WO2015197440A1 - Verfahren zur identifizierung von ventilsteuerzeiten eines verbrennungsmotors - Google Patents

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Josef Kainz
Tobias Braun
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Definitions

  • the present invention relates to a method for Identi ⁇ fication of valve timing, an internal combustion engine.
  • Internal combustion engines are characterized by several power strokes.
  • intake stroke the filling of the working space takes place with fresh gas charge (air or air exhaust gas).
  • Ausschiebetaktes the emptying of the working space takes place.
  • the delimitation of the working or combustion chamber to the intake or exhaust system of the engine is usually via valves (in two-stroke engines and so-called control slots).
  • valves The control of these valves is carried out according to the current state of the art via at least one camshaft.
  • mechanical components for power ⁇ transmission are usually still available, which may also include a valve clearance compensation (eg bucket tappet, rocker arm, rocker arm, push rod, hydraulic tappets, etc.).
  • valve clearance compensation eg bucket tappet, rocker arm, rocker arm, push rod, hydraulic tappets, etc.
  • the camshaft (s) via suitable adapter using a toothed belt or a
  • Timing chain connected to the crankshaft. Through these Ver ⁇ bond the position of the crankshaft to the position of the camshaft (s) is defined (timing).
  • Link can be present actuators that cause a desired phase shift between the crankshaft and Nockwelle (s). These are known as phase dividers for variable valve train (VVT).
  • VVT variable valve train
  • the fresh gas charge sucked in during the intake stroke should be known in the best possible way. This is dependent on the selected timing (intake and exhaust valve or control slots).
  • a deviation of the actual relative position between the camshaft and the crankshaft on a series internal combustion engine from the reference position (deviation of the control times) results in the actually aspirated fresh gas charge deviating from the reference fresh gas charge.
  • An angular offset of individual cams on the camshaft enables the same action error image as an angular displacement of No ⁇ ckenwelle and crankshaft (compared with the calculated on Refe ⁇ rence combustion engine reference position).
  • Possible causes of the deviations described may be, for example: - Angular deviation of the desired relative position between the camshaft and the corresponding coupling elements such.
  • B. Antriebtechnik- or Antreibsiemenrad compared to the reference position during assembly or by manufacturing tolerances, as well
  • the solution to the described problem lies principally in the detection and quantification of the deviations occurring between the reference internal combustion engine and the series internal combustion engine in order to be able to carry out corresponding measures for correction or compensation.
  • a position mark is set at any point of the camshaft or a coupling element or a possibly existing phaser, etc., and for example on the flywheel of the crankshaft, which can be detected with a sensor.
  • the relative position between the crankshaft and the camshaft can be determined and deviations from the desired reference values can be identified.
  • the unwanted Effects of these deviations can then be compensated for by adapting or correcting corresponding control variables as a function of the determined deviations in the control unit. Due to the principle, however, only a part of the occurring tolerances can be detected with this method.
  • an engine control device for determining the crankshaft position and the engine phase by monitoring Ansaug Kunststoffschwankept.
  • the control device is designed so that it determines intake air ⁇ pressure fluctuations indicating an intake air event and thus a specific crankshaft position and their corresponding period of the engine cycle.
  • the controller uses this information to determine the crankshaft speed and crankshaft position to control the fuel injection and ignition performance of the engine.
  • a Rege ⁇ averaging method for a to be controlled throttle air flow in the intake tract of an internal combustion engine, wherein pressure ⁇ pulsations in the intake tract, which are influenced among others by the valve timing of the internal combustion engine, in the control of Fluid flow are taken into account.
  • the pressure pulsations are analyzed by Fast Fourier Transformation. lysed and summarizes the amplitude information in a harmonic distortion, which is used as an additional input variable, for example, for a multi-dimensional mathematical control ⁇ model of the throttle air flow. Con- crete conclusions regarding the valve timing of the Burn ⁇ voltage motors can not be drawn by this method.
  • AI is a method for controlling or regulating an internal combustion engine in which, depending on an operating variable which contains at least part of a vibra ⁇ tion spectrum of the internal combustion engine as information, such as gas pressure signals, at least one manipulated variable of the internal combustion engine is controlled , For this, the determined by discrete Fourier transform in their given magnitude spectrum as a part of the vibration spectrum and ⁇ as the measurement spectrum and compared with a reference spectrum from the ER summarized operating variable. The manipulated variable of the internal combustion engine to be controlled is then controlled as a function of the deviation between the measuring spectrum and the reference spectrum. A concrete inference to the valve timing of the engine can not be easily drawn with the help of this method.
  • Document US 2009 0 312 932 A1 discloses a method for diagnosing combustion within an internal combustion engine, wherein a combustion phasing value is generated from the crankshaft angular velocity by means of a fast Fourier transform, this value is compared with an expected combustion phasing value and differences of these values be identified, which are greater than an allowable combustion phasing difference.
  • a similar procedure for determining deviations between reference engine and series engine as described above is also disclosed in document US 2010 0 063 775 AI.
  • the present invention has for its object to provide a simple and inexpensive method of the type described ⁇ be made available by means of which is possible a particularly accurate identification of the valve timing.
  • This object is achieved in a method of the specified type in that dynamic pressure oscillations in the intake and / or Auslass Consumer a relevant series Verbrennugsmotors are measured and additionally a crankshaft position feedback signal is determined, wherein the method is characterized in that from the measured Pressure vibrations and the crankshaft position feedback signal using discrete Fourier transform the phase angle of selected signal frequencies of the measured pressure oscillations are determined. Based on the determined phase angles, the valve control times of the relevant internal combustion engine are then determined using reference phase angles and associated reference valve control times of the same signal frequencies of the pressure oscillations of a reference internal combustion engine and / or a model function derived therefrom.
  • the invention is based on the recognition that there is a clear relationship between the control times (intake and exhaust valves or control slots) and the dynamic pressure oscillations in the intake and exhaust tract of the engine.
  • a relationship is revealed for the dynamic pressure oscillations in the intake tract of an internal combustion engine and the valve timing of intake valves in a VVT system.
  • internal combustion engine internal combustion engine with variable valve train.
  • a set by a phase-adjusting the phase shift of the camshaft angular position and thus the valve timing with respect to the Kurbelwellenwin- has kelposition a measurable displacement of the pressure oscillation in the intake ⁇ signal result.
  • the pressure oscillation signal itself (amplitudes, gradients, etc.) may change. The deviations due to tolerance or wear described at the outset would also cause precisely such a shift.
  • DFT discrete Fourier transform
  • FFT Fast Fourier Transformation
  • phase angle ⁇ be recorded in this context phase position of the selected signal frequencies for these selected signal frequencies then back signal by reference to the sensed crankshaft position parallel feed, calculated with respect to the crankshaft rotation angle.
  • the relationship or dependence of these sizes must be clearly known from each other to determine from the thus determined phase angles of individual selected signal frequencies of the pressure oscillation signal, the phase position of the valve timing with respect to the crank shaft position ⁇ . This relationship must therefore be determined in advance by the exact measurement of a reference internal combustion engine of the same design and dimensioning.
  • phase angle characteristic map for example, depending on various operating points of the internal combustion engine.
  • This phase ⁇ -angle characteristic map is stored in the engine controller of each respective identical series-combustion engine.
  • the associated valve control times can then be determined on the basis of the determined phase angle of the same signal frequencies, via the stored phase angle characteristic map, that is to say the corresponding reference phase angles.
  • Another possibility is to derive an associated model function, that is to say a mathematical model, with the aid of the phase angle of the selected signal frequencies determined at the reference internal combustion engine at specific control times, and then to deposit this model function in the engine control of the series internal combustion engine , Depending on the design and scope of the model function, this can be used alone or in conjunction with a possibly reduced in scope phase angle map for determining the valve timing on the basis of the determined phase angle.
  • the ascertained valve control times are compared with reference valve control times of the reference internal combustion engine and, in the event that deviations occur, corrected to the reference valve control times, or the engine control is adapted to the determined actual valve control times.
  • a correction of the valve timing can be done by means of the engine control, provided that the internal combustion engine has a phaser for the camshaft. Otherwise, an adjustment of other control variables or control routines, such as injection timing, input ignition timings, in the motor control injection quantities, etc. are made to the calculated valve ⁇ control times in order to ensure an efficient and low-emission operation of the engine.
  • such a method may include, for example, the following steps:
  • VVT internal combustion engines for example, an active adjustment of the phasing of the camshaft with respect to the Kurbelwellenwin- kelposition and thus the valve timing can be done and thus the error can be corrected.
  • engines with fixed timing for example, can be accessed on different data sets and maps a function of the Festge ⁇ set deviation of the valve timing and the deviation can be compensated in the flow of control routines. Also one Re-adjustment of the motor or a revision of individual components after identification and quantification of the deviations is not excluded (eg by error memory entry for very large detected deviations).
  • the aforementioned method can be extended in another expression or supplements that til torture beneficiary from the Refe ⁇ ence phase angles of the selected signal frequencies of the pressure oscillation signal and the associated reference VEN a model function is derived that the relation between the phase angles of the selected signal frequencies the pressure oscillation signal and the valve ⁇ control times maps.
  • the mentioned relation between valve timing and dynamic pressure oscillations applies to both the inlet duct in combination with the inlet valve or inlet control slot as well as the outlet zone in combination with the outlet valve or outlet ⁇ control slot. This therefore also applies to the steps carried out according to the invention.
  • the method according to the invention can furthermore advantageously be used to determine the fresh gas charge sucked in during the intake stroke.
  • the dynamic pressure oscillations in the intake tract can be measured by means of a standard, usually existing pressure sensor in the intake manifold, for example a piezoresistive pressure sensor.
  • the crankshaft position feedback signal can be determined, for example, in a known manner with a toothed wheel (60-2 toothed wheel) and a Hall sensor.
  • valve control times are thus preferably determined from the signal of the series intake manifold pressure sensor.
  • the approaches used so far for example by means of a camshaft encoder signal can only recognize a part of the tolerances occurring. For example, an angular deviation in the cam position on the camshaft so far can not be detected. This is made possible by the method according to the invention.
  • the method requires no additional hardware, as preferably used before ⁇ handener intake manifold pressure sensor.
  • the exemplary embodiment relates to a method for evaluating the relationship between the dynamic pressure oscillations in the intake tract and the valve timing of the intake valve.
  • the invention also includes methods that evaluate the relationship between the dynamic pressure oscillations in the exhaust system and the valve timing of the off ⁇ lassventils and the aforementioned interactions between inlet and outlet tract by the coupling of both systems.
  • valve timing on an internal combustion engine with a cam phaser in relation to the crankshaft angle adjustable camshaft angular position is based first on the measurement of a reference internal combustion engine as follows:
  • StZ_RefMo_RefV by discrete Fourier transformation of the data of a) and b) for at least one of the selected frequencies of the signal Saugrohrchristsignals (eg suction ⁇ frequency and harmonics of the Ansaugfrequenz) and;
  • StZ_SeMo_Ist for example according to the following Mo ⁇ dell function, which is based on a linear approach:
  • StZ_SeMo_Ist StZ_RefMo_0 + (StZ_RefMo_RefV - StZ_RefMo_0) * ((PhW_SeMo_Ist - PhW_RefMo_0) / (PhW_RefMo_RefV - PhW_RefMo_0))
  • This linear model is particularly suitable for loading ⁇ trachtung single reference-value groups (StZ_RefMo_0
  • a reference internal combustion engine for this purpose, which is provided with devices for phase adjustment of the camshafts, hereinafter referred to as phasing, ie for adjusting the valve timing, with respect to the crankshaft and with an intake manifold pressure sensor, which is present anyway in internal combustion engines, Is provided.
  • phasing ie for adjusting the valve timing
  • Is intake manifold pressure sensor
  • the phase angles for a single selected signal frequencies for the different valve control times ie for different phase positions of the camshaft of the intake valves that can be set by means of the phase adjuster, are determined from the pressure oscillation signals determined.
  • FFT Fast Fourier Transformation
  • phase position of the respective valve timing ie at the respectively adjusted phase adjustment of the camshaft
  • IV_VCP_X Intake Valve Valve Camshaft Position
  • the number X appended to this designation designates the respective phase adjustment of the valve timing with respect to the reference position without phase adjustment IV_VCP_0 in ° CA (degree crankshaft angle), which corresponds to the mechanical stop of the phase adjuster on the real motor and is therefore uniquely defined.
  • phase_Z_RP Phase_Zero_Reference Pattern
  • Phase_X_Reference Pattern (P_X_RP), where X is the shift of the control time in ° CW (degree crankshaft angle) from the reference, IV_VCP_0. Now, the phase angle shift between IV_VCP_0 and the respective phase angle in the other control times for the respectively selected signal frequency according to the scheme P_X_RP - P_Z_RP calculated.
  • the distance between the phase angle of the reference control time (IV_VCP_0) and the phase angle at the control time IV_VCP_10 adjusted by 10 ° KW is calculated.
  • This distance is then divided by the selected adjustment of the control time (in this case 10 ° CA).
  • the value thus obtained thus indicates by what amount or increment the phase angle of the selected signal frequency changes when the valve timing is adjusted by 1 ° CA and is referred to below as "increment phase offset value" (IPOV) ,
  • IPOV (P_10_RP - P_Z_RP) / 10
  • the initially unknown valve timing of the serial Burn ⁇ voltage motors corresponds to the value IV_VCP_X-SM, where X in this case, the unknown size of, for example, on tolerances or Wear based valve timing shift, so the phase error is, and the extension SM is the series internal combustion engine.
  • the Incrementwert IPOV for the conversion ratio for the respective selected signal frequency is known from the above erläu ⁇ screened viewing the reference combustion engine.
  • IV_VCP_X-SM [(P_X_RP-SM-P_Z_RP) / IPOV]
  • P_Z_RP the phase angle of the selected signal frequency at IV_VCP_0 without Phasenverstel ⁇ ment, ie at 0 ° phase adjustment of the reference internal combustion engine referred.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Identifizierung von Steuerzeiten, insbesondere Ventilsteuerzeiten, von Verbrennungsmotoren beschrieben. Es werden dazu dynamische Druckschwingungen im Einlass- und/oder Auslasstrakt des des betreffenden Serien- Verbrennungsmotors gemessen und ein Kurbelwellenpositions- Feedbacksignal ermittelt. Mit Hilfe Diskreter-Fourier-Transformation werden die Phasenwinkel ausgesuchter Signalfrequenzen der gemessenen Druckschwingungen ermittelt und auf Basis dieser Phasenwinkel werden unter Heranziehung von Referenz- Phasenwinkeln und Referenz-Ventilsteuerzeiten eines Referenz- Verbrennungsmotors und/oder einer daraus hergeleiteten Modell-Funktion, die Ventilsteuerzeiten des betreffenden Serien- Verbrennungsmotors ermittelt. Hierdurch gelingt es, eine besonders genaue Identifizierung der Steuerzeiten auf einfache und kostengünstige Weise durchzuführen, wodurch Vorteile in Bezug auf Emissionen, Verbrauch, Laufruhe und Leistung, sowie eine Verbesserung der Regelbarkeit und Steuerung des Motors erreicht werden können.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Identifizierung von Ventilsteuerzeiten eines Verbrennungsmotors
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Identi¬ fizierung von Ventilsteuerzeiten, eines Verbrennungsmotors.
Verbrennungsmotoren zeichnen sich durch mehrere Arbeitstakte aus. Während des sogenannten Ansaugtaktes erfolgt die Befüllung des Arbeitsraumes mit Frischgasladung (Luft oder Luft-Abgas) . Während des sogenannten Ausschiebetaktes erfolgt die Entleerung des Arbeitsraumes. Die Abgrenzung des Arbeits- bzw. Brennraumes zum Ansaug- oder Abgastrakt der Maschine erfolgt meist über Ventile (bei Zweitaktmotoren auch über sogenannte Steuerschlitze) .
Die Ansteuerung dieser Ventile erfolgt nach heutigem Stand der Technik über mindestens eine Nockenwelle. Zwischen Ventil und Nockenwelle sind zumeist noch mechanische Bauteile zur Kraft¬ übertragung vorhanden, die auch einen Ventilspielausgleich beinhalten können (z.B. Tassenstößel, Kipphebel, Schlepphebel, Stößelstange, Hydrostößel etc.). Der Antrieb der Nockenwelle (n) erfolgt über den Verbrennungs¬ motor selbst. Hierzu wird (werden) die Nockenwelle (n) über geeignete Adapter mithilfe eines Zahnriemens oder einer
Steuerkette mit der Kurbelwelle verbunden. Durch diese Ver¬ bindung ist die Position der Kurbelwelle zur Position der Nockenwelle (n) definiert (Steuerzeiten). Innerhalb dieser
Verbindungsstrecke können Stellglieder vorhanden sein, die einen gewünschten Phasenversatz zwischen Kurbel- und Nockwelle (n) bewirken. Diese sind als Phasensteiler für variablen Ventiltrieb (VVT) bekannt. Für einen optimalen Betrieb des Verbrennungsmotors (bezüglich Emissionen, Verbrauch, Leistung, Laufruhe etc.) sollte die während des Ansaugtaktes angesaugte Frischgasladung bestmöglich bekannt sein. Diese ist dabei abhängig von den gewählten Steuerzeiten (Einlass- und Auslassventil bzw. Steuerschlitze) .
Stand der Technik sind die Vermessung eines sogenannten Referenz-Verbrennungsmotors in allen auftretenden Betriebszu- ständen (Drehzahl, Last, Ansteuerung sämtlicher Aktuatoren, unterschiedliche Ventilhübe, Ansteuerung von Klappen, An¬ Steuerung der Phasensteiler für Einlass- und Auslassventil, Abgasturbolader, Kompressor etc.) und die Speicherung dieser Messwerte (bzw. Derivate davon oder Modellansätze, die das Verhalten wiedergeben) auf dem Motorsteuergerät eines ent- sprechenden Serien-Verbrennungsmotors. Alle baugleichen, in Serie produzierten VerbrennungsMotoren der gleichen Baureihe werden mit diesem erzeugten Referenzdatensatz betrieben.
Eine Abweichung der tatsächlichen Relativposition zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle an einem Serien-Verbrennungsmotor von der Referenzposition (Abweichung der Steuerzeiten) führt dazu, dass die tatsächlich angesaugte Frischgasladung von der als Referenz bestimmten Frischgasladung abweicht. Ein Winkelversatz von einzelnen Nocken auf der Nockenwelle (verglichen mit dem am Referenz-Verbrennungsmotor ermittelten Referenzwinkel) bewirkt dabei das gleiche Fehlerbild wie ein Winkelversatz von No¬ ckenwelle und Kurbelwelle (verglichen mit der am Refe¬ renz-Verbrennungsmotor ermittelten Referenzposition) . Beim Betrieb des Motors können sich durch diese Fehler negative Auswirkungen bezüglich Emissionen, Verbrauch, Leistung,
Laufruhe etc. ergeben.
Mögliche Ursachen für die beschriebenen Abweichungen können z.B. sein : - Winkelabweichung der angestrebten Relativposition zwischen der Nockenwelle und den entsprechenden Koppelelementen wie z. B. Antriebszahn- oder Antreibsriemenrad, gegenüber der Referenzposition bei der Montage oder durch Fertigungstoleranzen, sowie
- Winkelabweichung gegenüber dem Angestrebten Phasenwinkel- versatz der einzelnen Nocken auf der Nockenwelle untereinander bei der Montage oder durch Fertigungstoleranzen und
- Längung der Steuerkette oder des Zahnriemens, über die die Kurbelwelle und Nockenwelle gekoppelt sind.
Die Lösung des beschriebenen Problems liegt dabei prinzipiell in der Erfassung und in der Quantifizierung der auftretenden Abweichungen zwischen Referenz-Verbrennungsmotor und Se- rien-Verbrennungsmotor, um entsprechende Maßnahmen zur Korrektur oder Kompensation durchführen zu können.
Um diesem Problem zu begegnen, hat man bisher versucht, die Fertigungstoleranzen möglichst zu minimieren, beispielsweise werden die Nockenwellen und die entsprechenden Koppelelemente mit mechanischen Hilfsmitteln zusammengebaut. Ferner hat man die Steuerzeiten anhand Ventilhubstellung, Nockenkontur etc. am jeweiligen stehenden Serien-Verbrennungsmotor vermessen und den Verbrennungsmotor beim Zusammenbau justiert.
Die meisten derzeit bekannten Systeme arbeiten mit einem Bezugspunktsystem (Positions-Feedback) . Hier wird auf einer beliebigen Stelle der Nockenwelle oder eines Koppelelements oder eines ggf. vorhandenen Phasenstellers etc. und zum Beispiel auf dem Schwungrad der Kurbelwelle jeweils eine Positionsmarke gesetzt, welche mit einem Sensor erfasst werden kann. Dadurch kann die Relativposition zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle ermittelt und Abweichungen zu den angestrebten Referenzwerten identifiziert werden. Den unerwünschten Aus- Wirkungen dieser Abweichungen kann dann durch eine Adaption oder Korrektur entsprechender Steuergrößen, in Abhängigkeit von den ermittelten Abweichungen, im Steuergerät kompensiert werden. Prinzipbedingt kann mit diesem Verfahren jedoch nur ein Teil der auftretenden Toleranzen erkannt werden. Beispielsweise ist es so nicht möglich, eine Winkelabweichung aufgrund einer Abweichung der Position des Nockenwellengeberrades in Bezug auf die No¬ ckenwelle oder eine Winkelabweichung gegenüber dem angestrebten Phasenwinkelversatz der einzelnen Nocken untereinander bei der Montage oder durch Fertigungstoleranzen (zylinderindividuelle Abweichung) zu erkennen.
Weitere Verfahren, wie Auswertung des Klopfsensorsignals , Auswertung des Zylinderdrucksignals, sind ebenfalls bekannt.
Aus der US 6,804,997 Bl ist eine Motorsteuervorrichtung zur Bestimmung der Kurbelwellenposition und der Motorphase durch Überwachung von Ansaugluftdruckschwankungen bekannt. Die Steuervorrichtung ist so ausgebildet, dass sie Ansaugluft¬ druckschwankungen bestimmt, die ein Ansaugluftereignis und somit eine spezielle Kurbelwellenposition sowie deren entsprechende Periode des Motorzyklus anzeigen. Die Steuervorrichtung benutzt diese Informationen, um die Kurbelwellendrehzahl und Kurbel- wellenposition zu ermitteln, um die Kraftstoffeinspritzung und das Zündverhalten des Motors zu steuern.
Weiterhin ist aus dem Dokument DE 10 2005 007 057 ein Rege¬ lungsverfahren für einen zu regelnden Drosselklappen-Luftstrom im Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors offenbart, wobei Druck¬ pulsationen im Ansaugtrakt, die unter Anderem auch von den Ventilsteuerzeiten des Verbrennungsmotors beinflusst sind, bei der Regelung des Fluidstromes berücksichtigt werden. Dazu werden die Druckpulsationen mittels Fast-Fourier-Transformation ana- lysiert und die Amplitudeninformation in einem Klirrfaktor zusammengefasst , der als eine zusätzliche Eingangsgröße zum Beispiel für ein mehrdimensionales mathematisches Regelungs¬ modell des Drosselklappen-Luftstromes herangezogen wird. Kon- krete Rückschlüsse auf die Ventilsteuerzeiten des Verbren¬ nungsmotors können mittels dieses Verfahrens nicht gezogen werden .
Aus Dokument DE 35 06 114 AI ist ein Verfahren zur Steuerung oder Regelung einer Brennkraftmaschine bei der in Abhängigkeit von einer Betriebsgröße, die wenigstens einen Teil eines Schwin¬ gungsspektrums der Brennkraftmaschine als Information enthält, wie zum Beispiel Gasdrucksignalen, wenigstens eine Stellgröße der Brennkraftmaschine gesteuert wird. Dazu wird aus der er- fassten Betriebsgröße durch diskrete Fourier-Transformation das in ihr enthaltene Betragsspektrum als Teil des Schwingungs¬ spektrums ermittelt und als Messspektrum herangezogen und mit einem Bezugsspektrum verglichen . Die zu steuernde Stellgröße der Brennkraftmaschine wird dann in Abhängigkeit der Abweichung zwischen Meßspektrum und Bezugsspektrum gesteuert . Ein konkreter Rückschluss auf die Ventilsteuerzeiten des Verbrennungsmotors kann auch mit Hilfe dieses Verfahrens nicht einfach gezogen werden . Dokument US 2009 0 312 932 AI offenbart ein Verfahren zum Diagnostizieren der Verbrennung innerhalb eines Verbrennungsmotors, wobei aus der Kurbelwellen-Winkelgeschwindigkeit mittels einer Fast-Fourier-Transformation ein Verbrennungs- phaseneinstellungswert erzeugt wird, dieser Wert mit einem erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungswert verglichen wird und Differenzen dieser Werte identifiziert werden, die größer als eine zulässige Verbrennungsphaseneinstellungsdifferenz sind. Eine ähnliche Vorgehensweise zur Ermittlung von Abweichungen zwischen Referenzmotor und Serienmotor wie zuvor beschrieben ist auch in Dokument US 2010 0 063 775 AI offenbart. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren der eingangs be¬ schriebenen Art zur Verfügung zu stellen, mittels dem eine besonders genaue Identifizierung der Ventilsteuerzeiten möglich ist .
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der angegebenen Art dadurch gelöst, dass dynamische Druckschwingungen im Einlass- und/oder Auslasstrakt eines betreffenden Serien-Verbrennugsmotors gemessen werden und zusätzlich ein Kurbelwellenpositions-Feedbacksignal ermittelt wird, wobei sich das Verfahren dadurch auszeichnet, dass aus den gemessenen Druckschwingungen und dem Kurbelwellenpositions-Feedbacksignal mit Hilfe Diskreter-Fourier-Transformation die Phasenwinkel ausgesuchter Signalfrequenzen der gemessenen Druckschwingungen ermittelt werden. Auf Basis der ermittelten Phasenwinkel werden dann unter Heranziehung von Referenz-Phasenwinkeln und zugehöriger Referenz-Ventilsteuerzeiten gleicher Signalfrequenzen der Druckschwingungen eines Referenz-Verbrennungsmotors und/oder einer daraus hergeleiteten Modell-Funktion, die Ventilsteuerzeiten des betreffenden Verbrennungsmotors ermittelt .
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass zwischen den Steuerzeiten (Einlass- und Auslassventil bzw. Steuerschlitze) und den dynamischen Druckschwingungen im Ein- bzw. Auslasstrakt des Motors ein eindeutiger Zusammenhang besteht. Beispielsweise offenbart sich ein derartiger Zusammenhang für die dynamischen Druckschwingungen im Einlasstrakt eines Verbrennungsmotors und den Ventilsteuerzeiten der Einlassventile bei einem VVT-Ver- brennungsmotor (Verbrennungsmotor mit variablem Ventiltrieb) . Hierbei hat eine durch eine Phasenverstelleinrichtung eingestellte Phasenverschiebung der Nockenwellenwinkelposition und somit der Ventilsteuerzeit in Bezug auf die Kurbelwellenwin- kelposition eine messbare Verschiebung des Druckschwingungs¬ signals im Ansaugtrakt zur Folge. Das Druckschwingungssignal selbst (Amplituden, Gradienten etc.) kann sich dabei ändern. Die eingangs beschriebenen toleranz- oder verschleißbedingten Abweichungen würden auch genau eine solche Verschiebung her- vorrufen.
Zur Analyse des Druckschwingungssignals, wird dieses einer Diskreten Fourier-Transformation (DFT) unterzogen. Dazu kann ein als Fast Fourier-Transformation (FFT) bekannter Algorithmus zur effizienten Berechnung der DFT herangezogen werden. Mittels DFT wird nun das Druckschwingungssignal in einzelne Signalfrequenzen zerlegt, die im Weiteren separat vereinfacht bezüglich ihrer Amplitude und der Phasenlage analysiert werden können. Im vorliegenden Fall hat sich gezeigt, dass insbesondere die Phasenlage ausgesuchter Signalfrequenzen des Druckschwingungssignals in Abhängigkeit stehen zu den Ventilsteuerzeiten des Verbrennungsmotors. Vorteilhaft werden dazu nur diejenigen Signalfrequenzen herangezogen, die der Ansaugfrequenz, als Grundfrequenz oder 1. Harmonische, des Verbrennungsmotors oder einem Vielfachen der Ansaugfrequenz, also der 2. bis n. Harmonischen, entsprechen, wobei die Ansaugfrequenz wiederum in eindeutigem Zusammenhang mit der Drehzahl des Verbrennungsmotors steht. Für diese ausgesuchten Signalfrequenzen wird dann, unter Heranziehung des parallel erfassten Kurbelwellenpositions-Feed- backsignals, die in diesem Zusammenhang als Phasenwinkel be¬ zeichnete Phasenlage der ausgesuchten Signalfrequenzen in Bezug auf den Kurbelwellendrehwinkel ermittelt. Um nun aus den so ermittelten Phasenwinkeln einzelner ausgesuchter Signalfrequenzen des Druckschwingungssignals die Phasenlage der Ventilsteuerzeiten in Bezug auf die Kurbel¬ wellenposition zu ermitteln muss der Zusammenhang bzw. die Abhängigkeit der genannten Größen voneinander eindeutig bekannt sein. Dieser Zusammenhang muss deshalb im Vorfeld durch die genaue Vermessung eines Referenz-Verbrennungsmotors gleicher Bauart und Dimensionierung ermittelt werden. Dazu werden bei dem Referenz-Verbrennungsmotor bei unterschiedlichen vorgegebenen Ventilsteuerzeiten die Phasenwinkel einzelner vorteilhaft ausgesuchter Signalfrequenzen des
Druckschwingungssignals ermittelt. Diese so erzeugten Werte¬ paare können beispielsweise in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebspunkten des Verbrennungsmotors in einem entsprechenden Phasenwinkel-Kennfeld abgespeichert werden. Dieses Phasen¬ winkel-Kennfeld wird in der Motorsteuerung jedes entsprechenden baugleichen Serien-Verbrennungsmotors hinterlegt. Im Betrieb des Serien-Verbrennungsmotors können dann, auf Basis der er- mittelten Phasenwinkel der gleichen Signalfrequenzen, über das hinterlegte Phasenwinkel-Kennfeld, also die entsprechenden Referenz-Phasenwinkel, die zugehörigen Ventilsteuerzeiten ermittelt werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, mit Hilfe der an dem Referenz-Verbrennungsmotor bei bestimmten Steuerzeiten ermittelten Phasenwinkel der ausgesuchten Signalfrequenzen, eine zugehörige Modell-Funktion, also ein Rechenmodell herzuleiten und dann diese Modell-Funktion in der Motorsteuerung des Se- rien-Verbrennungsmotors zu hinterlegen. Je nach Ausgestaltung und Umfang der Modell-Funktion, kann diese alleine oder in Verbindung mit einem ggf. im Umfang reduzierten Phasenwinkel-Kennfeld zur Ermittlung der Ventilsteuerzeiten auf Basis der ermittelten Phasenwinkel herangezogen werden. In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die ermittelten Ventilsteuerzeiten mit Referenz-Ventilsteuerzeiten des Referenz-Verbrennungsmotors verglichen und, im Falle dass Abweichungen auftreten, auf die Referenz-Ventilsteuerzeiten korrigiert, oder die Motorsteuerung wird an die ermittelten tatsächlichen Ventilsteuerzeiten angepasst.
Eine Korrektur der Ventilsteuerzeiten kann mittels der Motorsteuerung erfolgen, sofern der Verbrennungsmotor einen Phasenversteller für die Nockenwelle aufweist. Andernfalls kann in der Motorsteuerung eine Anpassung weiterer Steuergrößen oder Steuerroutinen, wie zum Beispiel Einspritzzeitpunkte, Ein- spritzmengen, Zündzeitpunkte etc. an die ermittelten Ventil¬ steuerzeiten vorgenommen werden, um einen effizienten und Abgasarmen Betrieb des Verbrennungsmotors zu gewährleisten.
Hierdurch ist eine Identifizierung und Quantifizierung einer Abweichung von den vorgegebenen Referenzwerten, die, wie eingangs beschrieben, aus der Vermessung eines Refe- renz-Verbrennungsmotors resultieren, möglich. Alle im Feld befindlichen baugleichen Serien-Verbrennungsmotoren können daher mittels des beschriebenen Verfahrens einer entsprechenden individuellen Korrektur in Bezug auf die Ventilsteuerzeiten unterzogen werden.
In einem Ausführungsbeispiel kann ein solches Verfahren dabei beispielsweise die folgenden Schritte umfassen:
- Vermessung eines Referenz-Verbrennungsmotors und
- Bestimmung von Referenz-Phasenwinkeln des Druckschwin- gungssignals im Ein- und oder Auslasstrakt bei Refe¬ renz-Ventilsteuerzeiten;
- Speicherung der Referenz-Phasenwinkel und Referenz-Ventilsteuerzeiten auf einem Steuergerät des betreffenden Se- rien-Verbrennungsmotors, beispielsweise in Form eines Kenn¬ feldes, insbesondere eines Phasenwinkel-Kennfeldes;
- Messung der dynamischen Druckschwingungen im Ein- und/oder Auslasstrakt sowie des Kurbelwellenpositions-Feedbacksignals des Serien-Verbrennungsmotors und Ableitung der tatsächlichen Ventilsteuerzeiten hieraus durch
- Ermitteln der Phasenwinkel ausgesuchter Signalfrequenzen aus den am Serien-Verbrennungsmotor gemessenen Druckschwingungen und dem Kurbelwellenpositions-Feedbacksignal mit Hilfe Dis- kreter-Fourier-Transformation, sowie
- Ermitteln der Ventilsteuerzeiten des betreffenden Serien- Verbrennungsmotors auf Basis der ermittelten Phasenwinkel unter Heranziehung der Referenz-Phasenwinkel und der Refe¬ renz-Ventilsteuerzeiten gleicher Signalfrequenzen der Druck- Schwingungen des Referenz-Verbrennungsmotors und
- Erfassen von auftretenden Abweichungen zwischen den Referenz-Ventilsteuerzeiten und den tatsächlichen Ventilsteuerzeiten, sowie
- Durchführen von entsprechenden Kompensations- oder Korrek- turmaßnahmen der Ventilsteuerzeiten in Bezug auf die
Refernz-Ventilsteuerzeiten auf der Basis der erfassten Abweichungen .
Das vorstehend beschriebene Verfahren eignet sich insbesondere für VVT-Verbrennungsmotoren, schließt allerdings Motoren mit fixen Ventilsteuerzeiten (4- und 2-Takt-Motoren) nicht aus. Bei VVT-Verbrennungsmotoren kann z.B. eine aktive Verstellung der Phasenlage der Nockenwelle in Bezug auf die Kurbelwellenwin- kelposition und somit der Ventilsteuerzeiten erfolgen und somit der Fehler korrigiert werden. Bei Motoren mit fixen Steuerzeiten kann z.B. im Ablauf von Steuerungsroutinen auf verschiedene Datensätze bzw. Kennfelder in Abhängigkeit von der festge¬ stellten Abweichung der Ventilsteuerzeiten zugegriffen werden und die Abweichung dadurch kompensiert werden. Auch eine Nachjustierung des Motors bzw. eine Überarbeitung einzelner Bauteile nach Identifizierung und Quantifizierung der Abweichungen ist nicht ausgeschlossen (z.B. durch Fehlerspeichereintrag bei sehr großen erkannten Abweichungen) .
Das vorgenannte Verfahren kann in weiterer Ausprägung dahingehend erweitert oder ergänzt werden, dass aus den Refe¬ renz-Phasenwinkeln der ausgesuchten Signalfrequenzen des Druckschwingungssignals und den zugeordneten Referenz-Ven- tilsteuerzeiten eine Modell-Funktion hergeleitet wird, die den Zusammenhang zwischen den Phasenwinkeln der ausgesuchten Signalfrequenzen des Druckschwingungssignals und den Ventil¬ steuerzeiten abbildet. Der erwähnte Zusammenhang zwischen Ventilsteuerzeiten und dynamischen Druckschwingungen gilt sowohl für den Einlasstrakt in Kombination mit dem Einlassventil bzw. Einlass-Steuerschlitz als auch für den Auslasstrakt in Kombination mit dem Auslass¬ ventil bzw. Auslass-Steuerschlitz . Dies trifft somit auch für die erfindungsgemäß durchgeführten Schritte zu.
Bei einer Kopplung des Einlass- mit dem Auslasstrakt, bei¬ spielsweise durch Ventilüberschneidung, externe Abgasrückführung etc. , können Wechselwirkungen des Auslassventils mit dem dynamischen Druck im Einlasstrakt bzw. umgekehrt erfolgen. Auch tritt der erwähnte Zusammenhang zwischen Steuerzeiten und dynamischen Druckschwingungen sowohl im befeuerten als auch im nichtbefeuerten Motorbetrieb (z.B. Schleppbetrieb beim Aus¬ rollen etc.) auf. Die erfindungsgemäß durchgeführten Schritte betreffen daher auch diese Varianten.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann weiterhin vorteilhaft zur Bestimmung der während des Ansaugtaktes angesaugten Frischgasladung herangezogen werden. Die dynamischen Druckschwingungen im Einlasstrakt können mithilfe eines serienmäßigen zumeist ohnehin vorhandenen Drucksensors im Saugrohr gemessen werden, beispielsweise einem piezoresistiven Drucksensor. Das Kurbelwellenpositions-Feed- backsignal kann beispielsweise in bekannter Weise mit einem Zähnerad ( 60-2-Zähnerad) und einem Hall-Sensor ermittelt werden .
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden somit Ventilsteuerzeiten vorzugsweise aus dem Signal des Serien-Saugrohr- drucksensors ermittelt. Die bisher verwendeten Ansätze, zum Beispiel mittels eines Nockenwellen-Gebersignals können nur einen Teil der auftretenden Toleranzen erkennen. Beispielsweise kann eine Winkelabweichung bei der Nockenposition auf der Nockenwelle bisher nicht erkannt werden. Dies wird durch das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht. Das Verfahren erfordert keine zusätzliche Hardware, da vorzugsweise ein bereits vor¬ handener Saugrohrdrucksensor verwendet wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeis- pieles im Einzelnen erläutert. Das Ausführungsbeispiel betrifft ein Verfahren zur Auswertung des Zusammenhanges zwischen den dynamischen Druckschwingungen im Einlasstrakt und der Ventilsteuerzeit des Einlassventils. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung auch Verfahren umfasst, die den Zusammenhang zwischen den dynamischen Druckschwingungen im Abgastrakt und der Ventilsteuerzeit des Aus¬ lassventils sowie die erwähnten Wechselwirkungen zwischen Einlass- und Auslasstrakt durch die Kopplung beider Systeme auswerten.
Das folgende Beispiel zur Berechnung von Ventilsteuerzeiten an einem Verbrennungsmotor mit über einen Phasenversteller in Relation zum Kurbelwellenwinkel verstellbarer Nockenwellen- winkelposition basiert zunächst auf der Vermessung eines Referenz-Verbrennungsmotors wie folgt:
a) Messen der dynamischen Druckschwingungen im Einlassund/oder Auslasstrakt des Referenz-Verbrennungsmotors über ein Arbeitsspiel mit bekannten Einlasssteuerzeiten,
StZ_RefMo_0, ohne Steuerzeitverschiebung;
b) Wiederholen der Messung mit um eine bekannte Referenz-Steuerzeitverschiebung, StZ_RefMo_RefV, verstellten Ventilsteuerzeiten;
c) Ermitteln zumindest eines Phasenwinkels PhW_RefMo_0 für Steuerzeit StZ_RefMo_0 und zumindest eines Phasenwinkels PhW_RefMo_RefV für zumindest eine der Steuerzeiten
StZ_RefMo_RefV, durch diskrete Fourier-Transformation der Daten aus a) und b) für zumindest eine der ausgewählten Signalfrequenzen des Saugrohrdrucksignals (z.B. Ansaug¬ frequenz und Harmonische der Ansaugfrequenz ) und;
d) Speicherung der Referenz-Phasenwinkel und Refe¬ renz-Ventilsteuerzeiten, zum Beispiel in Form eines Phasenwinkel-Kennfeldes, auf einem Motor-Steuergerät des betreffenden Serien-Verbrennungsmotors .
An dem Serien-Verbrennungsmotor mit unbekannter Einlasssteuerzeit StZ_SeMo_Ist kann diese dann in weiterer Ausführung des Verfahrens und unter Heranziehung der Referenzwerte, zum Beispiel aus dem zuvor genannten Phasenwinkel-Kennfeld ermittelt werden wie folgt:
1) Messen der dynamischen Druckschwingungen des Saugrohrdrucks im Einlass- und/oder Auslasstrakt des betreffenden Se¬ rien-Verbrennungsmotor;
2) Ermitteln der gegebenen Phasenwinkel PhW_SeMo_Ist mit Hilfe einer diskreten Fourier-Transformation für die ausgewählten Signalfrequenzen der Druckschwingungen und 3) Berechnen der bisher unbekannten Einlasssteuerzeit
StZ_SeMo_Ist , zum Beispiel gemäß der folgenden Mo¬ dell-Funktion, die auf einem linearen Ansatz beruht:
StZ_SeMo_Ist = StZ_RefMo_0 + ( StZ_RefMo_RefV - StZ_RefMo_0) * ( (PhW_SeMo_Ist - PhW_RefMo_0) / ( PhW_RefMo_RefV - PhW_RefMo_0) )
Wie vorstehend erläutert wird hier ein eindeutiger Zusammenhang zwischen der Verschiebung der Ventilsteuerzeiten und der Verschiebung des Phasenwinkels ausgesuchter Signalfrequenzen des Druckschwingungs-Signals vorausgesetzt und aus den er¬ mittelten Referenzwerten des Referenz-Verbrennungsmotors die oben dargestellte lineare Modell-Funktion (Polynom 1. Ordnung) hergeleitet .
Dieses lineare Modell eignet sich insbesondere bei der Be¬ trachtung einzelner Referenz-Wertegruppen (StZ_RefMo_0
/PhW_RefMo_0 und StZ_RefMo_RefV /PhW_RefMo_RefV) .
Durch die Verwendung mehrerer Referenz-Wertegruppen kann die Genauigkeit des Verfahrens ggf. erhöht werden. Entsprechend herzuleitende Modell-Funktionen münden dann in Polynomen höherer Ordnung
Im Folgenden wird die praktische Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nochmals an einem weiteren Beispiel erläutert.
Zunächst wird dazu ein Referenz-Verbrennungsmotor bereitgestellt, der mit Vorrichtungen zur Phasenverstellung der Nockenwellen, im Folgenden kurz Phasenversteller genannt, also zur Verstellung der Ventilsteuerzeiten, in Bezug auf die Kurbelwelle und mit einem Saugrohr-Drucksensors, der bei Verbrennungsmotoren neuerer Bauart ohnehin vorhanden ist, ausgestattet ist. An diesem Referenz-Verbrennungsmotor werden mittels des Saugrohr-Druck- sensors im Betrieb Druckschwingungen im Saugrohr bei unterschiedlich eingestellten Ventilsteuerzeiten gemessen und die entsprechenden Druckschwingungssignale zur weiteren Verarbeitung gespeichert.
Mithilfe einer Fast-Fourier-Transformation (FFT) werden aus den ermittelten Druckschwingungssignalen nun die Phasenwinkel für eine einzelne ausgewählte Signalfrequenzen für die verschiedene Ventilsteuerzeiten, also für verschiedene mittels des Pha- senverstellers einstellbare Phasenlagen der Nockenwelle der Einlassventile, ermittelt.
Die Phasenlage der jeweiligen Ventilsteuerzeit, also bei der jeweils eingestellten Phasenverstellung der Nockenwelle, werden im Folgenden mit IV_VCP_X (Intake Valve Valve Camshaft Position) bezeichnet. Die an diese Bezeichnung angehängte Zahl X bezeichnet die jeweilige Phasenverstellung der Ventilsteuerzeit gegenüber der Referenzposition ohne Phasenverstellung IV_VCP_0 in °KW (Grad-Kurbelwellenwinkel) , die am realen Motor dem mechanischen Anschlag der Phasenversteller entspricht und somit eindeutig definiert ist.
Der ermittelte Phasenwinkel der ausgesuchten Signalfrequenz bei IV_VCP_0 ohne Phasenverstellung, also bei 0° Phasenverstellung wird nun für die jeweils betrachtete Signalfrequenz als Referenz festgelegt und nachfolgend als „Phase_Zero_Reference-Pattern" (P_Z_RP) bezeichnet.
Die jeweils ermittelten Phasenwinkel bei Phasenverstellung von z.B. IV_VCP_X mit X = 1, 2, 4, 7 oder 10 wird analog als
„Phase_X_Reference-Pattern" (P_X_RP) bezeichnet, wobei X für die Verschiebung der Steuerzeit in °KW (Grad-Kurbelwellenwinkel) gegenüber der Referenz, IV_VCP_0, steht. Nun wird die Phasenwinkel-Verschiebung zwischen IV_VCP_0 und dem jeweiligen Phasenwinkel bei den weiteren Steuerzeiten für die jeweils ausgesuchte Signalfrequenz nach dem Schema P_X_RP - P_Z_RP berechnet.
Nach diesem Schema wird nun beispielsweise der Abstand zwischen dem Phasenwinkel der Referenz-Steuerzeit (IV_VCP_0) und dem Phasenwinkel bei der um 10°KW verstellten Steuerzeit IV_VCP_10 berechnet. Dieser Abstand wird anschließend durch die gewählte Verstellung der Steuerzeit (in diesem Fall 10 °KW) geteilt. Der so erhaltene Wert gibt somit an, um welchen Betrag oder welches Increment sich der Phasenwinkel der ausgesuchten Signalfrequenz ändert, wenn die Ventilsteuerzeit um 1°KW verstellt wird und wird nachfolgend als „Increment-Phase-Offset-Value" (IPOV) be- zeichnet.
In der folgenden Gleichung 1) ist diese Berechnung nochmals dargestellt :
Gleichung 1): IPOV = (P_10_RP - P_Z_RP) /10
Der lineare Ansatz über den berechneten Wert IPOV stellt somit eine Übersetzungsmöglichkeit zwischen Phasenwinkelverschiebung und Steuerzeitverschiebung (für die entsprechende Signalfre¬ quenz) dar.
Mithilfe des Wertes IPOV ist es nun möglich, die exakten Ventilsteuerzeiten an den Serien-Verbrennungsmotoren gleicher Bauart und Dimensionierung anhand des im Saugrohr gemessenen Druckschwingungssignals zu bestimmen. Nachfolgend wird dies beispielhaft ausgeführt:
Die zunächst unbekannte Ventilsteuerzeit des Serien-Verbren¬ nungsmotors entspricht dem Wert IV_VCP_X-SM, wobei X in diesem Fall die unbekannte Größe der zum Beispiel auf Toleranzen oder Verschleiß beruhenden Ventilsteuerzeit-Verschiebung, also des Phasenfehlers, ist und die Erweiterung SM den Serien-Verbrennungsmotor kennzeichnet. Der Incrementwert IPOV für das Umrechnungsverhältnis für die jeweilige ausgesuchte Signalfrequenz ist aus der oben erläu¬ terten Betrachtung am Referenz-Verbrennungsmotor bekannt.
Nun muss zunächst der Phasenwinkel der ausgesuchten Signal- frequenz des Druckschwingungssignals im Saugrohr des Se¬ rien-Verbrennungsmotors ermittelt werden. Diese wird im Fol¬ genden in Anlehnung an die oben gewählten Bezeichnungen mit P_X_RP-SM bezeichnet.
Die Berechnung der einzelnen Ventilsteuerzeiten IV_VCP erfolgt dazu nach der in Gleichung 2) dargestellten linearen Modell-Funktion .
Gleichung 2) : IV_VCP_X-SM = [ (P_X_RP-SM - P_Z_RP) / IPOV] Wobei P_Z_RP, wie oben bereits dargestellt den Phasenwinkel der ausgesuchten Signalfrequenz bei IV_VCP_0 ohne Phasenverstel¬ lung, also bei 0° Phasenverstellung des Referenz-Verbrennungsmotors bezeichnet. Es zeigt sich, dass bei geeigneter Wahl besonders gut geeigneter Signalfrequenzen zur Bestimmung der Phasenwinkel die Genauigkeit des Verfahrens erhöht werden kann.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, die eingangs erwähnten Abweichungen zwischen einem Referenzmotor und allen Serienmotoren der selben Baureihe zu identifizieren und zu quantifizieren. Dadurch kann eine Adaption im Steuergerät erfolgen und eine Verbesserung bei der Berechnung der angesaugten Frischgasladung erreicht werden (Beseitigung des Phasen-Offsets in den Steuerzeiten) . Hierdurch ergeben sich Vorteile in Bezug auf Emissionen, Verbrauch, Laufruhe, Leistung, der Regelbarkeit und der Steuerung des Motors.

Claims

Verfahren zur Identifizierung von Ventilsteuerzeiten, eines Serien-Verbrennungsmotors, wobei
- dynamische Druckschwingungen im Einlass- und/oder Auslasstrakt des betreffenden Serien-Verbrennungsmotors gemessen werden und zusätzlich ein Kurbelwellenposi- tions-Feedbacksignal ermittelt wird, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass
- aus den gemessenen Druckschwingungen und dem Kur- belwellenpositions-Feedbacksignal mit Hilfe Diskre- ter-Fourier-Transformation die Phasenwinkel ausge¬ suchter Signalfrequenzen der gemessenen Druckschwingungen ermittelt werden und
- auf Basis der ermittelten Phasenwinkel
- unter Heranziehung von Referenz-Phasenwinkeln und Referenz-Ventilsteuerzeiten gleicher Signalfrequenzen der Druckschwingungen eines Referenz-Verbrennungsmotors und/oder einer daraus hergeleiteten Modell-Funktion, die Ventilsteuerzeiten des betreffenden Serien-Verbrennungsmotors ermittelt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten Ventilsteuerzeiten mit Referenz-Ven- tilsteuerzeiten des Referenz-Verbrennungsmotors ver¬ glichen und auf die Referenz-Ventilsteuerzeiten korrigiert werden oder
dass eine Anpassung weiterer Steuergrößen oder Steuerroutinen an die ermittelten Ventilsteuerzeiten in der Motorsteuerung vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden vorausgehenden Schritte umfasst: Vermessung eines Referenz-Verbrennungsmotors zur Be¬ stimmung von Referenz-Phasenwinkeln ausgesuchter Signalfrequenzen des Druckschwingungssignals im Ein- und/oder Auslasstrakt bei Referenz-Ventilsteuerzeiten und
Speicherung der Referenz-Phasenwinkel und Refe¬ renz-Ventilsteuerzeiten auf einem Motor-Steuergerät des betreffenden Serien-Verbrennungsmotors .
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Referenz-Phasenwinkeln der ausgesuchten Signalfrequenzen des Druckschwingungssignals und den zu¬ geordneten Referenz-Ventilsteuerzeiten eine Modell-Funktion hergeleitet wird, die den Zusammenhang zwischen den Phasenwinkeln der ausgesuchten Signalfrequenzen des Druckschwingungssignals und den Ven¬ tilsteuerzeiten abbildet.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vermessung des Referenz-Verbrennungsmotors folgende Schritte aufweist:
- messen von dynamischen Druckschwingungen im Einlassund/oder Auslasstrakt des Referenz-Verbrennungsmotors, jeweils über ein Arbeitsspiel bei Steuerzeit StZ_RefMo_0 ohne Steuerzeitverschiebung und bei zumindest einer weiteren Steuerzeit StZ_RefMo_RefV_mit definierter Referenz-SteuerZeitverschiebung
- ermitteln zumindest eines Phasenwinkels PhW_RefMo_0 für Steuerzeit StZ_RefMo_0 und zumindest eines Pha¬ senwinkels PhW_RefMo_RefV für zumindest eine der Steuerzeiten StZ_RefMo_RefV mit Hilfe einer diskreten Fourier-Transformation für die ausgewählten Signalfrequenzen der Druckschwingungen. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 5, gekennzeichnet, durch
- messen der dynamischen Druckschwingungen im Einlassund/oder Auslasstrakt des betreffenden Serien-Verbrennungsmotor,
- Ermitteln der gegebene Phasenwinkel PhW_SeMo_Ist mit Hilfe einer diskreten Fourier-Transformation für die ausgewählten Signalfrequenzen der Druckschwingungen und
- Berechnen der zu ermittelnden Steuerzeit StZ_SeMo_Ist gemäß der Modell-Funktion
StZ_SeMo_Ist = StZ_RefMo_0 + ( StZ_RefMo_RefV - StZ_RefMo_0) * ( (PhW_SeMo_Ist - PhW_RefMo_0) /
(PhW RefMo RefV - PhW RefMo 0))
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgesuchten Signalfrequenzen die Ansaugfrequenz und weitere vielfache der Ansaug¬ frequenz beinhalten. 8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dynamischen Druck¬ schwingungen mithilfe eines serienmäßigen Drucksensors im Saugrohr gemessen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kurbelwellenpositi- ons-Feedbacksignal mit einem Zähnerad und einem
Hall-Sensor ermittelt wird.
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