用于对压缩比可变的往复活塞式发动机进行诊断和/或控制的方法和系统与流程

本发明涉及用于对压缩比可变的往复活塞式发动机进行诊断和/或控制的方法和系统以及具有所述系统的机动车、特别是轿车。

背景技术：

压缩比可变的往复活塞式发动机在现有技术中是众所周知的，其中，当前特别是以专业的方式将(活塞)体积vh和压缩容积或者说剩余容积vk的总和与压缩容积或者说剩余容积vk的比率理解为压缩比ε

由此能够改善往复活塞式发动机的功能性、特别是与不同的负荷范围相匹配。

wo2015/055582a2为此提出了长度可调的连杆(传动杆)。

技术实现要素：

本发明的目的是：改善往复活塞式发动机或者其运行。

所述目的通过根据独立权利要求所述的方法或者系统得以实现。权利要求12对具有此处说明的系统的机动车进行保护，从属权利要求的内容为有益的实施方式。权利要求的教导明确成为本说明的一部分。

根据本发明的一个观点，用于对压缩比可变的往复活塞式发动机进行诊断和/或控制的方法具有下列作业步骤：

-求取往复活塞式发动机的曲轴的转动均匀度(drehungleichfoermigkeit)参数的第一值；和

-基于或者根据这个第一转动均匀度参数值求取用于往复活塞式发动机的压缩比参数的值。

根据本发明的一个观点，用于对压缩比可变的一个或者所述往复活塞式发动机特别是通过硬件和/或软件技术、特别是通过编程技术进行诊断和/或控制的系统设置用于实施在此说明的方法和/或具有：

-用于求取所述往复活塞式发动机的一个或者所述曲轴的一个或者所述转动均匀度参数的一个或者所述第一值的机构；和

-用于基于或者根据该第一转动均匀度参数值求取用于所述往复活塞式发动机的一个或者所述压缩比参数的一个或者所述的值的机构。

所述观点特别是以两种认识为基础：压缩比、特别是压缩比的变化以独特的方式影响往复活塞式发动机的转动均匀度，并且因此反过来能够以特别是在测量技术方面有益的方式基于转动均匀度求取压缩比和特别是基于转动均匀度的变化求取压缩比的变化。特别地，一个或多个汽缸的较高或者较低的压缩比能够改变其活塞、连杆和类似构件上的动态力、特别是惯性力或者加速力、流动技术(引起)的力、特别是压缩力和/或减压力和/或摩擦力，并且因此特别是显著地在确定的相应汽缸特定的曲柄转角范围中独特地影响特别是汽缸引起的转动均匀度。

在一种实施方式中，往复活塞式发动机是特别是机动车的、特别是轿车的往复活塞式内燃机、特别是增压式或非增压式二冲程或者四冲程发动机、特别是汽油或柴油发动机。

在一种实施方式中，往复活塞式发动机的一个或多个、特别是全部汽缸的压缩比特别是能够个别或统一地、特别是共同地调节、特别是在最小与最大压缩比之间可逆转。如果统一地调节往复调节活塞式发动机的全部汽缸的压缩比，那么所述汽缸实现相同的转动均匀度(的变化)，这在一种实施方式中能够改善对压缩比参数的求取。

在一种实施方式中，一维或多维的转动均匀度参数与曲轴的一个转动均匀度相关、特别是与至少一个最大和/或最小的转动均匀度和/或在至少一个事先规定的曲柄转角范围中相关，该曲柄转角范围在一种改进方案中量化这个转动均匀度。在一种实施方式中，本发明意义上的转动均匀度与曲轴的特别是旋转速度的变化或者角速度的变化、特别是加速度的变化、和/或在时间上和/或曲柄(轴)转角上与速度参考值、特别是速度平均值的差别的变化、特别是差值的变化相关，该转动均匀度特别是能够表示所述变化、特别是就是所述变化。在一种实施方式中，所述转动均匀度是、特别是还特别是至少基本上通过往复活塞式发动机的汽缸或者其作用引起的转动均匀度。

在一种实施方式中，一维或多维的压缩比参数与往复活塞式发动机的一个或多个、特别是全部汽缸的压缩比和/或其变化相关，在一种改进方案中，压缩比参数表示往复活塞式发动机的一个或多个、特别是全部汽缸的压缩比和/或其变化、特别是各个汽缸的一个或多个独特的压缩比和/或其变化，和/或经由两个或更多个、特别是全部汽缸取平均值获得的压缩比和/或其变化、两个或更多个、特别是全部汽缸的最大和/或最小压缩比和/或其变化、或者诸如此类。

在一种实施方式中，基于(至少)一个转动均匀度参数值借助转动均匀度参数值与压缩比参数值之间的特别是根据经验和/或通过计算、特别是通过模拟的事先规定的配置关系、特别是借助综合特性曲线、函数关系等等求取压缩比参数值。

根据本发明的一种实施方式，所述方法具有的作业步骤有：

-将往复活塞式发动机的第一或多个、特别是全部汽缸的额定压缩比从特别是极值的、特别是最小值或最大值的第一值调节到特别是极值的、特别是最大值或最小值的第二值；

-为第一额定压缩比值、特别是在该第一额定压缩比值的情况下求取第一转动均匀度参数值；

-为第二额定压缩比值、特别是在该第二额定压缩比值的情况下求取所述(同一个)转动均匀度参数的第二值；和

-基于第一转动均匀度参数值和第二转动均匀度参数值、特别是在第一转动均匀度参数值与第二转动均匀度参数值之间的差别、特别是差值求取压缩比参数值。

在一种实施方式中，所述系统相应地具有：

–用于将往复活塞式发动机的第一或多个、特别是全部汽缸的一个或者所述额定压缩比从一个或者所述特别是极值的、特别是最小值或最大值的第一值调节到一个或者所述特别是极值的、特别是最大值或最小值的第二值的机构；

-用于为所述第一额定压缩比值、特别是在该第一额定压缩比值的情况下求取第一转动均匀度参数值的机构；

-用于为所述第二额定压缩比值、特别是在该第二额定压缩比值的情况下求取所述(同一个)转动均匀度参数的一个或者所述第二值的机构；和

-用于基于第一转动均匀度参数值和第二转动均匀度参数值、特别是在该第一转动均匀度参数值与第二转动均匀度参数值之间的差别、特别是差值求取压缩比参数值的机构。

因此在一种实施方式中能够有益地控制压缩比的变化或者调节、特别是对用于调节压缩比的调节机构的功能(故障)进行诊断。

在一种改进方案中，将额定压缩比从第一值调节到第二值包括事先规定第一(额定)值和/或特别是随后的或上述的事先规定第二(额定)值。

作为补充方案或可选方案，在一种改进方案中，调节一个或者所述额定压缩比具有的作业步骤有：

-特别是统一地或单独地改变往复活塞式发动机的(至少)第一汽缸、特别是多个、特别是全部汽缸的连杆的额定长度。

在一种实施方式中，所述系统相应地具有：

-用于特别是统一地或单独地改变往复活塞式发动机的(至少)第一汽缸、特别是多个、特别是全部汽缸的连杆的额定长度的机构。

因此在一种实施方式中能够有益地调节压缩比。对此，补充地参考文首述及的wo2015/055582a2并且其内容明确地收入本公开内容中。

根据本发明的一种实施方式，为往复活塞式发动机的一个或所述第一或多个、特别是全部汽缸的未点火的运行、特别是在该运行中求取第一和/或第二转动均匀度参数值。

因此在一种实施方式中能够有益地遵守参考边缘条件。作为补充方案或可选方案，在一种实施方式中，通过在往复活塞式发动机的未点火的或者惯性滑行中额定压缩比的从第一值到第二值的调节能够减少、优选避免对该往复活塞式发动机的输出功率的干扰。

根据本发明的一种实施方式，所述方法具有的作业步骤有：

-特别是借助角度传感器和/或速度传感器和/或加速度传感器和/或通过特别是数字微分法和/或经由曲柄转角来检测曲轴的曲柄转角、和/或曲轴的曲柄转角的至少一个、特别是一阶时间导数、特别是更高阶的时间导数或者时间变化、特别是曲轴的速度和/或加速度；和

-基于或者根据检测的曲柄转角和/或所述至少一个时间导数求取第一和/或第二转动均匀度参数值。

在一种实施方式中，所述系统相应地具有：

-用于特别是借助一个或者所述角度传感器和/或速度传感器和/或加速度传感器和/或通过特别是数字微分法和/或经由曲柄转角来检测曲轴的一个或者所述曲柄转角和/或该曲柄转角的至少一个或者特别是一阶时间导数和/或更高阶的时间导数、特别是该曲轴的一个或者所述速度和/或加速度的机构；和

-用于基于或者根据检测的曲柄转角和/或所述至少一个时间导数求取第一和/或第二转动均匀度参数值的机构。

在一种实施方式中，可以为此有益地采用用于检测曲轴(转角)位置和/或曲轴速度的机构、特别是传感器，该传感器已经设置用于其它目的并且由此承担另外的功能性。

在一种实施方式中，对检测的曲柄转角和/或所述至少一个时间导数进行特别是数字过滤，并且基于经过滤的曲柄转角和/或至少一个经过滤的时间导数求取第一和/或第二转动均匀度参数值。在一种改进方案中，通过过滤来至少部分减少非汽缸引起的份额或者对检测的曲柄转角和/或所述至少一个时间导数相应地进行过滤。

在一种实施方式中，所述系统相应地具有：用于对检测的曲柄转角和/或所述至少一个时间导数特别是如下地进行特别是数字过滤的机构，即，通过过滤来至少部分地减少非汽缸引起的份额；和用于基于经过滤的曲柄转角和/或所述至少一个时间导数求取第一和/或第二转动均匀度参数值的机构。

在一种实施方式中，由此能够提高求取的转动均匀度参数值的质量和/或重要性，和/或特别是通过随机的或系统性的振动或者类似方式减小测量的影响和/或其它干扰。

根据本发明的一种实施方式，为一个或多个事先规定的曲柄转角范围或者在一个或多个事先规定的曲柄转角范围上求取第一和/或第二转动均匀度参数值，或者所述系统具有用于为一个或多个事先规定的曲柄转角范围或者在一个或多个事先规定的曲柄转角范围上求取第一和/或第二转动均匀度参数值的机构。

在一种改进方案中，一个或者所述事先规定的曲柄转角范围特别是分别具有往复活塞式发动机的一个、特别是所述第一汽缸的上止点和/或下止点。在一种改进方案中，事先规定的曲柄转角范围具有往复活塞式发动机的第一汽缸的上止点和/或下止点，并且至少一个另外的事先规定的曲柄转角范围具有往复活塞式发动机的另外的汽缸的上止点和/或下止点。

作为补充方案或可选方案，在一种实施方式中，一个或者所述事先规定的曲柄转角范围特别是相应在至少2°、特别是至少5°、特别是至少10°、和/或最大135°、特别是最大90°、特别是最大45°上延伸。

在一种实施方式中，由此能够利用特别独特的转动均匀度参数值并且因此改善对压缩比参数值的求取。

根据本发明的一种实施方式，基于或者根据特别是转动均匀度的一个或多个平均值和/或一个或多个极值、特别是最大值和/或最小值求取第一和/或第二转动均匀度参数值，该转动均匀度参数值特别是可表示所述转动均匀度。在一种改进方案中，基于或者根据特别是转动均匀度的两个平均值和/或极值、特别是最大值和/或最小值之间的至少一个差值求取第一和/或第二转动均匀度参数值，该转动均匀度参数值特别是可表示所述转动均匀度。

在一种实施方式中，由此能够利用特别独特的转动均匀度参数值并且因此(进一步)改善对压缩比参数值的求取。

根据本发明的一种实施方式，如果压缩比参数值满足事先规定的条件、特别是超过事先规定的上极限值和/或低于下极限值和/或位于事先规定的范围之外，那么发出信号、特别是诊断信号和/或控制信号。

在一种实施方式中，由此能够有益地对错误压缩比的检测作出反应。

本发明意义上的机构可以在硬件技术和/或软件技术方面构成、特别是可具有优选与存储系统和/或总线系统数据连接或者信号连接的特别是数字的处理单元、特别是微处理器单元(cpu)和/或一个或者多个程序或程序模块。cpu可构造为用于执行指令(这些指令实现为存储在存储系统中的程序)、检测来自数据总线的输入信号和/或将输出信号发送给数据总线。一个存储系统可具有一个或多个特别是不同的存储媒体，特别是光学的、磁性的、固体的和/或其它永久的媒体。所述程序可具有如下特征，即，其体现或者能够执行在此描述的方法，使得cpu能够执行这种方法的步骤并且由此特别是能够对往复活塞式发动机进行控制和/或监视。

控制在此特别是也指基于与检测到的实际值的比较发送控制信号、也就是说调节。

在一种实施方式中，全自动或者半自动地特别是通过所述系统或者其机构实施所述方法的一个或多个、特别是所有步骤。

附图说明

由从属权利要求和下面对优选实施方式的说明获得本发明的另外有益的改进方案。为此部分示意性示出：

图1为根据本发明的一种实施方式的机动车的一部分；

图2为机动车的曲轴的曲柄转角上的用于最大和最小压缩比的转动均匀度；

图3为用于对根据本发明的一种实施方式的机动车的活塞式发动机进行诊断的方法。

具体实施方式

图1示出了机动车的一部分，其具有压缩比可变的往复活塞式内燃机，该往复活塞式内燃机具有根据本发明的实施方式的用于对该往复活塞式发动机进行诊断的系统。

往复活塞式发动机以本身众所周知的方式具有一个曲轴1和多个汽缸10、20、30、40，在这些汽缸中活塞交替地压缩燃料空气混合物(参见汽缸10)、通过混合物燃烧被驱动(参见汽缸20)、将空气或混合物吸入(参见汽缸30)和将其排出(参见汽缸40)并且为此经由连杆11、21、31或者41与曲轴1联接。

连杆11、21、31、41的长度和因此汽缸10、20、30或者40或者往复活塞式内燃机的压缩比可通过发动机电子控制单元(ecu)2调节，如在图1中用虚线示出的那样。

ecu2借助触发轮3检测曲柄转角kw并且从中求取转动均匀度参数值。

图2示范性示出了通过ecu2求取的、用于最大压缩比(图2中的实线)和最小压缩比(图2中的虚线)的转动均匀度ω。该转动均匀度ω例如可以是曲柄转角上的曲轴速度的变化、曲柄转角上的曲轴加速度或者类似参数。

各曲线示范性示出：曲轴1的转动均匀度ω以独特的方式与当前的压缩比相关联、特别是以独特的方式随着经调节的压缩比变化。

ecu2执行下面参照图3阐述的用于对根据本发明的实施方式的往复活塞式发动机进行诊断的方法或者为此设置利用硬件和软件。

在步骤s10中，ecu2或者所述方法检查：诊断条件是否得到满足、特别是往复活塞式发动机是否处于未点火的惯性滑行中。

在一种改进方案中，诊断条件可以额外地实现循环实施所述方法、特别是在一个事先规定的运行周期中一次地实施所述方法，例如通过如下方式，即，额外地对相应的(运行)周期限定符(kennzeichner)或者(运行)周期标识进行检查。在一种实施方式中，相应地在每次惯性滑行中或者每个运行周期仅仅一次实施后续的步骤。

若诊断条件未得到满足(s10：“n”)，那么ecu2或者所述方法重复步骤s10。否则它或者所述方法继续执行步骤s20。

在这个步骤中，它或者所述方法(通过用于调节连杆长度的相应的额定事先规定值(soll-vorgabe))事先规定往复活塞式发动机(的汽缸10、20、30、40)的最大额定压缩比，为了这个额定压缩比或者在这个额定压缩比的情况中检测曲柄转角的时间顺序kw(t)并且在经过数字过滤的情况下从中求取曲轴1的转动均匀度ω(图2中的实线)。

它或者所述方法在步骤s30中从中求取转动均匀度参数的第一值。

这例如可以是围绕第一汽缸10的上止点ot的事先规定的曲柄转角范围δ1内的转动均匀度ω的最大值u1,1、事先规定的具有上止点ot的曲柄转角范围δ2内的转动均匀度ω的最小值u1,2、事先规定的曲柄转角范围δ2内的最大值与最小值之间的差值δ1或者诸如此类。

在步骤s40中，它或者所述方法(通过用于调节连杆长度的相应的额定事先规定值)事先规定往复活塞式发动机(的汽缸10、20、30、40)的最小额定压缩比，并且为了这个额定压缩比或者在这个额定压缩比的情况中在经过数字过滤的情况下从检测到的曲柄转角的时间顺序中重新求取曲轴1的转动均匀度ω(图2中的虚线)。

它或者所述方法在步骤s50中以与步骤s30类似的方式从中求取同一个转动均匀度参数的第二值，即例如围绕第一汽缸10的上止点ot的事先规定的曲柄转角范围δ1内的转动均匀度ω的最大值u2,1、事先规定的曲柄转角范围δ2内的转动均匀度ω的最小值u2,2或者事先规定的曲柄转角范围δ2内的最大值与最小值之间的差值δ2。

然后ecu2或者所述方法在步骤s60中基于第一转动均匀度参数值和第二转动均匀度参数值，例如两个值之间的差值(u2,1-u1,1)、(u2,2-u1,2)或者(δ2-δ1)求取压缩比参数值，该压缩比参数值例如与所述差值成比例并且与压缩比的变化相关或者表示这个变化。

在步骤s70中，ecu2或者所述方法检查：这个压缩比参数值是否位于事先规定的范围之外、特别是是否低于事先规定的最低值，该最低值至少应该在调节压缩比时在最大值与最小值之间产生。

若非如此或者所述压缩比参数值位于事先规定的范围内(s70：“n”)，那么ecu2或者所述方法回到步骤s10，以便在具备诊断条件时重新实施所述方法，例如在后续的运行周期或者惯性滑行中。

否则或者在用于最大和最小额定压缩比或者其差值的转动均匀度参数值之间的差别过小的情况中(s70：“y”)，ecu2或者所述方法在步骤s80中发出相应的诊断信号并且然后回到步骤s10，所述诊断信号表明调节机构的功能不足或者功能故障)。

尽管在上述说明中阐述了示范性的实施方式，但是在此需要指出：也可以具有许多变型。

这样在实施例中对所有连杆11、21、31和41的额定长度或者所有汽缸10、20、30和40的额定压缩比统一进行了调节并且只为第一汽缸10对曲轴1的转动均匀度ω的由此产生的差别进行了考虑。

在一种变型中，当(至少)为汽缸10、20、30和40中的一个汽缸检测到相应的连杆11、21、31或者41的功能不足或者功能故障、特别是能够指示出相应的汽缸时，可以为(其它)汽缸中的每一个汽缸以类似的方式实施上述方法、特别是同样对其上止点和/或下止点加以考虑并且在步骤s80中发出特别是有区别的或者独特的诊断报告。如果例如针对第一汽缸10的事先规定的曲柄转角范围δ1，最小和最大压缩比中最大值之间的差值在事先规定的范围内，而针对围绕另外的汽缸20的上止点的相应的另外的事先规定的曲柄转角范围却并非如此，那么在所述变型中在步骤s80中发出这个汽缸20的功能故障。

只要连杆或者压缩比是可单独调节的，那么在一种变型中在步骤s20、s40中也可以分别只改变用于一个汽缸的额定长度或者额定压缩比并且对这个汽缸进行诊断，其中，在这种变型的一种改进方案中依次对全部汽缸进行相应检查，也就是说，可以为全部汽缸单独地实施步骤s10至s80。

在一种变型中，例如也可以将在事先规定的曲柄转角范围δ1上的一个平均值代替最大值u1,1或者u2,1用作转动均匀度参数值。

在一种变型中，也可以省略对额定长度或者额定压缩比的调节。这样也可以如特别是图2图示出的那样例如从独特的转动均匀度参数值u1,1、u1,2或δ1中只求取最大实际压缩比的存在或者与该最大实际压缩比相对应的压缩比参数值，从u2,1、u2,2或δ2中只求取最小实际压缩比的存在或者与该最小实际压缩比相对应的压缩比参数值，并且从中间值中求取与此相对应的其它实际压缩比或者相对应的压缩比参数值。

在另一种变型中，作为补充方案或可选方案，这些参数值能够例如通过如下方式用于对往复活塞式内燃机、特别是压缩比调节进行控制、特别是调节，即，在步骤s80中发出相应的控制信号。

另外需要指出的是：这些示范性的实施方式仅仅是绝不应限制保护范围、使用和构造的实例。更确切地说，通过前面的说明为本领域技术人员建立了用于实施至少一个示范性实施方式的指导方针，其中，可以进行、特别是鉴于所说明的组成部分的功能和设置进行不同的改变，而不脱离保护范围，如其由权利要求和这些相当的特征组合中产生的那样。

附图标记列表

1曲轴

2发动机电子控制单元

3触发轮

10；20；30；40汽缸

11；21；31；41连杆

kw曲柄转角

ω经过滤的转动均匀度

ot上止点

δ1；δ2事先规定的曲柄转角范围

u1,1；u2,1最大值

u1,2；u2,2最小值

δ1；δ2差值