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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Motordrehmoments
eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1, sowie eine Vorrichtung zum Bestimmen eines Motordrehmoments eines
Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 20.
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Eine
genaue Ermittlung des Drehmoments von Verbrennungsmotoren in Kraftwagen
ist für
eine Vielzahl von Fahrzeugkomponenten von besonderer Bedeutung.
Insbesondere Automatikgetriebe, Fahrstabilitätssysteme und Fahrkomfortsysteme
benötigen
diese Größe um an
einem jeweils optimalen Betriebspunkt arbeiten zu können. Mit
zunehmender Komplexität
derartiger Systeme steigt die Anforderung an eine genaue Ermittlung
des Motordrehmoments.
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In üblichen,
aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Ermittlung des
Motordrehmomentes wird das Drehmoment aus Kraftstoffeinspritzmenge,
Motordrehzahl und Motortemperatur ermittelt. Derartige Verfahren
bilden den stationären
Fall genau ab, zeigen jedoch deutliche Abweichungen vom realen Drehmoment,
wenn der Einfluss von dynamischen Vorgängen die tatsächliche
Momentenabgabe des Motors dominiert. Als Beispiel sei hierzu lediglich
ein schnelles Durchtreten des Fahrpedals genannt. Dadurch steigt
zwar die Einspritzmenge unmittelbar steil an, die tatsächliche
Momentenabgabe wird jedoch aufgrund der Massenträgheit des Motors, einer Veränderung
des Verbrennungswirkungsgrades, sowie einer Veränderung der Ladungswechselarbeit
nur zeitverzögert
gegenüber
der Zunahme der Einspritzmenge gesteigert. Während derartiger dynamischer
Lastwechsel kann die Ungenauigkeit gängiger Drehmomentbestimmungsverfahren
bis zu 40% betragen. Derartige Abweichungen können in der Folge zu Fehlreaktionen
von Komponenten führen, welche
sich auf eine genaue Ermittlung des Motordrehmoments verlassen müssen. Beispielsweise
ist ein Fehlschalten eines Automatikgetriebes unter solchen Bedingungen
möglich.
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Auch
im stationären
Betrieb des Verbrennungsmotors können
gängige
Verfahren zum Bestimmen des Motordrehmoments zu signifikanten Abweichungen
vom realen Drehmoment führen.
Dies ist insbesondere unter variablen Ladungswechselbedingungen
der Fall. Beispielhaft sei hier lediglich der Einfluss von zweistufiger
Aufladung im stationären Fall
an einem aufgeladenen Dieselmotor genannt.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Bestimmen eines Motordrehmoments dergestalt
weiterzuentwickeln, dass auch unter dynamischen Bedingungen eine
präzise
Bestimmung des Motordrehmoments ermöglicht wird.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Bestimmen eines Motordrehmoments
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie durch eine Vorrichtung
zur Bestimmung eines Motordrehmoments mit den Merkmalen des Patentanspruchs
20 gelöst.
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Im
Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens wird
zunächst
wie üblich
aus einem gemessenen Kraftstoffmassenstrom zum Verbrennungsmotor
ein stationäres
Motordrehmoment ermittelt. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass
aus zumindest einem weiteren gemessenen Motorparameter ein dynamisches
Motordrehmoment ermittelt wird. Die Einbeziehung zusätzlicher
Motorparameter verbessert dabei die Genauigkeit des Verfahrens auch
unter dynamischen Bedingungen, da nunmehr wesentliche Einflussgrößen berücksichtigt
werden können,
die bei gängigen
Verfahren nach dem Stand der Technik unberücksichtigt bleiben. Das ermittelte
Motordrehmoment folgt somit in seinem Zeitverlauf wesentlich genauer
dem realen Motordrehmoment, was wiederum zu einer wesentlich verbesserten
Arbeit nachgelagerter Komponenten, wie beispielsweise Automatikschaltungen,
Fahrdynamiksystemen und Fahrkomfortsystemen führt. Neben einer Effizienzsteigerung
des gesamten Kraftfahrzeugs, beispielsweise durch exaktere und bedarfsgerechtere
Schaltvorgänge
eines Automatikgetriebes wird gleichzeitig eine erhöhte Fahrsicherheit
durch eine verbesserte Reaktion der Fahrstabilitätssystem und erhöhter Fahrkomfort
erzielt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens wird dabei zunächst
ein dynamischer Korrekturfaktor ermittelt und aus dem bekannten
stationären
Motordrehmoment und dem dynamischen Korrekturfaktor das dynamische Motordrehmoment ermittelt.
Der dynamische Korrekturfaktor kann dabei mehrere Komponenten enthalten,
die verschiedene Einflussgrößen auf
das Motordrehmoment abbilden. Durch die separate Ermittlung eines
dynamischen Korrekturfaktors ist es somit möglich, die einzelnen Komponenten
bedarfsgerecht gegeneinander zu gewichten und für jede einzelne Komponente
angemessene eigene Signalbearbeitungsschritte vorzusehen.
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Ein
wesentliche Einflussgröße auf das
dynamische Motordrehmoment ist dabei die Ladungswechselarbeit des
Motors. Diese ist im Wesentlichen bestimmt durch die Differenz zwischen
dem Ladedruck des Motors und dem Abgasgegendruck, welcher in der
Regel vor der Abgasturbine im Krümmer gemessen
wird. Diese Differenz wird auch als Spülgefälle des Motors bezeichnet.
Um den dynamischen Anteil des Einflusses des Spülgefälles auf das Motordrehmoment
zu ermitteln, ist es nun vorgesehen, zunächst aus einem geeigneten Ladungswechselarbeitskennfeld
mittels der Differenz zwischen Ladedruck und Abgasgegendruck den
stationären
Anteil der Ladungswechselarbeit zu ermitteln. Aus dem ermittelten
Maß für die Ladungswechselarbeit
und diesem stationären
Anteil kann nun der dynamische Anteil der Ladungswechselarbeit berechnet
werden. Zusammen mit dem bekannten Hubvolumen des Motors ergibt
sich daraus der von der Ladungswechselarbeit des Motors bedingte
Drehmomentenanteil, welcher in den Korrekturfaktor zur Ermittelung
des dynamischen Motordrehmoments einfließt. Eine solche Berücksichtigung
der Ladungswechselarbeit ist besonders bei aufgeladenen Motoren
von Bedeutung. Eine weitere zu berücksichtigende Einflussgröße bei der
Korrektur des stationären
Motordrehmoments ist der Verbrennungswirkungsgrad des Motors. Dieser
ist selbst wiederum lastabhängig
und kann aus dem Verbrennungsluftverhältnis γ ermittelt werden. Die Bestimmung
von λ mittels
einer Abgaslambdasonde ist für
das erfindungsgemäße Verfahren
jedoch nicht vorteilhaft einsetzbar, da die Messung der Lambdasonde
selbst einer gewissen Trägheit
unterliegt und somit die Verbrennungsverhältnisse im Motor nur zeitverzögert abbildet.
Es ist daher vorteilhaft, ein Maß für den Verbrennungswirkungsgrad
aus einem Verbrennungsluftverhältnis
zu ermitteln, welches aus einem gemessenen Luftmassenstrom und einem
gemessenen Kraftstoffmassenstrom zum Motor bestimmt wird. Aus den
bekannten Luft- und Kraftstoffmassen kann über bekannte stöchimetrische
Verfahren unmittelbar das Verbrennungsluftverhältnis λ ermittelt werden. Wie bereits eingangs
für die
Ladungswechselarbeit erläutert, kann
nun über
ein geeignetes Kennfeld wiederum zwischen stationären und
dynamischen Anteil des Verbrennungsluftverhältnisses λ getrennt werden. Ein weiteres
Kennfeld bildet den Verbrennungswirkungsgrad η über dem Verbrennungsluftverhältnis λ ab, so dass
unmittelbar der stationäre
und dynamische Anteil des Verbrennungswirkungsgrades bestimmt werden
kann. Aus dem Verhältnis
zwischen stationären
und dynamischen Verbrennungswirkungsgrad η kann nun unter Einbeziehung
des inneren Momentes des Verbrennungsmotors unmittelbar der Anteil
des Verbrennungswirkungsgrades am dynamischen Korrekturparameter
für das
stationäre Motordrehmoment
bestimmt werden.
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Eine
weitere Einflussgröße auf das
dynamische Motordrehmoment ist die Massenträgheit des Motors selbst, welche
in weiterer Ausgestaltung der Erfindung ebenfalls in den Korrekturfaktor
für das
stationäre
Motordrehmoment aufgenommen wird. Hierfür wird zunächst ein gleitender Mittelwert
einer gemessenen Motordrehzahl ermittelt. Aus der zeitlichen Ableitung
dieser gleitend gemittelten Motordrehzahl ist nun unter Einbeziehung
der bekannten Massenträgheit
des Motors die auf der Massenträgheit
beruhende Komponente des dynamischen Motordrehmoments bestimmbar
und kann so in den Korrekturfaktor für das stationäre Motordrehmoment
einbezogen werden. Aufgrund der relativ grobkörnigen Motordrehzahlerfassung
kann es bei der Bestimmung der zeitlichen Ableitung des gleitenden
Mittels der Motordrehzahl zu Berechnungsartefakten kommen. Um nachteilige
Einflüsse
derartiger Artefakte auszuschließen, kann die zeitliche Ableitung
der Motordrehzahl zusätzlich
auf einen Bereich zwischen einem vorgegebenen Minimal- und einem vorgegebenen
Maximalwert beschränkt
werden.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere alternative Glättungsverfahren
in das erfindungsgemäße Verfahren
einbezogen. Insbesondere bei schnellen Lastwechselvorgängen kann
es zu kurzfristigen Fluktuationen im ermittelten dynamischen Motordrehmoment
kommen. Das Verfahren reagiert gleichsam schneller als reale physikalische Motor.
Durch die eingangs genannten Glättungsfunktionen
können
derartige Fluktuationen im ermittelten dynamischen Motordrehmoment
vermieden werden. Die Glättung
kann dabei alternativ über
den Zeitverlauf des Korrekturfaktors bzw. des endgültigen ermittelten
dynamischen Motordrehmoments oder auch über die einzelnen Komponenten
des Korrekturfaktors für
das stationäre
Motordrehmoment erfolgen. Eine Glättung der einzelnen Komponenten
bietet dabei den Vorteil, dass die jeweiligen Glättungsfunktionen an den zu
erwartenden Zeitverlauf der einzelnen Komponenten individuelle anpassbar
sind. Als Glättungsfunktionen
können
dabei insbesondere Tiefpassfilter verwendet werden, welche hochfrequente Fluktuationen
des Zeitverlaufes des Korrekturfaktors, des dynamischen Motordrehmoments
oder einzelner Komponenten des Korrekturfaktors ausfiltern. In der Praxis
sind hierbei Tiefpassfilter, welche Vorgänge ausblenden, die auf einer
Zeitskale von 200 bis 100 Millisekunden oder weniger stattfinden,
besonders vorteilhaft.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Bestimmen eines
Motordrehmoments eines Verbrennungsmotors mittels eines eingangs
dargestellten Verfahrens. Die Vorrichtung umfasst dabei zunächst einen
Sensor zum Erfassen eines Kraftstoffmassenstroms zum Verbrennungsmotor
sowie eine mit diesem gekoppelte Recheneinheit zum Ermitteln eines
stationären
Motordrehmoments aus dem gemessenen Kraftstoffmassenstrom. Erfindungsgemäß ist nun
zumindest ein weiterer Sensor vorgesehen, welcher zum Erfassen eines
weiteren Motorparameters dient und der mit der Recheneinheit koppelbar
ist. Die Recheneinheit ist bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
darüber
hinaus dazu ausgelegt, ein dynamisches Motordrehmoment aus den von
dem zumindest einen weiteren Sensor gemessenen Parametern zu bestimmen.
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Damit
kann vorteilhaft das eingangs beschriebene Verfahren in der erfindungsgemäßen Vorrichtung
Umsetzung finden. Insbesondere ist es möglich, mit dem zumindest einen
weiteren Sensor zusätzliche
Einflussgrößen auf
das Motordrehmoment zu erfassen, die von der allgemein üblichen
Erfassung des stationären
Motordrehmomentes vernachlässigt
werden.
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Insbesondere
ist dabei zumindest ein weiterer Sensor als Luftmassenstromsensor
zum Messen eines Luftmassenstroms zum Verbrennungsmotor und/oder
Ladedrucksensor zum Messen eines Ladedrucks des Verbrennungsmotors
und/oder Abgasgegendrucksensor zum Messen eines Abgasgegendrucks
in einem Krümmer
und/oder als Drehzahlsensor zum Messen einer Motordrehzahl ausgelegt.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist darüber hinaus vorgesehen, dass
die Recheneinheit mit einem Fahrzeugbus verbindbar ist. Damit kann das
von der Vorrichtung ermittelte dynamische Motormoment an weitere
Fahrzeugkomponenten, wie beispielsweise Automatikgetriebe, Fahrstabilitätssysteme
und Fahrkomfortsysteme übermittelt
werden. Die von der Vorrichtung gewährleistete wesentlich genauere
Bestimmung des jeweils abgegebenen Motordrehmomentes führt somit
vorteilhafter Weise zu einer verbesserten Funktion der genannten
Komponenten. Damit wird der Fahrkomfort und die Fahrsicherheit des
Kraftwagens weiter optimiert.
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Im
Folgenden soll anhand der Zeichnung die Erfindung und ihre Ausführungsformen
näher erläutert werden.
Dabei zeigen:
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1 ein
schematisches Diagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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2 ein
detailliertes Blockschaltbild der Funktionszusammenhänge in einer
Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens,
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3 ein
detailliertes Blockschaltbild der Funktionszusammenhänge für die Vorbehandlung der
Messwerte der Motordrehzahl und
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4 eine
Diagrammdarstellung des Zeitverlaufes von mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens
ermittelter und physikalisch gemessener Motordrehmomente.
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1 zeigt
ein schematisches Blockdiagramm in einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In einem ersten Funktionsblock F10 wird dabei das stationäre Motordrehmoment 10 gemäß einem
bekannten Verfahren aus dem Einspritzvolumen bestimmt und durch
einen Filter 12 nachbearbeitet. Der Filter 12 ist
dabei in der Regel ein Tiefpassfilter, welcher schnelle Fluktuationen
des stationären
Moments ausfiltern soll. Das stationäre Motordrehmoment 10 stellt
im stationären
Betrieb des Verbrennungsmotors eines Kraftwagens ein gutes Maß für die tatsächlich von
diesem abgegebenen Momente dar. Bei schnellen Lastwechselvorgängen oder
dergleichen überwiegen
jedoch die dynamischen Einflüsse
auf das abgegebene Drehmoment. Um diese zu berücksichtigen sind weitere Funktionsblöcke F12,
F14, F16 vorgesehen. Der Funktionsblock F12 dient der Bestimmung
des Einflusses der Ladungswechselarbeit des Verbrennungsmotors auf das
abgegebene Drehmoment. Hierzu wird zuerst über einen Ladedrucksensor der
Ladedruck P2 14 und über
einen Abgasgegendrucksensor der Abgasgegendruck P3 16 ermittelt.
Aus der Differenz der Drücke
P2 und P3, dem sogenannten Spülgefälle des
Motors, wird schließlich
unter Einbeziehung des bekannten Hubvolumens des Motors die durch
die Ladungswechselarbeit bedingte Komponente 18 des dynamischen
Motordrehmomentes bestimmt und über
einen Filter 20 ebenfalls geglättet.
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Funktionsblock
F14 betrifft die Bestimmung der Einwirkung des Verbrennungswirkungsgrades des
Verbrennungsmotors auf das abgegebene Drehmoment. Durch einen Luftmassenstromsensor
wird hierzu der Luftmassenstrom 22 zum Verbrennungsmotor
bestimmt. Ein Kraftstoffmassenstromsensor bestimmt den Kraftstoffmassenstrom 24 zum
Verbrennungsmotor. Aus dem Luftmassenstrom 22 und dem Kraftstoffmassenstrom 24 wird
in der Folge das Verbrennungsluftverhältnis λ 26 bestimmt und über ein
geeignetes Kennfeld in den Verbrennungswirkungsgrad η 28 umgerechnet.
Aus η kann
nun die Komponente 30 des dynamischen Motordrehmomentes
bestimmt werden, welche auf dem Verbrennungswirkungsgrad des Verbrennungsmotors
bestimmt. Auch diese Komponente 30 wird durch einen Filter 32 in
gleicher Art wie die anderen genannten Komponenten geglättet.
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Funktionsblock
F16 betrifft schließlich
den Einfluss der Massenträgheit
auf das dynamische Motordrehmoment. Durch einen Drehzahlsensor wird zunächst die
Motordrehzahl n 34 gemessen, gleitend gemittelt und in
die Drehfrequenz ω 36 des
Verbrennungsmotors gerechnet. Aus der Ableitung der Drehfrequenz ω 36 nach
der Zeit die ω durch
dt 38 kann nun die Komponente des dynamischen Motordrehmoments,
welche auf der Massenträgheit
des Motors basiert, bestimmt werden. Diese Komponente 40 wird
ebenfalls durch einen weiteren Filter 42 nachbearbeitet.
Die drei Komponenten 18, 30, 40 des dynamischen
Motordrehmoments werden in der Folge addiert und ergeben so einen
Korrekturfaktor 44, welcher zum gefilterten stationären Motordrehmoment 10 addiert
wird und so das gewünschte
dynamische Motordrehmoment 46 ergibt. Durch das Zusammenwirken
der Funktionsblöcke
F12, F14 und F16 mit der Bestimmung des stationären Motordrehmoments 10 im
Funktionsblock F10 ergibt sich eine wesentlich genauere Wiedergabe
des tatsächlich
vom Motor abgegebenen dynamischen Drehmoments 46.
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2 zeigt
eine detailliertere Darstellung der funktionalen Zusammenhänge bei
der Anwendung eines Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Der Funktionsblock F10 entspricht dabei im Wesentlichen dem in 1 gezeigten.
Zusätzlich ist
hier eine Korrekturfunktion 48 für das stationäre Motordrehmoment 10 eingefügt, welche
zusätzlich zum
stationären
Motordrehmoment 10 noch die durchschnittliche Motordrehzahl 12 und
das aktuelle Einspritzvolumen 50 in Betracht zieht.
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Der
Funktionsblock F12 betrifft wiederum den Einfluss der Ladungswechselarbeit.
Zunächst werden
von Ladedruck- und Abgasgegendrucksensoren der Ladedruck 14 und
der Abgasgegendruck 16 bestimmt und voneinander subtrahiert,
um so das Spülgefälle 52 des
Verbrennungsmotors zu erhalten. Gleichzeitig werden aus der durchschnittlichen
Motordrehzahl 49 und dem gegenwärtigen Einspritzvolumen 50 über ein
Kennfeld 54 die stationären
Anteile des Spülgefälles 56 ermittelt.
Durch die Subtraktion der stationären Anteile 56 vom
aus Ladedruck und Abgasgegendruck 16 ermittelten Spülgefälle 52 wird eine
Spülgefälledifferenz 58 erhalten. Über das
bekannte Hubvolumen 60 des Verbrennungsmotors und weitere,
hier nicht näher
bezeichnete Konstanten wird schließlich die Komponente 18 des
dynamischen Motordrehmomentes, welche auf der Ladungswechselarbeit
basiert, erhalten.
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Funktionsblock
F14 betrifft wieder den Einfluss des Verbrennungswirkungsgrades.
Zunächst wird
das Verbrennungsluftverhältnis λ 26 bestimmt, wobei
die gegenwärtige
Einspritzmenge 50, welche äquivalent zum Kraftstoffmassenfluss 24 ist
sowie der Luftmassenstrom 22 berücksichtigt werden.
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Das über den
Funktionsblock F18 derart berechnete aktuelle Verbrennungsluftverhältnis 26 wird über ein
Kennfeld 66 in den entsprechenden Wirkungsgrad η 28 umgerechnet.
Parallel hierzu wird aus der durchschnittlichen Motordrehzahl 49 und
der gegenwärtigen
Einspritzmenge 50 über
ein Kennfeld 68 der stationäre Anteil 70 des Verbrennungsluftverhältnisses
bestimmt, welcher wiederum über
eine Kennfeld 66 in den entsprechenden Verbrennungswirkungsgrad η umgerechnet
wird. Im Funktionsblock F20 wird das Verhältnis des gemessenen Verbrennungswirkungsgrades η zum stationären Anteil des
Verbrennungswirkungsgrades η bestimmt
und mittels bekannter Motorparameter in die Komponente 30 der
dynamischen Motormomentenabgabe, welche auf dem Einfluss des Verbrennungswirkungsgrades 28 basiert
umgesetzt.
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Vor
den Funktionsblock F16, welcher wiederum der Berechnung des Einflusses
der Massenträgheit
auf das dynamische Motordrehmoment 46 dient ist hier ein
weiterer Funktionsblock F22 gesetzt, welcher der Vorbehandlung der
gemessenen Drehzahl 34 dient. Diese wird dabei zunächst im
Funktionsblock F24 gleitend gemittelt, mit einem Skalierungsfaktor 72 multipliziert
und durch eine Division 74 in die Drehfrequenz 36 des
Verbrennungsmotors umgesetzt. Durch eine Verzögerungsfunktion 76 erfolgt eine
erste Glättung,
der so erhaltene Zwischenwert 78 wird nun im Funktionsblock
F24 nach der Zeit abgeleitet, um so dω durch dt 38 zu erhalten.
Um Artefakte zu vermeiden wird im Funktionsblock F26 die so bestimmte
Zeitableitung von ω 38 auf
einen Maximalwert 80 bzw. einen Minimalwert 82 limitiert.
Unter Berücksichtigung
der Massenträgheit 84 des
Verbrennungsmotors wird ein Zwischenwert für die Komponente 40 des
dynamischen Motordrehmomentes 46 errechnet und über einen
Filter 42 gefiltert, um schnelle Fluktuation auszugleichen.
Die so ermittelten Komponenten 18, 30, 40 des
dynamischen Motordrehmoments 46 werden schließlich in
den Additionsblöcken 88 zusammengefasst, um
so den Korrekturfaktor 44 für das stationäre Motordrehmoment 10 zu
erhalten. Im Additionsblock 90 werden schließlich der
Korrekturfaktor 44 und das stationäre Motordrehmoment 10 addiert
und durch einen weiteren Filter 92 nochmals gegen schnelle
Fluktuationen gefiltert. Ergebnis dieser Filterung ist schließlich das
ausgegebene dynamische Motordrehmoment 46. Dieses kann
nun auf einen Fahrzeugbus übermittelt
und weiteren Fahrzeugekomponenten, wie beispielsweise Automatikgetrieben,
Fahrdynamiksystemen und Fahrkomfortsystemen zur Verfügung gestellt
werden.
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3 zeigt
schließlich
eine detaillierte Ansicht des Funktionsblocks F22 zur Aufbereitung
des vom Drehzahlsensor gemessenen Drehzahlwertes. Hierbei ist zunächst ein
Auswahlelement 94 vorgesehen, über welches in Abhängigkeit
eines vorgegebenen Auswahlwertes 96 gewählt werden kann, ob die Drehzahl 34 oder
die Segmentdrehzahl 98 in die Auswertung einfließen soll.
Als weitere Alternative kann die Drehzahl 34 durch ein
weiteres Filterelement 100 vor der gleitenden Mittelung
bereits vorgefiltert werden. Der ausgewählte Drehzahlwert wird nun
einer Kette 102 von Verzögerungsgliedern 104 bis 124 zugeleitet.
Die Verzögerungswerte
nehmen dabei von Verzögerungsglied
zu Verzögerungsglied
zu, d. h. die gemessenen Drehzahlwerte werden von den einzelnen
Verzögerungsgliedern 104 bis 124 unterschiedlich
lange in ihrem Speicher gehalten. Damit stellt die Gesamtheit der
Verzögerungsglieder 104 bis 124 somit
zu jedem Zeitpunkt den zeitlichen Ablauf der Drehzahlmessungen über maximal
11 vergangene Messwerte hinweg dar. Die in den Verzögerungsgliedern 104 bis 124 gespeicherten
Drehzahlwerte werden nun über
eine Kette 126 von Additionsgliedern aufaddiert, wobei
jedes Additionsglied seinen Ausgabewert an das folgende Additionsglied
weiterleitet, aber auch an eine Kette 128 von Gewichtungselementen
weitergibt. Die Gewichtungselemente dividieren dabei die aufsummierten
den Verzögerungsgliedern 104 bis 124 entnommenen
Drehzahlmesswerte durch die jeweilige Anzahl von aufsummierten Drehzahlmesswerten,
um so einen gleitenden Mittelwert zu erhalten. Über ein Auswahlglied 130 kann nun
wiederum mittels eines vorgegebenen Auswahlwertes 132 gewählt werden, über wie
viele vergangene Drehzahlmesswerte der gleitende Mittelwert erstellt
werden soll. Der gewählte
gleitende Mittelwert 132 wird schließlich ausgegeben und kann,
wie in 2 gezeigt als nächstes in die Drehfrequenz 36 des
Verbrennungsmotors umgerechnet werden. In der Praxis genügt eine
Mittelung über
sechs Messwerte, so dass der durch einen Kreis gezeichnete Unterfunktionsblock
F28 in der Regel zur gleitenden Mittelung des Drehzahlwertes 34 genügt. Die
Zusammenführung
der aufaddierten Werte rückt
dabei über das
ebenfalls mit einem Kreis gezeichnete Gewichtungsglied 134.
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4 zeigt
schließlich
ein Diagramm 136, welches den Zeitverlauf von ermitteltem
und gemessenem Motordrehmoment darstellt. Das tatsächlich gemessene
Motordrehmoment ist dabei in der durchgezogenen, stark fluktuierenden
Linie 138 dargestellt. Zum Zeitpunkt t0 bei einem Wert
von 102,5 Sekunden auf der Zeitskala tritt nun ein starker Lastwechsel
auf, so dass der Verlauf des gemessenen Motordrehmoments 138 von
dort an ansteigt, zu einem Zeitpunkt t1 ein Plateau erreicht, zu
einem Zeitpunkt t2 in einen weiteren Anstieg übergeht und bei einem Zeitpunkt
t4 schließlich
beginnt um ein Maximalwert von etwa 500 Newtonmeter zu oszillieren.
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Die
langstrichlierte Kurve 140 zeigt den Verlauf des nach üblichen
Methoden bestimmten stationären
Motordrehmomentes. Dieses wird, wie eingangs geschildert im Wesentlichen
lediglich aus der aktuellen Einspritzmenge berechnet. Der Verlauf
der Kurve 140 verläuft,
wie zu erkennen ist im stationären Bereich
des Motorbetriebs, also vor dem Zeitpunkt t0 und nach dem Zeitpunkt
t4 im Wesentlichen gleich mit dem gemessenen Motordrehmoment 136.
Im Bereich der Lastwechselvorgänge
zwischen den Zeitpunkten t0 und t4 weicht der derart bestimmte Wert des
stationären
Motordrehmoments jedoch stark von der Realität ab, da in diesem Bereich
dynamische Vorgänge
das gemessene Motordrehmoment 138 dominieren. Die strichpunktierte
Kurve 142 zeigt nun das mit einem erfindungsgemäßen Verfahren
berechnete dynamische Motordrehmoment, also das stationäre Motordrehmoment 140,
welches um die Korrekturfaktoren für Ladungswechselarbeit, Verbrennungswirkungsgrad
und Massenträgheit
korrigiert wurde. Zu erkennen ist, folgt der Verlauf des derart
ermittelten dynamischen Motordrehmomentes weitestgehend exakt den
Verlauf des gemessenen Motordrehmomentes 138. Insbesondere
im Zeitraum zwischen t0 und t4 kann hier eine wesentlich bessere Übereinstimmung
zwischen ermittelten und gemessenen Motordrehmoment erzielt werden,
als im rein stationär
ermittelten Fall der Kurve 140.
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Weiterhin
sind in 4 die einzelnen Komponenten
des Korrekturfaktors, sowie der Korrekturfaktor selbst aufgetragen.
Die durchgezogene Kurve 144 zeigt den gesamten Korrekturfaktor,
der an seinem Maximalwert zum Zeitpunkt t3 den durchaus beträchtlichen
Wert von –171
Newtonmetern erreicht. Zum Zeitpunkt t3 erfolgt der initiale Anstieg
des Übergangs
vom ersten zum zweiten Plateau des gemessenen Motordrehmoments.
Von den einzelnen Komponenten ist die in der strichlierten Kurve 146 dargestellte
Auswirkung des Verbrennungswirkungsgrades am stärksten. Zum Zeitpunkt t3 erreicht
diese Kurve einen Wert von –180
Newtonmeter. Der zweitstärkste Einfluss
ist die punktiert dargestellte Komponente des Motorträgheitsmomentes 148.
Zum Zeitpunkt t3 erreicht diese einen Wert von –73 Newtonmeter. Den geringsten
Einfluss übt
die Ladungswechselarbeit auf, der Verlauf von der Ladungswechselarbeit
beeinflussten Komponente ist in der mit langen Strichen und zwei
Punkten dargestelllten Kurve 150 dargestellt. Diese Kurve
erreicht selten Abweichungen von mehr als –20 Newtonmetern. Wie im Bereich
um den Zeitpunkt t5 erkennbar sind auch im stationären Fall durchaus
noch Abweichungen zwischen gemessenem und stationär ermittelten
Motordrehmoment vorhanden. Hier unterschätzt das stationäre Motordrehmoment
zeitweise den tatsächlichen
Wert. Auch diese Abweichung wird, wie am Zeitpunkt t5 zu sehen durch
das erfindungsgemäße Verfahren
kompensiert.