用于在机动车内平衡汽缸的改善的信号检测的制作方法
用于在机动车内平衡汽缸的改善的信号检测的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于在机动车内平衡汽缸的方法。
【背景技术】
[0002]就内燃机而言，可能由于喷射系统的制造公差以及由于出现老化而使各个汽缸之间的喷射量显著发生改变。在喷射方面的这些差异导致汽缸之间的转矩不同，这些转矩不同负面地影响到内燃机的运行平稳性。但是，附加的辅助机组也可能引起其他频率的转矩振动。这些机械式地引起的转动非均匀性不能通过已知的汽缸平衡例行程序(CYBL)、或者说闭环燃烧控制例行程序(CLCC)消除。
[0003]由专利DE197 20 009 C2已知一种方法，该方法计算用于每个汽缸膨胀的转速及其压缩的转速。转速差借助于滑动式地形成平均值被滤波并根据相应的转速偏差来形成汽缸选择性的偏差。由该偏差计算出燃料量修正。
[0004]此外公开了DE 197 00 711 A1。该文献介绍了一种方法，其中与运行平稳性相关地在喷射时间内应用了修正值。
[0005]作为另外的现有技术公开了DE10 2005 047 829 B3。该文献描述了用于调节曲轴转速的谐波分量的方法。在此考虑至少一个凸轮轴回转的时间段或两个曲轴回转。在此，转速信号通过傅里叶分析来考虑。
[0006]用于效果分离的另一可能性在于使用滤波器、例如带阻滤波器。但是由此损失了非常多的信号质量。
【发明内容】
[0007]本发明的任务是进一步提高内燃机的运行平稳性。
[0008]该任务通过独立权利要求的主题和并列权利要求的主题来解决。本发明的有利的实施方式和细节从从属权利要求、说明书和附图中获得。
[0009]根据本发明的第一方面介绍了一种用于在机动车内平衡汽缸的方法，其中，所述机动车具有一马达，该马达具有至少两个汽缸。该方法具有:确定所述马达的周期的周期持续时间并确定所述马达的周期数目，并且针对每个周期确定用于所述马达的每个汽缸的汽缸值函数，其中，汽缸值函数表示所述马达的曲轴的加速度，该加速度由相应的汽缸引起。此外，所述方法具有:针对每个确定的汽缸值函数执行信号分析;针对每个执行了的信号分析获知振幅;基于相应汽缸的所获知的振幅针对每个汽缸构成振幅平均值;基于所构成的振幅平均值获知所述马达的马达运行不平稳性;并且补偿所获知的马达运行不平稳性。
[0010]在此，本发明的意义下的马达的周期的周期持续时间尤其可以是这样的时间，该时间被需要直到所述马达或者说所述马达的曲轴已经执行了相应数目的180°旋转运行，其中，180°旋转运行可以相应于一半的马达回转或者说曲轴回转，并且360°旋转运转可以相应于全部的马达回转或者说曲轴回转。在此，两个360°马达旋转运行可以在四冲程马达中相应于马达的一个工作循环、即曲轴的两个回转。
[0011]在此，本发明意义下的值函数、例如汽缸值函数尤其可以是这样一种数学函数，该数学函数可以基于所获知的值在不同的时间点上被获知。在汽缸值函数的情况下，这可以例如是正弦函数，例如基于马达的曲轴在不同时间点上所获知的加速度值，这些加速度值可以由相应的汽缸引起。
[0012]在此，本发明意义下的信号分析尤其可以是由振动系统的输入-和/或输出信号对该系统的动态特性的描述。
[0013]在此，本发明意义下的马达运行不平稳性尤其可以是曲轴的非均匀性的旋转，该非均匀性的旋转例如可以由于马达的汽缸之间的转矩差异而引起。
[0014]在此，本发明意义下的、对所获知的马达运行不平稳性的补偿尤其可以是这样的过程，该过程可以平衡马达运行不平稳性的被获知的大小。这一点例如可以借助于控制且优选借助于调节来实现。在此，这一点可以以马达选择方式、例如通过平衡个别地在每个汽缸上的马达运行不平稳性的大小来实现。
[0015]这可以具有这样的优点，S卩，马达运行不平稳性可以以通过机动车的辅助机组而消除转动非均匀性的方式被获知并且因此通过调整式喷射引起的初始的非均匀性又可以是能重建的并与之相应地是能平衡的。在此，辅助机组例如可以是发电机或者也可以是机动车的空调设备。此外，这可以具有这样的优点，即可以获得提高了的马达运行平稳性。
[0016]根据本发明的第一实施例介绍了一种平衡汽缸的方法，其中，针对每个周期，基于马达值函数确定用于马达的每个汽缸的汽缸值函数，其中，所述马达值函数表示马达的曲轴的由所有汽缸引起的加速度。
[0017]这可以具有以下优点，例如形式为转矩非均匀性的马达非均匀性可以在下述部位处被检测，在该部位处，所述马达非均匀性可以被传递到马达转动运动上并由此可以给出较可靠的值基础。
[0018]根据本发明的另一实施例介绍了一种平衡汽缸的方法，其中，所述马达值函数基于一周期时间段内对关于马达的马达参量的值的检测来构成。
[0019]在此，本发明意义下的马达参量尤其可以是由马达的曲轴的加速度所推导出的参量，例如马达转速、齿时间、转速梯度、马达加速度、马达工作不平稳度(Engine-Roughness)和类似参量。
[0020]这可以具有这样的优点，S卩，测量值可以被提供作为值基础，这些测量值通常在机动车中已经被检测，由此可以避免不需要的耗费。
[0021]根据本发明的另一实施例介绍了一种平衡汽缸的方法，其中，所述周期时间段相应于周期数目的总持续时间。
[0022]本发明意义下的周期时间段尤其可以是这样的时间段，在该时间段中可以检测用于构成马达值函数的函数值。
[0023]这可以具有这样的优点，就像例如通过辅助机组可以造成的那样的周期式振动会变得更加明显并且由此可以被更好地消除。
[0024]根据本发明的另一实施例介绍了一种平衡汽缸的方法，其中，针对每个周期，基于马达值函数的对应细分部分(Untertei lung)来确定用于马达的每个汽缸的汽缸值函数。
[0025]本发明意义下的马达值函数的对应细分部分尤其可以是所获知的马达值函数到相应地对应于马达值函数的该部分的、即引起它的汽缸上的分配和配属。
[0026]这可以具有这样的优点，S卩，可以实现对待调查的、由曲轴导出的参量进行明确的、对于汽缸选择性的配属。
[0027]根据本发明的另一实施例介绍了一种平衡汽缸的方法，其中，所述信号分析包括频率分析、优选傅里叶变换的频谱分析、优选快速傅里叶变换的频谱分析。
[0028]本发明意义下的频率分析在此尤其可以是这样的调查，在一定的时间单元内多么频繁地发生确定的事件并且特别地哪些频率分量多强地存在于一个信号内。
[0029]本发明意义下的频谱分析在此尤其可以是一由傅里叶分析所得到的图形函数。
[0030]这可以具有这样的优点，S卩，针对每个汽缸值函数的每个信号分析可以以可靠的方式确定振幅。
[0031]根据本发明的另一实施例介绍了一种平衡汽缸的方法，其中，周期持续时间是这样的时间持续，该时间持续相应于马达的一个工作循环。
[0032]因此，四冲程马达中的马达的一个周期可以相应于马达的一个工作循环。在四冲程马达中，一个工作循环可以包括曲轴的并且进而马达的两个回转。在此，各个冲程可以是吸气、压缩、膨胀和排气。在两冲程马达中，在马达的曲轴的每个回转中可以存在一个工作循环。
[0033]这可以具有以下优点，就每个汽缸而言，在对于汽缸选择性的基础上，曲轴上的或者说马达上的旋转非均匀性可以是至少一次完全能检测的并且由此可以是能补偿的。
[0034]根据本发明的另一实施例介绍了一种平衡汽缸的方法，其中，所述周期数目的确定基于预测来进行。
[0035]本发明意义下的基于预测的周期数目的确定在此尤其可以指的是，预测是能够实现的，在该预测的基础上可以确定:可能地、优选可能最小会需要多少个周期来确定所述马达值函数，以便能够在其基础上确定所述周期时间段。
[0036]这可以具有这样的优点，S卩，为了平衡汽缸可以需要仅相对较少的周期，由此可以非常快速进而有效地进行所述平衡汽缸。
[0037]根据本发明的另一实施例介绍了一种平衡汽缸的方法，其中，所述预测基于预期的干扰频率。
[0038]辅助机组例如可以在曲轴内或者说在马达内引起其他频率的附加转矩振动，即由于引入了可能非均匀的喷射量到马达的相应 汽缸中。
[0039]由此可以产生机械地引起的、不同频率的转动非均匀性。针对辅助机组可以确定可能的干扰频率，其中，在辅助机组不同的情况下可能占优势地位的是不同的干扰频率。这些干扰频率的尽可能良好的预测可以有助于尽可能优化地并在尽可能短的时间内平衡汽缸。
[0040]这可以具有这样的优点，S卩，平衡汽缸可以还要更优化地、更快速地并且更有效地进行。
[0041]根据本发明的另一实施例介绍了一种平衡汽缸的方法，其中，所获知的马达运行不平稳性的补偿基于一种算法来进行，优选基于汽缸平衡算法、特别优选基于通过马达工作不平稳度算法的汽缸平衡(英语:Cylinder Balancing via Engine RoughnessA1 gorithmus)和/或闭环燃烧控制算法(英语:Closed Loop Combust1n ControlAlgorithmus)o
[0042]这可以具有这样的优点，S卩，所获知的马达运行不平稳性的补偿可以借助于已知的并且可靠的算法来进行，由此可以实现更好的成本效率。
[0043]根据本发明的另一方面介绍了一种用于车辆的马达控制装置，其用于应用根据前面所提到的实施例之一所述的方法。
[0044]本发明的其他优点和设计方案从现在优选的实施方式的下述示例性的描述中获得。本申请的附图的各个图示仅仅可以视为示意性的且未按正确比例。
【附图说明】
[0045]图1示出了按照本发明的一种示例性设计方案的所提出的平衡汽缸的方法的示意图；
图2示出了按照本发明的一种示例性设计方案的所提出的平衡汽缸的方法的示例设计方案的示意图；
图3-A示出了用于按照本发明的一种示例性设计方案的平衡汽缸的方法的马达值函数；
图3-B示出了用于按照本发明的一种示例性设计方案的平衡汽缸的方法的、汽缸的汽缸值函数；
图3-C示出了用于按照本发明的一种示例性设计方案的平衡汽缸的方法的、针对第一周期的汽缸的汽缸值函数的信号分析；
图3-D示出了用于按照本发明的一种示例性设计方案的平衡汽缸的方法的、针对第二周期的汽缸的汽缸值函数的信号分析;以及
图4示出了用于按照本发明的一种示例性设计方案的平衡汽缸的方法的、针对马达的四个汽缸的示例性的振幅表格。
【具体实施方式】
[0046]要指出的是，与实施方式的相应特征或部件相同或者至少功能相同的不同实施方式的特征或部件设有相同的附图标记，或者设有另外的附图标记，该附图标记仅在其最后的编号方面与(功能上)相应的特征或(功能上)相应的部件的附图标记不同。为了避免不必要的重复，已经参照之前描述的实施方式阐述过的特征或部件之后将不再详细阐述。
[0047]还要指出的是，下面描述的实施方式仅仅是对本发明的可能的实施变型的有限的选择。特别可行的是，各个的实施方式的特征以适当的方式相互组合，从而对于本领域技术人员而言利用这里明确展示的实施变型可以将大量不同的实施方式视为被显而易见地公开。
[0048]图1示出了按照本发明的一种示例性设计方案的所提出的平衡汽缸的方法的示意图。在此，图1示出了用于在机动车内的平衡汽缸的方法，其中，所述机动车具有一马达，该马达具有至少两个汽缸120，并且其中，所述方法包括:确定所述马达的周期100a的周期持续时间100并确定所述马达的周期100a的数目，针对每个周期100a确定用于所述马达的每个汽缸120的汽缸值函数110，并且其中，汽缸值函数110表示所述马达的曲轴200的、由相应的汽缸120引起的加速度。此外，所述方法包括:针对每个确定的汽缸值函数110执行信号分析130，针对每个执行了的信号分析130获知振幅140，在相应汽缸120的所获知的振幅140的基础上针对每个汽缸120构成振幅平均值150，基于所构成的振幅平均值150获知所述马达的马达运行不平稳性160，并且补偿170所获知的马达运行不平稳性160。
[0049]图2示出了按照本发明的一种示例性设计方案的所提出的平衡汽缸的方法的示例设计方案的示意图。在此，图2示出了根据图1的平衡汽缸的方法的一部分，其中，针对每个周期100a，基于马达值函数180确定用于马达的每个汽缸121、122、123、124的汽缸值函数111、112、113、114，其中，马达值函数180表示马达的曲轴200的、由所有汽缸121、122、123、124引起的加速度。
[0050]此外，针对每个周期100a，基于马达值函数180的对应细分部分181、182、183、184确定用于马达的每个汽缸121、122、123、124的汽缸值函数111、112、113、114。针对每个确定的汽缸值函数111、112、113、114执行信号分析131、132、133、134并且针对每个执行了的信号分析 130、131、132、133、134 获知振幅141、142、143、144。然后针对每个汽缸 121、122、123、124，基于相应汽缸121、122、123、124的所获知的振幅141、142、143、144构成振幅平均值151、152、153、154。
[0051]图3-A示出了用于按照本发明的一种示例性设计方案的平衡汽缸的方法的马达值函数。图3-B示出了用于按照本发明的一种示例性设计方案的平衡汽缸的方法的、汽缸的汽缸值函数。图3-C示出了用于按照本发明的一种示例性设计方案的平衡汽缸的方法的、针对第一周期的汽缸的汽缸值函数的信号分析，并且图3-D示出了用于按照本发明的一种示例性设计方案的平衡汽缸的方法的、针对第二周期的汽缸的汽缸值函数的信号分析。在此，图3示出了在借助于低频干扰进行叠加时涉及一个部段的常规的齿时间分析(Zahnzeitanalyse)的效果。在此，在多个工作循环内特定于汽缸地观察快速傅里叶变换信号。在此情况下，从汽缸到(下一)汽缸的低频干扰作为异步非均匀性移动。为了消除该效果，如图4中示出的那样由多个周期100a构成特定于汽缸的振幅平均值151、152、153、154。周期100a的数目在该例子中取决于预期的干扰频率。在此情况下应当没有同步函数是激活的。在此，这些频谱分量的数值平方没有加上同步信号/异步干扰。该加法以矢量方式进行。然后，在图2中示出的汽缸121、122、123、124的平均值151、152、153、154彼此间的差异可以用作马达的在图1中示出的同步的运行不平稳性160的大小。该同步的运行不平稳性现在例如可以借助于已知的平衡汽缸的算法、例如借助于调节被补偿170。
[0052]在图3的例子中，在四汽缸马达中，相对于马达的另外三个汽缸的喷射量在一个汽缸中添加大约提高10%的喷射量。附加地还叠加一低频干扰，就像该低频干扰例如可以通过机动车的辅助机组所引起的那样。由于这些汽缸中的一个汽缸121的喷射量提高以及所述低频干扰和由此提高的转矩方案，在图3-A中能够观察到马达转速的推动。图3-A在此示出了针对之前所描述的例子的马达的马达值函数180。图3-B在此示出了针对图3-A的马达值函数180的第一汽缸121的汽缸值函数111。图3-C和3-D的曲线图示出了一频率分析，其作为在确定的第一时间点以及接下来稍后的两个周期100a内第一汽缸121的信号分析131。在此，两个周期相应于1440°的也称作曲柄角(英文:Crank Angle)的曲轴角。下面，还缩短地以CRK表示曲轴角/曲柄角。在超过720° CRK观察频谱分析时，对于转速的两个影响不能分开。但是引入注目的是，图3-C和3-D中分别清楚地能够看到主要的33Hz的分量。但是即使超过1440° CRK也不能分开由于调整式喷射所引起的分量中的信号和由于低频辅助机组干扰所引起的分量中的信号。但是，如果将多个周期100a上的所述汽缸121的振幅141进行比较，那么在图4中引入注目的是，该振幅141不再是恒定的。能够看到一定的周期式振动。
[0053]图4示出了用于按照本发明的一种示例性设计方案的平衡汽缸的方法的、针对马达的四个汽缸的示例性振幅表格。在此，图4示出了马达的汽缸1至4的振幅141、142、143、144。在此，振幅表格的第一值行示出了振幅141、142、143、144作为在特定于汽缸地未受干扰地均匀地喷射时的关系。在此，每个汽缸121、122、123、124具有相同的振幅。如果现在第一汽缸121以10 %提高的喷射量增加，那么第一汽缸121的振幅141大大改变并且另外三个汽缸122、123、124的这些振幅142、143、144仅仅少量地改变，就像在第二值行中示出的那样。在此，每720° CRK的情况下，四个汽缸121、122、123、124的振幅141、142、143、144不改变。由此，通过调整式喷射所引起的马达运行不平稳性160是一种同步干扰。
[0054]但是，如果现在附加地还叠加一低频干扰，那么四个汽缸121、122、123、124的振幅141、142、143、144以加强方式发生改变，其中，即使在每720°CRK的情况下汽缸120的振幅140也不再是恒定的，就像由值行三至六中能够看到的那样。由此，由辅助机组所引起的马达运行不平稳性160是一种异步干扰。因此，上面提到的信号不能分开。但是，如果每个单个汽缸121、122、123、124的振幅关于多个工作循环进行平均，就像在值行七中示出的那样，那么由第一汽缸121中的调整式喷射所引起的初始的非均匀性可以由值行二又重建并可以通过适当的算法相应地进行调节。异步干扰由此可以被消除。
[0055]总之，要注意的是:利用本发明能够使由辅助机组产生的转速非均匀性与由调整式喷射引起的转速非均匀性分开。因此能够更准确地进行汽缸平衡。
[0056]附图标记列表
100周期持续时间
100a周期
100b周期时间段
110汽缸的汽缸值函数
111第一汽缸的汽缸值函数
112第二汽缸的汽缸值函数
113第三汽缸的汽缸值函数
114第四汽缸的汽缸值函数
120汽缸
121第一汽缸
122第二汽缸
123第三汽缸
124第四汽缸
130针对汽缸的信号分析
131针对第一汽缸的信号分析
132针对第二汽缸的信号分析
133针对第三汽缸的信号分析
134针对第四汽缸的信号分析
140针对汽缸的信号分析的振幅
141针对第一汽缸的信号分析的振幅142针对第二汽缸的信号分析的振幅
143针对第三汽缸的信号分析的振幅
144针对第四汽缸的信号分析的振幅
150汽缸的振幅的振幅平均值
151第一汽缸的振幅的振幅平均值
152第二汽缸的振幅的振幅平均值
153第三汽缸的振幅的振幅平均值
154第四汽缸的振幅的振幅平均值160马达运行不平稳性
170马达运行不平稳性的补偿
180马达值函数
181针对对应的第一汽缸的马达值函数的细分部分
182针对对应的第二汽缸的马达值函数的细分部分
183针对对应的第三汽缸的马达值函数的细分部分
184针对对应的第四汽缸的马达值函数的细分部分200马达的曲轴的加速度
【主权项】
1.用于在机动车内平衡汽缸的方法， 其中，所述机动车具有一马达，该马达具有至少两个汽缸(120、121、122、123、124)，并且其中，所述方法包括: 确定所述马达的周期(100a)的周期持续时间(100)并确定所述马达的周期(100a)的数目； 针对每个周期(100a)确定用于所述马达的每个汽缸(120、121、122、123、124 )的汽缸值函数(110、111、112、113、114)，其中，所述汽缸值函数(110、111、112、113、114)表示所述马达的曲轴(200)的加速度，该加速度由相应的汽缸(120、121、122、123、124)引起， 针对每个确定了的汽缸值函数(110、111、112、113、114)执行信号分析(130、131、132、133、134); 针对每个执行了的信号分析(130、131、132、133、134)获知振幅(140、141、142、143、144)； 在相应汽缸(120、121、122、123、124)的所获知的振幅(140、141、142、143、144)的基础上针对每个汽缸(120、121、122、123、124)构成振幅平均值(150、151、152、153、154); 基于所构成的振幅平均值(150、151、152、153、154)获知所述马达的马达运行不平稳性(160);并且 对所获知的马达运行不平稳性(160)进行补偿(170)。2.根据权利要求1所述的平衡汽缸的方法，其中，基于马达值函数(180)针对每个周期(100a)确定用于所述马达的每个汽缸(120、121、122、123、124)的汽缸值函数(110、111、112、113、114)，其中，所述马达值函数(180)表示所述马达的曲轴(200)的、由所有汽缸(120、121、122、123、124)引起的加速度。3.根据权利要求2所述的平衡汽缸的方法，其中，所述马达值函数(180)基于在一周期时间段(100b)内对关于马达的马达参量的值的检测来构成。4.根据权利要求3所述的平衡汽缸的方法，其中，所述周期时间段(100b)相应于周期(100a)数量的总持续时间。5.根据权利要求2至4中任一项所述的平衡汽缸的方法，其中，基于所述马达值函数(180)的对应的细分部分(181、182、183、184)针对每个周期(100a)确定用于所述马达的每个汽缸(120、121、122、123、124)的汽缸值函数(110、111、112、113、114)。6.根据前述权利要求中任一项所述的平衡汽缸的方法，其中，所述信号分析包括频率分析，优选包括傅里叶变换的频谱分析、优选快速傅里叶变换的频谱分析。7.根据前述权利要求中任一项所述的平衡汽缸的方法，其中，所述周期持续时间(100)是这样的持续时间，该持续时间相应于所述马达的一工作循环。8.根据前述权利要求中任一项所述的平衡汽缸的方法，其中，基于一预测来确定周期(100a)的数量。9.根据前述权利要求中任一项所述的平衡汽缸的方法，其中，对所获知的马达运行不平稳性(160)的补偿(170)基于一种算法来进行，优选地基于汽缸平衡算法、特别优选地基于通过马达工作不平稳度算法的汽缸平衡和/或闭环燃烧控制算法。10.用于车辆的马达控制装置，其用于应用根据权利要求1至9中任一项所述的方法。
【专利摘要】用于在机动车内平衡汽缸的方法，其中，所述机动车具有一马达，该马达具有至少两个汽缸（120、121、122、123、124），并且其中，所述方法包括：确定所述马达的周期（100a）的周期持续时间（100）并确定所述马达的周期（100a）数目，并且针对每个周期（100a）确定用于所述马达的每个汽缸（120、121、122、123、124）的汽缸值函数（110、111、112、113、114），其中，所述汽缸值函数（110、111、112、113、114）表示所述马达的曲轴（200）的、由相应汽缸（120、121、122、123、124）引起的加速度。此外，所述方法包括：针对每个确定了的汽缸值函数（110、111、112、113、114）执行信号分析（130、131、132、133、134）；针对每个执行了的信号分析（130、131、132、133、134）获知振幅（140、141、142、143、144）；在相应汽缸（120、121、122、123、124）的所获知的振幅（140、141、142、143、144）的基础上针对每个汽缸（120、121、122、123、124）构成振幅平均值（150、151、152、153、154）；基于所构成的振幅平均值（150、151、152、153、154）获知所述马达的马达运行不平稳性（160）；以及对所获知的马达运行不平稳性（160）进行补偿（170）。
【IPC分类】F02D41/00, F02D41/14
【公开号】CN105492744
【申请号】CN201480049208
【发明人】G.埃泽, D.海尼茨, W.莫泽, M.赖辛格
【申请人】大陆汽车有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年7月2日
【公告号】DE102013217725B3, US20160201585, WO2015032521A1
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于在机动车内平衡汽缸的方法。
【背景技术】
[0002]就内燃机而言，可能由于喷射系统的制造公差以及由于出现老化而使各个汽缸之间的喷射量显著发生改变。在喷射方面的这些差异导致汽缸之间的转矩不同，这些转矩不同负面地影响到内燃机的运行平稳性。但是，附加的辅助机组也可能引起其他频率的转矩振动。这些机械式地引起的转动非均匀性不能通过已知的汽缸平衡例行程序(CYBL)、或者说闭环燃烧控制例行程序(CLCC)消除。
[0003]由专利DE197 20 009 C2已知一种方法，该方法计算用于每个汽缸膨胀的转速及其压缩的转速。转速差借助于滑动式地形成平均值被滤波并根据相应的转速偏差来形成汽缸选择性的偏差。由该偏差计算出燃料量修正。
[0004]此外公开了DE 197 00 711 A1。该文献介绍了一种方法，其中与运行平稳性相关地在喷射时间内应用了修正值。
[0005]作为另外的现有技术公开了DE10 2005 047 829 B3。该文献描述了用于调节曲轴转速的谐波分量的方法。在此考虑至少一个凸轮轴回转的时间段或两个曲轴回转。在此，转速信号通过傅里叶分析来考虑。
[0006]用于效果分离的另一可能性在于使用滤波器、例如带阻滤波器。但是由此损失了非常多的信号质量。
【发明内容】
[0007]本发明的任务是进一步提高内燃机的运行平稳性。
[0008]该任务通过独立权利要求的主题和并列权利要求的主题来解决。本发明的有利的实施方式和细节从从属权利要求、说明书和附图中获得。
[0009]根据本发明的第一方面介绍了一种用于在机动车内平衡汽缸的方法，其中，所述机动车具有一马达，该马达具有至少两个汽缸。该方法具有:确定所述马达的周期的周期持续时间并确定所述马达的周期数目，并且针对每个周期确定用于所述马达的每个汽缸的汽缸值函数，其中，汽缸值函数表示所述马达的曲轴的加速度，该加速度由相应的汽缸引起。此外，所述方法具有:针对每个确定的汽缸值函数执行信号分析;针对每个执行了的信号分析获知振幅;基于相应汽缸的所获知的振幅针对每个汽缸构成振幅平均值;基于所构成的振幅平均值获知所述马达的马达运行不平稳性;并且补偿所获知的马达运行不平稳性。
[0010]在此，本发明的意义下的马达的周期的周期持续时间尤其可以是这样的时间，该时间被需要直到所述马达或者说所述马达的曲轴已经执行了相应数目的180°旋转运行，其中，180°旋转运行可以相应于一半的马达回转或者说曲轴回转，并且360°旋转运转可以相应于全部的马达回转或者说曲轴回转。在此，两个360°马达旋转运行可以在四冲程马达中相应于马达的一个工作循环、即曲轴的两个回转。
[0011]在此，本发明意义下的值函数、例如汽缸值函数尤其可以是这样一种数学函数，该数学函数可以基于所获知的值在不同的时间点上被获知。在汽缸值函数的情况下，这可以例如是正弦函数，例如基于马达的曲轴在不同时间点上所获知的加速度值，这些加速度值可以由相应的汽缸引起。
[0012]在此，本发明意义下的信号分析尤其可以是由振动系统的输入-和/或输出信号对该系统的动态特性的描述。
[0013]在此，本发明意义下的马达运行不平稳性尤其可以是曲轴的非均匀性的旋转，该非均匀性的旋转例如可以由于马达的汽缸之间的转矩差异而引起。
[0014]在此，本发明意义下的、对所获知的马达运行不平稳性的补偿尤其可以是这样的过程，该过程可以平衡马达运行不平稳性的被获知的大小。这一点例如可以借助于控制且优选借助于调节来实现。在此，这一点可以以马达选择方式、例如通过平衡个别地在每个汽缸上的马达运行不平稳性的大小来实现。
[0015]这可以具有这样的优点，S卩，马达运行不平稳性可以以通过机动车的辅助机组而消除转动非均匀性的方式被获知并且因此通过调整式喷射引起的初始的非均匀性又可以是能重建的并与之相应地是能平衡的。在此，辅助机组例如可以是发电机或者也可以是机动车的空调设备。此外，这可以具有这样的优点，即可以获得提高了的马达运行平稳性。
[0016]根据本发明的第一实施例介绍了一种平衡汽缸的方法，其中，针对每个周期，基于马达值函数确定用于马达的每个汽缸的汽缸值函数，其中，所述马达值函数表示马达的曲轴的由所有汽缸引起的加速度。
[0017]这可以具有以下优点，例如形式为转矩非均匀性的马达非均匀性可以在下述部位处被检测，在该部位处，所述马达非均匀性可以被传递到马达转动运动上并由此可以给出较可靠的值基础。
[0018]根据本发明的另一实施例介绍了一种平衡汽缸的方法，其中，所述马达值函数基于一周期时间段内对关于马达的马达参量的值的检测来构成。
[0019]在此，本发明意义下的马达参量尤其可以是由马达的曲轴的加速度所推导出的参量，例如马达转速、齿时间、转速梯度、马达加速度、马达工作不平稳度(Engine-Roughness)和类似参量。
[0020]这可以具有这样的优点，S卩，测量值可以被提供作为值基础，这些测量值通常在机动车中已经被检测，由此可以避免不需要的耗费。
[0021]根据本发明的另一实施例介绍了一种平衡汽缸的方法，其中，所述周期时间段相应于周期数目的总持续时间。
[0022]本发明意义下的周期时间段尤其可以是这样的时间段，在该时间段中可以检测用于构成马达值函数的函数值。
[0023]这可以具有这样的优点，就像例如通过辅助机组可以造成的那样的周期式振动会变得更加明显并且由此可以被更好地消除。
[0024]根据本发明的另一实施例介绍了一种平衡汽缸的方法，其中，针对每个周期，基于马达值函数的对应细分部分(Untertei lung)来确定用于马达的每个汽缸的汽缸值函数。
[0025]本发明意义下的马达值函数的对应细分部分尤其可以是所获知的马达值函数到相应地对应于马达值函数的该部分的、即引起它的汽缸上的分配和配属。
[0026]这可以具有这样的优点，S卩，可以实现对待调查的、由曲轴导出的参量进行明确的、对于汽缸选择性的配属。
[0027]根据本发明的另一实施例介绍了一种平衡汽缸的方法，其中，所述信号分析包括频率分析、优选傅里叶变换的频谱分析、优选快速傅里叶变换的频谱分析。
[0028]本发明意义下的频率分析在此尤其可以是这样的调查，在一定的时间单元内多么频繁地发生确定的事件并且特别地哪些频率分量多强地存在于一个信号内。
[0029]本发明意义下的频谱分析在此尤其可以是一由傅里叶分析所得到的图形函数。
[0030]这可以具有这样的优点，S卩，针对每个汽缸值函数的每个信号分析可以以可靠的方式确定振幅。
[0031]根据本发明的另一实施例介绍了一种平衡汽缸的方法，其中，周期持续时间是这样的时间持续，该时间持续相应于马达的一个工作循环。
[0032]因此，四冲程马达中的马达的一个周期可以相应于马达的一个工作循环。在四冲程马达中，一个工作循环可以包括曲轴的并且进而马达的两个回转。在此，各个冲程可以是吸气、压缩、膨胀和排气。在两冲程马达中，在马达的曲轴的每个回转中可以存在一个工作循环。
[0033]这可以具有以下优点，就每个汽缸而言，在对于汽缸选择性的基础上，曲轴上的或者说马达上的旋转非均匀性可以是至少一次完全能检测的并且由此可以是能补偿的。
[0034]根据本发明的另一实施例介绍了一种平衡汽缸的方法，其中，所述周期数目的确定基于预测来进行。
[0035]本发明意义下的基于预测的周期数目的确定在此尤其可以指的是，预测是能够实现的，在该预测的基础上可以确定:可能地、优选可能最小会需要多少个周期来确定所述马达值函数，以便能够在其基础上确定所述周期时间段。
[0036]这可以具有这样的优点，S卩，为了平衡汽缸可以需要仅相对较少的周期，由此可以非常快速进而有效地进行所述平衡汽缸。
[0037]根据本发明的另一实施例介绍了一种平衡汽缸的方法，其中，所述预测基于预期的干扰频率。
[0038]辅助机组例如可以在曲轴内或者说在马达内引起其他频率的附加转矩振动，即由于引入了可能非均匀的喷射量到马达的相应 汽缸中。
[0039]由此可以产生机械地引起的、不同频率的转动非均匀性。针对辅助机组可以确定可能的干扰频率，其中，在辅助机组不同的情况下可能占优势地位的是不同的干扰频率。这些干扰频率的尽可能良好的预测可以有助于尽可能优化地并在尽可能短的时间内平衡汽缸。
[0040]这可以具有这样的优点，S卩，平衡汽缸可以还要更优化地、更快速地并且更有效地进行。
[0041]根据本发明的另一实施例介绍了一种平衡汽缸的方法，其中，所获知的马达运行不平稳性的补偿基于一种算法来进行，优选基于汽缸平衡算法、特别优选基于通过马达工作不平稳度算法的汽缸平衡(英语:Cylinder Balancing via Engine RoughnessA1 gorithmus)和/或闭环燃烧控制算法(英语:Closed Loop Combust1n ControlAlgorithmus)o
[0042]这可以具有这样的优点，S卩，所获知的马达运行不平稳性的补偿可以借助于已知的并且可靠的算法来进行，由此可以实现更好的成本效率。
[0043]根据本发明的另一方面介绍了一种用于车辆的马达控制装置，其用于应用根据前面所提到的实施例之一所述的方法。
[0044]本发明的其他优点和设计方案从现在优选的实施方式的下述示例性的描述中获得。本申请的附图的各个图示仅仅可以视为示意性的且未按正确比例。
【附图说明】
[0045]图1示出了按照本发明的一种示例性设计方案的所提出的平衡汽缸的方法的示意图；
图2示出了按照本发明的一种示例性设计方案的所提出的平衡汽缸的方法的示例设计方案的示意图；
图3-A示出了用于按照本发明的一种示例性设计方案的平衡汽缸的方法的马达值函数；
图3-B示出了用于按照本发明的一种示例性设计方案的平衡汽缸的方法的、汽缸的汽缸值函数；
图3-C示出了用于按照本发明的一种示例性设计方案的平衡汽缸的方法的、针对第一周期的汽缸的汽缸值函数的信号分析；
图3-D示出了用于按照本发明的一种示例性设计方案的平衡汽缸的方法的、针对第二周期的汽缸的汽缸值函数的信号分析;以及
图4示出了用于按照本发明的一种示例性设计方案的平衡汽缸的方法的、针对马达的四个汽缸的示例性的振幅表格。
【具体实施方式】
[0046]要指出的是，与实施方式的相应特征或部件相同或者至少功能相同的不同实施方式的特征或部件设有相同的附图标记，或者设有另外的附图标记，该附图标记仅在其最后的编号方面与(功能上)相应的特征或(功能上)相应的部件的附图标记不同。为了避免不必要的重复，已经参照之前描述的实施方式阐述过的特征或部件之后将不再详细阐述。
[0047]还要指出的是，下面描述的实施方式仅仅是对本发明的可能的实施变型的有限的选择。特别可行的是，各个的实施方式的特征以适当的方式相互组合，从而对于本领域技术人员而言利用这里明确展示的实施变型可以将大量不同的实施方式视为被显而易见地公开。
[0048]图1示出了按照本发明的一种示例性设计方案的所提出的平衡汽缸的方法的示意图。在此，图1示出了用于在机动车内的平衡汽缸的方法，其中，所述机动车具有一马达，该马达具有至少两个汽缸120，并且其中，所述方法包括:确定所述马达的周期100a的周期持续时间100并确定所述马达的周期100a的数目，针对每个周期100a确定用于所述马达的每个汽缸120的汽缸值函数110，并且其中，汽缸值函数110表示所述马达的曲轴200的、由相应的汽缸120引起的加速度。此外，所述方法包括:针对每个确定的汽缸值函数110执行信号分析130，针对每个执行了的信号分析130获知振幅140，在相应汽缸120的所获知的振幅140的基础上针对每个汽缸120构成振幅平均值150，基于所构成的振幅平均值150获知所述马达的马达运行不平稳性160，并且补偿170所获知的马达运行不平稳性160。
[0049]图2示出了按照本发明的一种示例性设计方案的所提出的平衡汽缸的方法的示例设计方案的示意图。在此，图2示出了根据图1的平衡汽缸的方法的一部分，其中，针对每个周期100a，基于马达值函数180确定用于马达的每个汽缸121、122、123、124的汽缸值函数111、112、113、114，其中，马达值函数180表示马达的曲轴200的、由所有汽缸121、122、123、124引起的加速度。
[0050]此外，针对每个周期100a，基于马达值函数180的对应细分部分181、182、183、184确定用于马达的每个汽缸121、122、123、124的汽缸值函数111、112、113、114。针对每个确定的汽缸值函数111、112、113、114执行信号分析131、132、133、134并且针对每个执行了的信号分析 130、131、132、133、134 获知振幅141、142、143、144。然后针对每个汽缸 121、122、123、124，基于相应汽缸121、122、123、124的所获知的振幅141、142、143、144构成振幅平均值151、152、153、154。
[0051]图3-A示出了用于按照本发明的一种示例性设计方案的平衡汽缸的方法的马达值函数。图3-B示出了用于按照本发明的一种示例性设计方案的平衡汽缸的方法的、汽缸的汽缸值函数。图3-C示出了用于按照本发明的一种示例性设计方案的平衡汽缸的方法的、针对第一周期的汽缸的汽缸值函数的信号分析，并且图3-D示出了用于按照本发明的一种示例性设计方案的平衡汽缸的方法的、针对第二周期的汽缸的汽缸值函数的信号分析。在此，图3示出了在借助于低频干扰进行叠加时涉及一个部段的常规的齿时间分析(Zahnzeitanalyse)的效果。在此，在多个工作循环内特定于汽缸地观察快速傅里叶变换信号。在此情况下，从汽缸到(下一)汽缸的低频干扰作为异步非均匀性移动。为了消除该效果，如图4中示出的那样由多个周期100a构成特定于汽缸的振幅平均值151、152、153、154。周期100a的数目在该例子中取决于预期的干扰频率。在此情况下应当没有同步函数是激活的。在此，这些频谱分量的数值平方没有加上同步信号/异步干扰。该加法以矢量方式进行。然后，在图2中示出的汽缸121、122、123、124的平均值151、152、153、154彼此间的差异可以用作马达的在图1中示出的同步的运行不平稳性160的大小。该同步的运行不平稳性现在例如可以借助于已知的平衡汽缸的算法、例如借助于调节被补偿170。
[0052]在图3的例子中，在四汽缸马达中，相对于马达的另外三个汽缸的喷射量在一个汽缸中添加大约提高10%的喷射量。附加地还叠加一低频干扰，就像该低频干扰例如可以通过机动车的辅助机组所引起的那样。由于这些汽缸中的一个汽缸121的喷射量提高以及所述低频干扰和由此提高的转矩方案，在图3-A中能够观察到马达转速的推动。图3-A在此示出了针对之前所描述的例子的马达的马达值函数180。图3-B在此示出了针对图3-A的马达值函数180的第一汽缸121的汽缸值函数111。图3-C和3-D的曲线图示出了一频率分析，其作为在确定的第一时间点以及接下来稍后的两个周期100a内第一汽缸121的信号分析131。在此，两个周期相应于1440°的也称作曲柄角(英文:Crank Angle)的曲轴角。下面，还缩短地以CRK表示曲轴角/曲柄角。在超过720° CRK观察频谱分析时，对于转速的两个影响不能分开。但是引入注目的是，图3-C和3-D中分别清楚地能够看到主要的33Hz的分量。但是即使超过1440° CRK也不能分开由于调整式喷射所引起的分量中的信号和由于低频辅助机组干扰所引起的分量中的信号。但是，如果将多个周期100a上的所述汽缸121的振幅141进行比较，那么在图4中引入注目的是，该振幅141不再是恒定的。能够看到一定的周期式振动。
[0053]图4示出了用于按照本发明的一种示例性设计方案的平衡汽缸的方法的、针对马达的四个汽缸的示例性振幅表格。在此，图4示出了马达的汽缸1至4的振幅141、142、143、144。在此，振幅表格的第一值行示出了振幅141、142、143、144作为在特定于汽缸地未受干扰地均匀地喷射时的关系。在此，每个汽缸121、122、123、124具有相同的振幅。如果现在第一汽缸121以10 %提高的喷射量增加，那么第一汽缸121的振幅141大大改变并且另外三个汽缸122、123、124的这些振幅142、143、144仅仅少量地改变，就像在第二值行中示出的那样。在此，每720° CRK的情况下，四个汽缸121、122、123、124的振幅141、142、143、144不改变。由此，通过调整式喷射所引起的马达运行不平稳性160是一种同步干扰。
[0054]但是，如果现在附加地还叠加一低频干扰，那么四个汽缸121、122、123、124的振幅141、142、143、144以加强方式发生改变，其中，即使在每720°CRK的情况下汽缸120的振幅140也不再是恒定的，就像由值行三至六中能够看到的那样。由此，由辅助机组所引起的马达运行不平稳性160是一种异步干扰。因此，上面提到的信号不能分开。但是，如果每个单个汽缸121、122、123、124的振幅关于多个工作循环进行平均，就像在值行七中示出的那样，那么由第一汽缸121中的调整式喷射所引起的初始的非均匀性可以由值行二又重建并可以通过适当的算法相应地进行调节。异步干扰由此可以被消除。
[0055]总之，要注意的是:利用本发明能够使由辅助机组产生的转速非均匀性与由调整式喷射引起的转速非均匀性分开。因此能够更准确地进行汽缸平衡。
[0056]附图标记列表
100周期持续时间
100a周期
100b周期时间段
110汽缸的汽缸值函数
111第一汽缸的汽缸值函数
112第二汽缸的汽缸值函数
113第三汽缸的汽缸值函数
114第四汽缸的汽缸值函数
120汽缸
121第一汽缸
122第二汽缸
123第三汽缸
124第四汽缸
130针对汽缸的信号分析
131针对第一汽缸的信号分析
132针对第二汽缸的信号分析
133针对第三汽缸的信号分析
134针对第四汽缸的信号分析
140针对汽缸的信号分析的振幅
141针对第一汽缸的信号分析的振幅142针对第二汽缸的信号分析的振幅
143针对第三汽缸的信号分析的振幅
144针对第四汽缸的信号分析的振幅
150汽缸的振幅的振幅平均值
151第一汽缸的振幅的振幅平均值
152第二汽缸的振幅的振幅平均值
153第三汽缸的振幅的振幅平均值
154第四汽缸的振幅的振幅平均值160马达运行不平稳性
170马达运行不平稳性的补偿
180马达值函数
181针对对应的第一汽缸的马达值函数的细分部分
182针对对应的第二汽缸的马达值函数的细分部分
183针对对应的第三汽缸的马达值函数的细分部分
184针对对应的第四汽缸的马达值函数的细分部分200马达的曲轴的加速度
【主权项】
1.用于在机动车内平衡汽缸的方法， 其中，所述机动车具有一马达，该马达具有至少两个汽缸(120、121、122、123、124)，并且其中，所述方法包括: 确定所述马达的周期(100a)的周期持续时间(100)并确定所述马达的周期(100a)的数目； 针对每个周期(100a)确定用于所述马达的每个汽缸(120、121、122、123、124 )的汽缸值函数(110、111、112、113、114)，其中，所述汽缸值函数(110、111、112、113、114)表示所述马达的曲轴(200)的加速度，该加速度由相应的汽缸(120、121、122、123、124)引起， 针对每个确定了的汽缸值函数(110、111、112、113、114)执行信号分析(130、131、132、133、134); 针对每个执行了的信号分析(130、131、132、133、134)获知振幅(140、141、142、143、144)； 在相应汽缸(120、121、122、123、124)的所获知的振幅(140、141、142、143、144)的基础上针对每个汽缸(120、121、122、123、124)构成振幅平均值(150、151、152、153、154); 基于所构成的振幅平均值(150、151、152、153、154)获知所述马达的马达运行不平稳性(160);并且 对所获知的马达运行不平稳性(160)进行补偿(170)。2.根据权利要求1所述的平衡汽缸的方法，其中，基于马达值函数(180)针对每个周期(100a)确定用于所述马达的每个汽缸(120、121、122、123、124)的汽缸值函数(110、111、112、113、114)，其中，所述马达值函数(180)表示所述马达的曲轴(200)的、由所有汽缸(120、121、122、123、124)引起的加速度。3.根据权利要求2所述的平衡汽缸的方法，其中，所述马达值函数(180)基于在一周期时间段(100b)内对关于马达的马达参量的值的检测来构成。4.根据权利要求3所述的平衡汽缸的方法，其中，所述周期时间段(100b)相应于周期(100a)数量的总持续时间。5.根据权利要求2至4中任一项所述的平衡汽缸的方法，其中，基于所述马达值函数(180)的对应的细分部分(181、182、183、184)针对每个周期(100a)确定用于所述马达的每个汽缸(120、121、122、123、124)的汽缸值函数(110、111、112、113、114)。6.根据前述权利要求中任一项所述的平衡汽缸的方法，其中，所述信号分析包括频率分析，优选包括傅里叶变换的频谱分析、优选快速傅里叶变换的频谱分析。7.根据前述权利要求中任一项所述的平衡汽缸的方法，其中，所述周期持续时间(100)是这样的持续时间，该持续时间相应于所述马达的一工作循环。8.根据前述权利要求中任一项所述的平衡汽缸的方法，其中，基于一预测来确定周期(100a)的数量。9.根据前述权利要求中任一项所述的平衡汽缸的方法，其中，对所获知的马达运行不平稳性(160)的补偿(170)基于一种算法来进行，优选地基于汽缸平衡算法、特别优选地基于通过马达工作不平稳度算法的汽缸平衡和/或闭环燃烧控制算法。10.用于车辆的马达控制装置，其用于应用根据权利要求1至9中任一项所述的方法。
【专利摘要】用于在机动车内平衡汽缸的方法，其中，所述机动车具有一马达，该马达具有至少两个汽缸（120、121、122、123、124），并且其中，所述方法包括：确定所述马达的周期（100a）的周期持续时间（100）并确定所述马达的周期（100a）数目，并且针对每个周期（100a）确定用于所述马达的每个汽缸（120、121、122、123、124）的汽缸值函数（110、111、112、113、114），其中，所述汽缸值函数（110、111、112、113、114）表示所述马达的曲轴（200）的、由相应汽缸（120、121、122、123、124）引起的加速度。此外，所述方法包括：针对每个确定了的汽缸值函数（110、111、112、113、114）执行信号分析（130、131、132、133、134）；针对每个执行了的信号分析（130、131、132、133、134）获知振幅（140、141、142、143、144）；在相应汽缸（120、121、122、123、124）的所获知的振幅（140、141、142、143、144）的基础上针对每个汽缸（120、121、122、123、124）构成振幅平均值（150、151、152、153、154）；基于所构成的振幅平均值（150、151、152、153、154）获知所述马达的马达运行不平稳性（160）；以及对所获知的马达运行不平稳性（160）进行补偿（170）。
【IPC分类】F02D41/00, F02D41/14
【公开号】CN105492744
【申请号】CN201480049208
【发明人】G.埃泽, D.海尼茨, W.莫泽, M.赖辛格
【申请人】大陆汽车有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年7月2日
【公告号】DE102013217725B3, US20160201585, WO2015032521A1
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