DE102005027650B4

DE102005027650B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102005027650B4
Application number: DE102005027650.4A
Authority: DE
Inventors: Peter Skala; Horst Wagner; Rüdiger Fehrmann; Maik Schaufler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-06-15
Filing date: 2005-06-15
Publication date: 2018-02-08
Anticipated expiration: 2025-06-16
Also published as: US7376505B2; FR2887300A1; DE102005027650A1; US20060287803A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) mit mehreren Zylinderbänken (5, 10), wobei über der Zeit mehrmals ein für eine Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine (1) charakteristischer Wert ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der so gebildete zeitliche Verlauf des charakteristischen Wertes für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine (1) abhängig vom Betrieb der Zylinderbänke (5, 10) gefiltert wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht von einem Verfahren und von einer Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.
Es sind bereits bereits Verfahren und Vorrichtungen zum Betreiben einer Brennkraftmaschine bekannt. Eine solche Brennkraftmaschine treibt beispielsweise ein Fahrzeug an. Dabei sind auch Brennkraftmaschinen mit mehreren Zylinderbänken bekannt. Bei solchen Brennkraftmaschinen wird über der Zeit mehrmals beispielsweise ein Wert für die Drehzahl der Brennkraftmaschine ermittelt.
Aus der DE 101 22 517 C1 ist ein Drehzahl-Filter bekannt, wobei der Drehzahl-Filter eine Berechnungsvorschrift umfasst, mittels der eine Drehschwingung i-ter Ordnung vollständig oder teilweise eliminiert wird.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren sowie eine Vorrichtung für einen schwingungsarmen Betrieb einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylinderbänken bereitzustellen.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass über der Zeit mehrmals ein für eine Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine charakteristischer Wert ermittelt wird und der so gebildete zeitliche Verlauf des charakteristischen Wertes für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine abhängig vom Betrieb der Zylinderbänke gefiltert wird. Auf diese Weise lassen sich unerwünschte Schwingungen des für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine charakteristischen Wertes, die durch die Betriebsart der Zylinderbänke bedingt sind, eliminieren. Auf diese Weise können Funktionen der Brennkraftmaschine, denen der charakteristische Wert für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine in ihrem zeitlichen Verlauf zur Weiterverarbeitung zugeführt sind, unabhängig von den genannten Schwingungen und damit komfortabler betrieben werden. Zu denken ist dabei beispielsweise an eine Leerlaufdrehzahlregelung als Funktion der Brennkraftmaschine.
Schwingungen im zeitlichen Verlauf des charakteristischen Wertes für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine, aufgrund des gleichzeitigen Betriebes verschiedener Zylinderbänke der Brennkraftmaschine in unterschiedlicher Betriebsart sind somit für die Funktionen der Brennkraftmaschine, denen der charakteristische Wert für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine in seinem zeitlichen Verlauf abhängig von diesem Betrieb der Zylinderbänke gefiltert zugeführt wird, transparent, d. h. diese Schwingungen werden durch die Filterung eliminiert und wirken sich somit auf die genannten Funktionen der Brennkraftmaschine nicht mehr, zumindest nicht mehr wesentlich, aus.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich.
Vorteilhaft ist es, wenn der zeitliche Verlauf des charakteristischen Wertes für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine abhängig von einer Zündfrequenz gefiltert wird. Dies deshalb, weil die genannten Schwingungen des zeitlichen Verlaufs des charakteristischen Wertes für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine je nach dem Betrieb der Zylinderbänke eine von der Zündfrequenz abhängige Frequenzkomponente umfassen können.
Eine solche Frequenzkomponente liegt beispielsweise bei der Zündfrequenz dividiert durch die Anzahl der Zylinderbänke der Brennkraftmaschine 1 vor, sodass in vorteilhafter Weise eine Frequenzkomponente des zeitlichen Verlaufs des charakteristischen Wertes für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine durch Filterung eliminiert wird, die der durch die Zahl der Zylinderbänke dividierten Zündfrequenz entspricht.
Vorteilhaft ist weiterhin, wenn der zeitliche Verlauf des charakteristischen Wertes für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine über eine Anzahl von zeitlich aufeinander folgenden charakteristischen Werten für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine gemittelt wird. Dies stellt eine besonders einfache und effektive Art der Filterung zur Eliminierung der abhängig vom Betrieb der Zylinderbänke auftretenden unerwünschten Schwingungen des zeitlichen Verlaufs des charakteristischen Wertes für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine dar.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn die Zylinderbänke in einer Weise befeuert werden, die von einem zyklischen Wechsel verschieden ist, und wenn der zeitliche Verlauf des charakteristischen Wertes für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine abhängig von einer Frequenz der Nockenwellenumdrehung oder einem Vielfachen dieser Frequenz gefiltert wird. Auf diese Weise können Schwingungen im zeitlichen Verlauf des charakteristischen Wertes für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine eliminiert, oder zumindest im wesentlichen eliminiert werden, die sich dann ergeben, wenn die Zylinderbänke der Brennkraftmaschine 1 nicht im zyklischen Wechsel nacheinander gezündet bzw. befeuert werden und die für den Betrieb der Brennkraftmaschine bzw. der oben genannten, den charakteristischen Wert für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine in seinem zeitlichen Verlauf weiterverarbeitenden mindestens einen Funktion der Brennkraftmaschine unerwünscht sein können.
Im einfachsten Fall kann als charakteristischer Wert für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine ein Wert für die Ausgangsgröße selbst gewählt werden. Dies ist besonders dann von ausreichender Zuverlässigkeit, wenn die Ausgangsgröße einmal pro Zündperiode erfasst wird und die Zylinderbänke mit gleichem Drehmomentenbeitrag betrieben werden.
Wird die Ausgangsgröße jedoch mehrmals pro Zündperiode erfasst, dann wird die Zuverlässigkeit einer Weiterverarbeitung des charakteristischen Wertes für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine erhöht, wenn als charakteristischer Wert für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine ein Ausgangsgrößenmittelwert über mehrere, insbesondere zeitlich direkt aufeinander folgende Werte für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine gebildet wird.
Von ausreichender Zuverlässigkeit für die Weiterverarbeitung des charakteristischen Wertes für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine ist es, wenn der Wert für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine mehrmals, insbesondere zweimal, pro Zündperiode erfasst wird und wenn der Ausgangsgrößenmittelwert als Mittelwert über die pro Zündperiode erfassten Werte für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine gebildet wird. Auf diese Weise werden Schwankungen der erfassten Werte für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine, die sich während einer Zündperiode ergeben, berücksichtigt und sind gleichzeitig für eine nachfolgende Weiterverarbeitung der erfassten Werte für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine transparent, wirken sich dort also nicht in Form einer Schwingung aus, sodass der Komfort, insbesondere der Fahrkomfort, durch die die erfassten Werte für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine beispielsweise in Form des charakteristischen Wertes für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine weiterverarbeitenden Funktionen der Brennkraftmaschine erhöht werden kann bzw. nicht in unerwünschter Weise beeinträchtigt wird.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 ein Funktionsdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung und 2 einen beispielhaften Ablaufplan zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In 1 kennzeichnet 1 eine Brennkraftmaschine, die beispielsweise ein Fahrzeug antreibt. Die Brennkraftmaschine 1 kann beispielsweise als Ottomotor oder als Dieselmotor ausgebildet sein. Sie umfasst im Beispiel nach 1 zwei Zylinderbänke, nämlich eine erste Zylinderbank 5 und eine zweite Zylinderbank 10, wobei jede der beiden Zylinderbänke 5, 10 im Beispiel nach 1 vier Zylinder umfasst. Weiterhin sind Sensormittel 30 im Bereich der Brennkraftmaschine 1 angeordnet, die zu diskreten Zeitpunkten jeweils einen Wert für eine Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine erfassen. Bei der Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine kann es sich beispielsweise um ein Drehmoment, eine Leistung, eine Motordrehzahl oder einen vom Drehmoment und/oder der Leistung und/oder der Drehzahl abgeleitete Größe handeln. Im Folgenden soll beispielhaft angenommen werden, dass es sich bei der von den Sensormitteln 30 erfassten Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine 1 und die Motordrehzahl der Brennkraftmaschine 1 handelt. Die Sensormittel 30 sind in diesem Fall als Drehzahlsensor ausgebildet.
Die auf diese Weise durch den Drehzahlsensor 30 zeitdiskret erfassten Werte für die Motordrehzahl der Brennkraftmaschine 1 werden einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 15 und dort einer Ermittlungseinheit 20 zugeführt. Die Ermittlungseinheit 20 bildet aus den zeitdiskret zugeführten Werten für die Motordrehzahl der Brennkraftmaschine 1 einen charakteristischen Wert. Zu diesem Zweck wird die Ermittlungseinheit 20 von einer Steuerung 35 der Vorrichtung 15 gesteuert. Die Steuerung 35 steuert außerdem den Drehzahlsensor 30 insofern, als sie dem Drehzahlsensor 30 die Zeitpunkte vorgibt, zu denen der Drehzahlsensor 30 die Motordrehzahl der Brennkraftmaschine 1 abtasten, d. h. einen entsprechenden Wert für die Motordrehzahl der Brennkraftmaschine 1 erfassen soll. Im einfachsten Fall gibt die Steuerung 35 dem Drehzahlsensor 30 vor, die Motordrehzahl einmal pro Zündperiode der Brennkraftmaschine 1 zu erfassen. Die Zündperiode der Brennkraftmaschine 1 ist dabei die Zeitdauer zwischen zwei aufeinander folgenden Zündungen der Brennkraftmaschine 1. Wird nur ein Zylinder der Brennkraftmaschine 1 betrieben, so handelt es sich bei der Zündperiode um den zeitlichen Abstand zwischen zwei aufeinander folgenden Zündungen dieses Zylinders. Werden mehrere Zylinder der Brennkraftmaschine 1 betrieben, so können zwei aufeinander folgende Zündungen der Brennkraftmaschine 1 auch in verschiedenen Zylindern der Brennkraftmaschine 1 erfolgen, die auch nicht in der gleichen Zylinderbank liegen müssen. Die Zündperiode ist in diesem Fall ganz allgemein die Zeitdauer, die zwischen zwei zeitlich aufeinander folgenden Zündungen unabhängig vom jeweils gezündeten Zylinder vorliegt, also einfach der zeitliche Abstand zwischen zwei zeitlich direkt aufeinander folgenden Zündungen, wobei es keine Rolle spielt, in welchem Zylinder oder in welchen Zylindern diese beiden zeitlich direkt aufeinander folgenden Zündungen erfolgen.
Im einfachsten Fall gibt die Steuerung 35 dem Drehzahlsensor 30 vor, während einer Zündperiode nur einen einzigen Wert für die Motordrehzahl der Brennkraftmaschine 1 zu erfassen, wobei für eine Vielzahl von Erfassungszeitpunkten in vorteilhafter Weise immer die gleiche Kurbelwellenposition pro Zündperiode von der Steuerung 35 vorgegeben sein kann. Die Ermittlungseinheit 20 bildet dann den charakteristischen Wert für die Motordrehzahl der Brennkraftmaschine 1 in Form des jeweiligen vom Drehzahlsensor 30 erfassten Wertes für die Motordrehzahl selbst.
Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Steuerung 35 den Drehzahlsensor 30 zu mehreren Zeitpunkten pro Zündperiode zur Erfassung der Motordrehzahl veranlasst. Dabei kann es wiederum vorgesehen sein, dass diese Zeitpunkte für jede Zündperiode bei den gleichen Kurbelwellenwinkeln liegen. In diesem Fall wird die Ermittlungseinheit 20 von der Steuerung 35 veranlasst, für jede Zündperiode aus sämtlichen vom Drehzahlsensor 30 empfangenen Motordrehzahlwerten der entsprechenden Zündperiode einen Drehzahlmittelwert zu bilden. Während einer Zündperiode der Brennkraftmaschine 1 ändert sich die Motordrehzahl und auch das Motordrehmoment und die Motorleistung, denn eine Zündperiode umfasst mehrere Betriebsphasen des gezündeten Zylinders, von denen eine Betriebsphase eine Kompressionsphase mit geringerer Motordrehzahl, geringerem Motordrehmoment und geringerer Motorleistung und eine andere Betriebsphase eine Dekompressionsphase mit höherer Motordrehzahl, mit höherem Motordrehmoment und mit höherer Motorleistung ist. Pro Zündperiode ergibt sich somit eine Schwingung des zeitlichen Verlaufs der Motordrehzahl, des Motordrehmoments und der Motorleistung. Bei geeigneter Ansteuerung des Drehzahlsensors 30 durch die Steuerung 35 im oberen Kolbentotpunkt und im unteren Kolbentotpunkt des gerade gezündeten Zylinders erfasst der Drehzahlsensor 30 die Motordrehzahl an einer oder mehreren charakteristischen Stellen ihres zeitlichen Verlaufs während einer Zündperiode. Im Folgenden wird beispielhaft angenommen, dass die Steuerung 35 den Drehzahlsensor 30 dazu veranlasst, zweimal pro Zündperiode die Motordrehzahl zu erfassen. In vorteilhafter Weise veranlasst die Steuerung 35 dabei den Drehzahlsensors 30 die Motordrehzahl zu einem Zeitpunkt bzw. Kurbelwellenwinkel zu erfassen, in dem sich der gerade zu zündende Zylinder in einer Kompressionsphase befindet sowie zu einem Zeitpunkt oder Kurbelwellenwinkel, zu dem sich der gerade gezündete Zylinder in einer Dekompressionsphase befindet. Auf diese Weise erfasst der Drehzahlsensor 30 pro Zündperiode einen relativen Hochpunkt und einen relativen Tiefpunkt der Motordrehzahl. Diese werden an die Ermittlungseinheit 20 weitergeleitet, die aus den pro Zündperiode empfangenen Hoch- und Tiefpunkten der Motordrehzahl einen Mittelwert bildet als charakteristischen Wert für die Motordrehzahl der Brennkraftmaschine 1. Die Drehzahlerfassung durch den Drehzahlsensor 30 erfolgt in vorteilhafter Weise zu äquidistanten Zeitpunkten. Werden vier Zylinder der Brennkraftmaschine 1 betrieben, so beträgt der Zündabstand zwischen zwei direkt aufeinander folgend gezündeten Zylindern der Brennkraftmaschine 1 180° Kurbelwellenwinkel, sodass beim beschriebenen Beispiel der zeitliche Abstand zwischen zwei direkt aufeinander folgenden Drehzahlmessungen des Drehzahlsensors 30 jeweils 90° Kurbelwellenwinkel liegen. Werden alle acht Zylinder der Brennkraftmaschine 1 im Beispiel nach 1 betrieben, so beträgt der Zündabstand zwischen zwei direkt aufeinander folgend gezündeten Zylinder der Brennkraftmaschine 1 jeweils 90° Kurbelwellenwinkel und der Abstand zwischen zwei direkt zeitlich aufeinander folgenden Messpunkten zur Drehzahlerfassung jeweils 45° Kurbelwellenwinkel. Die Messung des relativen Hochpunktes der Motordrehzahl erfolgt dabei in der Kompressionsphase vor Erreichen des oberen Kolbentotpunktes des gerade zur Zündung anstehenden Zylinders und die Messung des relativen Tiefpunktes der Motordrehzahl der Dekompressionsphase nach dem oberen Kolbentotpunkt des gerade gezündeten Zylinders.
Wenn davon die Rede ist, dass die Ermittlungseinheit 20 den Mittelwert, gemeint ist hier der arithmetische Mittelwert, alternativ könnte es aber auch der geometrische oder ein sonstiger Mittelwert sein, der pro Zündperiode erfassten Motordrehzahlwerte bildet, so ist darunter in vorteilhafter Weise eine gleitende Mittelwertbildung über die jeweils zuletzt erfassten beiden Motordrehzahlwerte zu verstehen, die auch in zeitlich einander direkt benachbarte Zündperioden fallen könne, aber doch jeweils einen relativen Hochpunkt und einen relativen Tiefpunkt der Motordrehzahl beinhalten. Durch diesen gleitenden Mittelwert über die jeweils zuletzt vom Drehzahlsensor 30 erfassten Motordrehzahlen ergibt sich ein zeitlicher Verlauf des so gebildeten charakteristischen Wertes für die Motordrehzahl der Brennkraftmaschine 1.
Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen, dass der so gebildete zeitliche Verlauf des charakteristischen Wertes für die Motordrehzahl der Brennkraftmaschine 1 abhängig vom Betrieb der Zylinderbänke 5, 10 gefiltert wird. Diese Filterung wird durch das Filter 25 realisiert, dem der charakteristische Wert für die Motordrehzahl, beispielsweise in Form des beschriebenen gleitenden Mittelwertes für die Motordrehzahl, von der Ermittlungseinheit 20 zugeführt ist. Speziell beim Betrieb der Brennkraftmaschine 1 mit den beiden Zylinderbänken 5, 10 werden durch gleichzeitig unterschiedliche Betriebsarten der beiden Zylinderbänke 5, 10 Drehzahlschwingungen und auch Drehmomenten- und Leistungsschwingungen der Brennkraftmaschine 1 mit halber Zündfrequenz angeregt. Die Zündfrequenz entspricht dabei dem Kehrwert der Zündperiodendauer, also dem Kehrwert des zeitlichen Abstandes zwischen zwei direkt aufeinander folgenden Zündungen der Brennkraftmaschine 1. Dieser Frequenzanteil der halben Zündfrequenz ist auch in dem von der Ermittlungseinheit 20 gebildeten Drehzahlmittelwert noch immer enthalten. Um diese Schwingung durch Filterung mittels des Filters 25 für Funktionen der Brennkraftmaschine 1 zu eliminieren, die nicht extrem zeitkritisch sind, kann durch das Filter 25 beispielsweise eine weitere gleitende Mittelwertbildung über die zuletzt von der Ermittlungseinheit 20 gebildeten beiden Drehzahlmittelwerte durchgeführt werden. Bei extrem zeitkritischen Funktionen der Brennkraftmaschine, die hier so zu verstehen sind, dass diese Funktionen schneller als zwei Zündperioden einer Änderung der Motordrehzahl folgen müssen, sollte auf die Filterung durch das Filter 25 verzichtet werden. Solche zeitkritischen Funktionen können beispielsweise durch einen Leerlaufregler oder eine Ruckeldämpfungsfunktion gegeben sein. Die beiden Zylinderbänke 5, 10 können gleichzeitig in unterschiedlichen Betriebsarten betrieben werden, beispielsweise in dem die erste Zylinderbank 5 konventionell beispielsweise zum Antrieb des Fahrzeugs ein Luft-/Kraftstoffgemisch in den zugeordneten Zylindern verbrennt, die zweite Zylinderbank 10 sich jedoch in einem Regenerationsbetrieb zur Regeneration eines NOx-Speicher-Katalysators in einem in 1 nicht dargestellten Abgasstrang der Brennkraftmaschine oder zur Regeneration eines Partikelfilters im Falle eines Dieselmotors ebenfalls im Abgasstrang der Brennkraftmaschine betrieben wird. Unterschiedliche Betriebsarten der beiden Zylinderbänke 5, 10 können auch dann vorliegen, wenn eine der beiden Zylinderbänke 5, 10 im homogenen und die andere der beiden Zylinderbänke 5, 10 in einem teilhomogenen oder in einem Schichtbetrieb betrieben wird. Gleichzeitig unterschiedliche Betriebsarten der beiden Zylinderbänke 5, 10 können auch dann vorliegen, wenn nur die Zylinder der einen der beiden Zylinderbänke 5, 10 betrieben werden, die Zylinder der anderen der beiden Zylinderbänke 5, 10 jedoch abgeschaltet sind. In allen Fällen, in denen die beiden Zylinderbänke 5, 10 der Brennkraftmaschine 1 gleichzeitig in solchen unterschiedlichen Betriebsarten betrieben werden, liefern die beiden Zylinderbänke 5, 10 in der Regel unterschiedliche Momentenbeiträge und damit unterschiedliche zeitliche Motordrehzahlverläufe. Auf diese Weise ergibt sich bei einem solchen Betrieb der beiden Zylinderbänke 5, 10 gleichzeitig in unterschiedlichen Betriebsarten die beschriebene Drehzahlschwingung mit halber Zündfrequenz. Werden beide Zylinderbänke 5, 10 gleichzeitig in der gleichen Betriebsart betrieben, so tritt eine Drehzahlschwingung mit der halben Zündfrequenz nicht oder nur vernachlässigbar gering auf, sondern lediglich die bereits durch die Ermittlungseinheit 20 in Form des gleitenden Drehzahlmittelwertes eliminierte Drehzahlschwingung mit Zündfrequenz.
Im Falle einer Brennkraftmaschine mit mehr als zwei Zylinderbänken ergibt sich bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine, bei dem mindestens zwei der Zylinderbänke der Brennkraftmaschine 1 gleichzeitig in unterschiedlichen Betriebsarten betrieben werden eine Drehzahlschwingung, eine Drehmomentenschwingung und eine Leistungsschwingung der Brennkraftmaschine I mit einer Frequenz, die der durch die Zahl der Zylinderbänke der Brennkraftmaschine 1 dividierten Zündfrequenz entspricht. Diese kann durch das Filter 25 dadurch eliminiert werden, dass im Filter 25 über die zeitlich zuletzt von der Ermittlungseinheit 20 ermittelten n Drehzahlmittelwerte gemittelt wird, wobei n der Anzahl der Zylinderbänke der Brennkraftmaschine I entspricht.
Die Steuerung 35 steuert das Filter 25 in Abhängigkeit des Betriebes der Zylinderbänke der Brennkraftmaschine 1 für eine geeignete Filterung an. Werden beide Zylinderbänke 5, 10 im Beispiel nach 1 gleichzeitig in der gleichen Betriebsart betrieben, so steuert die Steuerung 35 das Filter 25 derart an, dass die in der Ermittlungseinheit 20 gebildeten und an das Filter 25 weitergeleiteten Drehzahlmittelwerte nicht weiter gemittelt sondern als solche vom Filter 25 ausgegeben werden. Alternativ kann die Mittelung durch das Filter 25 auch permanent aktiviert sein. Auch für den Fall, dass bei mehr als zwei Zylinderbänken der Brennkraftmaschine 1 sämtliche Zylinderbänke gleichzeitig in der gleichen Betriebsart betrieben werden, veranlasst die Steuerung 35 das Filter 25 dazu, die von der Ermittlungseinheit 20 empfangenen gleitenden Drehzahlmittelwerte als solche an seinem Ausgang abzugeben und nicht weiterzufiltern. Der Steuerung 35 sind dabei in allen beschriebenen Fällen und in dem Fachmann bekannter Weise Informationen über die Betriebsarten der Zylinderbänke der Brennkraftmaschine 1 zugeführt, wobei diese Informationen der Steuerung 35 auch schon dadurch bekannt sein können, dass sie diese Betriebsarten selbst veranlasst und die entsprechenden Zylinderbänke der Brennkraftmaschine 1 in der 1 nicht dargestellter Weise ansteuert.
Durch die beschriebene Mittelwertbildung im Filter 25 wird also in dem Fall, in dem die Zylinderbänke der Brennkraftmaschine 1 gleichzeitig in unterschiedlicher Betriebsart betrieben werden, der zeitliche Verlauf des von der Ermittlungseinheit 20 in Form des Drehzahlmittelwertes gebildeten charakteristischen Wertes für die Motordrehzahl der Brennkraftmaschine 1 abhängig von der Zündfrequenz gefiltert, wobei eine Frequenzkomponente des zeitlichen Verlaufs des von der Ermittlungseinheit 20 gebildeten charakteristischen Wertes für die Motordrehzahl der Brennkraftmaschine 1 durch die Filterung im Filter 25 eliminiert wird, wobei diese Frequenzkomponente der durch die Zahl der Zylinderbänke der Brennkraftmaschine 1 dividierten Zündfrequenz entspricht. Die Filterung kann dabei durch das Filter 25 in der beschriebenen Weise besonders einfach dadurch bewirkt werden, dass der zeitliche Verlauf des von der Ermittlungseinheit 20 gebildeten charakteristischen Wertes für die Motordrehzahl der Brennkraftmaschine 1 über eine Anzahl von zeitlich aufeinander folgenden charakteristischen Werten für die Motordrehzahl der Brennkraftmaschine 1 gemittelt wird, wobei diese Anzahl in vorteilhafter Weise der Anzahl der Zylinderbänke der Brennkraftmaschine 1 entspricht. Für eine solche Filterung durch Mittelwertbildung kann ein geeignet ausgelegtes digitales Filter in dem Fachmann bekannter Weise verwendet werden.
Für den Fall, in dem die Zylinderbänke der Brennkraftmaschine 1 nicht im zyklischen Wechsel befeuert werden, d. h. in dem bei der Befeuerung bzw. Zündung der Zylinder nicht zyklisch unter den Zylinderbänken der Brennkraftmaschine 1 abgewechselt wird, ergeben sich im Falle des gleichzeitigen unterschiedlichen Betriebs mindestens zweier Zylinderbänke der Brennkraftmaschine 1 Drehzahlschwingungen, Drehmomentenschwingungen und Leistungsschwingungen mit Nockenwellenfrequenz und ganzzahligen Vielfachen dieser Nockenwellenfrequenz bis hin zu einer Frequenzkomponente, die der durch die Zahl der Zylinderbänke der Brennkraftmaschine 1 dividierten Zündfrequenz entspricht. Die Nockenwellenfrequenz ist dabei der Kehrwert der Zeitdauer für eine Nockenwellenumdrehung der Brennkraftmaschine 1. Die Nockenwellenfrequenz entspricht einer halben Kurbelwellenfrequenz, weil eine Nockenwellenumdrehung zwei Kurbelwellenumdrehungen entspricht. In einem solchen Fall muss die Steuerung 35 das Filter 25 dazu veranlassen, die genannten Frequenzen aus dem zeitlichen Verlauf des von der Ermittlungseinheit 20 gelieferten charakteristischen Wertes für die Motordrehzahl zu eliminieren. Auch diese Schwingungen können mittels eines geeignet ausgelegten digitalen Filters in dem Fachmann bekannter Weise eliminiert werden.
Je nach Betrieb der Brennkraftmaschine 1, bei dem die Zylinderbänke der Brennkraftmaschine 1 gleichzeitig in der gleichen Betriebsart, gleichzeitig in unterschiedlicher Betriebsart, im zyklischen Wechsel befeuert oder nicht im zyklischen Wechsel befeuert betrieben werden, ist somit eine unterschiedliche Filterung des von der Ermittlungseinheit 20 im Filter 25 empfangenen zeitlichen Verlaufs des charakteristischen Wertes für die Drehzahl der Brennkraftmaschine erforderlich. Zu diesem Zweck kann die Steuerung 35 je nach Betrieb der Brennkraftmaschine 1 zwischen verschiedenen Filterfunktionen des Filters 25 umschalten, die die für den aktuellen Betrieb der Brennkraftmaschine 1 in der zuvor beschriebenen Weise erforderliche Filterung durchführen. Der gefilterte zeitliche Verlauf des charakteristischen Wertes für die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 wird dann vom Filter 25 ausgegeben und kann verschiedenen weiteren, in 1 nicht dargestellten Reglern, Kennlinien und Kennfeldern der Brennkraftmaschine zugeführt werden, die auf eine Drehzahlinformation angewiesen sind.
In 2 ist nun ein Ablaufplan für einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Nach dem Start des Programms, der beispielsweise mit dem Start der Brennkraftmaschine 1 zusammenfallen kann, veranlasst die Steuerung 35 zu einem in der oben beschriebenen Weise geeigneten Zeitpunkt bzw. entsprechenden Kurbelwellenwinkel die Erfassung der Motordrehzahl der Brennkraftmaschine 1 mittels des Drehzahlsensors 30. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 105 verzweigt.
Bei Programmpunkt 105 prüft die Steuerung 35, ob die Brennkraftmaschine 1 noch läuft. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 115 verzweigt, andernfalls wird das Programm verlassen.
Bei Programmpunkt 115 prüft die Steuerung 35, ob genügend Drehzahlwerte zum aktuellen Zeitpunkt vom Drehzahlsensor 30 erfasst und an die Ermittlungseinheit 20 weitergeleitet wurden, die die Bildung eines charakteristischen Wertes für die Motordrehzahl sowie die Filterung dieses charakteristischen Wertes durch das Filter 25 ermöglichen. Im Falle der oben beschriebenen Filterung durch Mittelwertbildung sind bei n Zylinderbänken der Brennkraftmaschine 1 für diese Filterung 2n vom Drehzahlsensor 30 aufeinander folgend erfasste Drehzahlwerte erforderlich. Liegen genügend Drehzahlwerte vor, so wird zu einem Programmpunkt 120 verzweigt, andernfalls wird zu Programmpunkt 100 zurück verzweigt und der Drehzahlsensor 30 von der Steuerung 35 zur Erfassung des nächsten Drehzahlwertes zum nächsten vorgegebenen Zeitpunkt bzw. Kurbelwellenwinkel veranlasst. Die vorgegebenen Zeitpunkte bzw. Kurbelwellenwinkel für die Erfassung der Motordrehzahl können dabei in der oben beschriebenen Weise vorgegeben werden, um relative Hoch- und Tiefpunkte des zeitlichen Verlaufs der Motordrehzahl mittels des Drehzahlsensors 30 zu erfassen.
Bei Programmpunkt 120 veranlasst die Steuerung 35 die Ermittlungseinheit 20 dazu, aus den zuletzt vom Drehzahlsensor 30 während der Dauer einer Zündperiode erfassten Drehzahlwerte einen Drehzahlmittelwert als charakteristischen Wert für die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 zu bilden. Im oben beschriebenen Beispiel wird der Mittelwert über die zwei zuletzt erfolgten Drehzahlmessungen des Drehzahlsensors 30 in der Ermittlungseinheit 20 von der Steuerung 35 veranlasst. Diese beiden Drehzahlwerte stellen wie beschriebenen einen relativen Hoch- und einen relativen Tiefpunkt des zeitlichen Drehzahlverlaufs dar, wobei in diesem Beispiel die Mess- bzw. Abtastfrequenz des Drehzahlsensors 30 gleich der doppelten Zündfrequenz gewählt ist. Sie kann alternativ auch gleich der Zündfrequenz gewählt werden, wobei dann pro Zündperiode nur ein Messwert zur Verfügung steht, der gleichzeitig dem charakteristischen Wert für die Drehzahl entspricht. Die Mess- bzw. Abtastfrequenz kann jedoch auch größer als die doppelte Zündfrequenz sein, wobei dann mehr als zwei Drehzahlmesswerte pro Zündperiode vom Drehzahlsensor 30 geliefert werden, über die dann die Ermittlungseinheit 20 zur Bildung des Drehzahlmittelwertes als charakteristischen Wert für die Motordrehzahl der Brennkraftmaschine 1 mitteln muss.
Im letztgenannten Fall kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass neben dem Kurbelwellenwinkel für den relativen Hochpunkt und dem Kurbelwellenwinkel für den relativen Tiefpunkt des zeitlichen Verlaufs der Motordrehzahl noch ein bzw. mehrere weitere Kurbelwellenwinkel vorgegeben werden, zu denen der Drehzahlsensor 30 die Motordrehzahl erfassen soll wobei diese Vorgabe beispielsweise auch beliebig sein kann. Dennoch ist es weniger aufwändig, wenn die Kurbelwellenwinkel, zu denen der Drehzahlsensor 30 die Motordrehzahl erfassen bzw. abtasten soll, äquidistant sind. Nach Programmpunkt 120 wird zu einem Programmpunkt 122 verzweigt. Bei Programmpunkt 122 prüft die Steuerung 35, ob gerade eine die Drehzahlinformation am Ausgang des Filters 25 nutzende Funktion der Brennkraftmaschine 1 aktiv ist, die wie oben beschrieben extrem zeitkritisch ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 134 verzweigt, andernfalls wird zu einem Programmpunkt 110 verzweigt. Bei Programmpunkt 134 veranlasst die Steuerung 35 das Filter 25 dazu, den von der Ermittlungseinheit 20 empfangenen gleitenden Drehzahlmittelwert ungefiltert an seinem Ausgang abzugeben. Anschließend wird zu Programmpunkt 100 zurück verzweigt und der Drehzahlsensor 30 zur Erfassung des nächsten Drehzahlwertes von der Steuerung 35 veranlasst.
Bei Programmpunkt 110 prüft die Steuerung 35, ob eine Befeuerung der Zylinderbänke der Brennkraftmaschine 1 im zyklischen Wechsel als Betriebsart der Brennkraftmaschine 1 bzw. der Zylinderbänke der Brennkraftmaschine 1 aktuell eingestellt ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 125 verzweigt, andernfalls wird zu einem Programmpunkt 135 verzweigt.
Bei Programmpunkt 125 prüft die Steuerung 35, ob sämtliche Zylinderbänke der Brennkraftmaschine 1 gleichzeitig in der gleichen Betriebsart betrieben werden. Ist dies der Fall, so wird zu Programmpunkt 134 verzweigt, andernfalls wird zu einem Programmpunkt 130 verzweigt.
Bei Programmpunkt 130 veranlasst die Steuerung 35 das Filter 25 dazu, über die n zuletzt von der Ermittlungseinheit 20 empfangenen gleitenden Drehzahlmittelwerte zu mitteln, wobei n die Anzahl der Zylinderbänke der Brennkraftmaschine 1 ist. Der so gebildete gleitende Mittelwert stellt einen gefilterten charakteristischen Wert für die Motordrehzahl der Brennkraftmaschine 1 dar und wird am Ausgang des Filters 25 zur Weiterverarbeitung zur Verfügung gestellt. Anschließend wird zu Programmpunkt 100 zurück verzweigt.
Bei Programmpunkt 135 ermittelt die Steuerung 35 aus den zuletzt von der Ermittlungseinheit 20 gebildeten gleitenden Drehzahlmittelwerten über eine Nockenwellenumdrehungsdauer die Spektralanteile dieses gleitenden zeitlichen von der Ermittlungseinheit 20 ermittelten Drehzahlmittelwertes. Dies kann beispielsweise mittels einer Fourieranalyse erfolgen. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 140 verzweigt.
Bei Programmpunkt 140 veranlasst die Steuerung 35 das Filter 25 zur Eliminierung von Schwingungen, die sich gemäß der Fourieranalyse bei Programmpunkt 135 ggf. bei der Nockenwellenfrequenz als Kehrwert einer Nockenwellenumdrehungsdauer sowie bei ganzzahligen Vielfachen dieser Nockenwellenfrequenz und einer Frequenz, die der Zündfrequenz dividiert durch die Anzahl der Zylinderbänke der Brennkraftmaschine 1 entspricht, ergeben. Das entsprechend gefilterte Signal wird am Ausgang des Filters 25 der Weiterverarbeitung zur Verfügung gestellt. Anschließend wird zu Programmpunkt 100 zurück verzweigt und der Drehzahlsensor 30 zur Erfassung des nächsten Drehzahlwertes von der Steuerung 35 veranlasst. Der Programmschritt 135 kann auch weggelassen werden und bei Programmpunkt 140 kann dann das Filter 25 von der Steuerung 35 generell dazu veranlasst werden, Spektralanteile bei der Nockenwellenfrequenz, ganzzahligen Vielfachen der Nockenwellenfrequenz und einer Frequenz, die der Zündfrequenz dividiert durch die Anzahl der Zylinderbänke der Brennkraftmaschine 1 entspricht, aus dem von der Ermittlungseinheit 20 empfangenen zeitlichen Verlauf des charakteristischen Wertes für die Motordrehzahl der Brennkraftmaschine 1 zu eliminieren und am Ausgang des Filters 25 zur Verfügung zu stellen.
Die Filterfunktionen im Filter 25 können auch mit einem Schätzverfahren gekoppelt werden, beispielsweise einem linearen oder quadratischen, um die durch die Filterfunktionen verursachten zeitlichen Verzögerungen auszugleichen.
Bei einem solchen Schätzverfahren werden der aktuelle Ausgangswert f_K des Filters 25 lind ein oder mehrere zurückliegende Ausgangswerte f_K-1, f_K-2 des Filters 25 benötigt. Die Gleichung für ein lineares Schätzverfahren lautet beispielsweise wie folgt: y = a₀·f_K + a₁·f_K-1 (1)
Die Gleichung für ein quadratisches Schätzverfahren lautet beispielsweise wie folgt: y = a₀·f_K + a₁ ^.f_K-1 + a₂·f_K-2 (2)
Die Koeffizienten a₀, a₁, a₂ werden abhängig vom Filteralgorithmus im Filter 25 in dem Fachmann bekannter Weise ermittelt. Am Ausgang der mit den Ausgangswerten des Filters 25 gespeisten Schätzverfahrens liegt dann der nach Gleichung (1) oder Gleichung (2) ermittelte Schätzwert y. Das Schätzverfahren ist in l durch das Bezugszeichen 40 als optionales Modul am Ausgang des Filters 25 gestrichelt dargestellt und gehört noch zur Vorrichtung 15.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) mit mehreren Zylinderbänken (5, 10), wobei über der Zeit mehrmals ein für eine Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine (1) charakteristischer Wert ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der so gebildete zeitliche Verlauf des charakteristischen Wertes für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine (1) abhängig vom Betrieb der Zylinderbänke (5, 10) gefiltert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Verlauf des charakteristischen Wertes für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine (1) abhängig von einer Zündfrequenz gefiltert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Frequenzkomponente des zeitlichen Verlaufs des charakteristischen Wertes für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine (1) durch Filterung eliminiert wird, die der durch die Zahl der Zylinderbänke (5, 10) dividierten Zündfrequenz entspricht.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Verlauf des charakteristischen Wertes für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine (1) über eine Anzahl von zeitlich aufeinander folgenden charakteristischen Werten für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine (1) gemittelt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderbänke (5, 10) in einer Weise befeuert werden, die von einem zyklischen Wechsel verschieden ist, und dass der zeitliche Verlauf des charakteristischen Wertes für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine (1) abhängig von einer Frequenz der Nockenwellenumdrehung oder einem Vielfachen dieser Frequenz gefiltert wird.
Verfahren nach einen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als charakteristischer Wert für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine (1) ein Wert für die Ausgangsgröße selbst gewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der charakteristische Wert für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine (1) als Ausgangsgrößenmittelwert über mehrere Werte für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine (1) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine (1) mehrmals pro Zündperiode erfasst wird und dass der Ausgangsgrößenmittelwert als Mittelwert über die pro Zündperiode erfassten Werte für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine (1) gebildet wird.
Vorrichtung (15) zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) mit mehreren Zylinderbänken (5, 10), wobei Ermittlungsmittel (20) vorgesehen sind, die über der Zeit mehrmals einen für eine Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine (1) charakteristischen Wert ermitteln, dadurch gekennzeichnet, dass Filtermittel (25) vorgesehen sind, die den so gebildeten zeitlichen Verlauf des charakteristischen Wertes für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine (1) abhängig vom Betrieb der Zylinderbänke (5, 10) filtern.