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DE102008052245A1 - Verfahren zum Ermitteln einer kurbelwellentorsionsoptimalen Betriebsweise einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum Ermitteln einer kurbelwellentorsionsoptimalen Betriebsweise einer Brennkraftmaschine Download PDF

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DE102008052245A1
DE102008052245A1 DE200810052245 DE102008052245A DE102008052245A1 DE 102008052245 A1 DE102008052245 A1 DE 102008052245A1 DE 200810052245 DE200810052245 DE 200810052245 DE 102008052245 A DE102008052245 A DE 102008052245A DE 102008052245 A1 DE102008052245 A1 DE 102008052245A1
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DE
Germany
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injection quantity
crankshaft
internal combustion
combustion engine
quantity adjustment
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE200810052245
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English (en)
Inventor
Reinhold Dr. Hagel
Mehmet Tuna
Ahmad Chamma
Kayhan Dr. Goeney
Dirk Zuckmantel
Benjamin Schüler
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.)
Mercedes Benz Group AG
Aumovio Microelectronic GmbH
Original Assignee
Conti Temic Microelectronic GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Ermitteln einer kurbelwellentorsionsoptimalen Betriebsweise einer Brennkraftmaschine werden mehrere Einspritzmengenverstellungen (DeltaM) derart durchgeführt, dass ein Spektralanteil 1,5-ter Ordnung (A1,5, P1,5) angeregt wird. Bei einer kurbelwellentorsionsoptimalen Einspritzmengenverstellung (DeltaMK)m weist ein Amplitudenverlauf (A1,5) ein Amplitudenminimum (Amin) und ein Phasenverlauf (P1,5) einen Phasensprung (DeltaP) auf, sodass aus dem Spektralanteil 1,5-ter Ordnung die kurbelwellentorsionsoptimale Einspritzmengenverstellung (DeltaMK) bestimmbar ist. Bei dieser weist eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine minimale Torsionsschwingungen auf, sodass in einem Drehzahlsignal der Kurbelwelle Störeinflüsse aufgrund von diesen Torsionsschwingungen weitestgehend eliminiert sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer kurbelwellentorsionsoptimalen Betriebsweise einer Brennkraftmaschine.
  • Zylinderindividuelle Regelungsverfahren, wie beispielsweise die Zylindergleichstellung oder die Nullmengenkalibrierung, erfordern eine genaue Informationsgewinnung über den Zustand der Verbrennung in den einzelnen Zylindern. Zur Informationsgewinnung wird in der Regel das Drehzahlsignal der Kurbelwelle verwendet. Dieses enthält neben den interessierenden Einflüssen, die von der eingespritzten und verbrannten Kraftstoffmenge verursacht werden, auch mechanische Störeinflüsse, die durch Torsionsschwingungen der Kurbelwelle verursacht werden. Diese mechanischen Störeinflüsse beeinträchtigen die Genauigkeit der zylinderindividuellen Regelungsverfahren.
  • Aus der DE 102 35 665 A1 ist bekannt, das Drehzahlsignal in einen Winkel-Frequenzbereich zu transformieren und die dadurch gewonnenen Spektralanteile des Drehzahlsignals einer sogenannten Schleppkorrektur zu unterziehen. Die Schleppkorrektur wird wahlweise am Prüfstand im Schleppbetrieb der Brennkraftmaschine oder während der Fahrt im Schubbetrieb durchgeführt. In diesen Betriebszuständen erfolgt keine Einspritzung von Kraftstoff, sodass aus dem Drehzahlsignal Korrekturwerte für die Spektralanteile ermittelt werden können, die die mechanischen Störeinflüsse im Drehzahlsignal eliminieren. Nachteilig bei dieser Schleppkorrektur ist, dass die mechanischen Störeinflüsse aufgrund von Torsionsschwingungen der Kurbelwelle nur unzureichend eliminiert werden können, da im unbefeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine, also im Schleppbetrieb oder im Schubbetrieb, andere Druckverhältnisse in den Zylindern herrschen als im befeuerten Betrieb und daher im befeuerten Betrieb eine stärkere Torsion der Kurbelwelle auftritt als im unbefeuerten Betrieb.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ermitteln einer kurbelwellentorsionsoptimalen Betriebsweise einer Brennkraftmaschine zu schaffen, das eine einfache und genaue Elimination von Torsionsschwingungen der Kurbelwelle ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass sich die Torsionsschwingungen der Kurbelwelle im befeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine im Wesentlichen in dem Spektralanteil 1,5-ter Ordnung des Drehzahlsignals auswirken. Dadurch, dass mehrere Einspritzmengenverstellungen im befeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine durchgeführt werden, kann einerseits der Spektralanteil 1,5-ter Ordnung gezielt angeregt werden und andererseits ein Amplitudenverlauf und/oder ein Phasenverlauf des Spektralanteils 1,5-ter Ordnung in Abhängigkeit der Einspritzmengenverstellungen ermittelt werden. Aus dem Amplitudenverlauf und/oder dem Phasenverlauf kann anschließend eine kurbelwellentorsionsoptimale Einspritzmengenverstellung ermittelt werden, bei der im befeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine die Torsionsschwingungen der Kurbelwelle minimal sind. Die kurbelwellentorsionsoptimale Einspritzmengenverstellung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Amplitudenverlauf an dieser Stelle ein Amplitudenminimum und der Phasenverlauf einen Phasensprung aufweist. Die kurbelwellentorsionsoptimale Einspritzmengenverstellung charakterisiert eine kurbelwellentorsionsoptimale Betriebsweise der Brennkraftmaschine, bei der die Torsionsschwingungen der Kurbelwelle im befeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine minimal sind. Dadurch, dass die Brennkraftmaschine anschließend mit der kurbelwellentorsionsoptimalen Ein spritzmengenverstellung betrieben und das resultierende Drehzahlsignal analysiert wird, können Störeinflüsse im Drehzahlsignal aufgrund von Torsionsschwingungen der Kurbelwelle im normal befeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine, also ohne Einspritzmengenverstellung, einfacher und genauer eliminiert werden.
  • Ein Verfahren nach Anspruch 2 ermöglicht in einfacher Weise eine Anregung des Spektralanteils 1,5-ter Ordnung.
  • Eine Weiterbildung nach Anspruch 3 ermöglicht ein wirkungsvolles und leistungsneutrales Anregen des Spektralanteils 1,5-ter Ordnung. Dadurch, dass die Einspritzmengenverstellungen der Zylinderteilmengen komplementär zueinander durchgeführt werden, wird die Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine nicht verändert, wodurch die Einspritzmengenverstellungen auch im normalen Fahrbetrieb durchgeführt werden können.
  • Eine Weiterbildung nach Anspruch 4 stellt eine hohe Flexibilität beim Durchführen der Einspritzmengenverstellungen bereit. Die Einspritzmengenverstellungen können insbesondere auch im normalen Fahrbetrieb durchgeführt werden, ohne dass sich die Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine verändert.
  • Ein Verfahren nach Anspruch 5 ermöglicht eine genaue Elimination der Störeinflüsse aufgrund von Torsionsschwingungen der Kurbelwelle. Es wurde erkannt, dass die kurbelwellentorsionsoptimale Einspritzmengenverstellung von dem Lastzustand und/oder der Drehzahl, also dem Drehzahlsignal, der Brennkraftmaschine abhängig ist. Dementsprechend sind die Störeinflüsse aufgrund der Torsionsschwingungen genauer eliminierbar, wenn im gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine, also im ge samten Last- und Drehzahlbereich, entsprechende kurbelwellentorsionsoptimale Einspritzmengenverstellungen bestimmt werden. Die kurbelwellentorsionsoptimalen Einspritzmengenverstellungen können an ausgewählten Last-Drehzahl-Punkten in Form von Kennlinien oder Kennfeldern ermittelt werden. Nicht explizit ermittelte Punkte im Last-Drehzahl-Bereich können durch Interpolation berechnet werden.
  • Ein Verfahren nach Anspruch 6 ermöglicht eine einfache Elimination von Störeinflüssen aufgrund von Torsionsschwingungen der Kurbelwelle.
  • Ein Verfahren nach Anspruch 7 gewährleistet eine einfache und sichere Bestimmung der kurbelwellentorsionsoptimalen Einspritzmengenverstellung. Es wurde erkannt, dass der Amplitudenverlauf bei der kurbelwellentorsionsoptimalen Einspritzmengenverstellung ein Amplitudenminimum aufweist, das einfach und sicher bestimmbar ist. Dadurch, dass mehrere Einspritzmengenverstellungen durchgeführt werden, können Amplitudenwerte des Amplitudenverlaufs bestimmt werden, die Rückschlüsse auf das Amplitudenminimum ermöglichen.
  • Eine Weiterbildung nach Anspruch 8 ermöglicht in einfacher Weise das Bestimmen des Amplitudenminimums. Der Amplitudenverlauf kann durch zwei Abschnitte approximiert werden, die als Schnittpunkt das Amplitudenminimum aufweisen. Die Abschnitte können beispielsweise Geraden, Polynome oder Splines sein.
  • Eine Weiterbildung nach Anspruch 9 ermöglicht ein genaues Bestimmen des Amplitudenminimums mit geringem Rechenaufwand. Es wurde erkannt, dass der Amplitudenverlauf in guter Näherung durch zwei Geraden approximiert werden kann. Jede der Geraden kann durch zwei Einspritz mengenverstellungen, die zugehörige Amplitudenwerte im Amplitudenverlauf aufweisen, berechnet werden.
  • Ein Verfahren nach Anspruch 10 ermöglicht ein einfaches und genaues Ermitteln des Amplitudenminimums durch eine iterative Einspritzmengenverstellung.
  • Eine Weiterbildung nach Anspruch 11 ermöglicht eine schnelle und genaue Bestimmung des Amplitudenminimums, indem die Schrittweite zwischen Einspritzmengenverstellungen gleicher Richtung abnehmend ist. Ausgehend von einer großen Schrittweite erfolgt zunächst eine Annäherung an das Amplitudenminimum, wobei durch die zunehmende Verringerung der Schrittweite das Amplitudenminimum genau eingegrenzt werden kann.
  • Ein Verfahren nach Anspruch 12 ermöglicht eine einfache und sichere Bestimmung der kurbelwellentorsionsoptimalen Einspritzmengenverstellung. Es wurde erkannt, dass der Phasenverlauf bei der kurbelwellentorsionsoptimalen Einspritzmengenverstellung einen Phasensprung von ungefähr 180° aufweist, der einfach und sicher ermittelbar ist.
  • Eine Weiterbildung nach Anspruch 13 ermöglicht eine einfache und sichere iterative Bestimmung des Phasensprungs.
  • Eine Weiterbildung nach Anspruch 14 ermöglicht eine schnelle und genaue Ermittlung des Phasensprungs. Ausgehend von einer großen Schrittweite wird mit zunehmender Annäherung an den Phasensprung die Schrittweite verringert, sodass dieser genau eingegrenzt werden kann.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung. Es zeigen:
  • 1 eine Prinzipdarstellung einer Brennkraftmaschine,
  • 2 eine schematische Darstellung einer Einspritzmengenverstellung der Brennkraftmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
  • 3 einen Amplitudenverlauf eines Spektralanteils 1,5-ter Ordnung zum Bestimmen einer kurbelwellentorsionsoptimalen Einspritzmengenverstellung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
  • 4 eine schematische Darstellung einer Einspritzmengenverstellung der Brennkraftmaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
  • 5 einen Amplitudenverlauf des Spektralanteils 1,5-ter Ordnung zum Bestimmen der kurbelwellentorsionsoptimalen Einspritzmengenverstellung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, und
  • 6 einen Phasenverlaufs des Spektralanteils 1,5-ter Ordnung zum Bestimmen der kurbelwellentorsionsoptimalen Einspritzmengenverstellung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Eine Brennkraftmaschine 1 weist einen Motorblock 2 mit mehreren Zylindern 3 und einem Einspritzsystem 4 auf. Das Einspritzsystem 4 umfasst für jeden Zylinder 3 eine Einspritzeinheit 5 zum Einspritzen von Kraftstoff 6. Wie in 1 gezeigt ist, weist die Brennkraftmaschine 1 sechs Zylinder 3 auf, sodass eine Zylinderanzahl Z = 6 beträgt. Die Brennkraftmaschine 1 kann sowohl eine selbstzündende als auch eine nicht selbstzündende Brennkraftmaschine 1 sein.
  • Innerhalb des Motorblocks 2 ist eine Kurbelwelle 7 angeordnet und aus diesem herausgeführt. Zur Umwandlung der in den Zylindern 3 freigesetzten Energie des Kraftstoffs 6 in eine Rotationsbewegung ist die Kurbelwelle 7 mit nicht näher dargestellten Zylinderkolben verbunden.
  • An einem aus dem Motorblock 2 herausgeführten Ende der Kurbelwelle 7 ist zur Messung einer Drehzahl der Kurbelwelle 7 ein Geberrad 8 angeordnet. Das Geberrad 8 weist zur Ermittlung eines der Drehzahl entsprechenden Drehzahlsignals N der Kurbelwelle 7 äquidistante Winkelmarkierungen 9 auf. Die Winkelmarkierungen 9 weisen einen Markenabstand ΔW auf, der beispielsweise 6° oder 10° Kurbelwellenumdrehung entspricht. Das Geberrad 8 und die Einspritzeinheiten 5 stehen in Signalverbindung mit einem Steuergerät 10 zur Steuerung der Brennkraftmaschine 1. Das Steuergerät 10 umfasst eine Signalabtastungseinheit 11, eine Signalvorverarbeitungseinheit 12, eine Transformationseinheit 13 und eine Regelungseinheit 14.
  • Nachfolgend wird das Ermitteln einer kurbelwellentorsionsoptimalen Betriebsweise der Brennkraftmaschine 1 beschrieben. Bei der kurbelwellen torsionsoptimalen Betriebsweise sind die Torsionsschwingungen der Kurbelwelle 7 minimal.
  • Im befeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine 1, beispielsweise an einem Prüfstand, werden ständig die Zeiten zwischen den Winkelmarkierungen 9 des Geberrades 8 detektiert und mittels der Signalabtastungseinheit 11 in das digitale Drehzahlsignal N der Kurbelwelle 7 umgerechnet. Das Drehzahlsignal N wird anschließend der Signalvorverarbeitungseinheit 12 zugeführt, in der mittels gespeicherter Korrekturwerte mechanische Fertigungstoleranzen des Geberrades 8 korrigiert werden. Mechanische Fertigungstoleranzen sind beispielsweise nicht äquidistante Markenabstände ΔW der Winkelmarkierungen 9.
  • Das Drehzahlsignal N wird anschließend der Transformationseinheit 13 zugeführt, die dieses in einen Winkel-Frequenzbereich transformiert. Die Transformation findet beispielsweise mittels einer diskreten Fourier-Transformation (DFT) statt. Aus der Transformation ergibt sich ein Frequenzspektrum mit Spektralanteilen mehrerer Ordnungen. Jeder Spektralanteil weist einen zugehörigen Amplitudenwert A und einen zugehörigen Phasenwert P auf. Die Spektralanteile des Frequenzspektrums werden der Regelungseinheit 14 zugeführt.
  • Zum Ermitteln einer kurbelwellentorsionsoptimalen Einspritzmengenverstellung ΔMK des Einspritzsystems 4 werden von der Regelungseinheit 14 mehrere Einspritzmengenverstellungen ΔM durchgeführt, sodass der Spektralanteil 1,5-ter Ordnung A1,5, P1,5 angeregt wird.
  • Wie aus 2 ersichtlich ist, weist die Brennkraftmaschine 1 eine Zündreihenfolge der Zylinder 3 von 1-5-3-6-2-4 auf. Der Spektralanteil 1,5-ter Ordnung A1,5, P1,5 kann bei dieser Zündreihenfolge gezielt angeregt werden, indem für eine erste Zylinderteilmenge T1, die den vierten bis sechsten Zylinder 3 umfasst, und für eine zweite Zylinderteilmenge T2, die den ersten bis dritten Zylinder 3 umfasst, Einspritzmengenverstellungen ΔM durchgeführt werden, die komplementär zueinander sind. Beispielsweise wird für die Zylinder 3 der ersten Zylinderteilmenge T1 relativ zu einer Normaleinspritzmenge M0 eine negative Einspritzmengenverstellung – ΔM und für die Zylinder 3 der zweiten Zylinderteilmenge T2 eine betragsmäßig entsprechende positive Einspritzmengenverstellung +ΔM durchgeführt. Dadurch, dass die Einspritzmengenverstellungen –ΔM und +ΔM komplementär zueinander durchgeführt werden, wird die Leistung der Brennkraftmaschine 1 nicht beeinflusst, sodass die Einspritzmengenverstellungen –ΔM und +ΔM leistungsneutral sind. Wie in 2 schematisch dargestellt ist, wird durch die Einspritzmengenverstellungen –ΔM und +ΔM eine Torsionsschwingung der Kurbelwelle 7 angeregt, deren Periodendauer 720° Kurbelwellenumdrehung/3 = 240° Kurbelwellenumdrehung beträgt. Diese Torsionsschwingung spiegelt sich im Spektralanteil 1,5-ter Ordnung A1,5, P1,5 wider.
  • Zum Ermitteln der kurbelwellentorsionsoptimalen Einspritzmengenverstellung ΔMK ist es erforderlich, dass mehrere Einspritzmengenverstellungen ΔM durchgeführt werden. Tabelle 1 zeigt beispielhaft vier Einspritzmengenverstellungen ΔM1 bis ΔM4, wobei diese jeweils durch die positive oder negative Einspritzmengenverstellung +ΔM, –ΔM für die erste Zylinderteilmenge T1 benannt sind. Die Zahlenwerte in Tabelle 1 geben an, um welchen Prozentsatz der eingespritzte Kraftstoff 6 ausgehend von der Normaleinspritzmenge M0 verstellt wurde.
    Einspritzmengenverstellung Zyl. 1 Zyl. 2 Zyl. 3 Zyl. 4 Zyl. 5 Zyl. 6
    ΔM1 = +10% –10% –10% –10% +10% +10% +10%
    ΔM2 = +20% –20% –20% –20% +20% +20% +20%
    ΔM3 = –10% +10% +10% +10% –10% –10% –10%
    ΔM4 = –20% +20% +20% +20% –20% –20% –20%
  • 3 zeigt einen Amplitudenverlauf A1,5 und einen Phasenverlauf P1,5 des Spektralanteils 1,5-ter Ordnung in Abhängig von der Einspritzmengenverstellung ΔM. Der Amplitudenverlauf A1,5 charakterisiert die Amplitude des Spektralanteils 1,5-ter Ordnung in Abhängigkeit der Einspritzmengenverstellung ΔM und weist bei der kurbelwellentorsionsoptimalen Einspritzmengenverstellung ΔMK ein Amplitudenminimum Amin auf. Der Phasenverlauf P1,5 charakterisiert die Phase des Spektralanteils 1,5-ter Ordnung in Abhängigkeit von der Einspritzmengenverstellung ΔM und weist bei der kurbelwellentorsionsoptimalen Einsprtzmengenverstellung ΔMK einen Phasensprung ΔP von ungefähr 180° auf. Die den Einspritzmengenverstellungen ΔM1 bis ΔM4 entsprechenden Amplitudenwerte A1 bis A4 sowie Phasenwerte P1 bis P4 sind in 3 dargestellt.
  • Zum Ermitteln der kurbelwellentorsionsoptimalen Einspritzmengenverstellung ΔMK wird der Amplitudenverlauf A1,5 durch zwei Abschnitte G1 und G2 in Form von Geraden approximiert. Durch die Amplitudenwerte A1 und A2 sowie A3 und A4 können in einfacher Weise Gleichungen für die Geraden G1 und G2 gewonnen werden, wobei das Amplitudenminimum Amin und damit die kurbelwellentorsionsoptimale Einspritzmengenverstellung ΔMK als Schnittpunkt dieser Geraden G1 und G2 ermittelt werden kann.
  • Alternativ kann der Amplitudenverlauf A1,5 durch beliebige Funktionsapproximatoren, wie beispielsweise Polynome oder Splines, approximiert werden, wobei sich die kurbelwellentorsionsoptimale Einspritzmengenverstellung ΔMK stets durch das Bestimmen des Amplitudenminimums Amin ergibt. Die Approximation kann beispielsweise mittels linearer Regression erfolgen.
  • Das Ermitteln der kurbelwellentorsionsoptimalen Einspritzmengenverstellung ΔMK erfolgt im gesamten Lastbereich und/oder Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine 1 entsprechend einem vorgegebenen Raster, sodass die kurbelwellentorsionsoptimale Einspritzmengenverstellung ΔMK in Form einer Kennlinie und/oder eines Kennfeldes für beliebige Lastzustände und beliebige Drehzahlen der Brennkraftmaschine 1 vorliegt. Die Ermittlung kann sich dabei auf ausgezeichnete Last- und Drehzahlpunkte beschränken, wobei nötige Zwischenwerte durch Interpolation erhalten werden können.
  • Nach dem Bestimmen der kurbelwellentorsionsoptimalen Einspritzmengenverstellung ΔMK wird die Brennkraftmaschine 1 mit dieser betrieben, sodass das Drehzahlsignal N einen minimalen Störeinfluss aufgrund von Torsionsschwingungen der Kurbelwelle 7 aufweist. Bei der kurbelwellentorsionsoptimalen Einspritzmengenverstellung ΔMK werden Gegenschwingungen der Kurbelwelle 7 erzeugt, die die Torsionsschwingungen im Wesentlichen kompensieren, sodass diese minimal sind. In dieser Betriebsweise der Brennkraftmaschine 1 aus dem Drehzahlsignal N gewonnene Informationen, wie beispielsweise das Frequenzspektrum, werden zur Berechnung von Korrekturwerten genutzt, die den Störeinfluss der Torsionsschwingungen eliminieren. Mittels der kurbelwellentorsionsoptimalen Ein spritzmengenverstellung ΔMK können beispielsweise vorhandene Korrekturwerte, die im Rahmen einer Laufruheregelung ermittelt wurden, modifiziert werden, sodass der Störeinfluss aufgrund der Torsionsschwingungen reduziert wird. Hierdurch kann beispielsweise eine Verbesserung der Laufruheregelung erzielt werden, da bei der Gleichstellung der Einspritzmengen der Störeinfluss aufgrund der Torsionsschwingungen weitestgehend eliminiert ist. Die ermittelten Korrekturwerte werden in der Regelungseinheit 14 für die zylinderindividuellen Regelungsverfahren verwertet.
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 4 und 5 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Der wesentliche Unterschied gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass die Zündreihenfolge 1-2-3-4-5-6 ist und dementsprechend die erste Zylinderteilmenge T1 den zweiten, vierten und sechsten Zylinder 3 und die zweite Zylinderteilmenge T2 den ersten, dritten und fünften Zylinder 3 umfasst. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass das Amplitudenminimum Amin iterativ ermittelt wird. Hierzu wird abwechselnd eine positive Einspritzmengenverstellung +ΔM und eine negative Einspritzmengenverstellung –ΔM durchgeführt, wobei die aufeinander folgenden Einspritzmengenverstellungen ΔM in gleicher Richtung, also positiv oder negativ, betragsmäßig abnehmend sind, sodass das Amplitudenminimum Amin genau eingegrenzt wird. Eine Schrittweite ΔS zwischen zwei aufeinander folgenden Einspritzmengenverstellungen ΔM in gleicher Richtung kann konstant oder abnehmend sein. 5 veranschaulicht ein iteratives Verfahren mit einer konstanten Schrittweite ΔS von 5%. Ausgehend von einer ersten Einspritzmengenverstellung ΔM1 = 20% wird das Amplitudenminimum Amin durch nachfolgende Einspritzmengenverstellungen ΔM2, ΔM3, ΔM4, ... zunehmend eingegrenzt. Hinsichtlich der weiteren Funktionsweise wird auf das erste Ausführungsbeispiel verwiesen.
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 6 ein drittes Ausführungsbeispiel beschrieben. Der wesentliche Unterschied gegenüber den vorangegangenen Ausführungsbeispielen ist, dass die kurbelwellentorsionsoptimale Einspritzmengenverstellung ΔMK anhand des Phasenverlaufs P1,5 ermittelt wird, indem iterativ der Phasensprung ΔP von ungefähr 180° bestimmt wird. Die Schrittweite ΔS zwischen zwei aufeinander folgenden Einspritzmengenverstellungen ΔM in gleicher Richtung kann konstant oder abnehmend sein. 6 zeigt beispielsweise ein iteratives Verfahren zur Bestimmung des Phasensprungs ΔP, bei dem ausgehend von einer ersten Einspritzmengenverstellung ΔM1 = 20% die Schrittweite ΔS bei nachfolgenden Einspritzmengenverstellungen ΔM2, ΔM3, ΔM4, ΔM5, ΔM6, ... in gleicher Richtung abnimmt, sodass der Phasensprung ΔP genau eingegrenzt werden kann. Hinsichtlich der weiteren Funktionsweise wird auf die vorangegangenen Ausführungsbeispiele verwiesen.
  • Die beschriebenen Verfahren zur Bestimmung der kurbelwellentorsionsoptimalen Einspritzmengenverstellung ΔM können sowohl ausgehend von dem schleppkorrigierten als auch von dem nicht schleppkorrigierten Drehzahlsignal N erfolgen. Darüber hinaus kann die Anregung des Spektralanteils 1,5-ter Ordnung A1,5, P1,5 prinzipiell beliebig erfolgen. Werden die beschriebenen Verfahren an einem Prüfstand durchgeführt, so muss das Durchführen der Einspritzmengenverstellungen ΔM nicht leistungsneutral erfolgen. Dementsprechend können beispielsweise nur die Einspritzeinheiten 5, die der ersten Zylinderteilmenge T1 oder der zweiten Zylinderteilmenge T2 zugehören, verstellt werden. Darüber hinaus kann der Spektralanteil 1,5-ter Ordnung A1,5, P1,5 in entsprechender Weise auch bei anderen Zylinderanzahlen Z und anderen Zündreihenfolgen angeregt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 10235665 A1 [0003]

Claims (14)

  1. Verfahren zum Ermitteln einer kurbelwellentorsionsoptimalen Betriebsweise einer Brennkraftmaschine, umfassend die Schritte: – Bereitstellen einer Brennkraftmaschine (1) mit – einer Kurbelwelle (7), – mehreren mit der Kurbelwelle (7) zusammenwirkenden Zylindern (3), und – einem Einspritzsystem (4) zum Einspritzen von Kraftstoff (6) in die Zylinder (3), – Bestimmen eines Drehzahlsignals (N) der Kurbelwelle (7) im befeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine (1), – Durchführen von mehreren Einspritzmengenverstellungen (ΔM) des Einspritzsystems (4) im befeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine (1) derart, dass ein Spektralanteil 1,5-ter Ordnung (A1,5, P1,5) des Drehzahlsignals (N) angeregt wird, – Bestimmen des Spektralanteils 1,5-ter Ordnung (A1,5, P1,5) durch Transformieren des Drehzahlsignals (N) in einen Frequenzbereich, und – Ermitteln einer kurbelwellentorsionsoptimalen Einspritzmengenverstellung (ΔMK) des Einspritzsystems (4) anhand des Spektralanteils 1,5-ter Ordnung (A1,5, P1,5).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für eine erste Zylinderteilmenge (T1) relativ zu einer Normaleinspritzmenge (M0) eine positive Einspritzmengenverstellung (+ΔM) und/oder für eine zweite Zylinderteilmenge (T2) eine negative Einspritzmengenverstellung (–ΔM) durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die positive Einspritzmengenverstellung (+ΔM) und die negative Einspritzmengenverstellung (–ΔM) komplementär zueinander durchgeführt werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die positive Einspritzmengenverstellung (+ΔM) und die negative Einspritzmengenverstellung (–ΔM) leistungsneutral durchgeführt werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die kurbelwellentorsionsoptimale Einspritzmengenverstellung (ΔMK) in Abhängigkeit von einem Lastzustand und/oder einer Drehzahl der Brennkraftmaschine (1) ermittelt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der kurbelwellentorsionsoptimalen Einspritzmengenverstellung (ΔMK) mindestens ein Korrekturwert zur Elimination eines Störeinflusses aufgrund von Torsionsschwingungen der Kurbelwelle (7) ermittelt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die kurbelwellentorsionsoptimale Einspritzmengenverstellung (ΔMK) anhand eines Amplitudenminimums (Amin) eines Amplitudenverlaufs (A1,5) bestimmt wird, wobei der Amplitudenverlauf (A1,5) eine Amplitude des Spektralanteils 1,5-ter Ordnung (A1,5, P1,5) in Abhängigkeit von der Einspritzmengenverstellung (ΔM) charakterisiert.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Amplitudenverlauf (A1,5) durch zwei Abschnitte (G1, G2) approximiert wird, wobei das Amplitudenminimum (Amin) als Schnittpunkt der Abschnitte (G1, G2) bestimmt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (G1, G2) Geraden sind.
  10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Amplitudenminimum (Amin) derart iterativ ermittelt wird, dass abwechselnd eine positive und eine negative Einspritzmengenverstellung (+ΔM, –ΔM) durchgeführt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schrittweite (ΔS) zwischen Einspritzmengenverstellungen (ΔM) gleicher Richtung abnehmend ist.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die kurbelwellentorsionsoptimale Einspritzmengenverstellung (ΔMK) anhand eines Phasensprungs (ΔP) eines Phasenverlaufs (P1,5) bestimmt wird, wobei der Phasenverlauf (P1,5) eine Phase des Spektralanteils 1,5-ter Ordnung (A1,5, P1,5) in Abhängigkeit von der Einspritzmengenverstellung (ΔM) charakterisiert.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasensprung (ΔP) derart iterativ ermittelt wird, dass abwechselnd eine positive und eine negative Einspritzmengenverstellung (+ΔM, –ΔM) durchgeführt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schrittweite (ΔS) zwischen Einspritzmengenverstellungen (ΔM) gleicher Richtung abnehmend ist.
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