(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発信器ホイールの機械的許容偏差を適合化する方法において、
該発信器ホイールは、内燃機関の回転軸に結合されており、かつ複数のマーキングを有しており、
該マーキングの間隔はほぼ等しく、
前記発信器ホイールは検出器を有しており、該検出器は回転する発信器を走査して前記マーキングの位置に依存するパルス列を供給し、
前記マーキングの個数に相応する個数のセグメント持続時間（SA,SB,SC,…）を求め、
第２および後続の各セグメント持続時間に対して、第１セグメント持続時間に対する偏差（ΔAB,ΔAC,…）を求め、
当該求めた偏差をそれぞれ第１セグメント持続時間によって除算し、これにより第２および後続の各セグメント持続時間に対して瞬時の適合化測定値（XSB,XSC,…）を求め、
繰り返しの過程におけるディジタル濾波により、第２および後続の各角度セグメントに対する平均化された適合化測定値を、正しい値（ASB,ASC,…）に適合化し、
当該適合化を、内燃機関がエンジンブレーキ動作中であることが識別された場合にだけ実行することを特徴とする、
発信器ホイールの機械的許容偏差を適合化する方法。
【請求項２】
発信器ホイールを内燃機関のクランク軸と結合し、
マーキングの個数は、該内燃機関のシリンダ数の半分に等しくした、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
濾波されて平均化された適合化測定値（ASB,ASC,…）と、対応する濾波されていない適合化測定値（XSB,XSC,…）との差分を形成し、ディジタルフィルタに供給する、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記の各セグメント持続時間（SA,SB,SC,…）から回転数を計算し、
ここで当該計算は、測定したセグメント持続時間と、所属の適合化測定値との積の逆数から求められる、
請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
回転数変動を求めるために、前記の適合化によって補正された回転数を相互の比較し、
閾値を形成し、
該閾値と前記の求めた回転数変動とを計算し、
前記の回転数変動が閾値を上回った際に前記適合化を遮断する、
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記の適合化された値ないしは補正の係数により、当該適合化がまだ完全ではないことがわかった場合、前記閾値を回転数に依存する最小値に制限する、
請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記の求めた回転数変動から燃焼の不良状態を識別して表示し、
当該識別は、求めた回転数変動が前記の閾値を上回る場合に行われる、
請求項５または６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
従来技術
本発明は主請求項の上位概念に示された、発信器ホイールの機械的許容偏差の適合化法を前提とする。
例えば内燃機関のクランク軸はたはカム軸のような軸の所定の位置を検出するために、発信器ディスク−その表面にマーキングが取り付けられている−を当該の軸に取り付けて、これらのマーキングを位置固定の検出器で検出走査することは知られている。検出器たとえば誘導検出器の中に、前方を通過するマーキングにより電圧パルスが誘起される。この電圧パルスは、後置接続の評価回路ないし制御装置において処理される。この場合、電圧パルス間の時間間隔から、軸の回転数が求められる。
このようにして軸の回転数ならびに角度位置を求める装置が、例えばヨーロッパ特許第0188433号公報に示されている。この装置においては、多数の角度マークを有する発信器ホイールが走査検出され、得られた電圧が方形波電圧へ変換される。同種の角度マーク側縁間の時間間隔から、回転数情報が得られる。この公知の装置は次の欠点を有する。即ち、同種の角度マーク側縁間の間隔を著しく正確にする目的で、角度マークを著しく正確に形成する必要があるか、または回転数の検出が不正確にしか行なえない。
前者の場合は著しく高価でコストのかかる製造が必要とされ、後者の場合は回転数測定が不正確であるため、これを現行の内燃機関に対しては使用できない。
ドイツ連邦共和国特許出願公開公報第3018496号に、角度の測定法および装置が示されている。この方法および装置においては、回転軸と結合されている、多数のマーキングを有する発信器ホイールが検出器により走査検出される。精度を向上させるために較正過程において、まず最初に個々の角度マーキング間の間隔を測定し、この測定値を記憶して、角度の測定のための以後の評価過程において評価する。
しかしこの公知の装置ないし公知の方法は、同種の角度マーク側縁の時間間隔から軸の回転数の正確な測定が可能であることを示していない。さらにこの公知の装置ないし方法は次の欠点を有する。即ち作動開始前に較正過程を実施する必要があり、さらに必要に応じて変化されたパラメータに対する検査ないし適合調整を作動中にもはや行えない。
発明の利点
従来技術に比較して、主請求範囲の特徴部分に示された構成を有する本発明の方法は、次の利点を有する。即ち回転数変化ないし回転数変動が現われない−このことは通常はエンジンブレーキ作動中に生ずる−ことが保証されている条件が存在している時は、作動中にも発信器許容偏差の適合化が行なえる利点を有する。
適合化値の検査により常時、この適合化が既にどの程度に進行したかを、検出できる。補正値の濾波および適合化値の濾波により、特別に正確な適合化が実施される。
特に有利であるのは、適合化が行なわれた後に個々のパルス間隔から、角度マークが特別に正確には作製されていなくても、著しく正確に測定できることである。その結果、異なる長さのセグメントが形成されてもよい、何故ならば異なるセグメント長さが既に補償されているからである。
この正確な回転数値を用いて特別に確実な燃焼異常状態（不良状態）検出が可能となる、何故ならば燃焼エラーの際に生ずる回転数変動が確実に検出されるからである。そのため同じく著しく確実な、内燃機関の走行安定性の測定が可能となる。
請求項２以下に示されている構成により、請求項１に示された方法の付加的な利点が得られる。
図面
本発明の実施例が図面に示されており、以下の記載で説明される。
第１図は、発信器ホイール、検出器、および後置接続されている評価回路の基本構成図を示し、第２図に、検出器から供給される、すでに準備された代表的なパルス列が示されており、第３図は、本発明の方法を説明するための流れ図を示し、第４図に、クランク軸の回転数に対して示された角度エラーの経過が記入されている。
実施例の説明
第１図に発信器ホイール10が示されている。このホイールは内燃機関のクランク軸11と結合されており、その表面に３つのマーキング12a,12bおよび12cを有する。発信器ホイール10の表面の近傍に検出器13が設けられている。この検出器は線14を介して制御装置15と接続されている。検出器13と制御装置15との間に、ないし制御装置15そのものの中にさらに評価回路16が設けられている。この評価回路の中で、検出器13から供給された信号が適切に処理される。さらに第１図に示されている様に表示装置17が設けられている。この表示装置は制御装置15と接続されていて、これにより制御される。
マーキング12aの前方の部分とマーキング12cの前方の部分との間の領域がセグメントSAとして示されており、さらに２つの別のセグメントSBとSCが同様に形成される。
内燃機関の作動中にクランク軸11がしたがって発信器10も回転すると、各１つの角度マークの始めと終りが検出器13の中に、正のまたは負の電圧パルスを発生する。パルス列が第１図にUA（ｔ）として示されている。
第１図に示されている、３つのセグメントSA,SBおよびSCを有する発信器ホイールは、１内燃サイクル毎に最適の評価のために６つのパルスが必要とされる６シリンダエンジンに適している。以下に示される計算は同じく６シリンダエンジンを対象とする。
第２図に示されているパルス列UP（ｔ）はUA（ｔ）の成形により得られ、さらに制御装置15において評価される。このパルス列は次の特性を有する：個々のパルス間の間隔は、クランク軸位置に関連づけて120゜である。時間ｔに関しては、最初の２つのパルスSA（ｔ）の間の間隔は、セグメントSAが検出器13の前方を通過する間中に経過する時間間隔に相応する。同様にSB（ｔ）とSC（ｔ）は、セグメントSBないしSCの前方通過中に経過する時間間隔である。SA（ｔ）,SB（ｔ）およびSC（ｔ）はセグメント持続時間と称する。
SA（ｔ＋１）,SB（ｔ＋１）およびSC（ｔ＋１）は、以後のクランク軸１回転の際の相応の時間間隔である。同様のことが以後の時間間隔SA（ｔ＋２）等に対しても当てはまる。
次に第３図に示されている流れ図を用いて、発信器ホイールの機械的許容偏差の適合化方法を説明する。
第１ステップにおいて、エンジンがエンジンブレーキ作動中であるか否かが、検査される。この目的で、エンジンがゼロ負荷範囲にあるか否か、および回転数が１分間当り1800〜3000回転の範囲にあるか否かが、検査される。これらの両方の条件が、エンジンブレーキ作動の存在している前提条件である。
第１ステップS1において、エンジンがエンジンブレーキ作動中であることが検出されると、第２ステップS2において適合化が開始される。
角度の適合化がエンジンブレーキ作動中に可能である。何故ならば、エンジンの回転質量によるスムーズな回転が、エンジンブレーキ作動中はほとんどゼロに達するからである、即ち回転数変動が存在しないからである。この種の作動状態の間中は、等間隔の角度マーク間の全部の間隔が等しい大きさでなければならなくなる。そのため測定された偏差を、角度マークの機械的偏差の補正の目的で使用できる。
適合化の実現の目的で、まず最初に第３ステップS3において、セグメント偏差ΔAB（ｔ），ΔAC（ｔ）…求められる。この目的で個々のセグメント持続時間SA（ｔ）,SB（ｔ）,SC（ｔ）,SA（ｔ＋１），…が測定される。測定されたこれらの時間から、カム軸１回転の経過後に、即ちクランク軸の２回転経過後に、算出が開始される。この場合、セグメント偏差がその都度にセグメントSAに関連づけられる。この算出そのものは次の式により行なわれる：
0003571043.tif 000002
４つの式の分母における係数Ｚはシリンダ数に相応し、この実施例においてはＺ＝６である。
算出は、カム軸１回転数の経過後に、即ちクランク軸２回転の経過後に実施される。そのため、１回目の回転の際のセグメント偏差ΔAB（ｔ）ないしΔAC（ｔ）の測定の目的で、２回目のクランク軸回転のセグメント持続時間SA（ｔ＋２）を算出の中へ取り上げる必要がある。
ステップS3において求められたセグメント偏差ΔAB（ｔ），ΔAC（ｔ），…が、ステップS4においてダイナミック補償の処理を受ける。この場合、最大のダイナミック特性を上回わると、即ちセグメント持続時間差SA（ｔ＋２）−SA（ｔ）が大きすぎる時は、適合化が遮断される。
さらに回転数補正のために最小の偏差の選択が行なわれる。この場合、その都度に互いに対応する両方のセグメント偏差ΔAB（ｔ）とΔAB（ｔ＋１），ないしΔAC（ｔ）とΔAC（ｔ＋１）が、まず最初に同じ極性であるか否かに関して検査される。互いに対応するセグメント偏差が同じ極性を有することをこの比較が検出すると、両方の値のうちの小さい方が適合化測定値として用いられる。この処理により、両方に含まれている成分だけが適合化のために用いられることが、保証される。
セグメントSBとSCのために得られた適合化測定値は、基準時間セグメントSA（ｔ）により除算される。その結果、偏差が、角度に比例する、回転数には依存しない大きさXSBないしXSCとして得られる。
互いに対応する両方のセグメント偏差が等しくない極性を有する時は、対応する適合化測定値XSBないしXSCがゼロに等しいと置かれる。
ステップS5において、ステップS4の終りに形成された適合化測定値XSBないしXSCが、ディジタル低域通過フィルタは導びかれて平滑化される。このようにして得られる適合化測定値ASB（ｔ）とASC（ｔ）は次の式により算出される：
ASB（ｔ）＝K1.ASB（ｔ−１）＋（１−K1）.XSB
ASC（ｔ）＝K1.ASC（ｔ−１）＋（１−K1）.XSC
係数K1はフィルタ係数を表わし、これは０と１との間の値をとることができる。K1＞０の時は度合の小さい平均化が行なわれ、K1＜１の場合は度合の大きい平均化が行なわれる。
妥当な最大値への、適合化測定値ASB（ｔ）およびASC（ｔ）の制限がこの方法の信頼性を高める。そのためこの妥当な限界を上回わる適合化測定値は、用いられない。
ステップ５の終りに得られて平均化された適合化測定値ASB（ｔ）とASC（ｔ）は、ステップS6において、制御装置に非揮発性のメモリの中へファイルされる。そのためこれらの測定値は以後の評価のために用いられる。
ステップS7において、平滑化された値ASBからの適合化測定値XSBの偏差が求められて、もう１つのディジタル低域通過フィルタにおいて平滑化される。この場合に次のことが前提とされる。即ち平滑化された値ASCからの適合化値XSCの偏差が、ないしセグメント時間に相応する全部の以後の測定値の偏差が、相応のフィルタ値に対する作用は、偏差XSBがASBに対する作用と同様であることが、前提とされる。相応の過渡振動値FE SB1（ｔ）とFE SB2（ｔ）は次の式により形成される。
FE SB1（ｔ）＝K2.FE SB1（ｔ−１）＋
（１−K2）．［ASB（ｔ）−XSB（ｔ）］
FE SB2（ｔ）＝K2.FE SB2（ｔ−１）＋
（１−K2）．［ASB（ｔ）−XSB（ｔ）］
第２のフィルタ係数K2は例えば0.996の値を有する。しかしこの係数は、適合化値の濾波の場合の係数K1よりも、著しく小さくすべきである。
両方の値FE SB1およびFE SB2からこの値が形成される。FE SB1またはFE SB2の大きさが固定値FRAFminよりも大きい時は、スムーズでない回転の基準値LURが、回転数に依存する最小値RAFminへ制限される。FREFminは、この関数に必要とされる許容値に相応し、REFminは、適合化なしに実現可能な許容値に比例する。
値FE SB1とFE SB2が比較的長い時間間隔にわたりFREFminよりも小さい時は、適合化を遮断できる、ないしフィルタ係数K1を増加できる。しかしこの適合化は次のユーザサービスの際に再び作動できる。このことは例えば、発信器ホイールがまたは制御装置が交換される時に、必要とされる。
ステップS7の終りに得られた過渡振動値FE SB1（ｔ）とFE SB2（ｔ）は、ステップS8において、制御装置の非揮発性メモリの中にファイルされて、以降の評価ないし算出のために用いられる。
適合化の再スタート後にないし最初の作動開始時に次の値が前もって与えられる：
適合化測定値:XSB＝XSC＝０
適合化平均値:ASB＝ASC＝０
過渡振動値:FE SB1＝Ｘ
FE SB2＝−Ｘ
ただしＸは、発信器ホイールの製造の際の最大許容誤差に相応する値である。フィルタのための初期値として２つの両極端の許容値が用いられる。
ステップS1においてエンジンがエンジンブレーキ作動中にないことが検出されると、制御装置において通常のエンジン制御が遮断され、付加的に、最終的に故障検出を開始するステップS9が作動される。
適合化が行なわれる前に故障検出が実施されると、再スタートの際にないし最初の作動開始の際に前もって与えられる値が用いられ、ステップ順序S2〜S8が、必ずしもステップ順序S9〜S14の前に進行する必要がない。
故障検出の開始後にステップ10において、非揮発性のメモリの中に記憶されている適合化値XSB,XSCが読み込まれて、セグメント持続時間の測定値の補正のために用いられる。
この場合、適合化平均値ASBないしASCは（セグメント数ないしシリンダ数に応じて）セグメント持続時間が乗算される。その結果、補正されたセグメント持続時間が形成される。この持続時間により故障検出のための以後の算出が経過する。セグメントSAに対しては補正は行なわれない。
補正されたセグメント持続時間SB（ｔ）,SC（ｔ）および補正されないセグメント持続時間SA（ｔ）は、ステップS11において、回転数の正確な算出の目的で用いられる。この場合、例えばドイツ連邦共和国第2809376号に示されているように、（補正された）セグメント持続時間の逆数値に回転数が比例することが用いられる。これらの正確な回転数からステップS11において、スムーズでない回転が求められ、さらに閾値ないしスムーズでない回転の基準値Lurが求められる。このLurが、ステップS14において実施された故障検出のために必要とされる。
スムーズでない回転の算出がないし故障検出が正確な回転数値から通常の様に、所定の閾値との回転数変化の比較により行なわれる。このことはここでは説明はしない。この種の故障検出の例は、ドイツ連邦共和国特許出願公開公報第3917978号に示されている。
ステップS12において、学習進歩が十分であるか否かが、検査される。十分でない時は、ステップS13において、閾値に対して回転数に依存する新たな最小値が形成され、続いてステップS14において故障検出が行なわれる。
ステップS12において、学習進歩が十分であることが検出されると、故障検出が直接、ステップS14で行なわれる。
所定の限界値を上回わるとステップS14において適合化が遮断される。さらにこのステップは、故障検出のための統計の作成も含む。
燃焼故障が検出されると、以後のステップS15において直ちに表示が行なわれる。
第４図に、角度エラーの変化が、評価の際に得られたクランク軸回転の回数に依存して記入されている。この角度エラーは、エンジンブレーキ作動中にその都度に求められたものである。
第４図のいちばん上に、範囲の数A,A´,A″が記入されている。これらは垂直線により互いに区分されている。２本のこの種の線の間の各範囲は、検出されたエンジンブレーキ範囲を表わす。この種の範囲の連続によりクランク軸500回転にわたり延在する全体範囲が得られた。この全体範囲内で適合化が行なわれた。この場合、個々の大きさの変化に対して、第４図に示された値が得られた。いちばん上の曲線Ｂはフィルタの過渡振動に対する変化を示す。この曲線は、適合化が過渡振動している時は、ゼロは進む。まん中の曲線ＣはセグメントSBに対する角度エラーないしセグメント偏差を示し、いちばん下の曲線ＤはセグメントSCに対する角度エラーを表わす。両方の値はまず最初にゼロへ設定され、次に適合化が増加するにつれてその実際の値に達する。
第１図に示されている実施例ならびに第３図に示されている、発信器ホイールの機械的許容誤差の適合化法を示す流れ図は、広く一般化される。例えば多数のマーキングを有する別の発信器ホイールが使用される時は、その表面に、交番する磁気特性を有する発信器ホイールを用いることができる。この場合、その都度に注意すべきことは、発信器ホイール10と検出器が適切に互いに同調されていることである。例えば強磁性体材料から製造される発信器ホイールを誘導性センサにより走査検出できる。
６以外の別のシリンダ数を有する内燃機関に対しては、３つではなくZ/2セグメントが評価される。ただしＺはシリンダ数に相応する。
【図２】
0003571043.tif 000003
【図１】
0003571043.tif 000004
【図３】
0003571043.tif 000005
【図４】
0003571043.tif 000006