DE102019201730A1

DE102019201730A1 - Verfahren zum Bestimmen einer Drehzahl einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102019201730A1
Application number: DE102019201730.4A
Authority: DE
Inventors: Daniela Feiertag; Philipp Graf-Muellner; Johannes Richter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-02-11
Filing date: 2019-02-11
Publication date: 2020-08-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Drehzahl einer Brennkraftmaschine, wobei ein erstes von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängiges Messsignal erfasst wird (210) und daraus eine erste die Drehzahl betreffende Messgröße bestimmt wird, wobei ein zweites von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängiges Messsignal erfasst wird (220) und daraus eine zweite die Drehzahl betreffende Messgröße bestimmt wird, wobei wenigstens aus einem der Messsignale ein Drehzahlwert bestimmt wird (232), wobei die erste und die zweite die Drehzahl betreffende Messgrößen verglichen werden (233) und wobei der bestimmte Drehzahlwert als korrekt bewertet wird, wenn die beiden Messgrößen höchstens auf zulässige Weise voneinander abweichen (234).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Drehzahl einer Brennkraftmaschine sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.
Stand der Technik
Zur Ermittlung der Drehzahl einer Brennkraftmaschine können auf einem mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine rotierenden Körper in gleichen Winkelabständen Markierungen vorgesehen sein. Das Vorbeistreichen einer Markierung infolge der Kurbelwellendrehung kann durch einen Sensor erfasst und als elektrisches Signal an eine Auswertelektronik weitergegeben werden. Aufgrund des bekannten Winkelabstands zweier Markierungen zueinander kann aus der Zeitdifferenz zwischen zwei Markierungen die Drehzahl ermittelt werden.
Bei Kraftfahrzeugen können die Markierungen beispielweise durch Zähne eines metallischen Zahnrads, eines sogenannten Geberrads, bereitgestellt werden, welche durch ihre Bewegung in dem Sensor eine Änderung des Magnetfelds bewirken. Eine Lücke von einigen Zähnen kann als Bezugsmarke zur Erkennung der absoluten Position dienen. Während bei Pkws zumeist 60-2 Zähne verwendet werden (gleichmäßige Verteilung von 60 Zähnen, wobei zwei ausgespart bleiben), kommt bei Motor- bzw. Krafträdern beispielweise auch 36-2, 24-2 oder 12-3 Zähne zum Einsatz.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Bestimmen einer Drehzahl einer Brennkraftmaschine sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Im Rahmen des vorliegenden Verfahrens werden ein erstes von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängiges Messsignal und ein zweites von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängiges Messsignal erfasst und daraus jeweils eine die Drehzahl betreffende Messgröße bestimmt. Aus wenigstens einem der Messsignale wird ein Drehzahlwert bestimmt. Die beiden Messgrößen werden dann miteinander verglichen bzw. gegeneinander plausibilisiert. Weichen die beiden Messgrößen höchstens auf zulässige Weise voneinander ab, werden die Messsignale und in der Folge der bestimmte Drehzahlwert als korrekt bewertet.
Vorteilhafterweise wird eine Differenz der Messgrößen mit wenigstens einem Schwellwert verglichen und in Abhängigkeit von diesem Schwellwertvergleich wird der bestimmte Drehzahlwert plausibilisiert. Wenn die Messgrößen um mehr als eine sicherheitsrelevante maximale Fehlertoleranz voneinander abweichen, d.h. wenn die Differenz der Messgrößen größer als eine entsprechend maximale zulässige Fehlertoleranzschwelle ist, deutet dies auf eine Inkonsistenz des ersten und zweiten Messsignals hin und somit auf einen nicht mit hoher Wahrscheinlichkeit korrekt bestimmten Drehzahlwert. Insbesondere kann im Zuge dieses Schwellwertvergleichs überprüft werden, ob die Differenz der Messgrößen innerhalb eines vorgegebenen Intervalls um einen zu erwartenden Wert herum liegt, welcher zweckmäßigerweise den Wert Null beträgt.
Zum Erfassen des ersten und zweiten Messsignals können zweckmäßigerweise mit einer Kurbelwelle und/oder mit einer oder mehreren Nockenwellen der Brennkraftmaschine drehfest verbundene Geberräder jeweils mittels eines Sensors abgetastet werden.
Im Rahmen der Plausibilitätsüberprüfung werden insbesondere eine Synchronisationsüberwachung und ferner insbesondere eine Fehlerauswertung durchgeführt. Zweckmäßigerweise wird im Zuge der Plausibilitätsüberprüfung bewertet, ob der bestimmte Drehzahlwert der tatsächlichen Drehzahl der Brennkraftmaschine entspricht. Insbesondere kann im Rahmen des vorliegenden Verfahrens neben der Drehzahl somit ferner eine Fehlerkennzeichnung ausgegeben werden, wobei die Fehlerkennzeichnung anzeigt, ob der bestimmte Drehzahlwert mit hoher Wahrscheinlichkeit der tatsächlichen Drehzahl entspricht oder wohl fehlerhaft ist.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Maßnahme, zwei Messsignale unabhängig von einander zu erfassen und auszuwerten, welche jeweils Rückschlüsse auf die Drehzahl der Brennkraftmaschine zulassen. Insbesondere kann somit das zweite Messsignal verwendet werden, um die mittels des ersten Messsignals bestimmte Drehzahl zu verifizieren. Sind beide Messgrößen im Wesentlichen gleich, kann von einer korrekten Drehzahlbestimmung ausgegangen werden. Weichen die beiden Messgrößen zu sehr voneinander ab, ist zumindest eine der Messgrößen fehlerhaft und es kann nicht von einer korrekten Drehzahlbestimmung ausgegangen werden. Insbesondere können sowohl Softwarefehler, zweckmäßigerweise eine fehlerhafte Auswertung des Messsignals, als auch Hardwarefehler, insbesondere eine fehlerhafte Erfassung des Messsignals, erkannt werden.
Das vorliegende Verfahren ermöglicht es somit, die Drehzahl der Brennkraftmaschine sicher (im Sinne der sog. funktionalen Sicherheit) zu bestimmen und zu erkennen, ob eine fehlerhaft bestimmte Drehzahl vorliegt. Insbesondere wird durch das vorliegende Verfahren eine Möglichkeit bereitgestellt, um eine physikalisch korrekte Bestimmung der Brennkraftmaschinendrehzahl als ein Überwachungskonzept zur funktionalen Sicherheit in ein Kraftfahrzeugsteuergerät zu integrieren, etwa in ein Motorsteuergerät. Insbesondere wird es ermöglicht, dass eine sicher bestimmte Drehzahl für weitere Funktionen verwendet wird, beispielsweise für die Steuerung bzw. Regelung der Brennkraftmaschine oder weiterer Komponenten, etwa für eine Getriebesteuerung zum Durchführen von Schaltvorgängen eines Getriebes.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung werden ein erster zeitlicher Abstand zwischen zwei charakteristischen Merkmalen in dem ersten Messsignal und ein zweiter zeitlicher Abstand zwischen zwei charakteristischen Merkmalen in dem zweiten Messsignal jeweils als Messgröße bestimmt. Der zeitliche Abstand ist umgekehrt proportional zur Drehzahl und erlaubt somit eine direkte Plausibilisierung. Die jeweiligen charakteristischen Merkmale treten in dem jeweiligen Messsignal zweckmäßigerweise periodisch mehrmals pro kompletten Zyklus der Brennkraftmaschine (z.B. 720°KW) auf. Aus den zeitlichen Abständen zwischen den charakteristischen Merkmalen kann insbesondere jeweils auf einen von der Brennkraftmaschine überstrichenen Drehwinkelbereich rückgeschlossen werden. Durch einen Vergleich bzw. eine Synchronisationsüberwachung des ersten und zweiten zeitlichen Abstands kann zweckmäßigerweise überprüft werden, ob aus dem ersten und zweiten Messsignal jeweils auf denselben oder zumindest im Wesentlichen auf denselben überstrichenen Drehwinkelbereich rückgeschlossen werden kann. Somit kann insbesondere überprüft werden, ob das erste und zweite Messsignal konsistent sind und somit ob die Drehzahl zuverlässig bestimmt wird und mit hoher Wahrscheinlichkeit der tatsächlichen Drehzahl der Brennkraftmaschine entspricht. Ferner kann insbesondere anhand der charakteristischen Merkmale in dem ersten Messsignal die Drehzahl der Brennkraftmaschine bestimmt werden.
Bevorzugt sind die charakteristischen Merkmale in dem ersten Messsignal und in dem zweiten Messsignal jeweils Flanken, insbesondere steigende und/oder fallende Flanken. Besonders bevorzugt repräsentieren diese Flanken abgetastete Markierungen bzw. Zähne eines entsprechenden Geberrads. Insbesondere wird das erste Messsignal in diesem Fall durch Abtasten eines ersten Geberrads erfasst, beispielsweise eines Kurbelwellengeberrads, und das zweite Messsignal durch Abtasten eines zweiten Geberrads, beispielsweise eines Nockenwellengeberrads oder des Kurbelwellengeberrads.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind die zwei charakteristischen Merkmale in dem zweiten Messsignal zwei zuletzt detektierte Flanken und die zwei charakteristischen Merkmale in dem ersten Messsignal sind eine zuletzt detektierte Flanke und eine weitere Flanke, wobei diese weitere Flanke von mechanischen Eigenschaften der Brennkraftmaschine abhängt. Insbesondere werden die Messsignale durch Abtasten entsprechender Geberräder erfasst, wobei die mechanischen Eigenschaften der Brennkraftmaschine das Verhalten dieser Geberräder relativ zueinander beschreiben. Die mechanischen Eigenschaften beschreiben insbesondere, wie sich diese Geberräder relativ zueinander während eines kompletten Zyklus der Brennkraftmaschine verhalten.
Vorzugsweise hängt die weitere Flanke in dem ersten Messsignal von einem Flankenzahlverhältnis von Geberrädern ab. Aufgrund der speziellen Ausgestaltung der einzelnen Geberräder, insbesondere der Gesamtanzahl an Flanken bzw. an Zähnen, stehen die Anzahlen von Flanken für beliebige Teilsegmente der einzelnen Geberräder in einem fixen insbesondere drehzahlunabhängigen Verhältnis zueinander, was in diesem Zusammenhang als Flankenzahlverhältnis bezeichnet wird. Diese fixen Flankenzahlenverhältnisse werden zweckmäßigerweise verwendet, um den Gleichlauf der einzelnen Geberräder zu überprüfen und somit insbesondere um die Messsignale gegeneinander zu plausibilisieren.
Bevorzugt wird in Abhängigkeit von dem ersten Messsignal und von dem zweiten Messsignal jeweils eine Drehwinkelposition bestimmt, insbesondere jeweils eine Drehwinkelposition des zur Erfassung des jeweiligen Messsignals abgetasteten Geberrads. Die Messgrößen werden dann auch vorzugsweise in Abhängigkeit von den bestimmten Drehwinkelpositionen bestimmt. Beispielsweise bei bestimmten Geberrädern (wie typischerweise Nockenwellengeberrädern) können verschiedene Geberradteilsegmente unterschiedlich lang sein. Durch Berücksichtigung der genauen Drehwinkelposition der einzelnen Geberräder kann zweckmäßigerweise sichergestellt werden, dass zum jeweiligen Zeitpunkt der Plausibilisierung das korrekte Flankenzahlverhältnis verwendet wird.
Alternativ oder zusätzlich zu der obig beschriebenen Plausibilitätsüberprüfung anhand von zeitlichen Abständen zwischen charakteristischen Merkmalen in den beiden Messsignalen kann gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung jeweils ein Drehzahlwert als Messgröße bestimmt werden. Somit kann auf zwei unabhängige Weisen jeweils eine Drehzahl bestimmt werden und diese beiden Drehzahlen können gegeneinander plausibilisiert werden. Insbesondere kann das erste Messsignal zu diesem Zweck durch Abtasten eines Kurbelwellengeberrads erfasst werden und das zweite Messsignal durch Abtasten eines Nockenwellengeberrads. Da derartige Nockenwellengeberräder oftmals mit über eine Umdrehung variierenden Segmentlängen ausgebildet sind, wird die zweite Drehzahl insbesondere über eine gesamte Umdrehung von 360°NW bestimmt. Wenn zweckmäßigerweise Winkelabstände zwischen Flanken des Nockenwellengeberrads bekannt sind, kann die zweite Drehzahl insbesondere auch bei einer nicht vollständigen Umdrehung bestimmt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird als die erste die Drehzahl betreffende Messgröße ein Zeitfenster für einen zeitlichen Abstand zwischen zwei charakteristischen Merkmalen in dem zweiten Messsignal bestimmt. Als die zweite die Drehzahl betreffende Messgröße wird vorzugsweise der zeitliche Abstand zwischen den zwei charakteristischen Merkmalen in dem zweiten Messsignal bestimmt. Vorzugsweise handelt es sich bei diesen charakteristischen Merkmalen jeweils um Flanken, vorteilhafterweise um Flanken des Nockenwellengeberradsignals. Mit anderen Worten wird aus dem ersten Messsignal ein Zeitfenster für einen erwarteten zeitlichen Abstand (Erwartungswert) bestimmt, wobei sich die Breite des Zeitfensters insbesondere aus einer zulässigen Toleranz ergibt. Aus dem zweiten Messsignal wird dann der tatsächliche Abstand bestimmt und mit dem Zeitfenster verglichen. Der Erwartungswert für den zeitlichen Abstand zwischen diesen zwei charakteristischen Merkmalen des zweiten Messsignals, insbesondere des Nockenwellengeberradsignals, wird somit zweckmäßigerweise in Abhängigkeit von dem ersten Messsignal bestimmt, insbesondere in Abhängigkeit von dem Kurbelwellengeberradsignal, insbesondere in Abhängigkeit von der momentanen Drehzahl. Weiter vorzugsweise wird er in Abhängigkeit von einem bekannten Abstand der charakteristischen Merkmale bestimmt. Dieser bekannte Abstand kann insbesondere eine Winkeldifferenz zwischen den charakteristischen Merkmalen sein, welche insbesondere von einem Geberradprofil gegeben ist. Die Drehzahl bzw. die Winkelgeschwindigkeit, die aus dem ersten Messsignal bestimmt werden, werden zweckmäßigerweise bei jeder Plausibilisierung aus einer Zeitdifferenz zwischen zwei frei wählbaren Flanken des ersten Messsignals neu bestimmt. Insbesondere wird auch in diesem Fall eine Drehwinkelposition der einzelnen Geberräder berücksichtigt, zweckmäßigerweise um zum jeweiligen Zeitpunkt der Synchronisationsbestimmung den richtigen bekannten Abstand der charakteristischen Merkmale verwenden zu können.
Vorteilhafterweise wird als das erste von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängige Messsignal ein Kurbelwellengeberradsignal erfasst. Das erste Messsignal wird somit vorzugsweise durch Abtasten eines mit der Kurbelwelle drehfest verbundenen Kurbelwellengeberrads erfasst. Als das zweite von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängige Messsignal wird vorteilhafterweise ein Nockenwellengeberradsignal erfasst, vorzugsweise durch Abtasten eines mit der Nockenwelle drehfest verbundenen Nockenwellengeberrads.
Alternativ wird vorteilhafterweise als das erste von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängige Messsignal ein erstes Kurbelwellengeberradsignal erfasst und als das zweite von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängige Messsignal ein zweites Kurbelwellengeberradsignal. Zu diesem Zweck können insbesondere zwei Sensoren verwendet werden, um jeweils ein mit der Kurbelwelle drehfest verbundenes Kurbelwellengeberrad abzutasten.
Bevorzugt wird in Abhängigkeit von der bestimmten Drehzahl und von der Bewertung des Drehzahlwerts eine Maßnahme durchgeführt. Zweckmäßigerweise wird als derartige Maßnahme eine Steuerung bzw. Regelung der Brennkraftmaschine oder weiterer Fahrzeugkomponenten durchgeführt. Vorzugsweise wird eine Maßnahme einer Getriebesteuerung durchgeführt, bevorzugt ein Schaltvorgang eines Getriebes. Insbesondere kann somit für die Getriebesteuerung eine abgesicherte, einzelfehlersichere und korrekt bestimmte Drehzahl der Brennkraftmaschine verwendet werden und Schaltvorgänge können fehlerfrei in Abhängigkeit von dieser Drehzahl durchgeführt werden. Fehlerhafte Schaltvorgänge der Getriebesteuerung, welche zu einem Blockieren eines Antriebstrangs des führen können und die Fahrzeugsicherheit gefährden können, können somit vermieden werden.
Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
Auch die Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms oder Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Figurenliste

1 zeigt schematisch eine Brennkraftmaschine, die einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zugrunde liegen kann.
2 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens als ein Blockdiagramm.
3 zeigt schematisch ein Messsignal eines abgetasteten Nockenwellengeberrads, das im Zuge einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens erfasst werden kann.

Ausführungsform(en) der Erfindung
In 1 ist ein Ausschnitt einer Brennkraftmaschine schematisch dargestellt und mit 100 bezeichnet.
Eine Kurbelwelle 1 der Brennkraftmaschine 100 ist drehfest mit einem ersten Antriebsrad 2a verbunden. Eine Nockenwelle 3 ist drehfest mit einem zweiten Antriebsrad 2b verbunden, wobei zwischen dem Antriebsrad 2b und der Nockenwelle 3 eine Phasenverstellvorrichtung 11 vorgesehen sein kann. Die Kurbelwelle 1 treibt über einen Primärtrieb 2c, der beispielsweise als eine Kette, ein Zahnriemen oder eine Folge von Zahnrädern ausgebildet ist und formschlüssig in das erste Antriebsrad 2a und das zweite Antriebsrad 2b eingreift, eine (oder mehrere) Nockenwellen 3 an.
Die Brennkraftmaschine 100 weist ferner Zylinder 5 auf, in welchen jeweils ein beweglicher Kolben 6 angeordnet ist, der jeweils mittels einer Pleuelstange 7 an der Kurbelwelle 1 befestigt. Die Zylinder 5 weisen ferner Einlassventile 8a und Auslassventile 8b auf, die von Nocken 4 mit exzentrisch bezüglich der Nockenwelle 3 ausgebildeten Nockenflanken geöffnet oder geschlossen werden. Die Einlass- und Auslassventile 8a und 8b werden jeweils von einer Ventilfeder 9 in Richtung eines Ventilsitzes 10 gedrückt.
Die Nockenwelle 3 ist drehfest mit einem Nockenwellengeberrad 14 verbunden, dessen Umfang bzw. Rand Markierungen 14a (Zähne und Lücken) aufweist. Ein Aufnehmer 15, beispielsweise ein Hall-Sensor, ist in der Nähe des Rands des Nockenwellengeberrads 14 angeordnet und mit einem Steuergerät 20 verbunden, insbesondere mit einem Motorsteuergerät. Analog ist die Kurbelwelle 1 mit einem Kurbelwellengeberrad 12 drehfest verbunden, dessen Rand ebenfalls Markierungen 12a (Zähne und Lücken) aufweist. Ein Aufnehmer 13 ist in der Nähe des Rands des Kurbelwellengeberrads 12 angeordnet und mit dem Steuergerät 20 verbunden.
Im Betrieb der Brennkraftmaschine 100 drehen sich die Kurbelwelle 1 und die Nockenwelle 3 und damit auch das Kurbelwellengeberrad 12 und das Nockenwellengeberrad 14. Der Aufnehmer 13 tastet das Kurbelwellengeberrad 12 ab, wobei die Markierungen 12a in dem Aufnehmer 13 ein erstes Messsignal (sog.
Kurbelwellengeberradsignal) in Form eines Spannungsimpulssignals erzeugen. Analog tastet der Aufnehmer 15 das Nockenwellengeberrad 14, wobei die Markierungen 14a ein entsprechendes zweites Messsignal (sog. Nockenwellengeberradsignal) erzeugen. Die Messsignale werden von dem Steuergerät 20 ausgewertet.
Das Steuergerät 20 ist insbesondere dazu eingerichtet, Überwachungskonzepte zur funktionalen Sicherheit durchzuführen. Als ein derartiges Überwachungskonzept ist das Steuergerät 20 dazu eingerichtet, die Drehzahl der Brennkraftmaschine 100 zu bestimmten und ferner einer Überwachung bzw. Plausibilisierung dieser bestimmten Drehzahl vorzunehmen. Zu diesem Zweck ist das Steuergerät 20, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, welches in 2 schematisch als ein Blockdiagramm dargestellt ist und nachfolgend in Bezug auf die 2 bis 3 erläutert wird.
Im Zuge des Verfahrens wird in Schritt 210 durch Abtasten der Markierungen 12a des Kurbelwellengeberrads 12 mit Hilfe des Aufnehmers 13 ein Kurbelwellengeberradsignal als ein erstes Messsignal erfasst.
Entsprechend wird in Schritt 220 durch Abtasten der Markierungen 14a des Nockenwellengeberrads 14 mit Hilfe des Aufnehmers 15 ein Nockenwellengeberradsignal als zweites Messsignal erfasst.
In Schritt 211 werden in dem Kurbelwellengeberradsignal charakteristische Merkmale in Form von Flanken detektiert, welche abgeastete Markierungen 12a des Kurbelwellengeberrads 12 repräsentieren. Ferner werden in Schritt 211 die Zeitpunkte dieser empfangenen Flanken gespeichert.
Entsprechend werden in Schritt 221 in dem Nockenwellengeberradsignal charakteristische Merkmale in Form von Flanken detektiert, welche abgetastete Markierungen 14a des Kurbelwellengeberrads 14 repräsentieren, und die Zeitpunkte dieser empfangenen Flanken gespeichert.
In einem Schritt 212 wird eine Signalauswertung des in Schritt 210 erfassten Kurbelwellengeberradsignals bzw. der in Schritt 211 detektierten Flanken durchgeführt. Im Zuge dessen wird ein erster zeitlicher Abstand zwischen zwei charakteristischen Merkmalen des ersten Messsignals bzw. des Kurbelwellengeberradsignals als eine erste die Drehzahl betreffende Messgröße bestimmt.
Auf entsprechende Weise wird in Schritt 222 eine Signalauswertung des in Schritt 220 erfassten Nockenwellengeberradsignals bzw. der in Schritt 221 detektierten Flanken durchgeführt und es wird ein zweiter zeitlicher Abstand zwischen zwei charakteristischen Merkmalen des Nockenwellengeberradsignals eine zweite die Drehzahl betreffende Messgröße bestimmt. Insbesondere wird zu diesem Zweck ein zeitlicher Abstand der zwei zuletzt detektierten Flanken in dem Nockenwellengeberradsignal als dieser zweite zeitliche Abstand bestimmt.
In Schritt 212 wird in dem Kurbelwellengeberradsignal insbesondere ein zeitlicher Abstand zwischen einer zuletzt detektierten Flanke und einer weiteren (früheren) Flanke als der erste zeitliche Abstand bestimmt, wobei diese weitere Flanke von mechanischen Eigenschaften der Brennkraftmaschine 100 abhängt, insbesondere von einem Flankenzahlverhältnis des Nockenwellen- und des Kurbelwellengeberrads 12 und 14.
Aufgrund der mechanischen Beschaffenheit der Geberräder 12 und 14, insbesondere aufgrund der Anzahl der Flanken, stehen die Flankenzahlen der Geberräder 12, 14 für jedes beliebige Teilsegment der Geberräder 12, 14 insbesondere immer, drehzahlunabhängig, in einem fixen Verhältnis zueinander, wie weiter unten in Bezug auf 3 erläutert wird. Somit wird in Schritt 212 als der erste zeitliche Abstand der Abstand zwischen der zuletzt detektierten Flanke und derjenigen weiteren (früheren) Flanke, welche dem Abstand der vorletzten Flanke des Nockenwellengeberads entspricht, bestimmt.
In Abhängigkeit von dem ersten und dem zweiten Messsignal, also von dem Kurbelwellen- und dem Nockenwellengeberradsignal, bzw. in Abhängigkeit von der ersten und der zweiten Messgröße wird nun ein Drehzahlwert bestimmt und dessen Korrektheit bewertet.
Zu diesem Zweck wird im vorliegenden Beispiel eine Synchronisationsüberwachung und Fehlerauswertung 230 durchgeführt. Durch die besondere Form des Nockenwellengeberrads 14 sind die Flankenzahlverhältnisse zwischen den einzelnen Geberradteilsegmenten und den Kurbelwellengeberradzähnen unterschiedlich. Daher wird in Schritt 231 zunächst eine Positionserkennung der Geberräder 12 und 14 durchgeführt, im Zuge derer in Abhängigkeit von dem ersten Messsignal und von dem zweiten Messsignal jeweils eine Drehwinkelposition des entsprechenden Geberrads 12 bzw. und 14 bestimmt wird. Somit kann zum Zeitpunkt der Plausibilisierung das richtige Flankenzahlverhältnis verwendet werden. Insbesondere werden im Zuge dieser Positionserkennung 231 eine Abfolge der Segmente des Nockenwellengeberrads 14 bestimmt und damit die Flankenzahlverhältnisse für diese Segmente während der Laufzeit der Brennkraftmaschine 100.
In Schritt 232 wird dabei in Abhängigkeit von dem in Schritt 210 erfassten Kurbelwellengeberradsignal die Drehzahl der Brennkraftmaschine (auf übliche Weise) bestimmt. Im Zuge der Synchronisationsüberwachung und Fehlerauswertung 230 werden die fixen Flankenzahlverhältnisse genutzt, um den Gleichlauf der Kurbelwelle 1 und der Nockenwelle 3 zu überprüfen und um somit den bestimmten Drehzahlwert auf Plausibilität zu überprüfen bzw. zu bewerten, insbesondere indem die in Schritt 212 und 222 bestimmten zeitlichen Abstände miteinander verglichen werden.
In Schritt 233 wird zu diesem Zweck eine Differenz des ersten zeitlichen Abstands und des zweiten zeitlichen Abstands mit wenigstens einem Schwellwert verglichen. Insbesondere wird dabei überprüft, ob diese Differenz zwischen zwei vorgegebenen Schwellwerten liegt, welche ein vorgegebenes Intervall um einen zu erwartenden Wert herum definieren, wobei dieser zu erwartende Wert zweckmäßigerweise Null ist.
Wenn die zeitlichen Abstände um mehr als eine sicherheitsrelevante maximale Fehlertoleranzzeit voneinander abweichen, d.h. wenn die Differenz der zeitlichen Abstände größer als eine entsprechend maximale zulässige Fehlertoleranzschwelle ist, deutet dies auf eine Inkonsistenz des ersten und zweiten Messsignals hin und somit auf eine fehlerhaft bzw. zumindest auf eine nicht sicher richtig bestimmte Drehzahl.
Wenn also die Differenz innerhalb der beiden vorgegebenen Schwellwerte liegt, wird in Schritt 234 darauf rückgeschlossen, dass das erste und das zweite Messsignal zueinander konsistent sind und dass der in Schritt 231 bestimmte Drehzahlwert mit hoher Wahrscheinlichkeit mit der tatsächlichen Drehzahl übereinstimmt.
Liegt die Differenz gemäß Schritt 235 hingegen nicht innerhalb der beiden vorgegebenen Schwellwerte, deutet dies auf eine Inkonsistenz der Messsignale hin. Der bestimmte Drehzahlwert kann in diesem Fall nicht mit hoher Wahrscheinlichkeit als mit der tatsächlichen Drehzahl übereinstimmend bzw. korrekt bewertet werden und wird in Schritt 235 daher als nicht plausibilisiert bzw. unsicher bewertet. Es sei darauf hingewiesen, dass er damit jedoch nicht automatisch falsch sein muss; lediglich eine sichere Bestimmung (im Sinne der funktionalen Sicherheit) ist nicht erfolgt.
In Schritt 240 werden als Ergebnis der Synchronisationsüberwachung und Fehlerauswertung 230 der in Schritt 232 bestimmte Drehzahlwert sowie eine entsprechende Fehlerkennzeichnung ausgegeben. Als Fehlerkennzeichnung wird dabei angemerkt, ob der bestimmte Drehzahlwert gemäß Schritt 234 mit hoher Wahrscheinlichkeit der tatsächlichen Drehzahl entspricht odergemäß Schritt 235 nicht.
Die in Schritt 240 ausgegebene Drehzahl kann zweckmäßigerweise für weitere Fahrzeugfunktionen 250 verwendet werden, beispielsweise um im Zuge einer Getriebesteuerung einen Schaltvorgang eines Getriebes durchzuführen.
Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass es vorteilhafterweise auch möglich ist, zusätzlich zu dem Aufnehmer 13 einen zweiten Aufnehmer zum Abtasten des Kurbelwellengeberrads 12 zu verwenden. In diesem Fall können als erstes und zweites Messsignal jeweils ein Kurbelwellengeberradsignal erfasst werden. In diesem Fall kann die Synchronisationsüberwachung auch ohne ein Nockenwellengeberradsignal durchgeführt werden.
Eine weitere bevorzugte Möglichkeit ist es, sowohl aus dem Kurbelwellengeberradsignal als auch aus dem Nockenwellengeberradsignal jeweils eine Drehzahl zu bestimmen und diese beiden Drehzahlen gegeneinander zu plausibilisieren.
In 3 ist schematisch ein Nockenwellengeberradsignal dargestellt und mit 300 bezeichnet. Das Nockenwellengeberradsignal weist eine Vielzahl von steigenden und fallenden Flanken auf sowie Segmente 301 bis 306 jeweils zwischen zwei benachbarten dieser Flanken. Für jedes dieser Segmente 301 bis 306 stehen Flankenzahlen des Nockenwellengeberrads 14 und entsprechende Flankenzahlen des Kurbelwellengeberrads 12 in einem drehzahlunabhängigen fixen Verhältnis zueinander (sog. Flankenzahlenverhältnis).
In 3 ist ein derartiges Verhältnis der Anzahl der Flanken des Nockenwellengeberradsignals in dem Segment 301 zu der entsprechenden Anzahl der Flanken des Kurbelwellengeberradsignals mit Δ₁ bezeichnet. Entsprechende Verhältnisse der Flankenzahlen des Nockenwellengeberradsignals zu den Flankenzahlen des Kurbelwellensignals für die Segmente 302, 303, 304, 305 und 306 sind mit Δ₂, Δ₃, Δ₄, Δ₅, und Δ₆ bezeichnet.
Beispielsweise können die Verhältnisse Δ₁ und Δ₄ jeweils den Wert 1:20 betragen, die Verhältnisse Δ₂ und Δ₅ jeweils den Wert 1:10 und die Verhältnisse Δ₃ und Δ₆ jeweils den Wert 1:30.
Eine ähnliche Möglichkeit ist, aus dem Nockenwellengeberradsignal einen zeitlichen Flankenabstand bzw. eine Segmentdauer zu bestimmen und mit einem Zeitfenster zu vergleichen, welches durch den Zeiterwartungswert und eine zulässige Toleranz gegeben ist. Der Zeiterwartungswert ergibt sich aus dem geometrisch bekannten Flankenabstand und der momentanen Drehzahl, die insbesondere aus dem Kurbelwellengeberradsignal erhalten wird.

Claims

Verfahren zum Bestimmen einer Drehzahl einer Brennkraftmaschine (100), wobei ein erstes von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängiges Messsignal erfasst wird (210) und daraus eine erste die Drehzahl betreffende Messgröße bestimmt wird, wobei ein zweites von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängiges Messsignal erfasst wird (220) und daraus eine zweite die Drehzahl betreffende Messgröße bestimmt wird, wobei wenigstens aus einem der Messsignale ein Drehzahlwert bestimmt wird (232), wobei die erste und die zweite die Drehzahl betreffende Messgrößen verglichen werden (233) und wobei der bestimmte Drehzahlwert als korrekt bewertet wird, wenn die beiden Messgrößen höchstens auf zulässige Weise voneinander abweichen (234).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein erster zeitlicher Abstand zwischen zwei charakteristischen Merkmalen in dem ersten Messsignal als erste die Drehzahl betreffende Messgröße bestimmt wird (211, 212), und wobei ein zweiter zeitlicher Abstand zwischen zwei charakteristischen Merkmalen in dem zweiten Messsignal als zweite die Drehzahl betreffende Messgröße bestimmt wird (221, 222).
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die charakteristischen Merkmale in dem ersten Messsignal und in dem zweiten Messsignal jeweils Flanken sind (211, 221).
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die zwei charakteristischen Merkmale in dem zweiten Messsignal zwei zuletzt detektierte Flanken sind (221) und wobei die zwei charakteristischen Merkmale in dem ersten Messsignal eine zuletzt detektierte Flanke und eine weitere Flanke sind, wobei die weitere Flanke von mechanischen Eigenschaften der Brennkraftmaschine (100) abhängt (211).
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die weitere Flanke in dem ersten Messsignal von einem Flankenzahlverhältnis (Δ₁, Δ₂, Δ₃, Δ₄, Δ₅, Δ₆) von Geberrädern (12, 14) abhängt (221).
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei in Abhängigkeit von dem ersten Messsignal und von dem zweiten Messsignal jeweils eine Drehwinkelposition bestimmt wird (231) und wobei die Messgrößen in Abhängigkeit von den bestimmten Drehwinkelpositionen bestimmt werden (233, 234, 235).
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als die erste die Drehzahl betreffende Messgröße und als die zweite die Drehzahl betreffende Messgröße jeweils ein Drehzahlwert bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Zeitfenster für einen zeitlichen Abstand zwischen zwei charakteristischen Merkmalen in dem zweiten Messsignal als die erste die Drehzahl betreffende Messgröße bestimmt wird und wobei der zeitliche Abstand zwischen den zwei charakteristischen Merkmalen in dem zweiten Messsignal als die zweite die Drehzahl betreffende Messgröße bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als das erste von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängige Messsignal ein Kurbelwellengeberradsignal erfasst wird (210) und wobei als das zweite von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängige Messsignal ein Nockenwellengeberradsignal erfasst wird (220).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei als das erste von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängige Messsignal ein erstes Kurbelwellengeberradsignal erfasst wird und wobei als das zweite von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängige Messsignal ein zweites Kurbelwellengeberradsignal erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei in Abhängigkeit von dem bestimmten Drehzahlwert und von der Bewertung eine Maßnahme durchgeführt wird (250), insbesondere eine Maßnahme einer Getriebesteuerung, insbesondere ein Schaltvorgang eines Getriebes.
Recheneinheit (20), die dazu eingerichtet ist, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
Computerprogramm, das eine Recheneinheit (20) dazu veranlasst, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit (20) ausgeführt wird.
Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 13.