EP1423709A1 - Drehzahlerfassungsverfahren - Google Patents

Drehzahlerfassungsverfahren

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Publication number
EP1423709A1
EP1423709A1 EP02797901A EP02797901A EP1423709A1 EP 1423709 A1 EP1423709 A1 EP 1423709A1 EP 02797901 A EP02797901 A EP 02797901A EP 02797901 A EP02797901 A EP 02797901A EP 1423709 A1 EP1423709 A1 EP 1423709A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
segment
speed
speed value
internal combustion
combustion engine
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP02797901A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ralf Böhnig
Achim Przymusinski
Christian Stahl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1423709A1 publication Critical patent/EP1423709A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D41/1403—Sliding mode control
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
    • G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
    • G01P3/489—Digital circuits therefor

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting the speed of an internal combustion engine, in which a sector wheel connected to a crankshaft is scanned and the duration of a passage through a segment of a certain size of the sector wheel is determined in order to determine a speed value.
  • Such speed detection methods are common in internal combustion engines, and normally a gearwheel attached to a crankshaft is scanned with 60 teeth.
  • the rotational speed is not constant, but is overlaid by a periodic oscillation, which can result, in particular, from different torque contributions of individual cylinders of a multi-cylinder internal combustion engine
  • Speed detection usually averaged over time. This can be done, for example, by scanning several teeth of the gearwheel. The larger the number of scanned teeth, the more free the determined speed value is from influences by the periodic vibrations. With the shortening of the scanned sector, the influence of errors by these vibrations increases.
  • the detection causes a segment of the sector wheel a certain message, -which also on the dynamics of the rotational speed signal has a negative effect '.
  • the averaging during speed detection represents low-pass filtering. is not exactly the actual speed of the internal combustion engine again; rapid speed changes are only reflected in the speed value after a certain time delay.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method for speed detection in an internal combustion engine, in which the instantaneous speed of the internal combustion engine can be determined with less time delay.
  • the object is achieved with a method for determining the rotational speed of an internal combustion engine, in which a sector wheel driven by the internal combustion engine is scanned, a run through a specific segment of the sector wheel is recorded, the time duration of this segment run is measured and a speed value is determined therefrom, a run of a certain part of the segment before and after the determination of the speed value, a gradient of the duration of the sub-segment run is determined and the speed value is linked to the gradient in order to update the speed value.
  • the concept according to the invention therefore furthermore determines a speed value from the duration of the passage of a specific segment of the sector wheel.
  • the width or size of the segment requires an averaging and a dead time, as a result of which this speed value is not yet up to date.
  • the individual cylinders In a multi-cylinder internal combustion engine, the individual cylinders generally make different torque contributions due to manufacturing tolerances. Although this can be partially compensated for by a corresponding cylinder balancing control, the speed of the internal combustion engine then also carries out a periodic oscillation which is caused by the work cycles of the individual cylinders which provide different torques.
  • the segment wheel also has manufacturing-related irregularities. It can therefore be assumed that a developing profile shape of the speed curve remains unchanged compared to a previous segment. Since the gradient of successive subsegment runs is used to correct the speed value, the (unchanged) profile shape of the speed curve plays no role.
  • the method according to the invention differs fundamentally from extrapolarization: it is not "speculated” into the future with a current gradient.
  • the "obsolete” speed value updates using the current gradient.
  • the acquisition and calculation of the speed gradient can be carried out in many suitable ways. For example, it is possible to weight the changes in the duration of the subsegment runs in the form of a mathematical function. Depending on the permissible computational effort, various sub-segment runs can also be used, for example to derive a time derivative.
  • a particularly simple and expedient form of the gradient is obtained by forming the difference between two speed information items which were obtained from the time periods of two successive sub-segment runs, these two runs in each case directly before and after the segment from which the speed value is determined , should be in order to achieve the highest possible update. If the partial segment runs used for the gradient determination are selected differently, which is of course possible in principle, restrictions may have to be accepted as to the topicality of the corrected speed information.
  • the difference formation has the further advantage that an additive link to the speed value is possible, and thus an operation can be used that is known to require little computing effort.
  • the size of the sub-segment that is used to determine the gradient can be adapted to the respective application.
  • the basic principle here is that shorter subsegments enable a stronger update of the speed value, but at the same time bring greater susceptibility to errors on short-term disturbances of the speed. If you extend the size of the sub-segment, this will decrease speed and at the same time the timeliness of the corrected speed value.
  • 1 is a block diagram of an internal combustion engine, the speed of which is to be recorded
  • Fig. 2 shows a time series of the speed curve of an internal combustion engine
  • FIG. 3 shows a flowchart of a method for speed detection.
  • An internal combustion engine 1 is shown schematically in FIG. 1, the operation of which is controlled by a control unit 2 via lines that are not specified.
  • This control unit 2 determines operating parameters of the internal combustion engine, for example the rotational speed N and the load, and allocates to the internal combustion engine 1, which in the example shown schematically is a four-cylinder internal combustion engine, a quantity of fuel which is necessary for handling the operation. is borrowed.
  • the internal combustion engine 1 rotates a crankshaft 3 which drives a motor vehicle (not shown).
  • a sector wheel 4 On the crankshaft 3 is a sector wheel 4, which has 60 teeth.
  • the teeth of the sector wheel 4 are sensed by an inductive or Hall sensor 5, which sends its signals to the control unit 2 via lines that are not identified.
  • control unit 2 determines the information about the rotational speed N required for controlling the operation of the internal combustion engine 1. For this purpose, the control unit 2 uses a method to be described Speed detection to a correction module 6, which performs a correction to be explained when determining the speed.
  • the correction module 6 can also be designed as a software module for a microprocessor located in the control unit 2.
  • the control unit 2 For the operation of the internal combustion engine 1, the control unit 2 requires knowledge of the current speed N of the crankshaft 3. This information is used, for example, when determining the fuel mass to be injected into the cylinders of the internal combustion engine 1, which is a diesel internal combustion engine in the present example, and the choice of the injection timing required. The speed information should therefore for an optimal operation of the internal combustion engine to 'the time at which the injection is performed, be as current as possible and the actual rotational speed N in accordance with the crankshaft. 3
  • the rotation of the sector wheel 4 is superimposed on periodic speed vibrations which result from different torque contributions of the individual cylinders of the four-cylinder internal combustion engine 1 and from irregularities in the sector wheel 4.
  • the average speed of the internal combustion engine is determined from the length of time that the passage through a segment with the segment width 8 takes, the value of the average speed at the center of the segment 18 is obtained, which is shown in FIG. 2 by a dashed line. This average speed is therefore obsolete by half a segment width.
  • the element n or n-1 added to the reference numerals designates whether the respective size was determined during the current run of the sector wheel or during the previous run. So this element represents a running index.
  • the time period Ta_n-1 of the passage of a sub-segment with the sub-segment width 9 is measured in a step SO.
  • this sub-segment comprises three teeth of the sector wheel and lies between lines 11 and 12 in the illustration in FIG. 2.
  • step SI in order to determine a first speed value, the throughput time of a complete segment with the segment width 8 is recorded by measuring the time that the passage of the corresponding teeth of the sector wheel 4 on the sensor 5 takes. If the throughput of all teeth of the sector wheel 4 is recorded, the ascertained throughput time directly represents the reciprocal of the rotational frequency of the crankshaft 3. On the other hand, if the segment whose throughput time Ts is determined does not include all teeth of the sector wheel 4, the measured throughput time must be calculated by the Share that portion of the measured segment of the entire circumference of the sector wheel to get the speed in Hz. However, this can also be dispensed with.
  • time duration of the passage of the sub-segment with the sub-segment width 9 is then again measured in a step S2. This is stored as time period Ta_n.
  • a gradient of the sub-segment run is then determined in a step S4. This gradient is shown schematically at 14 in FIG. 2.
  • the gradient is calculated using the following formula:
  • a denotes the share that the sub-segment has in the total circumference of the sector wheel.
  • the gradient G calculated in this way in step S4 represents the development over time of the speed determined from the sub-segment run. With this gradient G the previous one corrected first speed value NO corrected in a step S5 using the following equation:
  • This correction is illustrated in FIG. 2 by an arrow 15.
  • the corrected second speed value N1 only deviates by a small error 16 from the actual mean speed at the time t1.
  • This error 16 is much smaller than the error 17, which would exist between the average speed at the time of the segment center 18 and the average speed at the time t1.

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Abstract

Zur Bestimmung der Drehzahl einer Brennkraftmaschine (1) wird ein von der Brennkraftmaschine (1) angetriebenes Sektorenrad (4) abgetastet, ein Durchlauf eines bestimmten Segmentes des Sektorenrades erfasst, die Zeitdauer dieses Segment-Durchlaufes gemessen und daraus ein Drehzahlwert bestimmt. Weiter wird ein Durchlauf eines bestimmten Teils des Segmentes vor und nach der Bestimmung des Drehzahlwertes erfasst und ein Gradient der Zeitdauer des Teilsegment-Durchlaufes bestimmt, mit dem der Drehzahlwert aktualisiert wird.

Description

Beschreibung
Drehzahlerfassungsverfahren
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Drehzahlerfassung einer Brennkraftmaschine, bei dem ein mit einer Kurbelwelle verbundenes Sektorenrad abgetastet wird und die Zeitdauer eines Durchlaufs eines Segmentes bestimmter Größe des Sektorenrades bestimmt wird, um einen Drehzahlwert zu er- mittein.
Derartige Drehzahlerfassungsverfahren sind bei Brennkraftmaschinen üblich, wobei normalerweise ein an einer Kurbelwelle angebrachtes Zahnrad mit 60 Zähnen abgetastet wird. Da infol- ge des Arbeitsprinzips einer Brennkraftmaschine mit ständigem Wechsel zwischen Kompression und Expansion des Arbeitsgases die Drehzahl nicht konstant ist, sondern von einer periodischen Schwingung überlagert ist, die insbesondere von unterschiedlichen Momentenbeiträgen einzelner Zylinder einer Mehr- zylinder-Brennkraftmaschine herrühren können, wird bei der
Drehzahlerfassung üblicherweise eine zeitliche Mittelung vorgenommen. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass mehrere Zähne .des Zahnrades abgetastet werden. Je größer die Zahl an abgetasteten Zähnen ist, desto freier ist der ermit- telte Drehzahlwert von Beeinflussungen durch die periodischen Schwingungen. Mit der Verkürzung des abgetasteten Sektors steigt die Fehlerbeeinflussung durch diese Schwingungen.
Da die Zeitdauer des Segment-Durchlaufes erst am Ende des Segmentes zur Verfügung steht, ist der Drehzahlwert zwangsläufig mit einer gewissen Totzeit behaftet. Darüber hinaus bewirkt die Erfassung eines Segmentes des Sektorenrades eine gewisse Mitteilung, -was sich ebenfalls auf die Dynamik des Drehzahlsignals negativ 'auswirkt.
Die Mittelung bei der Drehzahlerfassung stellt eine Tiefpassfilterung dar. Dadurch gibt der aktuell vorliegende Drehzahl- wert die tatsächliche Drehzahl der Brennkraftmaschine nicht exakt wieder; schnelle Drehzahländerungen finden erst mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung im Drehzahlwert Niederschlag.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Drehzahlerfassung bei einer Brennkraftmaschine anzugeben, bei dem die momentane Drehzahl der Brennkraftmaschine mit geringerer zeitlicher Verzögerung bestimmt werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren zur Bestimmung der Drehzahl einer Brennkraftmaschine, bei dem ein von der Brennkraftmaschine angetriebenes Sektorenrad abgetastet wird, ein Durchlauf eines bestimmten Segmentes des Sektorenrades erfasst, die Zeitdauer dieses Segment-Durchlaufes gemessen und daraus ein Drehzahlwert bestimmt wird, ein Durchlauf eines bestimmten Teils des Segmentes vor und nach der Bestimmung des Drehzahlwertes erfasst und ein Gradient der Zeitdauer des Teilsegment-Durchlaufes bestimmt wird und der Dreh- zahlwert mit dem Gradienten verknüpft wird, um den Drehzahlwert zu aktualisieren.
Das erfindungsgemäße Konzept bestimmt also weiterhin einen Drehzahlwert aus der Zeitdauer des Durchlaufes eines bestimm- ten Segmentes des Sektorenrades. Die Breite bzw. Größe des Segmentes bedingt dabei eine Mittelung sowie eine Totzeit, wodurch dieser Drehzahlwert noch nicht die gewünschte Aktualität aufweist.
Erfindungsgemäß werden deshalb zusätzlich Teilsegment- Durchläufe erfasst und ausgewertet. Vor und nach der Bestimmung des Drehzahlwertes aus der Zeitdauer des Durchlaufes des Segmentes wird jeweils ein Teilsegment-Durchlauf erfasst und ein entsprechender Gradient ermittelt. Da dieser Gradient mit Hilfe von kleinen, hochaktuellen Teilsegment-Durchläufen bestimmt wird, ermöglicht er eine Aktualisierung des Drehzahlwertes. Natürlich kann aus den Teilsegment-Durchläufen allei- ne nicht auf die Drehzahl geschlossen werden, ohne Fehler durch hochfrequente, der Drehzahl überlagerte Störungen zu verursachen. Aus den Zeitdauern der Gradienten der Teilsegment-Durchläufe kann jedoch der Drehzahlwert aktualisiert werden. Mit diesen Gradienten ist somit eine Aktualisierung des Drehzahlwertes möglich, wodurch im Vergleich zur konventionellen Tiefpassfilterung oder Mittelwertbildung ein nahezu totzeitfreies Drehzahlsignal erhalten wird. Ein solches Signal wirkt sich auf die dynamischen Eigenschaften verschiede- ner Regelkreise beim Betrieb einer Brennkraftmaschine (z.B. Regelung der Leerlaufdrehzahl) vorteilhaft aus.
Dadurch, dass der Gradient der aus den Teilsegment-Durchläufen gewonnenen Drehzahlinformation zur Korrektur des Dreh- zahlwertes verwendet wird, wird eine Information über die periodische Wiederkehr segmentspezifischer Schwingungen bei der Bildung des Drehzahlwertes einbezogen.
Bei einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine leisten die einzel- nen Zylinder durch Fertigungstoleranzen bedingt in der Regel unterschiedliche Momentenbeiträge. Dies kann zwar durch eine entsprechende Zylinderausgleichsregelung teilweise ausgeglichen werden, jedoch führt die Drehzahl der Brennkraftmaschine auch dann eine periodische Schwingung aus, die durch die un- terschiedlich momentenliefernden Arbeitsspiele der einzelnen Zylinder bedingt sind. Weiter hat das Segmentrad fertigungsbedingte Unregelmäßigkeiten. Deshalb kann man annehmen, dass eine sich ausbildende Profilform des Drehzahlverlaufes im Vergleich zu einem vorangegangenen Segment unverändert bleibt. Da zur Korrektur des Drehzahlwertes der Gradient aufeinanderfolgender Teilsegment-Durchläufe verwendet wird, spielt die (unverändert bleibende) Profilform des Drehzahlverlaufes keine Rolle.
Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich grundlegend von einer Extrapolarisierung: es wird nicht mit einem aktuellen Gradienten in die Zukunft „spekuliert" . Stattdessen er- fährt der „veraltete" Drehzahlwert mit Hilfe des aktuellen Gradienten eine Aktualisierung.
Die Erfassung und Berechnung des Drehzahl-Gradienten kann da- bei auf viele geeignete Arten durchgeführt werden. Beispielsweise ist es möglich, die Änderungen der Zeitdauer der Teilsegment-Durchläufe in Form einer mathematischen Funktion zu wichten. Dazu können je nach zulässigem Rechenaufwand auch verschiedene Teilsegment-Durchläufe herangezogen werden, bei- spielsweise um eine zeitliche Ableitung zu bilden.
Eine besonders einfache und zweckmäßige Form des Gradienten liegt jedoch überraschenderweise durch Differenzbildung zweier Drehzahlinformationen vor, die aus Zeitdauern zweier auf- einanderfolgender Teilsegment-Durchläufe gewonnen wurden, wobei diese beiden Durchläufe jeweils direkt vor und nach der Erfassung des Segmentes, aus der der Drehzahlwert bestimmt wird, liegen sollten, um eine möglichst hohe Aktualisierung zu erreichen. Bei anderer Wahl der zur Gradientenbestimmung herangezogenen Teilsegment-Durchläufe, die prinzipiell natürlich möglich ist, müssen mitunter Einschränkungen an die Aktualität der korrigierten Drehzahlinformationen hingenommen werden.
Die Differenzbildung hat weiter den Vorteil, dass dabei eine additive Verknüpfung mit dem Drehzahlwert möglich ist, und somit eine Operation verwendet werden kann, die bekanntermaßen wenig Rechenaufwand erfordert.
Die Größe des Teilsegments, das zur Bestimmung des Gradienten herangezogen wird, kann der jeweiligen Anwendung angepasst werden. Dabei gilt grundsätzlich, dass kürzere Teilsegmente eine stärkere Aktualisierung des Drehzahlwertes ermöglichen, gleichzeitig aber höhere Fehleranfälligkeit auf kurzperiodi- sehe Störungen der Drehzahl mit sich bringen. Verlängert man die Größe des Teilsegments, so sinkt diese Störungsanfällig- keit und gleichzeitig aber auch die Aktualität des korrigierten Drehzahlwertes .
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielhaft noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigt :
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Brennkraftmaschine, deren Drehzahl erfasst werden soll,
Fig. 2 eine Zeitreihe des Drehzahlverlaufs einer Brennkraftmaschine und
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Drehzahler- fassung.
In Fig. 1 ist schematisch eine Brennkraftmaschine 1 gezeigt, deren Betrieb über nicht näher bezeichnete Leitungen von einem Steuergerät 2 gesteuert wird. Dieses Steuergerät 2 ermit- telt Betriebsparameter der Brennkraftmaschine, beispielsweise die Drehzahl N sowie die Last, und teilt der Brennkraftmaschine 1, bei der es sich im schematisch dargestellten Beispiel um eine Vierzylinder-Brennkraftmaschine handelt, eine Kraftstoffmenge zu, die zur Abwicklung des Betriebs erforder- lieh ist.
Die Brennkraftmaschine 1 versetzt eine Kurbelwelle 3 in Drehung, die ein (nicht dargestelltes) Kraftfahrzeug antreibt. Auf der Kurbelwelle 3 sitzt ein Sektorenrad 4, das 60 Zähne aufweist. Die Zähne des Sektorenrades 4 werden von einem Induktiv- oder Hall-Sensor 5 abgefühlt, der seine Signale über nicht bezeichnete Leitungen an das Steuergerät 2 leitet.
Aus den Signalen des Sensors 5 bestimmt das Steuergerät 2 die für die Steuerung des Betriebes der Brennkraftmaschine 1 erforderliche Information über die Drehzahl N. Dazu greift das Steuergerät 2 in einem noch zu beschreibenden Verfahren zur Drehzahlerfassung auf ein Korrekturmodul 6 zu, das bei der Bestimmung der Drehzahl eine noch zu erläuternde Korrektur ausführt. Dabei kann das Korrekturmodul 6 auch als Softwaremodul für einen im Steuergerät 2 befindlichen Mikroprozessor ausgebildet sein.
Für den Betrieb der Brennkraftmaschine 1 benötigt das Steuergerät 2 Kenntnis der aktuellen Drehzahl N der Kurbelwelle 3. Diese Information ist beispielsweise bei der Bestimmung der in -die Zylinder der Brennkraftmaschine 1, die im vorliegenden Beispiel eine Dieselbrennkraftmaschine ist, einzuspritzende Kraftstoffmasse sowie der Wahl des Einspritzzeitpunktes erforderlich. Die Drehzahlinformation sollte deshalb für einen optimalen Betrieb der Brennkraftmaschine zu 'dem Zeitpunkt, zu dem die Einspritzung durchgeführt wird, möglichst aktuell sein und der tatsächlichen Drehzahl N der Kurbelwelle 3 entsprechen.
Der Drehung des Sektorenrades 4 sind periodische Drehzahl- Schwingungen überlagert, die von unterschiedlichen Momentenbeiträgen der einzelnen Zylinder der Vierzylinder-Brennkraftmaschine 1 sowie von Ungleichmäßigkeiten des Sektorenrades 4 herrühren.
Diese Schwankungen sind in Fig. 2 gut zu erkennen, in der die Drehzahl N über der Zeit t als Drehzahlverlauf 7 eingetragen ist. Weiter ist die mittlere Drehzahl 10 in den Graphen der Fig. 2 eingezeichnet.
Weiter ist in Fig. 2 das Signal des Sensors 5 als Zeitreihe
13 eingetragen. Das Rechtecksignal dieser Zeitreihe zeigt die Durchläufe der einzelnen Zähne des Sektorenrades. Während des Durchlaufs eines, im vorliegenden Beispiel 30 Zähne umfassenden Segmentes des Sektorenrades, dessen Breite in Fig. 2 mit 8 eingezeichnet ist, schwankt ersichtlich die Drehzahl. Dies führt dazu, dass zu einem beliebigen Zeitpunkt tO oder tl aus der Drehgeschwindigkeit des Sektorenrades, die sich in der Abfolge von Pulsen der Zeitreihe 13 wiederspiegelt, eine momentane Drehzahl errechnet würde, die nicht der aktuellen mittleren Drehzahl entspricht. So ist z. B. zum Zeitpunkt tO die aktuelle mittlere Drehzahl in der Größenordnung von 1,7 x 1000 U/min, wogegen man aus der Abtastung eines Teilsegment- Durchlaufs in Form der letzten drei Zähne vor dem Zeitpunkt tO (diese Breite ist in Fig. 2 mit 9 eingezeichnet) eine Momentandrehzahl in der Größenordnung von 2,5 x 1000 U/min erhalten würde.
Bestimmt man die mittlere Drehzahl der Brennkraftmaschine aus der Zeitdauer, die der Durchlauf eines Segmentes mit der Segmentbreite 8 dauert, erhält man den Wert der mittleren Drehzahl an der Segmentmitte 18, die in Fig. 2 durch eine gestri- chelte Linie eingezeichnet ist. Diese mittlere Drehzahl ist folglich um eine halbe Segmentbreite veraltet.
Zur Aktualisierung wird deshalb das in Fig. 3 als Ablaufdiagramm dargestellte Verfahren durchgeführt:
Nachfolgend bezeichnet das den Bezugszeichen angefügte Element n bzw. n-1, ob die jeweilige Größe beim aktuellen Durchlauf des Sektorenrades oder beim vorherigen Durchlauf bestimmt wurde. Dieses Element stellt also einen Laufindex dar.
Zuerst wird in einem Schritt SO die Zeitdauer Ta_n-1 des Durchlaufs eines Teilsegments mit der Teilsegmentbreite 9 gemessen. Dieses Teilsegment umfasst im vorliegenden Beispiel drei Zähne des Sektorenrades und liegt in der Darstellung der Fig. 2 zwischen den Linien 11 und 12.
Anschließend wird in Schritt SI, um einen ersten Drehzahlwert zu bestimmen, die Durchlaufzeit eines kompletten Segmentes mit der Segmentbreite 8 erfasst, indem die Zeit gemessen wird, die der Durchlauf der entsprechenden Zähne des Sektorenrades 4 am Sensor 5 dauert. Wird dabei der Durchlauf aller Zähne des Sektorenrades 4 erfasst, so stellt die ermittelte Durchlaufzeit direkt den Kehrwert der Drehfrequenz der Kurbelwelle 3 dar. Umfasst das Segment, dessen Durchlaufzeit Ts bestimmt wird, dagegen nicht alle Zähne des Sektorenrades 4, muss die gemessene Durchlaufzeit durch den Anteil dividiert werden, den das gemessene Segment am gesamten Umfang des Sektorenrades hat, um die Drehzahl in Hz zu erhalten. Darauf kann allerdings auch verzichtet werden.
Anschließend wird in einem Schritt S2 wiederum die Zeitdauer des Durchlaufs des Teilsegments mit der Teilsegmentbreite 9 gemessen. Dies wird als Zeitdauer Ta_n abgespeichert.
Nun wird in einem Schritt S3 ein erster Drehzahlwert NO durch folgende Gleichung
N0 = — Ts
bestimmt, der die mittlere Drehzahl zum Zeitpunkt des Durchlaufs der Segmentmitte 18 entspricht.
Anschließend wird in einem Schritt S4 ein Gradient des Teilsegment-Durchlaufs bestimmt. Dieser Gradient ist in Fig. 2 schematisch mit 14 eingezeichnet. Der Gradient wird dabei nach folgender Formel berechnet:
Dabei bezeichnet a den Anteil, den das Teilsegment am Gesamtumfang des Sektorenrades hat. Im vorliegenden Beispiel beträgt die Teilsegmentbreite 9 drei Zähne, was bei einem Sektorenrad 4 mit sechzig Zähnen zu einem Anteil a = 1/20 führt. Der derart in Schritt S4 berechnete Gradient G gibt die zeit- liehe Entwicklung der aus dem Teilsegment-Durchläuf ermittelten Drehzahl wieder. Mit diesem Gradienten G wird der zuvor berechnete erste Drehzahlwert NO in einem Schritt S5 mittels folgender Gleichung korrigiert:
Nl = NO + G.
Diese Korrektur ist in Fig. 2 durch einen Pfeil 15 veranschaulicht. Wie zu sehen ist, weicht der korrigierte zweite Drehzahlwert Nl nur um einen kleinen Fehler 16 von der tatsächlichen, zum Zeitpunkt tl vorliegenden mittleren Drehzahl ab. Dieser Fehler 16 ist sehr viel geringer, als der Fehler 17, der zwischen der mittleren Drehzahl zum Zeitpunkt der Segmentmitte 18 und der mittleren Drehzahl zum Zeitpunkt tl bestünde.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Bestimmung der Drehzahl einer Brennkraftmaschine, bei dem a) ein von der Brennkraftmaschine angetriebenes Sektorenrad abgetastet wird, b) ein Durchlauf eines bestimmten Segmentes des Sektorenrades erfasst, die Zeitdauer dieses Segment-Durchlaufes gemessen und daraus ein Drehzahlwert bestimmt wird, c) ein Durchlauf eines bestimmten Teils des Segmentes vor und nach der Bestimmung des Drehzahlwertes erfasst und ein Gradient der Zeitdauer des Teilsegment-Durchlaufes bestimmt wird und d) der Drehzahlwert mit dem Gradienten verknüpft wird, um den Drehzahlwert zu aktualisieren.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem aus jedem Durchlauf des bestimmten Teils des Segmentes ein Kurzzeitdrehzahlwert ermittelt und der aretmetische Mittelwert aus den Kurzzeitdreh- zahlwerten vor und nach der Bestimmung des Drehzahlwertes als Gradient verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Gradient additiv mit dem Drehzahlwert verknüpft wird.
4. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, bei dem das Teilsegment zwischen 1/5 und 1/60 des Segmentes umfasst.
EP02797901A 2001-09-07 2002-09-06 Drehzahlerfassungsverfahren Withdrawn EP1423709A1 (de)

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