DE102019209721A1 - Method for determining deviations in the incremental lengths of an encoder wheel - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Bestimmen von Abweichungen der Inkrementlängen eines Geberrades, wobei das Geberrad zum Erfassen von Winkelgrößen einer Welle in einem Verbrennungsmotor eingesetzt wird, wobei eine Sensoranordnung verwendet wird, die das Geberrad und ein Sensorelement umfasst, wobei das Sensorelement ein Signal ausgibt, das eine Information zu mindestens einer Winkelgröße der Welle trägt, wobei das Signal in einer Freifall-Phase des Verbrennungsmotors erfasst wird.Method for determining deviations in the incremental lengths of a sensor wheel, wherein the sensor wheel is used to detect angular values of a shaft in an internal combustion engine, wherein a sensor arrangement is used which comprises the sensor wheel and a sensor element, wherein the sensor element outputs a signal containing information about carries at least one angular variable of the shaft, the signal being detected in a free-fall phase of the internal combustion engine.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen von Abweichungen der Inkrementlängen eines Geberrads, wobei das Geberrad zum Erfassen von Winkelgrößen einer Welle in einem Verbrennungsmotor eingesetzt wird, und eine Anordnung zum Durchführen des Verfahrens.The invention relates to a method for determining deviations in the incremental lengths of a transmitter wheel, the transmitter wheel being used to detect angular values of a shaft in an internal combustion engine, and an arrangement for performing the method.

Stand der TechnikState of the art

Beim Betrieb eines Verbrennungsmotors ist es erforderlich, Größen des Verbrennungsmotors, wie bspw. die Motorposition und die Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl des Verbrennungsmotors, zu erfassen. Hierzu ist es bekannt, die Winkelposition einer Welle des Verbrennungsmotors, bspw. der Kurbelwelle und/oder der Nockenwelle, zu erfassen. Die Winkelposition ermöglicht eine Aussage zur Motorposition. Die Änderung der Winkelposition über der Zeit ermöglicht eine Aussage zur Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl des Verbrennungsmotors.When operating an internal combustion engine, it is necessary to detect variables of the internal combustion engine, such as, for example, the motor position and the rotational speed or rotational speed of the internal combustion engine. For this purpose it is known to detect the angular position of a shaft of the internal combustion engine, for example the crankshaft and / or the camshaft. The angular position enables a statement to be made about the motor position. The change in the angular position over time enables a statement to be made about the rotational speed or rotational speed of the internal combustion engine.

Zur Erfassung von Winkelgrößen, in diesem Fall der Winkelposition und deren zeitlicher Änderung, werden Sensoranordnungen eingesetzt, die ein Geberrad und ein Sensorelement umfassen, wobei das Geberrad und das Sensorelement zusammenwirken. Das Geberrad ist direkt oder indirekt mit der entsprechenden Welle zu verbinden und zwar derart, dass dieses eine Drehung korrespondierend zu der Drehung der Welle ausführt.To detect angular variables, in this case the angular position and its change over time, sensor arrangements are used which include a transmitter wheel and a sensor element, the transmitter wheel and the sensor element interacting. The encoder wheel is to be connected directly or indirectly to the corresponding shaft in such a way that it executes a rotation corresponding to the rotation of the shaft.

Das Geberrad weist typischerweise an seinem Umfang Winkelmarken, wie bspw. Zähne, auf, die idealerweise gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet sind. Zwischen den Zähnen sind dann Lücken ausgebildet. Weiterhin ist die gleichmäßige Anordnung der Zähne typischerweise durch eine Informationsmarke, bspw. eine breite Lücke, d. h. ein Zahn fehlt, unterbrochen. Das Sensorelement erfasst nun in Abhängheit von das Sensorelement passierenden Zähnen und Lücken ein Signal, das eine Aussage zur Winkelgröße, nämlich Winkelposition und/oder Drehzahl, ermöglicht. In Abhängigkeit der Anzahl und Arten der Informationsmarken kann so auch mit dem Sensorelement ein Signal erzeugt werden, das eine Information zu der Drehrichtung trägt. Die Geometrien der Zähne und Lücken, insbesondere deren Längen bzw. Bogenlängen, werden als Inkrementlängen bzw. Segmentzeiten bezeichnet.The encoder wheel typically has angular marks on its circumference, such as teeth, which are ideally arranged at a uniform distance from one another. Gaps are then formed between the teeth. Furthermore, the even arrangement of the teeth is typically indicated by an information mark, e.g. a wide gap, i.e. H. one tooth missing, interrupted. As a function of the teeth and gaps passing through the sensor element, the sensor element now detects a signal which enables a statement to be made about the angular size, namely angular position and / or speed. Depending on the number and types of information marks, the sensor element can also be used to generate a signal that carries information about the direction of rotation. The geometries of the teeth and gaps, in particular their lengths or arc lengths, are referred to as incremental lengths or segment times.

Beim Einsatz solcher Sensoranordnungen zeigt sich, dass, bedingt durch Bauteiltoleranzen und Einbauvariationen, die realen Inkrementlängen nicht genau den idealen Inkrementlängen entsprechen. Aufgrund von Fertigungs-, Montagesowie weiteren Bauteiletoleranzen sind nämlich nicht alle Inkremente gleich lang. Diese Abweichungen, d. h. die Unterschiede zwischen idealen und realen Inkrementlängen, wirken sich auf das erfasste Sensorsignal aus, so dass bei Auswertung des Signals ggf. falsche Winkelgrößen ermittelt werden. Daher ist es erforderlich, diese Abweichungen zu bestimmen. Auf Grundlage der bestimmten Abweichungen können dann Korrekturwerte ermittelt werden, die wiederum bei der Auswertung des Sensorsignals zum Bestimmen der Winkelgrößen berücksichtigt werden können.When using such sensor arrangements, it turns out that, due to component tolerances and installation variations, the real incremental lengths do not exactly correspond to the ideal incremental lengths. Because of manufacturing, assembly and other component tolerances, not all increments are of the same length. These deviations, i.e. H. the differences between ideal and real incremental lengths have an effect on the recorded sensor signal, so that incorrect angle values may be determined when the signal is evaluated. It is therefore necessary to determine these deviations. Correction values can then be determined on the basis of the determined deviations, which in turn can be taken into account in the evaluation of the sensor signal for determining the angle variables.

Es werden Verfahren verwendet, um Abweichungen bzw. Unterschiede der Inkrementlängen des Geberrads zu korrigieren. Bislang eingesetzte Verfahren sind jedoch darauf ausgelegt, dass die Berechnung der Korrekturwerte im Schubbetrieb und bei geschlossenem Triebstrang stattfindet. Dadurch ist ein Lernen, d. h. ein Bestimmen der Abweichungen sowie ein Ermitteln und Berücksichtigen der Korrekturwerte, nur bei fahrendem Fahrzeug möglich.Methods are used to correct deviations or differences in the incremental lengths of the encoder wheel. However, the methods used to date are designed so that the calculation of the correction values takes place in overrun mode and with the drive train closed. Thereby learning, i.e. H. determining the deviations and determining and taking into account the correction values, only possible when the vehicle is moving.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Anordnung gemäß Anspruch 8 vorgestellt. Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.Against this background, a method with the features of claim 1 and an arrangement according to claim 8 are presented. Embodiments emerge from the dependent claims and from the description.

Auf die Erfassung von Abweichungen und ggf. deren Kompensation wird nachstehend eingegangen:The recording of deviations and, if necessary, their compensation is discussed below:

Die Winkelerfassung des Kurbelwinkels α der Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine erfolgt über ein Geberrad, welches an seinem Umfang gleichmäßig verteilt z Zähne aufweist. Der Winkelabstand zwischen den Zähnen des Geberrades beträgt α_Sm. Mittels eines Drehzahlgebers, der als ein Sensorelement ausgebildet sein kann, wird der Zeitpunkt detektiert, zu dem ein Zahn den Drehzahlgeber passiert. Mittels einer dem Drehzahlgeber nachgeschalteten Erfassungseinrichtung wird die Zeitdifferenz zweier aufeinander folgender Zähne detektiert, die Inkrementlänge bzw. Segmentzeit t_s. Aus dem Kehrwert der gemessenen Segmentzeit t_s wird die Drehzahl gemäß der nachfolgenden Beziehung $$\tilde{\text{n}}=\frac{{\alpha }_{sm}}{2\pi }\frac{1}{t_s\left(k\right)}$$

ermittelt. Der Winkel zwischen zwei Zähnen des Geberrades läßt sich auf der Basis der zuletzt gemessenen Segmentzeit t_s(k-1) gemäß nachfolgender Beziehung interpolieren: $$\alpha \left(\text{t}\right)=\mathrm{\alpha }{\text{ s}}_{\text{m}}\frac{t}{t_s\left(k-1\right)}$$

The angle detection of the crank angle α of the crankshaft of an internal combustion engine takes place via a transmitter wheel which has z teeth evenly distributed on its circumference. The angular distance between the teeth of the encoder wheel is α _Sm . By means of a speed sensor, which can be designed as a sensor element, the point in time at which a tooth passes the speed sensor is detected. By means of a detection device connected downstream of the speed sensor, the time difference between two the following teeth are detected, the incremental length or segment time t _s . From the reciprocal of the measured segment time t _s , the speed is calculated according to the following relationship $$\tilde{\text{n}}=\frac{{\alpha }_{sm}}{2\pi }\frac{1}{t_s\left(k\right)}$$

determined. The angle between two teeth of the encoder wheel can be interpolated on the basis of the last measured segment time t _s (k-1) according to the following relationship: $$\alpha \left(\text{t}\right)=\mathrm{\alpha }{\text{s}}_{\text{m}}\frac{t}{t_s\left(k-1\right)}$$

Die Drehzahl- und Winkelwerte ñ und α (t) können durch Toleranzeinflüsse verfälscht werden. Zu solchen Toleranzeinflüssen sind Teilungsfehler am Geberrad, Anbaufehler von Drehzahlgeber und Geberrad an der Stirnseite der Kurbelwelle sowie Sensortoleranzen zu zählen. Dadurch weichen die einzelnen Segmentwinkel α_S (k) vom Idealwert α_Sm nicht unerheblich ab.The speed and angle values ñ and α (t) can be falsified by tolerance influences. Such tolerance influences include pitch errors on the encoder wheel, mounting errors of the speed encoder and encoder wheel on the face of the crankshaft and sensor tolerances. As a result, the individual segment angles α _S (k) deviate not insignificantly from the ideal value α _Sm .

Um die Folgen fertigungs- und montagetechnisch bedingter auftretender Toleranzen zu mildern, werden bei heutigen Anwendungen der Drehzahlerfassung nur einzelne, ausgewählte Zähne zur Signalermittlung undauswertung herangezogen. Dadurch läßt sich zwar eine Verringerung des relativen Winkelfehlers $\frac{\mathrm{\Delta }{\alpha }_s}{{\alpha }_{Sm}}$

erzielen, jedoch wird dieser Vorteil durch eine Phasenverschiebung des Signals ts (k) erkauft, was nicht unerhebliche Nachteile in regelungstechnischer Hinsicht nach sich zieht.In order to mitigate the consequences of manufacturing and assembly-related tolerances, only individual, selected teeth are used for signal determination and evaluation in today's applications of speed measurement. This allows a reduction in the relative angle error $\frac{\mathrm{\Delta }{\alpha }_s}{{\alpha }_{\mathrm{S.}m}}$

achieve, but this advantage is paid for by a phase shift of the signal ts (k), which entails not inconsiderable disadvantages in terms of control technology.

Soll eine korrekte Winkelerfassung erfolgen, verbietet sich die Auswertung von Winkelsignalen, die an beliebig herausgegriffenen Zähnen des Geberrades ermittelt werden. Die Segmentzeiten ts (k) können auch bei einem idealen Geberrad an der Kurbelwelle aufgrund der Drehunförmigkeit des Verbrennungsmotores stark schwanken. Werden zu wenig Zähne des Geberrades zur Drehzahlermittlung ausgewertet werden, liefert die Gleichung $$\mathrm{\alpha }\left(\text{t}\right)=\mathrm{\alpha }{\mathrm{ }}_{\text{Sm}}\frac{t}{t_s\left(k-1\right)}$$

If the angle is to be measured correctly, it is forbidden to evaluate angle signals that are determined from any number of teeth on the encoder wheel. The segment times ts (k) can fluctuate considerably even with an ideal sender wheel on the crankshaft due to the irregular rotation of the internal combustion engine. If too few teeth of the encoder wheel are evaluated to determine the speed, the equation delivers $$\mathrm{\alpha }\left(\text{t}\right)=\mathrm{\alpha }{\mathrm{}}_{\text{Sm}}\frac{t}{t_s\left(k-1\right)}$$

Ergebnisse, die grob von den tatsächlichen Gegebenheiten abweichen können. Mittels der beschriebenen Verfahren lassen sich aus der Zeitdifferenz zweier aufeinanderfolgender Zähne genaue Winkel und Drehzahlwerte ermitteln, die nicht von Geberradtoleranzen beeinflusst werden. Die errechnete Drehzahl kann, um eine verbesserte Auslegung eines Reglers zu ermöglichen, nur eine minimale Phasenverschiebung gegenüber der analogen Drehzahl aufweisen.Results that may differ roughly from the actual circumstances. Using the method described, precise angles and speed values can be determined from the time difference between two consecutive teeth, which are not influenced by encoder wheel tolerances. In order to enable an improved design of a controller, the calculated speed can only have a minimal phase shift compared to the analog speed.

Mittels des voranstehend beschriebenen Verfahrens zur genauen Erfassung von Winkel und Drehzahl können gemessene Segmentzeiten ts (k) um gelernte Geberradfehler korrigiert werden, so daß sich die überlagernden Einflüsse von Geberradfehlern und Drehunförmigkeit des Verbrennungsmotors voneinander trennen lassen.Using the method described above for the precise detection of angle and speed, measured segment times ts (k) can be corrected by learned encoder wheel errors, so that the superimposed influences of encoder wheel errors and irregular rotation of the internal combustion engine can be separated from one another.

Mit einem der beschriebenen Verfahren wird die Drehunförmigkeit des Verbrennungsmotors aus dem Betriebspunkt des Motors, der durch die Drehzahl n, den Ladedruck p_l, sowie die Einspritzmenge m_E definiert ist, rekonstruiert. Dazu kann das Drehmoment durch dessen Gleichanteil Mo sowie n harmonische der ersten Hauptordnung des Verbrennungsmotors beschrieben werden.With one of the methods described, the rotational irregularity of the internal combustion engine is reconstructed from the operating point of the engine, which is defined by the speed n, the boost pressure p _l , and the injection quantity m _E. For this purpose, the torque can be described by its constant component Mo and n harmonics of the first main order of the internal combustion engine.

Anstelle der Rekonstruktion der Drehunförmigkeit der Verbrennungskraftmaschine aus einem speziellen, wohldefinierten Betriebspunkt kann die Drehunförmigkeit der Verbrennungskraftmaschine anhand der Frequenzanteile der Hauptordnungen des Motors bestimmt werden. Für diese Frequenzanteile lassen sich im Wege diskreter Fourier-Transformationen, über jeweils eine Kurbelwellenumdrehung der Betrag c_j und Phase φ_J der zugehörigen Segmentzeitschwankung bzw. Abweichungen in den Inkrementlängen bestimmen.Instead of reconstructing the rotational irregularity of the internal combustion engine from a special, well-defined operating point, the rotational irregularity of the internal combustion engine can be determined using the frequency components of the main orders of the engine. For these frequency components, the amount c _j and phase φ _{J of} the associated segment time fluctuation or deviations in the increment lengths can be determined by means of discrete Fourier transformations over one crankshaft revolution.

Das vorgestellte Verfahren basiert auf dem voranstehend beschriebenen Verfahren und dient zum Bestimmen von Abweichungen in bzw. bei den Inkrementlängen eines Geberrads, was wiederum zum Erfassen von Winkelgrößen einer Welle, bspw. einer Kurbelwelle oder einer Nockenwelle, in einem Verbrennungsmotor, insbesondere einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, eingesetzt wird. Zur Bestimmung der Abweichungen werden dabei ermittelte Segment- bzw. Zahnzeiten herangezogen. Die Zahnzeiten beschreiben die vom Steuergerät gemessenen zeitlichen Abstände der vom Geberradsensor erkannten Flanken der Geberradinkremente.The method presented is based on the method described above and is used to determine deviations in or in the incremental lengths of a sensor wheel, which in turn is used to detect angular values of a shaft, e.g. a crankshaft or a camshaft, in an internal combustion engine, in particular an internal combustion engine of a motor vehicle , is used. Determined segment or tooth times are used to determine the deviations. The tooth times describe the time intervals measured by the control unit between the edges of the encoder wheel increments recognized by the encoder wheel sensor.

Die bestimmten Abweichungen können dann zur Ermittlung bzw. Berechnung von Korrekturwerten herangezogen werden, die bei der Auswertung des Signals einer Sensoranordnung, die das Geberrad und ein Sensorelement umfasst, berücksichtigt werden. Das Verfahren zeichnet sich nunmehr dadurch aus, dass das Signal des Sensorelements ausgewertet wird, um die Abweichungen zu bestimmen. Die Ermittlung bzw. Erfassung des Signals und damit der Zahnzeiten erfolgt dabei in der sogenannten Freifall- bzw. Freefall-Phase des Verbrennungsmotors.The determined deviations can then be used to determine or calculate correction values which are taken into account when evaluating the signal from a sensor arrangement that includes the transmitter wheel and a sensor element. The method is now characterized in that the signal from the sensor element is evaluated in order to determine the deviations. The signal and thus the tooth times are determined or recorded in the so-called free-fall or free-fall phase of the internal combustion engine.

Zum Einleiten der Freifall-Phase wird zunächst der Verbrennungsmotor bei geöffnetem Antriebsstrang in einer sogenannten Hochlauf-Phase durch Betätigen des Gaspedals auf eine bestimmte, insbesondere eine hohe, Drehzahl gebracht. Diese Drehzahl liegt je nach Motortypyp typischerweise bei 4.000 bis 5.000 U/min. Dann wird die Betätigung des Gaspedals beendet, d. h. „der Fuß geht vom Gas“, und daraufhin sinkt die Drehzahl des Verbrennungsmotors wieder auf die Leerlaufdrehzahl. Diese Phase, in der die Drehzahl von ihrem Wert zum Ende der Hochlauf-Phase auf die Leerlaufdrehzahl absinkt, wird als Freilauf-Phase oder auch Freefall-Phase bezeichnet.To initiate the free-fall phase, the internal combustion engine is first brought to a certain, in particular a high, speed in a so-called run-up phase with the drive train open. Depending on the type of engine, this speed is typically 4,000 to 5,000 rpm. Then the operation of the accelerator pedal is stopped, i.e. H. “You take your foot off the accelerator”, and then the speed of the internal combustion engine drops back to idle speed. This phase, in which the speed drops from its value at the end of the run-up phase to the idling speed, is referred to as the free-running phase or also the free-fall phase.

Das vorgestellte Verfahren ermöglicht ein Beschleunigen des Einlernens der Funktion, so dass auch beim Fahrzeug im Stand, z. B. am Bandende oder in der Werkstatt, Korrekturwerte gelernt werden können.The presented method enables the learning of the function to be accelerated, so that even when the vehicle is stationary, e.g. B. at the end of the line or in the workshop, correction values can be learned.

Mit dem vorgestellten Verfahren kann durch eine Anpassung der Freigabestrukturen ein Schnelllernmodus im Freifall aktiviert werden. Weiterhin ist ggf. eine Einsparung von Zeit in der Fertigungsstraße beim OEM möglich. Zudem wird ein Einlernen der Funktion im Stand, z. B. bei Service-Aktionen beim Endkunden oder in der Werkstatt, ermöglicht, da die bisher notwendige Fahrzeugfahrt entfallen kann.With the method presented, a quick learning mode can be activated in free fall by adapting the release structures. Furthermore, time savings in the production line at the OEM may be possible. In addition, the function can be taught in while standing, e.g. B. for service campaigns at the end customer or in the workshop, since the previously necessary vehicle journey can be omitted.

Die vorgestellte Anordnung ist zum Durchführen des hierin vorgeschlagenen Verfahrens eingerichtet. Diese Anordnung kann in Software und/oder Hardware implementiert sein. Weiterhin kann diese in einem Steuergerät eines Kraftfahrzeugs integriert oder als solches ausgebildet sein.The arrangement presented is set up to carry out the method proposed herein. This arrangement can be implemented in software and / or hardware. Furthermore, it can be integrated in a control unit of a motor vehicle or designed as such.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindungen ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.Further advantages and configurations of the inventions emerge from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

FigurenlisteFigure list

• 1a zeigt die Winkelerfassung eines Geberrades durch einen Drehzahlgeber samt Auswertungsschaltung. 1a shows the angle detection of a sensor wheel by a speed sensor including evaluation circuit.
• 1b zeigt eine Drehzahlerfassung an ausgewählten Zähnen am Umfang eines Geberrades, wobei für die Signalauswertung eine Mittelwertbildung vorgesehen ist. 1b shows a speed detection on selected teeth on the circumference of a transmitter wheel, with a mean value formation being provided for the signal evaluation.
• 1c zeigt eine schematische Darstellung der beschriebenen Fehlerermittlungsroutine mit einer Trennstufe. 1c shows a schematic representation of the error determination routine described with a separation stage.
• 2 zeigt die Gegenüberstellung eines Winkelsystemes von fehlerbehafteten Geberrad gegenüber dem wahren Winkel der Verbrennungskraftmaschine, 2 shows the comparison of an angle system of faulty sensor wheel versus the true angle of the internal combustion engine,
• 3 zeigt die Ausfilterung der Drehunförmigkeit des Verbrennungsmotors mittels eines Referenzmodells. 3 shows the filtering out of the rotational irregularity of the internal combustion engine using a reference model.
• 4 zeigt das Ausfiltern der Drehunförmigkeit des Verbrennungsmotors mit n-Ordnungen entsprechenden Fourier-Transformationsstufen. 4th shows the filtering out of the rotational irregularity of the internal combustion engine with Fourier transformation stages corresponding to n-orders.
• 5 zeigt in einem Graphen Verläufe von Korrekturwerten, die nach einem bekannten Verfahren ermittelt wurden. 5 shows in a graph courses of correction values that were determined according to a known method.
• 6 zeigt in einem Graphen Mittelwerte der Korrekturwerte aus 5. 6th shows mean values of the correction values in a graph 5 .
• 7 zeigt in einem Graphen Verläufe von Korrekturwerten, die nach dem hierin vorgestellten Verfahren ermittelt wurden. 7th shows in a graph courses of correction values that were determined according to the method presented here.
• 8 zeigt in einem Graphen Mittelwerte der Korrekturwerte aus 7. 8th shows mean values of the correction values in a graph 7th .
• 9 zeigt in einem Graphen die Unterschiede zwischen dem bekannten Verfahren gemäß 5 und dem hierin vorgestellten Verfahren nach 7. 9 shows in a graph the differences between the known method according to FIG 5 and the procedure presented herein 7th .
• 10 zeigt in einem Flussdiagramm eine mögliche Ausführung des beschriebenen Verfahrens. 10 shows a possible embodiment of the described method in a flow chart.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.The invention is shown schematically on the basis of embodiments in the drawings and is described in detail below with reference to the drawings.

1a gibt die Bestimmung von Segmentzeiten mit einem Geberrad gemäß einer Lösung aus dem Stand der Technik wieder. 1a shows the determination of segment times with a sensor wheel according to a solution from the prior art.

Ein Geberrad 1, dessen Umfangsfläche 2 mit k Zähnen, beispielsweise 60 Zähnen versehen ist, ist an einer Geberradwelle 4 aufgenommen und rotiert im Drehsinn 3. Der Drehwinkel 5, der die Drehrichtung des Geberrades 1 identifiziert, ist mit α bezeichnet. Die einzelnen Zähne 11 sind mit aufeinander folgenden Abständen am Umfang 2 des Geberrades 1 aufgenommen. Die Zahnflanken der einzelnen Zähne 11 werden von einem Signalgeber 6 abgetastet, dem eine Signalauswertung 7 mit integrierter Zeiterfassung 8 nachgeordnet ist. Am Ausgang der Signalauswertung 7 steht als Ausgangssignal die ermittelte Inkrementlänge bzw. Segmentzeit ts (k), mit Bezugszeichen 9 bezeichnet, an.A sensor wheel 1 , its peripheral surface 2 is provided with k teeth, for example 60 teeth, is on a sensor wheel shaft 4th recorded and rotates in the sense of rotation 3 . The angle of rotation 5 , which determines the direction of rotation of the encoder wheel 1 identified, is denoted by α. The individual teeth 11 are at successive intervals on the circumference 2 of the encoder wheel 1 recorded. The tooth flanks of the individual teeth 11 are from a signal transmitter 6th scanned, which a signal evaluation 7th with integrated time recording 8th is subordinate. At the output of the signal evaluation 7th The output signal is the determined increment length or segment time ts (k), with reference symbols 9 referred to.

Der Abstand der einzelnen am Umfang 2 des Geberrades 1 aufgenommenen Zähne 11 beträgt α_SM. Die Drehzahl wird aus dem Kehrwert der gemessenen Segmentzeit ts(k) bestimmt: $$\tilde{\text{n}}=\frac{{\alpha }_{SM}}{2\pi }\cdot \frac{1}{t_s\left(k\right)}$$

The distance between each on the perimeter 2 of the encoder wheel 1 recorded teeth 11 is α _SM . The speed is determined from the reciprocal of the measured segment time ts (k): $$\tilde{\text{n}}=\frac{{\alpha }_{\mathrm{S.}\mathrm{M.}}}{2\pi }\cdot \frac{1}{t_s\left(k\right)}$$

Der Drehwinkel 5 wird zwischen zwei Zähnen 11 unter Verwendung der aktuellen Zeit t seit Abtastung des letzten Zahns sowie der zuvor gemessenen Segmentzeit t_s(k - 1) interpoliert. $$\mathrm{\alpha }\left(\text{t}\right)={\mathrm{\alpha }}_{\text{SM}}\frac{t}{t_s\left(k-1\right)}$$

The angle of rotation 5 gets between two teeth 11 interpolated using the current time t since the last tooth was scanned and the previously measured segment time t _s (k-1). $$\mathrm{\alpha }\left(\text{t}\right)={\mathrm{\alpha }}_{\text{SM}}\frac{t}{t_s\left(k-1\right)}$$

In 1b ist eine Drehzahlerfassung an ausgewählten Zähnen 12 am Umfang eines Geberrades dargestellt, wobei der Signalauswertung eine Signalmittelwertbildung implementiert ist.In 1b is a speed measurement on selected teeth 12th shown on the circumference of a transmitter wheel, the signal evaluation being implemented as a signal averaging.

Von der Gesamtheit der am Umfang 2 des Geberrades 1 aufgenommenen Zähne 11 werden lediglich ausgewählte Zähne 12 zur Signalauswertung 7, 8 herangezogen. Die Zähne 12 werden häufig so ausgewählt, dass die Drehzahlförmigkeit des Verbrennungsmotors bei der Zeitmessung 8 nicht in Erscheinung tritt. Analog zur in 1a wiedergegebener Darstellung werden die ausgewählten Zähne 12 durch einen Signalgeber 6 abgetastet, dessen Signal an eine Signalauswertung 7 samt integrierter Zeitmessung 8 übertragen wird. Deren Ausgangssignal t_s (k), der Segmentzeit entsprechend und mit Bezugszeichen 9 identifiziert, wird sowohl einer Korrektureinheit 14 zugeleitet als auch in einer Mittelwertbildungsstufe 13 in eine normierte Segmentzeit umgewandelt t_SM (k), der mittleren Segmentzeit entsprechend. Sowohl das Ausgangssignal der Signalauswertung 7 ts (k) als auch die normierte Segmentzeit t_SM (k) werden der Korrektureinheit 14 zugeleitet, die ihrerseits eine normierte Segmentzeit T_SN (k) ermittelt, mit Bezugszeichen 15 bezeichnet. Dieses Ausgangssignal der Korrekturstufe 14 wird an eine Lernstufe übertragen, in der aus dem Signal T_SN (k) derjenige Signalteil gelernt wird, der von den Geberradfehlern herrührt. Das die Lernstufe 16 verlassende Signal T_SNF (k), mit Bezugszeichen 20 bezeichnet, stellt die Segmentzeitabweichungen bzw. die Abweichungen der Inkrementlängen 9 aufgrund von Geberradfehlern dar.Of the totality of the perimeter 2 of the encoder wheel 1 recorded teeth 11 are only selected teeth 12th for signal evaluation 7th , 8th used. The teeth 12th are often selected in such a way that the speed of the internal combustion engine is measured when timing 8th does not appear. Analogous to the in 1a The selected teeth are shown in the display 12th by a signal transmitter 6th scanned, its signal to a signal evaluation 7th including integrated time measurement 8th is transmitted. Their output signal t _s (k), corresponding to the segment time and with reference symbols 9 identified is both a correction unit 14th as well as in an averaging stage 13th converted into a standardized segment time t _SM (k), corresponding to the mean segment time. Both the output signal of the signal evaluation 7th ts (k) and the standardized segment time t _SM (k) become the correction unit 14th supplied, which in turn determines a standardized segment time T _SN (k), with reference symbols 15th designated. This output signal of the correction stage 14th is transmitted to a learning stage, in which that signal part is learned from the signal T _SN (k) which originates from the encoder wheel errors. That the learning stage 16 leaving signal T _SNF (k), with reference number 20th represents the segment time deviations or the deviations in the incremental lengths 9 due to encoder wheel errors.

In der Darstellung gemäß 1c ist eine schematische Darstellung der beschriebenen Fehlerroutine wiedergegeben.In the representation according to 1c is a schematic representation of the error routine described reproduced.

Das Geberrad 1, auf dessen Umfangsfläche 2 sich eine Vielzahl von Zähnen 11 befindet, hier mit dem Laufindex von k = 0 von k = z bezeichnet, wird über ein Signalgeber 6 abgetastet. Das Geberrad 1 befindet sich auf einer Geberradwelle 4 aufgenommen, die im Drehsinn 5 rotiert. Die Signale des Signalgebers 6 werden an eine Signalauswertung 7 mit integrierter Zeitmessung übertragen, deren Ausgangssignal die Segmentzeit ts (k), mit Bezugszeichen 9 bezeichnet, darstellt. Analog zur in 1b wiedergegebenen Darstellung wird die Segmentzeit t_s (k) sowohl einer Mittelwertbildungsstufe 13 als auch einer Korrektureinheit zugeleitet. Aus der Segment ts (k) wird durch die Mittelung über eine Kurbelwellenumdrehung die mittlere Segmentzeit t_SM (k) berechnet, mit Bezugszeichen 10 bezeichnet. Dieses Signal wird ebenfalls der Korrektureinheit 14 zugeführt. Der Korrektureinheit wird das Signal der normierten Segmentzeit T_SN (k) aus der Division von der Segmentzeit ts(k) durch t_SM (k) ermittelt. Die normierte Segmentzeit 15 wird innerhalb einer Fehlerroutine 19 korrigiert. Die Fehlerroutine 19 enthält eine Trennstufe 18, in der die Trennung der Geberradfehler von den Motoreffekten wie beispielsweise der Drehunförmigkeit erfolgt. Das aus der Trennstufe 18 hervorgehende Signal T_SNG (k) stellt die Wechselanteile des Signales am Filterausgang dar und ist im stationären Betrieb der Verbrennungskraftmaschine ausschließlich auf Geberradfehler zurückzuführen. Sie werden mit einem der Trennstufe 18 nachgeschalteten Adaptionsverfahren innerhalb eines Lernfilters 16 ausgewertet. Am Ausgang der Lernstufe 16 stehen die gelernten Segmentzeitabweichungen aufgrund von Geberradfehlern in Form des Signals T_SNGf(k) zur Verfügung, mit Bezugszeichen 20 identifiziert.The encoder wheel 1 , on its peripheral surface 2 a variety of teeth 11 is located, here denoted by the index of k = 0 from k = z, is via a signal transmitter 6th scanned. The encoder wheel 1 is located on a sender wheel shaft 4th recorded in the sense of rotation 5 rotates. The signals from the signal generator 6th are sent to a signal evaluation 7th with integrated time measurement, the output signal of which is the segment time ts (k), with reference symbols 9 denotes, represents. Analogous to the in 1b In the representation shown, the segment time t _s (k) is both an averaging stage 13th as well as a correction unit. The mean segment time t _SM (k) is calculated from the segment ts (k) by averaging over one crankshaft revolution, with reference symbols 10 designated. This signal is also used by the correction unit 14th fed. The correction unit determines the signal of the normalized segment time T _SN (k) from the division of the segment time ts (k) by t _SM (k). The normalized segment time 15th is within an error routine 19th corrected. The error routine 19th contains a separation stage 18th , in which the sender wheel errors are separated from the motor effects such as rotational irregularity. That from the separation stage 18th The resulting signal T _SNG (k) represents the alternating components of the signal at the filter output and can be traced back exclusively to encoder wheel errors in stationary operation of the internal combustion engine. You will be using one of the separation level 18th downstream adaptation process within a learning filter 16 evaluated. At the exit of the learning stage 16 the learned segment time deviations due to encoder wheel errors are available in the form of signal T _SNGf (k), with reference symbols 20th identified.

Liegt das Signal 20, d. h. die Segmentzeitabweichungen aufgrund von Geberradfehlern T_SNGf (k) vor, können anstelle der verfälschten Drehzahl) (k) die von Geberradfehlern bereinigten Drehzahlsignale n1 (k) und n2 (k) erzeugt werden: $${\text{n}}_1\left(\text{k}\right)=\frac{{\alpha }_{SM}}{2\pi }\cdot \frac{1}{t_S\left(k\right)\cdot \left[1-T_{SNGF}\left(k\right)\right]}$$

und $${\text{n}}_2\left(\text{k}\right)=\frac{{\alpha }_{SM}}{2\pi }\cdot \frac{1}{t_{SM}\left(k\right)\cdot T_{SNG}\left(k\right)\cdot \left[1-T_{SNGf}\left(k\right)\right]}$$

Is the signal 20th , i.e. the segment time deviations due to encoder wheel errors T _SNGf (k), the speed signals n1 (k) and n2 (k) corrected from encoder wheel errors can be generated instead of the incorrect speed) (k): $${\text{n}}_1\left(\text{k}\right)=\frac{{\alpha }_{\mathrm{S.}\mathrm{M.}}}{2\pi }\cdot \frac{1}{t_{\mathrm{S.}}\left(k\right)\cdot \left[1-T_{\mathrm{S.}NG\mathrm{F.}}\left(k\right)\right]}$$

and $${\text{n}}_2\left(\text{k}\right)=\frac{{\alpha }_{\mathrm{S.}\mathrm{M.}}}{2\pi }\cdot \frac{1}{t_{\mathrm{S.}\mathrm{M.}}\left(k\right)\cdot T_{\mathrm{S.}NG}\left(k\right)\cdot \left[1-T_{\mathrm{S.}NGf}\left(k\right)\right]}$$

Das Signal n₁ (k) enthält im Gegensatz zum Drehzahlsignal n₂ (k) die Drehunförmigkeit der Verbrennungskraftmaschine.The signal s ₁ (k) contains in contrast to the rotational speed signal n ₂ (k) the Drehunförmigkeit the internal combustion engine.

Das Ausgangssignal 20 kann außerdem dazu benutzt werden, um eine genauere Winkelinterpolation zwischen zwei Zähnen 11 des Geberrades 1 zu erzielen. Um eine Systemaktion, z. B. das Schalten eines Magnetventils in der Kraftstoffversorgung, beim Winkel α_Soll zu erreichen, muss der wahre Winkel α_Soll in das fehlerbehaftete Winkelsystem α* des Geberrades 1 abgebildet werden. Dies erfolgt gemäß der nachfolgend wiedergegebenen Beziehung: $$\mathrm{\alpha }\text{*Soll}=\left({\mathrm{\alpha }}_{\text{Soll}}-\mathrm{\Delta \alpha }\right)\cdot \left[1-{\text{T}}_{\text{SNGf}}\left(\text{k}-1\right)\right]$$

Δα ist die Abweichung des Zahnes 11 mit der Adresse k - 1 gegenüber dem wahren Winkel.The output signal 20th can also be used to provide more accurate angular interpolation between two teeth 11 of the encoder wheel 1 to achieve. To take a system action, e.g. B. the switching of a solenoid valve in the fuel supply, to achieve at angle α _target , the true angle α _target must be in the faulty angle system α * of the sender wheel 1 be mapped. This is done according to the relationship shown below: $$\mathrm{\alpha }\text{*Should}=\left({\mathrm{\alpha }}_{\text{Should}}-\mathrm{\Delta \; \alpha }\right)\cdot \left[1-{\text{T}}_{\text{SNGf}}\left(\text{k}-1\right)\right]$$

Δα is the deviation of the tooth 11 with the address k - 1 opposite the true angle.

In 2 ist die Gegenüberstellung eines Winkelsystems an einem fehlerbehafteten Geberrad 1 dem wahren Winkel der Verbrennungskraftmaschine gegenübergestellt. Mit Bezugszeichen 21 ist das Winkelsystem des fehlerhaften Geberrades 1 bezeichnet, während Bezugszeichen 24 den tatsächlichen Winkel der Verbrennungskraftmaschine bezeichnet. Mit Bezugszeichen 22 ist ein beliebiger Zahn 11 des Geberrades 1 identifiziert, während mit Bezugszeichen 23 der Folgezahn am Geberrad 1 gekennzeichnet sein soll. Die Abweichung Δα eines Zahnes mit der Adresse „k-1“ gegenüber dem wahren Winkel 24 der Verbrennungskraftmaschine läßt sich aus der nachfolgenden Beziehung bestimmen: $$\mathrm{\Delta \alpha =}{\displaystyle \sum _{j=0}^{k-1}{T}_{SNGf}\left(j\right)\cdot {\alpha }_{SM}}$$

Mit α_SM Winkelabstand der Zähne 11 am Umfang 2 des Geberrades 2.In 2 is the comparison of an angle system on a faulty encoder wheel 1 compared to the true angle of the internal combustion engine. With reference number 21st is the angle system of the faulty sender wheel 1 denotes, while reference numerals 24 denotes the actual angle of the internal combustion engine. With reference number 22nd is any tooth 11 of the encoder wheel 1 identified while with reference numerals 23 the following tooth on the sender wheel 1 should be marked. The deviation Δα of a tooth with the address “k-1” compared to the true angle 24 the internal combustion engine can be determined from the following relationship: $$\mathrm{\Delta \alpha \; =}{\displaystyle \sum _{j=0}^{k-1}{T}_{\mathrm{S.}NGf}\left(j\right)\cdot {\alpha }_{\mathrm{S.}\mathrm{M.}}}$$

With α _SM angular spacing of the teeth 11 at the extent 2 of the encoder wheel 2 .

Der Winkelversatz ist in der 2 mit Bezugszeichen 25 bezeichnet, während der Kurbelwellenwinkel mit α bezeichnet ist.The angular offset is in the 2 with reference numbers 25th denotes, while the crankshaft angle is denoted by α.

In den 3 und 4 sind zwei Verfahren zur Ausfilterung der Drehunförmigkeit des Verbrennungsmotores mittels eines Referenzmodelles bzw. mittels einer Fourier-Transformation wiedergegeben.In the 3 and 4th two methods for filtering out the rotational irregularity of the internal combustion engine by means of a reference model or by means of a Fourier transformation are shown.

Diese Ausfilterungsverfahren zur Drehunförmigkeit der Verbrennungskraftmaschine sind innerhalb der Fehlerroutine 19 gemäß 1c in der Trennstufe 18 implementiert. Die Trennstufe 18 enthält entweder das Referenzmodell 27 gemäß 3 oder einen Ordnungsfilter 37 gemäß der 4, wie nachfolgend dargestellt werden wird.These methods of filtering out the rotational irregularity of the internal combustion engine are part of the error routine 19th according to 1c in the separation stage 18th implemented. The separation stage 18th either contains the reference model 27 according to 3 or an order filter 37 according to the 4th as will be shown below.

Mittels des in 3 wiedergegebenen Referenzmodells 27 wird die Drehunförmigkeit des Verbrennungsmotors aus dem Betriebspunkt des Motors, der durch die Drehzahl n, den Ladedruck p_l sowie die Einspritzmenge m_E definiert wird, abgebildet. Das Drehmoment einer Verbrennungskraftmaschine kann durch seinen Gleichanteil Mo sowie n Harmonische der ersten Hauptordnung der Verbrennungskraftmaschine beschrieben werden: $$\begin{array}{l}M\left(\alpha \right)={\text{M}}_0+{\displaystyle \sum _{j=1}^n{M}_{j\mathrm{,0}}\cdot \text{cos}\left(m\cdot j\cdot \alpha -{\phi }_{j\mathrm{,0}}\right)+{\displaystyle \sum _{j=1}^n{M}_{j,n}\cdot \frac{n^2}{n_{ref}^2}\cdot }}\hfill \\ \text{cos}\left(m\cdot j\cdot \alpha -{\phi }_{j,n}\right)+{\displaystyle \sum _{j=1}^n{M}_{j,pl}}\cdot \frac{p_1}{p_{\mathrm{1,}ref}}\cdot \text{cos}\left(m\cdot j\cdot \alpha -{\phi }_{j,pl}\right)+\hfill \\ {\displaystyle \sum _{j=1}^n{M}_{j,me}}\cdot \frac{me}{m{e}_{ref}}\cdot \text{cos}\left(m\cdot j\cdot \alpha -{\phi }_{j,me}\right)\hfill \end{array}$$

m stellt die Ordnungszahl der ersten Hauptordnung und α den Kurbelwinkel 26 der Verbrennungskraftmaschine dar. Für einen gegebenen Betriebspunkt können die einzelnen Wechseldrehmomente in obiger Gleichung zum resultierenden Wechseldrehmoment M_J,RES zusammengefasst werden: $$\text{M}\left(\mathrm{\alpha }\right)={\text{M}}_0+{\displaystyle \sum _{j=1}^n{\text{M}}_{\text{J}\text{,Res}}}\cdot \text{cos}\left(\text{m}\cdot \text{J}\cdot \mathrm{\alpha -}{\mathrm{\phi }}_{\text{j}\text{,res}}\right)$$

Sei J das Massenträgheitsmoment der Verbrennungskraftmaschine, so bewirkt das Drehmoment M (α) bei einem idealen Geberrad 1 mit dem Winkel α_SM zwischen den Zähnen 11, den Segmentzeitverlauf ts (α): $$\begin{array}{c}{t}_S\left(\alpha \right)={\text{t}}_{\text{SM}}\cdot \\ \left\{1-\frac{1}{J\cdot 4{\pi }^2{n}^2}\cdot {\displaystyle \sum _{j=1}^n\left[M_{j,res}\cdot \frac{1}{m^2}\cdot \text{sin}\left(m\cdot j\cdot \left(\alpha -\raisebox{1ex}{${\alpha }_{Sm}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$2$}\right.\right)-{\phi }_j\right)\cdot \frac{1}{{\alpha }_{Sm}/2}\cdot \text{sin}\left(m\cdot j\cdot \raisebox{1ex}{${\alpha }_{Sm}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$2$}\right.\right)\right]}\right\}\end{array}$$

Using the in 3 reproduced reference model 27 the rotational irregularity of the internal combustion engine is mapped from the operating point of the engine, which is defined by the speed n, the boost pressure p _l and the injection quantity m _E. The torque of an internal combustion engine can be described by its constant component Mo and n harmonics of the first main order of the internal combustion engine: $$\begin{array}{l}\mathrm{M.}\left(\alpha \right)={\text{M.}}_0+{\displaystyle \sum _{j=1}^n{\mathrm{M.}}_{j\mathrm{,\; 0}}\cdot \text{cos}\left(m\cdot j\cdot \alpha -{\phi }_{j\mathrm{,\; 0}}\right)+{\displaystyle \sum _{j=1}^n{\mathrm{M.}}_{j,n}\cdot \frac{n^2}{n_{ref}^2}\cdot }}\hfill \\ \text{cos}\left(m\cdot j\cdot \alpha -{\phi }_{j,n}\right)+{\displaystyle \sum _{j=1}^n{\mathrm{M.}}_{j,pl}}\cdot \frac{p_1}{{\mathrm{<figure-callout\; id="1"\; label="p"\; filenames="DE102019209721A1\_0019.png"\; state="\{\{state\}\}">p</figure-callout>}}_{\mathrm{1,}ref}}\cdot \text{cos}\left(m\cdot j\cdot \alpha -{\phi }_{j,pl}\right)+\hfill \\ {\displaystyle \sum _{j=1}^n{\mathrm{M.}}_{j,me}}\cdot \frac{me}{m{e}_{ref}}\cdot \text{cos}\left(m\cdot j\cdot \alpha -{\phi }_{j,me}\right)\hfill \end{array}$$

m represents the ordinal number of the first main order and α the crank angle 26th of the internal combustion engine. For a given operating point, the individual alternating torques can be summarized in the above equation to form the resulting alternating torque M _{J, RES} : $$\text{M.}\left(\mathrm{\alpha }\right)={\text{M.}}_0+{\displaystyle \sum _{j=1}^n{\text{M.}}_{\text{J}\text{, Res}}}\cdot \text{cos}\left(\text{m}\cdot \text{J}\cdot \mathrm{\alpha -}{\mathrm{\phi }}_{\text{j}\text{, res}}\right)$$

If J is the mass moment of inertia of the internal combustion engine, then the torque M (α) results in an ideal encoder wheel 1 with the angle α _SM between the teeth 11 , the segment time course ts (α): $$\begin{array}{c}{t}_{\mathrm{S.}}\left(\alpha \right)={\text{t}}_{\text{SM}}\cdot \\ \left\{1-\frac{1}{J\cdot \mathrm{4th}{\pi }^2{n}^2}\cdot {\displaystyle \sum _{j=1}^n\left[{\mathrm{M.}}_{j,res}\cdot \frac{1}{m^2}\cdot \text{sin}\left(m\cdot j\cdot \left(\alpha -\raisebox{1ex}{${\alpha }_{\mathrm{S.}m}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$2$}\right.\right)-{\phi }_j\right)\cdot \frac{1}{{\alpha }_{\mathrm{S.}m}/2}\cdot \text{sin}\left(m\cdot j\cdot \raisebox{1ex}{${\alpha }_{\mathrm{S.}m}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$2$}\right.\right)\right]}\right\}\end{array}$$

Der voranstehende Ausdruck entspricht T_SND (α)The preceding expression corresponds to T _SND (α)

Demnach läßt sich der Verlauf von T_SND(α) mit Bezugszeichen 36 bezeichnet in Abhängigkeit der Betriebsgrößen Drehzahl n, Ladedruck pl sowie Einspritzmenge M_E in mehreren Tabellen 29 innerhalb der Motorsteuerung ablegen. Für jeden Zahn 11 mit der Adresse „k“ läßt sich ein Tabelleneintrag T_SNG (k) ablegen. Damit läßt sich das gesuchte Signal T_SNG (k) wie folgt berechnen: $${\text{T}}_{\text{SNG}}\left(\text{k}\right)=\frac{t_S\left(k\right)}{t}+{\text{T}}_{\text{SND}}\left(\text{k}\right)$$

Accordingly, the course of T _SND (α) can be given with reference symbols 36 denotes depending on the operating variables speed n, boost pressure pl and injection quantity M _E in several tables 29 within the engine management. For every tooth 11 A table _entry T _SNG (k) can be _stored with the address “k”. The signal T _SNG (k) we are looking for can thus be calculated as follows: $${\text{T}}_{\text{SNG}}\left(\text{k}\right)=\frac{t_{\mathrm{S.}}\left(k\right)}{t}+{\text{T}}_{\text{SND}}\left(\text{k}\right)$$

In 3 ist dieser Zusammenhang dadurch repräsentiert, dass die Inkrementlänge bzw. Segmentzeit ts (k) mit Bezugszeichen 9 sowie die mittlere Segmentzeit t_SM (k) einer Korrektureinheit 14 zugeleitet werden, aus der durch Division die normierte Segmentzeit t_SN (k) (Bezugszeichen 15) erzeugt wird. Das Signal 15 sowie das vorstehend ermittelte Signal 36 werden einer Summationsstelle zugeführt, an der das gesuchte Signal T_SNG (k) gebildet wird. Am Divisor 35 wird das Massenträgheitsmoment der Verbrennungskraftmaschine entsprechend berücksichtigt, wobei der Devisor 35 neben dem Massenträgheitsmoment den an der Summationsstelle 34 ermittelten Wert der Drehzahlverknüpfung 31, der Druckverknüpfung 32 sowie der Einspritzmengenverknüpfung 33 zugeführt wird.In 3 this relationship is represented by the incremental length or segment time ts (k) with reference symbols 9 and the mean segment time t _SM (k) of a correction unit 14th are supplied, from which the standardized segment time t _SN (k) (reference symbol 15th ) is produced. The signal 15th as well as the signal determined above 36 are fed to a summation point at which the searched signal T _SNG (k) is formed. At the divisor 35 the mass moment of inertia of the internal combustion engine is taken into account accordingly, with the devisor 35 In addition to the mass moment of inertia, the one at the summation point 34 determined value of the speed link 31 , the print shortcut 32 as well as the injection quantity link 33 is fed.

Bei bestimmten Motorbauarten, insbesondere 4- und 6-Zylinder-Reihenmotoren besteht eine Variante des in 3 dargestellten Verfahrens darin, bei der Bestimmung von T_SND (α) nur die erste Hauptordnung des Motors zu berücksichtigen (n = 1). Dabei wird der Motorbetriebspunkt, in dem das Lernverfahren aktiviert wird, so gewählt, dass das Ausgangssignal 36 T_SND (α) den Wert Null annimmt.With certain engine types, in particular 4- and 6-cylinder in-line engines, there is a variant of the in 3 The method presented here consists in taking into account only the first main order of the engine when determining T _SND (α) (n = 1). The engine operating point at which the learning process is activated is selected so that the output signal 36 T _SND (α) assumes the value zero.

Eine Variante des Verfahrens ist in 4 dargestellt. Bei dem in 4 dargestellten Verfahren, das gemäß 1 in der Fehlerroutine 19 implementiert werden kann, wird die Drehunförmigkeit der Verbrennungskraftmaschine mittels eines Ordnungsfilters abgetrennt. Zum Ausfiltern der Drehunförmigkeit des Verbrennungsmotors wird die Tatsache ausgenutzt, dass diese Drehunförmigkeit nur Frequenzteile auf den Hauptordnungen des Motors aufweist. Mittels diskreter Fourier-Transformation (DFT) wird für diese Frequenzen über jeweils eine Kurbelwellenumdrehung der Betrag c_J und die Phase φ_J der entsprechenden Segmentzeitschwankungen bestimmt. Eine nomierte Segmentzeit T_SN (k), mit Bezugszeichen 15 bezeichnet, läßt sich beschreiben als Summe der ermittelten Frequenzanteile c_j sowie einem Restsignal T_SNG (k) $${\text{T}}_{\text{SND}}\left(\text{k}\right)={\text{T}}_{\text{SNG}}\left(\text{k}\right)+{\displaystyle \sum _{j=1}^n{\text{c}}_{\text{j}\text{,x}}\cdot \text{cos}}\left(\text{m}\cdot \text{j}\cdot \mathrm{\alpha -}{\mathrm{\phi }}_{\text{j},\text{x}}\right).$$

A variant of the procedure is in 4th shown. The in 4th presented procedure, according to 1 in the error routine 19th can be implemented, the rotational irregularity of the internal combustion engine is separated by means of an order filter. To filter out the rotational irregularity of the internal combustion engine, use is made of the fact that this rotational irregularity only has frequency components on the main orders of the engine. Using discrete Fourier transformation (DFT), the amount c _J and the phase φ _{J of} the corresponding segment time fluctuations are determined for these frequencies over one crankshaft revolution. A nominated segment time T _SN (k), with reference symbols 15th can be described as the sum of the determined frequency components c _j and a residual signal T _SNG (k) $${\text{T}}_{\text{SND}}\left(\text{k}\right)={\text{T}}_{\text{SNG}}\left(\text{k}\right)+{\displaystyle \sum _{j=1}^n{\text{c}}_{\text{j}\text{, x}}\cdot \text{cos}}\left(\text{m}\cdot \text{j}\cdot \mathrm{\alpha -}{\mathrm{\phi }}_{\text{j},\text{x}}\right).$$

Hierbei ist m die Ordnungszahl der ersten Hauptordnung und α der Kurbelwinkel 26 der Verbrennungskraftmaschine. Der Index x kennzeichnet die laufende Nummer der Kurbelwellenumdrehung für die jeweils Betrag c und Phase φ ermittelt wurde. Das um die Drehzahlunförmigkeit bereinigte Signal T_SNG (k) kann konstruiert werden, indem von der normierten Segmentzeit T_SN (k) die aus der vorangehenden Kurbelwellenumdrehung „X-1“ bestimmten Signalanteile auf den Hauptordnungen des Motors abgezogen werden: $$T_{SNG}\left(k\right)={\text{T}}_{\text{SN}}\left(\text{k}\right)-{\displaystyle \sum _{j=1}^n{c}_{j,x-1}\cdot \text{cos}\left(m\cdot j\cdot \alpha -{\phi }_{j,x-1}\right)}$$

Here m is the ordinal number of the first main order and α the crank angle 26th the internal combustion engine. The index x identifies the consecutive number of the crankshaft revolution for which the amount c and phase φ were determined. The signal T _SNG (k) adjusted for the speed irregularity can be constructed by subtracting the signal components determined from the previous crankshaft rotation "X-1" on the main orders of the engine from the standardized segment time T _SN (k): $$T_{\mathrm{S.}NG}\left(k\right)={\text{T}}_{\text{SN}}\left(\text{k}\right)-{\displaystyle \sum _{j=1}^n{c}_{j,x-1}\cdot \text{cos}\left(m\cdot j\cdot \alpha -{\phi }_{j,x-1}\right)}$$

In zur 3 analoger Weise wird auch bei diesem beschriebenen Verfahren an einer Korrektureinheit 14 die Segmentzeit ts (k) Bezugszeichen 9 durch die nomierte Segmentzeit t_SM (k), Bezugszeichen 10, dividiert. Das an der Korrektureinheit 14 anstehende Ausgangssignal 15 T_SN (k) stellt die nomierte Segmentzeit dar. Dieses Signal wird einer Subtraktionsstufe zugeführt, wo die der obigen Gleichung entsprechenden Subtraktionsvorgänge zur Ermittlung des Signales T_SNG (k) erfolgen. Innerhalb des Ordnungsfilters 37 sind den Hauptordnungen der Verbrennungskraftmaschine jeweils diskrete Fourier-Transformationsstufen 38 bzw. 43 zugeordnet. Die ermittelten Werte für den Betrag 38.1 sowie für die Phase 38.2 bzw. 43.1 und 43.2 werden jeweils in Speichern 39 abgelegt, wobei sowohl der Kurbelwellenwinkel α als auch die Phase φ in die Berechnung des Winkelanteiles 40 bzw. 44 eingehen. Die Werte der Speicher 39 und diejenigen der Winkelermittlung 40 bzw. 44 werden verknüpft und einer Additionsstufe 42 zugeleitet, deren Ausgangssignal an die Subtraktionsstufe zur Ermittlung des Signales T_SNG(k) eingehen.In to 3 in an analogous manner, a correction unit is also used in this described method 14th the segment time ts (k) reference number 9 by the nominated segment time t _SM (k), reference symbol 10 , divided. That on the correction unit 14th pending output signal 15th T _SN (k) represents the nominated segment time. This signal is fed to a subtraction stage, where the subtraction processes corresponding to the above equation are carried out to determine the signal T _SNG (k). Inside the order filter 37 are the main orders of the internal combustion engine in each case discrete Fourier transformation stages 38 or. 43 assigned. The determined values for the amount 38.1 as well as for the phase 38.2 or. 43.1 and 43.2 are each in memory 39 stored, whereby both the crankshaft angle α and the phase φ are included in the calculation of the angle component 40 or. 44 enter. The values of the memory 39 and those of angle determination 40 or. 44 are linked and an addition stage 42 supplied, the output signal of which is received by the subtraction stage for determining the signal T _SNG (k).

Die Elimination der Hauptordnungen des Motors unter Benutzung der diskreten Fourier-Transformationen (DFT) bietet gegenüber anderen Filterungsverfahren den Vorteil, daß die übrigen Motorordnungen hinsichtlich Betrag c und Phase φ nicht verändert werden. Diese Tatsache ist wichtig, da die auf diese Ordnungen verteilten Fehler am Geberrad 1 sonst nicht korrekt rekonstruiert werden könnten und nur unzureichenden Eingang in die Signalkorrektur finden würden.The elimination of the main orders of the motor using discrete Fourier transforms (DFT) has the advantage over other filtering methods that the other motor orders are not changed in terms of magnitude c and phase φ. This fact is important because the errors on the encoder wheel distributed over these orders 1 otherwise they could not be correctly reconstructed and would only find insufficient input into the signal correction.

5 zeigt in einem Graphen 100, an dessen Abszisse 102 Zahnzahlen und an dessen Ordinate 104 gemittelte Korrekturwerte aufgetragen sind, Korrekturwerte in Abhängigkeit von der Zahnzahl für unterschiedliche Drehzahlen, nämlich jeweils in U/min: 1100, 1400, 1700, 2000, 2300, 2600, 2900, 3200. Die Korrekturwerte wurden dabei in einer Schub-Phase des Verbrennungsmotors ermittelt. 5 shows in a graph 100 , on its abscissa 102 Tooth numbers and on its ordinate 104 averaged correction values are plotted, correction values depending on the number of teeth for different speeds, namely in each case in rpm: 1100, 1400, 1700, 2000, 2300, 2600, 2900, 3200. The correction values were determined in a coasting phase of the internal combustion engine .

6 zeigt in einem Graphen 120, an dessen Abszisse 122 Zahnzahlen und an dessen Ordinate 124 Korrekturwerte aufgetragen sind, gemittelte Korrekturwerte bzw. Lernwerte aus den Verläufen aus 5. 6th shows in a graph 120 , on its abscissa 122 Tooth numbers and on its ordinate 124 Correction values are plotted, averaged correction values or learning values from the curves 5 .

7 zeigt in einem Graphen 130, an dessen Abszisse 132 Zahnzahlen und an dessen Ordinate 134 gemittelte Korrekturwerte aufgetragen sind, Korrekturwerte in Abhängigkeit von der Zahnzahl für unterschiedliche Drehzahlen, nämlich jeweils in U/min: 1100, 1400, 1700, 2000, 2300, 2600, 2900, 3200. Die Korrekturwerte wurden dabei in einer Freifall-Phase des Verbrennungsmotors ermittelt. 7th shows in a graph 130 , on its abscissa 132 Tooth numbers and on its ordinate 134 averaged correction values are plotted, correction values depending on the number of teeth for different speeds, namely in each case in rpm: 1100, 1400, 1700, 2000, 2300, 2600, 2900, 3200. The correction values were determined in a free-fall phase of the internal combustion engine .

8 zeigt in einem Graphen 140, an dessen Abszisse 142 Zahnzahlen und an dessen Ordinate 144 Korrekturwerte aufgetragen sind, gemittelte Korrekturwerte bzw. Lernwerte aus den Verläufen aus 7. 8th shows in a graph 140 , on its abscissa 142 Tooth numbers and on its ordinate 144 Correction values are plotted, averaged correction values or learning values from the curves 7th .

Der Vergleich der Mittelwerte der Korrekturwerte in den 6 und 7 zeigt einen ähnlichen Verlauf. Daher kann angenommen werden, dass beide Varianten vergleichbare Ergebnisse liefern.The comparison of the mean values of the correction values in the 6th and 7th shows a similar course. It can therefore be assumed that both variants deliver comparable results.

Bei detaillierter Betrachtung zeigt sich, dass die Unterschiede bei niedrigen Drehzahlen etwas größer ausfallen. Die mittlere absolute Differenz der Lernwerte beider Varianten beträgt im niedrigsten Drehzahlband 0,017° CrS, wodurch bei einer typischen Bedatung beide Varianten parallel funktionieren.A closer look reveals that the differences are somewhat larger at low speeds. The mean absolute difference between the learning values of the two variants is 0.017 ° CrS in the lowest speed range, which means that both variants work in parallel with typical data loading.

9 zeigt in einem Graphen 150, an dessen Abszisse 152 Zahnzahlen und an dessen Ordinate 154 Unterschiede bzw. Delta zwischen den Verläufen aus 5 und den Verläufen aus 7 aufgetragen sind, die Differenz zwischen den beiden Varianten für unterschiedliche Drehzahlen, nämlich jeweils in U/min: 1100, 1400, 1700, 2000, 2300, 2600, 2900, 3200. 9 shows in a graph 150 , on its abscissa 152 Tooth numbers and on its ordinate 154 Differences or delta between the courses 5 and the gradients 7th are plotted, the difference between the two variants for different speeds, namely in each case in rpm: 1100, 1400, 1700, 2000, 2300, 2600, 2900, 3200.

10 zeigt in einem Flussdiagramm einen möglichen Ablauf des vorgestellten Verfahrens. In einem ersten Schritt 160 wird überprüft, ob sich der Verbrennungsmotor in einer Freifall-Phase befindet. Ist dies nicht der Fall, so wird dieser erste Schritt 160 in zeitlichen Abständen, ggf. auch bedarfsgesteuert, oder auch kontinuierlich wiederholt (Pfeil 162). Befindet sich der Verbrennungsmotor in einer Freifallphase, so werden in einem Schritt 164 Zahnzeiten erfasst. Anschließend werden in einem Schritt 166 auf Grundlage der erfassten Zahnzeiten die Korrekturwerte berechnet. 10 shows a possible sequence of the presented method in a flow chart. In a first step 160 it is checked whether the internal combustion engine is in a freefall phase. If this is not the case, this is the first step 160 at time intervals, possibly also on demand, or continuously repeated (arrow 162 ). If the internal combustion engine is in a free fall phase, in one step 164 Tooth times recorded. Then in one step 166 the correction values are calculated based on the recorded tooth times.

Claims (9)

Verfahren zum Bestimmen von Abweichungen (20) der Inkrementlängen (9) eines Geberrades (1), wobei das Geberrad (1) zum Erfassen von Winkelgrößen einer Welle in einem Verbrennungsmotor eingesetzt wird, wobei eine Sensoranordnung verwendet wird, die das Geberrad (1) und ein Sensorelement umfasst, wobei das Sensorelement ein Signal ausgibt, das eine Information zu mindestens einer Winkelgröße der Welle trägt, wobei das Signal in einer Freifall-Phase des Verbrennungsmotors erfasst wird.Method for determining deviations (20) in the incremental lengths (9) of a sensor wheel (1), the sensor wheel (1) being used to detect angular values of a shaft in an internal combustion engine, a sensor arrangement being used that includes the sensor wheel (1) and comprises a sensor element, wherein the sensor element outputs a signal that carries information on at least one angular variable of the shaft, the signal being detected in a free-fall phase of the internal combustion engine. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem auf Grundlage der bestimmten Abweichungen (20) Korrekturwerte ermittelt werden.Procedure according to Claim 1 , in which correction values are determined on the basis of the determined deviations (20). Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Sensorsignal unter Berücksichtigung der ermittelten Korrekturwerte ausgewertet wird.Procedure according to Claim 2 , in which the sensor signal is evaluated taking into account the correction values determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem ein Vergleich mit Korrekturwerten, die in einer Schubphase ermittelt werden, durchgeführt wird.Method according to one of the Claims 1 to 3 , in which a comparison is made with correction values that are determined in an overrun phase. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem ermittelte Korrekturwerte mit weiteren Korrekturwerten, die in einer Schubphase ermittelt werden, kombiniert werden.Method according to one of the Claims 1 to 4th , in which the determined correction values are combined with further correction values that are determined in an overrun phase. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Geberrad (1) auf einer Kurbelwelle angeordnet ist.Method according to one of the Claims 1 to 5 , in which the sender wheel (1) is arranged on a crankshaft. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem gemessene Inkrementlängen (9) innerhalb einer Korrekturroutine entweder anhand eines Referenzmodells (27), aus dem der jeweilige Betriebspunkt definiert wird, oder anhand eines Ordnungsfilters mit mindestens einer der Hauptordnung der Verbrennungskraftmaschine zugeordneten Fourier-Transformationsstufe um die Fehler des Geberrades (1) korrigiert werden.Method according to one of the Claims 1 to 6th in which the incremental lengths (9) measured within a correction routine are either based on a reference model (27) from which the respective operating point is defined, or based on an order filter with at least one Fourier transformation stage assigned to the main order of the internal combustion engine for the errors of the encoder wheel (1) Getting corrected. Anordnung zum Bestimmen von Abweichungen (20) der Inkrementlängen (9) eines Geberrades (1), wobei das Geberrad (1) zum Erfassen von Winkelgrößen einer Welle in einem Verbrennungsmotor eingesetzt wird, wobei die Anordnung zum Durchführen eines Verfahrens nach einen der Ansprüche 1 bis 7 eingerichtet ist.Arrangement for determining deviations (20) of the incremental lengths (9) of a sensor wheel (1), the sensor wheel (1) being used to detect angular values of a shaft in an internal combustion engine, the arrangement for performing a method according to one of the Claims 1 to 7th is set up. Anordnung nach Anspruch 8, die in einem Steuergerät eines Kraftfahrzeugs implementiert ist.Arrangement according to Claim 8 that is implemented in a control unit of a motor vehicle.

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