(57)【要約】本発明は、内燃機関のセンサホイールの平均的なセグメント時間を決定する方法であって、センサホイールは、内燃機関のクランク軸と相対回転不能に連結され、センサホイールの円周に沿ってマークが配置され、内燃機関のクランク軸は、セグメント時間の間に所定の角度範囲を越え、セグメント時間（ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４、ｓ５）が検出され、セグメント時間（ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４、ｓ５）から、対応する回転速度値（ｎ１、ｎ２、ｎ３、ｎ４、ｎ５）が決定され、回転速度の推移（２３１）が、個々の決定された回転速度値（ｎ１、ｎ２、ｎ３、ｎ４、ｎ５）から決定され、回転速度の推移から（２３１）、平均的な回転速度（ｎ＊）の値が決定され、平均的な回転速度の（ｎ＊）の値から、平均的なセグメント時間が決定される、上記方法に関する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のセンサホイール（１０）の平均的なセグメント時間を決定する方法であって、
前記センサホイール（１０）は、前記内燃機関のクランク軸（１１）と相対回転不能に連結され、前記センサホイール（１０）の円周に沿って、マーク（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ）が配置され、
前記内燃機関の前記クランク軸（１１）は、セグメント時間の間に所定の角度範囲（ＳＡ、ＳＢ）を越え、
−セグメント時間（ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４、ｓ５）が検出され、
−前記セグメント時間（ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４、ｓ５）から、対応する回転速度値（ｎ１、ｎ２、ｎ３、ｎ４、ｎ５）が決定され、
−時間の経過に沿った回転速度の推移（２３１）が、個々の前記決定された回転速度値（ｎ１、ｎ２、ｎ３、ｎ４、ｎ５）から決定され、
−前記回転速度の推移（２３１）から、平均的な回転速度（ｎ＊）の値が決定され、
−前記平均的な回転速度（ｎ＊）の前記値から、平均的なセグメント時間が決定される、
方法。
【請求項２】
時間の経過に沿った前記回転速度の推移（２３１）は、前記内燃機関の作動サイクルに渡る、前記個々の決定された回転速度値（ｎ１、ｎ２、ｎ３、ｎ４、ｎ５）による最良適合曲線として決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記平均的な回転速度（ｎ＊）は、前記回転速度の推移（２３１）から、一次回帰法もしくは二次回帰法を用いて、または、最小二乗法を用いて決定される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記内燃機関は、惰行運転で、またはフリーフォール運転で、または回転速度の傾きが大きい状況で駆動される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
現在検出されているセグメント時間と、前記決定された平均的なセグメント時間との差分が決定される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記内燃機関のパイロット噴射の調整が行われる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法を実行するよう構成された演算ユニット（１５）。
【請求項８】
特に請求項７に記載の演算ユニット（１５）上で実行される場合に、前記演算ユニット（１５）に請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法を実行させるコンピュータコード手段を備えたコンピュータプログラム。
【請求項９】
請求項８に記載のコンピュータプログラムが格納された機械読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のセンサホイールの平均的なセグメント時間を決定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関では、内燃機関の回転速度を決定するために、センサホイールを利用することが可能である。その際に、内燃機関の各シリンダのピストン行程の特定の範囲に、セグメント（Ｓｅｇｍｅｎｔ）と呼ばれるクランク軸の角度範囲を割り当てることが可能である。このセグメントは、例えば、クランク軸と連結されたセンサホイールにマークを付けることにより実現されうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
クランク軸が上記角度範囲を超える間にかかるセグメント時間は、特に、燃焼サイクル内に変換されるエネルギーに依存する。したがって、内燃機関の回転不整（Ｌａｕｆｕｎｒｕｈｅ）の、点火不良または他の原因が、セグメント時間に反映される。したがって、セグメント時間は、内燃機関の回転不整についての尺度となる。
【０００４】
セグメント時間信号から回転不整を決定できるためには、当該セグメント時間信号を最初に加工する必要があり、さらに、振動をフィルタにかけて除去する必要がある。このためには、セグメント時間信号から、平均的なセグメント時間またはセグメント時間の平均値を減算することが可能である。独国特許第３６０４９０４号明細書では、例えば、センサホイールにおける２個および８個のセグメントの移動平均値が決定される。独国特許出願公開第４３１９６７７号明細書によれば、シリンダ固有のセグメント周期が、個々のセグメント時間から、加重平均の形成によって決定される。
【０００５】
その際に、特に回転速度の傾きが比較的大きい際には、平均的なセグメント時間が正確には決定できないという問題が発生する。このような大きな回転速度の傾きは、例えば、内燃機関の惰行運転時、またはフリーフォール運転（ｆｒｅｉ  ｆａｌｌｅｎｄｅｒ  Ｂｅｔｒｉｅｂ）時に発生する。
【０００６】
したがって、内燃機関のセンサホイールの平均的なセグメント時間を簡単に決定しうるための可能性が与えられることが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に基づいて、請求項１の特徴を備えた内燃機関のセンサホイールの平均的なセグメント時間を決定する方法が提案される。有利な実施形態は、従属請求項および以下の明細書の記載の主題である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る方法は、容易に実現することが可能な、センサホイールの平均的なセグメント時間を決定するための可能性を提示する。その際に、内燃機関の既存の部品および構成要素を利用することが可能である。内燃機関の改造または変更を行う必要はない。決定された平均的なセグメント時間は、内燃機関のさらなる別の機能のため、例えば回転不整の制御のために利用することが可能である。
【０００９】
その際に、センサホイールは、内燃機関のクランク軸と相対回転不能（ｄｒｅｈｆｅｓｔ）に連結される。代替的に、センサホイールは、内燃機関のカム軸と相対回転不能に連結されてもよい。センサホイールの円周に沿って、マークが、特に基本的に等間隔に配置されている。セグメント時間は、センサホイールの決められた各２個のマーク間の時間間隔として決定される。
【００１０】
その際、センサホイールのマークが、例えば検出器を用いて、例えば電磁センサによってサンプリングされ、測定信号、例えば電気的な電圧信号が決定される。この測定信号から、２個のマーク間の時間間隔がセグメント時間として決定される。このようにして、セグメント時間信号が、個々のマーク対に対応するセグメント時間の時間的推移として決定される。
【００１１】
本発明に基づいて平均的なセグメント時間を決定するために、セグメント時間信号は直接的には評価されない。その代りに、平均的なセグメント時間は、セグメント時間信号から決定される回転速度値の評価を介して決定される。このために、個々のセグメント時間から、それぞれ１つの対応する回転速度値が決定され、回転速度から平均的な回転速度が決定され、平均的な回転速度から平均的なセグメント時間が決定される。
【００１２】
時間の経過に沿って示される個々の回転速度値によって、例えば最良適合曲線が設定され、したがって、時間の経過に沿った回転速度の推移が決定される。この最良適合曲線を用いて、平均的な回転速度の値が決定される。その際に特に、回転速度の値が外挿される。その際に、この平均的な回転速度の値は、特に、平均的な回転速度の現在の値（今のセグメント）または将来的な値（次のセグメント）であってもよい。平均的な回転速度のこの外挿された値から、再びセグメント時間が決定され、当該セグメント時間が、平均的なセグメント時間として決定される。したがって、平均的なセグメント時間は、回転速度を推定するためのモデルであって、非常に良好な近似で回転速度の実際の推移に対応し誤差が非常に少ない上記モデルを用いて決定される。
【００１３】
好適に、時間の経過に沿った回転速度の推移は、作動サイクルに渡る、個々の決定された回転速度値による最良適合曲線として決定される。作動行程の時間として、例えば、未だ明らかにされていない振動の最低周波数の周期、例えば、内燃機関のカム軸周波数または点火周波数の周期が選択されてもよい。
【００１４】
好適に、最良適合曲線は、一次回帰法または二次回帰法を用いて決定される。しかしながら、本発明は回帰法には限定されない。例えば、最小二乗法も適している。最小二乗法の場合には、回帰法とは異なって、個々の（測定）点、すなわち個々の回転速度値の（測定）誤差が考慮される。
【００１５】
有利に、内燃機関は、惰行運転で、またはフリーフォール運転で、または回転速度の傾きが大きい状況で駆動される。内燃機関の上記駆動条件においては、本発明に基づき回転速度から平均的なセグメント時間を決定することは、セグメント時間から直接的に平均的なセグメント時間を決定することに対して、多大な利点を有する。
【００１６】
すなわち、セグメント時間は、内燃機関の上記駆動条件においては、双曲線的に推移し、または、一般に線形的には推移しない。これに対して、回転速度は、有利に線形的に推移する。したがって、セグメント時間から決定された回転速度値によって簡単に、非常に正確にかつ小さな誤差で、線形の最良適合曲線として、最良適合直線を設定することが可能である。その際に、平均的な回転速度の現在および／または将来の値の外挿も、僅かな誤差で行われる。
【００１７】
好適に、現在検出されているセグメント時間と、決定された平均的なセグメント時間との差分が決定される。したがって、平均的なセグメント時間によるフィルタがかけられた正確なセグメント時間信号が決定される。上記フィルタがかけられたセグメント時間信号は、内燃機関またはセンサホイールの回転不整についての情報を含み、回転速度の傾きによるノイズは無い。
【００１８】
好適に、内燃機関のパイロット噴射の調整が行われる。例えばハイブリッド自動車の将来的なドライブトレイン構想では、場合によっては惰行運転がもはや設けられないため、パイロット噴射の調整をフリーフォール運転時に行うことが可能である。このためには、平均的なセグメント時間と、当該平均的なセグメント時間によるフィルタがかけられたセグメント時間信号とを本発明に基づいて決定することが、特に役に立つ。
【００１９】
本発明に係る演算ユニット、例えば車両の制御装置は、特にプログラム技術的に、本発明に係る方法を実行するよう構成される。
【００２０】
特に、実行する制御装置が、さらに他のタスクのために利用され、したがっていずれにせよ存在する場合には、特に僅かなコストしかかからないため、ソフトウェアの形態による本方法の実現も有利である。コンピュータプログラムを提供するための適切なデータ担体は、特に、フロッピーディスク、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等である。コンピュータネットワーク（インターネット、イントラネット等）を介したプログラムのダウンロードも可能である。
【００２１】
本発明のさらなる別の利点および構成は、以下の明細書の記載、および、添付の図面から明らかとなろう。
【００２２】
先に挙げた特徴および以下に解説される特徴は、各示される組み合わせのみならず他の組み合わせにおいても、または、単独でも、本発明の範囲を逸脱することなく利用されうる。
【００２３】
本発明が、図面の実施例によって概略的に示され、以下では、図面を参照して詳細に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る方法の一実施形態を実施するために形成された構成を概略的に示す。
【図２】本発明に係る方法の一実施形態の過程において決定可能なグラフを概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１には、本発明に係る方法の好適な実施形態を実施するために形成された構成が概略的に示されている。
【００２６】
センサホイール１０は、車両の内燃機関（図示せず）のクランク軸１１と相対回転不能に連結されている。センサホイール１０の円周または外周は、マーク（「歯部」）を有する（４つの符号１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、および１２ｄにより象徴的に示されている）。これらのマークは、例えば６０または６０−２個の歯部について、６°ごとに間隔をとって配置されてもよい。
【００２７】
センサホイール１０は、特に基本的に等間隔の複数のセグメントに分けられる。図１の特別な例では、センサホイール１０は、マーク１２ａとマーク１２ｅの間の、それぞれ１８０°の２つのセグメントＳＡとＳＢとに分けられている。
【００２８】
例えば、セグメントＳＡまたはＳＢは、４気筒の内燃機関の場合には、１８０°分のクランク軸の運動、および、内燃機関のピストンのピストン行程に対応する。その際に、ピストン行程とは、上死点ＯＴと下死点ＵＴとの間のピストンの運動として理解される。
【００２９】
検出器は、ホールセンサ１３として構成される。ホールセンサ１３は、センサホイール１０の外周の近傍に配置され、線１４によって、内燃機関の制御装置１５と接続されている。制御装置１５は、本発明に係る方法の一実施形態を実施するよう構成される。
【００３０】
内燃機関の駆動中には、クランク軸１１と、センサホイール１０とが回転する。検出器１３内では、各マークの始めごとに電圧パルスが生成される。対応する電圧信号が、図１ではグラフＵ（ｔ）として概略的に示されている。
【００３１】
制御装置１５は、電圧信号Ｕ（ｔ）を評価し、当該評価に基づいて、セグメント時間を、センサホイールの対応するマークの電圧パルスが検出された時間の差分として、本例ではマーク１２ａとマーク１２ｅとの電圧パルスが検出された時間の差分として決定する。制御装置１５はさらに、図２を用いて解説される本発明に係る方法の一実施形態を実施する。図２には、本発明に係る方法の一実施形態の過程において決定されるグラフが概略的に示されている。
【００３２】
グラフ２１０は、本発明に係る方法の第１の処理過程を表現しており、時間ｔに対して表示されるセグメント時間ｓを示している。したがって、グラフ２１０は、検出されたセグメント時間の時間的推移を示している。その際、内燃機関は、動力伝達結合（Ｋｒａｆｔｓｃｈｌｕｓｓ）が解かれずに内燃機関の回転運動が保たれる惰行運転の状態にある。その際に、回転速度は急速に下がり、比較的大きな回転速度の傾きΔｎが生じる。例えば、以下の例では、回転速度の傾きが次のように仮定される。
【００３３】
【数１】
2016521827.tif 000003
【００３４】
これに従って、連続するセグメント時間の値は増大する。グラフ２１０に示されるように、時点ｔ１〜ｔ５に検出されるセグメント時間ｓ１からｓ５までの値は増大している。ただし、セグメント時間は、線形的にではなくほぼ双曲線的に増大する。
【００３５】
したがって、本発明に基づいて、セグメント時間が回転速度値ｎに換算される。このことは、例えば、関係ｎ＝Ｎ／ｓを介して行うことが可能であり、ただし、Ｎはセンサホイールのマークの基準数である。
【００３６】
時点ｔ１〜ｔ５に対応する回転速度値ｎ１〜ｎ５であって、セグメント時間ｓ１〜ｓ５から決定される上記回転速度値ｎ１〜ｎ５が、グラフ２２０では、回転速度−時間−グラフに示されている。次の処理工程では、回転速度値ｎ１〜ｎ５による最良適合曲線が設定される。この特別な例では、このことは、一次回帰法によって行われる。
【００３７】
グラフ２２０と同様に回転速度−時間−グラフとして示されるグラフ２３０では、最良適合曲線は最良適合直線２３１として示される。回転速度の傾きが線形的に推移するため、最良適合直線２３１は、非常に正確にかつ僅かな誤差で、回転速度値によって設定されうる。さらに、非常に正確に、回転速度の平均値が外挿されうる。グラフでは、このような外挿された値が、時点ｔ＊の平均的な回転速度ｎ＊について提示されている。その際に、時点ｔ＊は、平均的な回転速度ｎ＊の現在の値が決定される現在の時点であってもよい。さらに、時点ｔ＊は、平均的な回転速度ｎ＊の将来の値が推定される将来の時点であってもよい。最後に、回転速度ｎ＊の値が、再びセグメント時間に換算され、平均的なセグメント時間ｓ＊＝Ｎ／ｎ＊として決定される。
【図１】
2016521827.tif 000004
【図２】
2016521827.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成27年12月9日(2015.12.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のセンサホイール（１０）の平均的なセグメント時間を決定する方法であって、
前記センサホイール（１０）は、前記内燃機関のクランク軸（１１）と相対回転不能に連結され、前記センサホイール（１０）の円周に沿って、マーク（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ）が配置され、
前記内燃機関の前記クランク軸（１１）は、セグメント時間の間に所定の角度範囲（ＳＡ、ＳＢ）を越え、
−セグメント時間（ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４、ｓ５）が検出され、
−前記セグメント時間（ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４、ｓ５）から、対応する回転速度値（ｎ１、ｎ２、ｎ３、ｎ４、ｎ５）が決定され、
−時間の経過に沿った回転速度の推移（２３１）が、個々の前記決定された回転速度値（ｎ１、ｎ２、ｎ３、ｎ４、ｎ５）から決定され、
−前記回転速度の推移（２３１）から、平均的な回転速度（ｎ＊）の値が決定され、
−前記平均的な回転速度（ｎ＊）の前記値から、平均的なセグメント時間が決定される、
方法。
【請求項２】
時間の経過に沿った前記回転速度の推移（２３１）は、前記内燃機関の作動サイクルに渡る、前記個々の決定された回転速度値（ｎ１、ｎ２、ｎ３、ｎ４、ｎ５）による最良適合曲線として決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記平均的な回転速度（ｎ＊）は、前記回転速度の推移（２３１）から、一次回帰法もしくは二次回帰法を用いて、または、最小二乗法を用いて決定される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記内燃機関は、惰行運転で、またはフリーフォール運転で駆動される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
現在検出されているセグメント時間と、前記決定された平均的なセグメント時間との差分が決定される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記内燃機関のパイロット噴射の調整が行われる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法を実行するよう構成された演算ユニット（１５）。
【請求項８】
コンピュータに請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法を実行させるためのコンピュータプログラム。
【請求項９】
前記コンピュータプログラムは、請求項７に記載の演算ユニット（１５）上で実行される、請求項８に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１０】
請求項８、または９に記載のコンピュータプログラムが格納された機械読み取り可能な記録媒体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
特に、実行する制御装置が、さらに他のタスクのために利用され、したがっていずれにせよ存在する場合には、特に僅かなコストしかかからないため、ソフトウェアの形態による本方法の実現も有利である。コンピュータプログラムを提供するための適切なデータ担体は、特に、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等である。コンピュータネットワーク（インターネット、イントラネット等）を介したプログラムのダウンロードも可能である。
【国際調査報告】
2016521827.tif 000006
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2016521827.tif 000008
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