DE102008051420B4 - Verfahren zur Informationsgewinnung über den Zustand einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Informationsgewinnung über den Zustand einer Brennkraftmaschine, umfassend die Schritte:
- Bereitstellen einer Brennkraftmaschine (1) mit einer Kurbelwelle (7) und mehreren mit der Kurbelwelle (7) zusammenwirkenden Zylindem (3),
- Bestimmen eines Messsignals (N) einer Zustandsgröße der Brennkraftmaschine (1) in deren Betrieb,
- Digitalisieren des Messsignals (N),
- Bestimmen eines Messsignaltrends des digitalen Messsignals (N),
- Erzeugen eines quasistationären Signals (N') aus dem Messsignal (N) durch Ausgleichen des Messsignaltrends, und
- Gewinnen von Informationen über den Zustand der Brennkraftmaschine (1) durch Frequenzanalyse des quasistationären Signals (N'), wobei der Messsignaltrend derart bestimmt wird, dass Mittelwerte (M) des Messsignals (N) in mehreren Verschiebezuständen eines Auswertefensters (T) berechnet werden und das Messsignal (N) innerhalb des Auswertefensters (T) durch eine Gerade approximiert wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Informationsgewinnung über den Zustand einer Brennkraftmaschine.
• Zylinderindividuelle Regelungs- und Detektionsverfahren, wie beispielsweise die Laufruheregelung (Cylinder Balancing) oder die Aussetzererkennung (Misfire Detection), erfordern die Bestimmung der verstellten oder aussetzenden Zylinder. Zur Informationsgewinnung über den Zustand der Verbrennung in den einzelnen Zylindern wird das Drehzahlsignal der Kurbelwelle verwendet. Dieses enthält auch Einflüsse, die nicht von der Verbrennung, sondern von der Mechanik der Brennkraftmaschine herrühren.
• Aus der DE 102 35 665 A1 ist ein Verfahren zur Informationsgewinnung über den Zustand einer Brennkraftmaschine bekannt, das auf der Auswertung des Drehzahlsignals der Kurbelwelle in einem Winkel-Frequenzbereich basiert. Dieses Verfahren weist im Vergleich zu Verfahren im Zeitbereich den Vorteil auf, dass die störenden Einflüsse der Mechanik relativ einfach herausrechenbar sind. Nachteilig ist jedoch, dass dieses Verfahren nur beschränkt einsetzbar ist, da das Drehzahlsignal für eine Auswertung im Winkel-Frequenzbereich über einen längeren Signalabschnitt zumindest annähernd stationär sein muss, damit die gewünschte Information mit der erforderlichen Genauigkeit gewonnen werden kann. Weist das Drehzahlsignal in dem auszuwertenden Signalabschnitt einen instationären Verlauf auf, beispielsweise aufgrund einer ansteigenden oder abfallenden Fahrbahn, sind die gewonnenen Informationen aus der Auswertung des Drehzahlsignals unbrauchbar.
• DE 10 2005 047 829 B3 betrifft ein Verfahren und System zur Regelung der Laufruhe von Hubkolbenverbrennungsmotoren. Um solche Motoren laufruhig auszuregeln, wird vorgeschlagen, einen Algorithmus mit folgenden Schritten in das Regelungssystem zu implementieren: a) Verwenden einer Fourierreihe mit Z-1 Summanden „an“, bn", n=2, 3, ..Z, wobei Z die Anzahl der Zylinder des Motors ist, als Reihendarstellung von mittleren Drehzahlwerten der Motordrehzahl, b) wobei für jeden Summanden der Reihendarstellung ein Einzelbeitrag zur Regelabweichung mittels eines vorbestimmten Wertes k=k(n), k in Abhängigkeit von n, berechnet wird, und c) Bilden (820) einer Gesamtregelabweichung aus den Einzelbeiträgen. DE 60 2004 009 400 T2 betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Motordrehzahlschwankung aus abgetasteten Messdaten, im Besonderen Kurbelwinkelpositionen, die durch einen Kurbelwinkelsensor vorgegeben werden. Zudem betrifft sie des Weiteren ein Verfahren zum Bestimmen der Schwankung der Motordrehzahl, wobei ein Polynom, das durch eine Menge von Modellkoeffizienten beschrieben wird, an die Messdaten angepasst wird.
• WO 2003/ 062 620 A1 betrifft ein Verfahren zum Bestimmen von Geometriefehlern eines an einem Verbrennungsmotor applizierten Drehgeberrades mit einer Vielzahl von sensoriel erfassbaren Infrementen, das an einer unmittelbar oder mittelbar durch Gas- und Massenmomente des Verbrennungsmotors in Rotation versetzbaren Welle angebracht ist. Dabei wird bei einer zeitlich veränderlichen Wellendrehzahl eine Messung des Winkelgeschwindigkeitsverlaufes der Welle vorgenommen, sowie eine Mittelung über die bei der Messung gewonnenenWellendrehzalsignale durchgeführt wird, dass die Mittelung innerhalb eines Wellendrehzahlbereiches durchfegührt wird, in dem sich die Auswirkungen der im Verbrennungsmotor auf die Welle einwirkenden Gas- und Massenmomente auf die Kurbelwellen winkelgeschwindigkeit gegenseitig zumindest weitgehend statistisch aufheben und dass auf der Grundlage des Winkelgeschwindigkeitsverlaufes Geometriefehler des Drehgeberrades ermittelt werden.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Informationsgewinnung über den Zustand einer Brennkraftmaschine zu schaffen, das eine Informationsgewinnung mit einer hohen Genauigkeit und einer hohen Flexibilität ermöglicht.
• Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die Informationen auch dann mit einer hohen Genauigkeit gewonnen werden können, wenn eine Frequenzanalyse auf Basis eines quasistationären Signals, das durch Ausgleichen des Messsignaltrends in dem digitalen Messsignal erzeugt wird, durchgeführt wird. Durch das Bestimmen und Ausgleichen des Messsignaltrends ist das Durchführen der Frequenzanalyse unabhängig davon möglich, ob das tatsächliche Messsignal stationär oder instationär ist. Dementsprechend kann die Frequenzanalyse in einem beliebigen Zustand der Brennkraftmaschine durchgeführt werden, ohne dass hierdurch die Genauigkeit der gewonnenen Informationen beeinträchtigt wird.
• Durch das Ausgleichen des Messsignaltrends wird eine für die Frequenzanalyse störende Grundtendenz im Messsignal, wie beispielsweise steigend oder fallend, eliminiert, so dass diese Grundtendenz die Frequenzanalyse nicht länger beeinträchtigen kann, wie dies bei instationären Messsignalen der Fall ist. Das resultierende quasistationäre Signal ist trendbereinigt, wobei ein möglicherweise verbleibender instationärer Verlauf aufgrund von Ungenauigkeiten bei dem Ausgleichen des Messsignaltrends separierbar ist, sodass dieser die durch die Frequenzanalyse gewonnenen Informationen im Wesentlichen nicht ihrer Genauigkeit beeinträchtigt.
• Typische Messsignale zur Informationsgewinnung sind das Drehzahlsignal oder das Drehzeitensignal der Kurbelwelle sowie daraus abgeleitete Signale, wie beispielsweise die Drehbeschleunigung.
• Das Verfahren nach Anspruch 1 ermöglicht eine genaue und zuverlässige Bestimmung des Messsignaltrends. Der Messsignaltrend wird durch ein Ausgleichspolynom p-ter Ordnung approximiert, wobei die Polynomkoeffizienten beispielsweise durch das Verfahren der kleinsten Fehlerquadrate bestimmt werden.
• Das Verfahren nach Anspruch 1 ist einfach und mit geringem Rechenaufwand durchführbar. Dadurch, dass der Messsignaltrend durch ein Ausgleichspolynom erster Ordnung, also durch eine Gerade, approximiert wird, müssen lediglich zwei Polynomkoeffizienten bestimmt werden.
• Ein Verfahren nach Anspruch 2 ermöglicht in einfacher Weise das Erzeugen des quasistationären Signals.
• Eine Weiterbildung nach Anspruch 3 ermöglicht in einfacher Weise ein fortlaufendes Bestimmen des Messsignaltrends.
• Das Verfahren nach Anspruch 1 ermöglicht ein einfaches Bestimmen des Messsignaltrends mit geringem Rechenaufwand. Ist das Messsignal das Drehzahlsignal der Kurbelwelle, so kann die in Motorsteuergeräten von Brennkraftmaschinen standardmäßige Berechnung von Mittelwerten des Drehzahlsignals genutzt werden.
• Eine Weiterbildung nach Anspruch 4 ermöglicht in einfacher Weise einen Ausgleich des Messsignaltrends für aufeinanderfolgende Arbeitsspiele.
• Eine Weiterbildung nach Anspruch 5 ermöglicht in einfacher Weise einen Ausgleich des Messsignaltrends für aufeinender folgende Signalabschnitte, die jeweils einem Zylinder zugeordnet sind. Der Speicherbedarf und Rechenaufwand kann hierdurch optimiert werden.
• Eine Weiterbildung nach Anspruch 6 ermöglicht in einfacher Weise einen Ausgleich des Messsignaltrends für aufeinander folgende Abtastwerte des Messsignals. Der Speicherbedarf und Rechenaufwand kann hierdurch optimiert werden.
• Ein Verfahren nach Anspruch 7 ermöglicht in einfacher Weise das Erzeugen des quasistationären Signals.
• Eine Weiterbildung nach Anspruch 8 optimiert den Speicherbedarf und den Rechenaufwand beim Erzeugen des quasistationären Signals.
• Eine Auswertefenster nach Anspruch 9 ermöglicht ein zuverlässiges Bestimmen des Messsignaltrends.
• Eine Weiterbildung nach Anspruch 10 optimiert den Speicherbedarf.
• Eine Weiterbildung nach Anspruch 11 ermöglicht das Speichern des quasistationären Signals zum Durchführen der Frequenzanalyse, wobei die Signallänge des quasistationären Signals unabhängig von der Auswertefensterlänge ist.
• Ein Messsignal nach Anspruch 12 ermöglicht eine genaue und zuverlässige Informationsgewinnung für zylinderindividuelle Regelungs- und/oder Detektionsverfahren.
• Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung. Es zeigen:
• 1 eine Prinzipdarstellung einer Brennkraftmaschine,
• 2 eine schematische Darstellung zur Bestimmung eines Messsignaltrends gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
• 3 eine schematische Darstellung zur Bestimmung eines Messsignaltrends gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
• 4 eine schematische Darstellung zur Bestimmung eines Messsignalstrends gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, und
• 5 eine schematische Darstellung zur Bestimmung eines Messsignaltrends gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
• Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Eine Brennkraftmaschine 1 weist einen Motorblock 2 mit mehreren Zylindern 3 und einem Einspritzsystem 4 auf. Das Einspritzsystem 4 umfasst für jeden Zylinder 3 eine Einspritzeinheit 5 zum Einspritzen von Kraftstoff 6. Wie in 1 gezeigt ist, weist die Brennkraftmaschine 1 vier Zylinder 3 auf, so dass eine Zylinder- anzahl Z=4 beträgt. Die Brennkraftmaschine 1 kann sowohl eine selbstzündende als auch eine nicht selbstzündende Brennkraftmaschine 1 sein.
• Innerhalb des Motorblocks 2 ist eine Kurbelwelle 7 angeordnet und aus diesem herausgeführt. Zur Umwandlung der in den Zylindern 3 freigesetzten Energie des Kraftstoffs 6 in eine Rotationsbewegung ist die Kurbelwelle 7 mit nicht näher dargestellten Zylinderkolben verbunden.
• An einem aus dem Motorblock 2 herausgeführten Ende der Kurbelwelle 7 ist zur Messung einer Drehzahl der Kurbelwelle 7 ein Geberrad 8 angeordnet. Das Geberrad 8 weist zur Ermittlung eines der Drehzahl entsprechenden Drehzahlsignals N der Kurbelwelle 7 äquidistante Winkelmarkierungen 9 auf. Die Winkelmarkierungen 9 weisen einen Markenabstand ΔW auf, der beispielsweise 6° oder 10° Kurbelwellenumdrehung entspricht. Das Geberrad 8 und die Einspritzeinheiten 5 stehen in Signalverbindung mit einem Steuergerät 10 zur Steuerung der Brennkraftmaschine 1. Das Steuergerät 10 umfasst eine Signalabtastungseinheit 11, eine Signalvorverarbeitungseinheit 12, eine Trendausgleichseinheit 13, eine Transformationseinheit 14 und eine Regelungs- und Detektionseinheit 15.
• Im Betrieb der Brennkraftmaschine 1 werden ständig die Zeiten zwischen den Winkelmarkierungen 9 des Geberrades 8 detektiert und mittels der Signalabtastungseinheit 11 in das digitale Drehzahlsignal N der Kurbelwelle 7 umgerechnet. Das Drehzahlsignal N wird anschließend der Signalvorverarbeitungseinheit 12 zugeführt, in der mittels gespeicherter Korrekturwerte mechanische Fertigungstolleranzen des Geberrades 8 korrigiert werden. Mechanische Fertigungstolleranzen sind beispielsweise nicht äquidistante Abstände der Winkelmarkierungen 9.
• 2 zeigt das ermittelte Drehzahlsignal N. Das Drehzahlsignal N ist ein Messsignal, das die Zustandsgröße „Drehzahl“ der Brennkraftmaschine 1 in deren Betrieb beschreibt. Die Brennkraftmaschine 1 weist eine Zündreihenfolge der Zylinder 3 von 1-3-4-2 auf. In 2 sind dementsprechend die den einzelnen Zylindern 3 zugehörigen Signalabschnitte des Drehzahlsignals N mit N₁, N₂, N₃ und N₄ gekennzeichnet. Der Beginn jedes Signalabschnitts kennzeichnet einen Oberen Totpunkt OT des jeweiligen Zylinders 3. Die einzelnen Oberen Totpunkte OT sind in 2 mit OT₁, OT₂, OT₃ und OT₄ gekennzeichnet. Die Signalabschnitte N₁, N₂, N₃ und N₄ des Drehzahlsignals N ergeben ein Arbeitsspiel A der Brennkraftmaschine 1 wobei ein Arbeitsspiel A 720° Kurbelwellenumdrehung entspricht.
• Zum Erzeugen eines quasistationären Signals N' aus dem Drehzahlsignal N wird dieses der Trendausgleichseinheit 13 zugeführt. Die Trendausgleichseinheit 13 dient zum Bestimmen eines Messsignaltrends des Drehzahlsignals N. Wie aus 2 ersichtlich ist, weist das Drehzahlsignal N im ersten Arbeitsspiel A₁ ein stationäres Verhalten auf, wohingegen das Drehzahlsignal N in den weiteren Arbeitsspielen A₂, A₃ ein instationäres fallendes Verhalten aufweist. Der Messsignaltrend wird in der Trendausgleichseinheit 13 durch ein Ausgleichspolynom P erster Ordnung, also eine Gerade approximiert. Hierzu wird ein Auswertefenster T betrachtet, das schrittweise um eine Schrittweite ΔT verschoben wird. Die einzelnen Verschiebezustände des Auswertefensters T werden mit T₁, T₂, T₃, ... bezeichnet. Der Beginn des jeweiligen Auswertefensters T entspricht dem Beginn eines jeweils zugehörigen Arbeitsspiels A, wobei die Schrittweite ΔT sowie eine Auswertefensterlänge des Auswertefensters T genau einem Arbeitsspiel A entspricht. Dementsprechend wird das Drehzahlsignal N in jedem Arbeitsspiel A durch ein Ausgleichspolynom P approximiert.
• Aus dem Drehzahlsignal N wird durch Ausgleichen des Messsignaltrends, der durch das Ausgleichspolynom P charakterisiert ist, das quasistationäre Signal N' erzeugt. Zum Erzeugen des quasistationären Signals N' wird eine Differenz zwischen dem Drehzahlsignal N und dem Ausgleichspolynom P gebildet. Die Differenzbildung findet über eine derartige Signallänge statt, dass ein Analysefenster F für die nachfolgende Frequenzanalyse mit dem quasistationären Signal N' gefüllt ist. Wie aus 2 ersichtlich ist, weist das Analysefenster F eine Analysefensterlänge auf, die drei Arbeitsspielen A entspricht und somit größer als die Auswertefensterlänge ist. In 2 ist das quasistationäre Signal N' auf Höhe des stationären Drehzahlsignals N angedeutet.
• Das stationäre Signal N' wird anschließend der Transformationseinheit 14 zugeführt, die dieses in einen Winkel-Frequenzbereich transformiert. Die Transformation findet beispielsweise mittels einer diskreten FourierTransformation (DFT) statt. Aus der Transformation ergibt sich ein Frequenzspektrum des quasistationären Signals N' das der Regelungs- und Detektionseinheit 15 zugeführt wird. In dieser wird anschließend eine Frequenzanalyse des Frequenzspektrums vorgenommen, wobei genaue Informationen über den Zustand der Brennkraftmaschine 1 gewonnen werden, die anschließend für zylinderindividuelle Regelungs- und/oder Detektionsverfahren, wie beispielsweise Laufruheregelung oder die Aussetzererkennung, verwendet werden.
• Das Bestimmen des Ausgleichspolynoms P kann beispielsweise mittels der Methode der kleinsten Fehlerquadrate erfolgen. Alternativ kann das Ausgleichspolynom P aus zwei charakteristischen Punkten B und C des Drehzahlsignals N ermittelt werden. Die Punkte B und C können beispielsweise dem Oberen Totpunkt OT₁ des ersten Zylinders 3 entsprechen, wie aus 2 ersichtlich ist. Alternativ können andere Punkte B und C des Drehzahlsignals N zur Ermittlung des Ausgleichspolynoms P gewählt werden, wobei zur korrekten Ermittlung des Ausgleichspolynoms P die Punkte B und C einander entsprechen müssen. Beispielsweise können als Punkte B und C auch die Maxima der Signalabschnitte N₁ von aufeinanderfolgenden Arbeitspielen A gewählt werden. Weiterhin kann das Erzeugen des quasistationären Signals N' derart erfolgen, dass beispielsweise ausgehend von dem letzten stationären Arbeitsspiel A₁ die nachfolgenden Arbeitsspiele A₂, A₃ auf die Höhe und Steigung des stationären Arbeitsspiel A₁ angepasst werden.
• Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Der wesentliche Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass ein Ausgleichspolynom P verwendet wird, das mindestens die Ordnung p=2 aufweist. Das Ausgleichspolynom P wird beispielsweise mittels der Methode der kleinsten Fehlerquadrate ermittelt. Die Auswertefensterlänge des Auswertefensters T sowie die Schrittweite ΔT entsprechen drei Arbeitsspielen. Die Analysefensterlänge des Analysefensters F ist gleich der Auswertefensterlänge. Das Erzeugen des quasistationären Signals N' erfolgt entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel durch Differenzbildung zwischen dem Drehzahlsignal N und dem Ausgleichspolynom P. Hinsichtlich der weiteren Funktionsweise wird auf das erste Ausführungsbeispiel verwiesen.
• Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 4 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Der wesentliche Unterschied gegenüber den vorangegangenen Ausführungsbeispielen besteht darin, dass der Messsignaltrend durch die Berechnung von Mittelwerten M des Drehzahlsignals N in mehreren Verschiebezuständen des Auswertefensters T berechnet wird. Wie aus 4 ersichtlich ist, entspricht die Auswertefensterlänge einem Arbeitsspiel, wobei die Schrittweite ΔT ebenfalls einem Arbeitsspiel entspricht. Für jeden Verschiebezustand des Auswertefensters T₁, T₂, T₃ wird ein entsprechender Mittelwert M₁, M₂, M₃ des Drehzahlsignals N berechnet. Das quasistationäre Signal N' wird nun derart erzeugt, dass das Ausgleichen auf Basis der Mittelwerte M₁, M₂, M₃ für jeden Verschiebezustand erfolgt. Dies erfolgt nach folgender Formel: $$\mathrm{\Delta }{\text{M}}_{\text{x}+1}\mathrm{\Delta }{\text{M}}_{\text{x}}+\left({\text{M}}_{\text{x}}-{\text{M}}_{\text{x}+1}\right)$$

  

  wobei gilt:
  M_x: Mittelwert für den vorherigen Verschiebezustand,
  M_x+1: Mittelwert für den aktuellen Verschiebezustand,
  ΔM_x: Mittelwertdifferenz des vorherigen Verschiebezustandes, und
  ΔM_x+1: Mittelwertdifferenz des aktuellen Verschiebezustandes.
• Ausgehend von einem stationären Drehzahlsignal N für das Auswertefenster T₁ gilt dementsprechend für die Verschiebezustände des Auswertefensters T₁, T₂ und T₃ Folgendes: $${\text{T}}_1:\mathrm{\Delta }{\text{M}}_1=\mathrm{0,}$$

  

  $${\text{T}}_2:\mathrm{\Delta }{\text{M}}_2=\mathrm{\Delta }{\text{M}}_1+\left({\text{M}}_1-{\text{M}}_2\right),$$

  

  $${\text{T}}_3:\mathrm{\Delta }{\text{M}}_3=\mathrm{\Delta }{\text{M}}_2+\left({\text{M}}_2-{\text{M}}_3\right).$$

  
• Somit wird ausgehend von dem ersten Mittelwert M₁ für jeden Verschiebezustand des Auswertefensters T₁, T₂, T₃, eine Mittelwertdifferenz ΔM₁, ΔM₂, ΔM₃ berechnet. Anschließend wird das Drehzahlsignal N in einem Signalabschnitt K korrigiert, der dem aktuellen Verschiebezustand des Auswertefensters T zugehört und eine Länge aufweist, die der Schrittweite ΔT entspricht. Die Korrektur erfolgt derart, dass die dem Signalabschnitt K zugehörige Mittelwertdifferenz ΔM relativ zu dem ersten Mittelwert M₁ ausgeglichen wird. Beispielsweise wird das Drehzahlsignal N in dem Signalabschnitt K₂ um die Mittelwertdifferenz ΔM₂ angehoben. Die Analysefensterlänge des Analysefensters F entspricht drei Arbeitsspielen A. Hinsichtlich der weiteren Funktionsweise wird auf die vorangegangenen Ausführungsbeispiele verwiesen.
• Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 5 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Der wesentliche Unterschied gegenüber dem dritten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass die Schrittweite ΔT zwischen zwei aufeinanderfolgenden Verschiebezuständen gleich einem Arbeitsspiel A geteilt durch die Zylinderanzahl Z ist. Bei der Zylinderanzahl Z=4 beträgt die Schrittweite ΔT somit 180° Kurbelwellenumdrehung, also jeweils einen Signalabschnitt N₁, N₂, N₃ oder N₄ des Drehzahlsignals N. Es wird somit nach 180° Kurbelwellenumdrehung eine Mittelwertdifferenz ΔM berechnet und das Drehzahlsignal N in dem zugehörigen Signalabschnitt K relativ zu dem ersten Mittelwert M₁ korrigiert. Beispielsweise wird der Signalabschnitt K₇ um die Mittelwertdifferenz ΔM₇ angehoben. Auf diese Weise kann der Speicherbedarf und der Rechenaufwand optimiert werden.
• Nachfolgend wird ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Der wesentliche Unterschied gegenüber dem dritten und vierten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass die Schrittweise ΔT zwischen aufeinanderfolgenden Verschiebezuständen gleich einem Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastwerten des Drehzahlsignals N ist. Somit wird nach jedem Abtastwert des Drehzahlsignals N eine Mittelwertdifferenz ΔM berechnet und der zugehörige Signalabschnitt K, der in diesem Fall dem aktuellen Abtastwert entspricht, um die zugehörige Mittelwertdifferenz ΔM relativ zu dem ersten Mittelwert M₁ korrigiert. Der Speicherbedarf und der Rechenaufwand kann somit weiter optimiert werden. Hinsichtlich der weiteren Funktionsweise wird auf die vorangegangenen Ausführungsbeispiele verwiesen.
• Weiterhin kann der Messsignaltrend in vorausschauender Weise auch unmittelbar auf den folgenden Signalabschnitt angewandt werden.
• Die beschriebenen Verfahren zum Trendausgleich können auf beliebige Signale der Brennkraftmaschine 1 angewandt werden, wie beispielsweise das Drehzahlsignal N oder das zugehörige Drehzeitensignal oder daraus abgeleitete Signale, wie beispielsweise die Drehbeschleunigung. Durch den Trendausgleich kann einerseits festgestellt werden, ob ein instationäres oder ein stationäres Signal vorliegt. Andererseits kann ein quasistationäres Signal, also ein künstlich erzeugter stationärer Betrieb der Brennkraftmaschine 1, erzeugt werden, so dass die auf einer Frequenzanalyse basierenden Verfahren zur Informationsgewinnung über den Zustand der Verbrennung flexibel angewandt werden können, da ein stationärer Betrieb der Brennkraftmaschine 1 durch den Trendausgleich nicht länger erforderlich ist. Die beschriebenen Verfahren können im unbefeuerten und befeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine 1 angewandt werden.

Claims (12)

1. Verfahren zur Informationsgewinnung über den Zustand einer Brennkraftmaschine, umfassend die Schritte: - Bereitstellen einer Brennkraftmaschine (1) mit einer Kurbelwelle (7) und mehreren mit der Kurbelwelle (7) zusammenwirkenden Zylindem (3), - Bestimmen eines Messsignals (N) einer Zustandsgröße der Brennkraftmaschine (1) in deren Betrieb, - Digitalisieren des Messsignals (N), - Bestimmen eines Messsignaltrends des digitalen Messsignals (N), - Erzeugen eines quasistationären Signals (N') aus dem Messsignal (N) durch Ausgleichen des Messsignaltrends, und - Gewinnen von Informationen über den Zustand der Brennkraftmaschine (1) durch Frequenzanalyse des quasistationären Signals (N'), wobei der Messsignaltrend derart bestimmt wird, dass Mittelwerte (M) des Messsignals (N) in mehreren Verschiebezuständen eines Auswertefensters (T) berechnet werden und das Messsignal (N) innerhalb des Auswertefensters (T) durch eine Gerade approximiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das quasistationäre Signal (N') derart erzeugt wird, dass eine Differenz zwischen dem Messsignal (N) und der Geraden gebildet wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswertefenster (T) zum Bestimmen des Messsignaltrends schrittweise um eine Schrittweite (ΔT) verschoben wird, wobei die Schrittweite (ΔT) ein i-faches eines Arbeitsspiels (A) von 720° Kurbelwellenumdrehung mit i = 1, 2, 3, ... , i_n ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aufeinanderfolgende Verschiebezustände eine Schrittweite (ΔT) aufweisen, die gleich einem Arbeitsspiel (A) von 720° Kurbelwellenumdrehung ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aufeinanderfolgende Verschiebezustände eine Schrittweite (ΔT) aufweisen, die gleich einem Arbeitsspiel (A) von 720° Kurbelwellenumdrehung geteilt durch eine Zylinderanzahl (Z) ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aufeinanderfolgende Verschiebezustände eine Schrittweite (ΔT) aufweisen, die gleich einem Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastwerten des digitalen Messsignals (N) ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das quasistationäre Signal (N') derart erzeugt wird, dass das Ausgleichen auf Basis der Mittelwerte (M) für jeden Verschiebezustand erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von einem ersten Mittelwert (M₁) für jeden Verschiebezustand eine Mittelwertdifferenz (ΔM₁, ΔM₂, ΔM₃, ...) berechnet wird und das Messsignal (N) in einem zugehörigen Signalabschnitt (K₁, K₂, K₃, ...), der der Schrittweite (ΔT) zwischen aufeinanderfolgenden Verschiebezuständen entspricht, um die Mittelwertdifferenz (ΔM₁, ΔM₂, ΔM₃, ...) korrigiert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswertefenster (ΔT) eine Auswertefensterlänge aufweist, die gleich dem k-fachen eines Arbeitsspiels (A) von 720° Kurbelwellenumdrehung mit k = 1, 2, 3, ... , k_n ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertefensterlänge gleich einem Arbeitspiel (A) ist.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzanalyse innerhalb eines Analysefensters (F) erfolgt, wobei das Analysefenster (F) eine Analysefensterlänge aufweist, die größer als die Auswertefensterlänge ist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsignal (N) ein Drehzahlsignal der Kurbelwelle (7) ist.

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