Beschreibung

Titel Verfahren zur Ermittlung einer physikalischen Größe

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer physikalischen Größe bei einer Winkelstellung einer sich drehenden Welle aus einer Zeitreihe.

Bei sich drehenden Wellen, beispielsweise bei einer Kurbelwelle oder einer Nockenwelle einer

Brennkraftmaschine, wird die Abtastung von Signalen von physikalischen Größen, dabei kann es sich um Drücke, Temperaturen oder dergleichen handeln, oft in einem bestimmten Zeitraster vorgenommen. Gerade bei Verbrennungsmotoren ist es oftmals notwendig, die jeweilige physikalische Größe zu einem bestimmten Kurbelwellenwinkel zu bestimmen. Oftmals steht kein geeigneter Signaleingang für eine kurbelwellensynchrone Abtastung zur Verfügung, sondern lediglich ein Eingang für eine Abtastung zu bestimmten Zeitpunkten. Insbesondere wenn das zu messende Signal von Schwingungen, zum Beispiel Druckpulsationen in einem Saugrohr, überlagert ist, können sich je nach Lage der Abtastzeiten im Motor- Arbeitsspiel unterschiedliche Messwerte ergeben, die aber nicht immer den Messwert zum eigentlich gewünschten kur- belwellensynchronen Abtastzeitpunkt repräsentieren.

Offenbarung der Erfindung

Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, als Messreihe vorliegende physikalische Größen so aufzubereiten, dass diese wie eine kurbelwellensynchron ermittelte physikalische Größe verwendet werden können.

Dieses Problem wird gelöst durch eine Vorrichtung, ein Computerprogramm und ein Verfahren nach den unabhängigen Ansprüchen. Insbesondere wird das Problem gelöst durch ein Verfah- ren zur Ermittlung einer physikalischen Größe bei einer Winkelstellung einer sich drehenden

Welle aus einer Zeitreihe, wobei aus der Zeitreihe Parameter eines funktionalen Zusammenhanges der physikalischen Größe mit der Winkelstellung bestimmt werden und die physikalische Größe mittels des funktionalen Zusammenhangs bei einer Winkelstellung bestimmt wird. Die Zeitreihe ist eine Reihe von Wertepaaren, wobei das Wertepaar aus einem Wert, der eine

gemessene physikalische Größe repräsentiert und einem relativ oder absolut bestimmten Zeitpunkt besteht. Ein absolut bestimmter Zeitpunkt wäre eine Uhrzeit, ein relativ bestimmter Zeitpunkt eine Zeitdifferenz zu einem Anfangszeitpunkt. Es wird also in einem ersten Schritt des Verfahrens der funktionale Zusammenhang bzw. beim an sich bekannten funktionalen Zusam- menhang die Parameter des funktionalen Zusammenhanges ermittelt und mit Hilfe des funktionalen Zusammenhanges in einem zweiten Schritt kurbelwellensynchrone Werte der physikalischen Größe ermittelt. Die Parameter sind insbesondere bei einer sinusförmig verlaufenden physikalischen Größe ein Mittelwert und/oder eine Amplitude und/oder eine Frequenz des funktionalen Zusammenhanges. Der Mittelwert und/oder die Amplitude können dabei dreh- zahlabhängig sein sowie von weiteren betriebspunktabhängigen physikalischen Größen der

Brennkraftmaschine abhängig sein. Der Mittelwert kann dabei einem Kennfeld entnommen werden. Der Mittelwert kann in dem Kennfeld in Abhängigkeit von einer oder mehreren Betriebsgrößen der sich drehenden Welle abgelegt sein, beispielsweise von deren Drehzahl oder einem abgegebenen Drehmoment. Der Mittelwert und/oder die Amplitude können dabei last- abhängig und/oder geschwindigkeitsabhängig und/oder von der Stellung einer Drosselklappe abhängig und/oder von einem Einspritzzeitpunk abhängig sein. Die physikalische Größe ist ein Ladedruck und/oder ein Drehmoment und/oder ein Zylinderdruck, und/oder ein öldruck und/oder ein Saugrohrdruck und/oder eine Abgasmenge und/oder eine Zylinderfüllung der Brennkraftmaschine. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die sich drehende Welle eine Kurbel- welle einer Brennkraftmaschine ist, wobei der funktionale Zusammenhang zwischen Amplitude und Winkelstellung eine Sinusfunktion ist. Die physikalische Größe ist vorzugsweise ein Ladedruck der Brennkraftmaschine.

Das Eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch eine Vorrichtung, insbesondere Steu- ergerät für eine Brennkraftmaschine, das eingerichtet ist zur Ermittlung einer physikalischen

Größe bei einer Winkelstellung eines sich drehenden Welle aus einer Zeitreihe, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Zeitreihe Parameter eines funktionalen Zusammenhangs der physikalischen Größe mit der Winkelstellung bestimmt werden und die physikalische Größe mittels des funktionalen Zusammenhanges bei einer Winkelstellung bestimmt wird. Das Eingangs ge- nannte Problem wird auch gelöst durch ein Computerprogramm mit Programmcodes zur

Durchführung aller Schritte nach einem erfindungsgemäßen Verfahren, wenn das Programm mit einem Computer ausgeführt wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend wird ein Ausführangsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Skizze einer physikalischen Größe über der Zeit und einem Kurbelwellenwinkel.

Ausführungsform der Erfindung

Fig. 1 zeigt eine Skizze einer physikalischen Größe P, hier am Beispiel eines Ladedrucks pl einer Brennkraftmaschine, über der Zeit t und über dem Kurbelwellenwinkel ⁰ KW einer Brenn- kraftmaschine. Größen, die zu bestimmten Zeiten t gemessen werden oder zu bestimmten Zeiten t auftreten, können bei einer Brennkraftmaschine jeweils einem Kurbelwellenwinkel ⁰ KW zu dieser Zeit zugeordnet werden. Physikalische Größen P wie zum Beispiel der Ladedruck ei- ner Brennkraftmaschine werden zu bestimmten Winkelstellungen der Kurbelwelle (Kurbelwellenwinkel ⁰ KW) als Größe benötigt, um zum Beispiel durch eine Steuerung oder eine Regelung ausgewertet werden zu können. Diese Daten liegen im Allgemeinen jedoch nicht zu bestimmten Kurbelwellenwinkeln ⁰ KW, sondern zu bestimmten Zeitpunkten t vor. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, die physikalische Größe P bei einem bestimmten Kurbelwellenwinkel ⁰ KW aus einer Zeitreihe des Signals, das zu bestimmten Zeiten t gemessen wurde, zu ermitteln. Dazu werden wie nachfolgend dargestellt, aus der Zeitreihe zunächst Parameter eines funktionalen Zusammenhangs der physikalischen Größe mit dem Kurbelwellenwinkel bestimmt und danach aus dem funktionalen Zusammenhang die physikalische Größe P bei einer bestimmten gewünschten Winkelstellung ⁰ KW bestimmt. Fig. 1 zeigt eine Skizze zur Durchführung des Ver- fahrens. Dargestellt ist der Verlauf eines gemessenen Ladedrucks über der Zeit t bzw. dem Kurbelwellenwinkel ⁰ KW. Die Drehzahl der Brennkraftmaschine wird mit 2400 l/min als konstant angenommen, dies ist als gerade Linie n in Fig. 1 dargestellt. Der Ladedruck pl weist einen sinusförmigen Verlauf mit einer Amplitude am um einen Mittelwert M auf. In Fig. 1 ist ein Mittelwert M = 1500 mbar dargestellt, die Amplitude am hat dabei eine Größe 100 mbar. Die Wer- te für den Ladedruck pl liegen beispielsweise zu Zeiten t = 10 ms, t = 20 ms, t = 30 ms und so fort, also im Abstand von jeweils 10 ms vor. Diese Zeitreihe des gemessenen Ladedrucks pl soll nun erfindungsgemäß umgewandelt werden in eine Reihe abhängig vom Kurbelwellenwin- kel ⁰ KW. Der Ladedruck pl wird dazu modelliert als Sinusschwingung um einen Mittelwert,

- A -

pl = M - ¹ A am * sin ( ⁰ KW).

Der Mittelwert M kann unmittelbar aus der Zeitreihe als Mittelwert gewonnen werden. Alternativ ist es möglich, den Mittelwert M aus dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine, also beispielsweise der Drehzahl, dem Drehmoment und dergleichen, z.B. anhand eines Kennfeldes zu ermitteln. Ebenso ist es möglich, die Amplitude am direkt aus der Zeitreihe zu gewinnen o- der alternativ einem Kennfeld in Abhängigkeit des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine, also beispielsweise ebenso der Drehzahl, dem Drehmoment, der Einspritzmenge, öl- und Lufttemperatur und dergleichen zu entnehmen. Man erhält aus der gemessenen Zeitreihe so durch das erfmdungsgemäße Verfahren eine Funktion der physikalischen Größe, hier des Ladedruckes pl, in Abhängigkeit vom Kurbelwellenwinkel ⁰ KW. Diese Funktion kann zu jedem gewünschten Kurbelwellenwinkel ausgewertet werden.

Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm des erfmdungsgemäßen Verfahrens. In einem ersten Schritt 101 wird eine Zeitreihe R einer physikalischen Größe eingelesen. Bei einer Brennkraftmaschine wird die Zeitreihe R laufend, beispielsweise zeitsynchron in einem vorgegebenen Raster, ermittelt und in einem Speicher eines Steuergerätes abgelegt. In einem darauf folgenden Schritt 102 werden Parameter p _R eines funktionalen Zusammenhanges der physikalischen Größe von einem Kurbelwellenwinkel ermittelt. Dies können beispielsweise ein Mittelwert M und eine Amplitude am sein. In einem darauf folgenden Schritt 103 wird mit Hilfe des in Schritt 102 gewonnen Parametersatzes und der bekannten funktionalen Beziehung zwischen der physikalischen Größe p und dem Kurbelwellenwinkel die physikalische Größe zu einem oder mehreren Kurbelwellenwinkeln ⁰ KW bestimmt.