本發(fā)明涉及預測在轉速傳感器信號的兩個信號邊沿之間的持續(xù)時間的方法以及用于其執(zhí)行的計算單元和計算機程序。
背景技術：
機動車內燃機一般具有所謂的傳感輪，可借此確定內燃機的轉速或曲軸角度。為此，借助轉速傳感器來掃描傳感輪。因為傳感輪具有相互角間距恒定的多個齒，故轉速傳感器提供具有交替升/降信號邊沿的信號。通過分析這兩個信號邊沿類型之一即所謂的有效信號邊沿，因此可以提供轉速信息或曲軸角度信息。
技術實現(xiàn)要素：
根據本發(fā)明，提出具有獨立權利要求特征的用于預測在轉速傳感器信號的兩個信號邊沿之間的持續(xù)時間的方法以及用于其執(zhí)行的計算單元和計算機程序。有利的實施方式是從屬權利要求以及以下描述的主題。
根據本發(fā)明的具有根據權利要求1的特征的方法用于估算在轉速傳感器信號的前后兩個有效信號邊沿之間的第一持續(xù)時間，所述兩個有效信號邊沿中的至少一個尚未獲得。
如已經在先描述地，可以借助轉速傳感器和傳感輪提供內燃機的轉速信息和/或曲軸角度信息。但是，這樣的信息一般只能直到最終獲得的即測量的或分析的信號邊沿時才提供?？梢蕴峁╆P于轉速或曲軸角度的、比通過有效信號邊沿所得到的更具體的信息，做法是例如在兩個前后緊接的有效信號邊沿之間加入一定數量的附加等距角度微量。但對于在最終獲得的有效信號邊沿之后的這種信息，例如必須知道在最終獲得的有效信號邊沿和尚未獲得的下一有效信號邊沿之間的持續(xù)時間。
如已經在先描述地，轉速傳感器提供與傳感輪的齒相關聯(lián)的一連串的升降信號邊沿，該傳感輪可被固定安裝在內燃機曲軸上且在內燃機轉動時在該轉速傳感器旁運動經過。一般，只關注降沿或升沿，在這里，這些邊沿被稱為有效信號邊沿。所述邊沿的出現(xiàn)與對應傳感輪齒的位置相關。還為了在邊沿之間也獲得細微角度信號或轉速信息，可以實現(xiàn)一個角度計數器，它繼續(xù)計數在兩個有效信號邊沿之間的角度微量的預定數量。兩個有效信號邊沿之間的間隔以下也被稱為增量期或持續(xù)時間。角度微量產生頻率此時對應于角度微量數量除以所述增量期或持續(xù)時間，所述增量期或持續(xù)時間只在下一有效信號邊沿時刻才被準確知曉。因為該頻率隨著用于下一增量的每個新信號邊沿被重新設定，故能盡量準確預測在到達下一信號邊緣之前的時間是有利的。在此情況下，可以動用曲軸信號存儲器，它存儲在一定時間段內過去所獲的持續(xù)時間的歷史，直到最舊的值又被新值覆寫。在所繪制的區(qū)域內包含了某些在工作循環(huán)之間重復的力矩變化例如空氣或油氣混合物在氣缸內壓縮時的壓縮形式，它們可被考慮用于改善持續(xù)時間預報的質量。
為了在這種持續(xù)時間預測意義上的估算，現(xiàn)在可以利用以下情況，在內燃機的不同氣缸或工作循環(huán)之間的一連串齒時間(持續(xù)時間)極其相似，因此，它們可以通過相互線性按比測算來繪制。
因此，例如針對待定的持續(xù)時間δti如此從緊接于前的持續(xù)時間δti-1和對應的經過一個氣缸間距或一個工作循環(huán)的參考持續(xù)時間δti-m和δti-m-1，可以如此表明一個估算值，采用前后緊鄰的參考持續(xù)時間之比。因此獲得：
在此，m對應于氣缸之間的齒距或者用于工作循環(huán)的齒距。氣缸間距在此應該是指內燃機的各個獨氣缸的點火時刻的角間距，在這里，工作循環(huán)形成氣缸間距與氣缸數的乘積。在四缸發(fā)動機情況下，例如氣缸間距為180度，工作循環(huán)為720度，這又對應于曲軸旋轉兩整圈。
但在此情況下有以下問題，在過去的參考范圍內即經過一個氣缸間距或一個工作循環(huán)的參考持續(xù)時間內的轉速波動不能總被轉用至未來。在首先只與曲軸角度相關但本身與轉速無關的壓縮力矩的情況下，預測范圍與參考范圍之間的轉速差越大，越不能保證可轉用性。
另外，可能也只參照緊接于前的持續(xù)時間歷史，例如只參照前兩個持續(xù)時間的比例。因而例如獲得：
在此情況下須假定，出現(xiàn)于在先持續(xù)時間內的轉速趨勢(升或降)也延續(xù)到未來。如果不是這種情況(例如在反轉點附近或在波動振蕩時在曲軸上在初次燃燒附近)，則不可能有下一持續(xù)時間的可靠估算。
現(xiàn)在，在所提出的方法中假定，增量期或持續(xù)時間的暫時波動由與角度相關的力矩m(φ)引起，該力矩在參考范圍內，即是預測范圍后的氣缸間距的多倍，并且在預測范圍內是相同的。這是可能的，因為所述假定非常近似地很好對應于與壓縮力矩的轉速關聯(lián)性相關的實際狀況。因為對于在一個氣缸內所包含的氣體量的壓縮來說與轉速無關地總是需要相同的力，故這也尤其適用于對此造成的加速力矩或減速力矩。此時適用：
其中，j是內燃機慣性矩，或者在分出變量之后是
其中，ω是角速度。通過該表達式的積分而得到了
如果人們將此公式與在參考范圍和預測范圍內的兩個相鄰持續(xù)時間相關聯(lián)，此時角度φ1和φ2作為對應于有效信號邊沿或參考信號邊沿的角度，則根據上述假定條件，這兩個范圍的力矩作用是相同的。因而得到
其中，δφ為在前后緊接的兩個有效信號邊沿之間的統(tǒng)一角度間距或者說傳感輪的兩個齒的間距，δti是第一持續(xù)時間，δti-1是第二持續(xù)時間，δti-m是第一參考持續(xù)時間，δti-m-1是第二參考持續(xù)時間。因為角度間距δφ為恒定的，故簡化得到：
就是說，造成對應于第一參考持續(xù)時間δti-m與第二參考持續(xù)時間δti-m-1之差的傳感輪運動變化所需要的力矩作用可以被轉至第一持續(xù)時間δti和第二持續(xù)時間δti-1。
所提出的方法相比于前述方法的優(yōu)點在于，例如在轉速遞增或轉速遞減情況下，即當在相同的平均轉速情況下不存在參考范圍和預測范圍時，可以完成切合實際的預測。
在發(fā)動機加速情況下，例如在所提出的方法中，第一參考持續(xù)時間δti-m與第二參考持續(xù)時間δti-m-1之差在所示轉換中按數值被減弱，即適用下式：
在發(fā)動機減速情況下，在所提出的方法中，第一參考持續(xù)時間δti-m與第二參考持續(xù)時間δti-m-1之差在轉換中按數值被放大，即適用下式：
而在前述方法情況下持續(xù)時間的相對比例保持不變，即下述關系適用：
就是說，所提出的方法考慮了轉速波動因為與轉速無關的周期性力矩而與轉速成反比地減小。而前述方法錯誤表達了反比性，就是說，轉速波動與轉速成正比。
優(yōu)選地，力矩作用被轉用至第一持續(xù)時間和第二持續(xù)時間，做法是第一持續(xù)時間由第二持續(xù)時間根據下述公式或該公式的泰勒級數展開來確定：
通過上述表達式的解，人們對于第一持續(xù)時間獲得所述公式。即，通過這種方式，第一持續(xù)時間可以很簡單地作為第二持續(xù)時間以及第一和第二參考持續(xù)時間的函數來表達和確定。
在此，所述公式有利地被認定為泰勒級數展開，在這里，泰勒級數展開采用至少直到一級，尤其至少直到二級。因為在該公式中出現(xiàn)了可在例如控制裝置的計算單元中通常只能費力計算地求出的根，故上述表達式可以借助泰勒級數展開被簡化成更簡便快速的運算。對此，假定下述假定條件適用：
它在本例中很好近似地得以滿足。在此情況下人們可以利用下述公式
在如下的二級泰勒級數展開中獲得第一持續(xù)時間
或者優(yōu)選的是，公式中的平方根在考慮特性曲線和/或查找表的情況下來確定。通過這種方式，也可以避免在計算單元中的復雜的根計算。
有利的是，第一持續(xù)時間由一個尚未獲得的信號邊沿和一個已獲得的或已確定的信號邊沿界定，或者可選地第一持續(xù)時間由兩個尚未獲得的信號邊沿界定。已獲得的信號邊沿在此應該是指下述信號邊沿，其已經存在于由轉速傳感器獲得的信號中，而已確定的信號邊沿可以是指估算的、尤其按照在此提出的方法估算的信號邊沿。那么在具有已獲得的信號邊沿的所述第一可選方案中，從已獲得的第二信號邊沿行至下一個尚待獲得的信號邊沿的第一持續(xù)時間因此被估算。由于尚待獲得的信號邊沿所處的時間段很短，故可以實現(xiàn)很精確的估算或預測。在具有已確定的信號邊沿的所述第一可選方案中，從已確定的即例如也是估算的第二信號沿行至尚待下一個尚待獲得的信號邊沿的第一持續(xù)時間在此可被估算。通過這種方式，例如通過多次采用所述方法，可以實現(xiàn)針對更不久之后的持續(xù)時間的預測。在所述第二可選方案中，例如可以直接估算尚處于更遠未來的第一持續(xù)時間。
所述持續(xù)時間最好分別通過前后緊接的兩個信號邊沿界定，而參考持續(xù)時間分別通過前后緊接的兩個參考信號邊沿界定。通過這種方式，由于兩個持續(xù)時間或參考持續(xù)時間之間相差很小，故可以實現(xiàn)很精確的預測。
在考慮了估算的第一持續(xù)時間情況下，有利地在界定第一持續(xù)時間的兩個信號邊沿之間確定轉速信息和/或曲軸角度信息。如前已述，為了轉速信息和/或曲軸角度信息，針對尚未獲得的信號邊沿的一個范圍需要估算或預測相應的持續(xù)時間。因為利用所提出的方法允許很精確地估算該持續(xù)時間，故它很好地適用于確定轉速信息和/或曲軸角度信息。
有利的是，轉速信息和/或曲軸角度信息被用于角度表、角度-時間換算、起動機控制用轉速預測和/或噴油規(guī)劃。這些應用是應用在尤其機動車中，其需要很精確的可由所提出的方法來提供的轉速信息和/或曲軸角度信息。因此，對于一般要求精確的曲軸靜止位置的起動機控制，可以利用所述的可以估算多個位于將來的持續(xù)時間的可能性來準確求出曲軸在內燃機慣性運轉時至停止的曲軸角度。在噴油規(guī)劃情況下例如可有目的地實現(xiàn)未來多次噴油動作的很精細的時間協(xié)調，尤其當這些噴油動作相互間隔的時間很短時。
根據本發(fā)明的計算單元如機動車控制裝置尤其在編程技術上設立用于執(zhí)行本發(fā)明的方法。
以計算機程序形式實現(xiàn)該方法也是有利的，因為這造成很低的成本，尤其當執(zhí)行控制裝置還被用于其它任務且因而本來就有時。適用于提供計算機程序的數據載體尤其是磁存儲器、光存儲器和電存儲器，例如硬盤、閃存、eeprom、dvd等。通過計算機網絡(互聯(lián)網、內聯(lián)網等)下載程序是可行的。
從說明書和附圖中得到本發(fā)明的其它優(yōu)點和實施方式。
本發(fā)明結合實施例在附圖中被示意性示出且以下參照附圖來描述。
附圖說明
圖1a和圖1b以兩幅不同的視圖示意性示出帶有轉速傳感器的傳感輪；
圖2示出轉速傳感器的信號曲線；
圖3示出如可被用在本發(fā)明方法的優(yōu)選實施方式中的持續(xù)時間和參考持續(xù)時間；
圖4a和圖4b示出在并非按照本發(fā)明的方法以及按照本發(fā)明方法的一個優(yōu)選實施方式中的估算持續(xù)時間與實際持續(xù)時間之比的對比。
具體實施方式
在圖1a中示意性示出具有曲軸110的內燃機100。在曲軸110上裝有傳感輪120，傳感輪與曲軸110抗轉動聯(lián)接。還示出了配屬的轉速傳感器130，其基于傳感輪120的掃描生成信號。轉速傳感器130此時例如可以為之固定地安置在合適的位置上。
另外示出呈控制裝置形式構成的計算單元140，它設立用于控制內燃機110。另外，計算單元140可以獲取由轉速傳感器130生成的信號。
在圖1b中以前視圖示出傳感輪120和轉速傳感器130。在這里示出了形成在傳感輪的外邊緣上的多個齒121。一般，這些齒按照間距δ(φ)=6°布置，即，設有60個齒。在在此所示的例子中，為概覽起見而示出了較少的齒。
轉速傳感器130例如可以具有線圈，即呈感應傳感器形式構成。通過這種方式，在轉速傳感器130的線圈中感生出信號，該信號由這些齒121或在每兩個齒之間的間隙形成。
在圖2中，現(xiàn)在示出了信號s，其由轉速傳感器在掃描傳感輪時提供。對此，相對于時間t繪制信號s。
在此，信號s示出具有信號升沿和信號降沿的矩形曲線。信號升沿和信號降沿通過傳感輪的齒在轉速傳感器旁轉動經過而產生。為了確定內燃機的轉速或曲軸角度，現(xiàn)在一般測定在前后相繼的兩個信號升沿或信號降沿之間的時間間隔。于是，可以通過不變的角度δφ很簡單地計算該轉速。
在這種情況下，例如選擇信號升沿作為有效信號邊沿f，即作為被用來確定轉速的信號邊沿。前后相繼的兩個有效信號邊沿f的時間間隔此時表明持續(xù)時間或增量期δ。在所示情況下，信號s直到時刻t0已經被獲得，這通過一條穿延線表示。
現(xiàn)在，在圖3中示出如何被用在本發(fā)明方法的優(yōu)選實施方式中的持續(xù)時間和參考持續(xù)時間。對此，相對于時間t繪制出持續(xù)時間δt。在此用v表示針對兩個不同轉速范圍的相對于時間t的持續(xù)時間δt的曲線。左側部分示出轉速較高且持續(xù)時間相應較短時的曲線，右側部分示出轉速較低且持續(xù)時間相應較長時的曲線。
另外，在曲線v中看到，持續(xù)時間在一個轉速范圍內也不是恒定的，而是波動的。這牽扯到所述轉速即便在轉速為平均恒定情況下也就內燃機的一個工作循環(huán)來看因為由錯開的氣缸施加給曲軸不同的轉矩而變化。
另外，現(xiàn)在在曲線v的右側部分中示出第一持續(xù)時間δti和第二持續(xù)時間δti-1。在曲線v的左側部分上示出了第一參考持續(xù)時間δti-m和第二參考持續(xù)時間δti-m-1。第一持續(xù)時間現(xiàn)在例如可以是如圖2所示的第一持續(xù)時間δti，此時尚未由轉速傳感器獲得界定的前有效信號邊沿。
持續(xù)時間和參考持續(xù)時間在此例如錯開一個氣缸間距δφz，其在四缸發(fā)動機情況下一般等于180°。通過這種方式保證了與角度相關的作用于曲軸上的力矩在兩種情況下是相同的。這由用于所述兩個參考持續(xù)時間的參考力矩mr(φ)和用于兩個持續(xù)時間的預測力矩mp(φ)來示出。
就是說，為此，第一持續(xù)時間可以根據上述公式由第二持續(xù)時間以及第一和第二參考持續(xù)時間來確定或算出。
在圖4a和圖4b中，關于時間t地分別示出了在不是根據本發(fā)明的方法以及根據本發(fā)明方法的優(yōu)選實施方式中的估算持續(xù)時間與實際持續(xù)時間之比δt/δt’。
在理想情況下，所述比例應該恒定取值1。在此，在參考持續(xù)時間中參照來自轉速傳感器的例如可位于計算單元中的信號存儲器的持續(xù)時間。參考持續(xù)時間在此例如處于過去的工作循環(huán)中。
所提出的方法(見圖4b)只在參考持續(xù)時間可用的時刻且在此時從時刻t1起生效。顯然，對于并未按照本發(fā)明的方法(見圖4a)，起效之后且在此也是從時刻t1起，與理想值1的偏差明顯大于在所提出的方法中的情況。