Schätzung des inneren Drehmoments von Verbrennungsmotoren durch parameterbasierte Kalmanfilterung

Abstract

Im vorliegenden Beitrag wird ein Verfahren zur Schätzung des inneren Drehmoments von Verbrennungsmotoren vorgestellt. Dieses beruht auf dem Prinzip der Kalmanfilterung und schätzt das innere Drehmoment des Motors aufgrund der an einem Serienprüfstand vorhandenen Messungen. Die Schätzung selbst erfolgt nicht mehr signalbasiert, sondern parametrisch, d.h. durch eine Superposition von Ansatzfunktionen, deren Form speziell auf die Gestalt des Verbrennungsmoments abgestimmt ist. Wesentliche Anforderungen, die das vorgestellte Verfahren zu erfüllen hat, sind sehr gute Rauschunterdrückung, Freiheit von Phasenverzug sowie gute Robustheit in der Parametrierung. Simulationsergebnisse und Praxisresultate sowohl im Stationärbetrieb als auch während eines hochdynamischen Startvorgangs beleuchten die Leistungsfähigkeit des vorgestellten Verfahrens.

In this paper a new method for the estimation of the inner torque of combustion engines is presented. It is based on the principle of Kalman filtering and computes torque estimates on the basis of the measurements available on commercial engine testbeds. The estimation itself is not signal-based but parametric in form of a superposition of basis functions which are specially designed to suit the shape of combustion strokes. Some crucial requirements a torque estimation has to fulfill are excellent noise attenuation, phase-free estimation and robust parametrisation. The functioning and performance of the new method is illustrated by means of simulation examples and testbench results, in steady-state operation as well as in transients.