DE4127576A1

DE4127576A1 - Einrichtung zur ermittlung des drehzahlgradienten dn/dt eines verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE4127576A1
Application number: DE19914127576
Authority: DE
Inventors: Vi-Minh Tu
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-08-21
Filing date: 1991-08-21
Publication date: 1993-02-25
Anticipated expiration: 2011-08-22
Also published as: GB2259148A; GB9217684D0; JP3300044B2; GB2259148B; DE4127576C2; JPH05203658A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Einrichtungen zur Ermittlung des Drehzahlgradienten dn/dt eines Ver brennungsmotors sind bereits bekannt, so ist beispielsweise aus der DE-PS 34 21 640 bekannt, Drehzahlen aus den Abständen von drehzahl abhängigen Impulspaaren zu berechnen und aus wenigstens zwei so berechneten Drehzahlen einen Drehzahlgradienten zu bestimmen.

Diese Vorgehensweise, bei der direkt der Drehzahlgradient berechnet wird, hat den Nachteil, daß die Berechnung aufwendig ist und einen großen Zahlenbereich benötigt, außerdem führt die Berechnung mit Integerzahlen dazu, daß kleine Drehzahlgradienten bzw. kleine Drehzahlschwankungen nicht zuverlässig erfaßt werden können.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Ermittlung des Drehzahlgradien ten dn/dt mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Einrichtungen den Vorteil, daß ein geringerer Rechenaufwand und geringere Speicher möglichkeiten benötigt werden, dies gelingt durch Berechnung in der inversen Ebene und anschließende Invertierung. Weiterhin ist vor teilhaft, daß die Auswertung mit Hilfe von ohnehin zu berechnenden Drehzahlwerten vorgenommen wird.

Besonders vorteilhaft ist, daß die Berechnung des inversen Drehzahl gradienten so erfolgt, daß im Bereich von sehr kleinen Drehzahl gradienten eine genauere Auswertung erfolgt als im Bereich von größeren Gradienten. Die Berechnung in der inversen Ebene führt demnach zu einem Gradienten, der nicht linear quantisiert ist.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge stellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 eine, vom äußeren Aufbau her bereits, beispiels weise aus der DE-OS 34 23 664, bekannte Einrichtung zur Drehzahler fassung, mit der auch die vorliegende Erfindung realisiert werden kann.

In Fig. 2 ist der zeitliche Verlauf der auszuwertenden Spannung angegeben, dabei sind die wesentlichen Zeiten eingetragen und in Fig. 3 ist die nichtlineare Quantisierung des Drehzahlgradienten aufgetragen.

Beschreibung

In Fig. 1 ist mit 10 eine Geberscheibe bezeichnet, die auf einer Welle 12 befestigt ist, deren Drehzahl bestimmt werden soll. Diese Welle kann beispielsweise die Kurbel oder Nockenwelle der Brennkraft maschine sein.

An der Oberfläche der Geberscheibe ist eine Anzahl von Markierungen 11 angeordnet, die einen äquidistanten Abstand voneinander aufweisen und auch gleich lang sind, wobei die Anzahl der Markierungen übli cherweise in fester Beziehung zur Zahl der Zylinder der Brennkraft maschine steht und beispielsweise gleich der halben Zylinderzahl ist.

Die Geberscheibe 10 wird von einem Aufnehmer 13, beispielsweise einem induktiven Aufnehmer abgetastet, in einer nachfolgenden Aufbe reitungsschaltung 14 wird aus der Signalspannung des Aufnehmers 13 eine Rechteckspannung U14 erzeugt, deren Periodendauer Tn in einem Steuergerät 15 ausgewertet wird.

In Fig. 2 ist diese Rechteckspannung als Spannung U14 über der Zeit t aufgetragen, als wesentliche Zeitdauern sind die Zeiten Tn1 und Tn2 eingetragen, dabei ist die Zeitdauer Tn1 die Zeit, die bei einer Drehung der Welle 12 um 180° vergeht, d. h. die Zeit, die vergeht zwischen dem Passieren der Vorderflanke der 1. Markierung 11 und der Vorderflanke der nächsten Markierung 11 am Aufnehmer 13.

Da der Abstand der Winkelmarken bekannt ist und die Zeitdauern bzw. die zeitlichen Abstände Tn1 und Tn2 gemessen werden, läßt sich die Drehzahl in bekannter Weise nach Gleichung (1) ermitteln.

Da die Zahl der Markierungen 11 auf der Geberscheibe 10 der Zahl der Zylinder entspricht, muß in Gleichung (1) im Nenner die Zylinderzahl z stehen.

Der Drehzahlgradient dn/dt kann nach Gleichung (2) berechnet werden, wobei gilt:

In den Formeln 2 und 3 bedeuten n1 und n2 zwei nacheinander gemes sene Drehzahlen und Tn1 bzw. Tn2, die zugehörigen Zeitdauern und C ist eine Konstante, die noch durch die Zylinderzahl z zu dividieren ist.

Um aus, Gleichung (3) den Drehzahlgradienten zu ermitteln, muß der Term (Tn1-Tn2)/Tn1 TN2 berechnet werden. Da der Term Tn1 Tn2 Tn2 viel größer ist als Tn1-Tn2 ist eine Berechnung mit Integer-Zahlen nicht möglich, damit eine Berechnung möglich ist, könnte eine Be rechnung in der inversen Ebene erfolgen, nach der Gleichung:

Auch diese Berechnung wäre sehr aufwendig und bräuchte einen großen Zahlenbereich, da der Term Tn1 Tn2 TN2 sehr groß werden kann. Damit eine derartige Rechnung möglich wäre, müßte nach einer 16-Bit-Multi plikation sichergestellt werden, daß nur die 16 höherwertigen Bits verwendet werden, damit würden sehr kleine Drehzahlgradienten nicht mehr erfaßt werden. Erfolgt dagegen eine Drehzahlgradientenberech nung nach Formel (2) in der inversen Ebene, kann eine wesentliche Vereinfachung erzielt werden, außerdem wird die Rechnung genauer.

Erfindungsgemäß wird daher zunächst der Kehrwert dieses Drehzahl gradienten nach Formel (5) berechnet:

berechnet und der so erhaltene Wert invertiert, womit der zu berech nende Drehzahlgradient dn/dt direkt erhalten wird.

Aus Gleichung (5) ist erkennbar, daß je größer der Drehzahlgradient wird, desto kleiner wird das Zahlenergebnis. Da die Drehzahlen n2 und n1 ohnehin berechnet werden und damit auch für weitere Auswer tungen zur Verfügung stehen, müssen für die Gradientenberechnung in der inversen Ebene pro Berechnung nur die alte Drehzahl abgespei chert, eine Subtraktion zweier Drehzahlwerte vorgenommen und eine Division ausgeführt werden.

Die Ermittlung der Drehzahlen n sowie die Berechnung der Drehzahl gradienten erfolgt, wie bereits erwähnt, im Steuergerät 15 in digi taler Weise. Dazu muß die Periodendauer Tn des Rechtecksignals U14 erfaßt werden. Damit auch noch kleine Gradienten erfaßbar sind, sollte die Drehzahl mit einer Umdrehung pro Minute quantisiert sein.

Damit eine ausreichende Störungsunempfindlichkeit erreicht wird und der mit Vorzeichen behaftete Drehzahlgradient gut darstellbar ist, sollte zur Berechnung eine Zeit Tn′ = 1/2 Tn verwendet werden.

Die Berechnung eines Drehzahlgradienten soll nun anhand des folgen den Beispiels erläutert werden. Bei einer Drehzahl-Quantisierung von 0.78 1/min sowie einet Tn-Quantisierung von 1,6 Mikrosekunden und einer Zylinderzahl von z = 4 ergibt sich unter der Bedingung, daß Tn2, = 1/2 Tn ist, für den inversen Drehzahlgradienten:

Mit der Abkürzung:

ergibt sich für den zu ermittelnden Drehzahlgradienten dn/dt:

wobei der Drehzahlgradient in 1/min/sec erhalten wird.

In Fig. 3 ist dieser Zusammenhang nach Formel 8 aufgetragen, dabei ist erkennbar, daß der in der inversen Ebene ermittelte Gradient nicht linear quantisiert ist. Vielmehr ist der Gradient im unteren Bereich sehr fein quantisiert, dies ermöglicht eine besonders vor teilhafte Erfassung von Ruckelschwingungen, bei denen kleine Dreh zahlgradienten ermittelt werden müssen.

Bei größeren Drehzahlgradienten liegt eine gröbere Quantisierung vor, damit läßt sich ein größerer Drehzahlbereich darstellen, womit beispielsweise eine Erkennung von Hoch-/Rückschalten beim Getriebe eingriff darstellbar ist.

Claims

1. Einrichtung zur Ermittlung des Drehzahlgradienten dn/dt eines Verbrennungsmotors mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer dreh zahlabhängigen Impulsfolge aus der in einer Recheneinrichtung zeit liche Abstände zwischen den Impulsen oder zwischen gleichartigen Flanken der Impulse bestimmt und aus diesen Abständen Drehzahlen berechnet werden, dadurch gekennzeichnet, daß in der Recheneinrich tung (15) der Kehrwert 1/dn/dt der Drehzahländerung dn/dt aus dem Quotienten eines zeitlichen Abstandes (Tn2) und der Differenz der Drehzahlwerte (n2-n1) desselben (Tn2) und des vorherigen zeitlichen Abstandes (Tn1) bestimmt wird und aus dem Ergebnis der Kehrwert ge bildet wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnung der Drehzahlen nach der Gleichung: erfolgt, wobei const. eine bauartbedingte Konstante, z die Zylinder zahl des Verbrennungsmotors und Tn1 ein zeitlicher Abstand ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung der drehzahlabhängigen Impulsfolge (U14) eine Geberscheibe (10) mit einer Anzahl von Markierungen (11) an ihrer Oberfläche umfaßt, die von einem Aufnehmer (13) abgetastet werden, dessen Ausgangssignal aufbereitet und in einem Steuergerät (15) verarbeitet wird.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungen (11) und die Zwischenräume zwischen den Markierungen jeweils gleich lang sind.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Zahl der Markierungen (11) in fester Beziehung zur Zahl der Zylinder (z) des Verbrennungsmotors steht.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Markierungen (11) gleich der halben Zylinderzahl ist.