DE102006059927A1 - Method for determining a physical quantity - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Ermittlung einer physikalischen Größe (P) bei einer Winkelstellung (°KW) einer sich drehenden Welle aus einer Zeitreihe. Aus der Zeitreihe werden Parameter eines funktionalen Zusammenhanges der physikalischen Größe (P) mit der Winkelstellung (°KW) bestimmt und die physikalische Größe (P) mittels des funktionalen Zusammenhanges bei der Winkelstellung (°KW) bestimmt.Method for determining a physical quantity (P) at an angular position (° CA) of a rotating shaft from a time series. Parameters of a functional relationship between the physical quantity (P) and the angular position (° CA) are determined from the time series, and the physical quantity (P) is determined by means of the functional relationship at the angular position (° CA).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer physikalischen Größe bei einer Winkelstellung einer sich drehenden Welle aus einer Zeitreihe.The The present invention relates to a method for determining a physical size at one Angular position of a rotating shaft from a time series.

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 kurbelwellensynchronen Abtastzeitpunkt repräsentieren.at rotating shafts, for example in a crankshaft or a camshaft of an internal combustion engine, the sampling of Signals of physical quantities, thereby can it be pressures, Temperatures or the like act, often in a certain time frame performed. Especially with internal combustion engines, it is often necessary the respective physical quantity to a certain To determine crankshaft angle. Often there is no suitable signal input for a crankshaft synchronous Sampling available, but only one entrance for a scan at certain times. Especially if that signal to be measured of vibrations, for example pressure pulsations in a suction tube, superimposed is, can depending on the location of the sampling times in the engine working cycle different Measured values give, but not always the measured value to actually desired represent crankshaft synchronous sampling time.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

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.A The object of the invention is therefore to be present as a measurement series physical So to process sizes, that these are like a crankshaft synchronously determined physical Size used can be.

Dieses Problem wird gelöst durch eine Vorrichtung, ein Computerprogramm und ein Verfahren nach den unabhängigen Ansprüchen. Insbesondere wird das Problem gelöst durch ein Verfahren 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 Zusammenhang 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 drehzahlabhängig 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 lastabhängig 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 Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine ist, wobei der funktionale Zusammenhang zwischen Amplitude und Winkelstellung eine Sinusfunktion ist. Die physikalische Größe ist vorzugsweise ein Ladedruck der Brennkraftmaschine.This Problem is solved by a device, a computer program and a method the independent one Claims. In particular, the problem is solved by a method for Determination of a physical quantity at an angular position a rotating wave from a time series, wherein from the time series Parameter of a functional relationship of the physical quantity with the Angle position can be determined and the physical size means the functional relationship determined at an angular position becomes. The time series is a series of value pairs, where the value pair from a value representing a measured physical quantity and a relatively or absolutely certain point in time. One absolutely certain time would be a time, a relatively specific time a time difference at an initial time. So it will be in a first step the method of the functional relationship or in the known functional connection parameters of functional connection determined and with the help of the functional relationship in one second step determines crankshaft synchronous physical quantity values. The parameters are especially in the case of a sinusoidal physical Size an average and / or an amplitude and / or a frequency of the functional Context. The mean value and / or the amplitude can be speed-dependent as well as other operating point dependent physical quantities of Internal combustion engine dependent be. The mean value can be taken from a map. The mean value may be in the map depending on one or more Operating variables of be stored rotating shaft, for example, from the speed or a given torque. The mean and / or the amplitude can while load-dependent and / or speed-dependent and / or dependent on the position of a throttle and / or by an injection time dependent be. The physical size is one Boost pressure and / or torque and / or cylinder pressure, and / or an oil pressure and / or an intake manifold pressure and / or an exhaust gas amount and / or a cylinder filling the internal combustion engine. It is preferably provided that the rotating shaft is a crankshaft of an internal combustion engine, wherein the functional relationship between amplitude and angular position is a sine function. The physical quantity is preferably a boost pressure the internal combustion engine.

Das Eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch eine Vorrichtung, insbesondere Steuergerät 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 genannte 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.The The problem mentioned at the outset is also solved by a device, in particular control unit for one Internal combustion engine, which is set up to determine a physical Size at one Angular position of a rotating shaft from a time series, thereby characterized in that from the time series parameters of a functional Relationship of physical size determined by the angular position and the physical size by means of the functional relationship determined at an angular position becomes. The input mentioned problem is also solved by a computer program with program codes to carry out all Steps according to a method of the invention when the program run with a computer becomes.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:following is an embodiment of Present invention explained in more detail with reference to the accompanying drawings. there shows:

1 eine Skizze einer physikalischen Größe über der Zeit und einem Kurbelwellenwinkel. 1 a sketch of a physical quantity over time and a crankshaft angle.

Ausführungsform der ErfindungEmbodiment of the invention

1 zeigt eine Skizze einer physikalischen Größe P, hier am Beispiel eines Ladedrucks pl einer Brennkraftmaschine, über der Zeit t und über dem Kurbelwellenwinkel °KW einer Brennkraftmaschine. Größen, die zu bestimmten Zeiten t gemessen werden oder zu bestimmten Zeiten t auftreten, können bei einer Brennkraftmaschine jeweils einem Kurbelwellenwinkel °KW zu dieser Zeit zugeordnet werden. Physikalische Größen P wie zum Beispiel der Ladedruck einer Brennkraftmaschine werden zu bestimmten Winkelstellungen der Kurbelwelle (Kurbelwellenwinkel °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 °KW, sondern zu bestimmten Zeitpunkten t vor. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, die physikalische Größe P bei einem bestimmten Kurbelwellenwinkel °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 °KW bestimmt. 1 zeigt eine Skizze zur Durchführung des Verfahrens. Dargestellt ist der Verlauf eines gemessenen Ladedrucks über der Zeit t bzw. dem Kurbelwellenwinkel °KW. Die Drehzahl der Brennkraftmaschine wird mit 2400 1/min als konstant angenommen, dies ist als gerade Linie n in 1 dargestellt. Der Ladedruck pl weist einen sinusförmigen Verlauf mit einer Amplitude am um einen Mittelwert M auf. In 1 ist ein Mittelwert M = 1500 mbar dargestellt, die Amplitude am hat dabei eine Größe 100 mbar. Die Werte 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 Kurbelwellenwinkel °KW. Der Ladedruck pl wird dazu modelliert als Sinusschwingung um einen Mittelwert, pl = M – ½am·sin(°KW). 1 shows a sketch of a physical quantity P, here on the example of a boost pressure pl of an internal combustion engine, over the time t and above Crankshaft angle ° KW of an internal combustion engine. Quantities that are measured at certain times t or occur at specific times t can be assigned to a crankshaft angle ° CA at this time in an internal combustion engine. Physical quantities P, such as, for example, the boost pressure of an internal combustion engine, are required as a variable at specific angular positions of the crankshaft (crankshaft angle ° CA) in order to be able to be evaluated, for example, by a controller or a controller. However, these data are generally not available at specific crankshaft angles ° CA, but at certain times t. According to the invention, it is now provided to determine the physical variable P at a specific crankshaft angle ° KW from a time series of the signal which was measured at specific times t. For this purpose, as shown below, parameters of a functional relationship between the physical quantity and the crankshaft angle are first determined from the time series, and the physical variable P is then determined from the functional relationship at a specific desired angular position KW KW. 1 shows a sketch for performing the method. Shown is the course of a measured charge pressure over the time t and the crankshaft angle ° KW. The speed of the internal combustion engine is assumed to be constant at 2400 rpm, this being a straight line n in 1 shown. The boost pressure pl has a sinusoidal curve with an amplitude am around an average value M. In 1 an average value M = 1500 mbar is shown, the amplitude am has a size of 100 mbar. The values for the boost pressure pl are, for example, at times t = 10 ms, t = 20 ms, t = 30 ms and so forth, ie at intervals of 10 ms each. This time series of the measured boost pressure pl should now be converted according to the invention into a series depending on the crankshaft angle ° CA. The boost pressure pl is modeled as a sinusoid around an average, pl = M - ½am · sin (° CA).

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 oder 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 erfindungsgemäße Verfahren eine Funktion der physikalischen Größe, hier des Ladedruckes pl, in Abhängigkeit vom Kurbelwellenwinkel °KW. Diese Funktion kann zu jedem gewünschten Kurbelwellenwinkel ausgewertet werden.Of the Mean value M can be obtained directly from the time series as the mean value become. Alternatively it is possible the mean value M from the operating state of the internal combustion engine, So for example, the speed, torque and the like, z. B. using a map to determine. Likewise it is possible the Amplitude at directly from the time series to win or alternatively a map depending on the operating state of the internal combustion engine, so for example as well as the speed, the torque, the injection quantity, oil and air temperature and the like. You get from the measured time series such by the method according to the invention a function of physical size, here the boost pressure pl, dependent on from crankshaft angle ° KW. This feature can be used to any desired Crankshaft angle are evaluated.

2 zeigt ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen 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 pR 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 °KW bestimmt. 2 shows a flowchart of the method according to the invention. In a first step 101 a time series R of a physical quantity is read in. In an internal combustion engine, the time series R is continuously, for example, time-synchronized in a predetermined grid, determined and stored in a memory of a control unit. In a subsequent step 102 Parameters p R of a functional relationship of the physical quantity are determined from a crankshaft angle. These may be, for example, an average M and an amplitude am. In a subsequent step 103 will be using the in step 102 obtained parameter set and the known functional relationship between the physical quantity p and the crankshaft angle determines the physical quantity to one or more crankshaft angles ° KW.

Claims (10)

Verfahren zur Ermittlung einer physikalischen Größe (P) bei einer Winkelstellung (°KW) einer sich drehenden Welle aus einer Zeitreihe, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Zeitreihe Parameter eines funktionalen Zusammenhanges der physikalischen Größe (P) mit der Winkelstellung (°KW) bestimmt werden und die physikalische Größe (P) mittels des funktionalen Zusammenhanges bei einer Winkelstellung (°KW) bestimmt wird.Method for determining a physical quantity (P) at an angular position (° CA) of a rotating shaft from a time series, characterized in that parameters of a functional relationship between the physical quantity (P) and the angular position (° CA) are determined from the time series and the physical quantity (P) is determined by means of the functional relationship at an angular position (° CA). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter ein Mittelwert (M) und/oder eine Amplitude (am) und/oder eine Frequenz des funktionalen Zusammenhanges sind.Method according to claim 1, characterized in that that the parameters have an average value (M) and / or an amplitude (am) and / or a frequency of the functional relationship. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelwert (M) einem Kennfeld entnommen wird.Method according to claim 1 or 2, characterized that the mean value (M) is taken from a characteristic map. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude (am) einem Kennfeld entnommen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the amplitude (am) taken from a map becomes. Verfahren nach Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die sich drehende Welle eine Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine ist, wobei der funktionale Zusammenhang zwischen Amplitude (am) und Winkelstellung (°KW) eine Sinusfunktion ist.Process according to Claims 1 to 4, characterized that the rotating shaft is a crankshaft of an internal combustion engine is where the functional relationship between amplitude (am) and angular position (° CA) is a sine function. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelwert (M) und/oder die Amplitude (am) drehzahlabhängig sind.Method according to claim 4 or 5, characterized the mean value (M) and / or the amplitude (am) are speed-dependent. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelwert und/oder die Amplitude lastabhängig und/oder geschwindigkeitsabhängig und/oder von der Stellung einer Drosselklappe abhängig und/oder von einem Einspritzzeitpunk abhängig sind.Method according to claim 4 or 5, characterized in that the mean value and / or the Amplitude load-dependent and / or speed-dependent and / or dependent on the position of a throttle valve and / or are dependent on an injection time. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die physikalische Größe 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 ist.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the physical quantity is a boost pressure and / or a Torque and / or cylinder pressure, and / or an oil pressure and / or an intake manifold pressure and / or an exhaust gas amount and / or a cylinder filling the Internal combustion engine is. Vorrichtung, insbesondere Steuergerät für eine Brennkraftmaschine, die eingerichtet ist zur Ermittlung einer physikalischen Größe (P) bei einer Winkelstellung (°KW) einer sich drehenden Welle aus einer Zeitreihe, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Zeitreihe Parameter eines funktionalen Zusammenhanges der physikalischen Größe (P) mit der Winkelstellung (°KW) bestimmt werden und die physikalische Größe (P) mittels des funktionalen Zusammenhanges bei einer Winkelstellung (°KW) bestimmt wird.Device, in particular control device for an internal combustion engine, which is set up to determine a physical quantity (P) an angular position (° CA) a rotating shaft of a time series, characterized that from the time series parameters of a functional relationship the physical quantity (P) with the angular position (° CA) be determined and the physical quantity (P) by means of the functional Relationship at an angular position (° CA) is determined. Computerprogramm mit Programmcode zur Durchführung aller Schritte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wenn das Programm in einem Computer ausgeführt wird.Computer program with program code for carrying out all Steps according to one of the claims 1 through 8 when running the program in a computer.
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