DE19825374A1 - Einrichtung zur Drehzahlermittlung - Google Patents
Einrichtung zur DrehzahlermittlungInfo
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Abstract
Es wird eine Einrichtung zur Drehzahlermittlung angegeben, bei der die Drehzahl aus dem gemessenen Drehmomentverlauf an der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine ermittelt wird. Da das Drehmoment wegen der Drehwinkelabhängigkeit der Gaskraft bzw. der Verbrennungen schwankt, kann aus den Zeitperioden (T) unter Berücksichtigung der Zylinderzahl (Z) die Drehzahl (n) berechnet werden. Die Signalauswertungen und Berechnungen laufen üblicherweise im Steuergerät der Brennkraftmaschine ab.
Description
Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zur
Drehzahlermittlung bei einer Brennkraftmaschine nach der
Gattung des Hauptanspruchs.
Es ist bekannt, daß zur Regelung einer Brennkraftmaschine
die Drehzahl der Kurbelwelle bekannt sein muß. Diese
Drehzahl wird daher üblicherweise mit Hilfe eines eigenen
Drehzahlsensors, der beispielsweise ein mit der Kurbelwelle
verbundenes Zahnrad abtastet, ermittelt, wobei die Drehzahl
beispielsweise aus dem zeitlichen Abstand vorgebbarer
Impulsflanken berechnet wird.
Damit auch bei Ausfall des Drehzahlsensors ein Weiterbetrieb
der Brennkraftmaschine möglich ist, werden elektronische
Steuereinrichtungen vorgeschlagen, die zusätzlich zum
Drehzahlsensor noch Mittel zur Drehzahlbestimmung aufweisen,
die das Ausgangssignal eines weiteren, ohnehin vorhandenen
Sensors auswerten. Ein solches Steuersystem ist
beispielsweise aus der DE-OS 36 43 396 bekannt.
Bei diesem bekannten Steuersystem für eine
Brennkraftmaschine wird die Drehzahl entweder aus dem Signal
eines Spritzbeginnsensors oder aus dem Signal eines
Luftmassensensors bestimmt. Beide Signale weisen periodische
Anteile auf, die vom Verbrennungstakt der Brennkraftmaschine
abhängen. Die Periodizität dieser Signale wird zur
Drehzahlermittlung ausgewertet, wobei nicht näher angegeben
wird, wie die Drehzahlbestimmung zu erfolgen hat. Beim
bekannten Steuersystem wird durch die redundante
Drehzahlerfassung auch beim Ausfall des eigentlichen
Drehzahlsensors noch ein Notbetrieb der Brennkraftmaschine
gewährleistet.
Neben der Drehzahl ist auch das Drehmoment, das auf die
Kurbelwelle der Brennkraftmaschine wirkt, eine wesentliche
Größe, die zur Regelung einer Brennkraftmaschine ermittelt
werden sollte. Es wird daher beispielsweise in der
Druckschrift WO 97/08438 vorgeschlagen, das auf die
Kurbelwelle eine Brennkraftmaschine wirkende Moment mit
Hilfe eines Drehmomentsensors zu ermitteln. Da das
Drehmoment jeweils nach einer Verbrennung besonders hoch
ist, ergibt sich an der Kurbelwelle ein Drehmomentverlauf,
der eine periodische Komponente aufweist. Das tatsächliche
Drehmoment schwankt also um ein mittleres Moment. Bezogen
auf den Kurbelwellenwinkel hängt die Periode des
Drehmomentsignales von der Zylinderzahl der
Brennkraftmaschine ab. Der zeitliche Verlauf des Drehmoments
ist zusätzlich von der Drehzahl abhängig, dies wird beim
Stand der Technik jedoch nicht ausgewertet. Die Ermittlung
des Drehmomentverlaufs wird bei dem aus der WO 97/08438
bekannten System durchgeführt, um Drehmomentschwankungen
durch Einleitung geeigneter Gegenmaßnahmen zu verringern.
Daß eine Drehzahlermittlung durch Auswertung des zeitlichen
Verlaufs des Drehmoments möglich ist, wird aber nicht
angesprochen.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Ermittlung der Drehzahl
einer Welle einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß aus dem üblicherweise
ohnehin vorhandenen Ausgangssignal eines Drehmomentsensors
zusätzlich und ohne Mehraufwand die Drehzahl bestimmt werden
kann. Bei einer Brennkraftmaschine, bei der ein
konventioneller Drehzahlsensor vorhanden ist, kann anhand
der aus dem Drehmomentverlauf ermittelten Drehzahl ein
redundantes Signal gewonnen werden, das bei einem Ausfall
des konventionellen Drehzahlsensors einen Notbetrieb der
Brennkraftmaschine ermöglicht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
In Fig. 1 sind die für das Verständnis der Erfindung
wesentlichen Bauteile dargestellt. Im einzelnen bezeichnet
10 die Kurbelwelle einer nicht näher dargestellten
Brennkraftmaschine. Auf die Kurbelwelle wirkt im normalen
Betrieb der Brennkraftmaschine ein Drehmoment, das von den
in den Zylindern der Brennkraftmaschine stattfindenden
Verbrennungsvorgängen herrührt. Zur Messung des Drehmoments,
das auf die Kurbelwelle wirkt, wird ein Drehmomentsensor 11
verwendet, beispielsweise ein Sensor, der den
Dehnmeßstreifen aufweist, die in einer Brückenanordnung
verschaltet sind. Solche Drehmomentsensoren sind im Prinzip
bekannt. Sie liefern ein Ausgangssignal, das vom
herrschenden Drehmoment abhängig ist. Dieses Ausgangssignal
wird beispielsweise mit Hilfe eines Verstärkers 12 so
verstärkt, daß in einem nachfolgenden Steuergerät 13 oder
einer sonstigen Auswerteeinrichtung eine Signalverarbeitung
stattfinden kann.
Handelt es sich bei dem Drehmomentsensor 11 um einen
dynamisch richtig messenden Sensor, liefert er ein
Ausgangssignal, das analog zum Drehmoment im
Verbrennungstakt der Brennkraftmaschine periodisch schwankt.
Diese periodische Schwankung tritt in Folge der
Drehwinkelabhängigkeit der Gaskraft in den Zylindern der
Brennkraftmaschine auf. Der Verlauf des Drehmoments und
damit der Verlauf des Ausgangssignals eines solchen
Drehmomentsensors ist in Fig. 2 über dem Kurbelwellenwinkel
in Grad KW aufgetragen und in Fig. 3 über der Zeit t.
Wird das Moment über der Kurbelwellenwinkel betrachtet, so
ist zu erkennen, daß es um eine Mittelwert M0 schwankt. Die
Periodendauer ist von der Anzahl der Zylinder der
Brennkraftmaschine abhängig und beträgt für einen Vier-
Zylindermotor 180° KW.
Wird das Drehmoment in Abhängigkeit von der Zeit t
aufgetragen, ist zu erkennen, daß sich bei konstanter
Drehzahl n ein periodischer Signalverlauf ergibt mit einer
Periodendauer T. Aus dieser Periodendauer T kann die
Drehzahl n ermittelt werden, die Drehzahl n proportional ist
zu 1/T.Z, wobei Z = Zahl der Zylinder ist.
Zur Berechnung der Drehzahl n kann das Zeitintervall T oder
das Zeitintervall T1 oder T1 verwendet werden. Diese
Zeitintervalle sind bei konstanter Drehzahl jeweils gleich
lang, sie verkürzen sich mit steigender Drehzahl. Generell
ist die Drehzahl durch Bestimmung des Periodenabstandes des
Signales nach Fig. 3 errechenbar, wobei die Berechnung der
Drehzahl im Steuergerät 13 bzw. im nicht näher dargestellten
Mikroprozessor des Steuergerätes 13 erfolgt. Durch
Aufsummierung mehrerer Zeitinterwalle kann ein Mittelwert
für das Drehmoment berechnet werden, wobei noch durch die
Zahl der Zeitinterwalle dividiert werden muß.
Ist zusätzlich zum Drehmomentsensor 11 ein Drehzahlsensor 14
vorhanden, kann das Steuergerät 13 die Steuerung der
Brennkraftmaschine auch dann noch durchführen, wenn das
Signal des Drehzahlsensors 14 fehlerhaft ist oder ganz
fehlt. Es kann dann die Drehzahl ausschließlich aus dem
Drehmomentverlauf bestimmt werden. Im Steuergerät 13 können
auch laufend Vergleiche ablaufen, bei denen die von
Drehzahlsensor 14 gemessene Drehzahl mit der aus dem
Drehmomentverlauf berechneten Drehzahl verglichen wird und
bei zu starken Abweichungen der beiden Drehzahlen auf einen
Fehler geschlossen wird.
Als Drehmomentsensoren 11 lassen sich beliebige Sensoren
einsetzen, deren Auflösung so gut ist, daß eine dynamisch
richtige Drehmomentmessung möglich ist und so die
periodischen Drehzahlschwankungen eindeutig identifiziert
werden können.
Claims (4)
1. Einrichtung zur Drehzahlermittlung bei einer
Brennkraftmaschine, bei der das Ausgangssignal eines
Sensors, das im wesentlichen periodisch ist, mit einer
Periodendauer, die von der Drehzahl abhängt, ausgewertet
wird, wobei die Drehzahl im Steuergerät der
Brennkraftmaschine aus der Periodenlänge berechnet wird,
dadurch gekennzeichnet, daß das auszuwertende Signal das
Ausgangssignal eines Drehmomentsensors ist, der das auf die
Kurbelwelle der Brennkraftmaschine wirkende Drehmoment mißt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Drehzahl aus wenigstens einem der zeitlichen Abstände
(T, T1, T1) des Drehmomentsignales berechnet wird, wobei
zusätzlich die Zylinderzahl der Brennkraftmaschine
berücksichtigt wird und die Berechnung nach der Gleichung
(n) proportional (1/(T, T1, T2.Z) erfolgt.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß bei einer Brennkraftmaschine, die einen
Drehzahlsensor aufweist, auf die aus dem Drehmomentverlauf
ermittelte Drehzahl zurückgegriffen wird, sofern eine
Fehlfunktion des Drehzahlsensors erkannt wird.
4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß auf unterschiedliche Arten
ermittelte Drehzahlen miteinander verglichen werden und bei
Abweichungen, die größer als vorgebbare Maximalabweichungen
sind, eine Fehlfunktion erkannt wird.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998125374 DE19825374A1 (de) | 1998-06-06 | 1998-06-06 | Einrichtung zur Drehzahlermittlung |
PCT/DE1999/001638 WO1999064870A1 (de) | 1998-06-06 | 1999-06-04 | Einrichtung zur drehzahlermittlung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998125374 DE19825374A1 (de) | 1998-06-06 | 1998-06-06 | Einrichtung zur Drehzahlermittlung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19825374A1 true DE19825374A1 (de) | 1999-12-16 |
Family
ID=7870159
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1998125374 Ceased DE19825374A1 (de) | 1998-06-06 | 1998-06-06 | Einrichtung zur Drehzahlermittlung |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19825374A1 (de) |
WO (1) | WO1999064870A1 (de) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US5708216A (en) * | 1991-07-29 | 1998-01-13 | Magnetoelastic Devices, Inc. | Circularly magnetized non-contact torque sensor and method for measuring torque using same |
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1998
- 1998-06-06 DE DE1998125374 patent/DE19825374A1/de not_active Ceased
-
1999
- 1999-06-04 WO PCT/DE1999/001638 patent/WO1999064870A1/de active Application Filing
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Non-Patent Citations (1)
Title |
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JP 62-62267 A, In: Pat. Abstr.of JP, P-607, August 20, 1987, Vol. 11/No. 256 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO1999064870A1 (de) | 1999-12-16 |
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