DE10249826B4

DE10249826B4 - Verfahren zur kurbelwinkelbezogenen Bestimmung von Messwerten an Hubkolbenmotoren

Info

Publication number: DE10249826B4
Application number: DE10249826A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dr.-Ing. Fussan; Gerd Dipl.-Ing. Scheibe; Ernstwendelin Prof. Dr.-Ing.(habil.) Bach; Jürgen Dipl.-Ing. Döring; Benny Dipl.-Ing. Weiß (FH); Johannes Dipl.-Ing. Wolf (FH)
Original assignee: Hochschule fuer Technik und Wirtschaft Dresden
Current assignee: Hochschule fuer Technik und Wirtschaft Dresden
Priority date: 2001-10-22
Filing date: 2002-10-21
Publication date: 2008-06-12
Anticipated expiration: 2022-10-22
Also published as: DE10249826A1

Abstract

Verfahren zur kurbelwinkelbezogenen Bestimmung von Messwerten an Hubkolbenmotoren, bei dem Kurbelwinkel und Messwerte eines Hubkolbenmotors zeitdiskret bestimmt werden; wobei
die Messwerte bei Erfüllung des Abtasttheorems äquidistant erfasst und Zwischenwerte zwischen tatsächlich erfassten Messwerten durch Interpolation berechnet werden; und
den zu diskreten Zeiten bestimmten Messwerten gleichzeitig zeitaufgelöst gemessene oder durch Berechnung bestimmte Kurbelwinkel zugeordnet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kurbelwinkelbezogenen Bestimmung von Messwerten an Hubkolbenmotoren. Sie kann bei Prüfstandsuntersuchungen dem sogenannten Indizieren eingesetzt werden. Es ist aber auch ein Einsatz bei normalem Betrieb von Hubkolbenmotoren in Fahrzeugen möglich.
Bei der Bestimmung von einigen Messwerten an Hubkolbenmotoren ist ein Bezug zum jeweiligen Zylindervolumen in Abhängigkeit der Kolbenstellungen erforderlich. Aus diesem Grund ist die Kenntnis des Kurbelwinkels bei dem die Messwerte erfasst werden erforderlich, um Rückschlüsse treffen und Berechnungen (z.B. des Mitteldruckes) durchführen zu können. Aus diesem Grunde werden generell Kurbelwinkelgeber eingesetzt, mit denen der jeweilige Winkel bei der Drehung der Kurbelwelle erfasst wird. Solche Kurbel- Winkelgeber sind üblicherweise als inkrementale Winkelgeber mit Rechteck-Impulsausgang ausgebildet.
Das Erfassen und Zuordnen der verschiedenen Messwerte, wie z.B. Brennraumdruck, Einspritzleitungsdruck, Düsennadelhub erfolgt mit dem „Kurbelwinkeltakt", also in der Regel immer dann, wenn mit dem Kurbelwinkelgeber eine Winkelmarke detektiert worden ist. Der jeweilige Messwert kann so dem entsprechenden Kurbelwinkel zugeordnet werden.
Obwohl inkrementale Geber prinzipiell eine relativ hohe Genauigkeit aufweisen, treten beim Einsatz an Hubkolbenmotoren Messfehler auf, die sich bei der Auswertung und weiteren Berechnung fortpflanzen. Außerdem sind der erreichbaren Winkelauflösung Grenzen gesetzt und hochauflösende Kurbelwinkelgeber mit feiner Winkelteilung, insbesondere einer Teilung < 1 ° kostenintensiv.
Die erwähnten Fehler haben ihre Ursache beispielsweise in den erreichbaren Fertigungstoleranzen. Zentrierfehler, Lagerspiele und Durchbiegung der Kurbelwelle führen zu Taumelfehlern. Diese Fehler und Schwingungen beeinflussen die Messgenauigkeit negativ.
Die bisher ausschliesslich als Bezugswerte genutzten Kurbelwinkel, also der Kurbelwinkeltakt, ist aber infolge von prinzipbedingt auftretenden Drehungleichförmigkeiten und von Fehlern frequenzmoduliert, so dass er für die digitale Signalverarbeitung ungünstig ist, da eigentlich eine konstante Frequenz hierfür vorausgesetzt wird. Außerdem ist die Frequenz des Kurbelwinkeltaktes linear von der jeweiligen Anzahl der Winkelmarken pro voller Umdrehung und von der jeweiligen Drehzahl abhängig. Im Gegensatz dazu ist der Frequenzinhalt von anderen Messgrößen nicht primär drehzahlabhängig, sondern von der Verbrennung oder von Stoßvorgängen beeinflusst. Insofern besteht besonders bei kleineren Drehzahlen die Gefahr, das Abtasttheorem nicht zu erfüllen und bei hohen Drehzahlen über abzutasten.
Aus AT 004 801 U2 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem eine Betriebsgröße einer Brennkraftmaschine zeitbasiert mit hoher Auflösung erfasst werden soll. Diese wird dann mit Hilfe eines zeit- und winkelbasierten Kurbelwinkelsignals unter Interpolation auf Kurbelwinkelbasis transformiert und dem OT des jeweiligen Zylinders in Vielfachen eines frei wählbaren Winkelinkrementes unter Interpolation zugeordnet.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Lösung vorzuschlagen mit der Messwerte von Hubkolbenmotoren während des Betriebes mit erhöhter Messgenauigkeit/Messwertauflösung, verringerter Messunsicherheit erfasst und ausgewertet und/oder die Kosten für die Messtechnik reduziert werden können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren, dass die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen können mit den in den untergeordneten Ansprüchen genannten Merkmalen erreicht werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Kurbelwinkel zeitaufgelöst bestimmt, also ein zeitlicher Bezug des jeweils gemessenen Kurbelwinkels hergestellt. Dabei soll unter Bestimmung nicht nur die reine messtechnische Erfassung, sondern auch bei erforderlicher höherer Auflösung die nachträgliche Berechnung von Zwischenwerten mit entsprechendem Zeitbezug verstanden werden.
Den zu diskreten Zeiten erfassten bzw. berechneten Messwerten (z.B. Brennraumdruck, Saugrohrdruck, Abgasgegendruck, Ventilhub, Einspritzdruck, Düsennadelhub) eines Hubkolbenmotors werden zeitbezogen erfasste Kurbelwinkel oder weitere, beispielsweise durch Berechnungen bestimmte Kurbelwinkel, zeitbezogen zugeordnet, wobei auf Möglichkeiten zur Bestimmung nicht gemessener Kurbelwinkel oder anderen Messwerten noch zurückzukommen sein wird. Dadurch kann eine erhöhte Messgenauigkeit mit kleineren absoluten und relativen Fehlern erreicht und beispielsweise die Auswertung der Messwerte mit erhöhter Genauigkeit verbessert werden, was sich unter anderem bei der Berechnung der verschiedenen Motorenkennwerte für unterschiedliche Betriebszustände günstig auswirkt. Solche ermittelten Kennwerte können wiederum bei der elektronischen Motorensteuerung, beispielsweise zur Motorregelung auf Basis einer Zylinderdruckindizierung, vorteilhaft genuntzt und so auch im Serienbetrieb eingesetzt werden.
Die zeitaufgelöste Messung der Kurbelwinkel kann durch Messung des zeitlichen Abstandes zwischen dem Erfassen von Winkelmarken durchgeführt werden. Dabei ist lediglich die Kenntnis der Anordnung solcher Winkelmarken auf einer Markenscheibe erforderlich. Selbstverständlich können die Winkelmarken auch äquidistant angeordnet sein.
Aus Kostengründen ist es gewünscht eine gröbere Teilung der Winkelmarken zu wählen, wobei der Abstand möglichst größer 1° sein sollte. Für die Auswertung der Messwerte ist aber häufig eine höhere Auflösung gewünscht und zweckmäßig. Durch den Zeitbezug der Kurbelwinkelmesswerte können aber relativ einfach und mit kleinen Fehlern behaftet fiktive, nicht gemessene Kurbelwinkel zwischen gemessenen Kurbelwinkeln berechnet werden. Dies kann durch bekannte Interpolationsverfahren, vorteilhaft mit nicht linearen Interpolationsverfahren, erfolgen.
Neben stationären Betriebsbedingungen (kons. Dreh zahl) kann die Erfindung auch bei instationären Bedingungen (wechselnde Drehzahl) eingesetzt werden.
Es sollte mit einer konstanten Frequenz der Zeitbezug hergestellt werden, die ausreichend hoch ist.
Für in äquidistanten Abständen vorliegende Messwerte, wobei bei der Erfassung das in der Messtechnik bekannte „Abtasttheorem" erfüllt worden ist, können beliebig viele Zwischenwerte zwischen den tatsächlich erfassten Messwerten mit wiederum äquidistanten Abständen zueinander berechnet werden. Hierfür kann vorteilhaft ein Rekonstruktionstiefpass durch Berechnung der Zwischenwerte im Zeit- oder Frequenzbereich eingesetzt werden.
Dabei ist dies für die Zuordnung der weiteren außerdem noch zu erfassenden Messwerte, auf deren Erfassung und Bestimmung noch einzugehen sein wird, besonders vorteilhaft in Kombination mit einer linearen Interpolation in einem zweiten Schritt.
Simulationen mit an Motoren zeitaufgelöst erfassten Kurbelwinkeln haben ergeben, dass bei einem Abstand der Winkelmarken bis zu 6° eine ausreichend genaue Auflösung bis zu 0,1° erreichbar ist.
Der zeitliche Abstand zwischen detektierten Winkelmarken kann mit Hilfe einer konstanten Taktfrequenz, beispielsweise einer Quarzfrequenz bestimmt werden, wobei die einzelnen Takte zwischen dem Erfassen der jeweiligen steigenden Flanken und/oder fallenden Flanken der Winkelmarkensignale gezählt werden können. Die Anzahl dieser Takte ergibt den Zeitbezug. Dabei sollte diese Taktfrequenz die Abstände der Winkelmarken und einen Drehzahlbereich des Hubkolbenmo tors, zur Sicherung eines kleinen relativen Quantisierungsfehlers berücksichtigen, wobei bei der Durchführung des Verfahrens bei sich verändernden Drehzahlen auch die jeweilige Taktfrequenz, beispielsweise durch Frequenzteilung der Ausgangstaktfrequenz des Quarzes verändert werden kann. Die Ausgangstaktfrequenz kann relativ hoch, z.B. bei 40 MHz liegen, wobei die maximale Drehzahl des Hubkolbenmotors und/oder die Abstände von Kurbelwinkelmarken zu berücksichtigen sind.
Bei größeren Abständen der einzelnen Winkelmarken und/oder kleinen Drehzahlen kann bzw. sollte die Taktfrequenz verringert werden, um ein „Überlaufen" eines verwendeten Zählers zwischen dem Erfassen zweier Winkelmarken zu vermeiden.
Hierzu kann sich ein zweistufiger Zähler günstig auswirken, bei dem die zweite Zählstufe die Überträge der ersten Zählstufe zählt und eine ganzzahlige Teilung der Taktfrequenz in Abhängigkeit des Zählerstandes der zweiten Zählstufe mit geeigneten Zusatzschaltungen durchgeführt werden kann (logarithmischer Zähler), die von der ersten Stufe gezählt wird.
Ein solcher Zähler, der Takte zwischen zwei erfassten Winkelmarkensignalen erfasst, leitet die Anzahl der jeweiligen Takte zwischen zwei Winkelmarkensignalen an eine elektronische Auswertung weiter und wird durch Detektion beispielsweise der steigenden Flanke des jeweils folgenden zweiten Winkelmarkensignales wieder auf „Null" gesetzt, so dass die Taktzahl bis zur Detektion des nächstfolgenden Winkelmarkensignales bestimmt und so der Zeitbezug genau hergestellt werden kann.
Zur zeitaufgelösten Bestimmung von Kurbelwinkeln können aber auch die zeitlichen Abstände zwischen den steigenden und/oder fallenden Flanken der Kurbelwinkelmesssignale, beispielsweise durch Zählen von Takten zwischen allen diesen Flanken, genutzt werden.
Um Fehler bei der Akkumulation von gezählten Takten über mehrere Winkelmarken hinweg zu vermeiden, sollten sowohl das Auslesen der Zähler, die Teilung der Ausgangstaktfrequenz und das setzten auf „Null" synchronisiert mit der Ausgangstaktfrequenz erfolgen, so dass alle Zählimpulse genau erfasst werden können.
Insbesondere bei größeren Abständen der einzelnen Winkelmarken voneinander ist es sinnvoll die Zeitbasis für die weiteren ausserdem zu erfassenden Messwerte mittels mindestens einer zweiten ebenfalls konstanten Taktfrequenz zu erzeugen. Diese Taktfrequenz kann deutlich kleiner als die Taktfrequenz für die Kurbelwinkelmessung sein.
Um Mess- und Auswertefehler zu vermeiden sollten beide Frequenzen synchronisiert werden, dies kann vorteilhaft durch Frequenzteilung einer Ausgangstaktfrequenz erreicht werden.
Da auch die Messwerte zeitbezogen und unabhängig von den Kurbelwinkeln ohne Informationsverluste erfasst werden können, besteht auch hier die Möglichkeit Zwischenwerte zwischen eigentlich gemessenen Werten, beispielsweise durch Interpolation, zu bestimmen. So lässt sich eine hochaufgelöste Zuordnung der Messwerte zu den zeitbezogenen Kurbelwinkeln erreichen.
Es ist mit der erfindungsgemäßen Lösung nicht erforderlich, tatsächlich zu jeweils gleichen Zeitpunkten Messwerte und einen zugehörigen Kurbelwinkel zu erfassen, sondern eine Zuordnung von zeitbezogen erfassten oder durch Interpolation bestimmten Kurbelwinkeln zu zeitbezogen erfassten oder berechneten Messwerten oder umgekehrt kann extra erfolgen. Es bestehen so die verschiedensten Möglichkeiten mittels zeitbezogen erfassten oder mit Zeitbezug berechneten Messwerten und Kurbelwinkeln das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.
Die Berechnuung von Kurbelwinkeln und/oder Messwerten kann auch durch Regressionsrechnung und/oder Filterung erfolgen.
In allen Fällen kann für solche Berechnungen neben der gemessenen Zeit-Kurbelwinkelabhängigkeit auch die inverse Funktion genutzt werden.
Die Kurbelwinkel können aber auch neben der bisher erläuterten Bestimmung, die von einem inkrementalen Winkelgeber mit Rechteck-Impulsausgang ausgeht, auch ausgehend von einem analogen Winkelsignal bestimmt werden. Vorteilhaft kann dann ein inkrementaler Winkelgeber eingesetzt werden, der ein Sinussignal und ein Cosinussignal mit ganzzahliger Periodenanzahl für eine volle Kurbelwellenumdrehung liefert, wobei der jeweilige Kurbelwinkel durch zählen ganzer Perioden der Sinusschwingung und Summation eines Wertes bestimmt wird, der als arctan aus dem Verhältnis der Momentanwerte des sinusförmigen zum cosinusförmigen Messsignal ermittelt wird. Solche Geber können als separates Gerät an den Motor montiert werden. Die Kurbelwinkel können auch mit einer Abtastung des Zahnkranzes oder eines Zahnrades mit Induktionsgebern bestimmt werden.
Solche induktiven Geber liefern annähernd sinusförmige Signale, deren Funktionsverlauf von der jeweiligen momentanen Winkelgeschwindigkeit am Zahnkranz/Zahnrad abhängig ist. Eine Normierung der annähernd sinusförmigen Signale kann z.B. mit einem geregelten Verstärker erfolgen, wobei mit Signalwerten und empirisch ermittelten Funktionsverläufen der Ausgangssignale von induktiven Gebern Kurbelwinkel bestimmt werden können.
Es kann auch eine zeitdiskrete Bestimmung von Kurbelwinkeln mittels zeitkontinuierlich erfasster Kurbelwinkelmesssignale durchgeführt werden.
Mit der erfindungsgemässen Lösung kann die Messgenauigkeit sowie die Auflösung deutlich erhöht werden und es können zusätzlich Messinformationen im Zeit- und Frequenzbereich gewonnen werden. Insbesondere durch ausgleichende Interpolationsverfahren und/oder den Einsatz von Filtern für Messsignale kann die Messunsicherheit weiter reduziert werden.
Außerdem kann Messtechnik eingesetzt werden, die einfach zu handhaben und kostengünstig ist.
Für einige Anwendungen kann auf separate Winkelgeber verzichtet werden und an deren Stelle bereits Standardteile eines Hubkolbenmotors (z.B. Zahnräder, Steuerräder einer Motorenelektronik) genutzt werden; wobei trotzdem eine ausreichend genaue Auflösung und Genauigkeit der bestimmten Kurbelwinkel erreichbar ist.
Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.
Dabei zeigen:
1 in schematischer Form die zeitaufgelöste Erfassung von Kurbelwinkeln;
2a ein Blockschaltbild einer geeigneten Messanordnung;
2b ein Blockschaltbild mit Frequenzgenerator und Frequenzteiler zur Taktsynchronisation und
3 Diagramme zeitaufgelöst erfassbarer Messwerte und Kurbelwinkel.
In 1 ist schematisch angedeutet, wie Messsignale eines Kurbelwinkelgebers, zu diskreten Zeitpunkten erfasst werden können. Mit einer konstanten Taktfrequenz f_z und einem Zähler werden die jeweiligen Kurbelwinkel bestimmten Zeiten durch zählen von Takten Δz zwischen dem Erfassen von steigenden und fallenden Flanken des Kurbelwinkelmesssignales zugeordnet und der Zeitbezug der Kurbelwinkel hergestellt.
Im oberen Teil des Blockschaltbildes nach 2a ist beispielhaft ein Messkanal, bestehend aus Verstärker/Filter, A/D-Wandler und Datenspeicher 1 (FIFO 1), dargestellt. Am Eingang dieses Messkanals liegt das analoge Abbildungssignal V_j der Messgröße X_j an. Mit j wird einer von n-möglichen Messkanälen bezeichnet. Von der Steuerung erhält der A/D-Wandler die Signale Takt-ADU CLK ADU und Trigger-ADU TRG ADU. Der Takt-ADU veranlasst den A/D-Wandler zur Abtastung und Umsetzung des Eingangssignals mit dessen steigender Flanke. Voraussetzung ist die Freigabe durch den Trigger-ADU. Am Ausgang liefert der AD-Wandler das diskrete Signal (y_j)_ti zum Abtastzeitpunkt t_i.
Das Signal EOC 1 signalisiert dem Datenspeicher, dass der umgesetzte Wert gültig ist und eingeschrieben werden kann.
In die Steuerung gelangen die Signale der Winkelmarke CDM und der Trigger TRG (Stellung der Kurbelwelle, 1 mal pro Umdrehung), die von einem Kurbelwinkelgeber oder von der elektronischen Motorsteuerung geliefert werden.
Beim herkömmlichen winkelbezogenen Messen (Indizieren) werden aus diesen Signalen der CLK ADU und der TRG ADU abgeleitet. Die Auslösung des Messens/Indizierens erfolgt mit dem Signal Start.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren nach diesem Beispiel erzeugt ein Generator 1 eine Impulsfolge mit der quarzgenauen Abtastfrequenz f_A, die gegebenenfalls in der Steuerung noch geteilt werden kann, wodurch unterschiedliche Abtastfrequenzen für unterschiedliche Kanäle möglich sind.
Nach dem Auslösen des Messvorgangs mit dem Signal Start werden der TRG ADU und der CLK ADU aus der vom Generator 1 gelieferten Taktfolge abgeleitet. Mit dem TRG ADU ist die Zeit t_A0 = 0 definiert. Der erste diskrete Messwert (Y_j)_t1 wird nach einer Periode T_A zur Zeit t_A1=1·T_A erfasst. Für den Messwert (y_j)_ti ist t_Ai = i·T_A
Im unteren Teil des Blockschaltbildes in 2a ist die Anordnung zur Messung der Zeit-Kurbelwinkel-Funktion schematisch dargestellt. Sie besteht aus einem Generator 2, einem Zähler, einem Register und dem Datenspeicher 2 (FIFO 2). Der Generator 2 erzeugt eine hochfrequente quarzgenaue Zählfrequenz f_z.
Gleichzeitig zu dem Signal TRG ADU wird von der Steuerung das Signal RUN TMM erzeugt. Es führt zur Freigabe des vorher zurückgesetzten Zählers, der die Takte des Generators 2 zählt. Mit RUN TMM wird die Zeit t_α = 0 bestimmt. Es gilt, dass t_α = 0 = t_A0 ist (Synchronität).
Ausgelöst durch die ansteigende Flanke des Winkelmarkensignals CDM erzeugt die Steuerung das Signal READ, mit dem der Zählerinhalt in das Register gelesen wird. Das Signal EOC 2 signalisiert dem Datenspeicher, dass der Registerinhalt gültig ist und eingeschrieben werden kann.
Der Inhalt des Registers beim Winkel α_k ist gleich {Z}_αk. Die Zeit beim Winkel α_k ist t_αk gleich t_αk-1 + {Z}_αk·T_Z.
Die Zeiten t_αk sind diskreten Kurbelwinkeln α_k zugeordnet. Für die Zuordnung zur Stellung der Kurbelwelle wird aus dem Signal TRG in der Steuerung das Signal MARKER abgeleitet und dem zugehörigen Messwert {Z}_αk als Bitinformation hinzugefügt. Das erfolgt ge nau einmal pro Umdrehung oder wahlweise pro Arbeitsspiel.
Das Verfahren ist auch anwendbar, wenn die Winkelteilung nicht äquidistant ist. Sie muss nur bekannt sein.
Der Start des Zählers, die Übernahme des Zählerstandes in das Register und das Rücksetzen des Zählers erfolgen synchron mit dem Takt des Generators 2. Damit wird gewährleistet, dass kein Zählimpuls verloren geht und bei der Akkumulation der Zählerinhalte keine Fehler auftreten. Der mögliche maximale absolute Fehler durch die Zählung ist für jeden Wert t_αk gleich. Der relative Fehler sinkt mit der größer werdender Messzeit.
Mit der Zeit-Kurbelwinkel-Funktion bezogen auf CDM ist die Grundlage für das erfindungsgemässe Vorgehen gegeben. Aus dem Messsignal können ausserdem die Winkelgeschwindigkeit (hochauflösende Drehzahl) und der Schwingwinkel berechnet werden.
Die Zähleranordnung kann auch mehrkanalig ausgeführt werden. Damit sind z.B. Torsions- und Schlupfmessungen möglich (unterschiedliche CDM-Signale).
Bedeutsam für das Verfahren ist der definierte Zeitbezug zwischen der Abtastung der Messsignale Y_j und der Messung der Zeit-Kurbelwinkel-Funktion. In der beschriebenen Anordnung erfolgt das durch zeitgleiches Erzeugen der Signale TRG ADU und RUN TMM abge leitet aus dem CLK ADU.
Eine alternative Möglichkeit wäre es, RUN TMM und TRG ADU aus dem Signal CDM abzuleiten. Dann entspräche auch der Wert t_α1 einer Zeitperiode eines Winkelinkrementes, da t_α = 0 dann beim Winkel α₀ läge mit (t_α0 = 0).
Zur Gewährleistung der Bedingung t_α0 = t_A0 müsste in diesem Falle der Generator 1 mit der ansteigenden Flanke des Signals TRG ADU synchronisiert werden. Durch mehrere nachgeschaltete Frequenzteiler sind kanalindividuelle Abtastraten einstellbar.
Um bei der Zählung der Zeit für einen Winkelabschnitt α_k bis α_k+1 (Abstand zwischen zwei Winkelmarken) einen konstanten relativen Quantisierungsfehler zu erhalten, unabhängig von der Winkelauflösung und der Drehzahl, kann der Zähler als logarithmischer Zähler ausgeführt werden.
Mit dem in 2b gezeigten Blockschaltbild, das im Wesentlichen mit dem Blockschaltbild nach 2a übereinstimmt, soll darauf hingewiesen werden, dass eine Frequenzsynchronisation durch Frequenzteilung einer Ausgangstaktfrequenz erreicht werden kann. Dies ist mit einem Generator/Teiler angedeutet.
Aus den in den 3 gezeigten Diagrammen wird die Signalerfassung beim zeitaufgelösten Messen mit einer Messanordnung gemäss 2 verdeutlicht.
Hierbei werden für die zeitbezogene Erfassung von Kurbelwinkeln lediglich die steigenden Flanken des Kurbelwinkelmesssignals genutzt. Ausserdem wird deutlich, dass in der Regel ein Messwert nicht zeitgleich mit einem Kurbelwinkel erfasst wird und eine zeitgenaue Zuordnung von Messwerten zu einem Kurbelwinkel mit Hilfe der im allgemeinen Teil der Beschreibung erwähnten Interpolation/Berechnung von Zwischenwerten für Kurbelwinkel und/oder Messwerten erreichbar ist.

Claims

Verfahren zur kurbelwinkelbezogenen Bestimmung von Messwerten an Hubkolbenmotoren, bei dem Kurbelwinkel und Messwerte eines Hubkolbenmotors zeitdiskret bestimmt werden; wobei die Messwerte bei Erfüllung des Abtasttheorems äquidistant erfasst und Zwischenwerte zwischen tatsächlich erfassten Messwerten durch Interpolation berechnet werden; und den zu diskreten Zeiten bestimmten Messwerten gleichzeitig zeitaufgelöst gemessene oder durch Berechnung bestimmte Kurbelwinkel zugeordnet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim zeitaufgelösten Messen der Kurbelwinkel der zeitliche Abstand zwischen in bekannter Anordnung auf einem Kurbelwinkelmarkengeber vorhandenen Winkelmarken bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitaufgelöste Messung der Kurbelwinkel durch zählen von Takten Δz einer konstanten Taktfrequenz zwischen jeweils mindestens zwei erfassten Winkelmarken durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die konstante Taktfrequenz f_z an den Abstand der Winkelmarken und/oder die jeweilige Drehzahl des Hubkolbenmotors angepasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung der Taktfrequenz f_z durch Frequenzteilung einer Ausgangstaktfrequenz erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zählen von Takten Δz zwischen jeweils mindestens zwei erfassten Winkelmarken mit einem logarithmischen Zähler durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zähler mit einer steigenden und/oder fallenden Flanke des Kurbelwinkelmesssignales auf Null gesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte mit mindestens einer zweiten konstanten Taktfrequenz erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Taktfrequenz kleiner als die Taktfrequenz zur zeitaufgelösten Messung der Kurbelwinkel ist.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzen synchronisiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zeitdiskrete Bestimmung von Kurbelwinkeln mittels zeitkontinuierlicher Kurbelwinkelmesssignale durchgeführt wird.