DE19928664A1

DE19928664A1 - Verfahren zum Bestimmen des Moments einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19928664A1
Application number: DE1999128664
Authority: DE
Inventors: Manfred Homeyer; Winfried Langer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-06-23
Filing date: 1999-06-23
Publication date: 2000-12-28
Anticipated expiration: 2019-06-24
Also published as: DE19928664B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen des von einer Brennkraftmaschine aufgebrachten Moments (M) durch Auswerten der Drehzahl (n) der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine mit einem umfangsseitig mit Markierungen versehenen Geberrad, das sich mit der Kurbelwelle relativ zu einem Aufnehmer dreht, wobei der Aufnehmer die zeitlichen Abstände (tz) zwischen den Markierungen des Geberrads aufnimmt. Um das von der Brennkraftmaschine aufgebrachte Moment (M) möglichst genau bestimmen zu können, wird vorgeschlagen, dass DOLLAR A - die zeitlichen Abstände (tz) zwischen den Markierungen des Geberrads für verschiedene Markierungen zu Blöcken zusammengefaßt werden, DOLLAR A - die zeitlichen Abstände (tz) in jedem der Blöcke zu Blockzeiten (z_i) gemittelt werden, DOLLAR A - aus den Blockzeiten (z_i) ein Kennlinienpunkt berechnet wird, und DOLLAR A - aus mehreren Kennlinienpunkten eine Kennlinie ermittelt wird, deren Extrema ein Maß für das von der Brennkraftmaschine aufgebrachte Moment (M) sind.

Description

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen des von einer Brennkraftmaschine aufgebrachten Moments durch Auswerten der Drehzahl der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine mit einem umfangsseitig mit Markierungen versehenen Geberrad, das sich mit der Kurbelwelle relativ zu einem Aufnehmer dreht, wobei der Aufnehmer die zeitlichen Abstände zwischen den Markierungen des Geberrads aufnimmt.

Zur Erfassung der Stellung einer Welle, bspw. der Kurbelwelle oder der Nockenwelle einer Brennkraftmaschine, ist es bekannt, auf die Welle eine Geberscheibe oder ein Geberrad mit Markierungen vorzusehen, die mittels eines feststehenden Aufnehmers abgetastet werden. Das Geberrad ist bspw. als ein Geberzahnrad mit Zähnen als Markierungen auf dem Umfang des Geberrades ausgebildet. Der Aufnehmer ist bspw. als ein induktiver Aufnehmer ausgebildet, in dem bei einer Drehung der Kurbelwelle und des Geberzahnrades von den vorbei laufenden Zähnen Spannungsimpulse induziert werden.

Es werden die zeitlichen Abstände der Spannungsimpulse bzw. der Zähne des Geberzahnrads, die sog. Zahnzeiten, gemessen.

Dann werden die gemessenen Zahnzeiten ausgewertet und der Verlauf des auf die Kurbelwelle wirkenden Moments der Brennkraftmaschine wird bestimmt.

Aus der DE 195 40 675 C1 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt. Bei dem dort offenbarten Verfahren werden aus den gemessenen Zahnzeiten das von der Brennkraftmaschine aufgebrachte Moment bestimmt. Das ermittelte Moment wird dann zur Detektion von Verbrennungsaussetzern herangezogen. Verbrennungsaussetzer einzelner oder mehrerer Zylinder führen zu einer zeitweisen Verlangsamung der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle. Bei der Detektion von Verbrennungsaussetzern wird ein Mittelwert des ermittelten Moments gebildet, und die Abweichungen des Ist-Moments relativ zu diesem Mittelwert werden detektiert. Es handelt sich also um eine relative Darstellung des von der Brennkraftmaschine aufgebrachten Moments.

Da insbesondere bei höheren Drehzahlen die Abweichungen des Ist-Moments aufgrund von Verbrennungsaussetzern relativ zu dem Mittelwert des Moments sehr gering ist, müssen die zeitlichen Abstände zwischen den Markierungen des Geberrads sehr genau gemessen werden. Störeinflüsse bei der Erfassung der zeitlichen Abstände, insbesondere Toleranzen und Bauteilstreuungen bei der Fertigung bzw. bei der Anbringung des Geberrades auf der Kurbelwelle, führen zu Ungenauigkeiten bei der Messung der zeitlichen Abstände und damit zu fehlerhaft ermittelten Momenten. Als besonders fehlerträchtige Störeinflüsse bei der Erfassung der zeitlichen Abstände zwischen den Markierungen des Geberrads haben sich die Toleranzen der Markierungen des auf der Kurbelwelle befestigten Geberrades erwiesen. Diese Toleranzen der Markierungen betreffen bspw. die Abmessungen der Markierungen, die Abstände der Markierungen zueinander und bei als Zähne ausgebildeten Markierungen die Neigung der Zahnflanken.

Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend auszugestalten und weiterzubilden, dass die Auswirkungen der Störeinflüsse bei der Erfassung der zeitlichen Abstände zwischen den Markierungen, insbesondere die Auswirkungen von Toleranzen der Markierungen, auf das gemessene, von der Brennkraftmaschine aufgebrachte Moment weitgehend eliminiert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von dem Verfahren der eingangs genannten Art vor, dass

- eine Blockgröße definiert wird,
- für einen während einer Drehung der Kurbelwelle aufgenommenen zeitlichen Abstand der Markierungen aus den während einer vorangegangenen Drehung der Kurbelwelle aufgenommenen zeitlichen Abständen ein Kennlinienpunkt ermittelt wird, wobei
- - jeweils eine der Blockgröße entsprechende Anzahl von zeitlichen Abständen zwischen den Markierungen des Geberrads der zumindest während der vorangegangenen Drehung der Kurbelwelle aufgenommenen zeitlichen Abstände zu Blöcken zusammengefaßt wird,
- - in den Blöcken die Blocksumme der während der vorangegangenen Drehung der Kurbelwelle aufgenommenen zeitlichen Abstände gebildet wird, und
- - aus den Blocksummen der Kennlinienpunkt gemäß der Gleichung
  SUM_i (z_2i-1) / SUM_i (z_2i) oder
  SUM_i (z_2i) / SUM_i (z_2i-1)
  ermittelt wird, wobei i eine positive natürliche Zahl ist, und
- durch Auswerten der Extrema der Kennlinie das von der Brennkraftmaschine aufgebrachte Moment bestimmt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird aus den zeitlichen Abständen einer vorangegangenen Drehung der Kurbelwelle eine Kennlinie ermittelt. Zur Ermittlung der Kennlinie werden die zeitlichen Abstände jedoch nicht unmittelbar herangezogen. Vielmehr werden zunächst jeweils mehrere der zeitlichen Abstände einer vorangegangenen Drehung zu einem Block einer bestimmten Blockgröße zusammengefaßt. Die zeitlichen Abstände innerhalb eines Blocks werden zur Eliminierung der Auswirkungen der Störeinflüsse gemittelt. Zur Mittelung der zeitlichen Abstände kann der Quotient aus der Summe der zeitlichen Abstände in einem Block und der Anzahl der zeitlichen Abstände in dem Block, also die Blockgröße, gebildet werden. In diesem Fall wird der Quotient als die Blockzeit bezeichnet. Da sich die Blockgrößen der Quotienten bei der späteren Ermittlung der Kennlinie herauskürzen, kann in den einzelnen Blöcken statt des Mittelwerts auch nur die Summe der zeitlichen Abstände in den Blöcken gebildet werden. In diesem Fall wird die Summe als die Blockzeit bezeichnet.

Ein Kennlinienpunkt wird jeweils aus den Blockzeiten einer vorangegangenen Drehung der Kurbelwelle ermittelt. Die Drehung der Kurbelwelle kann eine volle Umdrehung, ein Teil einer Umdrehung oder ein Vielfaches einer Umdrehung der Kurbelwelle sein. Wenn weitere Kennlinienpunkte der Kennlinie berechnet werden, werden auch für diese Kennlinienpunkte die zeitlichen Abstände in Blöcke zusammengefaßt, die Blockzeiten ermittelt und aus den Blockzeiten dann der Kennlinienpunkt berechnet. So wird ein Kennlinienpunkt nach dem anderen ermittelt.

Schließlich wird durch Auswerten der Extrema der Kennlinie das von der Brennkraftmaschine aufgebrachte Moment bestimmt. Dazu kann aus der ermittelten Kennlinie anhand eines Motorkennfeldes das von der Brennkraftmaschine aufgebrachte Moment bestimmt werden. Das Motorkennfeld wird vorzugsweise auf einem Motorprüfstand empirisch ermittelt. Das Motorkennfeld hängt von der Art der Kennlinie und damit von der Art der Gleichung, aus der die einzelnen Kennlinienpunkte ermittelt wurden, und anderen Faktoren (z. B. der Drehzahl der Kurbelwelle) ab.

Ein Kennlinienpunkt wird gemäß der Gleichung

SUM_i (z_2i-1) / SUM_i (z_2i) oder SUM_i (z_2i) / SUM_i (z_2i-1)

ermittelt. Dabei werden mit z_i die einzelnen Blockzeiten einer vorangegangenen Drehung der Kurbelwelle bezeichnet, i ist eine Laufvariable, die beliebige Werte positiver natürlicher Zahlen annehmen kann.

Die Kennlinie, die mittels der einen Gleichung ermittelt wird, ist der Kehrwert der durch die andere Gleichung ermittelten Kennlinie. Beide Kennlinien stellen ein zuverlässiges Maß für das von der Brennkraftmaschine aufgebrachte Moment dar. Durch Verschieben der einen Kennlinien um die Blockgröße relativ zu der anderen Kennlinie, können die beiden Kennlinien in Phase gebracht werden. Es ist also lediglich eine Frage der Auswertung der Kennlinien, wie aus ihnen das von der Brennkraftmaschine aufgebrachte Moment bestimmt wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auf besonders einfache Weise durch Auswerten der zeitlichen Abstände der Markierungen des Geberrads auf der Kurbelwelle das von der Brennkraftmaschine aufgebrachte Moment bestimmt werden. Dabei werden die Auswirkungen von Störeinflüssen bei der Erfassung der zeitlichen Abstände zwischen den Markierungen, insbesondere die Auswirkungen von Toleranzen der Markierungen, auf das von der Brennkraftmaschine aufgebrachte gemessene Moment nahezu vollständig eliminiert.

Im Gegensatz zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zum Bestimmen des von der Brennkraftmaschine aufgebrachten Moments wird das ermittelte Moment bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht relativ zu einem Mittelwert, sondern absolut dargestellt. Das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelte Drehmoment ist weitgehend unabhängig von der Betriebsart der Brennkraftmaschine (z. B. von Zündzeitpunkt, Kraftstoff- Luft-Gemisch, Turbobetrieb, optimierter Enddrosselung, Zündaussetzern) und unabhängig von Umgebungsbedingungen (z. B. von Luftdruck und Temperatur der Umgebungsluft).

Das Geberrad ist bspw. als ein Geberzahnrad mit Zähnen als Markierungen auf dem Umfang des Geberrades ausgebildet. Der Aufnehmer ist bspw. als ein induktiver Aufnehmer ausgebildet, in dem bei einer Drehung der Kurbelwelle und des Geberzahnrades von den vorbei laufenden Zähnen Spannungsimpulse induziert werden. Es werden die zeitlichen Abstände der Spannungsimpulse bzw. der Zähne des Geberzahnrads, die sog. Zahnzeiten, gemessen. Dann werden die gemessenen Zahnzeiten gemäß den obigen Ausführungen ausgewertet und das von der Brennkraftmaschine aufgebrachte Moment bestimmt.

Als eine weitere Lösung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass

- eine Blockgröße definiert wird,
- für einen während einer Drehung der Kurbelwelle aufgenommenen zeitlichen Abstand der Markierungen aus den während einer vorangegangenen Drehung der Kurbelwelle aufgenommenen zeitlichen Abständen ein Kennlinienpunkt ermittelt wird, wobei
- - jeweils eine der Blockgröße entsprechende Anzahl von zeitlichen Abständen zwischen den
- - Markierungen des Geberrads der während der vorangegangenen Drehung der Kurbelwelle aufgenommenen zeitlichen Abstände zu Blöcken zusammengefaßt wird,
- - in den Blöcken die Blocksumme der während der vorangegangenen Drehung der Kurbelwelle aufgenommenen zeitlichen Abstände gebildet wird, und
- - aus den Blocksummen der Kennlinienpunkt gemäß der Gleichung
  SUM_i (z_2i) - SUM_i (z_2i-1) oder
  SUM_i (z_2i-1) - SUM_i (z 21)
  ermittelt wird, wobei i eine positive natürliche Zahl ist, und
- durch Auswerten der Extrema der Kennlinie das von der Brennkraftmaschine aufgebrachte Moment bestimmt wird.

Dieses zweite erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich von dem vorangegangenen Verfahren dadurch, dass die einzelnen Kennlinienpunkte nach einer anderen Gleichung berechnet werden. Ebenso wie die Kennlinie gemäß dem ersten erfindungsgemäßen Verfahren stellt jedoch auch diese Kennlinie ein zuverlässiges Maß für das von der Brennkraftmaschine aufgebrachte Moment dar.

Ein Block darf nicht zu viele zeitliche Abstände umfassen, d. h. die Blockgröße darf nicht zu groß sein, da sonst ein von der Brennkraftmaschine abgegebenes, sich tatsächlich änderndes Moment aus den gemittelten Blockzeiten nicht mehr detektiert werden könnte. Die Auswirkungen des sich ändernden Moments würden sozusagen herausgemittelt. Deshalb wird die Blockgröße (B) gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aus dem Quotienten der Gesamtzahl (Z) der Markierungen des Geberrads und der Gesamtzahl der Zylinder (Zyl) der Brennkraftmaschine definiert (B = Z / Zyl).

Zur Mittelung der gemessenen zeitlichen Abstände zwischen den Markierungen wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung jeweils eine der Blockgröße entsprechende Anzahl von zeitlichen Abständen zwischen den Markierungen des Geberrads der während zumindest einer vorangegangenen Umdrehung der Kurbelwelle aufgenommenen zeitlichen Abstände zu Blöcken zusammengefaßt. Es werden also die über eine oder mehrere vorangegangene volle Umdrehungen der Kurbelwelle aufgenommenen zeitlichen Abstände zu Blöcken zusammengefaßt.

Vorzugsweise wird jeweils eine der Blockgröße entsprechende Anzahl von zeitlichen Abständen zwischen den Markierungen des Geberrads der während der unmittelbar vorangegangenen Umdrehung der Kurbelwelle aufgenommenen zeitlichen Abstände zu Blöcken zusammengefaßt. Bei den o. g. Gleichungen zur Berechnung der Kennlinienpunkte aus den Blocksummen verläuft i somit von eins bis zu dem Quotienten der Gesamtzahl (Z) der Markierungen des Geberrads und der zweifachen Blockgröße (B) (i = Z / 2 . B).

Wenn das Geberrad bspw. 60 Markierungen hat und die Blockgröße gleich fünf gewählt wird, dann geht die Laufvariable i von eins bis sechs (i = 60 / (2 . 5) = 6). Es werden bspw. die zeitlichen Abstände der unmittelbar vorangegangenen vollen Umdrehung der Kurbelwelle betrachtet. Eine volle Umdrehung umfaßt für das vorliegende Beispiel zwölf Blöcke, die jeweils fünf gemessene zeitliche Abstände enthalten. Für jeden Block wird die Blockzeit z_i aus der Summe der fünf zeitlichen Abstände des Blocks gebildet. Aus den Blockzeiten z_i wird dann der Kennlinienpunkt aus einer der Gleichung ermittelt:

(z_1 + z_3 + z_5 + z_7 + z_9 + z_11)/
(z_2 + z_4 + z_6 + z_8 + z_10 + +z_12)
(z_2 + z_4 + z_6 + z_8 + z_10 + z_12)/
(z_1 + z_3 + z_5 + z_7 + z_9 + + z_11),
(z_1 + z_3 + z_5 + z_7 + z_9 + z_11) -
(z_2 + z_4 + z_6 + z_8 + z_10 + z_12) oder
(z_2 + z_4 + z_6 + z_8 + z_10 + z_12), -
(z_1 + z_3 + z_5 + z_7 + z_9 + +z_11).

Um Rechenleistung einsparen zu können wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, dass lediglich für die während der Drehung der Kurbelwelle aufgenommenen zeitlichen Abstände ein Kennlinienpunkt ermittelt wird, an denen die Kennlinie ein Extremum aufweist. Da die Kennlinie für vorgegebene Brennkraftmaschinen und für vorgegebene Geberräder stets dieselbe Periodendauer aufweist, kann genau vorhergesagt werden, wann die Kennlinie Extrema aufweist. Lediglich die Amplitude der Kennlinie ändert sich in Abhängigkeit von dem von der Brennkraftmaschine aufgebrachten Moment.

Zum Bestimmen des von der Brennkraftmaschine aufgebrachten Moments können die Extrema der ermittelten Kennlinie auf unterschiedliche Weise ausgewertet werden. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Maximum der Kennlinie während einer Periode der Kennlinie als ein Maß für das von der Brennkraftmaschine aufgebrachte Moment herangezogen wird. Aus dem Maß für das aufgebrachte Moment kann dann anhand eines Motorkennfeldes das von der Brennkraftmaschine aufgebrachte Moment bestimmt werden. Das Motorkennfeld wird vorzugsweise auf einem Motorprüfstand empirisch ermittelt.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Differenz zwischen dem Maximum und dem Minimum der Kennlinie während einer Periode der Kennlinie als ein Maß für das von der Brennkraftmaschine aufgebrachte Moment herangezogen wird.

Schließlich wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Verhältnis des Maximums zu dem Minimum der Kennlinie während einer Periode der Kennlinie als ein Maß für das von der Brennkraftmaschine aufgebrachte Moment herangezogen wird.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den Verlauf von zeitlichen Abständen bei einer Brennkraftmaschine und den Verlauf einer daraus ermittelten Kennlinie; und

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Zur Erfassung der Stellung einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine ist es bekannt, auf der Kurbelwelle ein Geberrad mit Markierungen drehfest zu befestigen, das mittels eines feststehenden Aufnehmers abgetastet wird. Dabei werden die zeitlichen Abstände zwischen den Markierungen ermittelt. Das Geberrad ist in dem vorliegenden Beispiel als ein Geberzahnrad mit Zähnen als Markierungen auf dem Umfang des Geberrades ausgebildet. Der Aufnehmer ist als ein induktiver Aufnehmer ausgebildet, in dem bei einer Drehung der Kurbelwelle und des Geberzahnrades von den vorbei laufenden Zähnen Spannungsimpulse induziert werden.

Es werden die zeitlichen Abstände der Spannungsimpulse bzw. der Zähne des Geberzahnrads, die sog. Zahnzeiten, gemessen. Dann werden die gemessenen Zahnzeiten ausgewertet und der Verlauf des auf die Kurbelwelle wirkenden Moments M der Brennkraftmaschine bestimmt.

In Fig. 1 ist in der unteren Hälfte der Verlauf 6 von Zahnzeiten für die Zähne eines Geberzahnrads während zwei voller Umdrehungen der Kurbelwelle dargestellt. Auf der Abszisse sind die einzelnen Zähnezahlen z aufgetragen. Als Geberzahnrad wurde ein sog. 60-2-Zahnrad verwendet. Die Zähnezahlen z auf der Abszisse sind von 1 bis 60 für die vorangegangene Umdrehung der Kurbelwelle und dann von 1 bis 60 für die momentane Umdrehung der Kurbelwelle durchnummeriert. Für den Verlauf 6 der Zahnzeiten tz gilt die rechte Ordinate, auf der die Zahnzeiten tz in 10^-6 s angegeben sind. Der Verlauf 6 der Zahnzeiten tz wurde in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel im Betriebspunkt einer 12-Zylinder Diesel-Brennkraftmaschine bei 3.000 U/min unter 80% Last ermittelt.

In der oberen Hälfte von Fig. 1 ist der Verlauf 7 einer Kennlinie dargestellt, die im Rahmen der Auswertung der Zahnzeiten tz zur Ermittlung des von der Brennkraftmaschine aufgebrachten Moments M nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aus dem Verlauf 6 der Zahnzeiten tz ermittelt wurde. Die Extrema der Kennlinie sind ein Maß A für das von der Brennkraftmaschine aufgebrachte Moment M. Für den Verlauf 7 der Kennlinie gilt die linke Ordinate.

Um die Kennlinie aus den Zahnzeiten tz zu ermitteln, wird zunächst eine Blockgröße B aus dem Quotienten der Gesamtzahl Z der Zähne des Geberzahnrads und der Gesamtzahl Zyl der Zylinder der Brennkraftmaschine definiert. Somit gilt bei dem vorliegenden Beispiel für die Blockgröße B = Z / Zyl = 60 / 12 = 5.

In dem vorliegenden Beispiel werden zur Ermittlung der Kennlinie lediglich die Zahnzeiten tz der vollen unmittelbar vorangegangenen Umdrehung der Kurbelwelle berücksichtigt. Abweichend davon ist es jedoch denkbar, auch die Zahnzeiten tz über beliebige Drehungen der Kurbelwelle, also nicht nur über eine oder mehrere volle Umdrehungen, sondern auch über einen Teil oder ein Vielfaches einer Umdrehung zu berücksichtigen.

Die Zahnzeiten werden in zwölf Blöcke unterteilt, die jeweils eine der Blockgröße B = 5 entsprechende Anzahl an Zahnzeiten tz umfassen. Für die Berechnung des ersten Kennlinienpunktes beginnen die Zahnzeiten mit 336,5; 336,0; 336,5; 335,0 und 335,5 für die ersten fünf Zähne z = 1 bis 5 (Block 1) und enden mit 336,5; 333,5; 335,0; 335,5 und 335,0 für die letzten fünf Zähne z = 56 bis 60 (Block 12). In jedem dieser zwölf Blöcke wird dann die Summe der enthaltenen Zahnzeiten tz, die sog. Blocksumme z_1, gebildet. In dem ersten Block i = 1, der die Zahnzeiten tz der Zähne z = 1 bis 5 umfaßt, ergibt sich somit eine Blocksumme z_1 = 1679,5. In dem letzten Block i = 12, der die Zahnzeiten tz der Zähne z = 56 bis 60 umfaßt, ergibt sich eine Blocksumme z_12 = 1675,5.

Aus den Blocksummen wird dann ein erster Kennlinienpunkt der Kennlinie aus Fig. 1 anhand der Gleichung

(z_2 + z_4 + z_6 + z_8 + z_10 + z_12)/
(z_1 + z_3 + z_5 + z_7 + z_9 + z_11)

berechnet. Für den ersten Kennlinienpunkt ergibt sich somit

(1679,0+1677,5+1673,0+1676,0+1670,0+1675,5)/
(1679,5+1686,5+1680,0+1676,0+1683,5+1677,5) = 0,9968

Dieser Wert ist in der oberen Hälfte von Fig. 1 als Teil der abgebildeten Kennlinie über dem Zahn z = 60 der vorangegangenen Umdrehung der Kurbelwelle eingezeichnet.

Statt der gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendeten Gleichung zur Berechnung des Kennlinienpunkts kann auch eine der anderen Gleichungen verwendet werden:

(z_1 + z_3 + z_S + z_7 + z_9 + z_11)/
(z_2 + z_4 + z_6 + z_8 + z_10 + z_12),
(z_2 + z_4 + z_6 + z_8 + z_10 + z_12) -
(z_1 + z_3 + z_5 + z_7 + z_9 + z_11) oder
(z_1 + z_3 + z_5 + z_7 + z_9 + z_11) -
(z_2 + z_4 + z_6 + z_8 + z_10 + z_12).

Alle drei Gleichungen ermitteln aus den Blockzeiten z_i eine Kennlinie, deren Extrema ein Maß für das von der Brennkraftmaschine aufgebrachte Moment M sind.

Zur Berechnung des zweiten Kennlinienpunkts werden die Blöcke um einen Zahn nach rechts verschoben, d. h. die Zahnzeiten tz beginnen mit 336,0; 336,5; 335,0; 335,5 und 335,5 für die ersten fünf Zähne z = 2 bis 6 (Block 1) und enden mit 333,5; 335,0; 335,5; 335,0 und 335,5 für die letzten vier Zähne z = 57 bis 60 der vorangegangenen Umdrehung der Kurbelwelle und für den ersten Zahn z = 1 für die momentane Umdrehung der Kurbelwelle (Block 12). In jedem dieser zwölf Blöcke wird dann die Blocksumme z_i gebildet. In dem ersten Block i = 1 ergibt sich somit eine Blocksumme z_1 = 1678,5. In dem letzten Block i = 12 ergibt sich eine Blocksumme z_12 = 1674,5.

Aus den Blocksummen wird dann der zweite Kennlinienpunkt der Kennlinie aus Fig. 1 anhand der Gleichung

(z_2 + z_4 + z_6 + z_8 + z_10 + z_12)/
(z_1 + z_3 + z_5 + z_7 + z_9 + z_11)

berechnet. Für den zweiten Kennlinienpunkt ergibt sich somit

(1680,0+1677,0+1673,0+1673,0+1679,0+1670,5)/
(1678,5+1686,0+1680,0+1674,5+1680,5+1679,5) = 0,9975

Dieser Wert ist in der oberen Hälfte von Fig. 1 als Teil der abgebildeten Kennlinie über dem Zahn z = 1 der momentanen Umdrehung der Kurbelwelle eingezeichnet.

Zur Berechnung der weiteren Kennlinienpunkte werden die Blöcke über die gemessenen Zahnzeiten tz geschoben und jeweils die Blockzeiten z_i und der Kennlinienpunkt berechnet. Wenn die einzelnen Kennlinienpunkte dann miteinander verbunden werden, ergibt sich die in der oberen Hälfte von Fig. 1 dargestellte Kennlinie. Die Kennlinie weist sechs Perioden pro Umdrehung der Kurbelwelle auf. Die Extrema der Kennlinie sind ein Maß für das von der Brennkraftmaschine aufgebrachte Moment M.

Um Rechenzeit zu sparen ist es denkbar, nicht jeden Kennlinienpunkt der Kennlinie zu berechnen, sondern lediglich die Kennlinienpunkte bei den Zähnen z = 5, 15, 25, 35, 45 und 55 der momentanen Umdrehung der Kurbelwelle zu berechnen, an denen die Maxima auftreten, und/oder bei den Zähnen z = 10, 20, 30, 40, 50 und 60 der momentanen Umdrehung der Kurbelwelle zu berechnen, an denen die Minima auftreten. Es werden also vorzugsweise nur diejenigen Kennlinienpunkte berechnet, an denen ein Extremum der Kennlinie liegt. Da die Extrema der Kennlinie für eine bestimmte Brennkraftmaschine stets bei denselben Zähnen einer Umdrehung der Kurbelwelle auftreten, kann genau festgelegt werden, bei welchen Zähnen z die Kennlinienpunkte berechnet werden müssen.

In Fig. 2 ist ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen des von einer Brennkraftmaschine aufgebrachten Moments M durch Auswerten der Drehzahl der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine dargestellt.

In Block 1 wird zunächst ein Blockgröße B definiert. Die Blockgröße kann bspw. aus dem Quotienten der Gesamtzahl der Zähne Z des Geberzahnrads und der Gesamtzahl Zyl. der Zylinder der Brennkraftmaschine gebildet werden.

In Block 2 des Ablaufdiagramms erfolgt dann die Blockbildung, d. h. das Zusammenfassen von mehreren Zahnzeiten tz zu Blöcken. Es werden bspw. die Zahnzeiten tz der unmittelbar vorangegangenen Umdrehung der Kurbelwelle berücksichtigt. Die Anzahl der Zahnzeiten tz, die jeweils zu einem Block zusammengefaßt werden, entspricht der Blockgröße B.

In Block 3 werden anschließend die Blockzeiten z_i berechnet. Die Blockzeiten z_i können wahlweise durch Mitteln oder Summieren der einzelnen Zahnzeiten tz eines Blocks gebildet werden.

In Block 4 wird ein Kennlinienpunkt gemäß einer der nachfolgenden Gleichungen aus den Blockzeiten z_i berechnet.

(z_2 + z_4 + z_6 + z_8 + z_10 + z_12)/
(z_1 + z_3 + z_5 + z_7 + z_9 + z_11),
(z_1 + z_3 + z_5 + z_7 + z_9 + z_11)/
(z_2 + z_4 + z_6 + z_8 + z_10 + z_12),
(z_2 + z_4 + z_6 + z_8 + z_10 + z_12) -
(z_1 + z_3 + z_5 + z_7 + z_9 + z_11) oder
(z_1 + z_3 + z_5 + z_7 + z_9 + z_11) -
(z_2 + z_4 + z_6 + z_8 + z_10 + z_12).

Im Anschluß an Block 4 kann entweder zu Block 2 zur Berechnung weiterer Kennlinienpunkte oder zu Block 5 verzweigt werden.

Die einzelnen berechneten Kennlinienpunkte bilden die Kennlinie, deren Extrema ein Maß für das von der Brennkraftmaschine aufgebrachte Moment M sind. In Block 5 werden die Extrema der ermittelten Kennlinie mit dem Ziel ausgewertet, aus den Extrema das von der Brennkraftmaschine aufgebrachte Moment M zu bestimmen. Dazu können entweder die Maxima der Kennlinie, der Quotient aus Maxima und Minima oder der Quotient aus Minima und Maxima einer Periode der Kennlinie oder die Differenz von Maxima und Minima oder die Differenz von Minima und Maxima einer Periode der Kennlinie herangezogen werden.

Claims

1. Verfahren zum Bestimmen des von einer Brennkraftmaschine aufgebrachten Moments (M) durch Auswerten der Drehzahl (n) der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine mit einem umfangsseitig mit Markierungen versehenen Geberrad, das sich mit der Kurbelwelle relativ zu einem Aufnehmer dreht, wobei der Aufnehmer die zeitlichen Abstände (tz) zwischen den Markierungen des Geberrads aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass

- eine Blockgröße (B) definiert wird,
- für einen während einer Drehung der Kurbelwelle aufgenommenen zeitlichen Abstand (tz) aus den während einer vorangegangenen Drehung der Kurbelwelle aufgenommenen zeitlichen Abständen (tz) ein Kennlinienpunkt ermittelt wird, wobei
- - jeweils eine der Blockgröße (B) entsprechende Anzahl von zeitlichen Abständen (tz) zwischen den Markierungen des Geberrads der während der vorangegangenen Drehung der Kurbelwelle aufgenommenen zeitlichen Abstände (tz) zu Blöcken zusammengefaßt wird,
- - in den Blöcken die Blocksumme (z_i) der während der vorangegangenen Drehung der Kurbelwelle aufgenommenen zeitlichen Abstände (tz) gebildet wird, und
- - aus den Blocksummen (z_i) der Kennlinienpunkt gemäß der Gleichung
  SUM_i (z_2i = 1) / SUM_i (z_2i) oder
  SUM_i (z_2i) / SUM_i (z_2i-1)
  ermittelt wird, wobei i eine positive natürliche Zahl ist und
- durch Auswerten der Extrema der Kennlinie das von der Brennkraftmaschine aufgebrachte Moment (M) bestimmt wird.

2. Verfahren zum Bestimmen des von einer Brennkraftmaschine aufgebrachten Moments (M) durch Auswerten der Drehzahl (n) der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine mit einem umfangsseitig mit Markierungen versehenen Geberrad, das sich mit der Kurbelwelle relativ zu einem Aufnehmer dreht, wobei der Aufnehmer die zeitlichen Abstände (tz) zwischen den Markierungen des Geberrads aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass

- eine Blockgröße (B) definiert wird,
- für einen während einer Drehung der Kurbelwelle aufgenommenen zeitlichen Abstand (tz) aus den während einer vorangegangenen Drehung der Kurbelwelle aufgenommenen zeitlichen Abständen (tz) ein Kennlinienpunkt ermittelt wird, wobei
- - jeweils eine der Blockgröße (B) entsprechende Anzahl von zeitlichen Abständen (tz) zwischen den Markierungen des Geberrads der während einer vorangegangenen Drehung der Kurbelwelle aufgenommenen zeitlichen Abstände (tz) zu Blöcken zusammengefaßt wird,
- - in den Blöcken die Blocksumme (z_i) der während der vorangegangenen Drehung der Kurbelwelle aufgenommenen zeitlichen Abstände (tz) gebildet wird, und
- - aus den Blocksummen (z_i) der Kennlinienpunkt gemäß der Gleichung
  SUM_i (z_2i-1) - SUM_i (z_2i) oder
  SUM_i (z_2i) - SUM_i (2i-1)
  ermittelt wird, wobei 1 eine positive natürliche Zahl ist, und
- durch Auswerten der Extrema der Kennlinie das von der Brennkraftmaschine aufgebrachte Moment (M) bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockgröße (B) aus dem Quotienten der Gesamtzahl (Z) der Markierungen des Geberrads und der Gesamtzahl (Zyl) der Zylinder der Brennkraftmaschine definiert wird (B = Z / Zyl).

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine der Blockgröße (B) entsprechende Anzahl von zeitlichen Abständen (tz) zwischen den Markierungen des Geberrads der während zumindest eine r vorangegangenen Umdrehung der Kurbelwelle aufgenommenen zeitlichen Abstände (tz) zu Blöcken zusammengefaßt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine der Blockgröße (B) entsprechende Anzahl von zeitlichen Abständen (tz) zwischen den Markierungen des Geberrads der während der unmittelbar vorangegangenen Umdrehung der Kurbelwelle aufgenommenen zeitlichen Abständen (tz) zu Blöcken zusammengefaßt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich für die während der Drehung der Kurbelwelle aufgenommenen zeitlichen Abstände (tz) ein Kennlinienpunkt ermittelt wird, an denen die Kennlinie ein Extremum aufweist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Maximum der Kennlinie während einer Periode der Kennlinie als ein Maß (A) für das von der Brennkraftmaschine aufgebrachte Moment (M) herangezogen wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz zwischen dem Maximum und dem Minimum der Kennlinie während einer Periode der Kennlinie als ein Maß (A) für das von der Brennkraftmaschine aufgebrachte Moment (M) herangezogen wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Maximums zu dem Minimum der Kennlinie während einer Periode der Kennlinie als ein Maß (A) für das von der Brennkraftmaschine aufgebrachte Moment (M) herangezogen wird.