DE102008052245A1 - Method for determining crank shaft torsional optimal operating method of internal combustion engine, involves determining speed signals of crank shaft under operating condition of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer kurbelwellentorsionsoptimalen Betriebsweise einer Brennkraftmaschine.The The invention relates to a method for determining a crankshaft torsion optimum Operation of an internal combustion engine.
Zylinderindividuelle Regelungsverfahren, wie beispielsweise die Zylindergleichstellung oder die Nullmengenkalibrierung, erfordern eine genaue Informationsgewinnung über den Zustand der Verbrennung in den einzelnen Zylindern. Zur Informationsgewinnung wird in der Regel das Drehzahlsignal der Kurbelwelle verwendet. Dieses enthält neben den interessierenden Einflüssen, die von der eingespritzten und verbrannten Kraftstoffmenge verursacht werden, auch mechanische Störeinflüsse, die durch Torsionsschwingungen der Kurbelwelle verursacht werden. Diese mechanischen Störeinflüsse beeinträchtigen die Genauigkeit der zylinderindividuellen Regelungsverfahren.Individual cylinder Control method, such as the cylinder equalization or the zero-level calibration, require accurate information gathering about the state of combustion in each cylinder. For information gathering As a rule, the speed signal of the crankshaft is used. This contains besides the interesting influences, caused by the injected and burned amount of fuel be, even mechanical interference caused by Torsional vibrations of the crankshaft are caused. This mechanical Disturbing influences affect the accuracy the cylinder-specific regulatory procedure.
Aus
der
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ermitteln einer kurbelwellentorsionsoptimalen Betriebsweise einer Brennkraftmaschine zu schaffen, das eine einfache und genaue Elimination von Torsionsschwingungen der Kurbelwelle ermöglicht.Of the The invention is therefore based on the object, a method for determining a crankshaft torsional optimum operation of an internal combustion engine to create a simple and accurate elimination of torsional vibrations the crankshaft allows.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass sich die Torsionsschwingungen der Kurbelwelle im befeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine im Wesentlichen in dem Spektralanteil 1,5-ter Ordnung des Drehzahlsignals auswirken. Dadurch, dass mehrere Einspritzmengenverstellungen im befeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine durchgeführt werden, kann einerseits der Spektralanteil 1,5-ter Ordnung gezielt angeregt werden und andererseits ein Amplitudenverlauf und/oder ein Phasenverlauf des Spektralanteils 1,5-ter Ordnung in Abhängigkeit der Einspritzmengenverstellungen ermittelt werden. Aus dem Amplitudenverlauf und/oder dem Phasenverlauf kann anschließend eine kurbelwellentorsionsoptimale Einspritzmengenverstellung ermittelt werden, bei der im befeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine die Torsionsschwingungen der Kurbelwelle minimal sind. Die kurbelwellentorsionsoptimale Einspritzmengenverstellung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Amplitudenverlauf an dieser Stelle ein Amplitudenminimum und der Phasenverlauf einen Phasensprung aufweist. Die kurbelwellentorsionsoptimale Einspritzmengenverstellung charakterisiert eine kurbelwellentorsionsoptimale Betriebsweise der Brennkraftmaschine, bei der die Torsionsschwingungen der Kurbelwelle im befeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine minimal sind. Dadurch, dass die Brennkraftmaschine anschließend mit der kurbelwellentorsionsoptimalen Ein spritzmengenverstellung betrieben und das resultierende Drehzahlsignal analysiert wird, können Störeinflüsse im Drehzahlsignal aufgrund von Torsionsschwingungen der Kurbelwelle im normal befeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine, also ohne Einspritzmengenverstellung, einfacher und genauer eliminiert werden.These The object is achieved by a method having the features of the claim 1 solved. According to the invention, it has been recognized that the torsional vibrations of the crankshaft were fired in Operation of the internal combustion engine substantially in the spectral component 1.5th order of the speed signal. Because of that several Injection quantity adjustments in the fired operation of the internal combustion engine can be performed, on the one hand, the spectral component 1.5-th order to be stimulated targeted and on the other hand, an amplitude curve and / or a phase characteristic of the spectral component of the 1.5th order in Dependence of injection quantity adjustments determined become. From the amplitude curve and / or the phase curve can then determines a crankshaft torsion optimal injection quantity adjustment be in which in the fired operation of the internal combustion engine the Torsional vibrations of the crankshaft are minimal. The crankshaft torsional optimum Injection quantity adjustment is characterized in that the Amplitude curve at this point an amplitude minimum and the Phase characteristic has a phase jump. The crankshaft torsional optimum Injection quantity adjustment characterizes a crankshaft torsional optimum Operation of the internal combustion engine, in which the torsional vibrations the crankshaft in the fired operation of the internal combustion engine minimal are. Due to the fact that the internal combustion engine subsequently with the crankshaft torsion optimal injection rate adjustment operated and the resulting speed signal is analyzed, can Interference in the speed signal due to torsional vibrations the crankshaft in normally fired operation of the internal combustion engine, so without injection quantity adjustment, eliminated easier and more accurate become.
Ein Verfahren nach Anspruch 2 ermöglicht in einfacher Weise eine Anregung des Spektralanteils 1,5-ter Ordnung.One The method of claim 2 allows in a simple manner an excitation of the spectral component of the 1.5th order.
Eine Weiterbildung nach Anspruch 3 ermöglicht ein wirkungsvolles und leistungsneutrales Anregen des Spektralanteils 1,5-ter Ordnung. Dadurch, dass die Einspritzmengenverstellungen der Zylinderteilmengen komplementär zueinander durchgeführt werden, wird die Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine nicht verändert, wodurch die Einspritzmengenverstellungen auch im normalen Fahrbetrieb durchgeführt werden können.A Training according to claim 3 allows an effective and power-neutral excitation of the spectral component of the 1.5th order. Characterized in that the injection quantity adjustments of the cylinder subset complementary will be performed to each other, the power output the internal combustion engine is not changed, causing the injection quantity adjustments can also be carried out in normal driving.
Eine Weiterbildung nach Anspruch 4 stellt eine hohe Flexibilität beim Durchführen der Einspritzmengenverstellungen bereit. Die Einspritzmengenverstellungen können insbesondere auch im normalen Fahrbetrieb durchgeführt werden, ohne dass sich die Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine verändert.A Training according to claim 4 provides a high flexibility when performing the injection quantity adjustments. The injection quantity adjustments can in particular also be carried out in normal driving, without that the power output of the internal combustion engine changes.
Ein Verfahren nach Anspruch 5 ermöglicht eine genaue Elimination der Störeinflüsse aufgrund von Torsionsschwingungen der Kurbelwelle. Es wurde erkannt, dass die kurbelwellentorsionsoptimale Einspritzmengenverstellung von dem Lastzustand und/oder der Drehzahl, also dem Drehzahlsignal, der Brennkraftmaschine abhängig ist. Dementsprechend sind die Störeinflüsse aufgrund der Torsionsschwingungen genauer eliminierbar, wenn im gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine, also im ge samten Last- und Drehzahlbereich, entsprechende kurbelwellentorsionsoptimale Einspritzmengenverstellungen bestimmt werden. Die kurbelwellentorsionsoptimalen Einspritzmengenverstellungen können an ausgewählten Last-Drehzahl-Punkten in Form von Kennlinien oder Kennfeldern ermittelt werden. Nicht explizit ermittelte Punkte im Last-Drehzahl-Bereich können durch Interpolation berechnet werden.One Method according to claim 5 enables a precise elimination the disturbing influences due to torsional vibrations the crankshaft. It was recognized that the crankshaft torsional optimal Injection amount adjustment of the load condition and / or the speed, So the speed signal, the internal combustion engine dependent is. Accordingly, the disturbances are due to the torsional vibrations more precisely eliminated when in the whole Operating range of the internal combustion engine, ie in ge entire load and Speed range, corresponding crankshaft torsion optimal injection quantity adjustments be determined. The crankshaft torsion optimal injection quantity adjustments can at selected load-speed points in Form of characteristic curves or maps are determined. Not explicitly determined points in the load-speed range can by Be calculated interpolation.
Ein Verfahren nach Anspruch 6 ermöglicht eine einfache Elimination von Störeinflüssen aufgrund von Torsionsschwingungen der Kurbelwelle.One Method according to claim 6 enables a simple elimination from disturbing influences due to torsional vibrations the crankshaft.
Ein Verfahren nach Anspruch 7 gewährleistet eine einfache und sichere Bestimmung der kurbelwellentorsionsoptimalen Einspritzmengenverstellung. Es wurde erkannt, dass der Amplitudenverlauf bei der kurbelwellentorsionsoptimalen Einspritzmengenverstellung ein Amplitudenminimum aufweist, das einfach und sicher bestimmbar ist. Dadurch, dass mehrere Einspritzmengenverstellungen durchgeführt werden, können Amplitudenwerte des Amplitudenverlaufs bestimmt werden, die Rückschlüsse auf das Amplitudenminimum ermöglichen.One The method of claim 7 ensures a simple and reliable determination of the crankshaft torsion optimal injection quantity adjustment. It was recognized that the amplitude curve in the crankshaft torsion optimal Injection quantity adjustment has an amplitude minimum, easy and certainly determinable. Due to the fact that several injection quantity adjustments can be performed, amplitude values of the Amplitude gradient are determined, the conclusions allow for the amplitude minimum.
Eine Weiterbildung nach Anspruch 8 ermöglicht in einfacher Weise das Bestimmen des Amplitudenminimums. Der Amplitudenverlauf kann durch zwei Abschnitte approximiert werden, die als Schnittpunkt das Amplitudenminimum aufweisen. Die Abschnitte können beispielsweise Geraden, Polynome oder Splines sein.A Training according to claim 8 allows in a simple manner determining the amplitude minimum. The amplitude curve can be approximated by two sections that intersect have the amplitude minimum. The sections can For example, be straight lines, polynomials or splines.
Eine Weiterbildung nach Anspruch 9 ermöglicht ein genaues Bestimmen des Amplitudenminimums mit geringem Rechenaufwand. Es wurde erkannt, dass der Amplitudenverlauf in guter Näherung durch zwei Geraden approximiert werden kann. Jede der Geraden kann durch zwei Einspritz mengenverstellungen, die zugehörige Amplitudenwerte im Amplitudenverlauf aufweisen, berechnet werden.A Development according to claim 9 allows an accurate determination the amplitude minimum with little computational effort. It was recognized that the amplitude curve in a good approximation by two straight lines can be approximated. Each of the straight lines can be adjusted by two injection quantity adjustments, have the associated amplitude values in the amplitude curve, be calculated.
Ein Verfahren nach Anspruch 10 ermöglicht ein einfaches und genaues Ermitteln des Amplitudenminimums durch eine iterative Einspritzmengenverstellung.One Method according to claim 10 enables a simple and accurate determination of the amplitude minimum by an iterative injection quantity adjustment.
Eine Weiterbildung nach Anspruch 11 ermöglicht eine schnelle und genaue Bestimmung des Amplitudenminimums, indem die Schrittweite zwischen Einspritzmengenverstellungen gleicher Richtung abnehmend ist. Ausgehend von einer großen Schrittweite erfolgt zunächst eine Annäherung an das Amplitudenminimum, wobei durch die zunehmende Verringerung der Schrittweite das Amplitudenminimum genau eingegrenzt werden kann.A Training according to claim 11 allows a fast and accurate determination of the amplitude minimum by the step size between injection quantity adjustments the same direction is decreasing. Starting from a large increment takes place first an approximation to the amplitude minimum, wherein by the increasing reduction of the step size the amplitude minimum exactly can be limited.
Ein Verfahren nach Anspruch 12 ermöglicht eine einfache und sichere Bestimmung der kurbelwellentorsionsoptimalen Einspritzmengenverstellung. Es wurde erkannt, dass der Phasenverlauf bei der kurbelwellentorsionsoptimalen Einspritzmengenverstellung einen Phasensprung von ungefähr 180° aufweist, der einfach und sicher ermittelbar ist.One Method according to claim 12 enables a simple and reliable determination of the crankshaft torsion optimal injection quantity adjustment. It was recognized that the phase curve in the crankshaft torsion optimal Injection quantity adjustment a phase jump of about 180 °, which can be determined easily and safely.
Eine Weiterbildung nach Anspruch 13 ermöglicht eine einfache und sichere iterative Bestimmung des Phasensprungs.A Training according to claim 13 allows a simple and safe iterative determination of the phase jump.
Eine Weiterbildung nach Anspruch 14 ermöglicht eine schnelle und genaue Ermittlung des Phasensprungs. Ausgehend von einer großen Schrittweite wird mit zunehmender Annäherung an den Phasensprung die Schrittweite verringert, sodass dieser genau eingegrenzt werden kann.A Training according to claim 14 allows a fast and accurate determination of the phase jump. Starting from a big one Increment becomes with increasing approach to the phase jump the Reduced step size so that they are narrowed down exactly can.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung. Es zeigen:Further Advantages and features of the invention will become apparent from the following Description of several embodiments of the invention based on the drawing. Show it:
Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die
Innerhalb
des Motorblocks
An
einem aus dem Motorblock
Nachfolgend
wird das Ermitteln einer kurbelwellentorsionsoptimalen Betriebsweise
der Brennkraftmaschine
Im
befeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine
Das
Drehzahlsignal N wird anschließend der Transformationseinheit
Zum
Ermitteln einer kurbelwellentorsionsoptimalen Einspritzmengenverstellung ΔMK des Einspritzsystems
Wie
aus
Zum
Ermitteln der kurbelwellentorsionsoptimalen Einspritzmengenverstellung ΔMK ist es erforderlich, dass mehrere Einspritzmengenverstellungen ΔM
durchgeführt werden. Tabelle 1 zeigt beispielhaft vier
Einspritzmengenverstellungen ΔM1 bis ΔM4, wobei diese jeweils durch die positive
oder negative Einspritzmengenverstellung +ΔM, –ΔM
für die erste Zylinderteilmenge T1 benannt
sind. Die Zahlenwerte in Tabelle 1 geben an, um welchen Prozentsatz
der eingespritzte Kraftstoff
Zum Ermitteln der kurbelwellentorsionsoptimalen Einspritzmengenverstellung ΔMK wird der Amplitudenverlauf A1,5 durch zwei Abschnitte G1 und G2 in Form von Geraden approximiert. Durch die Amplitudenwerte A1 und A2 sowie A3 und A4 können in einfacher Weise Gleichungen für die Geraden G1 und G2 gewonnen werden, wobei das Amplitudenminimum Amin und damit die kurbelwellentorsionsoptimale Einspritzmengenverstellung ΔMK als Schnittpunkt dieser Geraden G1 und G2 ermittelt werden kann.For determining the crankshaft torsion-optimal injection amount adjustment ΔM K , the amplitude profile A 1.5 is approximated by two sections G 1 and G 2 in the form of straight lines. By the amplitude values A 1 and A 2 and A 3 and A 4 equations for the straight line G 1 and G 2 can be obtained in a simple manner, the minimum amplitude Amin and thus the crankshaft torsion optimal injection amount adjustment .DELTA.M K as the intersection of this line G 1 and G 2 can be determined.
Alternativ kann der Amplitudenverlauf A1,5 durch beliebige Funktionsapproximatoren, wie beispielsweise Polynome oder Splines, approximiert werden, wobei sich die kurbelwellentorsionsoptimale Einspritzmengenverstellung ΔMK stets durch das Bestimmen des Amplitudenminimums Amin ergibt. Die Approximation kann beispielsweise mittels linearer Regression erfolgen.Alternatively, the amplitude profile A 1.5 can be approximated by any function approximators, such as polynomials or splines, for example, whereby the crankshaft torsion-optimal injection quantity adjustment ΔM K always results from determining the amplitude minimum Amin. The approximation can be done for example by means of linear regression.
Das
Ermitteln der kurbelwellentorsionsoptimalen Einspritzmengenverstellung ΔMK erfolgt im gesamten Lastbereich und/oder
Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine
Nach
dem Bestimmen der kurbelwellentorsionsoptimalen Einspritzmengenverstellung ΔMK wird die Brennkraftmaschine
Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die
Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf
Die
beschriebenen Verfahren zur Bestimmung der kurbelwellentorsionsoptimalen
Einspritzmengenverstellung ΔM können sowohl ausgehend
von dem schleppkorrigierten als auch von dem nicht schleppkorrigierten
Drehzahlsignal N erfolgen. Darüber hinaus kann die Anregung
des Spektralanteils 1,5-ter Ordnung A1,5, P1,5 prinzipiell beliebig erfolgen. Werden
die beschriebenen Verfahren an einem Prüfstand durchgeführt,
so muss das Durchführen der Einspritzmengenverstellungen ΔM
nicht leistungsneutral erfolgen. Dementsprechend können
beispielsweise nur die Einspritzeinheiten
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