-
Stand der Technik
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines
Erfassungsfehlers für einen erfassten Drehwinkel einer
Welle sowie eine Winkelerfassungseinrichtung für einen
Drehwinkel einer Welle. Es wird insbesondere die Erfassung mittels
Inkrementzeiten von einem Geberrad an der Welle betrachtet.
-
Um
zum Beispiel Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen effizient zu
betreiben, werden durch eine Motorsteuerungseinheit des Kraftfahrzeuges
Betriebsgrößen des Fahrzeugs ausgewertet und für
die Motorsteuerungsdiagnose oder Optimierung des Betriebsverhaltens
ausgewertet. Insbesondere die Erfassung der Motorposition und Drehzahl
dient dazu, die Kraftstoffverbrennung sowie die geregelte Einspritzung
und Zündung möglichst günstig zu gestalten.
Ein entsprechendes Drehzahlsignal wird häufig durch Abtasten
eines Geberrades mit Zähnen durch einen Drehzahlsensor
erzeugt. Dabei hat das beispielsweise an der Kurbelwelle angebrachte
Geberrad Markierungen, deren Position gegenüber dem Drehzahlsensor
ermittelt werden können. Für eine effiziente Motorsteuerung
ist es häufig wichtig, die Totpunkte der Zylinder präzise
zu erfassen und entsprechende Zünd- oder Einspritzimpulse
zu generieren.
-
Aufgrund
beispielsweise ungenauer Montage des Geberrades auf der Welle kann
es jedoch zu einem Versatz zwischen dem von der Motorsteuerung erfassten
Motorwinkel und dem tatsächlichen Motorwinkel kommen. Das
bedeutet, dass der Winkelnullpunkt für die Steuerungseinheit
verschoben ist. Es ist üblich, das Geberrad beispielsweise
mit einem Referenzzahn auszustatten, der einen Referenzimpuls im
oberen Totpunkt, beispielsweise des ersten Zylinders an den Drehzahlsensor
liefert. Als Referenzzahn kann auch eine Lücke im Geberrad
bzw. einer Geberscheibe verstanden werden. Ein Versatz zwischen
dem tatsächlichen oberen Totpunkt und der erfassten Winkelstellung
kann zu fehlerhaften Motorsteuerungssignalen und damit zum Beispiel
ineffizienter Verbrennung von Kraftstoff führen. Darüber
hinaus kann ein entsprechender Winkelversatz auch zu einer Phasenverschiebung
im erzeugten Drehzahlsignal führen, was ebenfalls ungünstig
ist. Es ist daher wünschenswert, einen eventuellen Erfassungsfehler
im Betrieb des Fahrzeuges zu erkennen und bei der Motoransteuerung
zu berücksichtigen.
-
Beispielsweise
in der
DE 10 2004
044 428 A1 wurde vorgeschlagen, den zeitlichen Abstand
zwischen Impulsen eines Geberrades mit einer Modellfunktion zu approximieren.
Dabei wurden insbesondere Polgnome als Modellansätze gewählt.
Aus der
EP 0 661 433
A2 sind Verfahren bekannt, bei denen um Extremwerte von angenäherten
Winkelgeschwindigkeitskurven der Kurbelwelle in Totpunkten Regressionsgeraden
ermittelt werden. Die Position des jeweiligen Totpunktes wird dann
aus dem Schnittpunkt mehrerer Regressionsgeraden abgeleitet. Bei
den konventionellen Verfahren sind demnach jeweils aufwendige Kurvendiskussionen
von Zeitverläufen der durch Geberräder aufgenommenen
Drehzahlsignale im Bereich der Totpunkte notwendig. Es ist nun Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Bestimmen
von Erfassungsfehlern für Drehwinkel einer Welle bereitzustellen.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Demgemäß ist
ein Verfahren zum Bestimmen eines Erfassungsfehlers für
einen erfassten Drehwinkel einer Welle vorgeschlagen, bei dem mehrere
Inkrementzeiten eines an der Welle angeordneten Geberrades über
einen Drehwinkelbereich erfasst werden. Es erfolgt eine Bestimmung
einer Reihenentwicklung der Inkrementzeiten über den Drehwinkelbereich
in Abhängigkeit von Vielfachen einer Hauptfrequenz und
mindestens einem Phasenwinkel. Zum Bestimmen einer Winkelabweichung
als Erfassungsfehler wird der Phasenwinkel mit einem Referenzphasenwinkel
verglichen.
-
Eine
entsprechende Winkelerfassungseinrichtung, welche sich insbesondere
für eine Durchführung des Verfahrens eignet, weist
ein an der Welle angebrachtes Geberrad auf, eine Erfassungsvorrichtung
zum Erzeugen eines Inkrementzeitensignals, und eine Berechnungseinrichtung,
welche in Abhängigkeit von dem Inkrementzeitensignal eine
Reihenentwicklung des zeitlichen Verlaufes der Inkrementzeiten in
Abhängigkeit von Vielfachen einer Hauptfrequenz und von
mindestens einem Phasenwinkel berechnet. Die Berechnungseinrichtung
bestimmt eine Winkelabweichung als Erfassungsfehler durch Vergleichen
des Phasenwinkels mit einem Referenzphasenwinkel.
-
Als
Inkrementzeit wird jeweils die verstrichene Zeit zwischen zwei Impulsen
des Inkrementrades verstanden. Während konventionelle Verfahren
die Inkrementzeiten, welche von einem Geberrad geliefert werden,
im Zeitbereich betrachten, wird bei dem vorgeschlagenen Verfahren
und der Winkelerfassungseinrichtung eine Betrachtung im Frequenzbereich
vorgenommen. Eine Geberrad kann zum Beispiel ein gestanztes Blech umfassen,
wobei die Stanzung als Markierung verwendet wird. Man spricht auch
bei nichtpräzisen Stanzungen von Zahnteilungsfehlern, wie
bei einem echten Zahnrad.
-
Die
Hauptfrequenz kann beispielsweise eine Zündfrequenz oder
eine Kraftstoffeinspritzfrequenz für einen Verbrennungsmotor
sein. Die Zündfrequenz kann zum Beispiel als die Anzahl
der Zündungen pro Umdrehung der Kurbelwelle verstanden
werden. Bei selbstzündenden Motoren entspricht die Zündfrequenz
beispielsweise dem Beginn der Kraftstoffeinspritzung in einen jeweiligen
Zylinder. Bei einem Ottomotor zum Beispiel erfolgt pro Zylinder
alle zwei Umdrehungen der Kurbelwelle eine Zündung. Bei
einem üblichen Vier-Zylinder-Ottomotor ist die Zündfrequenz
daher doppelt so hoch wie die Drehzahl der Kurbelwelle.
-
Die
Reihenentwicklung für den Verlauf der Inkrementzeiten über
den betrachteten Drehwinkelbereich kann insbesondere durch eine
diskrete Fouriertransformation oder eine diskrete Sinus- oder Kosinustransformation
erfolgen.
-
Während
ein Signalgeber, beispielsweise die Zähne des Geberrades
abtastet und eine Folge von Inkrementzeiten liefert, geschieht die
Auswertung im entsprechenden Frequenzraum, wobei die Zünd-
oder Einspritzfrequenz als Grundfrequenz oder Hauptfrequenz verwendet
wird. In einer geeigneten Darstellung, beispielsweise einer Kosinustransformation,
ergeben sich die Transformationskoeffizienten als Betrag und Phase für
die jeweilige Ordnung in der Zünd- oder Einspritzfrequenz.
Durch Vergleich mit einem Referenzphasenwinkel, der zum Beispiel
mit Hilfe eines Referenzkraftfahrzeuges in einem vorgegebenen Betriebsmodus
ermittelt werden kann, liefert das Verfahren einen Kompensationswert
für den Erfassungsfehler. Das heißt, es wird ein Korrekturwinkel
ermittelt, der die Abweichung eines ausgezeichneten Geberzahns gegenüber
dem gewünschten Totpunkt kompensiert.
-
Bei
einer Variante des Verfahrens ist daher die Welle eine Kurbelwelle
eines Antriebs eines Kraftfahrzeuges, und der Drehwinkelbereich
wird um einen Totpunkt eines an die Kurbelwelle gekoppelten Zylinders eines
Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeuges gewählt. Es erfolgt
ein Bestimmen des Referenzphasenwinkels mittels eines Referenzkraftfahrzeuges
in einem vorgegebenen Betriebsmodus, und ein Kompensieren des Erfassungsfehlers
geschieht in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen
dem Referenzphasenwinkel und dem ermittelten Phasenwinkel.
-
Ist
die Welle einer Kurbelwelle eines Antriebs eines Kraftfahrzeuges
und die Winkelabweichung ein Winkel um die Kurbelwellenachse zwischen
einem ausgezeichneten Zahn des Geberzahnrades und einer Stellung
der Kurbelwelle in einem Totpunkt eines an die Kurbelwelle des gekoppelten
Zylinders eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeuges, ergibt sich
eine schnelle und zuverlässige Justage des entsprechenden Winkelerfassungssystems.
Durch die potenziell mögliche Kompensation der Absolutwinkelabweichung
zwischen dem erfassten Winkel und dem tatsächlichen Motor
oder Wellenwinkel, kann eine diese Werte verarbeitende Motorsteuerungseinrichtung
zuverlässig und effizient den Motor ansteuern.
-
In
einer Variante des Verfahrens kann ferner in einem vorgegebenen
Drehzahlbereich des Verbrennungsmotors, beispielsweise bei niedrigen
Drehzahlen im Leerlauf, und um einen Totpunkt des jeweiligen Zylinders
die Reihenentwicklung für den Verlauf der Inkrementzeiten
linear angenähert werden. Dies ergibt sich zum Beispiel
aus einer Approximation des Sinus oder Kosinus aus der Reihenentwicklung
in erster Ordnung der entsprechenden Taylor- oder Mac Laurent- Reihe.
Es ist auch möglich, die Reihenentwicklung ausschließlich
in zweiter Ordnung der Hauptfrequenz vorzunehmen. Es ergibt sich
dann eine analytisch berechenbare Gleichung für eine Ersatzfunktion
der Inkrementzeiten über den betrachteten Drehwinkelbereich,
welche einfacher ausgewertet werden kann, als das zeitdiskrete von
dem jeweiligen Sensor gelieferte Signal. Es ist insbesondere möglich,
Extremwerte einer entsprechenden Entwicklung, beispielsweise die
ersten Terme einer Fourierentwicklung, zu betrachten und deren Extremwerte,
die dem jeweiligen Totpunkt entsprechen, zu ermitteln. Auch die
Nullstelle der Ableitung einer entsprechenden Reihenentwicklung
eignet sich zur Bestimmung der Winkelabweichung, nämlich
der Zuweisung eines Extremwertes der Reihenentwicklung.
-
Die
Berücksichtigung lediglich der ersten Terme oder Ordnungen
der Reihenentwicklung entspricht im Wesentlichen der Filterung des
zeitdiskreten Signals mit einem Ordnungsfilter. Dementsprechend
ist es möglich, das Inkrementzeitensignal als digitales
Signal zu erfassen und dieses digitale Inkrementzeitensignal einer Filterung
mit einer vorgegebenen Ordnung in der Hauptfrequenz zu unterziehen.
Als entsprechender Filter in einer Implementierung für
die Winkelerfassungseinrichtung kommen insbesondere digitale FIR-Filter
(Finite-Impulse-Response-Filter) zum Filtern des Inkrementzeitensignals
in Frage. Durch eine Filterung bzw. Berücksichtigung nur
einer vorgegebenen Anzahl von Ordnungen in der Zünd- oder
Einspritzfrequenz werden Zahnteilungsfehler mit anderen Frequenzen
weitestgehend herausgefiltert. Damit ergibt sich eine zuverlässig bestimmte
Absolutwinkelabweichung in Bezug auf eine entsprechende Störgröße,
wie zum Beispiel Zahnteilungsfehler, ein verdrehter Anbau des Geberrades
oder einer Sensorfehlstellung.
-
Ferner
wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches die Durchführung
eines wie vorbeschriebenen Verfahrens zum Bestimmen eines Erfassungsfehlers
für einen erfassten Drehwinkel einer Welle auf einer programmsteuerbaren
Rechnereinrichtung veranlasst. Das Computerprogrammprodukt kann
zum Beispiel in maschinenlesbarer Form auf einem Speichermedium
abgespeichert werden.
-
Als
programmsteuerbarer Rechner oder Steuereinrichtung kommt zum Beispiel
ein PC oder eine programmierbare Motormanagementeinrichtung, auf
denen eine dementsprechende Software installierbar ist, in Frage.
Das Computerprogrammprodukt kann beispielsweise in der Art eines
Datenträgers, wie zum Beispiel eines USB-Sticks, Floppy-Disk,
CD-ROM, DVD implementiert werden oder auch als auf einer Servereinrichtung
als herunterladbare Programmdatei implementiert sein.
-
Weitere
mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen nicht
nur die explizit genannten Kombinationen von zuvor oder im Folgenden
bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen
Merkmalen oder Verfahrensvarianten. Der Fachmann wird auch Einzelaspekte
als Verbesserungen oder Ergänzungen der jeweiligen Grundform
der Erfindung bzw. des Verfahrens hinzufügen.
-
Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche
sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
-
Es
zeigt dabei:
-
1:
eine schematische Darstellung einer Winkelerfassungseinrichtung
für ein Kraftfahrzeug;
-
2:
ein Diagramm für einen beispielhaften Verlauf von Inkrementzeiten
eines Geberzahnrades;
-
3:
näherungsweise Ersatzfunktionen für den Inkrementzeitenverlauf
in unterschiedlichen Ordnungen der Zündfrequenz; und
-
4:
eine Kurve zur Erläuterung der Bestimmung einer Nullstelle
eines differenzierten Inkrementzeitensignals.
-
In
der 1 ist schematisch eine, zum Beispiel in einem
Kraftfahrzeug einsetzbare, Winkelerfassungseinrichtung dargestellt.
Die Winkelerfassungseinrichtung 1 dient der Bestimmung
des Drehwinkels einer Welle 3, an die ein Geberrad 4 gekoppelt
ist. Die Welle 3 ist zum Beispiel eine Kurbelwelle eines
Kraftfahrzeuges bzw. des jeweiligen Verbrennungsmotors 2 und
ist an nicht dargestellte Zylinder gekoppelt. Das Geberrad 4 weist
Markierungen, beispielsweise in Form einer Abfolge von Zähnen
und Zahnlücken auf, die mit einer vorgegebenen Zahnteilung
entlang des gesamten Umfangswinkels vorliegen. Ein typischer Abstand
zwischen zwei Zähnen beträgt 6°, was
60 regelmäßig angeordneten Zähnen an
dem Rad 4 entspricht. Zähne können zum
Beispiel induktiv oder aber auch optisch durch einen entsprechenden
Messsensor 5 erfasst werden. Dreht sich die Welle 3,
laufen die Zähne des Geberrades 4 an dem Messsensor 5 vorbei
und erzeugen ein elektrisches Signal IS aus jeweiligen Geberimpulsen
für jeden Zahn des Geberrades 4. Im Idealfall
handelt es sich dabei um ein Rechtecksignal. Der zeitliche Abstand
zwischen zwei aufeinander folgenden Zähnen des Geberrades 4 wird
als Inkrementzeit bezeichnet. Die Abfolge von Inkrementen über
den Zeitverlauf bzw. den Drehwinkel des Geberrades 4 wird
im Folgenden als Inkrementzeitensignal IS bezeichnet.
-
Das
Inkrementzeitensignal IS ist einer Berechnungseinrichtung 6 zugeführt,
die beispielsweise durch eine geeignete Programmierung PRG eine
Auswertung des empfangenen Inkrementzeitensignals IS durchführt.
Die Programmierung kann beispielsweise durch Laden eines Computerprogramms
in einen entsprechenden Speicher der Berechnungseinrichtung 6 erfolgen.
Das Computerprogramm ist beispielsweise auf einem Speichermedium 8,
wie einer Floppy oder einem USB-Stick, abgespeichert. Die Berechnungseinrichtung 6 führt
Berechnungsroutinen an dem Inkrementzeitensignal IS durch und liefert
entsprechende Auswerte- oder Steuersignale CT1, beispielsweise an
eine Motorsteuerung 7. Die Motorsteuerung 7 wiederum
erzeugt Ansteuersignale CT2, um den Verbrennungsmotor 2 in
einem möglichst effizienten Betriebsmodus zu fahren. Die Steuersignale
CT2 umfassen dabei insbesondere Anweisungen zur Einspritzung von
Kraftstoff, Zündung oder auch Zylinder- und Einspritzventileinstellungen.
-
Bei
der Auswertung des Inkrementzeitensignals IS kann zum Beispiel eine
Filterung des Signals mittels einem nicht kausalen FIR-Filter 9 zur
Signalglättung zum Einsatz kommen. Ferner sind weitere
Referenzdaten wie beispielsweise ein Referenzwinkel RW zu berücksichtigen.
-
In
der 2 ist ein beispielhafter winkelabhängiger
Verlauf eines diskreten Inkrementzeitensignals IS dargestellt. Auf
der X-Achse sind die Inkremente INR, also Winkelabstände
zwischen zwei benachbarten Zähnen auf dem Geberrad, nummeriert
angegeben. Die diskreten Inkrementzeiten IS liefern eine unregelmäßige Kurve,
wobei die linke Skala auf der Y-Achse IZ in Mikrosekunden angegeben
ist. In dem vorliegenden Beispielsfall ist das fünfzehnte
Inkrement bzw. der Zahn mit der Nummerierung 15 in der
Nähe eines oberen Totpunktes eines betrachteten Zylinders,
der an die Kurbelwelle 3 gekoppelt ist. Links von dem Maximum
der Inkrementzeiten erfolgt eine Kompression und rechts von dem
Maximum eine Dekompression des entsprechenden Zylinders. Bei üblichen
Viertakt-Verbrennungskraftmaschinen erfolgen pro Zündung
zwei Kurbelwellenumdrehungen von 360° bzw. 2π.
Insofern zeigt die 2 einen Ausschnitt von 0 bis π im
Drehwinkel der Kurbelwelle, wobei der Zahn mit der Nummer 1 Null
entspricht und der Zahn mit der Nummer 30π (Pi) entspricht.
-
Aus
einer Fouriertransformation bzw. einer Reihenentwicklung des diskreten
Inkrementzeitensignals IS, beispielsweise über den Winkelbereich
der dem Totpunkt eines der an die Kurbelwelle gekoppelten Zylinders
liegt, ist es möglich, die Absolutwinkelabweichung zwischen
einer ausgezeichneten Markierung, beispielsweise durch Weglassen
eines Zahnes am Geberrad, und der echten Position des Totpunktes
zu bestimmen. Diese Absolutwinkelabweichung ergibt sich aus der
Differenz zu einem durch ein Referenzfahrzeug oder auch einem rechnerisch
oder exponentiell ermittelten Sollwert oder Referenzwert für
den Totpunktwinkel. Die entsprechende Phase kann in Grad der Zündfrequenz über
einen Korrekturfaktor in Grad auf der Kurbelwelle umgerechnet werden.
Ein jeweils relevanter Winkelbereich für einen betrachteten
Zylinder ergibt sich aus 720° Kurbelwelle bzw. 4Pi dividiert
durch die Anzahl der vorliegenden Zylinder. Die Kurve IZ entspricht
einer Entwicklung, beispielsweise durch eine Fouriertransformation.
In der folgenden Gleichung ist eine Möglichkeit der Reihenentwicklung
zur Erzeugung eines Ersatzsignals für den Verlauf der Inkrementzeiten
angegeben:
-
Dabei
ist in der Gleichung 1 der Winkel φ, der sich aus der Winkelgeschwindigkeit ω der
Welle ergibt, ein Betrag AIgn und eine Phase αIgn für die jeweilige Zündfrequenzmode
verwendet. Durch eine Betrachtung des Phasenwinkels αIgn,i, welcher im Wesentlichen die Verschiebung
der Kurve IZ gegenüber den Stützstellen IS darstellt,
kann der als Erfassungsfehler bezeichnete Winkel zwischen der tatsächlichen
Position des Totpunktes und der durch das Geberrad ermittelten Stelle
der Kurbelwelle bestimmt werden. Um den oberen Totpunkt zu ermitteln,
kann insbesondere die Ableitung in φ der Kurve IZ (φ)
bestimmt werden. In der 2 ist eine Ableitung DIZ gestrichelt
dargestellt.
-
Durch
Ermittlung der Nullstelle von DIZ kann das Extremum der Ersatzfunktion
IZ(φ) ermittelt werden. Insofern wird das Drehzahlminimum
an der Position der Nullstelle DIZ(φ) erkannt, welches
dem oberen Totpunkt entspricht. Der Korrekturwinkel zur Kompensation
des sich ergebenden Erfassungsfehlers, beispielsweise durch einen
unpräzisen Einbau des Geberrades, wird als Differenz des
Drehzahlminimums zum einem Referenzimpuls oder einem Referenzfahrzeug
oder auch einem theoretisch ermittelten Sollwinkel bestimmt.
-
Die
vorgenannte 2 zeigt den Verlauf der Inkrementzeiten
IS im Winkelbereich von Kompression und Dekompression eines von
insgesamt vier Zylindern. In der 2 ist bei
dem Ersatzsignal IZ(φ), das durch eine Reihenentwicklung
gemäß Gleichung 1 ermittelt wurde, nur die erste
und zweite Ordnung in der Zündfrequenz berücksichtigt,
wobei die Zündfrequenz auf 1 normiert wurde. Das heißt,
es sind nur Frequenzanteile der Zündfrequenz und der doppelten
Zündfrequenz erhalten.
-
Insbesondere
in der Nähe der Totpunkte und im unteren Drehzahlbereich,
ist der Phasenunterschied zwischen den ersten und zweiten Ordnungen
der Zündfrequenz vernachlässigbar. Das heißt,
bei der Reihenentwicklung des in vorgegebenen Drehzahlbereichen
des Motors ist es möglich, die Reihenentwicklung bei niedrigen
Ordnungen abzubrechen und die trigonometrischen Funktionen Kosinus
oder Sinus anzunähern. Beispielsweise kann im Winkelbereich
um den oberen Totpunkt die folgende Näherung erfolgen: Asin(φ + α) ≈ A(φ + α) (Gl.2).
-
Mittels
dieser Näherung ergibt sich die Bestimmung der Nullstelle
des differenzierten Signals DIZ analytisch. Mit der Näherung
aus Gleichung 2 erhält man für das Drehzahlminimum,
also die Stelle des oberen Totpunktes:
-
Unter
Verwendung nur der ersten und zweiten Ordnung in der Zündfrequenz
kann die Absolutwinkelabweichung, also der Erfassungsfehler direkt
ohne aufwendige weitere Rechnungen ermittelt werden.
-
In
der 3 ist diese Näherung grafisch dargestellt.
Es ist ein Drehwinkelbereich von 0–2π für
den Drehwinkel φ der Kurbelwelle bzw. des Geberrades angegeben.
In den Kurven A1–A5 sind die Ableitungen nach dem Winkel φ von
entsprechend verwendeten Ersatzsignalen für das Inkrementzeitensignal
IS dargestellt. Die Kurve A1 entspricht dem Term erster Ordnung
in der Zündfrequenz aus Gleichung 1. Die Kurve A2 entspricht
dem Term zweiter Ordnung, also dem Summanden für n = 2.
Die Kurve A3 entspricht der Summe aus Kurve A1 und A2, also das
Ergebnis einer Reihenentwicklung aus Gleichung 1 für n
= 2. Die Kurve A4 entspricht einer Näherung gemäß Gleichung
2 für den Term erster Ordnung aus Gleichung 1, und die
Kurve A5 entspricht dem zweiten Summanden in der Reihenentwicklung
gemäß Gleichung 1, also n = 2 mit der Näherung
nach Gleichung 2. Man erkennt, dass auch die mittels Gleichung 2
genäherten Kurven eine präzise für viele
Anwendungen ausreichend hohe Genauigkeit zur Bestimmung der Nullstelle
in der Amplitude AIGN liefern. Man kann
somit gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren zuverlässig
die Nullstelle bzw. einen Drehzahlextremwert ermitteln.
-
Wie
bereits hinsichtlich der 1 angedeutet wurde, kann zur
Aufbereitung des Drehzahlsignals bzw. des Ersatzsignals durch die
Reihenentwicklung auch ein Ordnungsfilter in digitaler Implementierung
zur Glättung des Inkrementzeitenverlaufs gemäß der
Kurve IS aus 2 verwendet werden. Dabei können
nichtkausale FIR-Filter Filter für die Signalsglättung
in der Berechnungseinrichtung eingesetzt werden. Auch entsprechend
implementierte FIR-Filter liefern eine in der Ordnung der Zündfrequenz
gefiltertes Signal. Man kann insofern mittels einer entsprechenden
Vorfilterung das differenzierte Drehzahl- oder Inkrementzeitensignal
gegenüber Inkrementteilungsfehler, also Abweichungen von
der vorgegebenen Gradposition am Umfang des Zahnrades vermindern.
-
Die 4 zeigt
ferner die Verwendung einer Regressionsgerade um den oberen Totpunkt
für das differenzierte und optional gefilterte oder angenäherte
Inkrementzeitensignal DIZ. Das Drehzahlminimum und daher die Winkelposition
des oberen Totpunktes ergibt sich aus der Nullstelle der Regressionsgeraden
RG. In der 4 ist auf der X-Achse die jeweilige
Inkrementnummer, also einem jeweiligen Zahn des Geberrades entsprechend,
aufgetragen. Bei einer Filterung oder Näherung des Inkrementzeitensignals
kann daher auch ohne einen Phasenabgriff, also die Bestimmung der
Werte von α, eine zuverlässige Ermittlung des
Totpunktes erfolgen.
-
Im
Allgemeinen kann bei einer effizienten Vorfilterung des Inkrementzeitensignals über
ein Ordnungsfilter der Inkrementteilungsfehler vernachlässigt
werden. Durch die Wahl der Ordnung des entsprechenden Filters oder
der Reihenentwicklung, ist eine Kompensation eines Erfassungsfehlers
in praktisch beliebiger Genauigkeit möglich.
-
Obwohl
die vorliegende Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele
näher erläutert wurde, ist sie nicht darauf beschränkt,
sondern kann vielfältig modifiziert werden. Insbesondere
kann die Erfindung auch bei anderen Winkelerfassungen von Wellen
als Kurbelwellen eingesetzt werden. Die beispielhaft genannte Zündfrequenz
kann auch zum Beispiel bei selbstzündenden Motoren einer
Einspritzfrequenz entsprechen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102004044428
A1 [0004]
- - EP 0661433 A2 [0004]
