本發(fā)明涉及預(yù)測在轉(zhuǎn)速傳感器信號的兩個信號邊沿之間的持續(xù)時間的方法以及用于其執(zhí)行的計算單元和計算機(jī)程序。

背景技術(shù)：

機(jī)動車內(nèi)燃機(jī)一般具有所謂的傳感輪，可借此確定內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速或曲軸角度。為此，借助轉(zhuǎn)速傳感器來掃描傳感輪。因?yàn)閭鞲休喚哂邢嗷ソ情g距恒定的多個齒，故轉(zhuǎn)速傳感器提供具有交替升/降信號邊沿的信號。通過分析這兩個信號邊沿類型之一即所謂的有效信號邊沿，因此可以提供轉(zhuǎn)速信息或曲軸角度信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明，提出具有獨(dú)立權(quán)利要求特征的用于預(yù)測在轉(zhuǎn)速傳感器信號的兩個信號邊沿之間的持續(xù)時間的方法以及用于其執(zhí)行的計算單元和計算機(jī)程序。有利的實(shí)施方式是從屬權(quán)利要求以及以下描述的主題。

根據(jù)本發(fā)明的具有根據(jù)權(quán)利要求1的特征的方法用于估算在轉(zhuǎn)速傳感器信號的前后兩個有效信號邊沿之間的第一持續(xù)時間，所述兩個有效信號邊沿中的至少一個尚未獲得。

如已經(jīng)在先描述地，可以借助轉(zhuǎn)速傳感器和傳感輪提供內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速信息和/或曲軸角度信息。但是，這樣的信息一般只能直到最終獲得的即測量的或分析的信號邊沿時才提供?？梢蕴峁╆P(guān)于轉(zhuǎn)速或曲軸角度的、比通過有效信號邊沿所得到的更具體的信息，做法是例如在兩個前后緊接的有效信號邊沿之間加入一定數(shù)量的附加等距角度微量。但對于在最終獲得的有效信號邊沿之后的這種信息，例如必須知道在最終獲得的有效信號邊沿和尚未獲得的下一有效信號邊沿之間的持續(xù)時間。

如已經(jīng)在先描述地，轉(zhuǎn)速傳感器提供與傳感輪的齒相關(guān)聯(lián)的一連串的升降信號邊沿，該傳感輪可被固定安裝在內(nèi)燃機(jī)曲軸上且在內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)動時在該轉(zhuǎn)速傳感器旁運(yùn)動經(jīng)過。一般，只關(guān)注降沿或升沿，在這里，這些邊沿被稱為有效信號邊沿。所述邊沿的出現(xiàn)與對應(yīng)傳感輪齒的位置相關(guān)。還為了在邊沿之間也獲得細(xì)微角度信號或轉(zhuǎn)速信息，可以實(shí)現(xiàn)一個角度計數(shù)器，它繼續(xù)計數(shù)在兩個有效信號邊沿之間的角度微量的預(yù)定數(shù)量。兩個有效信號邊沿之間的間隔以下也被稱為增量期或持續(xù)時間。角度微量產(chǎn)生頻率此時對應(yīng)于角度微量數(shù)量除以所述增量期或持續(xù)時間，所述增量期或持續(xù)時間只在下一有效信號邊沿時刻才被準(zhǔn)確知曉。因?yàn)樵擃l率隨著用于下一增量的每個新信號邊沿被重新設(shè)定，故能盡量準(zhǔn)確預(yù)測在到達(dá)下一信號邊緣之前的時間是有利的。在此情況下，可以動用曲軸信號存儲器，它存儲在一定時間段內(nèi)過去所獲的持續(xù)時間的歷史，直到最舊的值又被新值覆寫。在所繪制的區(qū)域內(nèi)包含了某些在工作循環(huán)之間重復(fù)的力矩變化例如空氣或油氣混合物在氣缸內(nèi)壓縮時的壓縮形式，它們可被考慮用于改善持續(xù)時間預(yù)報的質(zhì)量。

為了在這種持續(xù)時間預(yù)測意義上的估算，現(xiàn)在可以利用以下情況，在內(nèi)燃機(jī)的不同氣缸或工作循環(huán)之間的一連串齒時間(持續(xù)時間)極其相似，因此，它們可以通過相互線性按比測算來繪制。

因此，例如針對待定的持續(xù)時間δti如此從緊接于前的持續(xù)時間δti-1和對應(yīng)的經(jīng)過一個氣缸間距或一個工作循環(huán)的參考持續(xù)時間δti-m和δti-m-1，可以如此表明一個估算值，采用前后緊鄰的參考持續(xù)時間之比。因此獲得：

。

在此，m對應(yīng)于氣缸之間的齒距或者用于工作循環(huán)的齒距。氣缸間距在此應(yīng)該是指內(nèi)燃機(jī)的各個獨(dú)氣缸的點(diǎn)火時刻的角間距，在這里，工作循環(huán)形成氣缸間距與氣缸數(shù)的乘積。在四缸發(fā)動機(jī)情況下，例如氣缸間距為180度，工作循環(huán)為720度，這又對應(yīng)于曲軸旋轉(zhuǎn)兩整圈。

但在此情況下有以下問題，在過去的參考范圍內(nèi)即經(jīng)過一個氣缸間距或一個工作循環(huán)的參考持續(xù)時間內(nèi)的轉(zhuǎn)速波動不能總被轉(zhuǎn)用至未來。在首先只與曲軸角度相關(guān)但本身與轉(zhuǎn)速無關(guān)的壓縮力矩的情況下，預(yù)測范圍與參考范圍之間的轉(zhuǎn)速差越大，越不能保證可轉(zhuǎn)用性。

另外，可能也只參照緊接于前的持續(xù)時間歷史，例如只參照前兩個持續(xù)時間的比例。因而例如獲得：

。

在此情況下須假定，出現(xiàn)于在先持續(xù)時間內(nèi)的轉(zhuǎn)速趨勢(升或降)也延續(xù)到未來。如果不是這種情況(例如在反轉(zhuǎn)點(diǎn)附近或在波動振蕩時在曲軸上在初次燃燒附近)，則不可能有下一持續(xù)時間的可靠估算。

現(xiàn)在，在所提出的方法中假定，增量期或持續(xù)時間的暫時波動由與角度相關(guān)的力矩m(φ)引起，該力矩在參考范圍內(nèi)，即是預(yù)測范圍后的氣缸間距的多倍，并且在預(yù)測范圍內(nèi)是相同的。這是可能的，因?yàn)樗黾俣ǚ浅＝频睾芎脤?yīng)于與壓縮力矩的轉(zhuǎn)速關(guān)聯(lián)性相關(guān)的實(shí)際狀況。因?yàn)閷τ谠谝粋€氣缸內(nèi)所包含的氣體量的壓縮來說與轉(zhuǎn)速無關(guān)地總是需要相同的力，故這也尤其適用于對此造成的加速力矩或減速力矩。此時適用：

其中，j是內(nèi)燃機(jī)慣性矩，或者在分出變量之后是

其中，ω是角速度。通過該表達(dá)式的積分而得到了

。

如果人們將此公式與在參考范圍和預(yù)測范圍內(nèi)的兩個相鄰持續(xù)時間相關(guān)聯(lián)，此時角度φ1和φ2作為對應(yīng)于有效信號邊沿或參考信號邊沿的角度，則根據(jù)上述假定條件，這兩個范圍的力矩作用是相同的。因而得到

，

其中，δφ為在前后緊接的兩個有效信號邊沿之間的統(tǒng)一角度間距或者說傳感輪的兩個齒的間距，δti是第一持續(xù)時間，δti-1是第二持續(xù)時間，δti-m是第一參考持續(xù)時間，δti-m-1是第二參考持續(xù)時間。因?yàn)榻嵌乳g距δφ為恒定的，故簡化得到：

。

就是說，造成對應(yīng)于第一參考持續(xù)時間δti-m與第二參考持續(xù)時間δti-m-1之差的傳感輪運(yùn)動變化所需要的力矩作用可以被轉(zhuǎn)至第一持續(xù)時間δti和第二持續(xù)時間δti-1。

所提出的方法相比于前述方法的優(yōu)點(diǎn)在于，例如在轉(zhuǎn)速遞增或轉(zhuǎn)速遞減情況下，即當(dāng)在相同的平均轉(zhuǎn)速情況下不存在參考范圍和預(yù)測范圍時，可以完成切合實(shí)際的預(yù)測。

在發(fā)動機(jī)加速情況下，例如在所提出的方法中，第一參考持續(xù)時間δti-m與第二參考持續(xù)時間δti-m-1之差在所示轉(zhuǎn)換中按數(shù)值被減弱，即適用下式：

。

在發(fā)動機(jī)減速情況下，在所提出的方法中，第一參考持續(xù)時間δti-m與第二參考持續(xù)時間δti-m-1之差在轉(zhuǎn)換中按數(shù)值被放大，即適用下式：

。

而在前述方法情況下持續(xù)時間的相對比例保持不變，即下述關(guān)系適用：

。

就是說，所提出的方法考慮了轉(zhuǎn)速波動因?yàn)榕c轉(zhuǎn)速無關(guān)的周期性力矩而與轉(zhuǎn)速成反比地減小。而前述方法錯誤表達(dá)了反比性，就是說，轉(zhuǎn)速波動與轉(zhuǎn)速成正比。

優(yōu)選地，力矩作用被轉(zhuǎn)用至第一持續(xù)時間和第二持續(xù)時間，做法是第一持續(xù)時間由第二持續(xù)時間根據(jù)下述公式或該公式的泰勒級數(shù)展開來確定：

。

通過上述表達(dá)式的解，人們對于第一持續(xù)時間獲得所述公式。即，通過這種方式，第一持續(xù)時間可以很簡單地作為第二持續(xù)時間以及第一和第二參考持續(xù)時間的函數(shù)來表達(dá)和確定。

在此，所述公式有利地被認(rèn)定為泰勒級數(shù)展開，在這里，泰勒級數(shù)展開采用至少直到一級，尤其至少直到二級。因?yàn)樵谠摴街谐霈F(xiàn)了可在例如控制裝置的計算單元中通常只能費(fèi)力計算地求出的根，故上述表達(dá)式可以借助泰勒級數(shù)展開被簡化成更簡便快速的運(yùn)算。對此，假定下述假定條件適用：

它在本例中很好近似地得以滿足。在此情況下人們可以利用下述公式

在如下的二級泰勒級數(shù)展開中獲得第一持續(xù)時間

。

或者優(yōu)選的是，公式中的平方根在考慮特性曲線和/或查找表的情況下來確定。通過這種方式，也可以避免在計算單元中的復(fù)雜的根計算。

有利的是，第一持續(xù)時間由一個尚未獲得的信號邊沿和一個已獲得的或已確定的信號邊沿界定，或者可選地第一持續(xù)時間由兩個尚未獲得的信號邊沿界定。已獲得的信號邊沿在此應(yīng)該是指下述信號邊沿，其已經(jīng)存在于由轉(zhuǎn)速傳感器獲得的信號中，而已確定的信號邊沿可以是指估算的、尤其按照在此提出的方法估算的信號邊沿。那么在具有已獲得的信號邊沿的所述第一可選方案中，從已獲得的第二信號邊沿行至下一個尚待獲得的信號邊沿的第一持續(xù)時間因此被估算。由于尚待獲得的信號邊沿所處的時間段很短，故可以實(shí)現(xiàn)很精確的估算或預(yù)測。在具有已確定的信號邊沿的所述第一可選方案中，從已確定的即例如也是估算的第二信號沿行至尚待下一個尚待獲得的信號邊沿的第一持續(xù)時間在此可被估算。通過這種方式，例如通過多次采用所述方法，可以實(shí)現(xiàn)針對更不久之后的持續(xù)時間的預(yù)測。在所述第二可選方案中，例如可以直接估算尚處于更遠(yuǎn)未來的第一持續(xù)時間。

所述持續(xù)時間最好分別通過前后緊接的兩個信號邊沿界定，而參考持續(xù)時間分別通過前后緊接的兩個參考信號邊沿界定。通過這種方式，由于兩個持續(xù)時間或參考持續(xù)時間之間相差很小，故可以實(shí)現(xiàn)很精確的預(yù)測。

在考慮了估算的第一持續(xù)時間情況下，有利地在界定第一持續(xù)時間的兩個信號邊沿之間確定轉(zhuǎn)速信息和/或曲軸角度信息。如前已述，為了轉(zhuǎn)速信息和/或曲軸角度信息，針對尚未獲得的信號邊沿的一個范圍需要估算或預(yù)測相應(yīng)的持續(xù)時間。因?yàn)槔盟岢龅姆椒ㄔ试S很精確地估算該持續(xù)時間，故它很好地適用于確定轉(zhuǎn)速信息和/或曲軸角度信息。

有利的是，轉(zhuǎn)速信息和/或曲軸角度信息被用于角度表、角度-時間換算、起動機(jī)控制用轉(zhuǎn)速預(yù)測和/或噴油規(guī)劃。這些應(yīng)用是應(yīng)用在尤其機(jī)動車中，其需要很精確的可由所提出的方法來提供的轉(zhuǎn)速信息和/或曲軸角度信息。因此，對于一般要求精確的曲軸靜止位置的起動機(jī)控制，可以利用所述的可以估算多個位于將來的持續(xù)時間的可能性來準(zhǔn)確求出曲軸在內(nèi)燃機(jī)慣性運(yùn)轉(zhuǎn)時至停止的曲軸角度。在噴油規(guī)劃情況下例如可有目的地實(shí)現(xiàn)未來多次噴油動作的很精細(xì)的時間協(xié)調(diào)，尤其當(dāng)這些噴油動作相互間隔的時間很短時。

根據(jù)本發(fā)明的計算單元如機(jī)動車控制裝置尤其在編程技術(shù)上設(shè)立用于執(zhí)行本發(fā)明的方法。

以計算機(jī)程序形式實(shí)現(xiàn)該方法也是有利的，因?yàn)檫@造成很低的成本，尤其當(dāng)執(zhí)行控制裝置還被用于其它任務(wù)且因而本來就有時。適用于提供計算機(jī)程序的數(shù)據(jù)載體尤其是磁存儲器、光存儲器和電存儲器，例如硬盤、閃存、eeprom、dvd等。通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(互聯(lián)網(wǎng)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)等)下載程序是可行的。

從說明書和附圖中得到本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和實(shí)施方式。

本發(fā)明結(jié)合實(shí)施例在附圖中被示意性示出且以下參照附圖來描述。

附圖說明

圖1a和圖1b以兩幅不同的視圖示意性示出帶有轉(zhuǎn)速傳感器的傳感輪；

圖2示出轉(zhuǎn)速傳感器的信號曲線；

圖3示出如可被用在本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施方式中的持續(xù)時間和參考持續(xù)時間；

圖4a和圖4b示出在并非按照本發(fā)明的方法以及按照本發(fā)明方法的一個優(yōu)選實(shí)施方式中的估算持續(xù)時間與實(shí)際持續(xù)時間之比的對比。

具體實(shí)施方式

在圖1a中示意性示出具有曲軸110的內(nèi)燃機(jī)100。在曲軸110上裝有傳感輪120，傳感輪與曲軸110抗轉(zhuǎn)動聯(lián)接。還示出了配屬的轉(zhuǎn)速傳感器130，其基于傳感輪120的掃描生成信號。轉(zhuǎn)速傳感器130此時例如可以為之固定地安置在合適的位置上。

另外示出呈控制裝置形式構(gòu)成的計算單元140，它設(shè)立用于控制內(nèi)燃機(jī)110。另外，計算單元140可以獲取由轉(zhuǎn)速傳感器130生成的信號。

在圖1b中以前視圖示出傳感輪120和轉(zhuǎn)速傳感器130。在這里示出了形成在傳感輪的外邊緣上的多個齒121。一般，這些齒按照間距δ(φ)=6°布置，即，設(shè)有60個齒。在在此所示的例子中，為概覽起見而示出了較少的齒。

轉(zhuǎn)速傳感器130例如可以具有線圈，即呈感應(yīng)傳感器形式構(gòu)成。通過這種方式，在轉(zhuǎn)速傳感器130的線圈中感生出信號，該信號由這些齒121或在每兩個齒之間的間隙形成。

在圖2中，現(xiàn)在示出了信號s，其由轉(zhuǎn)速傳感器在掃描傳感輪時提供。對此，相對于時間t繪制信號s。

在此，信號s示出具有信號升沿和信號降沿的矩形曲線。信號升沿和信號降沿通過傳感輪的齒在轉(zhuǎn)速傳感器旁轉(zhuǎn)動經(jīng)過而產(chǎn)生。為了確定內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速或曲軸角度，現(xiàn)在一般測定在前后相繼的兩個信號升沿或信號降沿之間的時間間隔。于是，可以通過不變的角度δφ很簡單地計算該轉(zhuǎn)速。

在這種情況下，例如選擇信號升沿作為有效信號邊沿f，即作為被用來確定轉(zhuǎn)速的信號邊沿。前后相繼的兩個有效信號邊沿f的時間間隔此時表明持續(xù)時間或增量期δ。在所示情況下，信號s直到時刻t0已經(jīng)被獲得，這通過一條穿延線表示。

現(xiàn)在，在圖3中示出如何被用在本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施方式中的持續(xù)時間和參考持續(xù)時間。對此，相對于時間t繪制出持續(xù)時間δt。在此用v表示針對兩個不同轉(zhuǎn)速范圍的相對于時間t的持續(xù)時間δt的曲線。左側(cè)部分示出轉(zhuǎn)速較高且持續(xù)時間相應(yīng)較短時的曲線，右側(cè)部分示出轉(zhuǎn)速較低且持續(xù)時間相應(yīng)較長時的曲線。

另外，在曲線v中看到，持續(xù)時間在一個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)也不是恒定的，而是波動的。這牽扯到所述轉(zhuǎn)速即便在轉(zhuǎn)速為平均恒定情況下也就內(nèi)燃機(jī)的一個工作循環(huán)來看因?yàn)橛慑e開的氣缸施加給曲軸不同的轉(zhuǎn)矩而變化。

另外，現(xiàn)在在曲線v的右側(cè)部分中示出第一持續(xù)時間δti和第二持續(xù)時間δti-1。在曲線v的左側(cè)部分上示出了第一參考持續(xù)時間δti-m和第二參考持續(xù)時間δti-m-1。第一持續(xù)時間現(xiàn)在例如可以是如圖2所示的第一持續(xù)時間δti，此時尚未由轉(zhuǎn)速傳感器獲得界定的前有效信號邊沿。

持續(xù)時間和參考持續(xù)時間在此例如錯開一個氣缸間距δφz，其在四缸發(fā)動機(jī)情況下一般等于180°。通過這種方式保證了與角度相關(guān)的作用于曲軸上的力矩在兩種情況下是相同的。這由用于所述兩個參考持續(xù)時間的參考力矩mr(φ)和用于兩個持續(xù)時間的預(yù)測力矩mp(φ)來示出。

就是說，為此，第一持續(xù)時間可以根據(jù)上述公式由第二持續(xù)時間以及第一和第二參考持續(xù)時間來確定或算出。

在圖4a和圖4b中，關(guān)于時間t地分別示出了在不是根據(jù)本發(fā)明的方法以及根據(jù)本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施方式中的估算持續(xù)時間與實(shí)際持續(xù)時間之比δt/δt’。

在理想情況下，所述比例應(yīng)該恒定取值1。在此，在參考持續(xù)時間中參照來自轉(zhuǎn)速傳感器的例如可位于計算單元中的信號存儲器的持續(xù)時間。參考持續(xù)時間在此例如處于過去的工作循環(huán)中。

所提出的方法(見圖4b)只在參考持續(xù)時間可用的時刻且在此時從時刻t1起生效。顯然，對于并未按照本發(fā)明的方法(見圖4a)，起效之后且在此也是從時刻t1起，與理想值1的偏差明顯大于在所提出的方法中的情況。