DE10356133A1 - Diesel engine combustion engine combustion initiation time measurement procedure uses acceleration value from differentiated crank shaft angular velocity meaurement - Google Patents
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Abstract
Description
Anwendungsgebietfield of use
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung des Zeitpunkts des Beginns des Verbrennungsvorgangs in Verbrennungskraftmaschinen, im Folgenden als Brennbeginn bezeichnet, insbesondere von Dieselmotoren.The The present invention relates to a method and an apparatus for determining the time of commencement of the combustion process in internal combustion engines, hereinafter referred to as start of combustion, in particular of diesel engines.
Eine wesentliche Kenngröße für die Beurteilung des Verbrennungsverlaufs in Verbrennungskraftmaschinen ist der Brennbeginn. Die Kenntnis über den genauen Brennbeginn ist zur Regelung und Steuerung des Verbrennungsverlaufs sowohl für den Dieselmotor als auch den Ottomotor notwendig. Beim Ottomotor wird die Entflammung des Kraftstoff-Luftgemischs durch eine Zündkerze initiiert. Je nach Entwicklung des Flammenkerns vergeht eine gewisse Zeit, bis ein vorgegebener Anteil der durch den Kraftstoff zugeführten Wärmemenge umgesetzt wurde. Beim Ottomotor ist man bestrebt, diesen sogenannten Zündverzug gering zu halten, um unkontrollierte Selbstzündungen zu vermeiden.A essential parameter for the assessment the combustion process in internal combustion engines is the start of combustion. The knowledge about the exact start of combustion is for the regulation and control of the combustion process as well as the diesel engine and the gasoline engine necessary. When gasoline engine is the ignition of the fuel-air mixture by a spark plug initiated. Depending on the development of the flame kernel, a certain amount passes Time until a predetermined proportion of the amount of heat supplied by the fuel was implemented. When gasoline engine, one strives to this so-called ignition delay low to avoid uncontrolled auto-ignition.
Beim Dieselmotor vergeht zwischen Einspritzzeitpunkt des Kraftstoffs in den Brennraum und dem Zeitpunkt der Entflammung ebenfalls ein gewisser Zündverzug. Der Zündverzug hängt von der Art des Kraftstoffs, der Temperatur und dem Druck im Brennraum ab, daher ist der genaue Zeitpunkt des Verbrennungsbeginns nur schwer vorhersehbar. Auch hier wird angestrebt, den Zündverzug gering zu halten, um die Geräuschentwicklung günstig zu gestalten, sogenannte Klopfgeräusche zu vermeiden und einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen. Andererseits bewirkt ein später Beginn der Verbrennung eine Reduktion der Spitzentemperatur und damit eine Reduktion der Stickoxidbildung. Der Brennbeginn sollte daher möglichst so geregelt werden können, dass er aus genannten Gründen nicht zu früh und nicht zu spät erfolgt. Insbesondere bei neueren Verbrennungsmethoden, wie der homogenen oder teilhomogenen Verbrennung, ist man darauf angewiesen, den Brennbeginn genau bestimmen zu können, um den Verbrennungsablauf steuern bzw. regeln zu können.At the Diesel engine passes between injection time of fuel into the combustion chamber and the time of ignition also one certain ignition delay. The ignition delay depends on the type of fuel, the temperature and the pressure in the combustion chamber Therefore, the exact timing of the start of combustion is difficult predictable. Again, the aim is to keep the ignition delay low, to the noise Cheap to design, so-called knocking sounds to avoid and one to achieve high efficiency. On the other hand, a later start combustion a reduction in peak temperature and therefore one Reduction of nitric oxide formation. The start of burning should therefore be as possible can be regulated that he mentioned reasons not too soon and not too late he follows. Especially with newer combustion methods, such as homogeneous or partially homogeneous combustion, one is dependent on To be able to determine the start of burning precisely to the combustion process to control or regulate.
Stand der TechnikState of technology
Aus dem Stand der Technik sind direkte und indirekte Verfahren zur Bestimmung des Verbrennungsbeginns bekannt. Direkte Verfahren basieren auf der Messung und Auswertung des Brennraumdruckverlaufs. Hierzu wird der von Sensoren direkt im Brennraum gemessene Druckverlauf thermodynamisch ausgewertet und man erhält damit ein Maß für den Brennbeginn. Diese Methode stellt in der Motorentwicklung das Standardverfahren dar. Es weist den Nachteil auf, dass der Aufwand für die Sensoren und die Auswertung sehr hoch ist, besonders da in der Regel in jedem Zylinder ein Sensor benötigt wird. Der Einbau der Brennraumdrucksensoren in den Zylinderkopf ist recht aufwändig. Problematisch ist auch, dass die Sensoren, die in den Brennraum hineingerichtet sind, dort dem hohen Druck und der Verbrennung direkt ausgesetzt sind und meist nicht die erforderliche Dauerfestigkeit aufweisen. Daher wird dieses direkte Verfahren in der Regel nur im Labor eingesetzt.Out The prior art discloses direct and indirect methods of determination the beginning of combustion known. Direct procedures are based on the measurement and evaluation of the combustion chamber pressure curve. For this purpose is the pressure curve measured by sensors directly in the combustion chamber thermodynamic evaluated and you get thus a measure of the start of burning. This method is the standard procedure in engine development It has the disadvantage that the effort for the sensors and the evaluation is very high, especially since usually in each Cylinder requires a sensor becomes. The installation of the combustion chamber pressure sensors in the cylinder head is quite expensive. Another problem is that the sensors in the combustion chamber are there, there high pressure and combustion directly are exposed and usually not the required fatigue strength exhibit. Therefore, this direct procedure is usually only used in the laboratory.
Indirekte Verfahren leiten den Brennbeginn zum Beispiel aus Beschleunigungssignalen ab, die am Zylinderkopf eines oder mehrerer Zylinder gemessen werden. Die Brennbeginnbestimmung auf der Basis von Beschleunigungssignalen ist in der Dissertation "Modellbasierte Regelung ausgewählter Antriebskomponenten im Kraftfahrzeug" von Ralf Schernewski, Institut für Industrielle Informationstechnik der Universität Karlsruhe, 1999, S.132-143 beschrieben worden. Diese Signale werden ähnlich wie bei der Klopferkennung verarbeitet. Mit Hilfe der Hüllkurvenanalyse (Bandpass, Gleichrichtung, Tiefpass) werden die Beschleunigungssignale demoduliert. Anschließend wird das Demodulationsergebnis integriert und der Winkel, an dem ein gewisser Schwellwert überschritten wird, als Maß für den Brennbeginn benutzt.indirect Methods, for example, initiate the start of combustion from acceleration signals which are measured on the cylinder head of one or more cylinders. The start of combustion determination on the basis of acceleration signals is in the dissertation "Model-based Regulation of selected Drive components in the motor vehicle "by Ralf Schernewski, Institute of Industrial Information Technology of the University of Karlsruhe, 1999, p.132-143 been described. These signals will be similar to the knock detection processed. Using the envelope analysis (Bandpass, rectification, low pass) become the acceleration signals demodulated. Subsequently the demodulation result is integrated and the angle at which exceeded a certain threshold becomes, as measure for the beginning of burning used.
Darüber hinaus
existieren Verfahren, die den Brennbeginn aus Ionenstromsignalen
gewinnen. Ein solches Verfahren ist aus
Die auf Beschleunigungsverfahren basierenden indirekten Verfahren haben den Nachteil des in der Praxis auftretenden geringen Störabstands der gemessenen Signale gegenüber nicht verbrennungsbedingtem Körperschall. Öffnungs- und Schließvorgänge der Gaswechselventile und sonstige impulsartige Geräusche überlagern sich den Verbrennungsgeräuschen. Die Erkennung des tatsächlichen Brennbeginns ist auf Grund des schlechten Störabstands mit großen Unsicherheiten verbunden. Dies gilt ebenfalls für Verfahren, die auf Ionenstromsignalen basieren.The acceleration methods based on indirect methods the disadvantage of occurring in practice low signal to noise ratio compared to the measured signals Non-combustion-related structure-borne sound. opening and closing operations of Gas exchange valves and other impulsive noises are superimposed on the combustion noise. The detection of the actual Burning start is due to the poor signal to noise ratio with great uncertainties connected. This also applies to Methods based on ion current signals.
Aufgabe der ErfindungTask of invention
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die sichere Bestimmung des Brennbeginns mit geringem sensorischen Aufwand bei gutem Störabstand anzugeben.The The object of the present invention is a method and a device for the safe determination of the start of burning with low sensory Effort with good signal to noise ratio specify.
Darstellung der Erfindungpresentation the invention
Die
Aufgabe wird mit dem Verfahren des Hauptanspruchs
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass aus der Messung der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle und einer digitalen Weiterverarbeitung der gemessenen Signale mit relativ geringem Aufwand der Brennbeginn genau und zuverlässig bestimmt werden kann. Im Gegensatz zu dem oben erwähnten bereits bekannten Verfahren kann auf Messungen direkt im Brennraum verzichtet werden. Dies hat den Vorteil, dass die verwendeten Sensoren zur Messung der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle einem weitaus geringeren Verschleiß ausgesetzt sind, als die Sensoren im Brennraum bei den bekannten Verfahren. Zudem sind die Störanteile bei der Erfindung geringer als bei den Verfahren aus dem Stand der Technik.Of the The present invention is based on the finding that from the Measuring the angular velocity of the crankshaft and a digital Further processing of the measured signals with relatively little effort the start of burning accurate and reliable can be determined. In contrast to the one already mentioned above known methods can do without measurements directly in the combustion chamber become. This has the advantage that the sensors used for Measuring the angular velocity of the crankshaft a far exposed to less wear are as the sensors in the combustion chamber in the known method. moreover are the disturbance parts in the invention less than in the methods of the prior Technology.
Gemäß der Erfindung
wird zunächst
die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle bestimmt. Hierzu sind aus
dem Stand der Technik bereits Verfahren bekannt. Eine bevorzugte Ausführungsform
ist in dem Patent
Durch die relativ einfach realisierbare, genaue Bestimmung des Brennbeginns lässt sich der Zeitpunkt des Verbrennungsbeginns auch während des normalen Fahrbetriebs genau erfassen und regeln, dies ist insbesondere bei neueren Verbrennungsmethoden, wie der homogenen oder teilhomogenen Verbrennung wichtig. Ein später Beginn der Verbrennung wird zum Beispiel oft als Mittel zur Reduktion der Spitzentemperatur und damit zur Reduktion der Stickoxidbildung herangezogen. Dies ermöglicht eine kraftstoffsparende und fast rußfreie Verbrennung in Dieselmotoren. Eine weitere wichtige Anwendung der vorliegenden Erfindung liegt in der Reduzierung von störenden Klopfgeräuschen durch Regelung des Verbrennungsbeginns.By the relatively easy to implement, accurate determination of the start of burning let yourself the time of the start of combustion even during normal driving precisely record and control, this is particularly the case with new combustion methods, as the homogeneous or partially homogeneous combustion important. A late beginning For example, combustion is often used as a means of reducing Peak temperature and thus used for the reduction of nitrogen oxide formation. this makes possible a fuel-efficient and almost soot-free combustion in diesel engines. Another important application of the present invention is in the reduction of disturbing knocking sounds by controlling the start of combustion.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigen:preferred embodiments The present invention will be described below with reference to FIGS attached drawings explained in detail. Show it:
Durch
die Korrektur des Geberradfehlers erhält man ein sehr genaues Winkelgeschwindigkeitssignal. Dieses
Signal wird in Einrichtung
φ . :
Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle
Θ : Trägheitsmoment des Motors
Θ': Ableitung des Trägheitsmomentes
nach dem Kurbelwinkel
M ∼g: Wechselanteil des Gasdrehmoments
φ. : Angular velocity of the crankshaft
Θ: Moment of inertia of the motor
Θ ': Derivation of the moment of inertia after the crank angle
M ~ g : alternating part of the gas torque
Im
stationären
Fall, d.h. Last und Drehzahl sind konstant, sind das Antriebsmoment
Die linke Seite der GI. (3) wird Nettodrehmoment genannt und lässt sich wie folgt bestimmen: Θ und Θ' sind aus den Motordaten für Geometrie und Massen zu berechnen.The left side of the GI. (3) is called net torque and settles determine as follows: Θ and Θ 'are from the motor data for geometry and to calculate masses.
Die Winkelgeschwindigkeit φ . und Winkelbeschleunigungsind, wie oben bereits beschrieben, auf Grundlage der Messungen der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle zu bestimmen. Im stationären Fall ergibt demnach die Bestimmung des Nettdrehmoments das mittelwertfreie Wechseldrehmoment. Im instationären Fall gilt die Beziehung aus GI. (3) nicht, das Nettodrehmoment enthält einen Gleichanteil, um den der Wechselanteil schwingt, d.h. das Nettodrehmoment ist nicht mehr mittelwertfrei. Der Gleichanteil kann bei Beschleunigungs- oder Bremsvorgängen auch innerhalb eines Arbeitsspiels, das von 0° bis 720° Kurbelwinkel reicht, zeitlich veränderlich sein. Näheres ist der oben genannten Veröffentlichung zu entnehmen.The angular velocity φ. and angular acceleration are to be determined on the basis of the measurements of the angular velocity of the crankshaft, as already described above. In the stationary case, therefore, the determination of the net torque results in the mean-value-free alternating torque. In the transient case, the relationship is GI. (3) not, the net torque contains a DC component to that of the Alternating component oscillates, ie the net torque is no longer averaging. The DC component can also be variable in time during acceleration or braking processes within a working cycle that ranges from 0 ° to 720 ° crank angle. For details, see the above publication.
Von
dem in der Einrichtung
Eine weitere Möglichkeit, die zylinderspezifischen Phasenwinkel zu ermitteln, besteht darin, bei Instationärvorgängen die Lage der Schnittpunkte des Nettodrehmoments mit einem jeweiligen Ausgleichspolynom des Nettodrehmoments innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels zu bestimmen. Im instationären Fall enthält das Nettodrehmoment aus GI. (2) einen Gleichanteil, der sich über mehrere Arbeitspiele zeitlich verändern kann. Das Ausgleichspolynom des Nettodrehmoments entspricht einer Schätzung des zeitlich veränderlichen Gleichanteils des Nettodrehmoments. Bevorzugt wird statt einem Ausgleichspolynom eine Trendgerade, in der Literatur auch oft Regressionsgerade genannt, berechnet. Als Schätzung des Gleichanteils wird eine Trendgerade als ausreichend genaue Schätzung des Gleichanteils angesehen und hat den Vorteil, dass die Berechnung weniger aufwändig ist. Im Gegensatz zu dem stationären Fall geben demnach im instationären Fall nicht die Schnittpunkte der Wechseldrehmomente mit der Nulllinie, sondern die Schnittpunkte des Nettodrehmoments mit dem Ausgleichspolynom bzw. der Trendgeraden ein Maß für den Verbrennungsbeginn an. Auch hier sollte des Nettodrehmoment zunächst einer Tiefpassfilterung, bevorzugt mit einem FIR-Filter, unterzogen werden.A another possibility to determine the cylinder-specific phase angles is to during transient operations the Position of the points of intersection of the net torque with a respective one Balancing polynomial of net torque within each Determine working cycle. In the transient case contains the net torque from GI. (2) a DC share, which spreads over several work times change can. The equalization polynomial of the net torque corresponds to one estimate of the temporally variable DC component the net torque. It is preferred to use a balancing polynomial a trend line, often referred to in literature as the regression line, calculated. As an estimate of the DC component is a trend line as a sufficiently accurate estimate of the Considered equal share and has the advantage that the calculation less expensive is. Unlike the stationary one Case therefore give in the transient Case not the intersections of the alternating torques with the zero line, but the intersections of the net torque with the equalization polynomial or the trend line is a measure of the start of combustion at. Again, the net torque should firstly be low pass filtered, preferably with an FIR filter.
Ein weiterer Ansatz zur Bestimmung des zylinderspezifischen Phasenwinkels ist die Analyse des Phasenspektrums. Für die Analyse werden innerhalb des Kurbelwinkelbereichs jeweils eines Arbeitsspiels, das von 0° Kurbelwinkel bis 720° Kurbelwinkel reicht, entsprechend der Anzahl der Zylinder N Kurbelwinkelintervalle definiert. Jedes somit einem bestimmten Zylinder zugeordnete Intervall ist dabei so zu wählen, dass es den maßgeblichen Expansionsvorgang des jeweiligen Zylinders umfasst. Innerhalb jedes dieser zylinderspezifischen Intervalle wird das Phasenspektrum mittels der Fouriertransformation, des Nettodrehmomentenverlaufs bestimmt. Die Fouriertransformation wird bevorzugt mit einer Fast Fourier Transformation (FFT), die sich besonders effektiv realisieren lässt, durchgeführt. Aus den als dominant festzulegenden Ordnungen im Phasenspektrum wird für jedes Phasenspektrum ein resultierender Phasenwert ermittelt, der als ein Maß für den Brennbeginn verwendet wird. Der Zusammenhang zwischen Phasenwert und Brennbeginn muss hier in der Form eines Kennfelds eingelernt werden, in welchem die Abhängigkeit des Phasenwerts vom Brennbeginn sowie von Drehzahl und Last niedergelegt ist, d.h. für verschiedene stationäre Arbeitspunkte werden die Punkte im Kennfeld bestimmt. Ein Lastwert kann entweder direkt aus der Motorsteuerung oder mittelbar aus dem zu bestimmenden Zusammenhang zwischen Nettodrehmoment und Lastdrehmoment erhalten werden. Für letzteres Verfahren zur Bestimmung des Lastwerts wird auf die bereits erwähnte Veröffentlichung „Drehmomentenbestimmung bei Verbrennungsmotoren durch Auswertung der Kurbelwellen-Winkelgeschwindigkeit" von H. Fehrenbach, W. Held und F. Zuther in Motortechnische Zeitschrift 5/1998 verwiesen. Hier wurde nachgewiesen, dass auf dem Rollenprüfstand bei stationären Bedingungen zwischen dem Effektivwert des Nettodrehmoments und dem näherungsweise konstanten Lastdrehmoment Ml ein eindeutiger Zusammenhang besteht. Mit Hilfe eines entsprechenden Kennfelds, in dem den gemessenen Werten der Drehzahl und des effektiven Nettodrehmoments Werte für das Lastdrehmoment zugeordnet werden, kann für jedes Arbeitsspiel im laufenden Betrieb das momentane Lastdrehmoment abgelesen werden.Another approach for determining the cylinder-specific phase angle is the analysis of the phase spectrum. For the analysis, within the crank angle range of a respective working cycle, which ranges from 0 ° crank angle to 720 ° crank angle, corresponding to the number of cylinders N crank angle intervals defined. Each interval thus assigned to a specific cylinder is to be chosen such that it includes the relevant expansion process of the respective cylinder. Within each of these cylinder-specific intervals, the phase spectrum is determined by means of the Fourier transformation, the net torque curve. The Fourier transformation is preferably carried out with a Fast Fourier Transformation (FFT), which can be implemented particularly effectively. From the orders to be determined as dominant in the phase spectrum, a resulting phase value is determined for each phase spectrum, which is used as a measure of the start of combustion. The relationship between the phase value and the start of combustion must be taught here in the form of a characteristic map in which the dependency of the phase value from the start of combustion as well as the speed and load is defined, ie for various stationary operating points, the points in the map are determined. A load value can be obtained either directly from the motor control or indirectly from the relationship between net torque and load torque to be determined. For the latter method for determining the load value, reference is made to the already mentioned publication "Torque determination in internal combustion engines by evaluation of the crankshaft angular velocity" by H. Fehrenbach, W. Held and F. Zuther in Motortechnische Zeitschrift 5/1998 the chassis dynamometer is uniquely related to steady-state conditions between the net rms value of the net torque and the approximately constant load torque M l, and a load-torque value can be assigned to each working cycle by means of a corresponding map in which the measured values of speed and net effective torque are assigned during operation, the instantaneous load torque can be read off.
- – Ist innerhalb des Kurbelwinkelbereichs nur das Einlassventil im jeweiligen Zylinder geöffnet, so wird für den Zylinderdruck der gemessene Ladedruck angenommen.
- – Ist innerhalb des Kurbelwinkelbereichs nur das Auslassventil im jeweiligen Zylinder geöffnet, so wird für den Zylinderdruck der gemessene Abgasgegendruck angenommen.
- – Sind innerhalb des Kurbelwinkelbereichs sowohl das Einlass- als auch das Auslassventil im jeweiligen Zylinder geöffnet, so wird für den Zylinderdruck der Mittelwert aus gemessenem Ladedruck und gemessenem Abgasgegendruck angenommen.
- – Befindet sich der Zylinder innerhalb des Kurbelwinkelbereichs bei geschlossenem Einlass- und Auslassventil in der Kompressionsphase, so wird der Zylinderdruck gemäß einer polytropen Verdichtung mit dem vor der Kompression vorgelegenem Ladedruck als Anfangsdruck ermittelt.
- – Befindet sich der Zylinder innerhalb des Kurbelwinkelbereichs bei geschlossenem Einlass- und Auslassventil in der Expansionsphase ohne Verbrennung, so wird der Zylinderdruck gemäß einer polytropen Expansion ermittelt, die als spiegelbildlich zur vorher erfolgten polytropen Kompression mit gemessenem Ladedruck als Anfangsdruck angenommen wird.
- - If only the inlet valve in the respective cylinder is opened within the crank angle range, then the measured boost pressure is assumed for the cylinder pressure.
- - If only the exhaust valve in the respective cylinder is opened within the crank angle range, then the measured exhaust back pressure is assumed for the cylinder pressure.
- - If within the crank angle range both the inlet and the exhaust valve in the respective cylinder are open, the cylinder pressure is the mean value of the measured boost pressure and measured assumed exhaust gas back pressure.
- - Is the cylinder within the crank angle range with the intake and exhaust valves closed in the compression phase, the cylinder pressure is determined according to a polytropic compression with the pre-compression pressure before the compression as the initial pressure.
- If the cylinder is within the crank angle range with the intake and exhaust valves closed in the expansion phase without combustion, the cylinder pressure is determined according to a polytropic expansion, which is assumed to be a mirror image of the previous polytropic compression with measured charge pressure as initial pressure.
Als
Lösung
der somit für
jede einzelne Winkelstellung innerhalb des zylinderspezifischen
Kurbelwinkelbereichs erhaltenen Gleichungen wird der Druckverlauf
im verbrennenden Zylinder erhalten. Da aufgrund des verschwindenden
Hebelarms im Bereich des hier fraglichen oberen Totpunkts keine
Druckwerte ermittelt werden können,
muss der Druckverlauf an diesen Stellen interpoliert werden. In
Einrichtung
Die beschriebenen Verfahren zur Bestimmung des Brennbeginns können auch vorteilhaft miteinander kombiniert werden. Es ist zum Beispiel möglich, zwei oder mehrere Verfahren parallel durchzuführen. Aufgrund der verschiedenen Berechnungen ergeben sich in der Regel leicht abweichende Ergebnisse für den Zeitpunkt des Brennbeginns. Ein besonders exakte Bestimmung des Brennbeginns ergibt sich durch die Mittelung der verschiedenen Berechnungsergebnisse aus den unterschiedlichen beschriebenen Verfahren. Eine andere Möglichkeit der vorteilhaften Kombination der Verfahren besteht in der Verwendung der unterschiedlichen Verfahren in Abhängigkeit von dem Arbeitspunkt, d.h. abhängig von der momentanen Last und Drehzahl. Es wird dabei davon ausgegangen, dass die verschiedenen Verfahren für verschiedene Arbeitspunkte besonders geeignet sind und besonders exakte Ergebnisse liefern. Dementsprechend sollte das Verfahren dann abhängig von dem Arbeitspunkt gewählt werden.The also described methods for determining the start of firing be advantageously combined with each other. It is possible, for example, two or perform several procedures in parallel. Due to the different Calculations usually give slightly different results for the Time of burning. A particularly exact determination of the Burning starts by averaging the different calculation results from the different methods described. Another possibility the advantageous combination of the methods is the use the different procedures depending on the operating point, i.e. dependent from the momentary load and speed. It is assumed that the different procedures for different working points are particularly suitable and provide particularly accurate results. Accordingly, the method should then be chosen depending on the operating point.
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Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008135075A1 (en) | 2007-05-03 | 2008-11-13 | Schoen Andre | Method to operate an internal combustion engine - engine management system using adaptive ignition and fuel quantity optimization with minimal sensor requirements for standard and bio-fuels |
| WO2011102822A1 (en) | 2009-08-27 | 2011-08-25 | Mcalister Technologies, Llc | Methods and systems for reducing the formation of oxides of nitrogen during combustion in engines |
| GB2500890A (en) * | 2012-04-02 | 2013-10-09 | Gm Global Tech Operations Inc | Method of compensating an injection timing drift in a fuel injection system |
| US8746197B2 (en) | 2012-11-02 | 2014-06-10 | Mcalister Technologies, Llc | Fuel injection systems with enhanced corona burst |
| US8997725B2 (en) | 2008-01-07 | 2015-04-07 | Mcallister Technologies, Llc | Methods and systems for reducing the formation of oxides of nitrogen during combustion of engines |
| US9051909B2 (en) | 2008-01-07 | 2015-06-09 | Mcalister Technologies, Llc | Multifuel storage, metering and ignition system |
| US9169821B2 (en) | 2012-11-02 | 2015-10-27 | Mcalister Technologies, Llc | Fuel injection systems with enhanced corona burst |
| US9169814B2 (en) | 2012-11-02 | 2015-10-27 | Mcalister Technologies, Llc | Systems, methods, and devices with enhanced lorentz thrust |
| US9194337B2 (en) | 2013-03-14 | 2015-11-24 | Advanced Green Innovations, LLC | High pressure direct injected gaseous fuel system and retrofit kit incorporating the same |
| US9200561B2 (en) | 2012-11-12 | 2015-12-01 | Mcalister Technologies, Llc | Chemical fuel conditioning and activation |
| US20150361926A1 (en) * | 2013-01-23 | 2015-12-17 | Richard Eckhardt | Increased diesel engine efficiency by using nitrous oxide as a fuel additive |
| DE102008031528B4 (en) * | 2008-07-03 | 2016-03-10 | Audi Ag | Method for operating an internal combustion engine |
| US9371787B2 (en) | 2008-01-07 | 2016-06-21 | Mcalister Technologies, Llc | Adaptive control system for fuel injectors and igniters |
| DE112009001425B4 (en) * | 2008-06-16 | 2016-07-07 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) | A fuel system diagnostic method and apparatus by analyzing the engine crankshaft speed signal |
| US9581116B2 (en) | 2008-01-07 | 2017-02-28 | Mcalister Technologies, Llc | Integrated fuel injectors and igniters and associated methods of use and manufacture |
| DE102009043393B4 (en) | 2008-10-08 | 2018-10-31 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) | Target wheel position detection systems |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007007641A1 (en) | 2007-02-08 | 2008-08-14 | Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr | Method for knock control |
| JP5026334B2 (en) * | 2008-05-15 | 2012-09-12 | 三菱電機株式会社 | Angular velocity and angular acceleration calculation device, torque estimation device, combustion state estimation device |
| US8919377B2 (en) | 2011-08-12 | 2014-12-30 | Mcalister Technologies, Llc | Acoustically actuated flow valve assembly including a plurality of reed valves |
| DE102015211156B4 (en) * | 2015-06-17 | 2017-07-13 | Robert Bosch Gmbh | Method for determining a pressure in a combustion chamber of an internal combustion engine |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3609245C2 (en) * | 1985-03-19 | 1989-01-12 | Diesel Kiki Co., Ltd., Tokio/Tokyo, Jp | |
| DE3104698C2 (en) * | 1980-09-27 | 1991-05-08 | Toyota Jidosha Kogyo K.K., Toyota, Aichi, Jp | |
| DE4445684C2 (en) * | 1994-12-21 | 2000-06-21 | Fraunhofer Ges Forschung | Procedure for determining torques, work and performance on internal combustion engines |
| DE10237221A1 (en) * | 2001-08-22 | 2003-03-27 | Avl List Gmbh | Method and device for providing a crank angle-based signal method |
| EP1321655A1 (en) * | 2001-12-21 | 2003-06-25 | Ford Global Technologies, Inc., A subsidiary of Ford Motor Company | Method for sensing and controlling the ignition point in an internal combustion engine |
| WO2003062620A1 (en) * | 2002-01-24 | 2003-07-31 | Fraunhofer Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Method for determining and compensating the geometric errors of a rotary encoder |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19963225B4 (en) * | 1999-12-27 | 2011-06-30 | Volkswagen AG, 38440 | Method for monitoring the combustion process in a diesel engine and corresponding measuring system |
-
2003
- 2003-12-02 DE DE2003156133 patent/DE10356133B4/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3104698C2 (en) * | 1980-09-27 | 1991-05-08 | Toyota Jidosha Kogyo K.K., Toyota, Aichi, Jp | |
| DE3609245C2 (en) * | 1985-03-19 | 1989-01-12 | Diesel Kiki Co., Ltd., Tokio/Tokyo, Jp | |
| DE4445684C2 (en) * | 1994-12-21 | 2000-06-21 | Fraunhofer Ges Forschung | Procedure for determining torques, work and performance on internal combustion engines |
| DE10237221A1 (en) * | 2001-08-22 | 2003-03-27 | Avl List Gmbh | Method and device for providing a crank angle-based signal method |
| EP1321655A1 (en) * | 2001-12-21 | 2003-06-25 | Ford Global Technologies, Inc., A subsidiary of Ford Motor Company | Method for sensing and controlling the ignition point in an internal combustion engine |
| WO2003062620A1 (en) * | 2002-01-24 | 2003-07-31 | Fraunhofer Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Method for determining and compensating the geometric errors of a rotary encoder |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| H. Fehrenbach, et al: "Drehmomentbestimmung bei Verbernnungsmotoren durch Auswertung der Kubel- wellen-Winkelgeschwindigkeit", MTZ 5/1998 S.314- 319 * |
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2109709B1 (en) * | 2007-05-03 | 2012-07-18 | André Schoen | Method to operate an internal combustion engine - engine management system using adaptive ignition and fuel quantity optimization with minimal sensor requirements for standard and bio-fuels |
| US8718900B2 (en) | 2007-05-03 | 2014-05-06 | André Schoen | Method to operate an internal combustion engine—engine management system using adaptive ignition and fuel quantity optimization with minimal sensor requirements for standard and bio-fuels |
| WO2008135075A1 (en) | 2007-05-03 | 2008-11-13 | Schoen Andre | Method to operate an internal combustion engine - engine management system using adaptive ignition and fuel quantity optimization with minimal sensor requirements for standard and bio-fuels |
| US8997725B2 (en) | 2008-01-07 | 2015-04-07 | Mcallister Technologies, Llc | Methods and systems for reducing the formation of oxides of nitrogen during combustion of engines |
| US9581116B2 (en) | 2008-01-07 | 2017-02-28 | Mcalister Technologies, Llc | Integrated fuel injectors and igniters and associated methods of use and manufacture |
| US9371787B2 (en) | 2008-01-07 | 2016-06-21 | Mcalister Technologies, Llc | Adaptive control system for fuel injectors and igniters |
| US9051909B2 (en) | 2008-01-07 | 2015-06-09 | Mcalister Technologies, Llc | Multifuel storage, metering and ignition system |
| DE112009001425B4 (en) * | 2008-06-16 | 2016-07-07 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) | A fuel system diagnostic method and apparatus by analyzing the engine crankshaft speed signal |
| DE102008031528B4 (en) * | 2008-07-03 | 2016-03-10 | Audi Ag | Method for operating an internal combustion engine |
| DE102009043393B4 (en) | 2008-10-08 | 2018-10-31 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) | Target wheel position detection systems |
| EP2470768A4 (en) * | 2009-08-27 | 2013-11-13 | Mcalister Technologies Llc | Methods and systems for reducing the formation of oxides of nitrogen during combustion in engines |
| WO2011102822A1 (en) | 2009-08-27 | 2011-08-25 | Mcalister Technologies, Llc | Methods and systems for reducing the formation of oxides of nitrogen during combustion in engines |
| GB2500890A (en) * | 2012-04-02 | 2013-10-09 | Gm Global Tech Operations Inc | Method of compensating an injection timing drift in a fuel injection system |
| US8752524B2 (en) | 2012-11-02 | 2014-06-17 | Mcalister Technologies, Llc | Fuel injection systems with enhanced thrust |
| US9169821B2 (en) | 2012-11-02 | 2015-10-27 | Mcalister Technologies, Llc | Fuel injection systems with enhanced corona burst |
| US9169814B2 (en) | 2012-11-02 | 2015-10-27 | Mcalister Technologies, Llc | Systems, methods, and devices with enhanced lorentz thrust |
| US8746197B2 (en) | 2012-11-02 | 2014-06-10 | Mcalister Technologies, Llc | Fuel injection systems with enhanced corona burst |
| US9631592B2 (en) | 2012-11-02 | 2017-04-25 | Mcalister Technologies, Llc | Fuel injection systems with enhanced corona burst |
| US9200561B2 (en) | 2012-11-12 | 2015-12-01 | Mcalister Technologies, Llc | Chemical fuel conditioning and activation |
| US20150361926A1 (en) * | 2013-01-23 | 2015-12-17 | Richard Eckhardt | Increased diesel engine efficiency by using nitrous oxide as a fuel additive |
| US9194337B2 (en) | 2013-03-14 | 2015-11-24 | Advanced Green Innovations, LLC | High pressure direct injected gaseous fuel system and retrofit kit incorporating the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE10356133B4 (en) | 2005-12-01 |
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