DE102019217487B3

DE102019217487B3 - Method for determining a correction value for a rotational angle determination with a sensor wheel of an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102019217487B3
Application number: DE102019217487.6A
Authority: DE
Inventors: Stefan Reschwamm
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-11-13
Filing date: 2019-11-13
Publication date: 2021-05-12
Anticipated expiration: 2039-11-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Korrekturwerts für eine Drehwinkelbestimmung einer Welle mittels eines Geberrads (12, 14), wobei im Zuge einer ersten Referenzmessung (210, 310) bei einer ersten Drehzahl der Welle das Geberrad (12, 14) abgetastet wird und ein erstes Geberradsignal bestimmt wird (212, 312) und wobei im Zuge einer zweiten Referenzmessung (220, 320) bei einer zweiten Drehzahl der Welle, die sich von der ersten Drehzahl unterscheidet, das Geberrad (12, 14) abgetastet wird und ein zweites Geberradsignal bestimmt wird (222, 322), wobei in dem ersten Geberradsignal und in dem zweiten Geberradsignal jeweils Drehwinkelpositionen von Flanken bestimmt werden (213, 223, 313, 323), wobei für das erste Geberradsignal ein erster Kennwert in Abhängigkeit von den bestimmten Drehwinkelpositionen des ersten Geberradsignals bestimmt wird (214, 314), wobei für das zweite Geberradsignal ein zweiter Kennwert in Abhängigkeit von den bestimmten Drehwinkelpositionen des zweiten Geberradsignals bestimmt wird (224, 324), wobei eine Differenz des ersten Kennwerts und des zweiten Kennwerts bestimmt wird (231, 331) und wobei in Abhängigkeit von der Differenz der Korrekturwert für die Drehwinkelbestimmung bestimmt wird (232, 233, 234, 332, 333, 334).

The invention relates to a method for determining a correction value for determining the angle of rotation of a shaft by means of an encoder wheel (12, 14), with the encoder wheel (12, 14) being scanned during a first reference measurement (210, 310) at a first rotational speed of the shaft and a first encoder wheel signal is determined (212, 312) and in the course of a second reference measurement (220, 320) at a second speed of the shaft, which differs from the first speed, the encoder wheel (12, 14) is scanned and a second encoder wheel signal is determined (222, 322), the rotation angle positions of edges are determined in the first encoder wheel signal and in the second encoder wheel signal (213, 223, 313, 323), with a first characteristic value for the first encoder wheel signal depending on the determined rotation angle positions of the first Sensor wheel signal is determined (214, 314), with a second characteristic value for the second sensor wheel signal as a function of the determined rotational angle positions of the second encoder wheel signal is determined (224, 324), a difference between the first characteristic value and the second characteristic value is determined (231, 331) and where the correction value for determining the angle of rotation is determined as a function of the difference (232, 233, 234, 332, 333, 334).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Korrekturwerts für eine Drehwinkelbestimmung mit einem Geberrad einer Brennkraftmaschine sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.The present invention relates to a method for determining a correction value for a rotational angle determination with a sensor wheel of an internal combustion engine, as well as a computing unit and a computer program for its implementation.

Stand der TechnikState of the art

Zur Ermittlung der Drehzahl sowie der Drehwinkelposition, z.B. einer Brennkraftmaschine, können auf einem rotierenden Körper Markierungen vorgesehen sein. Das Vorbeistreichen einer Markierung infolge der Drehung kann durch einen Sensor, z.B. einen Hall-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.Markings can be provided on a rotating body to determine the speed and the angle of rotation position, e.g. of an internal combustion engine. The passing of a marking as a result of the rotation can be detected by a sensor, e.g. a Hall sensor, and passed on to evaluation electronics as an electrical signal. Due to the known angular distance between two markings, the speed can be determined from the time difference between two markings.

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. Das Abtasten der Markierungen erzeugt in einem entsprechenden Sensorsignal abwechselnd steigende und fallende Flanken bzw. Segmente mit hohem und niedrigem Pegel. Jede Flanke zeigt dann eine bestimmte Winkelposition an.In motor vehicles, the markings can be provided, for example, by teeth of a metallic gear wheel, a so-called sensor wheel, which, through their movement in the sensor, cause a change in the magnetic field. The scanning of the markings generates alternating rising and falling edges or segments with a high and low level in a corresponding sensor signal. Each flank then shows a specific angular position.

In Brennkraftmaschinen kann beispielsweise zur Bestimmung des aktuellen Drehwinkels der Kurbelwelle (Kurbelwellenwinkel) ein Kurbelwellengeberrad abgetastet werden, das drehfest mit der Kurbelwelle in Verbindung steht. Analog kann zur Bestimmung des aktuellen Drehwinkels einer Nockenwelle (Nockenwellenwinkel) ein Nockenwellengeberrad abgetastet werden, welches drehfest mit der entsprechenden Nockenwelle verbunden ist.In internal combustion engines, for example, to determine the current angle of rotation of the crankshaft (crankshaft angle), a crankshaft encoder wheel can be scanned, which is connected to the crankshaft in a rotationally fixed manner. Similarly, to determine the current angle of rotation of a camshaft (camshaft angle), a camshaft encoder wheel can be scanned, which is connected to the corresponding camshaft in a rotationally fixed manner.

Beim Abtasten derartiger Geberräder kann es aufgrund verschiedener Faktoren wie z.B. Totzeiten zu Ungenauigkeiten oder Fehlern in der Drehwinkelbestimmung kommen. Beispielsweise kann eine derartige Totzeit von der Zeitdifferenz zwischen dem Erfassen der Geberradmarkierung mittels des jeweiligen Sensors bis zu dem Erzeugen der entsprechenden Flanke in dem Sensorsignal abhängen. Ferner kann die Totzeit beispielsweise von Eingangsbeschaltungen und Schaltschwellen der entsprechenden Auswertelogik abhängig sein. Solche Totzeiten umfassen insbesondere Verarbeitungszeiten und Signallaufzeiten. Im Effekt weicht somit die gemessene Winkelposition von der tatsächlichen ab.When scanning such encoder wheels, various factors such as dead times can lead to inaccuracies or errors in determining the angle of rotation. For example, such a dead time can depend on the time difference between the detection of the encoder wheel marking by means of the respective sensor and the generation of the corresponding edge in the sensor signal. Furthermore, the dead time can be dependent, for example, on input circuits and switching thresholds of the corresponding evaluation logic. Such dead times include, in particular, processing times and signal transit times. In effect, the measured angular position therefore deviates from the actual one.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren zum Bestimmen eines Korrekturwerts für eine Drehwinkelbestimmung mit einem Geberrad 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.Against this background, a method for determining a correction value for a rotational angle determination with a sensor wheel of an internal combustion engine as well as a computing unit and a computer program for its implementation with the features of the independent claims are proposed. Advantageous refinements are the subject matter of the subclaims and the description below.

Das vorliegende Verfahren schlägt eine Möglichkeit vor, um einen Korrekturwert zum Kompensieren von Totzeiten bei einem Abtasten des Geberrads zu bestimmen. Derartige Totzeiten können im Rahmen des Verfahrens erlernt und bei späteren Drehwinkelbestimmungen berücksichtigt werden.The present method proposes a possibility of determining a correction value to compensate for dead times when the encoder wheel is scanned. Such dead times can be learned within the framework of the method and taken into account when determining the angle of rotation later.

Im Rahmen des vorliegenden Verfahrens werden zu diesem Zweck Referenzmessungen bei unterschiedlichen Drehzahlen der Welle, insbesondere einer Brennkraftmaschine, wie Kurbelwelle oder Nockenwelle, durchgeführt. Im Zuge einer ersten Referenzmessung bei einer ersten Drehzahl der Welle wird das Geberrad abgetastet und ein erstes Geberradsignal wird bestimmt, insbesondere während einer kompletten Umdrehung der Welle. Im Zuge einer zweiten Referenzmessung bei einer zweiten, unterschiedlichen Drehzahl der Welle wird das Geberrad erneut abgetastet und ein zweites Geberradsignal wird bestimmt, insbesondere ebenfalls während einer kompletten Umdrehung der Welle.In the context of the present method, reference measurements are carried out for this purpose at different speeds of the shaft, in particular an internal combustion engine such as a crankshaft or camshaft. In the course of a first reference measurement at a first rotational speed of the shaft, the encoder wheel is scanned and a first encoder wheel signal is determined, in particular during a complete revolution of the shaft. In the course of a second reference measurement at a second, different rotational speed of the shaft, the encoder wheel is scanned again and a second encoder wheel signal is determined, in particular also during a complete revolution of the shaft.

In dem ersten Geberradsignal und in dem zweiten Geberradsignal werden dann jeweils Drehwinkelpositionen von Flanken bestimmt. Insbesondere können diese Drehwinkelpositionen jeweils in Abhängigkeit von Zeitpunkten oder Referenzwinkelpositionen bestimmt werden, zu welchen die Flanken in dem jeweiligen Geberradsignal auftreten. Referenzwinkelpositionen können insbesondere durch Winkelpositionen einer synchron rotierenden Referenzwelle definiert sein. Bei einer Brennkraftmaschine können somit beispielsweise Winkelpositionen der Nockenwelle in Bezug auf Winkelpositionen der Kurbelwelle (welche üblicherweise mit höherer Genauigkeit abgetastet wird), ermittelt werden.Rotational angle positions of edges are then determined in each case in the first encoder wheel signal and in the second encoder wheel signal. In particular, these rotational angle positions can each be determined as a function of times or reference angle positions at which the edges occur in the respective encoder wheel signal. Reference angular positions can in particular be defined by angular positions of a synchronously rotating reference shaft. In the case of an internal combustion engine, for example, angular positions of the camshaft in relation to angular positions of the crankshaft (which is usually scanned with greater accuracy) can thus be determined.

Für das erste und das zweite Geberradsignal wird ein erster bzw. zweiter Kennwert in Abhängigkeit von den bestimmten Drehwinkelpositionen des jeweiligen ersten bzw. zweiten Geberradsignals bestimmt. Eine Differenz des ersten Kennwerts und des zweiten Kennwerts wird bestimmt und in Abhängigkeit von dieser Differenz wird der Korrekturwert für die Drehwinkelbestimmung bestimmt.For the first and the second encoder wheel signal, a first and second characteristic value is determined as a function of the determined rotational angle positions of the respective first and second encoder wheel signal. A difference between the first characteristic value and the second characteristic value is determined and the correction value for determining the angle of rotation is determined as a function of this difference.

Dem vorliegenden Verfahren liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass bei Referenzmessungen mit unterschiedlichen Drehzahlen charakteristische Kennwerte in den jeweiligen Geberradsignalen bestimmt und miteinander verglichen werden können, welche Rückschlüsse auf Totzeiten beim Erzeugen des Geberradsignals ermöglichen, insbesondere auf solche, die von der Drehzahl unabhängig sind. Insbesondere ermöglichen es die Kennwerte, Totzeiten zwischen den Zeitpunkten des Erkennens einer Markierung des Geberrads und des Erzeugens der entsprechenden Flanke in dem Geberradsignal zu erlernen. Bauteiltoleranzen, insbesondere fahrzeug-, brennkraftmaschinen-, sensor- und steuergerätespezifischer Natur, werden automatisch berücksichtigt. Das vorliegende Verfahren ermöglicht es somit, mit Hilfe des bestimmten Korrekturwerts im regulären Betrieb der Brennkraftmaschine den Drehwinkel der Welle präziser bestimmen und Ungenauigkeiten bzw. Fehler aufgrund von Signallaufzeiten kompensieren zu können.The present method is based on the knowledge that with reference measurements With different speeds, characteristic values in the respective encoder wheel signals can be determined and compared with one another, which allow conclusions to be drawn about dead times when generating the encoder wheel signal, in particular those that are independent of the speed. In particular, the characteristic values make it possible to learn dead times between the times when a marking of the encoder wheel is recognized and the corresponding edge is generated in the encoder wheel signal. Component tolerances, in particular vehicle, internal combustion engine, sensor and control device-specific nature, are automatically taken into account. The present method thus makes it possible, with the aid of the determined correction value, to determine the angle of rotation of the shaft more precisely during regular operation of the internal combustion engine and to be able to compensate for inaccuracies or errors due to signal propagation times.

Zumeist können mittels Sensoren zum Abtasten einer Nockenwelle fallende Flanken in dem Geberradsignal präziser bestimmt werden als steigende Flanken. Derartige Sensoren treiben fallenden Flanken aktiv, d.h. schalten sie auf Masse. Die steigenden Flanken werden üblicherweise durch die Eingangsbeschaltung eines entsprechenden Steuergeräts wieder auf die Versorgungsspannung gezogen. Das vorliegende Verfahren ermöglicht es, sowohl einen Korrekturwert für das Abtasten von präziser bestimmbaren Flanken, beispielsweise oBdA von fallenden Flanken, als auch für das Abtasten von weniger präzise bestimmbaren Flanken, oBdA von steigenden Flanken, zu bestimmen. Je nach zu ermittelndem Korrekturwert werden in den Referenzmessungen vorzugsweise unterschiedliche charakteristische Kennwerte bestimmt.In most cases, falling edges in the encoder wheel signal can be determined more precisely than rising edges by means of sensors for scanning a camshaft. Such sensors actively drive falling edges, i.e. switch them to ground. The rising edges are usually pulled back to the supply voltage by the input circuit of a corresponding control device. The present method makes it possible to determine both a correction value for the scanning of more precisely determinable edges, for example oBdA falling edges, as well as for the scanning of less precisely determinable edges, oBdA rising edges. Depending on the correction value to be determined, different characteristic values are preferably determined in the reference measurements.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der Korrekturwert für das Abtasten von steigenden oder fallenden Flanken bestimmt. Vorteilhafterweise werden zu diesem Zweck in dem ersten und zweiten Geberradsignal jeweils Drehwinkelpositionen derjenigen Flanken bestimmt, welche mit höherer Präzision bestimmt werden können.According to a preferred embodiment, the correction value is determined for the scanning of rising or falling edges. For this purpose, rotational angle positions of those flanks which can be determined with greater precision are advantageously determined in the first and second encoder wheel signals.

Im Idealfall bei einer fehlerfreien Drehwinkelbestimmung ohne Totzeiten tritt jede Flanke an ihrem erwarteten Kurbelwinkel auf. Eine Summe der Drehwinkelpositionen aller steigenden oder fallenden Flanken während einer Wellenumdrehung besitzt in einem derartigen Idealfall stets denselben Wert, auch bei unterschiedlichen Drehzahlen der Brennkraftmaschine. Tritt jedoch eine nicht kompensierte Totzeit bei der Abtastung der Geberradmarkierungen und somit bei der Erzeugung der Flanken auf, ist der Wert dieser Summe nicht mehr konstant. In Abhängigkeit von den Drehwinkelpositionen der Flanken können daher besonders effektiv Kennwerte bestimmt werden, um die Totzeitzeit bei der Messung von Flanken zu erlernen und den entsprechenden Korrekturwert zu bestimmen.In the ideal case with an error-free rotation angle determination without dead times, each flank occurs at its expected crank angle. In such an ideal case, a sum of the rotational angle positions of all rising or falling edges during a shaft revolution always has the same value, even at different speeds of the internal combustion engine. However, if an uncompensated dead time occurs when scanning the encoder wheel markings and thus when generating the edges, the value of this sum is no longer constant. Depending on the angle of rotation positions of the flanks, characteristic values can therefore be determined particularly effectively in order to learn the dead time when measuring flanks and to determine the corresponding correction value.

Vorteilhafterweise werden der erste Kennwert und der zweite Kennwert jeweils als Summe der jeweiligen Drehwinkelpositionen der steigenden oder fallenden Flanken bestimmt, zweckmäßigerweise der präziser bestimmbaren Flanken. Wie obig erläutert, sollten diese Summen bei einer fehlerfreien Bestimmung der Drehwinkelpositionen der steigenden bzw. fallenden Flanken identisch sein. Durch einen Vergleich dieser Summen bei unterschiedlichen Drehzahlen der Brennkraftmaschine kann daher besonders zweckmäßig auf eine entsprechende Totzeit bei der Messung steigender bzw. fallender Flanken rückgeschlossen werden. Diese Summen bieten sich daher besonders als Kennwerte für die Bestimmung des Korrekturwerts an. Die Differenz dieses ersten und zweiten Kennwerts, in Abhängigkeit von welcher schließlich der Korrekturwert für das Abtasten steigender bzw. fallender Flanken bestimmt wird, stellt zweckmäßigerweise eine Abweichung der Winkelpositionen dar, die durch die nicht korrigierte Signallaufzeit für fallende Flanken entsteht.Advantageously, the first characteristic value and the second characteristic value are each determined as the sum of the respective rotational angle positions of the rising or falling flanks, expediently the flanks that can be more precisely determined. As explained above, these sums should be identical if the rotational angle positions of the rising or falling edges are determined without errors. By comparing these sums at different speeds of the internal combustion engine, it is particularly expedient to infer a corresponding dead time when measuring rising or falling edges. These sums are therefore particularly suitable as characteristic values for determining the correction value. The difference between these first and second characteristic values, depending on which the correction value for the scanning of rising or falling edges is determined, expediently represents a deviation in the angular positions that arises from the uncorrected signal propagation time for falling edges.

Wie nachfolgend erläutert wird, kann der Korrekturwert gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens auch für das Abtasten der weniger präzise bestimmbaren Flanken bestimmt werden. In diesem Fall werden die Kennwerte vorzugsweise in Abhängigkeit von Segmentlängen, d.h. Abständen zwischen zwei benachbarten Flanken unterschiedlicher Art, bestimmt.As will be explained below, according to a preferred embodiment of the method, the correction value can also be determined for scanning the less precisely determinable edges. In this case, the characteristic values are preferably determined as a function of segment lengths, i.e. distances between two adjacent flanks of different types.

Zu diesem Zweck werden vorteilhafterweise in dem ersten Geberradsignal und in dem zweiten Geberradsignal jeweils Drehwinkelpositionen von steigenden und fallenden Flanken bestimmt, zweckmäßigerweise von sämtlichen steigenden und fallenden Flanken während einer vollen Umdrehung der Welle. Für das erste Geberradsignal und für das zweite Geberradsignal werden jeweils in Abhängigkeit von den Drehwinkelpositionen der jeweiligen Flanken Segmentlängen von Segmenten bzw. Drehwinkelsegmenten mit hohem Pegel und Segmentlängen von Segmenten bzw. Drehwinkelsegmenten mit niedrigem Pegel bestimmt.For this purpose, rotational angle positions of rising and falling edges are advantageously determined in the first encoder wheel signal and in the second encoder wheel signal, expediently from all rising and falling edges during a full revolution of the shaft. For the first encoder wheel signal and for the second encoder wheel signal, segment lengths of segments or angle of rotation segments with a high level and segment lengths of segments or angle of rotation segments with a low level are determined in each case as a function of the rotational angle positions of the respective flanks.

Ein Segment mit hohem Pegel wird insbesondere durch eine steigende Flanke und eine darauf unmittelbar folgende fallende Flanke definiert. Die Segmentlänge eines Segments mit hohem Pegel kann demgemäß als Differenz der Drehwinkelposition dieser fallenden und steigenden Flanke bestimmt werden. Entsprechend definieren eine fallende Flanke und eine darauf unmittelbar folgende steigende Flanke ein Segment mit niedrigem Pegel. Eine Differenz der Drehwinkelposition dieser steigenden und fallenden Flanke wird zweckmäßigerweise als Segmentlänge dieses Segments mit niedrigem Pegel bestimmt.A segment with a high level is defined in particular by a rising edge and a falling edge immediately following it. The segment length of a segment with a high level can accordingly be determined as the difference in the angle of rotation position of this falling and rising edge. Accordingly, a falling edge and an immediately following rising edge define a segment with a low level. A difference in the angle of rotation position of this rising and falling edge is expediently called Segment length of this segment with low level is determined.

Der erste Kennwert und der zweite Kennwert werden jeweils in Abhängigkeit von den Segmentlängen der jeweiligen Segmente mit hohem Pegel und der jeweiligen Segmenten mit niedrigem Pegel bestimmt. Im Idealfall bei einer fehlerfreien Drehwinkelbestimmung ohne Totzeiten sind eine Summe der Segmentlängen aller Segmente mit hohem Pegel während einer Wellenumdrehung und eine Summe der Segmentlängen aller Segmente mit niedrigem Pegel während einer Wellenumdrehung jeweils vorbestimmt. Die Summe aller Segmentlängen während einer Nockenwellenumdrehung, also sowohl der Segmente mit hohem als auch mit niedrigem Pegel, beträgt üblicherweise 720°KW.The first characteristic value and the second characteristic value are each determined as a function of the segment lengths of the respective high-level segments and the respective low-level segments. In the ideal case with an error-free rotation angle determination without dead times, a sum of the segment lengths of all segments with a high level during one shaft revolution and a sum of the segment lengths of all segments with a low level during one shaft revolution are respectively predetermined. The sum of all segment lengths during one camshaft revolution, i.e. both the segments with high and low levels, is usually 720 ° CA.

Ist die Drehwinkelbestimmung jedoch z.B. aufgrund von nicht kompensierten Totzeiten fehlerbehaftet, weichen diese Summen der Segmentlängen der Segmente mit hohem und mit niedrigem Pegel vom erwarteten Wert ab. Beispielsweise bei einer verzögerten Bestimmung der steigenden Flanken bzw. deren Drehwinkelpositionen wird die Summe der Segmentlängen der Segmente mit hohem Pegel mit steigender Drehzahl der Brennkraftmaschine immer kleiner und die Summe der Segmentlängen der Segmente mit niedrigem Pegel immer größer. In Abhängigkeit von den Segmentlängen können daher besonders effektiv Kennwerte bestimmt werden, um die Totzeit der Messung von weniger präzise bestimmbaren Flanken, oBdA von steigenden Flanken zu erlernen und den entsprechenden Korrekturwert zu bestimmen. Die Differenz dieser Summen bietet sich daher besonders als Kennwert zum Erlernen und Kompensieren dieser Totzeit an.However, if the determination of the angle of rotation is faulty, e.g. due to uncompensated dead times, these sums of the segment lengths of the segments with high and low levels deviate from the expected value. For example, in the case of a delayed determination of the rising edges or their rotational angle positions, the sum of the segment lengths of the segments with a high level becomes smaller and smaller with increasing speed of the internal combustion engine and the sum of the segment lengths of the segments with a low level becomes larger and larger. Depending on the segment lengths, characteristic values can therefore be determined particularly effectively in order to learn the dead time of the measurement of less precisely determinable edges, oBdA of rising edges, and to determine the corresponding correction value. The difference between these sums is therefore particularly suitable as a characteristic value for learning and compensating for this dead time.

Insbesondere sollten die präzise bestimmbaren Flanken, oBdA die fallenden Flanken dabei möglichst präzise und fehlerfrei bestimmt werden. Daher bietet es sich besonders vorteilhaft an, zunächst den Korrekturwert für das Abtasten der präzise bestimmbaren Flanken gemäß obiger Erläuterung zu bestimmen. Mit Hilfe des Korrekturwerts für die präzise bestimmbaren Flanken kann zweckmäßigerweise der Korrekturwert für die weniger präzise bestimmbaren Flanken, oBdA für steigende Flanken bestimmt werden.In particular, the precisely determinable edges, or the falling edges, should be determined as precisely and error-free as possible. It is therefore particularly advantageous to first determine the correction value for the scanning of the precisely determinable edges in accordance with the above explanation. With the help of the correction value for the precisely determinable edges, the correction value for the less precisely determinable edges, oBdA for rising edges, can expediently be determined.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der Korrekturwert ferner in Abhängigkeit von einer Differenz der ersten Drehzahl und der zweiten Drehzahl bestimmt. Insbesondere wird die Differenz des ersten und zweiten Kennwerts mit Hilfe der Differenz der ersten und zweiten Drehzahl in eine normierte Differenz umgerechnet. Als Differenz des ersten und zweiten Kennwerts wird zweckmäßigerweise eine Abweichung in Einheit des Drehwinkels bestimmt. Wie obig erläutert stellt diese Differenz der Kennwerte bei der Bestimmung des Korrekturwerts zum Abtasten von präziser bestimmbaren Flanken eine Abweichung der Winkelpositionen dar, die durch die nicht korrigierte Signallaufzeit Flanken entsteht. Für den Korrekturwert für weniger präzise bestimmbare Flanken stellt die Kennwertdifferenz eine Abweichung der Segmentlängen dar, welche durch die nicht korrigierte Signallaufzeit entsteht. Diese Differenz bzw. Drehwinkeldifferenz des ersten und zweiten Kennwerts wird mit Hilfe der Differenz der ersten und zweiten Drehzahl zweckmäßigerweise in eine Zeitdifferenz als normierte Differenz umgerechnet.According to a preferred embodiment, the correction value is also determined as a function of a difference between the first speed and the second speed. In particular, the difference between the first and second characteristic values is converted into a normalized difference with the aid of the difference between the first and second speed. A deviation in units of the angle of rotation is expediently determined as the difference between the first and second characteristic values. As explained above, this difference in the characteristic values in the determination of the correction value for scanning more precisely determinable edges represents a deviation in the angular positions which is produced by the uncorrected signal propagation time edges. For the correction value for less precisely determinable edges, the characteristic value difference represents a deviation of the segment lengths, which results from the uncorrected signal transit time. This difference or rotation angle difference between the first and second characteristic values is expediently converted into a time difference as a normalized difference with the aid of the difference between the first and second rotational speeds.

Ferner wird der Korrekturwert vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Anzahl der Flanken in dem ersten Geberradsignal und in dem zweiten Geberradsignal bestimmt, insbesondere von der Anzahl der Flanken während einer Umdrehung der Welle. Insbesondere wird die Zeitdifferenz durch die Anzahl der Flanken dividiert. Für den Korrekturwert bezüglich weniger präzise bestimmbaren Flanken wird die entsprechende Zeitdifferenz zweckmäßigerweise durch die Anzahl aller Flanken dividiert, also aller steigenden und fallenden Flanken. Bezüglich des Korrekturwerts für präziser bestimmbare Flanken wird die entsprechende Zeitdifferenz insbesondere durch die Anzahl der präziser bestimmbaren Flanken in den jeweiligen Geberradsignalen dividiert. Das Ergebnis dieser Division stellt jeweils insbesondere einen Wert proportional zu der jeweiligen Totzeit dar.Furthermore, the correction value is preferably determined as a function of a number of the edges in the first encoder wheel signal and in the second encoder wheel signal, in particular on the number of edges during one revolution of the shaft. In particular, the time difference is divided by the number of edges. For the correction value with respect to edges that can be determined less precisely, the corresponding time difference is expediently divided by the number of all edges, that is to say all rising and falling edges. With regard to the correction value for edges that can be more precisely determined, the corresponding time difference is divided in particular by the number of edges that can be more precisely determined in the respective encoder wheel signals. The result of this division is in particular a value proportional to the respective dead time.

Vorzugsweise ist die zweite Drehzahl größer als die erste Drehzahl. Die erste Drehzahl ist insbesondere eine vergleichsweise niedrige Drehzahl und die zweite Drehzahl insbesondere eine vergleichsweise hohe Drehzahl. Bevorzugt ist die zweite Drehzahl mindestens um den Faktor 1,5 größer als die erste Drehzahl, weiter bevorzugt mindestens um den Faktor 2, besonders bevorzugt mindestens um den Faktor 3.The second speed is preferably greater than the first speed. The first speed is in particular a comparatively low speed and the second speed is in particular a comparatively high speed. The second speed is preferably at least 1.5 times greater than the first speed, more preferably at least by a factor of 2, particularly preferably at least by a factor of 3.

Vorzugsweise wird die Brennkraftmaschine für die erste Referenzmessung in einem Leerlauf betrieben. Die erste Drehzahl ist dabei insbesondere eine Leerlaufdrehzahl und kann beispielsweise 700 U/min betragen. Für die zweite Referenzmessung wird die Brennkraftmaschine vorzugsweise in einem Lastbetrieb betrieben. Die zweite Drehzahl ist dabei größer als die erste Drehzahl und kann beispielsweise 2.500 U/min betragen.The internal combustion engine is preferably operated at idle for the first reference measurement. The first speed is in particular an idling speed and can be 700 rpm, for example. For the second reference measurement, the internal combustion engine is preferably operated in a load mode. The second speed is greater than the first speed and can be, for example, 2,500 rpm.

Vorteilhafterweise wird in Abhängigkeit von dem Korrekturwert im regulären Betrieb der Brennkraftmaschine ein Drehwinkel der Welle bestimmt. Zu diesem Zweck wird das Geberrad abgetastet und ein Geberradsignal wird bestimmt. Zeitpunkte werden bestimmt, zu welchen in dem Geberradsignal Flanken auftreten. Die bestimmten Zeitpunkte werden in Abhängigkeit von dem Korrekturwert korrigiert und in Abhängigkeit von den entsprechend korrigierten Zeitpunkten wird der Drehwinkel bestimmt. Da der bestimmte Korrekturwert insbesondere die Signallaufzeit zwischen Erfassen einer Geberradmarkierung und Erzeugen der jeweiligen Flanke darstellt, können die in den Geberradsignalen erzeugten Flanken entsprechend korrigiert werden, um eine präzise Drehwinkelbestimmung zu ermöglichen.An angle of rotation of the shaft is advantageously determined as a function of the correction value during regular operation of the internal combustion engine. For this purpose, the sensor wheel is scanned and a sensor wheel signal is determined. Points in time are determined at which edges occur in the encoder wheel signal. The specific times are corrected as a function of the correction value and correspondingly as a function of the The angle of rotation is determined at the corrected points in time. Since the determined correction value in particular represents the signal transit time between detection of a sensor wheel marking and generation of the respective edge, the edges generated in the sensor wheel signals can be corrected accordingly in order to enable a precise determination of the angle of rotation.

Insbesondere eignet sich das vorliegende Verfahren gleichermaßen für verschiedene Geberräder einer Brennkraftmaschine, vorzugsweise zur Bestimmung eines Korrekturwerts für die Drehwinkelbestimmung einer Nockenwelle mit einem Nockenwellengeberrad. Der Drehwinkel der Nockenwellen kann somit nach der Korrektur auch unabhängig von einer Drehwinkelbestimmung der Kurbelwelle präziser bestimmt werden. Wenn beispielsweise das Kurbelwellensignal ausfällt, z.B. aufgrund eines Defekts des entsprechenden Sensors zum Abtasten des Kurbelwellengeberrads, kann die Brennkraftmaschine dennoch in einem Notbetrieb sicher betrieben werden, indem die Motorposition bzw. der Kurbelwinkel mit Hilfe des Nockenwellensignals bestimmt wird.In particular, the present method is equally suitable for various encoder wheels of an internal combustion engine, preferably for determining a correction value for determining the angle of rotation of a camshaft with a camshaft encoder wheel. The angle of rotation of the camshafts can thus be determined more precisely after the correction, even independently of a determination of the angle of rotation of the crankshaft. If, for example, the crankshaft signal fails, e.g. due to a defect in the corresponding sensor for scanning the crankshaft transmitter wheel, the internal combustion engine can still be operated safely in emergency mode by determining the engine position or the crank angle with the aid of the camshaft signal.

Zweckmäßigerweise werden die erste und die zweite Referenzmessung bei identischer oder zumindest im Wesentlichen identischer Temperatur der Brennkraftmaschine (Motorblocktemperatur) durchgeführt, um Einflüsse einer temperaturbedingten Ausdehnung des Motorblocks auf die Position der Markierungen des Geberrads auszuschließen. Insbesondere können die erste und die zweite Referenzmessung zu diesem Zweck innerhalb eines kurzen Zeitintervalls nacheinander durchgeführt werden, beispielsweise innerhalb weniger Minuten.The first and second reference measurements are expediently carried out at an identical or at least essentially identical temperature of the internal combustion engine (engine block temperature) in order to exclude influences of temperature-related expansion of the engine block on the position of the markings on the encoder wheel. In particular, for this purpose, the first and the second reference measurement can be carried out one after the other within a short time interval, for example within a few minutes.

Ferner wird die Brennkraftmaschine während jeder der Referenzmessungen jeweils zweckmäßigerweise bei konstanter oder zumindest im Wesentlichen konstanter Drehzahl betrieben. Somit können insbesondere Effekte einer nacheilenden oder vorlaufenden Nockenwelle bzw. ein Spiel im Trieb der Nocken- und Kurbelwelle ausgeschlossen werden.Furthermore, the internal combustion engine is expediently operated at a constant or at least essentially constant speed during each of the reference measurements. Thus, in particular, effects of a lagging or leading camshaft or play in the drive of the camshaft and crankshaft can be excluded.

Insbesondere kann eine Phasenverstellvorrichtung vorgesehen sein, um eine Nockenwellenverstellung durchzuführen, also eine Relativverdrehung der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle um einen vorgebbaren Phasenverstellwinkel. Somit kann der Drehwinkel der Nockenwelle variabel gegenüber dem Drehwinkel der Kurbelwelle verstellt werden bzw. ein relativer Winkelversatz zwischen dem Nockenwellenwinkel und dem Kurbelwellenwinkel kann verändert werden. Zweckmäßigerweise werden die verschiedenen Referenzmessungen jeweils mit derselben Phasenverstellung der Nockenwelle durchgeführt und ferner wird die Phasenverstellung während jeder Referenzmessung konstant gehalten. Für die Korrekturwertbestimmung der präziser bestimmbaren Flanken wird die Nockenwelle ferner zweckmäßigerweise in eine Referenzposition in Bezug auf die Kurbelwelle gebracht, z.B. in einen Anschlag.In particular, a phase adjustment device can be provided in order to carry out a camshaft adjustment, that is to say a relative rotation of the camshaft with respect to the crankshaft by a predefinable phase adjustment angle. Thus, the angle of rotation of the camshaft can be adjusted variably with respect to the angle of rotation of the crankshaft or a relative angular offset between the camshaft angle and the crankshaft angle can be changed. The various reference measurements are expediently carried out with the same phase adjustment of the camshaft and the phase adjustment is also kept constant during each reference measurement. In order to determine the correction value of the flanks that can be more precisely determined, the camshaft is also expediently brought into a reference position in relation to the crankshaft, e.g. into a stop.

Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.A computing unit according to the invention, for example a control unit of a motor vehicle, is set up, in particular in terms of programming, to carry out a method according to the invention.

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.The implementation of a method according to the invention in the form of a computer program or computer program product with program code for performing all method steps is advantageous, since this causes particularly low costs, in particular if an executing control device is also used for other tasks and is therefore available anyway. Suitable data carriers for providing the computer program are, in particular, magnetic, optical and electrical memories, such as hard drives, flash memories, EEPROMs, DVDs, etc. A program can also be downloaded via computer networks (Internet, intranet, etc.).

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention emerge from the description and the accompanying drawing.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.The invention is shown schematically in the drawing using exemplary embodiments and is described below with reference to the drawing.

FigurenlisteFigure list

1 shows schematically an internal combustion engine on which a preferred embodiment of a method according to the invention can be based.
2 shows schematically a preferred embodiment of a method according to the invention as a block diagram.
3rd shows schematically a preferred embodiment of a method according to the invention as a block diagram.

Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention

In 1 ist ein Ausschnitt einer Brennkraftmaschine schematisch dargestellt und mit 100 bezeichnet.In 1 a section of an internal combustion engine is shown schematically and denoted by 100.

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.A crankshaft 1 the internal combustion engine 100 is rotationally fixed with a first drive wheel 2a connected. A camshaft 3rd is non-rotatable with a second drive wheel 2 B connected, being between the drive wheel 2 B and the camshaft 3rd a phaser 11 can be provided. The crankshaft 1 drives through a primary drive 2c , for example as a chain, a toothed belt or a series of gears is formed and positively engaged in the first drive wheel 2a and the second drive wheel 2 B engages one (or more) camshafts 3rd at.

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 ist. 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.The internal combustion engine 100 also has cylinder 5 on, in each of which a movable piston 6th is arranged, each by means of a connecting rod 7th on the crankshaft 1 is attached. The cylinders 5 also have inlet valves 8a and exhaust valves 8b on that of cams 4th with eccentric with respect to the camshaft 3rd trained cam edges are opened or closed. The inlet and outlet valves 8a and 8b are each by a valve spring 9 in the direction of a valve seat 10 pressed.

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.The camshaft 3rd is non-rotatable with a camshaft encoder wheel 14th connected, its scope or edge markings 14a (Teeth and gaps). A transducer 15th , for example a Hall sensor, is near the edge of the camshaft sensor wheel 14th arranged and with a control unit 20th connected, in particular with an engine control unit. The crankshaft is analogous 1 with a crankshaft encoder wheel 12th non-rotatably connected, the edge of which is also marked 12a (Teeth and gaps). A transducer 13th is near the edge of the crankshaft sensor wheel 12th arranged and with the control unit 20th connected.

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 Messsignal bzw. Geberradsignal in Form eines Spannungsimpulssignals erzeugen (im Folgenden als Kurbelwellensignal bezeichnet). Entsprechend tastet der Aufnehmer 15 das Nockenwellengeberrad 14, wobei die Markierungen 14a ein entsprechendes Geberrad- bzw. Messsignal erzeugen (im Folgenden als Nockenwellensignal bezeichnet). Diese Geberradsignale werden von dem Steuergerät 20 ausgewertet. Durch Abtasten der Markierungen 12a bzw. 14a werden in den Messsignalen jeweils abwechselnd steigende und fallende Flanken und somit sich abwechselnde Segmente mit hohem und niedrigem Pegel erzeugt.During the operation of the internal combustion engine 100 the crankshaft rotate 1 and the camshaft 3rd and thus also the crankshaft encoder wheel 12th and the camshaft sensor wheel 14th . The transducer 13th probes the crankshaft sensor wheel 12th starting with the markings 12a in the transducer 13th generate a measurement signal or encoder wheel signal in the form of a voltage pulse signal (hereinafter referred to as the crankshaft signal). The transducer probes accordingly 15th the camshaft sender wheel 14th , with the markings 14a generate a corresponding encoder wheel or measurement signal (hereinafter referred to as camshaft signal). These encoder wheel signals are sent by the control unit 20th evaluated. By scanning the markings 12a or. 14a alternating rising and falling edges and thus alternating segments with high and low levels are generated in the measurement signals.

Beim Abtasten der Geberräder 12, 14 kann es aufgrund verschiedener Faktoren zu Totzeiten kommen, insbesondere in Form einer Zeitdifferenz von dem Erfassen der Geberradmarkierung 12a, 14a mittels des jeweiligen Sensors 13, 15 bis zu dem Erzeugen der entsprechenden Flanke in dem jeweiligen Geberradsignal und dem Erfassen in dem Steuergerät 20.When scanning the encoder wheels 12th , 14th there can be dead times due to various factors, in particular in the form of a time difference from the detection of the encoder wheel marking 12a , 14a by means of the respective sensor 13th , 15th up to the generation of the corresponding edge in the respective encoder wheel signal and the detection in the control unit 20th .

Um derartige Signallaufzeiten erlernen und kompensieren zu können, ist das Steuergerät 20, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, wie nachfolgend in Bezug auf die 2 bis 4 erläutert wird.In order to be able to learn and compensate for such signal propagation times, the control unit 20th , in particular in terms of programming, set up to carry out a preferred embodiment of a method according to the invention, as follows with reference to the 2 to 4th is explained.

Nachfolgend wird beispielhaft erläutert, wie im Rahmen des vorliegenden Verfahrens in vorteilhafter Weise Korrekturwerte für die Drehwinkelbestimmung der Nockenwelle 3 bestimmt werden kann. Im Folgenden wird beispielhaft angenommen, dass ohne Beschränkung der Allgemeinheit mit Hilfe des Sensors 15 fallende Flanken in dem Nockenwellensignal präziser bestimmt werden können als steigende Flanken, beispielsweise weil der Sensor 15 die fallenden Flanken aktiv auf Masse schaltet und die steigenden Flanken durch eine Eingangsbeschaltung des Steuergeräts 20 wieder auf die Versorgungsspannung gezogen werden.In the following it is explained by way of example how, within the scope of the present method, correction values for determining the angle of rotation of the camshaft are advantageous 3rd can be determined. In the following, it is assumed by way of example that, without restricting the generality, with the aid of the sensor 15th falling edges in the camshaft signal can be determined more precisely than rising edges, for example because the sensor 15th the falling edges are actively switched to ground and the rising edges by an input circuit of the control unit 20th be pulled back to the supply voltage.

Totzeiten können sowohl bei dem Erzeugen der präziser fallenden Flanken als auch der weniger präzisen steigenden Flanken auftreten. Im Rahmen des vorliegenden Verfahrens können vorzugsweise ein erster Korrekturwert für das Abtasten von fallenden Flanken und ein zweiter Korrekturwert für das Abtasten von steigenden Flanken bestimmt werden.Dead times can occur when generating the more precisely falling edges as well as the less precise rising edges. In the context of the present method, a first correction value for the scanning of falling edges and a second correction value for the scanning of rising edges can preferably be determined.

2 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens als ein Blockdiagramm zur Bestimmung des Korrekturwerts für fallende Flanken. 2 shows schematically a preferred embodiment of a method according to the invention as a block diagram for determining the correction value for falling edges.

Für eine erste Referenzmessung 210 wird die Brennkraftmaschine 100 in Schritt 211 bei einer ersten Kurbelwellen-Drehzahl n₁ betrieben, insbesondere in einem Leerlauf bei einer Leerlaufdrehzahl von beispielsweise 700 U/min. Die Drehzahl wird während dieser ersten Referenzmessung 210 im Wesentlichen konstant gehalten und ferner wird die Nockenwelle 3 mit Hilfe der Phasenverstellvorrichtung 11 in eine Referenzposition in Bezug auf die Kurbelwelle 1 gebracht, insbesondere in einen Anschlag.For a first reference measurement 210 becomes the internal combustion engine 100 in step 211 operated at a first crankshaft speed n ₁ , in particular in an idle speed at an idle speed of, for example, 700 rpm. The speed is during this first reference measurement 210 kept essentially constant and furthermore the camshaft 3rd with the help of the phase adjustment device 11 in a reference position with respect to the crankshaft 1 brought, especially in a stop.

In Schritt 212 wird nun das Nockenwellengeberrad 14 während einer vollen Umdrehung der Nockenwelle 3 abgetastet und ein erstes Geberradsignal bzw. Nockenwellensignal wird bestimmt.In step 212 will now be the camshaft sender wheel 14th during one full revolution of the camshaft 3rd scanned and a first encoder wheel signal or camshaft signal is determined.

In diesem ersten Nockenwellensignal werden in Schritt 213 Drehwinkelpositionen φ_i (n₁) aller fallenden Flanken während einer kompletten Umdrehung der Nockenwelle 3 in Abhängigkeit vom Kurbelwinkel °KW bestimmt.In this first camshaft signal are in step 213 Rotation angle positions φ _i (n ₁ ) of all falling edges during one complete revolution of the camshaft 3rd determined as a function of the crank angle ° KW.

In Schritt 214 wird als ein erster Kennwert k₁(n₁) die Summe der Drehwinkelpositionen aller fallenden Flanken in dem ersten Nockenwellensignal während einer kompletten Umdrehung der Nockenwelle 3 bestimmt: $k_{1} (n_{1}) = \sum_{i} φ_{i} (n_{i})$

In step 214 becomes the sum of the rotational angle positions of all falling edges in the first camshaft signal during a complete revolution of the camshaft as a first characteristic value k ₁ (n ₁₎ 3rd certainly:

k_{1} (n_{1}) = \sum_{i} φ_{i} (n_{i})

Während einer zweiten Referenzmessung 220 wird die Brennkraftmaschine 100 in Schritt 221 bei einer zweiten Drehzahl n₂ betrieben, insbesondere in einem Lastbetrieb beispielsweise bei 2.500 U/min. Auch während dieser zweiten Referenzmessung 220 wird die Drehzahl im Wesentlichen konstant gehalten und in die Referenzposition gebracht. Ferner werden die erste und zweite Referenzmessung 210, 220 im Wesentlichen bei derselben Motorblocktemperatur bzw. Temperatur der Brennkraftmaschine 100 durchgeführt.During a second reference measurement 220 becomes the internal combustion engine 100 in step 221 operated at a second speed n ₂ , in particular in a load operation, for example at 2,500 rpm. Also during this second reference measurement 220 the speed is kept essentially constant and brought into the reference position. Furthermore, the first and second reference measurements 210 , 220 essentially at the same engine block temperature or temperature of the internal combustion engine 100 carried out.

In Schritt 222 wird das Nockenwellengeberrad 14 während einer vollen Umdrehung der Nockenwelle 3 abgetastet, um ein zweites Geberradsignal bzw. Nockenwellensignal zu bestimmen. Auch in diesem zweiten Nockenwellensignal werden in Schritt 223 die Drehwinkelpositionen φ_i (n₂) aller fallenden Flanken während einer kompletten Umdrehung der Nockenwelle 3 in Abhängigkeit vom Kurbelwinkel °KW bestimmt. Als ein zweiter Kennwert k₂(n₂) wird in Schritt 224 die Summe der Drehwinkelpositionen aller fallenden Flanken in dem zweiten Nockenwellensignal bestimmt: $k_{2} (n_{2}) = \sum_{i} φ_{i} (n_{2})$

In step 222 becomes the camshaft sender wheel 14th during one full revolution of the camshaft 3rd sampled to determine a second encoder wheel signal or camshaft signal. Also in this second camshaft signal are in step 223 the angle of rotation positions φ _i (n ₂ ) of all falling edges during a complete revolution of the camshaft 3rd determined as a function of the crank angle ° KW. As a second characteristic value k ₂ (n ₂ ) in step 224 determines the sum of the angle of rotation positions of all falling edges in the second camshaft signal:

k_{2} (n_{2}) = \sum_{i} φ_{i} (n_{2})

Nach den beiden Referenzmessungen 210, 220 wird nun eine Auswertung 230 durchgeführt, um in Abhängigkeit von dem ersten und zweiten Kennwert den Korrekturwert für die Abtastung fallender Flanken zu bestimmen.After the two reference measurements 210 , 220 is now an evaluation 230 carried out in order to determine the correction value for the sampling of falling edges as a function of the first and second characteristic values.

Zu diesem Zweck wird in Schritt 231 eine Differenz Δ des ersten Kennwerts und des zweiten Kennwerts bestimmt: $Δ = k_{2} (n_{2}) - k_{1} (n_{1}) = \sum_{i} φ_{i} (n_{2}) - \sum_{i} φ_{i} (n_{1})$

To do this, step in 231 determines a difference Δ between the first characteristic value and the second characteristic value:

Δ = k_{2} (n_{2}) - k_{1} (n_{1}) = \sum_{i} φ_{i} (n_{2}) - \sum_{i} φ_{i} (n_{1})

Im Idealfall bei einer fehlerfreien Drehwinkelbestimmung ohne Signallaufzeiten und wenn sich die Nockenwelle 3 in der Referenzposition in Bezug auf die Kurbelwelle 1 befindet, sollten der erste und der zweite Kennwert, also die beiden Summen der Drehwinkelpositionen aller fallender Flanken während einer Nockenwellenumdrehung identisch sein. Tritt jedoch eine nicht kompensierte Totzeit bei der Geberradabtastung und der Erzeugung der fallenden Flanken auf, sind diese beiden Summen nicht mehr identisch. Die Differenz Δ des ersten und zweiten Kennwerts stellt eine Abweichung der Winkelpositionen dar, die durch die nicht korrigierte Signallaufzeit für fallende Flanken entsteht.In the ideal case with an error-free determination of the angle of rotation without signal transit times and when the camshaft is moving 3rd in the reference position in relation to the crankshaft 1 is located, the first and the second characteristic value, i.e. the two sums of the rotational angle positions of all falling edges during one camshaft revolution, should be identical. However, if an uncompensated dead time occurs when scanning the encoder wheel and generating the falling edges, these two sums are no longer identical. The difference Δ between the first and the second characteristic value represents a deviation in the angular positions that is caused by the uncorrected signal propagation time for falling edges.

In Schritt 232 wird diese Winkeldifferenz Δ mit Hilfe der Differenz der ersten und zweiten Drehzahl n₁-n₂ in eine Zeitdifferenz umgerechnet. In Schritt 233 wird diese Zeitdifferenz durch die Anzahl der fallenden Flanken in dem ersten bzw. zweiten Nockenwellensignal dividiert. Als Ergebnis dieser Division wird in Schritt 234 der Korrekturwert für die Erzeugung fallender Flanken beim Abtasten des Nockenwellengeberrads 14 bestimmt, welcher die Totzeit bei der Messung einer fallenden Flanke darstellt.In step 232 this angle difference Δ is converted into a time difference with the aid of the difference between the first and second speeds n ₁ -n _2. In step 233 this time difference is divided by the number of falling edges in the first or second camshaft signal. As a result of this division is in step 234 the correction value for the generation of falling edges when scanning the camshaft encoder wheel 14th determines which represents the dead time when measuring a falling edge.

In 3 ist nun eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung des Korrekturwerts für steigende Flanken schematisch als ein Blockdiagramm dargestellt.In 3rd A preferred embodiment of the method according to the invention for determining the correction value for rising edges is now shown schematically as a block diagram.

Entsprechend obiger Erläuterung in Bezug auf 2 werden auch gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform eine erste Referenzmessung 310 und eine zweite Referenzmessung 320 durchgeführt. Auch in diesem Fall wird die Drehzahl während der ersten und zweiten Referenzmessung 310, 320 jeweils im Wesentlichen konstant gehalten und es wird keine Phasenverstellung der Nockenwelle 3 erzeugt. Ferner werden die erste und zweite Referenzmessung 310, 320 auch in diesem Fall im Wesentlichen bei derselben Motorblocktemperatur durchgeführt.Corresponding to the above explanation in relation to 2 According to this preferred embodiment, a first reference measurement is also made 310 and a second reference measurement 320 carried out. In this case, too, the speed is used during the first and second reference measurements 310 , 320 each kept essentially constant and there is no phase adjustment of the camshaft 3rd generated. Furthermore, the first and second reference measurements 310 , 320 also in this case carried out essentially at the same engine block temperature.

In Schritt 311 wird die Brennkraftmaschine 100 für die erste Referenzmessung 310 bei einer ersten Drehzahl n₁ betrieben, beispielsweise erneut in dem Leerlauf bei der Leerlaufdrehzahl von z.B. 700 U/min. Ferner wird die Phasenverstellung der Nockenwelle 3 während der Referenzmessung 310 konstant gehalten.In step 311 becomes the internal combustion engine 100 for the first reference measurement 310 operated at a first speed n ₁ , for example again in the idle at the idle speed of 700 rpm, for example. Furthermore, the phase adjustment of the camshaft 3rd during the reference measurement 310 kept constant.

In Schritt 312 wird das Nockenwellengeberrad 14 während einer vollen Nockenwellenumdrehung abgetastet, um ein erstes Nockenwellensignal zu bestimmen.In step 312 becomes the camshaft sender wheel 14th sampled during one full camshaft revolution to determine a first camshaft signal.

In Schritt 313 werden in diesem ersten Nockenwellensignal die Drehwinkelpositionen aller steigenden und fallenden Flanken während einer kompletten Umdrehung der Nockenwelle 3 bestimmt. Aus diesen Drehwinkelpositionen werden ferner die Segmentlängen dφ_LP,i (n₁) der einzelnen Segmente mit niedrigem Pegel und die Segmentlängen dφ_HP,i (n₁) der einzelnen Segmente mit hohem Pegel des ersten Nockenwellensignals in Abhängigkeit vom Kurbelwinkel °KW bestimmt.In step 313 In this first camshaft signal, the angle of rotation positions of all rising and falling edges during a complete revolution of the camshaft 3rd certainly. _{The segment lengths dφ LP, i} (n ₁ ) of the individual segments with a low level and the segment lengths dφ _{HP, i} (n ₁ ) of the individual segments with a high level of the first camshaft signal are determined from these rotational angle positions as a function of the crankshaft angle ° KW.

Ferner wird in Schritt 313 eine erste Summe S₁(n₁) der Segmentlängen dφ_HP,i (n₁) aller Segmente mit hohem Pegel des ersten Nockenwellensignals bestimmt: $S_{1} (n_{1}) = \sum_{i} d φ_{H P, i} (n_{1}) .$

Furthermore, in step 313 a first sum S ₁ (n ₁ ) of the segment lengths dφ _{HP, i} (n ₁ ) of all segments with a high level of the first camshaft signal is determined:

{S.}_{1} (n_{1}) = \sum_{i} d φ_{H P., i} (n_{1}) .

Entsprechend wird eine zweite Summe S₂(n₁) der Segmentlängen dφ_LP,i (n₁) aller Segmente mit niedrigem Pegel des ersten Nockenwellensignals bestimmt: $S_{2} (n_{1}) = \sum_{i} d φ_{L P, i} (n_{1})$

A second sum S ₂ (n ₁ ) of the segment lengths dφ _{LP, i} (n ₁ ) of all segments with a low level of the first camshaft signal is determined accordingly:

{S.}_{2} (n_{1}) = \sum_{i} d φ_{L. P., i} (n_{1})

In Schritt 314 wird als ein erster Kennwert k₁(n₁) eine Differenz der ersten Summe und der zweiten Summe bestimmt: $k_{1} (n_{1}) = S_{2} (n_{1}) - S_{1} (n_{1}) = \sum_{i} d φ_{L P, i} (n_{1}) - \sum_{i} d φ_{H P, i} (n_{1})$

In step 314 a difference between the first sum and the second sum is determined as a first characteristic value k ₁ (n _1):

k_{1} (n_{1}) = {S.}_{2} (n_{1}) - {S.}_{1} (n_{1}) = \sum_{i} d φ_{L. P., i} (n_{1}) - \sum_{i} d φ_{H P., i} (n_{1})

Für die zweite Referenzmessung 320 wird die Brennkraftmaschine 100 in Schritt 321 im Lastbetrieb bei einer zweiten Drehzahl n₂ von beispielsweise 2.500 U/min betrieben und die Phasenverstellung der Nockenwelle 3 wird während der zweiten Referenzmessung 320 konstant gehalten, insbesondere bei demselben Wert wie bei der ersten Referenzmessung 310. In Schritt 322 wird erneut das Nockenwellengeberrad 14 während einer vollen Nockenwellenumdrehung abgetastet, um ein zweites Nockenwellensignal zu bestimmen. Auch in diesem zweiten Nockenwellensignal werden in Schritt 323 die Drehwinkelpositionen aller steigenden und fallenden Flanken während einer kompletten Umdrehung der Nockenwelle 3 und daraus die Segmentlängen dφ_LP,i (n₂) der Segmente mit niedrigem Pegel und die Segmentlängen dφ_HP,i (n₂) der Segmente mit hohem Pegel in Abhängigkeit vom Kurbelwinkel °KW bestimmt.For the second reference measurement 320 becomes the internal combustion engine 100 in step 321 operated in load operation at a second speed n ₂ of, for example, 2,500 rpm and the phase adjustment of the camshaft 3rd is during the second reference measurement 320 kept constant, especially at the same value as in the first reference measurement 310 . In step 322 becomes the camshaft sender wheel again 14th sampled during one full camshaft revolution to determine a second camshaft signal. Also in this second camshaft signal are in step 323 the angle of rotation positions of all rising and falling edges during a complete revolution of the camshaft 3rd and from this the segment lengths dφ _{LP, i} (n ₂ ) of the segments with a low level and the segment lengths dφ _{HP, i} (n ₂ ) of the segments with a high level are determined as a function of the crank angle ° KW.

Ferner werden in Schritt 323 für das zweite Nockenwellensignal eine erste Summe S₁(n₂) der Segmentlängen dφ_HP,i (n₂) aller Segmente mit hohem Pegel und eine zweite Summe S₂(n₂) der Segmentlängen dφ_LP,i (n₂) aller Segmente mit niedrigem Pegel bestimmt: $S_{1} (n_{2}) = \sum_{i} d φ_{H P, i} (n_{2}); S_{2} (n_{2}) = \sum_{i} d φ_{L P, i} (n_{2})$

Furthermore, in step 323 for the second camshaft _{signal a first sum S 1} (n ₂ ) of the segment lengths dφ _{HP, i} (n ₂ ) of all segments with a high level and a second sum S ₂ (n ₂ ) of the segment lengths dφ _{LP, i} (n ₂ ) of all segments with low level determines:

{S.}_{1} (n_{2}) = \sum_{i} d φ_{H P., i} (n_{2}); {S.}_{2} (n_{2}) = \sum_{i} d φ_{L. P., i} (n_{2})

In Schritt 324 wird für das zweite Nockenwellensignal ein zweiter Kennwert k₂(n₂) als Differenz dieser ersten Summe S₁(n₂) und dieser zweiten Summe S₂(n₂) bestimmt: $k_{2} (n_{2}) = S_{2} (n_{2}) - S_{1} (n_{2}) = \sum_{i} d φ_{L P, i} (n_{2}) - \sum_{i} d φ_{H P, i} (n_{2})$

In step 324 _{a second characteristic value k 2} (n ₂ ) is determined for the second camshaft signal as the difference between this first sum S ₁ (n ₂ ) and this second sum S ₂ (n ₂ ):

k_{2} (n_{2}) = {S.}_{2} (n_{2}) - {S.}_{1} (n_{2}) = \sum_{i} d φ_{L. P., i} (n_{2}) - \sum_{i} d φ_{H P., i} (n_{2})

In Abhängigkeit von dem ersten und zweiten Kennwert wird eine Auswertung 330 durchgeführt, um den Korrekturwert für die Abtastung steigender Flanken zu bestimmen. Zu diesem Zweck wird in Schritt 331 eine Differenz Δ des ersten Kennwerts und des zweiten Kennwerts bestimmt: $\begin{array}{l} Δ = k_{2} (n_{2}) - k_{1} (n_{1}) = \\ = [\sum_{i} d φ_{L P, i} (n_{2}) - \sum_{i} d φ_{H P, i} (n_{2})] - [\sum_{i} d φ_{L P, i} (n_{1}) - \sum_{i} d φ_{H P, i} (n_{1})] \end{array}$

An evaluation is carried out as a function of the first and second characteristic values 330 carried out to determine the correction value for the sampling of rising edges. To do this, step in 331 determines a difference Δ between the first characteristic value and the second characteristic value:

\begin{array}{l} Δ = k_{2} (n_{2}) - k_{1} (n_{1}) = \\ = [\sum_{i} d φ_{L. P., i} (n_{2}) - \sum_{i} d φ_{H P., i} (n_{2})] - [\sum_{i} d φ_{L. P., i} (n_{1}) - \sum_{i} d φ_{H P., i} (n_{1})] \end{array}

Im Idealfall bei einer fehlerfreien Drehwinkelbestimmung ohne Signallaufzeiten sollten für die erste und die zweite Referenzmessung 310, 320 jeweils die Summe der Segmentlängen mit hohem Pegel und die Summe der Segmentlängen mit niedrigem Pegel identisch sein. Ist die Drehwinkelbestimmung jedoch aufgrund von nicht kompensierten Signallaufzeiten fehlerbehaftet, sind diese Summen für jede der Referenzmessung 310, 320 nicht mehr identisch. Bei fehlerhafter Bestimmung der steigenden Flanken wird die Summe der Segmentlängen der Segmente mit hohem Pegel mit steigender Drehzahl immer kleiner und die Summe der Segmentlängen der Segmente mit niedrigem Pegel immer größer. Die Differenz Δ dieser Summen bietet sich daher besonders als Kennwert zum Erlernen und Kompensieren dieser Signallaufzeit an.In the ideal case with an error-free determination of the angle of rotation without signal transit times, the first and second reference measurements should 310 , 320 the sum of the segment lengths with the high level and the sum of the segment lengths with the low level must be identical in each case. However, if the rotation angle determination is faulty due to uncompensated signal propagation times, these sums are for each of the reference measurements 310 , 320 no longer identical. If the rising edges are incorrectly determined, the sum of the segment lengths of the segments with a high level becomes smaller and smaller with increasing speed and the sum of the segment lengths of the segments with a low level becomes larger and larger. The difference Δ of these sums is therefore particularly suitable as a characteristic value for learning and compensating for this signal propagation time.

Diese Winkeldifferenz Δ der Segmentlängen wird mit Hilfe der Differenz der ersten und zweiten Drehzahl in Schritt 332 in eine Zeitdifferenz umgerechnet. Diese Zeitdifferenz wird in Schritt 333 durch die Anzahl aller Flanken in dem ersten bzw. zweiten Nockenwellensignal dividiert. In Schritt 334 wird als Ergebnis dieser Division der Korrekturwert für die Erzeugung steigender Flanken beim Abtasten des Nockenwellengeberrads 14 bestimmt. Insbesondere stellt dieser Korrekturwert eine Differenz zwischen der Totzeit einer fallenden Flanke und der Totzeit einer steigenden Flanke dar. Mit der in Schritt 234 bestimmten Totzeit der fallenden Flanke kann somit insbesondere die Totzeit der steigenden Flanke bestimmt werden.This angle difference Δ of the segment lengths is calculated with the aid of the difference between the first and second speed in step 332 converted into a time difference. This time difference is shown in step 333 divided by the number of all edges in the first or second camshaft signal. In step 334 the result of this division is the correction value for the generation of rising edges when scanning the camshaft encoder wheel 14th certainly. In particular, this correction value represents a difference between the dead time of a falling edge and the dead time of a rising edge. With the in step 234 specific dead time of the falling edge can thus be determined in particular the dead time of the rising edge.

Für die Bestimmung der Segmentlängen ist es in diesem Fall von Vorteil, die fallenden Flanken möglichst präzise und fehlerfrei bestimmen zu können. Daher bietet es sich vorteilhaft an, zunächst den Korrekturwert für das Abtasten fallender Flanken gemäß obiger Erläuterung in Bezug auf 2 zu bestimmen. Mit Hilfe dieses Korrekturwerts für fallende Flanken kann zweckmäßigerweise auch der Korrekturwert für steigende Flanken präzise bestimmt werden.To determine the segment lengths, it is advantageous in this case to be able to determine the falling edges as precisely and error-free as possible. It is therefore advantageous to first use the correction value for the scanning of falling edges in accordance with the explanation above with reference to FIG 2 to determine. With the aid of this correction value for falling edges, the correction value for rising edges can expediently also be precisely determined.

Diese beiden Korrekturwerte können nun im regulären Betrieb der Brennkraftmaschine 100 zum Kompensieren von Totzeiten beim Erzeugen steigender und fallender Flanken verwendet werden, um somit präzise aus den erfassten Nockenwellensignal den Drehwinkel der Nockenwelle 3 zu bestimmen.These two correction values can now be used in regular operation of the internal combustion engine 100 can be used to compensate for dead times when generating rising and falling edges in order to precisely determine the angle of rotation of the camshaft from the detected camshaft signal 3rd to determine.

Claims

Method for determining a correction value for determining the angle of rotation of a shaft by means of an encoder wheel (12, 14), wherein in the course of a first reference measurement (210, 310) at a first rotational speed of the shaft, the encoder wheel (12, 14) is scanned and a first encoder wheel signal is determined (212, 312) and in the course of a second reference measurement (220, 320) at a second speed of the shaft, which differs from the first speed, the encoder wheel (12, 14) is scanned and a second encoder wheel signal is determined (222, 322), where the rotation angle positions of edges are determined in the first encoder wheel signal and in the second encoder wheel signal (213, 223, 313, 323), wherein a first characteristic value is determined for the first encoder wheel signal as a function of the determined rotational angle positions of the first encoder wheel signal (214, 314), wherein a second characteristic value is determined for the second encoder wheel signal as a function of the determined rotational angle positions of the second encoder wheel signal (224, 324), wherein a difference between the first characteristic value and the second characteristic value is determined (231, 331) and whereby the correction value for determining the angle of rotation is determined as a function of the difference (232, 233, 234, 332, 333, 334).

Procedure according to Claim 1 , the rotational angle positions of rising or falling edges being determined as the rotational angle positions of edges in the first encoder wheel signal and in the second encoder wheel signal (213, 223).

Procedure according to Claim 2 , wherein the first characteristic value and the second characteristic value are each determined as the sum of the respective rotational angle positions of the rising or falling edges (214, 224).

Procedure according to Claim 1 , whereby in the first encoder wheel signal and in the second encoder wheel each rotation angle positions of rising and falling edges are determined as the rotation angle positions of edges (313, 323), for the first encoder wheel signal and for the second encoder wheel signal each depending on the rotation angle positions of the respective edges Segment lengths of segments with a high level and segment lengths of segments with a low level are determined (313, 323) and the first characteristic value and the second characteristic value are each determined as a function of the segment lengths of the respective segments with high level and the respective segments with low level (314, 324).

Procedure according to Claim 4 , wherein a first sum of the respective segment lengths of the segments with high level and a second sum of the respective segment lengths of the segments with low level are determined for the first encoder wheel signal and for the second encoder wheel signal (313, 323) and the first characteristic value and the second The characteristic value can each be determined as a difference between the respective first sum and the respective second sum (314, 324).

Method according to one of the preceding claims, wherein the correction value is further determined as a function of a difference between the first speed and the second speed (232, 332).

Method according to one of the preceding claims, wherein the correction value is further determined as a function of a number of the edges in the first encoder wheel signal and in the second encoder wheel signal (233, 333).

Method according to one of the preceding claims, wherein the second speed is greater than the first speed, in particular at least by a factor of 1.5, further in particular at least by a factor of 2, further in particular by at least a factor of 3.

Method according to one of the preceding claims, wherein, as a function of the correction value, an angle of rotation is determined in that the encoder wheel (12, 14) is scanned and a encoder wheel signal is determined, times are determined at which edges occur in the encoder wheel signal, the specific times in Corrected as a function of the correction value and the angle of rotation is determined as a function of the correspondingly corrected times.

Method according to one of the preceding claims, wherein the sensor wheel is a camshaft sensor wheel (14) of an internal combustion engine (100).

Procedure according to Claim 10 , wherein the internal combustion engine (100) is operated in an idling mode for the first reference measurement (210, 310) and in a load mode for the second reference measurement (220, 320).

Computing unit (20) which is set up to carry out all method steps of a method according to one of the preceding claims.

Computer program that causes a computing unit (20) to perform all method steps of a method according to one of the Claims 1 to 11 to be carried out when it is executed on the computing unit (20).

Machine-readable storage medium with a computer program stored thereon Claim 13 .