(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のマーキングを有するセンサホイール（１４０）のトレランスの補正のための方法において、
近似的に等しい間隔を有している前記複数のマーキングを検知器（１３０）によって走査し、該走査により得られるパルス列から測定値（ＴＳ）を形成し、
個々の測定値（ＴＳ）に対して、動作状態には依存しないトレランスに起因する、前記センサホイール（１４０）が設置されているシャフトの周波数の整数倍の周波数を有する振動を選択する第１のフィルタリング処理（５００，４００）と、動作状態に依存するトレランスに起因する、前記センサホイール（１４０）が設置されているシャフトの周波数の半整数倍の周波数を有する振動を選択する第２のフィルタリング処理（５００，４２０）とを行い、
フィルタリング処理された個々の測定値（ＦＴＳ）を基準値（Ｍ）と比較し、
エンジンブレーキ動作において、前記比較に基づいて第１の補正値（Ｋ１）及び第２の補正値（Ｋ２）をもとめ、
前記第１の補正値（Ｋ１）を噴射される燃料量（ＱＫ）又は該噴射される燃料量（ＱＫ）を特徴づける信号により重み付けし、
前記第１の補正値（Ｋ１）及び前記第２の補正値（Ｋ２）及び前記測定値（ＦＴＳ）から補正された測定値（ＴＳＡ）を算定することを特徴とする、複数のマーキングを有するセンサホイールのトレランスの補正のための方法。
【請求項２】
基準値（Ｍ）として複数の測定値の平均値を使用することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記エンジンブレーキ動作において基本補正値をもとめることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
複数のマーキングを有するセンサホイール（１４０）のトレランスの補正のための装置において、
近似的に等しい間隔を有している前記複数のマーキングを走査し、該走査により得られるパルス列から測定値（ＴＳ）を形成して出力する検知器（１３０）を有し、
個々の測定値（ＴＳ）に対して、動作状態には依存しないトレランスに起因する、前記センサホイール（１４０）が設置されているシャフトの周波数の整数倍の周波数を有する振動を選択する第１のフィルタリング処理（４００）と、動作状態に依存するトレランスに起因する、前記センサホイール（１４０）が設置されているシャフトの周波数の半整数倍の周波数を有する振動を選択する第２のフィルタリング処理（４２０）とを行う手段（５００）を有し、
フィルタリング処理された個々の測定値（ＦＴＳ）を基準値（Ｍ）と比較し、エンジンブレーキ動作において、前記比較に基づいて第１の補正値（Ｋ１）及び第２の補正値（Ｋ２）をもとめ、前記第１の補正値（Ｋ１）を噴射される燃料量（ＱＫ）又は該噴射される燃料量（ＱＫ）を特徴づける信号により重み付けし、前記第１の補正値（Ｋ１）及び前記第２の補正値（Ｋ２）及び前記測定値（ＦＴＳ）から補正された測定値（ＴＳＡ）を算定する手段（３００）を有することを特徴とする、複数のマーキングを有するセンサホイールのトレランスの補正のための装置。
【発明の詳細な説明】
従来技術
本発明は独立請求項の上位概念記載のセンサホイールのトレランスの適応のための方法及び装置に関する。
センサホイールのトレランスの適応のための方法及び装置は例えばドイツ特許４１３３６７９号（米国特許５４２８９９１号明細書）から公知である。そこにセンサホイールの機械的トレランスの適応のための方法及び装置が記述されている。このセンサホイールは複数のマーキングを有し、これらのマーキングの間隔は近似的に等しい。これらのマーキングは検知器によって走査され、この検知器はパルス列を供給し、これらのパルス列から測定値が形成される。
センサホイールの製造及び組み込みの際のトレランスのためにマーキングの間隔は必ずしも等しい間隔を有してはいない。よって、これらのトレランスを学習し考慮する。このために個々の測定値を基準値と比較する。基準値としては所定の測定値を使用する。
このやり方によってはあらゆる動作状態において同じ値をとるトレランスしか補償できない。しかし、通常は異なる動作状態で異なる影響をおよぼすトレランスが発生する。
センサホイールの製造トレランスはあらゆる動作状態でほぼ同じ影響を及ぼす。しかし、センサホイールが設置されたシャフトのねじれ振動は動作状態に依存する。このため従来技術のやり方ではこれらのトレランスは十分には補償できないことになる。
さらにドイツ特許１９５２７２１８号から内燃機関の安定運転状態制御のための方法及び装置が公知である。この装置では、シリンダバランス調整を実施するために、噴射される燃料量の補正値をセグメントホイールの測定値に基づいて定める。この場合、全てのシリンダに同一の燃料量を配分することが達成されなくてはならない。このために回転数信号が評価される。不均一な回転数から不均一な噴射が推定され、これが相応に補正される。
センサホイールトレランスによって、噴射される燃料量が均一であるにもかかわらず、個々のセグメントの回転数は不均一になる。上記の方法を適用した場合、これによって、回転数が均一であっても噴射される燃料量はシリンダ毎に異なってしまう。
本発明の課題
本発明の課題は、センサホイールのトレランスの適応のための方法及び装置において、トレランスの異なる原因を区別すること、とりわけ動作状態に依存するトレランスと動作状態に依存しないトレランスとを区別することである。
上記課題は独立請求項の特徴部分記載の構成によって解決される。
本発明の利点
本発明の方法によって、異なるトレランスが、すなわち動作状態に依存するトレランスと動作状態に依存しないトレランスとがあらゆる動作状態において補正される。
本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。
本発明を次に図面に図示された実施例に基づいて説明する。本発明の実施例は以下の記述において所属の図面に基づいて詳しく説明される。図１は内燃機関の制御部のブロック線図である。図２は度単位のクランクシャフト角度と様々な信号との間の関係を示している。図３は制御部のブロック線図である。図４はセンサホイールのトレランス適応のブロック線図である。図５はこの適応の詳細なブロック線図である。図６はこの適応の動作方法を説明するためのフローチャートである。
実施例の記述
以下において内燃機関、とりわけ４つのシリンダを有するディーゼル機関の制御部の例においてセンサホイール適応を記述する。しかし、本発明はシリンダの個数にも内燃機関の形式にも限定されない。
図１には内燃機関のこのような制御部がブロック線図として粗略に図示されている。１００で本来の制御部が示されている。この制御部は様々な調整器１１０に制御信号を供給する。これらの制御信号は例えば噴射される燃料量ＱＫを制御する。この噴射される燃料量ＱＫは内燃機関に配分される。この制御部は様々なセンサ１２０の様々な出力信号を処理する。これら様々なセンサ１２０は例えば温度値Ｔ、圧力値Ｐならびに他の動作特性パラメータを検出する。
さらに制御部１００は、センサホイール１４０を走査する検知器１３０の出力信号を処理する。このセンサホイールは複数のマーキングを有し、これらのマーキングの間隔はほぼ等しい。
ここに図示された実施例ではセンサホイールはクランクシャフトに設置されており、４つのマーキングを有する。しかし、センサホイールを内燃機関のカムシャフトに設置してもよい。
２つのマーキングの間隔はセグメントと呼ばれ、このセグメントの持続時間はセグメント時間ＴＳと呼ばれる。クランクシャフトに４つのマーキングが配置されている場合、このことは２つの噴射の間隔が２つのセグメントに分割されていることを意味する。このようなセンサホイールは通常はセグメントホイールと呼ばれる。
センサホイールはインクリメンタルホイールとしても構成できる。この場合、多数のマーキングが設けられる。これらマーキングの個数は内燃機関のシリンダの個数よりも多い。この場合通常はこれらマーキングは空隙を有する。すなわち、マーキングが欠如しているように構成される。しばしば６０−２個のマーキングを有するセンサホイールが使用される。
検知器はこれらのマーキングを走査し、有利には信号ＴＳを測定値として送出する。この測定値はセグメント時間に相応している。
図２には様々な信号と時間との関係が示されている。部分図２ａにはトレランスのない理想的なセンサホイールのセグメント時間ＴＳが示されている。それぞれ実質的に噴射の前後に１セグメントずつ存在するので、セグメント時間は交番的に異なる値をとる。
図２ｂには全てのセグメント時間の平均値Ｍが示されている。この平均値は有利には複数のセグメント、つまり測定値に亘って形成される。有利には１動作サイクル、つまり図示されている７２０度のクランクシャフト角度の角度領域に亘って平均をとる。トレランスのない理想的なセンサホイールの場合には、個々のセグメント時間は平均値からの偏差を有しない。
図２ｃには機械的なトレランスのためにマーキングが正確に等しい間隔を有してはいないセンサホイールのセグメント時間が示されている。これにより図示された例ではセグメント３のセグメント時間が小さすぎ、セグメント４のセグメント時間が通常の値よりも大きくなる。
図２ｄには平均値Ｍが破線で、そして個々のセグメント時間のこの平均値からの偏差が実線で示されている。セグメント３及びセグメント４においてそれぞれセグメント時間の平均値からの偏差が現れていることが分かる。このような偏差は、クランクシャフト周波数の整数倍の周波数を有する回転数信号における振動をもたらす。
図２ｅには、クランクシャフトのねじれ振動に起因する回転数振動の例が示されている。本発明によればクランクシャフトの周波数の半整数倍の周波数を有するこの振動が発生することが識別された。
回転数振動を引き起こすセンサホイールのこれらのトレランスを適応によって補償する。このために図３に図示された装置が使用される。図１ですでに図示されたブロックは同じ参照符号で示されている。
検知器の出力信号ＴＳは適応器３００に到達する。この適応器３００はこの値を補正しパラメータＴＳＡとして後続に供給する。この補正されたセグメント時間ＴＳＡはここに図示された実施例では安定運転状態制御部３１０によって処理される。このような安定運転状態制御部は例えばドイツ特許出願１９５２７２１８号から公知である。この安定運転状態制御部３１０の出力信号は有利には加算ポイント３１５で燃料量制御部３２０の出力信号に結合される。このようにして形成された燃料量信号ＱＫは次いで調整器１１０に供給される。この燃料量信号ＱＫは例えばソレノイドバルブの制御持続時間である。
検知器１３０はセンサホイール１４０のマーキングを走査する。このように形成される信号はこの検知器１３０でフィルタリング処理をして例えば妨害パルスを除去することができる。このセンサホイールがインクリメンタルホイールとして構成されており多数のマーキングを有する場合には、この検知器はこれらの多数のマーキングに基づいて測定値を形成する。この測定値はセグメントホイールの出力信号に相応する。この検知器１３０の出力信号は以下では測定値又はセグメント時間ＴＳと呼ばれる。
この検知器１３０の出力信号は次いで適応器に供給される。この適応器において、マーキングの間隔の機械的トレランス及びねじれ振動に基づくトレランスが補正ファクタによって補償される。
このように補正されたセグメント時間ＴＳＡは次いで制御部で後続処理される。例えば、これらの補正されたセグメント時間ＴＳＡが安定運転状態制御部３１０によって処理される。しかし、この安定運転状態制御部３１０の代わりに、回転数信号を処理する他の機能ブロックを設けることもできる。よって、このセグメント時間がミスファイア識別部に供給されるように構成することもできる。
図４には適応器３００が詳細に図示されている。検知器１３０の出力信号ＴＳは第１の適応ブロック４００に供給される。この第１の適応ブロック４００は第１の補正値Ｋ１を結合ポイント４１０に供給する。さらに検知器１３０の出力信号ＴＳは第２の適応ブロック４２０に供給される。この第２の適応ブロック４２０は第２の補正値Ｋ２を加算ポイント４３０に供給する。さらに検知器１３０の出力信号ＴＳは直接この加算ポイント４３０の第２の入力側に供給される。
加算ポイント４１０は信号ＴＳと第１の補正値Ｋ１を有利には加算的に結合する。この結合ポイント４１０の出力信号は結合ポイント４３０の第１の入力側に供給される。この結合ポイント４３０はこの信号を有利には加算的に第２の補正値Ｋ２に結合する。この結合ポイント４３０の出力側には補正されたセグメント時間ＴＳＡが現れる。この補正されたセグメント時間ＴＳＡは次いで例えば安定運転状態制御部３１０によって後続処理される。
第１の適応ブロック４００は第１の補正値Ｋ１を決定する。この第１の補正値Ｋ１は例えば機械的なセンサホイール誤差を補償する。センサホイール誤差に基づくトレランスと例えばねじれ振動のような他の原因に基づくトレランスとを区別するために、検知器１３０の出力信号のフィルタリングが行われる。
第１のフィルタは、クランクシャフト周波数又はクランクシャフト周波数の整数倍の周波数を有する振動を選択し、この振動を適応のために供給するように構成されている。この第１のフィルタは測定値を第１の周波数選択フィルリング処理する。図２ｃに図示された振動にほぼ相応するこのフィルタリングされた信号に基づいて個々のセグメント時間の平均値Ｍからの偏差が算定され、個々のセグメントに対する第１の補正値として格納される。個々のセグメント時間の平均値からの偏差をセンサホイール誤差に基づいて考慮するこの第１の補正値は次いで検知器１３０の出力信号ＴＳに加算される。この場合、このようにして形成された信号は、ねじれ振動が存在しない場合には、図２ａに図示された経過に相応する。
第２の適応ブロック４２０では第２の補正値Ｋ２が決定される。この第２の補正値Ｋ２はねじれ振動に起因する平均値からの信号ＴＳの偏差を補償する。このために、検知器１３０の測定値は第２の周波数選択フィルタリング処理される。この第２のフィルタリングは、クランクシャフトの周波数の半整数倍の周波数を有する振動を選択するように構成されている。次いで、こうしてフィルタリングされたこの信号に基づいて補正値Ｋ２が算定される。この第２の補正値Ｋ２は次いで結合ポイント４３０で個々のセグメント時間の測定値に加算される。
図５には第２の適応ブロック４２０がより詳細に図示されている。検知器の出力信号ＴＳがフィルタ及び基準モデル５００に供給される。このフィルタ及び基準モデル５００の出力信号Δは第１のローパスフィルタ５１０を介してフィルタリング処理された信号ΔＦとして学習ストラテジ５２０に供給される。この学習ストラテジ５２０の出力側には基本補正値Ｋが現れる。この基本補正値Ｋは重み付け部５３０に供給される。この重み付け部５３０はこの基本補正値及び動作特性パラメータに依存するファクタＦに基づいて第１の補正値Ｋ１を計算し、加算ポイント４３０に供給する。
さらに正の符号を有するフィルタ及び基準モデル５００の出力信号Δが結合ポイント５４０に供給され、負の符号を有する第１のローパスフィルタの出力信号ΔＦがこの結合ポイント５４０に供給される。この結合ポイント５４０の出力信号は第２のローパスフィルタ５５０に供給される。この第２のローパスフィルタ５５０は評価部５６０に接続されている。この評価部５６０は学習ストラテジ５２０を制御する。
第１の適応ブロック４００と第２の適応ブロック４２０とは、実質的にフィルタリング５００及び重み付け部５３０においてのみ異なっている。フィルタリング５００では異なる周波数を選択するフィルタが使用される。第１の適応ブロック４００では定数ファクタによる重み付けが行われる。第２の適応ブロック４２０では動作特性パラメータに依存する重み付けが行われる。
本発明の方法のとりわけ有利な構成は図４に破線で示されている。この実施形態では、ねじれ振動を補正する第２の適応ブロック４２０に検知器１３０の出力信号ＴＳではなく結合ポイント４１０の出力信号が供給される。このことは、まず最初にセンサホイールのトレランスの補正が行われることを意味している。このように補正された信号は次いで第２の適応ブロック４２０においてねじれ振動の補償のための補正値Ｋ２を算出するために使用される。
第２の適応ブロック４２０の動作方法を以下において図６のフローチャートに基づいて記述する。ステップ６００で測定値の検出が測定値検知器１３０によって行われる。試問ステップ６１０は、適応が可能であり及び／又は適応が有効である有利な動作状態が存在しているかどうかを検査する。有利な動作状態としては、有利にはエンジンブレーキ動作状態が選択される。しかし、適応を実施する他の動作状態を設けることもできる。
次のステップ６２０で測定値の周波数選択フィルタリングが行われる。第１の適応ブロック４００では第１の周波数選択フィルタリングによってクランクシャフト周波数の整数倍の周波数を有する周波数成分が取り出される。このフィルタリングによって実質的に製造時のトレランスの影響に起因しかつ実質的に動作状態に依存しない周波数成分が取り出される。
第２の適応ブロック４２０では第２の周波数選択フィルタリングによってクランクシャフト周波数の半整数倍の周波数を有する周波数成分が取り出される。このフィルタリングによって実質的にねじれ振動の影響に起因しかつ実質的に動作状態に依存する周波数成分が取り出される。
周波数選択フィルタリングによって検知器１３０の測定値に対する異なる影響が選択される。次いでそれぞれの適応ブロックにおいてこれらの異なる影響を補正するための補正値が決定される。
センサホイールが他のシャフトに設置されている場合、これらの周波数はこのセンサホイールが設置されているシャフトの周波数を基準とする。
ステップ６３０で基準値が計算される。基準値として有利には複数の測定値の平均値が使用される。有利にはここに図示された実施例では４つのセグメント、つまり３６０度のクランクシャフト角度乃至は１つ完全な動作サイクルすなわち７２０度のクランクシャフト角度に亘って平均をとる。
次のステップ６４０で誤差値Δ、つまりフィルタリング処理された測定値ＦＴＳと基準値Ｍとの間の差が形成される。この値は図２ｅに図示されている。この値は、ねじれ振動乃至は類似の誤差をもたらす他の影響に起因する誤差の尺度である。
ステップ６５０において評価部５６０で学習進度（Lernfortschritt）が判断される。このために、第１のローパスフィルタ５１０の出力信号ΔＦがこの第１のローパスフィルタ５１０の入力信号Δと比較され、第２のローパスフィルタ５５０でフィルタリング処理され、この信号に基づいて学習ストラテジ５２０が制御される。この手段によって、測定値の短時間の妨害が補正値Ｋ又はＫ１の変化を引き起こすことが阻止される。これは、ローパスフィルタリングによって識別される測定値の短時間の変化は考慮されないことを意味する。この評価部及び学習ストラテジは実質的には従来技術に記述された方法に相応する。
次いでステップ６６０で基本補正値Ｋが値ΔＦに基づいて決定される。最も簡単な実施形態では、格納された基本補正値に新たに算出された誤差値ΔＦを加算する。とりわけ有利な実施形態では補正値Ｋは複数の誤差値ΔＦの平均値に基づいて形成される。
次のステップ６７０で基本補正値の算出が終了する。有利にはこの基本補正値の算出は有利な動作状態で実施される。通常動作状態において、つまりこの有利な動作状態において及びこの有利な動作状態以外の動作状態において、これらの格納された補正値が測定値ＴＳの補正に使用される。これは図６ｂに図示されている。ステップ６８０で測定値ＴＳが検知器１３０によって検出され、場合によってはフィルタリング処理されて後続に供給される。
ステップ６８５では第１の補正値Ｋ１の計算が重み付け部５３０で行われる。このために、基本補正値ＫがファクタＦで乗算される。このファクタＦも様々な動作状態に依存して予め設定可能である。
とりわけ有利なのは、ファクタＦが噴射される燃料量ＱＫ又はこの噴射される燃料量を特徴づける信号、例えば噴射持続時間又は内燃機関の出力を定める信号に依存して予め設定可能な場合である。さらに、別の動作特性パラメータ、例えば充填圧力Ｐ又は他のパラメータが考慮される場合も有利である。
ステップ６９０で、第１の補正値Ｋ１、第２の補正値Ｋ２及び測定値ＴＳに基づいて、補正された測定値ＴＳＡが算定される。このために有利にはこれら３つのパラメータを加算する。次いでこのプログラムはステップ６９５で終了する。
ここに記述した補正は全セグメント時間に対して行われる。４つのマーキングを有する４気筒内燃機関のここで図示した実施例では、セグメント１〜４に対して補正値が定められる。本発明ではエンジンブレーキ動作において基本補正値がもとめられ、そしてこの基本補正値があらゆる他の動作状態において使用される。基本補正値及び動作特性パラメータに依存するファクタに基づいて個々の動作状態に対する補正値が算定される。
この場合、エンジンブレーキ動作では燃料は噴射されないことが前提となる。従って、全ての振動の原因は、センサホイール誤差、ねじれ振動及び他の作用に起因するトレランスにある。噴射される燃料量に起因する、測定を損ないかねない作用はこの場合存在しない。原理的には燃料が噴射される場合でもこの適応は実施されうる。
本発明の方法では、測定値の周波数選択フィルタリングによって、回転数信号に対する異なる原因に起因する異なる影響が相互に分離され、個別に補正されうる。これはとりわけ有利である。というのも、マーキングの配置に起因する誤差は動作状態に依存せず、ねじれ振動に起因する誤差は動作状態に依存しており、従って動作特性パラメータに依存して補正可能だからである。
【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６ａ】
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【図６ｂ】
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