbaren Pleuels (10) dieser Hubkolbenbrennkraftmaschine, insbesondere zum Betreiben, insbesondere Steuern und/oder Überwachen, der Hubkolbenbrennkraftmaschine, nach Anspruch 9.
11. Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem von einem Computer lesbaren Medium gespeichert ist, zur Durchführung eines Verfahrens
nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013210494A1 (de) * 2013-06-06 2014-12-11 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Umschalteinrichtungen für Schaltventile
WO2015055582A2 (de) * 2013-10-18 2015-04-23 Avl List Gmbh Längenverstellbare pleuelstange
DE102017109358A1 (de) * 2017-04-10 2018-10-11 Avl List Gmbh Steuervorrichtung für ein VCR-Pleuel zum Ermitteln eines Defekts

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