(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサによってセグメント（３、４）内のそのつどの回転数（５．１、５．２）を表すセグメント発生器の信号を検出し、
検出された信号から平均回転数Ｎｍｉｔ（２）を求める、
低い回転数での内燃機関の回転数を制御する方法において、
奇数セグメント（３）または偶数セグメント（４）の走査に依存して、
偶数セグメント（４）の回転数値（５．１）を直接に制御回路（２３）へ供給し、
奇数セグメント（３）の回転数値（５．２）が制御回路（２３）へ供給される前に、該奇数セグメント（３）の回転数値（５．２）を先行の偶数セグメント（４）の回転数値（５．１）から求める、
ことを特徴とする低い回転数での内燃機関の回転数を制御する方法。
【請求項２】
奇数セグメント（３）を評価するために最後の偶数セグメント（４）の回転数値（５．１）の外挿を行う、請求項１記載の方法。
【請求項３】
瞬時のセグメント回転数Ｎａｋｔ（１）を、外挿の回転数パラメータＮｅｘｔ（６）が存在する信号分路（１３）に供給する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
偶数セグメント（４）の場合には瞬時のセグメント回転数Ｎａｋｔ（１）に相応し、かつ、奇数セグメント（３）の場合には先行の偶数セグメント（４）の回転数値（５．１）から求められた外挿の回転数値Ｎｅｘｔ（６）に相応する、回転数値Ｎｄｙｎ（５）を使用して、内燃機関の回転数を制御する、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記外挿の回転数値Ｎｅｘｔ（６）は、少なくとも、瞬時のセグメント回転数Ｎａｋｔ（１）と、先行の偶数セグメント（４）の回転数値（Ｎａｋｔ−１）と、先行の奇数セグメント（３）の回転数値（Ｎａｋｔ−２）とに基づき求められる、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記回転数値Ｎｄｙｎ（５）を制御回路（２３）の比例部（１５）に供給する、請求項４記載の方法。
【請求項７】
前記制御回路（２３）の比例部（１５）の比例増幅度Ｋｐ（２６）を正の制御偏差または負の制御偏差に対して非対称に構成する、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記比例部（１５）での比例増幅度Ｋｐ（２６）を大きな信号ウィンドウと小さな信号ウィンドウ（２４、２５、２７）との間で非対称に切り換える、請求項６記載の方法。
【請求項９】
少なくとも１つの制御装置を有しており、
該制御装置はプロセッサおよびメモリを有しており、該制御装置に必要な情報が供給されて必要な計算が行われ、
セグメント発生器が内燃機関のシリンダ数に適合する数の角度マークを有しており、該角度マークは割り当てられたスリットとともにそれぞれ１つの角度マークを形成しているか、または所定数の角度マークおよびスリットが１つのセグメントを形成しており、該セグメントの数はシリンダ数に適合化されている、
ことを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項記載の方法を実施する装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、センサによってセグメント内のそのつどの回転数を表すセグメント発生器の信号を検出し、検出された信号から平均回転数Ｎｍｉｔを求める低い回転数での内燃機関の回転数を制御する方法、およびこの方法を実施する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の回転に不整合がある場合、電子的なディーゼル直接噴射システムの無負荷制御回路の実際値パラメータとして例えば均回転数を求める必要がある。回転数の変動は圧縮フェーズ中のクランクシャフトの遅れおよび燃焼フェーズ中のクランクシャフトの進みから発生し、無負荷制御回路に対して相対的なものではなく、したがってフィルタリング除去されない。
【０００３】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第３９３９１１３号明細書には、適合可能な回転数処理の方法が開示されている。この内燃機関での適合可能な回転数処理の方法ではセグメントホイールがセンサによって走査される。評価回路では複数のセグメント回転数から平均回転数が形成され、この平均回転数は特殊なアルゴリズムにしたがって計算される。アルゴリズムを解くのに必要な副次的条件は回転数検出への要求に依存して定められる。関連する副次的条件とは、低い周波数に対する増幅度特性、さらに低い周波数に対する平均値形成、および選択された所定の周波数での位相進みの設定などである。
【０００４】
回転数を求めるプロセスにより時間離散的に求められた回転数値は相応の重みづけ係数とともに加算される。これにより純粋に線形の伝送特性が得られる。このように回転数をセグメントによって求めて続いてフィルタリングすることにより、明確な遅延が実際の回転数に発生する。このような位相遅延を伴う制御は達成すべき制御回路の帯域幅に対してマイナスの作用を有する。すなわち制御回路をきわめて狭い帯域に（つまり小さなローバスト性で）構成しなければならないか、または安定性の限界近傍で駆動しなければならず、再び不安定な機関動作をもたらすことがある。制御回路のローバスト性が小さいことはとりわけ車両の始動過程できわめて都合が悪い。なぜなら内燃機関がエンストを起こしやすくなってしまうからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、低い回転数での内燃機関の回転数を制御する方法および装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題は、奇数セグメントまたは偶数セグメントの走査に依存して、偶数セグメントの回転数値を直接に制御回路へ供給し、奇数セグメントの回転数値を先行の偶数セグメントの回転数値からこの値が制御回路へ供給される前に求める方法により解決される。課題はまた、少なくとも１つの制御装置を有しており、この制御装置はプロセッサおよびメモリを有しており、制御装置に必要な情報が供給されて必要な計算が行われ、セグメント発生器が内燃機関のシリンダ数に適合する数の角度マークを有しており、該角度マークは割り当てられたスリットとともにそれぞれ１つの角度マークを形成しているか、または所定数の角度マークおよびスリットが１つのセグメントを形成しており、このセグメントの数はシリンダ数に適合化されている装置を構成して解決される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の方法を用いれば、回転数値を求める際にほとんど位相損失なく内燃機関の回転の不整合を回転数信号からフィルタリング除去することができる。その際に回転数信号は内燃機関のシャフトとともに回転するセンサホイールを走査することにより形成される。このセンサホイールは複数の角度マークを有しており、角度マークの数すなわち角度量（Winkellaenge）は内燃機関のシリンダ数に適合化されている。
【０００８】
角度マークの所定のエッジ間の距離、または角度マーク＋後続のスリット間の距離をここではセグメントと称する。１セグメントは（例えば複数の角度マークを有するインクリメント発生器では）複数の角度マーク＋これに属するスリットから形成され、セグメントの数は同様にシリンダ数に適合化されている。センサホイールとこれに属するピックアップとを通常セグメント発生器と称する。偶数セグメントと奇数セグメントとの差からフィルタ関数が切り換えられ、求められた値は直線のセグメントとしてフィルタリングされずに引き渡される。これにより位相の損失は発生しない。これに対して奇数セグメントでは回転数信号のローバスト性が最後の偶数セグメントの回転数値の外挿を行うことにより保証される。奇数のセグメントの評価は次のようにして最適化される。すなわち最後の偶数セグメントの妥当な外挿値と奇数セグメントの評価とが置換され、その際に周波数遅延は発生しない。
【０００９】
本発明の方法では回転数の平均が行われ、これにより一方ではセンサホイールの測定誤差および走査誤差が回避され、他方では加算により所定の角度セグメントを介して得られた信号が予測される信号変化分に関する傾向を有しているという利点が得られる。これにより信号は重畳されている信号ノイズから明確に浮き立つ。
【００１０】
セグメント回転数を偶数領域および奇数領域へ分割することは、セグメント１つ置きごとに（すなわち全ての偶数セグメントで）、ディーゼル噴射装置またはガソリン噴射装置において噴射制御装置ＥＤＣが噴射装置へ噴射すべき燃料量の設定値を送出するために重要である。噴射過程は圧縮フェーズの終了後、燃焼フェーズの開始直前にシリンダ４サイクルで行われる。この時点で燃料は燃焼室内へメイン噴射されるが、プレ噴射およびメイン噴射の時点を有する複数回の噴射が行われる場合には、奇数のセグメントでプレ噴射量を求めることが重要である。したがって正確な噴射量設定値を求めるために偶数セグメントを考慮するだけでなく、奇数セグメントをも考慮し、安定した設定値の出力信号を得る。安定した噴射量の設定値のデータはできる限り平滑な回転数特性から得られる。
【００１１】
制御回路に含まれる分路によりフィルタモードの切り換えが選択される。信号分路に基づいてダイナミックフィルタリングされた回転数Ｎｄｙｎは奇数セグメントが走査されるかまたは偶数セグメントが走査されるかに応じて瞬時のセグメント回転数と外挿の回転数との間で切り換えられる。分路の出力側では定常的に回転数信号が発生し、この回転数信号は制御回路の比例部（以下Ｐ部とも称する）に供給される。制御回路は主としてダイナミックな負荷変化を補償する。これにより無負荷制御回路の構造部では専ら比例部に対して本発明により求められたフィルタリングされた回転数が加えられる。
【００１２】
このように構成された制御構造部の内部では、比例部で大きな信号ウィンドウと小さな信号ウィンドウとの間での切り換えが正の制御偏差または負の制御偏差に対して非対称に行われる。これによりＫｐを正の制御偏差にも負の制御偏差にも適合させることができる。
【００１３】
本発明の方法は有利には内燃機関の制御装置自体で行われる。
【００１４】
【実施例】
個々の図に則して本発明を以下に詳細に説明する。
【００１５】
図１にはセグメント回転数Ｎａｋｔの瞬時の特性が示されている。
【００１６】
セグメント回転数１の特性は奇数セグメント３とそれぞれこの奇数のセグメント間に存在する偶数セグメント４とに分割される。偶数セグメント４では例えばディーゼル直接噴射装置ＥＤＣではメイン噴射が行われる。無負荷制御回路２３を専ら偶数セグメント４の走査から得られた信号のみによって制御してもよい。その場合確かに噴射量設定値の変動が発生するが、１つ置きの値しか考慮されないので負の作用は生じない。
【００１７】
噴射が複数回行われる場合（例えばメイン噴射とプレ噴射とに分割されて噴射が行われる場合）には、メイン噴射に対する噴射量設定値が偶数セグメント４から求められ、プレ噴射の設定値を求める際には奇数セグメント３が評価される。
【００１８】
図２にはダイナミックフィルタリングされた回転数Ｎｄｙｎのセグメントで行われた合成を示す図である。
【００１９】
時間軸線Ｔに関して瞬時のセグメント回転数１（Ｎａｋｔ）およびダイナミックフィルタリングされた回転数５（Ｎｄｙｎ）とが示されている。ダイナミックフィルタリングされた回転数５（Ｎｄｙｎ）の成分５．１の間に奇数セグメント３から得られた成分５．２が存在しており、この成分５．２は偶数セグメント４の回転数値５．１の外挿に基づいて求められたものである。
【００２０】
偶数セグメント４については
Ｎｄｙｎｋ，ｇｅｒａｄｅ＝Ｎａｋｔ，ｋ（５．１に相応する）
が成り立ち、図１の奇数セグメント３については
Ｎｄｙｎｋ，ｕｎｇｅｒａｄｅ＝Ｎｅｘｔ，ｋ＝Ｎａｋｔ，ｋ-１＋１／２（Ｎａｋｔ，ｋ−Ｎａｋｔ，ｋ-２）
が成り立つ。これはダイナミックフィルタリングされた回転数５（Ｎｄｙｎ）が偶数セグメント４で瞬時のセグメント回転数１に等しくなり、奇数セグメント３では偶数セグメント４の先行の回転数値５．１から外挿されることを意味している。先行の２つの偶数セグメント４間に発生する差７．１は偶数セグメントの回転数値の領域を求めるためにそのつど１／２にされる。これについては７．２を参照されたい。
【００２１】
図３にはフィルタリングされた回転数の位相特性が周波数に関して示されている。
【００２２】
セグメント回転数１（Ｎａｋｔ）は周波数全域にわたって一定の位相０を有している。移動平均により形成された平均機関回転数２（Ｎｍｉｔ）の位相は周波数に比例して増大する。同様に周波数全体にわたって外挿された回転数６（Ｎｅｘｔ）はこれに対して図３の下方の周波数領域で平均機関回転数２（Ｎｍｉｔ）に比べて格段に低い位相シフトを有している。
【００２３】
図４には信号分路１３の前方の信号流とその操作とが示されている。信号分路１３には２つの信号入力側が設けられており、これらのうち一方には偶数セグメント４の信号が対応し、他方には奇数セグメント３に相応する外挿された回転数値６（Ｎｅｘｔ）が印加される。出力信号すなわちダイナミックフィルタリングされた回転数５（Ｎｄｙｎ）は図５の無負荷制御回路２３に印加される。これにしたがって瞬時のセグメント回転数１（Ｎａｋｔ）は偶数セグメント４では直接にダイナミックフィルタリングされた回転数５となり、また図４に示されている信号処理区間で奇数セグメント３の回転数６（Ｎｅｘｔ）を求める場合には、式Ｎｄｙｎｋ，ｕｎｇｅｒａｄｅ＝Ｎｅｘｔ，ｋ＝Ｎａｋｔ，ｋ-１＋１／２（Ｎａｋｔ，ｋ−Ｎａｋｔ，ｋ-２）
でシミュレートされる。
【００２４】
制御区間内の２つの無駄時間素子８、９でそのつど調整可能な時定数ＴＴＯＴは有利にはセグメント時間Ｔｓｅｇへセットされる。
【００２５】
図４で求められた回転数、すなわち回転数１または６（ＮａｋｔまたはＮｅｘｔ）から得られたダイナミックフィルタリングされた回転数５（Ｎｄｙｎ）の値は加算点１８に供給される。この加算点にはパラメータＮｄｙｎと目標回転数１４とがともに加算点１８で発生する値が無負荷制御回路２３の比例部に加えられる前に供給される。パラメータ１４（Ｎｓｏｌｌ）は分岐点２０で取り出され、加算点１９で負のパラメータ２（Ｎｍｉｔ）が重畳される。加算点１９で発生したパラメータは無負荷制御回路２３の積分部１６に加えられ、パラメータ２（Ｎｍｉｔ）はさらに無負荷制御回路２３のＤ部１７に対する入力信号を形成する。このように構成された制御構造部２３を用いて平均機関回転数２（Ｎｍｉｔ）を積分部２３に供給することにより、制御回路２３を平均機関回転数２（Ｎｍｉｔ）へ制御することができる。
【００２６】
図６にはさらに無負荷制御回路の比例部の大きな信号パラメータと小さな信号パラメータとの非対称の切り換えが示されている。最適な制御回路の構成を支援するために、本発明によって構成される制御構造部では次のような手段が採用される。すなわち比例部１６の大きな信号ウィンドウと小さな信号ウィンドウとの切り換えが正の制御偏差または負の制御偏差に対して非対称に行われる。これにより状況に応じて、パラメータ６およびダイナミックフィルタリングされた回転数Ｎｄｙｎが平均機関回転数Ｎｍｉｔに対してオフセットを有することが考慮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】瞬時の回転数Ｎａｋｔの特性を示す図である。
【図２】ダイナミックフィルタリングされた回転数Ｎｄｙｎのセグメントで行われた合成を示す図である。
【図３】フィルタリングされた回転数Ｎｅｘｔ、Ｎｄｙｎ，Ｎｍｉｔの位相特性を周波数に関して示す図である。
【図４】ダイナミックフィルタリングされた回転数ＮｄｙｎをＰＩＤ無負荷制御回路の入力量としてセグメントに依存して求めるために、信号分路の前方で発生した信号流を示す図である。
【図５】本発明の無負荷制御回路の構造を示す図である。
【図６】比例の増幅度Ｋｐでの大きい信号パラメータおよび小さい信号パラメータの非対称の切り換えを示す図である。
【符号の説明】
１  瞬時のセグメント回転数Ｎａｋｔ
２  平均の機関回転数Ｎｍｉｔ
３  奇数のセグメント
４  偶数のセグメント
５  ダイナミックフィルタリングされた回転数Ｎｄｙｎ
５．１  偶数セグメントのＮｄｙｎ部
５．２  奇数セグメントのＮｄｙｎ部
６  外挿された回転数Ｎｅｘｔ
７．１  回転数差（偶数セグメント）
７．２  １／２の回転数差（偶数セグメント）
８、９  無駄時間素子
１０、１１  分周器
１２  加算点
１３  信号分路
１４  目標回転数Ｎｓｏｌｌ
１５  Ｐ制御部
１６  Ｉ制御部
１７  Ｄ制御部
１８  加算点のＰ成分
１９  加算点のＩ成分
２０  分岐点
２１  成分加算点
２２  設定値
２３  無負荷制御回路
２４  負の大きな信号ウィンドウ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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