DE4445684A1 - Verfahren zur Ermittlung von Drehmomenten, Arbeiten und Leistungen an Verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Verfahren zur Ermittlung von Drehmomenten, Arbeiten und Leistungen an Verbrennungskraftmaschinen

Info

Publication number
DE4445684A1
DE4445684A1 DE19944445684 DE4445684A DE4445684A1 DE 4445684 A1 DE4445684 A1 DE 4445684A1 DE 19944445684 DE19944445684 DE 19944445684 DE 4445684 A DE4445684 A DE 4445684A DE 4445684 A1 DE4445684 A1 DE 4445684A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
torque
detecting
crankshaft
work
angular velocity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19944445684
Other languages
English (en)
Other versions
DE4445684C2 (de
Inventor
Hermann Dr Fehrenbach
Martin Ruckhaeberle
Harald Kirsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority to DE19944445684 priority Critical patent/DE4445684C2/de
Publication of DE4445684A1 publication Critical patent/DE4445684A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE4445684C2 publication Critical patent/DE4445684C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/24Devices for determining the value of power, e.g. by measuring and simultaneously multiplying the values of torque and revolutions per unit of time, by multiplying the values of tractive or propulsive force and velocity
    • G01L3/242Devices for determining the value of power, e.g. by measuring and simultaneously multiplying the values of torque and revolutions per unit of time, by multiplying the values of tractive or propulsive force and velocity by measuring and simultaneously multiplying torque and velocity
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00Testing of engines
    • G01M15/04Testing internal-combustion engines
    • G01M15/042Testing internal-combustion engines by monitoring a single specific parameter not covered by groups G01M15/06 - G01M15/12
    • G01M15/046Testing internal-combustion engines by monitoring a single specific parameter not covered by groups G01M15/06 - G01M15/12 by monitoring revolutions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/1015Engines misfires

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

Gegenstand der Erfindung ist die Ermittlung von Drehmomenten von Verbrennungs­ kraftmaschinen, die Berechnung des Gasdrehmomentes, die Bestimmung zylinderspe­ zifischer Arbeits-, Drehmoment- und Leistungsanteile und die Feststellung von Verbren­ nungskennwerten gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1, 4 und 9.
Stand der Technik
Einige bekannte Methoden, das Drehmoment an der Kurbelwelle bzw. das effektive Drehmoment zu ermitteln, gehen von der direkten Messung an dem übertragenden Maschinenelement aus. Dazu werden beispielsweise drehelastische Wellen mit Deh­ nungsmeßstreifen oder pendelnd aufgehängte Belastungseinrichtungen mit Kraftmeß­ dosen benutzt. Diese Anordnungen sind aufwendig und anfällig, oft auch nur in stationä­ ren Prüfständen anwendbar. Sie sind deshalb mit dem hier vorgeschlagenen Verfahren nicht vergleichbar.
Außerdem existieren "indirekte Verfahren", die das Drehmoment aus Größen ermitteln, die möglichst berührungslos erfaßt werden. Beispielsweise werden auf biegeweichen Wellenstücken im Abtriebsstrang Schlitzscheiben in definierten Abständen befestigt, um die Verdrehung zu messen, deren Betrag ein Maß für das momentan auftretende Dreh­ moment darstellt. Auch diese Methode ist aufgrund der aufwendigen Aufnehmertechnik nicht mit der vorliegenden Anmeldung vergleichbar.
Die weitere Darstellung des Standes der Technik beschränkt sich auf "indirekte" Verfah­ ren, die durch Messung der Kurbelwellenwinkelgeschwindigkeit auf das effektive Drehmoment schließen. Sie benutzen dazu analoge Verfahren zur Bestimmung der Winkelgeschwindigkeit und Winkelbeschleunigung (f/U-Wandler, analoge Differentiato­ ren)/Ribbens, Rizzoni/. Der Einfluß oszillierender Massendrehmomente wird rechnerisch kompensiert. Dabei werden nur Signalkomponenten bei der Zündfrequenz berücksichtigt Rizzoni, G. A Dynamical Model for the Internal Combustion Engine. Ph. D. Dissertation, Department of Electrical Engineering, University of Michigan, Ann Arbor/MI, 1986.
Einen weiteren Fortschritt bringen auf digitalen Zählertechniken basierende Verfahren zur Meßwerterfassung: Start/Stop-Zählertechniken mit festen Referenzoszillatorfre­ quenzen.
Digital arbeitende Verfahren verwenden u. a. gleitende Mittelwertbildung zur Bandbrei­ tenbegrenzung bei der Bestimmung der Winkelgeschwindigkeit sowie deren Ableitung . Die Differentiation erfolgt durch Bildung des Differenzenquotienten.
Zur Beurteilung der zylinderspezifischen Leistung oder des zylinderspezifischen Dreh­ momentes werden prozentuale Relativwerte zwischen den Zylindern angegeben; abso­ lute Werte liefern diese Verfahren jedoch nicht. Freestone, J.W., Jenkins, E.G. The Diagnosis of cylinder faults in diesel engines by the flywheel measurements. Institution of Mechanical Engineers, London 2/1985.
Nachteile der beschriebenen Verfahren
Die Erfassung der Winkelgeschwindigkeit mit analogen Frequenzdemodulatoren führt zu Laufzeitverzerrungen im erfaßten Signal. Eine Kompensation von Drehmomentanteilen oszillierender Massen ist aufgrund der Verzerrungen nicht ohne große Fehler möglich.
Die Winkelgeschwindigkeitsmessung durch Impulsabstandsmessung mit Start/Stop- Zählertechnik weist einen Meßfehler bis zur einfachen Zeitkonstanten des Referenzoszil­ lators auf.
Die Verwendung des Differenzenquotienten zur Bestimmung der Winkelbeschleunigung aus der Winkelgeschwindigkeit hat störende hochfrequente Signalanteile zur Folge. Zusätzlich treten nahe der Nyquistfrequenz deutliche Berechnungsfehler auf. Gleitende Mittelwertbildung zur Tiefpaßfilterung besitzt zu geringe Flankensteilheit des Filters um hochfrequente Störungen ausreichend zu dämpfen.
Die Beschränkung der Auswertung auf Spektralkomponenten bei der Zündfrequenz führt zu stark nichtlinearen Kennfeldern.
Behebung der Nachteile
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, die oben genannten Nachteile zu beheben und auf preiswerte Weise sowohl das effektive Drehmoment und die Gesamtleistung als auch die zylinderspezifischen Werte zu bestimmen.
Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch ein Verfahren nach den Ansprüchen 1, 4 und 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen gekenn­ zeichnet.
Unter Berücksichtigung des Trägheitsmomentes der rotierenden Massen und unter Kompensation von Drehmomenten oszillierender Massen wird das resultierende Dreh­ moment mit Hilfe eines motortypischen Kennfeldes berechnet. Dieses Kennfeld wird durch Versuche bei verschiedenen Drehzahlen und Laststufen bestimmt. Mit Hilfe dieses so bestimmten Kennfeldes können dann aufgrund von Winkelgeschwindigkeitsmessun­ gen das effektive Drehmoment Meb (Me berechnet) berechnet und nach weiterer Verar­ beitung der Gasdrehmomentverlauf über dem Kurbelwinkel angegeben werden.
Ausgehend vom Gasdrehmomentverlauf können dann Arbeits-, Drehmoment- und Lei­ stungsanteile der einzelnen Zylinder berechnet werden. Ferner wird mit Hilfe von En­ semblestatistiken über mehrere Arbeitsspiele der Verbrennungsablauf analysiert, was für die Regelung und Kontrolle des Motors im Fahrbetrieb von Bedeutung ist, z. B. zur Ver­ ringerung des Kraftstoffverbrauches und/oder zur Verringerung der Schadstoffemissio­ nen.
Folgende Verfahrensschritte sind dabei von Bedeutung:
  • - Präzise Bestimmung der Winkelgeschwindigkeit (ϕ) und der Winkelbe­ schleunigung (ϕ) (nach Anspruch 1 und 3). Unter Verwendung von an den Motortyp angepaßten mittelnden Rechenvorschriften werden Kenngrößen für das effektive Drehmoment ermittelt, die eindeutig und maximal empfindlich über den gesamten Arbeitsbereich des Motors sind (Anspruch 4).
  • - Bestimmung eines motortypabhängigen oder in besonderen Fällen auch bzgl. eines einzelnen Motors individuellen Kennlinienfeldes, dessen Eingangsgrö­ ßen die o.g. Kenngrößen sind und dessen Ausgangswert für die weitere Er­ mittlung, z. B. Arbeit, Leistung und zylinderspezifische Kenngrößen, das nun­ mehr anhand des Kennlinienfeldes ermittelte effektive Drehmoment Meb ist.
  • - Gleichzeitige Berücksichtigung von drehzahlabhängigen, nach dem Stand der Technik gemessenen Reibungsdrehmomentanteilen, wodurch der momen­ tane Betriebszustand wesentlich besser berücksichtigt wird.
  • - Bestimmung des Kennfeldes durch einen Belastungsversuch auf einem Prüf­ stand. Das Kennfeld ist ausschließlich bestimmt vom Motortyp und der o.g. Art der Kennwertberechnung. Eine erhöhte Genauigkeit ergibt sich, wenn der Be­ lastungsversuch an demselben Motor erfolgt, an dem das Verfahren benutzt werden soll.
Der Ausführung der Meßwerterfassung und der Filterung bzw. Weiterverarbeitung kommt besondere Bedeutung zu.
Durch eine neue Zähleranordnung wird die Genauigkeit der Drehzahlmessung gestei­ gert. Durch digitale Signalverarbeitungsmethoden werden Berechnungsfehler bei der Bestimmung des Drehmomentes an der Kurbelwelle verringert. Der Einfluß von oszillie­ renden Massenanteilen (bei Hubkolbenmaschinen) wird rechnerisch kompensiert. Aus dem resultierenden Wechseldrehmoment werden Kennwerte gebildet für
  • - das effektive Gesamtdrehmoment, (Anspruch 4)
  • - die effektive Gesamtleistung,
  • - die zylinderspezifischen Arbeitsanteile
  • - die zylinderspezifischen Drehmomentanteile,
  • - die zylinderspezifischen Leistungsanteile und
  • - den Verbrennungsablauf, (Anspruch 9)
so daß außer dem effektiven Gesamtdrehmoment auch die zylinderspezifischen Größen ableitbar sind.
6. Ausführungsbeispiele
Das Verfahren wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele dargestellt. Die einzel­ nen Komponenten werden in der Reihenfolge beschrieben, die sich aus dem Signalfluß des Verfahrens ergibt.
6.1 Erstes Ausführungsbeispiel
Das erste Ausführungsbeispiel betrifft die Bestimmung des effektiven Drehmomentes Meb (siehe Abbildung).
MESSWERTERFASSUNG
Als Signalquelle dient ein an sich bekannter Inkrementalgeber, der fortlaufend umdre­ hungssynchrone Signale von der Kurbelwelle liefert. Er ist in der Nähe des Schwungra­ des angebracht, um den Einfluß von Verdrehungen der Kurbelwelle zu minimieren. Be­ sonders vorteilhaft ist die Realisierung des Drehgebers durch einen berührungsfreien Sensor, der das Vorbeilaufen der Zähne des außen auf dem Schwungrad sitzenden Zahnkranzes registriert. Vorzugsweise werden berührungslose Induktiv- oder Hallgeber verwendet. Die Anzahl der Inkremente N des Inkrementalgebers für eine Umdrehung ist bei vorteilhafter Anwendung des Verfahrens mindestens doppelt so hoch wie die Anzahl der Zylinder, jedoch mindestens 8.
HOCHGENAUE BERECHNUNG DER WINKELGESCHWINDIGKEIT
Die Drehzahlmessung basiert auf einer möglichst genauen Erfassung der momentanen Drehgeschwindigkeit , die unten beschrieben wird. Umdrehungssynchrone Merkmale des Drehgebersignals triggern die Abtastung eines Zählers. Als Trigger eignen sich zum Beispiel Signalnulldurchgang bei induktiven Gebern oder Signalflanken bei Gebern mit digitalen Ausgangssignalen. Die zeitlichen Abstände Ti der umdrehungssynchronen Si­ gnalmerkmale werden mit Hilfe des Zählers bestimmt. Dazu werden Impulse mit der Re­ ferenzfrequenz f in dem Zähler fortlaufend gezählt. Impulse mit der Referenzfrequenz können z. B. mit einem Quarzoszillator erzeugt werden, der Bestandteil der beschriebe­ nen Ausführung ist. Überläufe des Zählers - erkennbar daran, daß ein abgetasteter Zählerstand kleiner ist als der vorhergehende - werden programmtechnisch kompensiert. Diese Zählertechnik ist im Hinblick auf die hohe Referenzfrequenz einfacher zu realisie­ ren als eine Start/Stop-Zählereinheit und weist im Mittel eine höhere Genauigkeit auf. Mehrfachmessungen bei jeweils gleichen Kurbelwinkeln (Ensemblemittelung) ergeben eine statistisch begründete erhöhte Auflösung und Genauigkeit. Beim Auftreten des Triggers wird der aktuelle Zählerstand Zi an ein Auswertegerät über­ tragen. Die mittlere Winkelgeschwindigkeit in der Zeit zwischen zwei Signalmerkmalen im i-ten Winkelschritt ergibt sich zu
z. B. mit = 2¹⁶, wenn ein 16-bit Zähler verwendet wird.
SIGNALVERARBEITUNG
Die Signalverarbeitung und die Berechnung der Winkelgeschwindigkeit erfolgen im Aus­ wertegerät. Der berechnete Verlauf der Winkelgeschwindigkeit ωi(ϕ) = (ϕ) wird mit Hilfe eines FIR-Tiefpasses bandbegrenzt. Die Ableitung der Winkelgeschwindigkeit (ϕ) nach dem Winkel an der Kurbelwelle ϕ wird mit Hilfe eines FIR-Differenzierfilters durch­ geführt. Das Produkt aus Ableitung der Winkelgeschwindigkeit (ϕ) nach dem Kurbel­ winkel ϕ und der Winkelgeschwindigkeit (t) ergibt die Winkelbeschleunigung (ϕ).
Die Bandbreite des Differenzierfilters ist je nach Motortyp und Auftreten von Torsions­ schwingungen zu optimieren. Die Berechnung der quasistatischen Drehzahl n erfolgt durch Mittelung der Winkelgeschwindigkeit über ein Arbeitsspiel.
SIGNALAUSWERTUNG FÜR DIE BESTIMMUNG DES EFFEKTIVEN DREHMO­ MENTES AUS DER WINKELBESCHLEUNIGUNG
Die Drehmomentbilanz an der Kurbelwelle
Θ · = MG (ϕ) - MM(ϕ) - MR - Me (gemessen) (2)
mit
Θ: Trägheitsmoment der rotierenden Massen
: Winkelbeschleunigung der Kurbelwelle
Θ · : Freies Drehmoment
MG(ϕ): Gasdrehmoment, erzeugt durch Gasdruck in den Verbren­ nungsräumen
MM(ϕ): Drehmoment oszillierender Massen
MR: Reibungsdrehmoment, quasistatisch in bezug auf das Arbeits­ spiel des Motors
Me: effektives Drehmoment, das abtriebsseitig z. B. an der Bremse anliegt, quasistatisch in bezug auf das Arbeitsspiel des Motors
zeigt, daß das freie Drehmoment Θ · (ϕ) an der Kurbelwelle durch die Überlagerung unterschiedlicher Drehmomentanteile verursacht wird. Effektives Drehmoment Me und Reibungsdrehmoment MR können innerhalb eines Arbeitsspiels näherungsweise als konstant angesehen werden. Das effektive Drehmoment Meb läßt sich im Betrieb aus dem Verlauf der Winkelgeschwindigkeit und der Winkelbeschleunigung und dem in einem Speicher (z. B. in einem Halbleiterspeicher) abgelegten Kennlinienfeld, das vorher mittels Belastungsversuchen bei verschiedenen Drehzahlen und Lasten gemessen wurde, bestimmen. Der Belastungsversuch wird z. B. im Motorenleistungsprüfstand oder im Rollenprüfstand durchgeführt. Die erfinderische Ausgestaltung wird unten beschrie­ ben; insbesondere wird durch erfinderische Kombination von Maßnahmen für alle Be­ triebsbereiche des Motors eine eindeutige, präzise Bestimmung des effektiven Drehmo­ mentes Meb erreicht.
Der Verlauf der Drehmomentsumme aus freiem Drehmoment Θ · (ϕ), das von dem er­ faßten Meßwert direkt abgeleitet wird, und dem Massendrehmoment MM(ϕ), das mo­ dellierbar ist, steht in einem funktionalen Zusammenhang zum effektiven Drehmoment Me, das quasistatisch ist. Beide Größen, freies Drehmoment Θ · und Massendrehmo­ ment MM(ϕ), werden verknüpft und einem Mittelungsprozeß unterworfen. Dafür kom­ men z. B. der Betragsmittelwert, die Standardabweichung oder der Effektivwert in Frage. Das Massendrehmoment MM(ϕ) kann aus den Konstruktionsdaten und dem gemesse­ nen Verlauf der Winkelgeschwindigkeit berechnet werden. Für einige Drehzahlpunkte und Lastpunkte wird der funktionale Zusammenhang zwischen mittlerem effektivem Drehmoment Me und einer geeignet gewählten Mittelung durch Summe Θ · (ϕ) + MM(ϕ) + MR über ein Arbeitsspiel bestimmt. Durch Interpolation wird der Zusammen­ hang mit einer feineren Rasterung berechnet.
Im Betrieb kann dann das mittlere effektive Drehmoment Meb aus dem im Kennfeld ab­ gelegten funktionalen Zusammenhang und den wieder gemessenen oder bekannten Größen Θ · (ϕ) + MM(ϕ) + MR berechnet werden.
Unterschiede im Trägheitsmoment ΘMP des Motors im Motorenprüfstand zum Motor im eingebauten Zustand ΘMF führen zu einer Kalibrierkonstanten
mit der alle Werte im Kennfeld zu korrigieren sind.
6.2 Zweites Ausführungsbeispiel: Signalauswertung zur Bestimmung des Gas­ drehmomentverlaufes
Nachdem das erste Ausführungsbeispiel die genaue Ermittlung des quasistatischen effektiven Drehmomentes Meb, z. B. im Fahrbetrieb zeigt, wird hier eine Erweiterung auf den Gasdrehmomentverlauf MG(ϕ) dargestellt.
Das berechnete resultierende Wechseldrehmoment Θ · (ϕ) + MM(ϕ) wird hier zur Be­ stimmung des Gasdrehmomentes MG(ϕ) herangezogen. Die Auflösung von Gleichung 2 nach dem Gasdrehmoment MG(ϕ)
MG(ϕ) = Θ · (ϕ) + MM(ϕ) + Meb + MR (4)
zeigt, daß außer dem bestimmbaren effektiven Drehmoment Meb sowie den aus den Konstruktionsdaten und Meßdaten ermittelbaren Drehmomentanteilen MM(ϕ) und Θ · nur noch das Reibungsdrehmoment MR benötigt wird. Das Reibungsdrehmoment MR wird als ausschließlich von der Drehzahl n abhängig angesehen und in an sich bekann­ ter Weise in Abhängigkeit von der Drehzahl im Auslaufversuch nach dem Stand der Technik bestimmt. Die funktionale Abhängigkeit des Reibungsdrehmomentes von der Drehzahl wird in einer Kennlinie abgelegt. Die Lastabhängigkeit des Reibungsdrehmo­ mentes MR kann dabei vernachlässigt werden. Damit sind alle Drehmomentanteile bekannt, um das Gasdrehmoment MG(ϕ) angeben zu können.
6.3 Drittes Ausführungsbeispiel: Zylinderspezifische Auswertungen
Aus dem Verlauf des Gasdrehmomentes MG(ϕ) (gemäß Ausführungsbeispiel 1 und 2) können sowohl zylinderspezifische Arbeitsanteile als auch Verbrennungskennwerte er­ mittelt werden. Die zylinderspezifische Kompressionsarbeit erhält man durch Integration des Gas­ drehmomentes innerhalb eines Kurbelwinkelbereiches vor dem Zünd-OT (OT: oberer Totpunkt) des jeweiligen Zylinders. Die zylinderspezifische Expansionsarbeit erhält man durch Integration des Gasdrehmomentes innerhalb eines Kurbelwinkelbereiches nach dem Zünd-OT des jeweiligen Zylinders. Die Differenzen zwischen zylinderspezifischer Expansions- und Kompressionsarbeit ergeben die zylinderspezifischen Arbeitsüber­ schüsse. Werden Kompressions-, Expansions- und Überschußarbeitsanteile auf die jeweiligen Längen der Integrationsintervalle normiert, ergeben sich die entsprechenden zylinderspezifischen Drehmomentanteile. Eine Multiplikation der Drehmomentanteile mit der mittleren Winkelgeschwindigkeit im entsprechenden Integrationsintervall führt auf die zylinderspezifischen Leistungsanteile.
Aus dem Wechselanteil G(ϕ) des Gasdrehmomentes können Maße zur Beurteilung des Verbrennungsablaufes in den einzelnen Zylindern gewonnen werden. Bildet man die Ensemblestandardabweichung des Gasdrehmomentes über mehrere Arbeitsspiele, so ergibt sich für jeden zündenden Zylinder ein lokales Maximum im Verlauf der Ensemble­ standardabweichung von G(ϕ). Fehlt das ausgeprägte lokale Maximum für einen oder mehrere Zylinder, so deutet das darauf hin, daß in den entsprechenden Zylindern in den betrachteten Arbeitsspielen keine Entflammung stattfindet. Hohe Werte für die lokalen Maxima zeigen große Streuungen der Verbrennungsdruckverläufe und damit ver­ schleppte Verbrennungen oder Zündaussetzer der jeweiligen Zylinder an. Die Lage der Maxima entsprechen den Schwerpunktlagen der Verbrennung in den einzelnen Zylin­ dern. Über eine Schwellwertbetrachtung der Ensemblestandardabweichung von G(ϕ) in der Umgebung der lokalen Maxima lassen sich Verbrennungsbeginn und Verbren­ nungsende angeben.
Das Blockschaltbild zeigt das Prinzip für die Bestimmung des effektiven Drehmomentes und des Gasdrehmomentes aus der Kurbelwinkelgeschwindigkeit gemäß der Erfindung.

Claims (9)

1. Verfahren zur Ermittlung von Drehmomenten, Arbeiten und Leistungen an Ver­ brennungskraftmaschinen durch Erfassen eines zur Drehung der Kurbelwelle winkelsynchronen Meßsignals, zur Erfassung der Winkelgeschwindigkeit und Winkelbeschleunigung sowie durch Erfassen der Nulldrehlage der Kurbelwelle und gleichzeitiger Messung des effektiven Drehmomentes Me auf einem Prüf­ stand mittels Belastungsversuchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelgeschwindigkeit (t) digital bestimmt wird, wobei ein berührungsfreier Sensor vorgesehen ist, der die Drehlage der Kurbelwelle an mindestens doppelt so vielen Stellen - mindestens jedoch 8 - wie der Motor Zylinder hat durch Abgabe von Impulsen erfaßt und bei jeder Abgabe eines Impulses die Erfassung des Zählerstandes eines frei laufenden Zählers bewirkt, der von einem Referenzoszillator in Gang gesetzt wird und kontinuierlich zählt, und die Differenzen zweier aufeinanderfolgender Zählerstände über einen Tief­ paß mit endlicher Antwortzeit (FIR-Filter) gefiltert und danach normiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Differenzbildung ein Überlauf des Zählers durch eine geeignete Re­ chenvorschrift berücksichtigt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der Winkelbeschleunigung aus der Winkelgeschwindigkeit mit Hilfe eines differenzierenden Filters endlicher Antwortzeit (FIR-Filter) mit gleichzeitiger Normierung erfolgt.
4. Verfahren zur Ermittlung von Drehmomenten, Arbeiten und Leistungen von Verbrennungskraftmaschinen durch Erfassen eines zur Drehung der Kurbelwel­ le winkelsynchronen Meßsignals, zur Erfassung der Winkelgeschwindigkeit und Winkelbeschleunigung sowie durch Erfassen der Nulldrehlage der Kurbelwelle und gleichzeitiger Messung des effektiven Drehmomentes Me auf einem Prüf­ stand mittels Belastungsversuchen, oder nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Drehmomente M1 = (Θ (ϕ) + MM(ϕ)) in Abhängigkeit von ϕ gebildet wird und diese Werte derart über ein Arbeitsspiel der Brenn­ kraftmaschine gemittelt werden, daß sich ein möglichst linearer Zusammen­ hang zwischen diesen Werten (Kennwerten) und dem jeweils zugehörigen Me, das im Belastungsversuch ermittelt wurde, ergibt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Mittelwertbildung der Betragsmittelwert von M1 und/oder der mittlere Effektivwert von M1 ermittelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennwerte für verschiedene Drehzahlen und Lasten ermittelt werden und so das Kennlinienfeld für die Brennkraftmaschine bestimmt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch Berechnung der Summe aus freiem Drehmoment Θ · )ϕ), dem Rei­ bungsdrehmoment MR, dem Massendrehmoment MM(ϕ) und dem effektiven Drehmoment Me das Gasdrehmoment MG(ϕ) bestimmt wird.
8. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Gasdrehmomentverlauf MG(ϕ) Kompressions-, Expansionsarbeit und Arbeitsüberschüsse und die entsprechenden Leistungsanteile für jeden Zy­ linder berechnet werden.
9. Verfahren zur Ermittlung von Drehmomenten, Arbeiten und Leistungen an Ver­ brennungskraftmaschinen durch Erfassen eines zur Drehung der Kurbelwelle winkelsynchronen Meßsignals, zur Erfassung der Winkelgeschwindigkeit und Winkelbeschleunigung sowie durch Erfassen der Nulldrehlage der Kurbelwelle und gleichzeitiger Messung des effektiven Drehmomentes Me auf einem Prüf­ stand mittels Belastungsversuchen oder nach den Ansprüchen 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung des Verbrennungsmotors im Betrieb aus dem Gasdrehmo­ mentverlauf MG(ϕ) die Ensemblestandardabweichung über mehrere Arbeits­ spiele gebildet wird und daraus zylinderspezifische Verbrennungskennwerte ab­ geleitet werden.
DE19944445684 1994-12-21 1994-12-21 Verfahren zur Ermittlung von Drehmomenten, Arbeiten und Leistungen an Verbrennungskraftmaschinen Expired - Lifetime DE4445684C2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19944445684 DE4445684C2 (de) 1994-12-21 1994-12-21 Verfahren zur Ermittlung von Drehmomenten, Arbeiten und Leistungen an Verbrennungskraftmaschinen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19944445684 DE4445684C2 (de) 1994-12-21 1994-12-21 Verfahren zur Ermittlung von Drehmomenten, Arbeiten und Leistungen an Verbrennungskraftmaschinen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE4445684A1 true DE4445684A1 (de) 1996-06-27
DE4445684C2 DE4445684C2 (de) 2000-06-21

Family

ID=6536516

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19944445684 Expired - Lifetime DE4445684C2 (de) 1994-12-21 1994-12-21 Verfahren zur Ermittlung von Drehmomenten, Arbeiten und Leistungen an Verbrennungskraftmaschinen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE4445684C2 (de)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19928664A1 (de) * 1999-06-23 2000-12-28 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Bestimmen des Moments einer Brennkraftmaschine
WO2001077508A1 (de) * 2000-04-08 2001-10-18 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine
LU90723B1 (en) * 2001-01-26 2002-07-29 Delphi Tech Inc Method for controlling an engine
DE19931985C2 (de) * 1999-07-09 2003-06-18 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Ermittlung des indizierten Drehmomentes oder des indizierten Mitteldrucks von Verbrennungskraftmaschinen
WO2004051212A1 (de) * 2002-11-29 2004-06-17 Audi Ag Vorrichtung und verfahren zum schätzen eines motordrehmoments
EP1574835A2 (de) * 2004-03-01 2005-09-14 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Steuergerät zum Bereinigen eines Drehzahlsignals
DE10020165B4 (de) * 2000-03-29 2006-03-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Drehzahlerfassung durch Überlagerung von Gebersignalen
WO2007012555A1 (de) 2005-07-28 2007-02-01 Robert Bosch Gmbh VERFAHREN ZUR ERMITTLUNG ZYLINDERINDIVIDUELLER DREHKENNGRÖßEN EINER WELLE EINES VERBRENNUNGSMOTORS
WO2007038217A1 (en) * 2005-09-27 2007-04-05 Honeywell International Inc. Torque sensor integrated with engine components
DE102006053255B3 (de) * 2006-11-08 2008-01-10 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Verfahren zum Bestimmen des Zylinderinnendrucks einer Brennkraftmaschine
DE102006061579A1 (de) 2006-12-27 2008-07-03 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Bestimmung eines Drehzahlwertes
DE10227279B4 (de) * 2002-06-19 2014-07-10 Robert Bosch Gmbh Verfahren, Computerprogramm und Steuer- und/oder Regelgerät zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, sowie Brennkraftmaschine
DE102015102249A1 (de) * 2015-02-17 2016-08-18 Maridis GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Leistungsverteilung einer Verbrennungskraftmaschine
DE102015211156A1 (de) * 2015-06-17 2016-12-22 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Ermitteln eines Druckes in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10162786B4 (de) 2001-12-20 2007-08-23 Abb Patent Gmbh Verfahren zur Leistungsermittlung, Messvorrichtung und Leistungsprüfstand für einen Prüfling
DE10162787B4 (de) * 2001-12-20 2007-08-16 Abb Patent Gmbh Verfahren zur Leistungsermittlung und Leistungsprüfstand für einen Prüfling
DE10356133B4 (de) * 2003-12-02 2005-12-01 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Ermittlung des Brennbeginns von Verbrennungskraftmaschinen
US7500470B2 (en) * 2006-05-11 2009-03-10 Gm Global Technology Operations, Inc. Cylinder torque balancing for internal combustion engines
US9845752B2 (en) 2010-09-29 2017-12-19 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for determining crankshaft position based indicated mean effective pressure (IMEP)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT375188B (de) * 1982-05-12 1984-07-10 List Hans Einrichtung zur automatischen diagnose einer fremdangetriebenen 4-takt-brennkraftmaschine
DE3401020C2 (de) * 1984-01-13 1985-10-31 Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart Verfahren zur Prüfung von Kenndaten eines Verbrennungsmotors und Vorrichtung zu dessen Durchführung
DD244638A1 (de) * 1985-12-20 1987-04-08 Zfiv Zentrum Fuer Material Und Diagnoseverfahren fuer das leistungsvermoegen von verbrennungsmotoren
DE4040648C2 (de) * 1990-06-29 1995-07-06 Nobis Guenter Verfahren zur prüfstandslosen Ermittlung technischer Kennwerte von Verbrennungsmotoren und deren Einzelzylindern

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19928664A1 (de) * 1999-06-23 2000-12-28 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Bestimmen des Moments einer Brennkraftmaschine
DE19928664B4 (de) * 1999-06-23 2006-08-31 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Bestimmen des Moments einer Brennkraftmaschine
DE19931985C2 (de) * 1999-07-09 2003-06-18 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Ermittlung des indizierten Drehmomentes oder des indizierten Mitteldrucks von Verbrennungskraftmaschinen
DE10020165B4 (de) * 2000-03-29 2006-03-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Drehzahlerfassung durch Überlagerung von Gebersignalen
WO2001077508A1 (de) * 2000-04-08 2001-10-18 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine
US6785600B2 (en) 2000-04-08 2004-08-31 Robert Bosch Gmbh Method for operating an internal combustion engine
LU90723B1 (en) * 2001-01-26 2002-07-29 Delphi Tech Inc Method for controlling an engine
EP1227235A1 (de) * 2001-01-26 2002-07-31 Delphi Technologies, Inc. Verfahren zur Regelung einer Brennkraftmaschine
DE10227279B4 (de) * 2002-06-19 2014-07-10 Robert Bosch Gmbh Verfahren, Computerprogramm und Steuer- und/oder Regelgerät zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, sowie Brennkraftmaschine
WO2004051212A1 (de) * 2002-11-29 2004-06-17 Audi Ag Vorrichtung und verfahren zum schätzen eines motordrehmoments
DE10256106B4 (de) * 2002-11-29 2006-01-12 Audi Ag Vorrichtung und Verfahren zum Schätzen eines Motordrehmoments
US7321822B2 (en) 2002-11-29 2008-01-22 Audi Ag Device and method for estimation of an engine torque
EP1574835A2 (de) * 2004-03-01 2005-09-14 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Steuergerät zum Bereinigen eines Drehzahlsignals
EP1574835A3 (de) * 2004-03-01 2006-02-15 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Steuergerät zum Bereinigen eines Drehzahlsignals
WO2007012555A1 (de) 2005-07-28 2007-02-01 Robert Bosch Gmbh VERFAHREN ZUR ERMITTLUNG ZYLINDERINDIVIDUELLER DREHKENNGRÖßEN EINER WELLE EINES VERBRENNUNGSMOTORS
WO2007038217A1 (en) * 2005-09-27 2007-04-05 Honeywell International Inc. Torque sensor integrated with engine components
DE102006053255B3 (de) * 2006-11-08 2008-01-10 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Verfahren zum Bestimmen des Zylinderinnendrucks einer Brennkraftmaschine
US7809489B2 (en) 2006-11-08 2010-10-05 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Method for determining the cylinder interior pressure of an internal combustion engine
DE102006061579A1 (de) 2006-12-27 2008-07-03 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Bestimmung eines Drehzahlwertes
DE102015102249A1 (de) * 2015-02-17 2016-08-18 Maridis GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Leistungsverteilung einer Verbrennungskraftmaschine
DE102015102249B4 (de) * 2015-02-17 2017-10-12 Maridis GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Leistungsverteilung einer Verbrennungskraftmaschine aus dem an der Kurbelwelle gemessenem Drehungleichförmigkeitsverlauf
DE102015211156A1 (de) * 2015-06-17 2016-12-22 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Ermitteln eines Druckes in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine
DE102015211156B4 (de) * 2015-06-17 2017-07-13 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Ermitteln eines Druckes in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine

Also Published As

Publication number Publication date
DE4445684C2 (de) 2000-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4445684C2 (de) Verfahren zur Ermittlung von Drehmomenten, Arbeiten und Leistungen an Verbrennungskraftmaschinen
DE69004410T2 (de) Methode und Gerät um den Verbrennungszustand in einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine zu detektieren.
DE69107553T3 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Fehlzündungsanzeige in einem Verbrennungsmotor.
DE4227104C2 (de) Verfahren und System zum Aufspüren von Fehlzündungen einer Kolbenbrennkraftmaschine
EP0434665B1 (de) Verfahren und Einrichtung zur Diagnose von Brennkraftmaschinen
AT502432B1 (de) Verfahren zum überprüfen eines drehschwingungsdämpfers
DE19540674C2 (de) Adaptionsverfahren zur Korrektur von Toleranzen eines Geberrades
EP1723331B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur ermittlung eines winkellagesignals bei einer brennkraftmaschine
DE102005060937A1 (de) Verbrennungsmotorleistungskalibrierungssysteme
DE3316484A1 (de) Einrichtung zur automatischen diagnose einer fremdangetriebenen 4-takt-brennkraftmaschine
DE19540675C1 (de) Verfahren zur Momentenschätzung mittels Drehzahlauswertung an der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine
EP0269606B1 (de) Verfahren und Einrichtung zur Prüfung einer Brennkraftmaschine
DE102015102249B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Leistungsverteilung einer Verbrennungskraftmaschine aus dem an der Kurbelwelle gemessenem Drehungleichförmigkeitsverlauf
DE69204243T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Messen des Drehmomentes eines thermischen internen Verbrennungsmotors, insbesondere bei Berücksichtigung der Rückführung des Auspuffgases und des zurückbleibenden verbrannten Gases und des Verbrennungsmittelüberschusses.
DE10123022B4 (de) Drehzahlerfassungsverfahren
EP1470325B1 (de) Verfahren zur bestimmung und kompenstion von geometriefehlern eines drehgeberrades
DE19941171B4 (de) Verfahren zum Bestimmen des von einer Brennkraftmaschine aufgebrachten Moments
EP0592628B1 (de) Verfahren zur motorlastmessung
DE602004009400T2 (de) Verfahren zur Bestimmung von Drehzahlschwankungen eines Motors
DE102016204263B4 (de) Verfahren zum Gleichstellen von Zylindern einer Brennkraftmaschine
EP1540163B1 (de) Verfahren zur korrektur der position der winkelmarken eines inkrementrades eines drehzal- und/oder drehwinkelsensors und system hierzu
EP3810917B1 (de) Verfahren zum betreiben einer kolbenmaschine und eine kolbenmaschine
DE10217560A1 (de) Verfahren zur Bestimmung und Kompensation von Geometriefehlern eines Drehgeberrades
DE19802109C2 (de) Verfahren zur Adaption von mechanischen Toleranzen bei der Zeitmessung an sich drehenden Wellen
EP0750184A2 (de) Verfahren und Einrichtung zur Diagnose mehrzylindriger Brennkraftmaschinen

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8320 Willingness to grant licenses declared (paragraph 23)
R071 Expiry of right
R071 Expiry of right