EP2643577A1 - Steuerung und verfahren zur drehzahlerfassung einer brennkraftmaschine - Google Patents

Steuerung und verfahren zur drehzahlerfassung einer brennkraftmaschine

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Publication number
EP2643577A1
EP2643577A1 EP11770106.0A EP11770106A EP2643577A1 EP 2643577 A1 EP2643577 A1 EP 2643577A1 EP 11770106 A EP11770106 A EP 11770106A EP 2643577 A1 EP2643577 A1 EP 2643577A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
speed
internal combustion
combustion engine
detected
time
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11770106.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Roessle
Ewald Mauritz
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.)
SEG Automotive Germany GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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 Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2643577A1 publication Critical patent/EP2643577A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/04—Testing internal-combustion engines
    • G01M15/042—Testing internal-combustion engines by monitoring a single specific parameter not covered by groups G01M15/06 - G01M15/12
    • G01M15/046—Testing internal-combustion engines by monitoring a single specific parameter not covered by groups G01M15/06 - G01M15/12 by monitoring revolutions
    • 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
    • F02D41/009—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating position or synchronisation signals
    • 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
    • F02D41/0097—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating speed signals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08—Circuits specially adapted for starting of engines
    • F02N11/0851—Circuits specially adapted for starting of engines characterised by means for controlling the engagement or disengagement between engine and starter, e.g. meshing of pinion and engine gear
    • F02N11/0855—Circuits specially adapted for starting of engines characterised by means for controlling the engagement or disengagement between engine and starter, e.g. meshing of pinion and engine gear during engine shutdown or after engine stop before start command, e.g. pre-engagement of pinion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/06—Reverse rotation of engine
    • 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
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/042—Introducing corrections for particular operating conditions for stopping the engine

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting rotational speeds of a crankshaft of an internal combustion engine with a signal wheel with marks on the crankshaft, wherein by means of a sensor, the marks on the signal wheel of a detection and evaluation device are detected and evaluated.
  • the invention further relates to a computer program product and a controller having a detection device, and an evaluation device comprising a microcomputer with a program memory.
  • DE 101 23 022 A1 or DE 101 43 954 C1 discloses a speed detection method on an internal combustion engine. Teeth of a gear attached to a crankshaft are scanned by a sensor.
  • DE 10 2006 01 1 644 A1 describes a device and a method for detecting peripheral speeds of two gear parts in order to bring them into engagement with one another at a definable peripheral speed for starting the internal combustion engine.
  • DE 10 2008 040 830 A1 describes a method and a device of a start-stop control for an internal combustion engine, in order to mesh a pinion, driven by a starter motor, into a rotating ring gear of an outgoing internal combustion engine.
  • DE 199 33 844 A1 describes a device for detecting the reverse rotation of a rotating part of an internal combustion engine.
  • the passage past several teeth is detected by a sensor and the associated absolute time, that is, the tooth time is noted in a table. Since the geometric distance of the teeth is known, a speed and an angle can be calculated over the teeth times. The speed is usually calculated from averaging over several past teeth times. Typically, six teeth are to be calculated, whereby not all teeth are taken into account or a segment-by-segment calculation is carried out in order to obtain as smooth a signal as possible. It will depending on
  • Speed, right cycle, maximum length of the time table and selected averaging may not include certain tooth times in the calculation. Furthermore, there is at least one tooth space to provide a crank synchronize wave. Another advantage is that a conventional signal wheel can be used, only by programming the software can be achieved with standardized hardware increased measurement accuracy. Marks can be, for example, teeth that are scanned by means of an optical sensor or Hall sensor.
  • n equal to, for example, 850 revolutions per minute, in particular a sector section up to about 18 ° evaluated.
  • n 850 revolutions per minute
  • each detected mark is evaluated.
  • Each sector segment smaller than 18 ° to be evaluated comprises two brands each.
  • the highest possible accuracy for determining the speed of the crankshaft is already achieved by the detection and evaluation of two consecutive teeth.
  • no more teeth are left out in order to achieve averaging.
  • each detected mark is supplemented with additional information in the form of a time stamp.
  • each detected mark is assigned an absolute time, not a relative one. The speed curve is thus very accurately mapped.
  • the center of a gap between two marks is calculated from a triple of rotational speed n, an angle ⁇ and a time stamp t S t.
  • a decay function is, as long as this is safe towards zero, or in particular linear down is counted, in which an average total slope over several teeth of the previous spout of the internal combustion engine is used.
  • the method is preferably further developed as follows, that is, when a speed threshold n N , in particular below the amount, the output speed is set to "0".
  • the rotational speed is set to "0" and then a calculated rotational speed n is calculated and output, if a second mark with the same
  • the accuracy for calculating the rotational speed is increased by increasing the computing clock.
  • a conventional calculation clock for speed and angle calculation of the motor control has a computing distance of, for example, 10 milliseconds.
  • the clock rate is reduced to 5 milliseconds, more preferably 1 millisecond, and most preferably less than 1 millisecond.
  • the speed can be controlled to a signal event, in particular calculated synchronously to the mark.
  • the detected signal can be provided as soon as possible with a calculated speed available.
  • the object is also achieved by a computer program which can be loaded into a program memory with program instructions as a microcomputer in order to carry out all the steps of a previously or subsequently described method, in particular if the computer program product is executed in the controller.
  • the computer program product is preferably deposited on a non-volatile memory in the form of a microchip.
  • the computer program product can preferably be implemented as a module in an already existing controller.
  • the computer program product has the further advantage that it can easily be adapted to empirical values and thus maintenance and / or optimization of individual method steps can be carried out cost-effectively with little effort.
  • a control with a detection device an evaluation device comprising a microcomputer with a program memory for accurate speed detection of an internal combustion engine in that the method described above is executable with the controller.
  • the applications of such a controller which may be a motor control, for example, are diverse. For example, to provide a high-precision speed detection for a timely injection point of fuel in the cylinder of an internal combustion engine be advantageous or to control correspondingly highly accurate valves of the internal combustion engine.
  • a further preferred application lends itself to the prognosis of the speed curve of an outgoing internal combustion engine in the application of a start-stop system of a motor vehicle, by means of the ring gear of an internal combustion engine a starter pinion and thus increase the availability of a restart.
  • the microcomputer of the controller operates with a clock rate of less than 10 milliseconds, more preferably about 1 millisecond.
  • FIG. 1 shows a detail of a schematic circuit diagram of a motor vehicle with inventive control and internal combustion engine
  • FIG. 2 is a flowchart of a method according to the invention for operating the controller.
  • FIG. 5 is an enlarged time-speed-angle diagram of FIG. 4 with a reverse rotation of the crankshaft of the internal combustion engine
  • Fig. 6 is a time-arithmetic
  • Fig. 7 is a time-speed diagram with respect to low speeds.
  • Fig. 1 shows a circuit diagram of a controller 1 for detecting the rotational speed of an internal combustion engine.
  • the controller 1 is, for example, a motor controller which is connected to sensors and actuators in the information and control contact or internal combustion engine.
  • the controller 1 also has the functions in a start-stop operation to control a starting device 100.
  • the starting device 100 which includes a starter motor 4 with a starter pinion 5 and a meshing device 6, can be controlled by the controller 1.
  • the controller 1 controls the starting device 100 such that the starter pinion 5 is meshed into a ring gear 8 of the outgoing internal combustion engine 2.
  • the starter motor 4 is accelerated to a certain speed and the lever 7 is actuated by the Einspurvorraum 6.
  • n of the internal combustion engine 2 at the outlet In order to determine the rotational speed n of the internal combustion engine 2 at the outlet as accurately as possible, devices which are already present on the internal combustion engine 2 are used. On a crankshaft 9, which serves as a drive shaft, a signal wheel 12 with marks in the form of teeth with a number of, for example, 60 is arranged. The marks M1-M7 are detected by means of a sensor 11.
  • the sensor 1 1 is either an optical sensor or a Hall sensor.
  • the detected signals are transmitted to the controller 1 by the sensor 1 1.
  • the controller 1 comprises a microcomputer 13, a program memory 14 and a detection device 10 for detecting the signals transmitted by the sensor 11.
  • the detection device 10 can also be arranged directly on the sensor 1 1, so that the detection device 10 converts the signals detected by the sensor 11 into signals that can be processed by the microcomputer 13.
  • the microcomputer 13 with the program memory 14 serves as an evaluation device in order to carry out the method according to the invention.
  • the controller 1 and the starter 100 are powered by a battery 15.
  • the controller 1 detects further states from the internal combustion engine 2 by means of sensors and actuates actuators, such as, for example, the fuel injection, if appropriate valve actuators, which have been omitted for reasons of simplification.
  • FIG. 2 shows a flowchart of a method sequence as it is run through by the controller 1 according to the invention.
  • a first step S1 the internal combustion engine 2 is started by the starting device 100, at the same time the crankshaft 9 is synchronized by means of the sensor 11 and the detection device 10 and the evaluation device 13.
  • these are usually the omission of teeth, so tooth gaps is adjusted accordingly, the fuel injection and the valve timing.
  • a conventional speed detection takes place, wherein the speed detection takes place on the basis of mean values of measured marks on the signal wheel 12.
  • the step S2 is optional as well as the following polling step A3. That is, according to particular embodiments can be done immediately a high-accuracy speed detection, for example, when a computer is used with a 1 ms clock cycle.
  • the interrogation step A3 it is checked whether the rotational speed of the internal combustion engine 2 is smaller than an idle rotational speed n, or it is checked by the controller 1, if there is a stop condition, after which the internal combustion engine is to be turned off due to a start-stop operation. If this query step A3 is not affirmative, control remains in optional step S2.
  • n Molor calculates the engine speed at time t n and this is the average speed at time t is effective .
  • the engine crankshaft angle [°] from the center of a tooth gap at time t is effective , that is, the engine position at which the determined average rotational speed is effective.
  • Z z is the number of teeth in the sprocket including the missing teeth for synchronization purposes.
  • t n _ ! is the absolute tooth time of the previous tooth [s]
  • t n is the absolute tooth time of the current tooth [s].
  • the speed n between two brands is very precisely determined, with a very small sector section preferably being assumed to be between 6 and 18 °.
  • additional information is added to each detected mark in the form of an absolute timestamp.
  • the center of each gap between two marks is calculated from a triple of the rotational speed n at an angle a and a time stamp. It is thus for each mark or the middle of a gap of two brands a triplet of a speed n, Wnkel a and an absolute time ffektiv known.
  • n h If, below a certain speed threshold n h, no new mark is detected in an expected time T 1, it is hyperbolic to an estimated turning moment. number n s counted down.
  • the function for the hyperbolic counting down is set in a calculation rule in the controller 1.
  • step A6 If the query step A6 is answered in the affirmative, then the controller 1 comes to an end in method step S8 since no speed n is to be detected and evaluated.
  • the high-precision calculation of the rotational speed in step S4 can also take place in that, for example, the calculation clock of the microcomputer 13 is increased, that is to say the computing clock is less than 10 milliseconds, for example 5 or even less than 1 millisecond.
  • the calculation clock may also be event-controlled, that is, synchronous with the mark.
  • only one computer program product is implemented in the controller 1, so that the hardware side is essentially already known and present in conventional vehicles.
  • FIG. 3 shows a time-speed-angle diagram with marks from the signal wheel 12.
  • An engine speed n 9 shows the actual engine speed n 9 over the time t of the crankshaft 9.
  • the times t1, t3, t5, t7 and t9 are marked with diamond boxes, on each of which a mark M1-M5 in the form of a tooth is detected and on which a calculation of the rotational speed n with respect to the respective last mark ke takes place. That is, at time t3, the signal wheel 12 has rotated 6 degrees further degrees to 12 degrees, and thus a certain speed can be calculated at time t3.
  • the calculated speed is shown in FIG. 3 with empty quadrilaterals and denoted by n i3 , n i5 , n i7 and n i9 .
  • Fig. 3 are designated. Further, the calculated angles ⁇ of the centers of the spaces between two marks are plotted at points t 2 , t 4 , t 6 and t 8 .
  • the actual angles ⁇ of the half-period between two marks are slightly higher because the speed drops between two brands and vice versa it is slightly lower as the speed increases.
  • FIG. 4 shows a time-speed-angle diagram with the speed range of an outgoing internal combustion engine 2.
  • the x-axis is the time axis t on the left side, the rotational speed n 9 of the crankshaft 9 is plotted and superposed is the Wnkel a, which is detected by the detection device 10 by means of the sensor 1 1.
  • the detection device 10 At time t 10 is the
  • the controller 1 is switched to high-precision speed detection.
  • the segment ⁇ is detected in segments.
  • the characteristic ⁇ ⁇ ⁇ results.
  • the next segment a M 2 is detected.
  • the third segment is detected with a M 3.
  • the speed n has fallen below 400 revolutions per minute, so that the further speed curve n 9 can be assigned to the segment S3.
  • the crankshaft 9 is in a zero crossing, that is, the crankshaft 9 rotates from the Time t 40 briefly back to the time t 50 and remains from the time t 50 stand.
  • Fig. 4 shows a time-speed-angle diagram updated for each tooth. 5 shows an enlarged detail from the time t 30 of the time
  • Speed-angle diagram according to FIG. 4.
  • the rotational speed n 9 is hyperbolic counted down, for example, at less than 100 revolutions per minute, if a new mark, in this case a tooth, is not detected by the sensor 1 1 after an expected time.
  • the hyperbolic decay occurs, for example, until the time t 40 . If there is a reversal of direction during the
  • Counting down a tooth is detected in a different direction, the counting down is continued with a changed sign before the speed, cf. dashed speed curve.
  • the rotational speed is set to zero in a change of direction according to a calculation rule for return, rather than negative speeds calculated, since this corresponds to a continuous speed curve. Only with a second tooth in the same direction of rotation a calculated, possibly negative speed is output. If a reversal of the direction of rotation is detected, the speed calculation remains active. From the time t 42 , a second tooth has been detected, so that negative speeds are detected, for example in the range of 40 revolutions per minute.
  • the speed sounds hyperbolic for example in the time range t 48 until time t 50 against "zero" until a speed n 9 is detected and calculated, for example, 10 revolutions per minute, which as a standstill with a speed n 0
  • a flag is set as soon as the count down is started and the flag is released again as soon as this state is left, which has the advantage that this state is explicitly marked for other functions, for example as a suitable time to track becomes.
  • Fig. 6 shows a time-right clock diagram with a comparison of the conventional speed calculation and the fine, inventive speed calculation.
  • a tooth shape physical mark signal is represented by rectangular teeth of marks M 1, M2, M3, M6 and M7.
  • the marks M4 and M5 are tooth spaces to synchronize the signal wheel 12.
  • , R10 M indicate a 10 millisecond calculation grid in the conventional calculation, such as averaged over several teeth in a computing step.
  • time t oo, t2oo, t 30 o, t 6 and t oo 70 o marks M1-M7 according to the new sampling ER- construed and used for the speed calculation.
  • the relative speed times are recorded in a table and the average of, for example, 6 teeth is calculated.
  • the absolute times are preferably recorded.
  • the half between the teeth times is back-calculated.
  • the speed n is thus formed from a time interval of the last two to x mark signals.
  • the angle ⁇ of the tooth is subtracted from the half tooth spacing at the time of calculation to set the center between the two marks.
  • the current absolute calculation time t 2 oo is calculated back by a subtraction of the half duration from the time of the first to the second mark.
  • relative tooth times can also be recorded and from this the speed can be calculated.
  • FIG. 7 shows an enlarged detail of FIG. 5 with respect to the hyperbolic counting down.
  • a physical mark signal MS1 takes place.
  • a second physical mark signal MS2 is detected at time 1 34 .
  • the rotational speed n 9 is maintained at a constant value in the microcomputer 13 as long as the new time duration T 0 is smaller
  • T x is. If the time duration T 0 exceeds the time duration T t , a hyperbolic counting down is started in accordance with a known calculation rule so that a speed of less than 10 revolutions is detected at the time t 39 . To the Time t 40 is thus assumed a speed of zero revolutions.
  • n 60 [s / min]
  • t 36 is the current time of the measurement and t 35 is the time duration to be measured T 0 is equal to t 3 6-t 3 4. All figures only show schematic representations that are not true to scale. Incidentally, reference is made in particular to the drawings for the invention as essential.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Erfassung von Drehzahlen (n) einer Brennkraftmaschine (2) mit einem Signalrad (12) mit Marken (M1-M7) zur Signalisierung auf einer Kurbelwelle (9) der Brennkraftmaschine (2) beschrieben, wobei mittels eines Sensors (11) die Marken (M1-M7) auf dem Signalrad (12) von einer Erfassungs- und Auswertevorrichtung (10) erfasst und ausgewertet werden. Um eine hochgenaue Drehzahlerfassung zu realisieren, werden die Drehzahlen (n) zur Erhöhung der Genauigkeit aufgrund von einem reduzierten Sektorenabschnitt des Signalrads, mit einem Sektorenabschnitt von ca. 6° bis 35°, ausgewertet.

Description

Beschreibung Titel
Steuerung und Verfahren zur Drehzahlerfassung einer Brennkraftmaschine Stand der Technik
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erfassung von Drehzahlen einer Kurbelwelle von einer Brennkraftmaschine mit einem Signalrad mit Marken auf der Kurbelwelle, wobei mittels eines Sensors die Marken auf dem Signalrad von einer Erfassungs- und Auswertevorrichtung erfasst und ausgewertet werden. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Computerprogrammprodukt und eine Steuerung mit einer Erfassungsvorrichtung, und einer Auswertevorrichtung, die einen Mikrocomputer mit einem Programmspeicher umfasst.
Es ist bekannt die Drehzahl einer Brennkraftmaschine für eine Motorsteuerung zu Synchronisationszwecken zur zeitgenauen Einspritzung in den einzelnen Zylindern an einer Kurbelwelle zu erfassen. Hierfür wird die Drehbewegung eines auf der Kurbelwelle angeordneten Zahnrads durch einen Sensor erfasst. Das Zahnrad ist synchronisierbar. Dafür sind mindestens eine oder zwei festgelegte Zahnlücken vorgesehen.
Beispielsweise aus der DE 101 23 022 A1 oder der DE 101 43 954 C1 ist ein Drehzahlerfassungsverfahren an einer Brennkraftmaschine bekannt. Zähne eines an einer Kurbelwelle angebrachten Zahnrads werden mittels eines Sensors abgetastet.
Die DE 10 2006 01 1 644 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erfassung von Umfangsgeschwindigkeiten zweier Getriebeteile, um diese mit einer definierbaren Umfangsgeschwindigkeit für einen Start der Brennkraftmaschine miteinander in Eingriff zu bringen. Die DE 10 2008 040 830 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung einer Start-Stopp-Steuerung für eine Brennkraftmaschine, um ein Zahnritzel, angetrieben von einem Startermotor, in einen sich drehenden Zahnkranz einer auslaufenden Brennkraftmaschine einzuspuren.
Die DE 199 33 844 A1 beschreibt eine Einrichtung zur Erkennung des Rückdrehens eines rotierenden Teils einer Brennkraftmaschine.
Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren, eine Steuerung und ein Computerprogrammprodukt der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine hochgenaue Drehzahlerfassung realisierbar ist.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Gegenstand der Patentansprüche 1 , 9 und 10 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Es ist ein Gedanke der Erfindung, zur Erhöhung der Genauigkeit einer Bestimmung der Drehzahl der Brennkraftmaschine, einen abzutastenden Sektorenabschnitt des Signalrads zu reduzieren, insbesondere einen Sektorenabschnitt von ca. 6° bis 35° auszuwerten.
Herkömmlicherweise wird zur Erfassung der Drehbewegung das Vorbeistreichen mehrere Zähne über einen Sensor erfasst und die dazugehörige Absolutzeit, das heißt die Zahnzeit in einer Tabelle vermerkt. Da der geometrische Abstand der Zähne bekannt ist, kann über die Zahnzeiten eine Drehzahl und ein Winkel berechnet werden. Die Drehzahl wird meist aus einer Mittelung über mehrere vergangene Zahnzeiten berechnet. Typisch sind sechs Zähne zu berechnen, wobei nicht alle Zähne berücksichtigt werden oder eine segmentweise Berechnung erfolgt, um ein möglichst geglättetes Signal zu erhalten. Dabei werden je nach
Drehzahl, Rechentakt, maximaler Länge der Zahnzeitentabelle und gewählter Mittelung unter Umständen bestimmte Zahnzeiten nicht in die Berechnung miteinbezogen. Ferner ist mindestens eine Zahnlücke vorhanden, um eine Kurbel- welle zu synchronisieren. Ein weiterer Vorteil ist, dass ein herkömmliches Signalrad eingesetzt werden kann, lediglich durch Programmierung der Software kann mit standardisierter Hardware eine erhöhte Messgenauigkeit erzielt werden. Marken können beispielsweise Zähne sein, die mittels eines optischen Sensors oder Hallsensors abgetastet werden.
Um eine Drehzahl unter einer Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine möglichst genau zu beschreiben, reicht die herkömmliche Rechnung nicht aus, da es somit zu Ungenauigkeiten kommen könnte. Deshalb wird erfindungsgemäß bei einer insbesondere niedrigeren Drehzahl als der Leerlaufdrehzahl ein genaueres Verfahren zur Detektierung der Drehzahl und Auswertung der Drehzahl ausgeführt. Es wird also ein Sektorenabschnitt von ca. 6° bis 35°, insbesondere bis 18° ausgewertet. Auf eine Mittelung wird verzichtet, weil somit eine größere Genauigkeit erzielt wird. Das heißt für jeden einzelnen Sektorenabschnitt bis 30° bzw. 35° wird jeweils eine Drehzahl erfasst und ausgewertet. Dieses erfasste Signal lässt sich auf vielfältige Weise von der Motorsteuerung verarbeiten. Zum einen ist somit eine noch genauere Einspritzung der Brennkraftmaschine möglich, sowie eine entsprechende Ansteuerung der Ventile. Zum anderen ist eine Auslaufprognose bei einer ausgeschalteten Brennkraftmaschine genauer durchführbar beispielsweise um frühzeitig ein Starterritzel in einen sich drehenden Zahnkranz einer auslaufenden Brennkraftmaschine einzuspuren.
Gemäß einem weiter bevorzugten Verfahren wird ab Erreichen einer ersten unteren Drehzahlschwelle n gleich beispielsweise 850 Umdrehungen pro Minute, insbesondere ein Sektorenabschnitt bis zu ca. 18° ausgewertet. Somit wird bei einem Signalrad mit beispielsweise 60 Markierungen, in Form von Zähnen, weiter bevorzugt jede erfasste Marke ausgewertet. Ein auszuwertender Sektorenabschnitt kleiner < 18° umfasst jeweils zwei Marken. Somit wird bereits durch das Erfassen und Auswerten von zwei hintereinander liegenden Zähnen eine höchstmögliche Genauigkeit zur Drehzahlbestimmung der Kurbelwelle erzielt. Es werden somit erfindungsgemäß nicht mehr Zähne ausgelassen, um eine Mittlung zu erzielen. Um die Genauigkeit zur Bestimmung der Drehzahl zu erhöhen, wird jeder erfassten Marke eine zusätzliche Information in Form eines Zeitstempels hinzugefügt. Somit wird jeder erfassten Marke eine Absolutzeit zugeordnet und nicht eine relative. Der Drehzahlverlauf ist somit sehr genau abbildbar.
Weiter bevorzugt wird die Mitte eines Zwischenraums zweier Marken aus einem Trippel aus Drehzahl n, einem Winkel α und einem Zeitstempel tSt berechnet. Somit wird exakter auf die tatsächliche Drehzahl der Kurbelwelle zurückgeschlossen. Die tatsächliche Drehzahl zwischen zwei Punkten ergibt sich somit aus der Mitteilung zweier Drehzahlen.
Um auch kleinere Drehzahlen zu bestimmen, wird erfindungsgemäß die Bedingung geprüft, wenn unterhalb einer bestimmten Drehzahlschwelle nh keine neue Marke in einer erwarteten Zeit T0 erfasst wird, wird bevorzugt hyperbolisch auf eine geschätzte Drehzahl ns herunter gezählt, wobei die Funktion ist n=
1 [Umdrehung/Mitnute]/Taktueii - TZahn Oder alternativ eine Abklingfunktion ist, solange diese sicher gegen Null geht, oder insbesondere linear heruntergezählt wird, in dem eine gemittelte Gesamtsteigung über mehrere Zähne des bisherigen Auslaufs der Brennkraftmaschine genutzt wird.
Um die Genauigkeit weitem zu verbessern, wird das Verfahren bevorzugt wie folgt weitergebildet, das heißt wenn eine Drehzahlschwelle nN, insbesondere betragsmäßig, unterschritten, die ausgegebene Drehzahl auf„0" gesetzt wird.
Gemäß einer die Erfindung weiterbildenden Verfahren, wird in einer Bedingung geprüft, ob eine Drehrichtungsumkehr detektiert wird, ist dies der Fall, so wird die Drehzahl auf„0" gesetzt und dann wieder eine berechnete Drehzahl n berechnet und ausgegeben, wenn eine zweite Marke mit gleicher Drehrichtung erfasst wird. Dies hat den Vorteil, den Drehzahlverlauf bis zum tatsächlichen Stillstand genau abzubilden und mit möglichst einer kleinen Drehzahldifferenz einzuspuren. Ein Einspuren in zu tiefe negative Drehzahlen wird verhindert. Gemäß einem alternativen oder zusätzlichen weiter bevorzugten Verfahren wird die Genauigkeit zur Berechnung der Drehzahl dadurch erhöht, dass der Rechentakt erhöht wird. Ein herkömmlicher Rechentakt zur Drehzahl und Winkelberechnung von der Motorsteuerung hat einen Rechenabstand von beispielsweise 10 Millisekunden. Weiter bevorzugt ist der Rechentakt auf 5 Millisekunden, besonders bevorzugt auf 1 Millisekunde und besonders vorteilhaft unter einer Millisekunde verkürzt. Alternativ oder zusätzlich kann die Drehzahl zu einem Signalereignis gesteuert, insbesondere synchron zur Marke berechnet werden. Somit kann das detektierte Signal möglichst zeitnah mit einer errechneten Drehzahl zur Verfügung gestellt werden.
Die Aufgabe wird auch durch ein Computerprogramm gelöst, das in einen Programmspeicher mit Programmbefehlen als Mikrocomputer ladbar ist, um alle Schritte eines zuvor oder nachfolgenden beschriebenen Verfahrens auszuführen, insbesondere wenn das Computerprogrammprodukt in der Steuerung ausgeführt wird. Das Computerprogrammprodukt ist bevorzugt auf einem nicht flüchtigen Speicher in Form eines Mikrochips niedergelegt. Das Computerprogrammprodukt lässt sich vorzugsweise als Modul in eine bereits vorhandene Steuerung implementieren. Das Computerprogrammprodukt hat den weiteren Vorteil, dass es leicht an empirische Werte anpassbar ist und somit eine Wartung bzw. eine Optimierung einzelner Verfahrensschritte mit geringem Aufwand kostengünstig ausführbar sind.
Die Aufgabe wird auch durch eine Steuerung mit einer Erfassungsvorrichtung, einer Auswertevorrichtung, die einen Mikrocomputer mit einem Programmspeicher zur genauen Drehzahlerfassung einer Brennkraftmaschine umfasst dadurch gelöst, dass mit der Steuerung das oben geschriebene Verfahren ausführbar ist. Die Anwendungsmöglichkeiten einer solchen Steuerung, die beispielsweise eine Motorsteuerung sein kann, sind vielfältig. Beispielsweise kann eine hochgenaue Drehzahlerfassung für einen zeitgenauen Einspritzpunkt von Kraftstoff in die Zylinder einer Brennkraftmaschine vorzusehen vorteilhaft sein oder um entsprechend hochgenau Ventile der Brennkraftmaschine anzusteuern. Eine weitere bevorzugte Anwendung bietet sich zur Prognose des Drehzahlverlaufs einer auslaufenden Brennkraftmaschine bei der Anwendung eines Start-Stopp-Systems eines Kraftfahrzeugs an, um in den Zahnkranz einer Brennkraftmaschine mittels eines Starterritzels einzuspuren und somit die Verfügbarkeit eines Wiederstarts zu erhöhen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform arbeitet der Mikrocomputer der Steuerung mit einem Rechentakt unter 10 Millisekunden, besonders bevorzugt mit ca. 1 Millisekunde.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Ausschnitt eines schematischen Schaltplans eines Kraftfahrzeugs mit erfindungsgemäßer Steuerung und Brennkraftmaschine,
Fig. 2 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben der Steuerung,
Fig. 3 ein Zeit-Drehzahl-Winkel-Diagramm mit Marken eines Signalrads,
Fig. 4 ein Zeit-Drehzahl-Winkeldiagramm im unteren Drehzahlbereich einer auslaufenden Brennkraftmaschine,
Fig. 5 ein vergrößertes Zeit-Drehzahl-Winkel-Diagramm der Fig. 4 mit einem Rückdrehen der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine,
Fig. 6 ein Zeit-Rechentaktdiagramm und
Fig. 7 ein Zeit-Drehzahldiagramm bezüglich niedriger Drehzahlen. Ausführungsformen der Erfindung
Die Fig. 1 zeigt einen Schaltplan einer Steuerung 1 zur Erfassung der Drehzahl einer Brennkraftmaschine. Die Steuerung 1 ist beispielsweise eine Motorsteuerung, die mit Sensoren und Aktoren im Informations- und Steuerkontakt oder Brennkraftmaschine steht. Die Steuerung 1 hat zudem die Funktionen in einem Start-Stopp-Betrieb eine Startvorrichtung 100 anzusteuern. Hierfür ist die Startvorrichtung 100, die einen Startermotor 4 mit einem Starterritzel 5 sowie eine Einspurvorrichtung 6 umfasst, von der Steuerung 1 ansteuerbar. Die Steuerung 1 steuert erfindungsgemäß die Startvorrichtung 100 derart an, dass in einen Zahnkranz 8 der auslaufenden Brennkraftmaschine 2 das Starterritzel 5 eingespurt wird. Hierfür wird der Startermotor 4 auf eine bestimmte Drehzahl beschleunigt und der Hebel 7 von der Einspurvorrichtung 6 betätigt. Um möglichst hochgenau die Drehzahl n der Brennkraftmaschine 2 beim Auslauf zu bestimmen, wird auf Vorrichtungen zurückgegriffen, die bereits an der Brennkraftmaschine 2 vorhanden sind. Auf einer Kurbelwelle 9, die als Antriebswelle dient, ist ein Signalrad 12 mit Marken in Form von Zähnen mit einer Anzahl von beispielsweise 60 angeordnet. Die Marken M1-M7 werden mittels eines Sensors 1 1 detektiert. Der Sensor 1 1 ist entweder ein optischer Sensor oder ein Hall-Sensor. Die erfassten Signale übermittelt der Sensor 1 1 an die Steuerung 1. Die Steuerung 1 umfasst einen Mikrocomputer 13, einen Programmspeicher 14 und eine Erfassungsvorrichtung 10 zum Erfassen der Signale, die vom Sensor 11 übermittelt werden. Die Erfassungsvorrichtung 10 kann auch am Sensor 1 1 direkt angeordnet sein, sodass die Erfassungsvorrichtung 10 die vom Sensor 11 detektierten Signale in vom Mikrocomputer 13 verarbeitbare Signale umwandelt. Der Mikrocomputer 13 mit dem Programmspeicher 14 dient als Auswertevorrichtung, um das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Die Steuerung 1 und die Startvorrichtung 100 werden von einer Batterie 15 mit Spannung versorgt. Die Steuerung 1 detektiert von der Brennkraftmaschine 2 weitere Zustände mittels Sensoren und steuert Aktoren wie beispielsweise die Kraftstoffeinspritzung gegebenenfalls Ventilstellaktoren an, die aus Gründen der Vereinfachung weggelassen sind.
Die Fig. 2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrensablaufs, wie er erfindungs- gemäß von der Steuerung 1 durchlaufen wird. In einem ersten Schritt S1 wird die Brennkraftmaschine 2 von der Startvorrichtung 100 gestartet, gleichzeitig wird mittels des Sensors 11 und der Erfassungsvorrichtung 10 und Auswertevorrichtung 13 die Kurbelwelle 9 synchronisiert. Anhand von Marken, die einer Synchronisierung dienen, diese sind gewöhnlicher weise das Weglassen von Zähnen, also Zahnlücken wird dementsprechend die Kraftstoffeinspritzung und die Ventilsteuerung justiert.
In einem Schritt S2 findet eine herkömmliche Drehzahlerfassung statt, wobei die Drehzahlerfassung aufgrund von Mittelwerten von gemessenen Marken auf dem Signalrad 12 erfolgt. Der Schritt S2 ist genauso wie der folgende Abfrageschritt A3 optional. Das heißt gemäß besonderer Ausführungsformen kann sofort eine hochgenaue Drehzahlerfassung erfolgen, wenn beispielsweise ein Rechner mit einem 1 ms-Rechentakt eingesetzt ist. Im Abfrageschritt A3 wird geprüft, ob die Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 kleiner einer Leerlaufdrehzahl n ist bzw. es wird von der Steuerung 1 geprüft, ob eine Stopp Bedingung vorliegt, nach der die Brennkraftmaschine aufgrund eines Start-Stopp-Betriebs ausgeschaltet werden soll. Wird dieser Abfrageschritt A3 nicht bejaht, so bleibt die Steuerung im optionalen Schritt S2.
Wrd der Abfrageschritt A3 bejaht, so erfolgt in einem Schritt S4 eine hochgenaue Berechnung der Drehzahl n9 von der Kurbelwelle 9. Bei der hochgenauen Berechnung erfolgt keine Mittelung mehr über einen größeren Sektorenabschnitt des Signalrads, sondern jede Marke, die erfasst wird, wird ausgewertet und dazu wird die Geschwindigkeit errechnet. Hierbei wird folgende Berechnungsvorschrift angewendet:
60[— ]
Cl — Cl 4-
^Moto ^Motor-l ' Wobei nMolor die Motordrehzahl berechnet zum Zeitpunkt tn ist und diese ist die mittlere Drehzahl zum Zeitpunkt t effektiv ist.
Dabei ist Motor der Kurbelwellenwinkel [°] von der Mitte eines Zahnzwischenraums zum Zeitpunkt teffektiv , das heißt die Motorposition bei der die ermittelte mittlere Drehzahl effektiv ist.
* effektiv ist der zu n Motor u nd a Motor zugeordnete Bereich errechneter Zeitpunkt.
Zz ist die Zähnezahl im Zahnkranz einschließlich der fehlenden Zähne für Synchronisationszwecke. tn _! ist die absolute Zahnzeit des vorhergehenden Zahnes [s] t n ist die absolute Zahnzeit des aktuellen Zahnes [s].
Somit wird sehr genau die Drehzahl n zwischen zwei Marken bestimmt, wobei von einem sehr kleinen Sektorenabschnitt bevorzugt zwischen 6 bis 18° ausgegangen wird. Um die Berechnung exakter durchzuführen, wird jeder erfassten Marke eine zusätzliche Information in Form eines absoluten Zeitstempels hinzugefügt. Dabei wird die Mitte eines jeden Zwischenraums zwischen zwei Marken aus einem Trippel aus der Drehzahl n einem Winkel a und einem Zeitstempel berechnet. Es ist somit für jede Marke bzw. der Mitte eines Zwischenraums zweier Marken ein Trippel aus einer Drehzahl n, Wnkel a und einer Absolutzeit ffektiv bekannt.
Wrd eine bestimmte Drehzahlschwelle n betragsmäßig unterschritten, so wird dabei die ausgegebene Drehzahl n auf„0" gesetzt.
Wenn unterhalb einer bestimmten Drehzahlschwelle n h keine neue Marke in einer erwarteten Zeit T^ erfasst wird, wird hyperbolisch auf eine geschätzte Dreh- zahl n s heruntergezählt. Die Funktion für das hyperbolische Herunterzählen ist in einer Berechnungsvorschrift in der Steuerung 1 festgelegt.
Die Steuerung 1 geht in einen Abfrageschritt A6 über, in dem festgestellt wird, ob die Brennkraftmaschine 2 fest mit einer Drehzahl n=0 stehengeblieben ist. Ist dies nicht der Fall, wird in einem Abfrageschritt A7 weiter geprüft, ob die Brennkraftmaschine 2 sich vielleicht zurückgedreht hat. Wenn eine Drehrichtungsumkehr detektiert wird, wird bevorzugt zuerst die Drehzahl n auf„0" gesetzt und dann wieder eine Drehzahl n berechnet und ausgegeben, wenn eine zweite Marke mit gleicher Drehrichtung erfasst wird. In diesem Fall springt die Steuerung 1 wieder in Schritt S4 über andernfalls geht die Steuerung 1 wieder in den Abfrageschritt A6 über.
Wird der Abfrageschritt A6 bejaht, so kommt die Steuerung 1 im Verfahrensschritt S8 zu einem Ende, da keine Drehzahl n zu erfassen und auszuwerten ist.
Die hochgenaue Berechnung der Drehzahl im Schritt S4 kann auch dadurch erfolgen, dass beispielsweise der Rechentakt des Mikrocomputers 13 erhöht wird, das heißt, dass der Rechentakt kleiner 10 Millisekunden ist, beispielsweise 5 oder noch niedriger als 1 Millisekunde ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Rechentakt auch ereignisgesteuert, das heißt synchron zur Marke erfolgen. Vorzugsweise wird in der Steuerung 1 lediglich ein Computerprogrammprodukt implementiert, sodass die Hardwareseite im Wesentlichen bereits bekannt und in herkömmlichen Fahrzeugen vorhanden ist.
Die Fig. 3 zeigt ein Zeit-Drehzahl-Winkel-Diagramm mit Marken von dem Signalrad 12.
Eine Drehzahlgerade n 9 zeigt die tatsächliche Drehzahl n 9 über die Zeit t der Kurbelwelle 9.
Spiegelbildlich darunter sind die Zeitpunkte t1 , t3, t5, t7 und t9 mit Rautekästchen markiert, an denen jeweils eine Marke M1-M5 in Form eines Zahns erfasst wird und an denen eine Berechnung der Drehzahl n bezüglich jeweils der letzten Mar- ke erfolgt. Das heißt zum Zeitpunkt t3 hat sich das Signalrad 12 um 6° weitere Grad auf 12° gedreht, und somit ist eine bestimmte Drehzahl zum Zeitpunkt t3 berechenbar. Die berechnete Drehzahl ist in der Fig. 3 mit nicht ausgefüllten Vierecken dargestellt und mit n i3 , n i5 , n i7 und n i9 bezeichnet. Um die Drehzahl n in der Mitte von zwei Marken zu berechnen, wird eine Zeitkorrektur mit der halben Zeit zwischen der jeweils erfassen Zeit der Marken zurückgerechnet. Dabei wird immer von einer Absolutzeit ausgegangen. Hierfür ist zu jeder erfassten Marke eine Absolutzeit in Form eines Zeitstempels als Information hinzugefügt worden. Somit wird die tatsächlich berechnete Durchschnittsdrehzahl vom Zwischenraum zwischen zwei Marken berechnet, die mit as 2 as 4 as6 und as8 in der
Fig. 3 bezeichnet sind. Ferner sind die berechneten Winkel α der Mitte der Zwischenräume zwischen zwei Marken mit Punkten eingezeichnet zu den Zeitpunkten t2 , t4 , t6 und t8 . Die tatsächlichen Wnkel α der halben Periode zwischen zwei Marken liegen etwas darüber, da die Drehzahl zwischen zwei Marken abfällt und umgekehrt liegt er etwas darunter, wenn die Drehzahl ansteigt.
Die Fig. 4 zeigt ein Zeit-Drehzahl-Winkel-Diagramm mit dem Drehzahlbereich einer auslaufenden Brennkraftmaschine 2.
Die x-Achse ist die Zeitachse t auf der linken Seite ist die Drehzahl n9 der Kurbelwelle 9 aufgetragen und überlagert ist der Wnkel a, der von der Erfassungsvorrichtung 10 mittels des Sensors 1 1 erfasst wird. Zum Zeitpunkt t10 ist die
Drehzahl noch sehr hoch, beispielsweise über der Leerlaufdrehzahl n8so mit über 850 Umdrehungen pro Minute.
Zum Zeitpunkt t10 wird die Steuerung 1 auf hochgenaues Drehzahlerfassen umgestellt. Hier wird segmentweise der Wnkel α erfasst. Somit ergibt sich die Kennlinie αΜι . Zum Zeitpunkt t20 wird das nächste Segment a M2 erfasst. Zum Zeitpunkt t30 wird das dritte Segment mit aM3 erfasst. Hierbei ist die Drehzahl n unter 400 Umdrehungen pro Minute gesunken, sodass der weitere Drehzahlverlauf n9 dem Segment S3 zugeordnet werden kann. Zum Zeitpunkt t40 befindet sich die Kurbelwelle 9 in einem Nulldurchgang, das heißt die Kurbelwelle 9 dreht ab dem Zeitpunkt t40 kurzzeitig bis zum Zeitpunkt t50 zurück und bleibt ab dem Zeitpunkt t50 stehen. Die Fig. 4 zeigt ein Zeit-Drehzahl-Winkel-Diagramm, das für jeden Zahn aktualisiert wird. Die Fig. 5 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt ab dem Zeitpunkt t30 vom Zeit-
Drehzahl-Winkel-Diagramm gemäß der Fig. 4. Zu einem Zeitpunkt t34 ist die letzte Marke M detektiert worden. Ab einem Zeitpunkt t35 wird die Drehzahl n9 beispielsweise bei unter 100 Umdrehungen pro Minute hyperbolisch heruntergezählt, wenn eine neue Marke, hier also ein Zahn, nach einer erwarteten Zeit nicht vom Sensor 1 1 erfasst wird. Das hyperbolische Abklingen erfolgt beispielsweise bis zum Zeitpunkt t40 . Kommt es zu einer Drehrichtungsumkehr während des
Herunterzählens, ein Zahn wird in eine andere Richtung detektiert, wird das Herunterzählen mit einem geänderten Vorzeichen vor der Drehzahl fortgesetzt, vgl. gestrichelter Drehzahlverlauf. Gemäß einer bevorzugten Variante, die mit voller Linie zum Zeitpunkt t40 dargestellt ist, wird bei einem Drehrichtungswechsel gemäß einer Berechnungsvorschrift für Rückpendeln die Drehzahl auf null gesetzt, statt negative Drehzahlen berechnet, da dies einem kontinuierlichen Drehzahlverlauf entspricht. Erst bei einem zweiten Zahn in gleicher Drehrichtung wird eine berechnete, unter Umständen negative Drehzahl ausgegeben. Wird eine Dreh- richtungsumkehr detektiert und so bleibt die Drehzahlberechnung weiter aktiv. Ab dem Zeitpunkt t42 ist ein zweiter Zahn detektiert worden, sodass negative Drehzahlen erfasst werden, beispielsweise im Bereich von 40 Umdrehungen pro Minute. Auch hier klingt im negativen Drehzahlbereich die Drehzahl hyperbolisch, beispielsweise im Zeitbereich t48 bis zum Zeitpunkt t50 gegen„null" ab, bis eine Drehzahl n9 unter beispielsweise 10 Umdrehungen pro Minute detektiert und errechnet wird, was als Stillstand mit einer Drehzahl n0 gleich null bewertet wird. Bevorzugt wird ein Merkzeichen, flag, gesetzt sobald mit dem Herunterzählen begonnen wird und das Merkzeichen wieder gelöst sobald dieser Zustand verlassen wird. Dies hat den Vorteil, dass dieser Zustand explizit für andere Funkti- onen wie beispielsweise als geeigneter Einspurzeitpunkt markiert wird. Die Fig. 6 zeigt ein Zeit-Rechentaktdiagramm mit einer Gegenüberstellung der herkömmlichen Drehzahlberechnung und der feinen, erfindungsgemäßen Drehzahlberechnung. Ein physikalisches Markensignal in Form von Zähnen ist mit Rechteckzähnen mit den Marken M 1 , M2, M3, M6 und M7 dargestellt. Die Marken M4 und M5 sind Zahnlücken, um das Signalrad 12 zu synchronisieren. Vertikale Balken R10|, R10M zeigen ein 10 Millisekunden Rechenraster bei der herkömmlichen Berechnung an, wie beispielsweise über mehrere Zähne in einem Rechenschritt gemittelt herangezogen werden. Dagegen werden zum Zeitpunkt ti oo, t2oo, t30o, t6oo und t70o Marken M1-M7 gemäß dem neuen Abtastverfahren er- fasst und zur Drehzahlberechnung herangezogen. Herkömmlich werden die relativen Drehzahlzeiten in einer Tabelle aufgezeichnet und der Durchschnitt aus beispielsweise 6 Zähne wird berechnet.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird auf einen Zeitpunkt tiC12 (=teffektiv) hingerechnet, der zwischen zwei Signalmarken beispielsweise in M 1 und M2 liegt. Es werden bevorzugt die Absolutzeiten aufgezeichnet. Die Hälfte zwischen den Zahnzeiten wird zurückgerechnet. Die Drehzahl n wird also aus einem zeitlichen Abstand der letzten zwei bis x Markensignale gebildet. In einem zweiten Schritt wird der Winkel α des Zahnes zum Berechnungszeitpunkt vom halben Zahnabstand abgezogen, um die Mitte zwischen den zwei Marken festzulegen. Um den Zeitpunkt tiC12 auf den hingerechnet wird zu bestimmen, wird die aktuelle absolute Berechnungszeit t2oo durch eine Subtraktion der halben Dauer von dem Zeitpunkt der ersten zur zweiten Marke zurückgerechnet. Alternativ können auch relative Zahnzeiten aufgezeichnet und daraus die Drehzahl berechnet werden.
Die Fig. 7 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 5 bezüglich des hyperbolischen Herunterzählens. Zu einem Zeitpunkt 1 32 erfolgt ein physikalisches Markensignal MS1. Nach einer Zeitperiode T.i wird ein zweites physikalisches Markensignal MS2 zum Zeitpunkt 1 34 erfasst. Die Drehzahl n9 wird im Mikrocomputer 13 auf einem konstanten Wert gehalten, solange die neue Zeitdauer T0 kleiner
T x ist. Überschreitet die Zeitdauer T0 die Zeitdauer T t wird mit einem hyperbolischen Herunterzählen gemäß einer bekannten Rechenvorschrift begonnen, sodass zum Zeitpunkt t39 eine Drehzahl unter 10 Umdrehungen detektiert wird. Zum Zeitpunkt t40 wird somit eine Drehzahl mit null Umdrehungen angenommen. Da- bei ist n = 60 [s / min ]
T0[s] * Zz[-].
t36 ist die aktuelle Zeit der Messung und t35 ist die zu messende Zeitdauer T0 ist gleich t36-t34. Alle Figuren zeigen lediglich schematische nicht maßstabsgerechte Darstellungen. Im Übrigen wird insbesondere auf die zeichnerische Darstellungen für die Erfindung als wesentlich verwiesen.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Erfassung von Drehzahlen (n) einer Brennkraftmaschine, mit einem Signalrad mit Marken (M1-M7) zur Signalisierung auf einer Kurbelwelle (9) der Brennkraftmaschine (2), wobei mittels eines Sensors (11) die Marken (M1-M7) auf dem Signalrad (12) von einer Erfassungs- und Auswertevorrichtung (10) erfasst und ausgewertet werden, wobei die Drehzahlen (n) zur Erhöhung der Genauigkeit aufgrund von einem reduzierten Sektorenabschnitt des Signalrads, mit einem Sektorenabschnitt von ca. 6° bis 35° ausgewertet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass, vorzugsweise ab Erreichen einer ersten unteren Drehzahlschwelle n8so, ein Sektorenabschnitt bis zu ca. 18° ausgewertet wird, wobei bevorzugt jede erfasste Marke ausgewertet wird, wobei insbesondere jeweils ein zwei Marken umfassender Sektorenabschnitt ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder erfassten Marke eine zusätzliche Information in Form eines Zeitstempels (tSt) hinzugefügt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitte des Zwischenraums zwischen zwei Marken aus einem Tripel aus Drehzahl (n), einem Winkel (a) und einem Zeitstempel (tSt) berechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bedingung geprüft wird, wenn unterhalb einer bestimmten Drehzahlschwelle (nh) keine neue Marke (M1-M7) in einer erwarteten Zeit (TO) erfasst wird, wird bevorzugt hyperbolisch auf eine geschätzte Drehzahl (ns) heruntergezählt oder alternativ die Funktion eine Abklingfunktion ist, solange diese sicher gegen Null geht, oder insbesondere linear heruntergezählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wird eine Drehzahlschwelle (n0), insbesondere betragsmäßig unterschritten, wird die ausgegebene Drehzahl auf„null" gesetzt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenn eine Drehrichtungsumkehr detektiert wird, die Drehzahl auf null gesetzt wird und dann wieder eine berechnete Drehzahl berechnet und ausgegeben wird, wenn eine zweite Marke mit gleicher Drehrichtung erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechentakt erhöht wird, insbesondere auf 5 ms, besonders bevorzugt auf 1 ms, weiter bevorzugt unter 1 ms und/oder dass die Drehzahl zu ei nem das Signal Ereignis gesteuert, insbesondere synchron zur Marke, berechnet wird.
Computerprogrammprodukt, dass in einem Programmspeicher (14) mit Programmbefehlen eines Mikrocomputers (13) ladbar ist, um alle Schritte eines Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen, insbesondere wenn das Computerprogrammprodukt in einer Steuerung (1) nach Anspruch 10 ausgeführt wird.
10. Steuerung (1) mit einer Erfassungsvorrichtung (10), einer Auswertevorrichtung, die einen Mikrocomputer (13) mit einem Programmspeicher (14) um- fasst, zur hochgenauen Drehzahlerfassung einer Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Start-Stopp-System eines Kraftfahrzeugs, wobei mit der Steuerung (1) das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausführbar ist, besonders bevorzugt zur Prognose des Drehzahlverlaufs einer auslaufenden Brennkraftmaschine.
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