DE19713182A1 - Method of determining engine revs. of motor vehicle for engine testing esp. exhaust gas testing - Google Patents

Method of determining engine revs. of motor vehicle for engine testing esp. exhaust gas testing

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DE19713182A1
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Abstract

The engine speed can be derived by frequency analysis of the pressure fluctuations using Fast Fourier Transformation (FFT). Alternatively, the frequency analysis can involve counting zero crossings of the pressure fluctuations within a predefined time slot. A pressure fluctuation estimate signal (yhat )can be continuously compared with the detected fluctuations and model (14) parameters adaptively altered to reduce the error. The frequency is corrected for phase variations and used to derive engine speed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Bestimmung der Motordrehzahl eines Kraftfahrzeuges im Rahmen eines Motortests, insbesondere Abgastest.The invention relates to a method and an apparatus to determine the engine speed of a motor vehicle in As part of an engine test, especially exhaust test.

Ein wesentlicher Bestandteil von Tests, z. B. Abgastests, an Kraftfahrzeugmotoren ist die Bestimmung der Motordrehzahl. Dies geschieht bisher beispielsweise mit Hilfe von induktiven Drehzahlgebern an der Kurbelwelle oder piezoelektrischen Sen­ soren an den Einspritzleitungen.An essential part of tests, e.g. B. exhaust tests Motor vehicle engines is the determination of the engine speed. So far, this has been done, for example, with the aid of inductive ones Speed sensors on the crankshaft or piezoelectric sen sensors on the injection lines.

Da Kraftfahrzeugmotoren in zunehmendem Maße gekapselt sind, sind sie immer schwerer zugänglich, wodurch das Anbringen der bisher verwendeten Sensoren und Geber erschwert wird.As automotive engines are increasingly encapsulated, are becoming increasingly difficult to access, which previously used sensors and encoders is difficult.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, im Rahmen von Mo­ tortests eine besonders bedienungsfreundliche Erfassung der Motordrehzahl zu ermöglichen.The invention is based, in the context of Mo tortests a particularly user-friendly entry of the Allow engine speed.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe durch das in Anspruch 1 angegebene Verfahren bzw. die in Anspruch 8 angegebene Vor­ richtung gelöst.According to the invention, the object is achieved in that in claim 1 specified method or the specified in claim 8 direction solved.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Ort zur Erfassung einer drehzahlabhängigen Meßgröße, hier der Druckschwankungen am Auspuff, an eine Stelle außerhalb des Kraftfahrzeuges verlegt ist, so daß dadurch der Bedienungs­ komfort bei der Bestimmung der Motordrehzahl wesentlich ge­ steigert wird; insbesondere ergeben sich keine Probleme mit gekapselten und daher nur schwer zugänglichen Motoren.The main advantage of the invention is that the Location for recording a speed-dependent measured variable, here the Exhaust pressure fluctuations to a location outside the  Motor vehicle is relocated, so that the operator Comfort when determining the engine speed significantly is increased; in particular, there are no problems with encapsulated and therefore difficult to access motors.

Die Druckschwankungen können im Rahmen der Erfindung mittels eines Mikrofons oder mittels eines Drucksensors erfaßt wer­ den. Im letzteren Fall wird vorzugsweise ein als Bestandteil eines Motortesters zum Messen und/oder Überwachen von Gas­ drucken vorgesehener Drucksensor verwendet. Ein Beispiel hierfür ist der aus der DE-A-40 17 472 bekannte Abgastester, der einen im Zusammenhang mit einer Durchflußmengenmessung verwendeten Drucksensor enthält.The pressure fluctuations can be within the scope of the invention a microphone or by means of a pressure sensor the. In the latter case, one is preferably used as an ingredient an engine tester to measure and / or monitor gas intended pressure sensor used. An example for this is the exhaust gas tester known from DE-A-40 17 472, the one in connection with a flow rate measurement contains the pressure sensor used.

Die Motordrehzahl wird vorzugsweise durch Frequenzanalyse der erfaßten Druckschwankungen an dem Auspuff ermittelt. Hierfür geeignete Verfahren sind die schnelle Fourier-Transformation oder das Zählen von Nulldurchgängen der Druckschwankungen in­ nerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters.The engine speed is preferably determined by frequency analysis of the detected pressure fluctuations on the exhaust. Therefor suitable methods are the fast Fourier transform or counting zero crossings of the pressure fluctuations in within a given time window.

Die Frequenzanalyse der Druckschwankungen wird durch über­ lagerte Störanteile erschwert, die neben den ausschließlich drehzahlabhängigen Nutzanteilen auftreten und z. B. dadurch hervorgerufen werden, daß der Motor in Abhängigkeit von der Anzahl seiner Arbeitstakte und Zylinder beschleunigt wird und daher unrund läuft. Eine sichere Bestimmung der Motordrehzahl durch Fouriertransformation oder durch Zählen von Nulldurch­ gängen ist dann mit einem sehr hohen Rechenaufwand verbunden. Demgegenüber ist die in Anspruch 5 angegebene alternative Möglichkeit der Frequenzanalyse mit einem geringeren Rechen­ aufwand verbunden. Dabei werden die am Auspuff erfaßten Druckschwankungen laufend mit einem Schätzsignal mit ange­ nommener Frequenz und veränderbarer Phase verglichen, wobei das Schätzsignal bezüglich seiner Phase in Abhängigkeit von dem zwischen ihm und den Druckschwankungen vorhandenen Pha­ senunterschied korrigiert wird. Die zeitliche Phasenänderung ist dann ein Maß für den Fehler der angenommenen Frequenz des Schätzsignals, die entsprechend korrigiert wird. Die so kor­ rigierte Frequenz wird zur Bestimmung der Motordrehzahl her­ angezogen. Auf diese Weise wird die sich in Abhängigkeit von der Motordrehzahl ändernde zeitvariante Frequenz der Druck­ schwankungen bestimmt, wobei der verwendete Algorithmus auch bei einem ungenauen Startwert für die angenommene Frequenz des Schätzsignals konvergiert. Dabei ist lediglich erforder­ lich, daß der Startwert für die angenommene Frequenz des Schätzsignals in der Nähe der Frequenz der ausschließlich drehzahlabhängigen Nutzanteile der Druckschwankungen liegt, so daß die laufende Korrektur der Frequenz des Schätzsignals in Richtung auf die Frequenz der Nutzanteile und nicht in Richtung auf die Frequenz irgend eines Störanteils der Druck­ schwankungen erfolgt.The frequency analysis of the pressure fluctuations is by over stored interfering parts made difficult, in addition to the exclusively speed-dependent useful shares occur and z. B. thereby are caused that the motor depending on the Number of its work cycles and cylinders is accelerated and therefore runs out of round. A reliable determination of the engine speed by Fourier transformation or by counting from zero gears is then associated with a very high computing effort. In contrast, the alternative specified in claim 5 is Possibility of frequency analysis with a lower calculation  expense connected. In doing so, those recorded on the exhaust are recorded Pressure fluctuations continuously with an estimation signal with indicated frequency and changeable phase compared, whereby the estimation signal with respect to its phase depending on the Pha present between it and the pressure fluctuations difference is corrected. The phase change over time is then a measure of the error of the assumed frequency of the Estimated signal, which is corrected accordingly. The so kor rigiger frequency is used to determine the engine speed dressed. In this way, the will depend on the engine speed changing time variant frequency the pressure fluctuations determined, the algorithm used also with an inaccurate starting value for the assumed frequency of the estimation signal converges. It is only necessary Lich that the starting value for the assumed frequency of the Estimation signal near the frequency of the exclusively speed-dependent useful parts of the pressure fluctuations, so that the ongoing correction of the frequency of the estimation signal towards the frequency of the useful parts and not in Direction to the frequency of any interference component of the pressure fluctuations occur.

Um eine möglichst gute Nachbildung der Druckschwankungen durch das Schätzsignal zu erhalten, wird das Schätzsignal vorzugsweise aus einer oder mehreren mit dem Verlauf der Druckschwankungen korrelierenden Basisfunktionen gebildet. Zur Bildung der Basisfunktionen werden dann typische Druck­ schwankungsverläufe herangezogen. To reproduce the pressure fluctuations as well as possible obtained by the estimation signal becomes the estimation signal preferably one or more with the course of the Basic functions correlating pressure fluctuations are formed. Typical pressure is then used to form the basic functions fluctuations used.  

Bei einer sich durch ihre Einfachheit auszeichnenden Alter­ native wird als Schätzsignal ein sinusförmiges Signal ver­ wendet, das aus zwei um π/2 phasenverschobenen und jeweils mit einem Modellparameter gewichteten Sinussignalen gebildet wird, wobei sich die Amplitude des Schätzsignals aus der Wur­ zel über die Summe der Quadrate der Modellparameter und die Phase aus dem Arcustangens des Quotienten der Modellparameter ergibt.At an age that is characterized by its simplicity A sinusoidal signal is used as the estimation signal turns that out of two phase-shifted by π / 2 and each with a model parameter weighted sinusoidal signals is, the amplitude of the estimated signal from the Wur zel over the sum of the squares of the model parameters and the Phase from the arc tangent of the quotient of the model parameters results.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Figur der Zeichnung Bezug genommen, die ein Beispiel für die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung der Motor­ drehzahl eines Kraftfahrzeuges im Rahmen eines Motortests zeigt.To further explain the invention, the following is based on referred to the figure of the drawing, which is an example of the device according to the invention for determining the engine speed of a motor vehicle as part of an engine test shows.

Mit 1 ist ein Kraftfahrzeug bezeichnet, dessen Motordreh­ zahl n im Rahmen eines Motortests, hier eines Abgastests, bestimmt werden soll. Für den Abgastest werden die über den Auspuff 2 des Kraftfahrzeuges 1 ausgestoßenen Abgase mittels eines Entnahmesystems 3 einem Abgastester 4 zugeführt. Dieser enthält eine Einrichtung 5 zur Gasanalyse, die die Abgase analysiert und das Ergebnis an einem Ausgang 6 bereitstellt. In einem seitlichen Stutzen 7 des Entnahmesystems 3 ist ein Drucksensor 8 angeordnet, der hier zur Überwachung des Gas­ drucks in dem Entnahmesystem 3 auf Überschreiten eines Maxi­ malwertes dient und entsprechend die Einrichtung 5 zur Gas­ analyse steuert. 1 denotes a motor vehicle whose engine speed n is to be determined as part of an engine test, here an exhaust gas test. For the exhaust gas test, the exhaust gases emitted via the exhaust 2 of the motor vehicle 1 are fed to an exhaust gas tester 4 by means of an extraction system 3 . This contains a device 5 for gas analysis, which analyzes the exhaust gases and provides the result at an outlet 6 . In a side nozzle 7 of the extraction system 3 , a pressure sensor 8 is arranged, which is used here for monitoring the gas pressure in the extraction system 3 to exceed a maximum value and controls the device 5 for gas analysis accordingly.

Um das Ergebnis der Abgasanalyse für eine weitere Auswertung zusammen mit der jeweiligen Motordrehzahl n bereitstellen zu können, werden die im Bereich des Auspuffs 2 auftretenden Druckschwankungen erfaßt und zur Bestimmung der Motordreh­ zahl n herangezogen. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel werden mit Hilfe des Drucksensors 8 die Druckschwankungen in dem Entnahmesystem 3 erfaßt und einer Signalverarbeitungsein­ richtung 9 zugeführt, die im Rahmen einer Frequenzanalyse der Druckschwankungen die Motordrehzahl n berechnet. Wie gestri­ chelt dargestellt ist, können die Druckschwankungen alter­ nativ auch mit Hilfe eines Mikrofons 10 in Auspuffnähe erfaßt werden.In order to be able to provide the result of the exhaust gas analysis for further evaluation together with the respective engine speed n, the pressure fluctuations occurring in the area of the exhaust 2 are recorded and used to determine the engine speed n. In the embodiment shown, the pressure fluctuations in the extraction system 3 are detected with the aid of the pressure sensor 8 and fed to a signal processing device 9 which calculates the engine speed n as part of a frequency analysis of the pressure fluctuations. As shown with a dashed line, the pressure fluctuations can alternatively be detected using a microphone 10 near the exhaust.

Die erfaßten Druckschwankungen enthalten neben ausschließlich drehzahlabhängigen Nutzanteilen mit einer zu ermittelnden Frequenz fn auch Störanteile, die z. B. durch einen unrunden Lauf des Motors hervorgerufen werden. In der Signalverarbei­ tungseinrichtung 9 wird die Frequenz fn und daraus folgend die Motordrehzahl n ermittelt. Hierzu wird zunächst das von dem Drucksensor 8 bzw. dem Mikrofon 10 gelieferte Druck­ schwankungssignal über einen Verstärker 11 und ein Bandpaß­ filter 12 einem Analog-/Digital-Umsetzer 13 zugeführt, der mit einer von einem Taktgeber 20 gelieferten Abtastfrequenz fA = 1/Ta gesteuert wird und ausgangsseitig Abtastwerte y(k), k = 0, 1, 2, . . ., des Druckschwankungssignals y(t) erzeugt.The detected pressure fluctuations contain, in addition to exclusively speed-dependent useful components with a frequency f n to be determined, also interference components which, for. B. caused by a non-circular running of the engine. In the signal processing device 9 , the frequency f n and consequently the engine speed n are determined. For this purpose, the pressure fluctuation signal supplied by the pressure sensor 8 or the microphone 10 is first fed via an amplifier 11 and a bandpass filter 12 to an analog / digital converter 13 , which has a sampling frequency f A = 1 / T supplied by a clock generator 20 a is controlled and on the output side samples y (k), k = 0, 1, 2,. . ., of the pressure fluctuation signal y (t) is generated.

In einem Signalmodell 14 wird für den Nutzanteil des Signals y(t) mit der Frequenz fn ein Schätzsignal (t) ermittelt. Dieses Schätzsignal (t) weist als Startwert eine anfänglich angenommene Frequenz in der Nähe der Frequenz fn auf. Ferner ist die Phasenlage des Schätzsignals (t) durch zumindest einen Modellparameter des Signalmodells 14 bestimmt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird als Schätzsignal (t) ein sinusförmiges Signal mit der Amplitude A und der Phase ϕ ver­ wendet, das wie folgt aus zwei orthogonalen, also um π/2 pha­ senverschoben, und jeweils mit einem Modellparameter b1 und b2 gewichteten Sinussignalen zusammengesetzt ist:
In a signal model 14 , an estimate signal (t) is determined for the useful portion of the signal y (t) with the frequency f n . This estimate signal (t) has an initially assumed frequency in the vicinity of the frequency f n . Furthermore, the phase position of the estimation signal (t) is determined by at least one model parameter of the signal model 14 . In the exemplary embodiment shown, a sinusoidal signal with the amplitude A and the phase ϕ is used as the estimation signal (t), which is shifted as follows from two orthogonal phases, ie by π / 2, and each weighted with a model parameter b 1 and b 2 Sinusoidal signals is composed:

(t)=A.sin(ωt+ϕ)=b1.sinωt+b2.cosωt (Gl. 1)(t) = A.sin (ωt + ϕ) = b 1 .sinωt + b 2 .cosωt (Eq. 1)

Damit gilt für die Amplitude A und die Phase ϕ:
The following applies to amplitude A and phase ϕ:

A=√b₁²+b₂² (Gl. 2)
ϕ = arctan (b2/b1) (Gl. 3)A = √b₁² + b₂² (Eq. 2)
ϕ = arctan (b 2 / b 1 ) (Eq. 3)

Da die Signalverarbeitung in der Einrichtung 9 digital er­ folgt, werden anstelle des analogen Schätzsignals (t) zeit- und wertediskrete Stützwerte (k) verwendet, wobei gilt:
Since the signal processing in the device 9 follows it digitally, time and value-discrete base values (k) are used instead of the analog estimation signal (t), where:

(k)=b1.sinkΩ+b2.coskΩ (Gl. 4)(k) = b 1 .sinkΩ + b 2 .coskΩ (Eq. 4)

Allgemein lassen sich N Stützwerte (k) in einem Vektor zusammenfassen, der aus einer Matrix X mit Basisfunktionen und einem Parametervektor besteht:
In general, N base values (k) can be summarized in a vector that consists of a matrix X with basic functions and a parameter vector:

=X. (Gl. 5)= X. (Eq. 5)

Bei dem hier verwendeten sinusförmigen Schätzsignal gilt speziell:
The following applies in particular to the sinusoidal estimation signal used here:

Das Druckschwankungssignal y(t) und das Schätzsignal (t) bzw. die Abtastwerte y(k) und Stützwerte (k) werden in einer Vergleichseinrichtung 15 miteinander verglichen. Als Ergebnis des Vergleichs wird ein Schätzfehler e(t) bzw. e(k) erhalten, aufgrund dessen die Modellparameter b1 und b2 in einem hier durch einen Funktionsblock 16 bezeichneten Algo­ rithmus im Sinne einer Verringerung des Schätzfehlers ver­ ändert werden. Um laufend eine Aktualisierung der Modell­ parameter b1 und b2 zu erhalten, wird bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein rekursiver Algorithmus verwendet, bei dem die jeweils neuen, aktuellen Modellparameter (k)=(b1(k), b2(k)) in Abhängigkeit von den zuvor ermit­ telten Modellparametern (k-1)=(b1(k-1), b2(k-1)) und dem mit einem Gewichtsvektor (k) gewichteten Schätzfehler e(k) wie folgt ermittelt werden:
The pressure fluctuation signal y (t) and the estimation signal (t) or the sample values y (k) and base values (k) are compared with one another in a comparison device 15 . As a result of the comparison of an estimation error e is obtained and e (k) (t) due to which the model parameters b 1 and b of the estimation error are changes ver 2 in a designated here by a function block 16 algo rithm in the sense of a reduction. In order to continuously update the model parameters b 1 and b 2 , a recursive algorithm is used in the exemplary embodiment shown, in which the respectively new, current model parameters (k) = (b 1 (k), b 2 (k)) depending on the previously determined model parameters (k-1) = (b 1 (k-1), b 2 (k-1)) and the estimation error e (k) weighted with a weight vector (k) can be determined as follows:

(k)=(k-1)+(k).e(k) (Gl. 7)(k) = (k-1) + (k) .e (k) (Eq. 7)

Zur Bestimmung des Gewichtsvektors (k) gibt es verschiedene Möglichkeiten, wobei hier, um den Rechenaufwand so gering wie möglich zu halten, der Parametervektor nach dem stochasti­ schen Gradientenverfahren um eine Schrittweite β in Richtung des negativen Gradienten des Fehlerquadrats e2(k) korrigiert wird. Für den Schätzfehler e(k) gilt:
There are various possibilities for determining the weight vector (k), with the parameter vector being corrected by an incremental β in the direction of the negative gradient of the error square e 2 (k) in accordance with the stochastic gradient method in order to keep the computational effort as low as possible . The following applies to the estimation error e (k):

wobei (k) den aktuellen Zeilenvektor der Modellmatrix X bezeichnet. Der neue, aktuelle Parametervektor (k) berech­ net sich somit nach dem stochastischen Gradientenverfahren wie folgt:
where (k) denotes the current row vector of the model matrix X. The new, current parameter vector (k) is thus calculated using the stochastic gradient method as follows:

Ein Vergleich mit der Gleichung Gl. 7 zeigt, daß sich damit der Gewichtsvektor (k) zu
A comparison with the equation Eq. 7 shows that the weight vector (k) increases

(k)=β.(k) (Gl. 10)
(k) = β. (k) (Eq. 10)

ergibt.results.

Mit den aktualisierten Modellparametern b1 und b2 ergibt sich entsprechend den Gleichungen Gl. 2 und Gl. 3 eine Angleichung des Schätzsignals (t) bezüglich seiner Amplitude A und Pha­ se ϕ an das Druckschwankungssignal y(t). Da das Schätzsignal (t) bezüglich seiner Phase ϕ dem Signal y(t) nachfolgt, können Abweichungen zwischen der angenommenen Frequenz des Schätzsignals (t) und der davon nachzubildenden Frequenz fn der Nutzanteile des Druckschwankungssignals y(t) und somit auch Frequenzänderungen der Nutzanteile über zeitliche Ände­ rungen der Phase ϕ des Schätzsignals (t) erfaßt werden.With the updated model parameters b 1 and b 2 , the equations Eq. 2 and Eq. 3 an approximation of the estimation signal (t) with respect to its amplitude A and phase a to the pressure fluctuation signal y (t). Since the estimation signal (t) follows the signal y (t) with respect to its phase ϕ, there can be deviations between the assumed frequency of the estimation signal (t) and the frequency f n to be simulated therefrom of the useful components of the pressure fluctuation signal y (t) and thus also frequency changes of the useful components changes over time in phase ϕ of the estimation signal (t) can be detected.

Dabei gilt:
The following applies:

Δω.TA=Δϕ=ϕ(k)-ϕ(k-1) (Gl. 11)Δω.T A = Δϕ = ϕ (k) -ϕ (k-1) (Eq. 11)

Voraussetzung ist, daß der Startwert der Frequenz des Schätz­ signals (t) in der Nähe der zu ermittelnden Frequenz, hier fn, liegt, so daß der verwendete Algorithmus in Richtung auf diese Frequenz fn zu und nicht zu einer Störfrequenz hin kon­ vergiert. Auf die Ermittlung des Startwertes wird später noch näher eingegangen.The prerequisite is that the starting value of the frequency of the estimation signal (t) is close to the frequency to be determined, here f n , so that the algorithm used converges towards this frequency f n and not towards an interference frequency. The determination of the starting value will be discussed in more detail later.

Die Berechnung der Phasenänderung Δϕ=ϕ(k)-ϕ(k-1) aus den Modellparametern b1 und b2 erfolgt in einem Funktionsblock 17. Wegen der Mehrdeutigkeit der in der Gleichung Gl. 3 an­ gegebenen Arcustangens-Funktion und der relativ großen Inter­ polationsfehler, die bei einer aus Gründen der Verringerung des Rechenaufwandes vorgesehenen linearen Interpolation der Arcustangens-Funktion im Bereich ihrer Unstetigkeitsstellen auftreten, erfolgt die Berechnung der Phasenänderung Δϕ bei dem gezeigten Beispiel nach der Beziehung:
The phase change Δϕ = ϕ (k) -ϕ (k-1) is calculated from the model parameters b 1 and b 2 in a function block 17 . Because of the ambiguity of the equations in Eq. 3 given the arctangent function and the relatively large interpolation errors that occur in the case of a linear interpolation of the arctangent function provided in the area of its discontinuities for reasons of the reduction in the computational effort, the phase change Δϕ is calculated in the example shown according to the relationship:

Da die Phasenänderung Δϕ im Bereich kleiner Winkel liegt, ergeben sich bei der Interpolation keine Probleme. Since the phase change Δϕ is in the range of small angles, there are no problems with the interpolation.  

Wie durch die gestrichelte Verbindung 18 zwischen dem Funk­ tionsblock 17 und dem Signalmodell 14 angedeutet ist, kann mit der berechneten Phasenänderung Δϕ die Frequenz =Ω/2π des Schätzsignals (t) (vgl. Gleichung Gl. 1) um den Betrag Δω=Δϕ/TA korrigiert werden. Aus der so korrigierten Fre­ quenz des Schätzsignals (t), die sich, wie bereits er­ läutert, der Frequenz fn angleicht und dieser nachfolgt, wird dann in einem Funktionsblock 19 direkt die aktuelle Motor­ drehzahl n berechnet.As indicated by the dashed connection 18 between the function block 17 and the signal model 14 , the calculated phase change Δϕ can be used to calculate the frequency = Ω / 2π of the estimation signal (t) (see equation Eq. 1) by the amount Δω = Δϕ / T A can be corrected. From the thus corrected fre quency of the estimate signal (t) which, as already explained it, the frequency f n and equalizes this succeeds, then directly calculated speed n in a function block 19, the current motor.

Einfacher ist es, zusätzlich zu der Frequenz des Schätz­ signals (t) auch die Abtastfrequenz fA des Taktgebers 20 in der Weise nachzuführen, daß die Periodendauer 2π/ω der Fre­ quenz des Schätzsignals (t) ein ganzzahliges Vielfaches N der Abtastperiode TA=1/fA beträgt, so daß gilt:
It is easier to track the sampling frequency f A of the clock generator 20 in addition to the frequency of the estimation signal (t) in such a way that the period 2π / ω of the frequency of the estimation signal (t) is an integer multiple N of the sampling period T A = 1 / f A , so that:

ω.TA=Ω=2π/N (Gl. 13)ω.T A = Ω = 2π / N (Eq. 13)

Damit wird eine phasenstarre und sich periodisch wieder­ holende Zuordnung zwischen den Nutzanteilen des Druckschwan­ kungssignals y(t) und dem Schätzsignal (t) bzw. zwischen den Abtastwerten y(k) und den Stützwerten (k) erzielt. Das hat zur Folge, daß für die in Gleichung Gl. 6 angegebene Modellmatrix X nur N Zeilenvektoren benötigt werden, die somit nicht mehr laufend berechnet, sondern in einer Tabelle hinterlegt und aus dieser entnommen werden können. So ergibt sich z. B. für N=4 und Ω = 2π/N=π/2 folgende Berech­ nungsvorschrift für die Stützwerte (k) des Schätzsignals (t)
This results in a phase-locked and periodically repeated assignment between the useful components of the pressure fluctuation signal y (t) and the estimation signal (t) or between the sample values y (k) and the base values (k). As a result, for the equation in Eq. 6 specified model matrix X, only N line vectors are required, which are therefore no longer calculated continuously, but rather are stored in a table and can be taken from this. So there is z. B. for N = 4 and Ω = 2π / N = π / 2 the following calculation rule for the base values (k) of the estimation signal (t)

Nach jeder Neuberechnung der Modellparameter b1 und b2 wird auch die Abtastperiode TA wie folgt korrigiert:
After each recalculation of the model parameters b 1 and b 2 , the sampling period T A is also corrected as follows:

Je kleiner γ ist, um so größer ist die Störsicherheit, aber um so langsamer auch die Konvergenz.The smaller γ is, the greater the interference immunity, however the slower the convergence.

Die Frequenz des Schätzsignals (t) ergibt sich dann zu:
The frequency of the estimation signal (t) then results in:

Aus der Frequenz , die sich der Frequenz fn angleicht und dieser bei Frequenzänderungen nachfolgt, wird anschließend in dem Funktionsblock 19 die Motordrehzahl n berechnet.The engine speed n is then calculated in the function block 19 from the frequency which approximates the frequency f n and which follows this when the frequency changes.

Der Startwert der Frequenz des Schätzsignals (t) kann bei konstanter Motordrehzahl mittels einer in einer hier nicht gezeigten Recheneinrichtung durchgeführten Fourier-Transfor­ mation des Druckschwankungssignals y(t) ermittelt werden. Der Rechenaufwand hierfür ist relativ gering, weil sich das Fre­ quenzspektrum des Druckschwankungssignals y(t) wegen der kon­ stanten Motordrehzahl nicht ändert und daher genügend Rechen­ zeit zur Verfügung steht.The starting value of the frequency of the estimation signal (t) can be at constant engine speed using one in one not here Fourier transform performed by the computing device shown tion of the pressure fluctuation signal y (t) can be determined. The  Computational effort for this is relatively low because the Fre frequency spectrum of the pressure fluctuation signal y (t) because of the con constant engine speed does not change and therefore enough rakes time is available.

Eine alternative Möglichkeit der Ermittlung des Startwertes besteht darin, bei konstanter Motordrehzahl nacheinander Schätzsignale (t) mit unterschiedlichen Startwerten für ihre Frequenz zu erzeugen und anschließend denjenigen Start­ wert auszuwählen, bei dem das Schätzsignal (t) mit seiner Frequenz zu einem plausiblen Frequenzwert hin konvergiert.An alternative way of determining the starting value consists of one after the other at constant engine speed Estimation signals (t) with different starting values for to generate their frequency and then start that value at which the estimation signal (t) with its Frequency converges to a plausible frequency value.

Wie bereits erwähnt, weist das Druckschwankungssignal y(t) auch Frequenzanteile außerhalb der interessierenden Frequenz fn auf. Da die Abtastperiode TA nach jedem Rekursionsschritt zur Neuberechnung der Modellparameter b1 und b2 korrigiert wird, können insbesondere starke niederfrequente Wechselspan­ nungsanteile Stabilitätsprobleme mit sich bringen. So führt eine Störfrequenz zu Schwankungen des geschätzten Parameter­ vektors und der Abtastfrequenz TA. Dagegen können ver­ schiedene Maßnahmen ergriffen werden. Zum einen können, wie dies bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, die Störanteile durch Herausfiltern mittels des Bandpaßfil­ ters 12 eliminiert werden. Hierdurch können Störungen belie­ biger Frequenz unterdrückt werden, sofern sie nicht zu nahe an der interessierenden Frequenz fn liegen.As already mentioned, the pressure fluctuation signal y (t) also has frequency components outside the frequency f n of interest. Since the sampling period T A is corrected after each recursion step to recalculate the model parameters b 1 and b 2 , in particular strong low-frequency AC components can cause stability problems. An interference frequency leads to fluctuations in the estimated parameter vector and the sampling frequency T A. On the other hand, various measures can be taken. On the one hand, as is provided in the exemplary embodiment shown, the interference components can be eliminated by filtering out using the bandpass filter 12 . This allows interference of any frequency to be suppressed, provided that it is not too close to the frequency f n of interest.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Phasendifferenz Δϕüber N Schritte zurückzuberechnen: Δϕ=ϕ(k)-ϕ(k-N). Alternativ dazu kann auch die Phasendifferenz Δ(ϕ) einer Mittelwertfilterung der Länge N unterzogen werden, bevor die Frequenzkorrektur durchgeführt wird.Another option is the phase difference Calculate Δϕ using N steps: Δϕ = ϕ (k) -ϕ (k-N). As an alternative, the phase difference Δ (einer) can also be a  Mean value filtering of length N before the Frequency correction is carried out.

Eine dritte Möglichkeit besteht darin, den Parametervektor erst nach N Abtastschritten zu korrigieren und die Korrektur aus den N Abtastwerten zu berechnen. Hierdurch wird der Rechenaufwand weiter reduziert, weil die Berechnung der neuen Abtastfrequenz fA nicht schon nach einer, sondern erst nach N Abtastperioden TA abgeschlossen sein muß. Zum anderen wird nicht nur die Konvergenz der Frequenznachführung verbessert, sondern auch die des Signalmodells, da Störungen bereits bei der Neuberechnung der Modellparameter b1 und b2 eliminiert werden.A third possibility is to correct the parameter vector only after N sampling steps and to calculate the correction from the N sampling values. This further reduces the computational effort because the calculation of the new sampling frequency f A does not have to be completed after one, but only after N sampling periods T A. On the other hand, not only the convergence of the frequency tracking is improved, but also that of the signal model, since interference is eliminated during the recalculation of the model parameters b 1 and b 2 .

Claims (11)

1. Verfahren zur Bestimmung der Motordrehzahl (n) eines Kraftfahrzeuges (1) im Rahmen eines Motortests, insbesondere Abgastests, dadurch gekennzeichnet, daß Druck­ schwankungen im Bereich des Auspuffs erfaßt werden und daß die Motordrehzahl (n) aus den Druckschwankungen ermittelt wird.1. A method for determining the engine speed (s) of a motor vehicle ( 1 ) in the context of an engine test, in particular exhaust gas tests, characterized in that pressure fluctuations in the area of the exhaust are detected and that the engine speed (s) is determined from the pressure fluctuations. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Motordrehzahl (n) durch Frequenzanalyse der erfaßten Druckschwankungen ermittelt wird.2. The method according to claim 1, characterized in net that the engine speed (n) by frequency analysis of the detected pressure fluctuations is determined. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Frequenzanalyse eine schnelle Fourier-Trans­ formation beinhaltet.3. The method according to claim 2, characterized in net that the frequency analysis a fast Fourier Trans formation includes. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Frequenzanalyse Nulldurchgänge der Druck­ schwankungen innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters ge­ zählt werden.4. The method according to claim 2, characterized in net that for frequency analysis zero crossings the pressure fluctuations within a given time window be counted. 5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Frequenzanalyse mittels eines Signalmodells (14) ein Schätzsignal () für die Druckschwankungen mit einer angenommenen Frequenz () und einer durch zumindest einen veränderbaren Modellparameter (b1, b2) bestimmten Phase ermittelt wird, daß das Schätzsignal () laufend mit den erfaßten Druckschwankungen verglichen wird und in Abhängig­ keit von dem dabei ermittelten Schätzfehler (e) der zumindest eine Modellparameter (b1, b2) im Sinne einer Verringerung des Schätzfehlers (e) adaptiv verändert wird, daß in Abhängigkeit von der adaptiven Änderung des zumindest einen Modellparame­ ters (b1, b2) die daraus folgende Änderung (Δϕ) der Phase des Schätzsignals () ermittelt wird, daß die angenommene Fre­ quenz () des Schätzsignals () entsprechend der zeitlichen Änderung der Phase (ϕ) korrigiert wird und daß die korri­ gierte Frequenz zur Bestimmung der Motordrehzahl (n) heran­ gezogen wird.5. The method according to claim 2, characterized in that for frequency analysis by means of a signal model ( 14 ) an estimated signal () for the pressure fluctuations with an assumed frequency () and a phase determined by at least one variable model parameter (b 1 , b 2 ) is that the estimation signal () is continuously compared with the detected pressure fluctuations and, depending on the estimation error (e) determined thereby, the at least one model parameter (b 1 , b 2 ) is adaptively changed in the sense of a reduction of the estimation error (e), that as a function of the adaptive change in the at least one model parameter (b 1 , b 2 ) the resulting change (Δϕ) in the phase of the estimation signal () is determined, that the assumed frequency () of the estimation signal () corresponds to the change over time the phase (ϕ) is corrected and that the corrected frequency is used to determine the engine speed (n). 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß das Schätzsignal aus einer oder mehreren, mit dem Verlauf der Druckschwankungen korrelierenden Basisfunktionen gebildet wird.6. The method according to claim 5, characterized in net that the estimation signal from one or more, with the Course of the pressure functions correlating basic functions is formed. 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß das Schätzsignal () aus zwei um π/2 phasenver­ schobenen und jeweils mit einem Modellparameter (b1, b2) ge­ wichteten Sinussignalen gebildet wird, wobei sich die Ampli­ tude des Schätzsignals () aus der Wurzel über die Summe der Quadrate der Modellparameter (b1, b2) und die Phase aus dem Arcustangens des Quotienten der Modellparameter (b1, b2) er­ gibt.7. The method according to claim 5, characterized in that the estimation signal () from two by π / 2 phasenver shifted and each with a model parameter (b 1 , b 2 ) ge weighted sinusoidal signals is formed, the amplitude of the estimation signal ( ) from the root of the sum of the squares of the model parameters (b 1 , b 2 ) and the phase from the arctangent of the quotient of the model parameters (b 1 , b 2 ). 8. Vorrichtung zur Bestimmung der Motordrehzahl (n) eines Kraftfahrzeuges (1) im Rahmen eines Motortests, insbesondere Abgastests, gekennzeichnet durch eine Druckschwan­ kungen im Bereich des Auspuffs (2) erfassende Einrichtung (8, 10) und eine nachgeordnete Signalverarbeitungseinrichtung (9) zur Ermittlung der Motordrehzahl (n) aus den Druckschwankun­ gen.8. Device for determining the engine speed (s) of a motor vehicle ( 1 ) as part of an engine test, in particular exhaust gas tests, characterized by a pressure fluctuations in the area of the exhaust ( 2 ) detecting device ( 8 , 10 ) and a downstream signal processing device ( 9 ) Determination of the engine speed (s) from the pressure fluctuations. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die die Druckschwankungen erfassende Ein­ richtung ein Mikrofon (10) ist.9. The device according to claim 8, characterized in that the pressure fluctuations detecting a direction is a microphone ( 10 ). 10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die die Druckschwankungen erfassende Ein­ richtung ein Drucksensor (8) ist.10. The device according to claim 8, characterized in that the pressure fluctuations detecting a direction is a pressure sensor ( 8 ). 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Drucksensor (8) ein zum Messen und/oder Überwachen von Gasdrucken vorgesehener Bestandteil eines Mo­ tortesters (4) ist.11. The device according to claim 10, characterized in that the pressure sensor ( 8 ) is a part of a Mo tester ( 4 ) provided for measuring and / or monitoring gas pressures.
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