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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schätzung eines Absolutwerts eines Drehmoments für eine Verbrennung in einem Verbrennungsmotor mit mindestens einem Zylinder. Ferner wird eine entsprechende Anordnung zur Drehmomenteschätzung für einen Verbrennungsmotor mit mindestens einem Zylinder bereitgestellt.
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Stand der Technik
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Für Pkw-Anwendungen sind diverse drehzahlbasierte Verfahren bekannt, wie bspw. eine Einspritzmengenkalibrierung, eine Verbrennungslageschätzung, eine Aussetzererkennung. Aufgrund einer Überlagerung von Einflüssen von Zylindern eines Verbrennungsmotors sind Auswerte-Möglichkeiten jedoch stark eingeschränkt.
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Aus der
DE 10 2010 038 411 geht eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Abschätzungserfassungseinrichtung hervor, welche die Verwendung eines Sauerstoffsensors oder dergleichen, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis direkt zu erfassen, beseitigt, indem ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Verbrennungsgas, basierend auf einer Signalausgabe eines Impulsgeberrotors abgeschätzt und erfasst wird.
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Bei Zweirad-Anwendungen, d.h. bei Verwendung bzw. Einsatz eines Verbrennungsmotors mit nur einem Zylinder entfällt eine Überlagerung von Einflüssen mehrerer Zylinder, so dass ggf. ein drehzahlbasiertes Verfahren einfacher auszuwerten ist.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es nunmehr, eine Schätzung eines Absolutwertes eines Drehmoments für eine Verbrennung in einem Verbrennungsmotor mit mindestens einem Zylinder basierend auf einer Drehzahl des Verbrennungsmotors bereitzustellen.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und eine Anordnung mit den Merkmalen von Patentanspruch 8 vorgestellt. Weitere Ausgestaltungen der Erfindungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung.
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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Schätzung eines Absolutwerts eines Drehmoments für eine Verbrennung in einem Verbrennungsmotor mit mindestens einem Zylinder bereitgestellt, wobei das Drehmoment aus einem Merkmal hergeleitet wird, das auf einer Auswertung einer Drehzahl einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors basiert. Das Merkmal wird dabei aus Werten der Drehzahl, ermittelt in mindestens einem Bereich vor der Verbrennung und in mindestens einem weiteren Bereich nach der Verbrennung in dem mindestens einen Zylinder des Verbrennungsmotors, berechnet.
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Es ist vorteilhaft, als Bereich vor der Verbrennung einen Bereich zu Beginn einer Kompressionsphase, und als Bereich nach der Verbrennung einen Bereich am Ende einer Verbrennungsphase zu wählen. Aus dem jeweiligen Bereich können mehrere Werte der Drehzahl bestimmt werden und aus diesen ein jeweiliger Mittelwert gebildet werden. Weiterhin ist es vorteilhaft, aber nicht zwingend erforderlich, dass die zur Bestimmung der jeweiligen Drehzahl herangezogenen Bereiche, die einer jeweiligen Winkelstellung der Kurbelwelle entsprechen, symmetrisch sind zu der Winkelstellung, bei der sich die Kurbelwelle im zentralen oberen Totpunkt (ZOT) befindet. Der ZOT unterscheidet sich dabei von einem oberen Totpunkt (OT), dass in einem engen Winkelbereich um den ZOT eine Zündung erfolgt.
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Erfindungsgemäß erfolgt demnach eine Bestimmung des Drehmoments bzw. eines Absolutwerts des Drehmoments eines mindestens einen Zylinder aufweisenden Verbrennungsmotors durch eine modellbasierte Auswertung des Drehzahlsignals.
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Das Verfahren ist insbesondere anwendbar für einen Verbrennungsmotor mit nur einem Zylinder. Aufgrund der Tatsache, dass bei einem Einzylindermotor keine Überlagerung von Zylindereinflüssen auf eine entsprechende Kurbelwelle stattfindet, kann zur Auswertung des Drehzahlsignals nicht nur die Verbrennungsphase ausgewertet werden und einem bestimmten Zylinder zugeordnet werden, sondern es können auch in anderen Bereichen eines jeweiligen Arbeitsspiels, insbesondere in einer Kompressionsphase Korrelationen zwischen einer jeweiligen Drehzahl und anderen Größen ohne Einfluss der Verbrennung ausgewertet werden.
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Die in einen Zylinder eines Verbrennungsmotors eingespritzte Kraftstoffmenge korreliert unter bestimmten Randbedingungen sowohl mit einem sogenannten pmi (indicated mean effective pressure, indizierter Mitteldruck) als auch mit einem auf einer Auswertung des Drehzahlsignals basierenden Merkmal MWF (mechanical work feature, Merkmal für mechanische Arbeit) des jeweiligen Zylinders. Bestimmte Betriebs- bzw. Randbedingungen sind bspw. eine stöchiometrische oder auch magere Verbrennung, damit eine Menge von Kraftstoff sicher vollständig umgesetzt wird.
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Dabei ist pmi der allgemein bekannte indizierte Mitteldruck, der ein Maß für eine von dem jeweiligen Zylinder geleistete Arbeit bezogen auf ein Hubvolumen darstellt und proportional zum Drehmoment ist. Dieser ist wie folgt definiert:
wobei V
h für das Hubvolumen eines Zylinders, p für den in dem Zylinder herrschenden Druck und φ für den Winkel zwischen Kurbelwelle und Mittelachse des Zylinders steht.
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Es muss zusätzlich angegeben werden, ob der pmi über ein gesamtes Arbeitsspiel oder nur über eine entsprechende Hochdruck- bzw. Niederdruckschleife berechnet wird. Für eine pmi-Berechnung ist ein Brennraumdrucksensor pro Zylinder notwendig. Falls kein Brennraumdrucksensor verbaut ist, kann, wie erfindungsgemäß auch vorgeschlagen, ein drehzahlbasiertes Merkmal ersatzweise verwendet werden.
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Hierfür sind verschiedene Ansätze denkbar. Beispielsweise könnten verschiedene Zahnzeiten oder Segmentzeiten verwendet werden, welche unmittelbar proportional zur Drehzahl der Kurbelwelle sind. Diese Drehsignalwerte können dann als Eingangsgrößen für eine Berechnung gesehen werden, aus der als Ausgangsgröße das drehzahlbasierte Merkmal zur Bestimmung des Drehmomentes folgt. In dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren kann bspw. das bereits voranstehend erwähnte MWF (mechanical work feature) zum Einsatz kommen. Dieses entspricht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Differenz von Rotationsenergien E
rot der Kurbelwelle zu verschieden Winkelständen und berechnet sich wie folgt:
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Dabei beschreibt y°KWnZOT den Wert y des Winkels um den sich die Kurbelwelle (KW) im Vergleich zu ihrem Stand, an dem sich ein entsprechender Kolben im zentralen oberen Totpunkt (ZOT) befindet, weitergedreht hat. Analog hierzu beschreibt x°KWvZOT den Wert des Winkels vor dieser Position. Verglichen wird durch MWF der Energieunterschied zwischen einem Zustand des entsprechenden Kurbelwellen-Systems vor ZOT und einem Zustand des Kurbelwellen-Systems nach ZOT. Folglich ist MWF ein mit geringem Rechenaufwand bestimmbares Merkmal für eine abgegebene Arbeit aufgrund einer Verbrennung in dem Verbrennungsmotor.
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Bei der Berechnung können auch aus einem engen Bereich um die jeweilige Winkelstellung mehrere Werte der Drehzahl ermittelt und daraus ein Mittelwert gebildet werden, um zum Beispiel einen weniger rauschbehafteten Wert für die Drehzahl zu erhalten. Es ist weiterhin denkbar, aus mehreren Bereichen vor und nach der Verbrennung, Werte in der oben beschriebenen Art und Weise für die Drehzahl zu ermitteln und sie paarweise angeordnet zu Winkeln vor und nach der Verbrennung, oder zusammengefasst zu einem Wert vor und einem Wert nach der Verbrennung, zur Differenzbildung im MWF heranzuziehen.
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Wie 1 zu entnehmen ist, korreliert MWF sehr gut mit pmi und daher auch mit dem Drehmoment, so dass MWF als Ersatzmerkmal verwendet werden kann. Für den speziellen Fall eines Verbrennungsmotors mit einem Zylinder, in dem es im Gegensatz zu mehrzylindrigen Verbrennungsmotoren zu keiner Überlappung zwischen Verbrennungen bzw. Verbrennungstakten verschiedener Zylinder kommen kann, wird erfindungsgemäß die Berechnung des Merkmals auf einen Winkelbereich der Kurbelwelle inklusive einer entsprechenden Kompressionsphase ausgeweitet. Als Merkmal wird somit die Energiedifferenz zwischen einem Zustand des Kurbelwellen-Systems im Bereich der Kompressionsphase bspw. zu Beginn derselben, bspw. 180° vor ZOT, und einem Zustand im Bereich der Verbrennung bspw. zum Ende der Verbrennung, wie beispielsweise 180° nach ZOT verwendet. Die Ausnutzung der Symmetrieeigenschaft ist dabei vorteilhaft aber nicht zwingend notwendig, da auch die Differenzbildung aus unsymmetrisch zum ZOT liegenden Winkelbereichen Übereinstimmungen mit dem Verlauf des pmi aufweisen kann.
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Es ist anzumerken, dass das Verfahren auch in gleicher Weise für 2-Zylinder-Verbrennungsmotoren mit symmetrischem Zündabstand verwendet werden kann. Für unsymmetrische Zündabstände sind die Winkelbereiche für minimale Überlagerung der beiden Zylinder entsprechend zu wählen. Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Verfahren bei allen Verbrennungsmotoren einsetzbar, für 1- und/oder 2-Zylinder-Motoren eignet es sich in besonderem Maße.
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Ein Vorteil des Merkmals MWF ist insbesondere darin zu sehen, dass ein Einfluss eines Saugrohrdrucks bei Ausnutzung der erwähnten Symmetrieeigenschaften rechnerisch komplett entfällt. Dies liegt daran, dass die Kompression die Kurbelwelle vor dem ZOT bremst und nach dem ZOT symmetrisch beschleunigt. Da die Berechnung, wie in Formel 2 angegeben, ebenfalls symmetrisch zu ZOT erfolgt, ist der Energiebeitrag der Kompression zur Berechnung des Merkmals gleich Null und somit hat nur die Verbrennung einen Einfluss auf das ermittelte Merkmal und somit auf das damit korrelierende pmi. Das so erhaltene Merkmal korreliert demnach mit einem Absolutwert des Drehmoments eines ein- bzw. zweizylindrigen Verbrennungsmotors.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das berechnete Merkmal mit Hilfe einer applizierten Kennlinie oder eines Kennfelds beispielsweise über Last und Drehzahl auf den Absolutwert des Drehmoments abgebildet. Dadurch wird eine absolute Genauigkeit der vorzunehmenden Schätzung nochmals verbessert.
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In einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Drehzahl über Zahnzeiten eines entsprechend vorgesehenen Drehzahlgebers bestimmt. Dabei ist es vorteilhaft vor einer Verarbeitung der Drehzahl, bzw. eines entsprechenden Drehzahlsignals durch den Drehzahlgeber entstehende Signalstörungen mit einem nach dem Stand der Technik bekannten Verfahren zu kompensieren.
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Zur Berechnung des Merkmals wird in der Regel jeweils mindestens ein erster Wert der Drehzahl aus einem ersten Winkelstellungsbereich der Kurbelwelle und mindestens ein zweiter Wert der Drehzahl aus einem zweiten Winkelstellungsbereich der Kurbelwelle verwendet, wobei der erste und der zweite Winkelstellungsbereich der Kurbelwelle in Bezug auf eine Winkelstellung, bei welchem sich der entsprechende Kolben im ZOT befindet, zueinander symmetrisch sind.
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Wie bereits erwähnt, ist es auch denkbar, das erfindungsgemäße Verfahren für 2-Zylinder-Verbrennungsmotoren anzuwenden. Bei 2-Zylinder-Verbrennungsmotoren mit symmetrischem Zündabstand kann das erfindungsgemäße Verfahren für den gesamten Winkelbereich von Beginn der Kompressionsphase bis nach Ende der Verbrennung angewendet werden. Für unsymmetrische Zündabstände sind die Winkelbereiche, d.h. der Bereich von Beginn der Kompressionsphase bis zum Ende der Verbrennung ggf. dahingehend einzuschränken, eine minimale Überlagerung der beiden Zylinder zu erhalten und somit eine möglichst geringe gegenseitige Beeinflussung der Zylinder zu haben.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Anordnung zur Schätzung eines Absolutwerts eines Drehmoments für eine Verbrennung in einem Verbrennungsmotor mit mindestens einem Zylinder. Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst Mittel, die dazu konfiguriert sind, eine Drehzahl einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors zu bestimmen und Mittel, die mit diesen Mitteln in kommunikativer Verbindung stehen und dazu konfiguriert sind, das Drehmoment aus einem Merkmal herzuleiten, das auf einer Auswertung der Drehzahl basiert, wobei das Merkmal mit Werten der Drehzahl, ermittelt in mindestens einem Bereich vor einer Verbrennung, insbesondere zu Beginn oder vor einer Kompression und in mindestens einem Bereich nach der Verbrennung, insbesondere am Ende oder nach einer Verbrennungsphase, in dem mindestens einen Zylinder des Verbrennungsmotors berechnet wird.
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Es ist denkbar, dass die Anordnung auch eine Speichereinheit umfasst, in welcher eine Kennlinie und/oder ein Kennfeld hinterlegt sind, mit deren jeweiliger Hilfe das berechnete Merkmal auf den Absolutwert des Drehmoments abgebildet werden kann, wodurch die absolute Genauigkeit der Schätzung nochmals verbessert wird.
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Die erfindungsgemäße Anordnung ist insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt in einem Graphen eine Korrelation zwischen einer Einspritzmenge von Kraftstoff in einen Injektor eines Zylinders eines Verbrennungsmotors und den Größen MWF bzw. pmi.
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2 zeigt in einem Graphen einen Drehzahlverlauf für einen Verbrennungsmotor mit einem Zylinder während eines Arbeitsspiels.
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3 zeigt in einem Graphen einen prinzipiellen Drehmomentverlauf.
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4 zeigt einen Drehzahlverlauf über ein Arbeitsspiel für zwei unterschiedliche Lastpunkte.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
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In 1 ist in einem Graphen eine Korrelation einer Einspritzmenge zu den Größen MWF und pmi dargestellt. Dabei sind an einer Ordinate 10 Werte für MWF (12) und pmi (14) über eine Menge kmaz [mg/WC] an einer Abszisse 16 aufgetragen.
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Diesem Graphen ist zu entnehmen, dass die in einen Zylinder eines Verbrennungsmotors eingespritzte Kraftstoffmenge, insbesondere unter bestimmten Betriebsbedingungen, wie magere Verbrennung, damit die Menge sicher vollständig umgesetzt wird, direkt mit dem pmi 14 (indicated mean effected pressure, indizierter Mitteldruck) bzw. MWF 12 (mechanical work feature, drehzahlbasiertes Merkmal für mechanische Arbeit) des jeweiligen Zylinders korreliert.
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Dabei ist pmi der allgemein bekannte indizierte Mitteldruck, der ein Maß für eine von einem jeweiligen Zylinder geleistete Arbeit bezogen auf ein entsprechendes Hubvolumen darstellt. Dieser wird wie folgt definiert:
wobei V
h für das Hubvolumen eines Zylinders steht. Es muss zusätzlich angegeben werden, ob der pmi über ein gesamtes Arbeitsspiel oder nur über eine Hochdruck- bzw. Niederdruckschleife berechnet wird. Für die pmi-Berechnung ist ein Brennraumdrucksensor pro Zylinder notwendig. Falls kein Brennraumdrucksensor verbaut ist, kann das oben bereits beschriebene drehzahlbasierte Merkmal MWF verwendet werden.
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Für einen Bezug zur Drehzahl sind verschiedene Ansätze denkbar. Beispielsweise könnten verschiedene Zahnzeiten oder Segmentzeiten verwendet werden, welche unmittelbar proportional zu Drehzahl der Kurbelwelle sind. Diese Drehsignalwerte können dann als Eingangsgrößen für eine Berechnung gesehen werden, aus der als Ausgangsgröße das drehzahlbasierte Merkmal zur Bestimmung des Drehmomentes folgt. In dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren kommt bspw. das bereits voranstehend erwähnte MWF (mechanical work feature) zum Einsatz. Dieses entspricht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Differenz von Rotationsenergien E
rot der Kurbelwelle zu verschieden Winkelständen und berechnet sich wie folgt:
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Verglichen wird hier ein Energieunterschied vor und nach einer jeweiligen Verbrennung in dem Verbrennungsmotor, wobei bei dem in
1 dargestellte Merkmal MWF eine Winkeleinstellung von 96°KWnZOT und eine Winkelstellung im TDC (top dead center) betrachtet wird. Die Formel hierfür berechnet sich wie folgt:
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Wie bereits eingangs erwähnt ist MWF ein mit geringem Rechenaufwand bestimmbares Merkmal für die abgegebene Arbeit aufgrund der Verbrennung. Wie 1 zu entnehmen ist, korreliert MWF sehr gut mit pmi, so dass es als Ersatzmerkmal verwendet werden kann.
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2 zeigt einen prinzipiellen Verlauf 25 einer Drehzahl eines 1-Zylinder-Motors über ein Arbeitsspiel. Ein Arbeitsspiel entspricht dabei einem Winkelbereich 21 von insgesamt 720°KW (KW: Kurbelwelle). Auf einer Abszisse 20 sind Winkelwerte der Kurbelwelle KW aufgetragen. Auf einer Ordinate 22 ist die Geschwindigkeit der Kurbelwelle in der Einheit [rpm] aufgetragen. Die Geschwindigkeit der Kurbelwelle entspricht der Drehzahl der Kurbelwelle. Eine gestrichelte Linie 23 zeigt eine mittlere Drehzahl an.
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Gezeigt sind hier verschiedene Phasen, welche von der Kurbelwelle während eines Arbeitsspiels durchlaufen werden. Phase 1 bezeichnet hier Kompression, Phase 2 Verbrennung, Phase 3 Ausstoß, Phase 4 Ansaugen, gefolgt wiederum von einer Wiederholung der Phase 1, nämlich der Kompression. Auf der Abszisse 20 sind die Winkeleinstellungen in °KW aufgetragen, wobei eine Einheit auf der Abszisse 20 einem Intervall von 180° entspricht, beginnend mit –180°. Dies ist bezogen auf eine Winkelstellung der Kurbelwelle, die als 0° gewählt wird, wenn sich der betrachtete Kolben im zentralen oberen Totpunkt (ZOT) zu Beginn von Phase 2 Verbrennung befindet.
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Bei einem vierzylindrigen Motor wären in einem Arbeitsspiel, entsprechend 720°KW vier Beschleunigungen zu sehen, während, wie in 2 dargestellt, bei einem 1-Zylinder-Motor nur eine Beschleunigung erkennbar ist, nämlich in Phase 2, im Bereich zwischen 0°KW und 180°KW, in welchem die Drehzahl von einem Minimum 24 zu einem Maximum 26 innerhalb eines Arbeitsspiels 21 stark ansteigt. Aufgrund dieser Tatsache kann bei einem einzylindrigen Motor zur Berechnung des Merkmals MWF bzw. zu der darin zum Ausdruck gebrachten Energiedifferenz zusätzlich zur Phase Verbrennung (Combustion) entsprechend Phase 2 auch die Phase Verdichtung (Compression) entsprechend Phase 1 ausgewertet werden. Das in oben genannter Formel 3 beschriebene Merkmal MWF betrachtet allerdings nur die Verbrennung.
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Demgegenüber kann nunmehr, wie in Formel 2 dargelegt, im Fall eines einzylindrigen Verbrennungsmotors, in dem es keine Überlappung zwischen den Verbrennungen wie bei mehrzylindrigen Motoren gibt, die Berechnung des Merkmals auf dem Winkelbereich inklusive der Kompressionsphase 1 ausgeweitet werden. Als Merkmal wird in dem hier gezeigten Beispiel somit die Energiedifferenz zwischen einem Zustand des Kurbelwellen-Systems vor oder zu Beginn der Kompressionsphase und einem Zustand des Kurbelwellen-Systems nach oder am Ende der Verbrennungsphase verwendet, wobei ein erster Wert der Drehzahl bei einer ersten Winkelstellung der Kurbelwelle und ein zweiter Wert der Drehzahl bei einer zweiten Winkelstellung der Kurbelwelle verwendet wird, wobei die erste und die zweite Winkelstellung der Kurbelwelle in Bezug auf eine Winkelsstellung, bei welcher sich der entsprechende Kolben im ZOT befindet, zueinander symmetrisch sind. Ein Vorteil des so modifizierten Merkmals ist, dass ein Einfluss eines Saugrohrdrucks rechnerisch komplett entfällt, da die Kompression der entsprechenden Kurbelwelle vor dem zentralen oberen Totpunkt bremst und nach dem zentralen oberen Totpunkt symmetrisch beschleunigt, so dass der Energiebeitrag der Kompression zum Merkmal entsprechend der Berechnung nach Formel 2 Null ist, da die Berechnung, wie voranstehend erwähnt, symmetrisch zum ZOT erfolgt. Somit hat nur die Verbrennung Einfluss auf das berechnete Merkmal. Das so berechnete Merkmal korreliert demnach mit dem Absolutdrehmoment des einzylindrigen Motors.
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Wie voranstehend bereits erwähnt, kann das erfindungsgemäße Verfahren in gleicher Weise auch für einen Verbrennungsmotor mit zwei Zylindern erfolgen, wenn ein symmetrischer Zündabstand vorliegt. Für unsymmetrische Zündabstände bei einem Verbrennungsmotor mit zwei Zylindern sind demgegenüber die zur Berechnung des Merkmals verwendeten Winkelbereiche für eine minimale Überlagerung der beiden Zylinder entsprechend zu wählen bzw. einzuschränken.
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3 zeigt schematisch einen Verlauf eines Drehmoments M, welches durch einen entsprechenden Kolben eines Zylinders auf eine Kurbelwelle während einer Verdichtung und einer Verbrennung in dem Zylinder ausgeübt wird. Auf einer Ordinate 32 sind Werte des Drehmoments M aufgetragen. Auf einer Abszisse 30 sind Winkelwerte bzw. Winkelstellungen der Kurbelwelle in Bezug auf den ZOT aufgetragen. Die Ordinate 32 kennzeichnet eine Stellung der Kurbelwelle von 180° vor ZOT, die vertikale Achse 34 kennzeichnet eine Stellung der Kurbelwelle von 0° bezogen auf ZOT, und die vertikale Achse 36 bezeichnet eine Stellung der Kurbelwelle von 180° nach ZOT. Dabei ist darauf zu achten, dass die gezeigte waagrechte Linie 30 nicht der Nulllinie entspricht (Drehmoment wäre Null im oberen, bzw. unteren Totpunkt), sondern vielmehr den Verlauf des Drehmoments in Bezug auf ZOT zeigt. Das Schubmoment in der Kompressionsphase MS ist dabei mit einer durchgezogenen Linie 38 dargestellt, das Moment im Falle einer Verbrennung MV ist mit einer gestrichelten Linie 37 dargestellt und mit gepunkteter Linie 39 ist der Anteil des Drehmoments Mdiff dargestellt, der durch die Verbrennung alleinig verursacht wird: Mdiff = MV – MS (4)
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Eine weitere alternative Möglichkeit, ein Drehmoment bzw. pmi eines Verbrennungsmotors auszuwerten, besteht darin, aus einem Drehzahlsignal einen Verlauf eines Wechselanteils, d.h. nur der Schwankung des Drehmoments entsprechend der nachfolgenden Gleichung zu berechnen:
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Hierbei ist φ der Winkel der Kurbelwelle und Θ (φ) das winkelabhängige Trägheitsmoment des Kurbelwellen-Systems, das aus den rotierenden und oszillierenden Massenanteilen besteht. Ein Beispiel für einen solchen Momentenverlauf ist in 3 zu sehen. Da im oberen Totpunkt (OT) und unteren Totpunkt (UT) kein Drehmoment entstehen kann, weil die Kolben des entsprechenden Kolbens ganz oben bzw. unten angeordnet sind, können diese Punkte des geschätzten Drehmomentverlaufs dazu verwendet werden, einen Absolutwert der Kurve zu schätzen. Dieser wird dabei so bestimmt, dass Mittelwerte im/um OT/UT Null ergeben. pmi kann somit durch eine anschließende Integration über das dadurch berechnete Drehmoment bestimmt werden.
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4 zeigt einen Drehzahlverlauf φ .(φ) über ein Arbeitsspiel. Auf einer Abszisse 40 ist dabei ein Arbeitsspiel in einer Einheit °KW von –360 bis +360 aufgezeigt. Auf einer Ordinate 42 ist in einer Einheit n[1/min] die Drehzahl aufzutragen. Dargestellt sind nunmehr ein Drehzahlverlauf φ .(φ) 44 über ein Arbeitsspiel für einen ersten Lastpunkt und einen Drehzahlverlauf 46 für einen zweiten, vom ersten verschiedenen Lastpunkt. Diese wurden per Off-Set auf einen niedrigsten Punkt zusammengeschoben. Beide Drehzahlverläufe zeigen einen ähnlichen funktionalen Verlauf (gleiche Abszissenwerte für Maximum, bzw. Minimum) und damit die prinzipielle Gültigkeit der Auswerte-Methode für unterschiedliche Lastpunkte.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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