DE19825374A1

DE19825374A1 - Einrichtung zur Drehzahlermittlung

Info

Publication number: DE19825374A1
Application number: DE1998125374
Authority: DE
Inventors: Juergen Gerhardt; Hubert Bischof
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-06-06
Filing date: 1998-06-06
Publication date: 1999-12-16
Also published as: WO1999064870A1

Abstract

Es wird eine Einrichtung zur Drehzahlermittlung angegeben, bei der die Drehzahl aus dem gemessenen Drehmomentverlauf an der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine ermittelt wird. Da das Drehmoment wegen der Drehwinkelabhängigkeit der Gaskraft bzw. der Verbrennungen schwankt, kann aus den Zeitperioden (T) unter Berücksichtigung der Zylinderzahl (Z) die Drehzahl (n) berechnet werden. Die Signalauswertungen und Berechnungen laufen üblicherweise im Steuergerät der Brennkraftmaschine ab.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zur Drehzahlermittlung bei einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Stand der Technik

Es ist bekannt, daß zur Regelung einer Brennkraftmaschine die Drehzahl der Kurbelwelle bekannt sein muß. Diese Drehzahl wird daher üblicherweise mit Hilfe eines eigenen Drehzahlsensors, der beispielsweise ein mit der Kurbelwelle verbundenes Zahnrad abtastet, ermittelt, wobei die Drehzahl beispielsweise aus dem zeitlichen Abstand vorgebbarer Impulsflanken berechnet wird.

Damit auch bei Ausfall des Drehzahlsensors ein Weiterbetrieb der Brennkraftmaschine möglich ist, werden elektronische Steuereinrichtungen vorgeschlagen, die zusätzlich zum Drehzahlsensor noch Mittel zur Drehzahlbestimmung aufweisen, die das Ausgangssignal eines weiteren, ohnehin vorhandenen Sensors auswerten. Ein solches Steuersystem ist beispielsweise aus der DE-OS 36 43 396 bekannt.

Bei diesem bekannten Steuersystem für eine Brennkraftmaschine wird die Drehzahl entweder aus dem Signal eines Spritzbeginnsensors oder aus dem Signal eines Luftmassensensors bestimmt. Beide Signale weisen periodische Anteile auf, die vom Verbrennungstakt der Brennkraftmaschine abhängen. Die Periodizität dieser Signale wird zur Drehzahlermittlung ausgewertet, wobei nicht näher angegeben wird, wie die Drehzahlbestimmung zu erfolgen hat. Beim bekannten Steuersystem wird durch die redundante Drehzahlerfassung auch beim Ausfall des eigentlichen Drehzahlsensors noch ein Notbetrieb der Brennkraftmaschine gewährleistet.

Neben der Drehzahl ist auch das Drehmoment, das auf die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine wirkt, eine wesentliche Größe, die zur Regelung einer Brennkraftmaschine ermittelt werden sollte. Es wird daher beispielsweise in der Druckschrift WO 97/08438 vorgeschlagen, das auf die Kurbelwelle eine Brennkraftmaschine wirkende Moment mit Hilfe eines Drehmomentsensors zu ermitteln. Da das Drehmoment jeweils nach einer Verbrennung besonders hoch ist, ergibt sich an der Kurbelwelle ein Drehmomentverlauf, der eine periodische Komponente aufweist. Das tatsächliche Drehmoment schwankt also um ein mittleres Moment. Bezogen auf den Kurbelwellenwinkel hängt die Periode des Drehmomentsignales von der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine ab. Der zeitliche Verlauf des Drehmoments ist zusätzlich von der Drehzahl abhängig, dies wird beim Stand der Technik jedoch nicht ausgewertet. Die Ermittlung des Drehmomentverlaufs wird bei dem aus der WO 97/08438 bekannten System durchgeführt, um Drehmomentschwankungen durch Einleitung geeigneter Gegenmaßnahmen zu verringern. Daß eine Drehzahlermittlung durch Auswertung des zeitlichen Verlaufs des Drehmoments möglich ist, wird aber nicht angesprochen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Ermittlung der Drehzahl einer Welle einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß aus dem üblicherweise ohnehin vorhandenen Ausgangssignal eines Drehmomentsensors zusätzlich und ohne Mehraufwand die Drehzahl bestimmt werden kann. Bei einer Brennkraftmaschine, bei der ein konventioneller Drehzahlsensor vorhanden ist, kann anhand der aus dem Drehmomentverlauf ermittelten Drehzahl ein redundantes Signal gewonnen werden, das bei einem Ausfall des konventionellen Drehzahlsensors einen Notbetrieb der Brennkraftmaschine ermöglicht.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Beschreibung

In Fig. 1 sind die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Bauteile dargestellt. Im einzelnen bezeichnet 10 die Kurbelwelle einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine. Auf die Kurbelwelle wirkt im normalen Betrieb der Brennkraftmaschine ein Drehmoment, das von den in den Zylindern der Brennkraftmaschine stattfindenden Verbrennungsvorgängen herrührt. Zur Messung des Drehmoments, das auf die Kurbelwelle wirkt, wird ein Drehmomentsensor 11 verwendet, beispielsweise ein Sensor, der den Dehnmeßstreifen aufweist, die in einer Brückenanordnung verschaltet sind. Solche Drehmomentsensoren sind im Prinzip bekannt. Sie liefern ein Ausgangssignal, das vom herrschenden Drehmoment abhängig ist. Dieses Ausgangssignal wird beispielsweise mit Hilfe eines Verstärkers 12 so verstärkt, daß in einem nachfolgenden Steuergerät 13 oder einer sonstigen Auswerteeinrichtung eine Signalverarbeitung stattfinden kann.

Handelt es sich bei dem Drehmomentsensor 11 um einen dynamisch richtig messenden Sensor, liefert er ein Ausgangssignal, das analog zum Drehmoment im Verbrennungstakt der Brennkraftmaschine periodisch schwankt. Diese periodische Schwankung tritt in Folge der Drehwinkelabhängigkeit der Gaskraft in den Zylindern der Brennkraftmaschine auf. Der Verlauf des Drehmoments und damit der Verlauf des Ausgangssignals eines solchen Drehmomentsensors ist in Fig. 2 über dem Kurbelwellenwinkel in Grad KW aufgetragen und in Fig. 3 über der Zeit t.

Wird das Moment über der Kurbelwellenwinkel betrachtet, so ist zu erkennen, daß es um eine Mittelwert M0 schwankt. Die Periodendauer ist von der Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine abhängig und beträgt für einen Vier- Zylindermotor 180° KW.

Wird das Drehmoment in Abhängigkeit von der Zeit t aufgetragen, ist zu erkennen, daß sich bei konstanter Drehzahl n ein periodischer Signalverlauf ergibt mit einer Periodendauer T. Aus dieser Periodendauer T kann die Drehzahl n ermittelt werden, die Drehzahl n proportional ist zu 1/T.Z, wobei Z = Zahl der Zylinder ist.

Zur Berechnung der Drehzahl n kann das Zeitintervall T oder das Zeitintervall T1 oder T1 verwendet werden. Diese Zeitintervalle sind bei konstanter Drehzahl jeweils gleich lang, sie verkürzen sich mit steigender Drehzahl. Generell ist die Drehzahl durch Bestimmung des Periodenabstandes des Signales nach Fig. 3 errechenbar, wobei die Berechnung der Drehzahl im Steuergerät 13 bzw. im nicht näher dargestellten Mikroprozessor des Steuergerätes 13 erfolgt. Durch Aufsummierung mehrerer Zeitinterwalle kann ein Mittelwert für das Drehmoment berechnet werden, wobei noch durch die Zahl der Zeitinterwalle dividiert werden muß.

Ist zusätzlich zum Drehmomentsensor 11 ein Drehzahlsensor 14 vorhanden, kann das Steuergerät 13 die Steuerung der Brennkraftmaschine auch dann noch durchführen, wenn das Signal des Drehzahlsensors 14 fehlerhaft ist oder ganz fehlt. Es kann dann die Drehzahl ausschließlich aus dem Drehmomentverlauf bestimmt werden. Im Steuergerät 13 können auch laufend Vergleiche ablaufen, bei denen die von Drehzahlsensor 14 gemessene Drehzahl mit der aus dem Drehmomentverlauf berechneten Drehzahl verglichen wird und bei zu starken Abweichungen der beiden Drehzahlen auf einen Fehler geschlossen wird.

Als Drehmomentsensoren 11 lassen sich beliebige Sensoren einsetzen, deren Auflösung so gut ist, daß eine dynamisch richtige Drehmomentmessung möglich ist und so die periodischen Drehzahlschwankungen eindeutig identifiziert werden können.

Claims

1. Einrichtung zur Drehzahlermittlung bei einer Brennkraftmaschine, bei der das Ausgangssignal eines Sensors, das im wesentlichen periodisch ist, mit einer Periodendauer, die von der Drehzahl abhängt, ausgewertet wird, wobei die Drehzahl im Steuergerät der Brennkraftmaschine aus der Periodenlänge berechnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das auszuwertende Signal das Ausgangssignal eines Drehmomentsensors ist, der das auf die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine wirkende Drehmoment mißt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl aus wenigstens einem der zeitlichen Abstände (T, T1, T1) des Drehmomentsignales berechnet wird, wobei zusätzlich die Zylinderzahl der Brennkraftmaschine berücksichtigt wird und die Berechnung nach der Gleichung (n) proportional (1/(T, T1, T2.Z) erfolgt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Brennkraftmaschine, die einen Drehzahlsensor aufweist, auf die aus dem Drehmomentverlauf ermittelte Drehzahl zurückgegriffen wird, sofern eine Fehlfunktion des Drehzahlsensors erkannt wird.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf unterschiedliche Arten ermittelte Drehzahlen miteinander verglichen werden und bei Abweichungen, die größer als vorgebbare Maximalabweichungen sind, eine Fehlfunktion erkannt wird.