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DE10107892B4 - Method for identifying the encoder wheel error while driving - Google Patents

Method for identifying the encoder wheel error while driving Download PDF

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DE10107892B4
DE10107892B4 DE2001107892 DE10107892A DE10107892B4 DE 10107892 B4 DE10107892 B4 DE 10107892B4 DE 2001107892 DE2001107892 DE 2001107892 DE 10107892 A DE10107892 A DE 10107892A DE 10107892 B4 DE10107892 B4 DE 10107892B4
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error
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IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
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Abstract

Verfahren zur Identifikation des Geberradfehlers eines Kurbelwellengeberrades einer Brennkraftmaschine, wobei ein relativ zum Geberrad (1) feststehender Sensor (2) die Segmente des Geberrades (1) abtastet und aus der aufgenommenen Pulsfolge für jedes Geberradsegment eine Winkelgeschwindigkeit berechnet wird, wobei die Fehleridentifikation im Schubbetrieb des Motors erfolgt und ausgehend von der kinetischen Energie der Kurbelwelle

Figure 00000002
für jedes Segment des Geberrades ein Fehlerwert aus der Verfahrensgleichung
Figure 00000003
ermittelt wird, wobei:
– φ .e die gemessene, fehlerbehaftete Winkelgeschwindigkeit ist und der Fehlerwert δ' als differentieller Winkelfehler mit φ .e = φ (1 – δ') definiert ist
– Θ das Massenträgheitsmoment der Kurbelwelle ist
– die kinetische Energie in einen über dem Kurbelwinkel konstanten, drehzahlabhängigen Anteil Ĕ und einen gasmomentabhängigen Anteil Ep zu Ekin = Ĕ + Ep aufgeteilt wird
– der Anteil Ĕ mit der über eine Kurbelwellenumdrehung gemittelten Winkelgeschwindigkeit
Figure 00000004
und dem mittleren Massenträgheitsmoment Θ zu
Figure 00000005
berechnet wird
– der Anteil Ep sich...A sensor for identifying the encoder wheel error of a crankshaft sensor wheel of an internal combustion engine, wherein a relative to the encoder wheel (1) fixed sensor (2) scans the segments of the encoder wheel (1) and from the recorded pulse sequence for each Geberradsegment an angular velocity is calculated, the error identification in the overrun mode Engine takes place and based on the kinetic energy of the crankshaft
Figure 00000002
For each segment of the sender wheel, an error value from the process equation
Figure 00000003
is determined, wherein:
- φ. e is the measured, erroneous angular velocity and the error value δ 'as a differential angle error with φ. e = φ (1-δ ') is defined
- Θ is the mass moment of inertia of the crankshaft
- The kinetic energy is divided into a constant over the crank angle, speed-dependent component Ĕ and a gas-dependent component E p to E kin = Ĕ + E p
- The proportion Ĕ with the averaged over a crankshaft revolution angular velocity
Figure 00000004
and the mean moment of inertia Θ to
Figure 00000005
is calculated
- the proportion E p is ...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Identifikation des Geberradfehlers nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The The invention relates to a method for identifying the encoder wheel error according to the preamble of claim 1.

Verfahren zur Identifikation und Kompensation des Geberradfehlers sind insbesondere zur genauen Ermittlung der Motordrehzahl und zur Lagebestimmung der Kurbelwelle notwendig. Die Motordrehzahl beeinflusst eine Reihe von Funktionen der Motorsteuerung. Fehler oder Ungenauigkeiten der Drehzahlerfassung wirken sich z. B. negativ auf die Regelkreise der Leerlauf- und Laufruheregelung aus. Weiterhin ist eine genaue Erfassung der Winkelgeschwindigkeit für kurbelwinkelgesteuerte Einspritzsysteme (z. B. Pumpe-Düse-Einspritzsysteme) notwendig, da aus der Momentan-Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle Einspritzbeginn und -ende extrapoliert werden.method for identification and compensation of the Geberradfehlers are in particular for accurate determination of the engine speed and for determining the position the crankshaft necessary. The engine speed affects a number of functions of the engine control. Mistakes or inaccuracies of Speed detection affect z. B. negative on the control loops idling and running restraint off. Furthermore, an accurate detection the angular velocity for crank-angle controlled injection systems (eg pump-nozzle injection systems) necessary, because from the instantaneous angular speed of the crankshaft Injection start and end are extrapolated.

Allgemein vorbekannt ist es, zur Messung der Drehzahl und Winkellage der Kurbelwelle von Brennkraftmaschinen ein mit der Kurbelwelle umlaufendes Geberrad drehfest anzuordnen, das Markierungen oder Segmente aufweist, die von einem feststehenden Sensor abgetastet werden. Allgemein üblich sind metallische Geberräder z. B. mit einer 60-2 Zahnteilung, die von einem Hall-Sensor oder einem induktiven Geber abgetastet werden, wobei die so erzeugte Pulsfolge ausgewertet und daraus Drehzahl und Winkelstellung der Kurbelwelle berechnet werden.Generally It is previously known to measure the speed and angular position of the crankshaft of internal combustion engines with the crankshaft rotating encoder wheel to arrange rotationally fixed, having markings or segments, the be scanned by a fixed sensor. Generally common metallic donor wheels z. B. with a 60-2 tooth pitch, by a Hall sensor or an inductive encoder are sampled, wherein the thus generated Pulse sequence evaluated and from it speed and angular position of the Crankshaft be calculated.

Vorbekannt ist aus der Schrift DE 195 40 674 A1 ein Adaptionsverfahren zur Korrektur von Toleranzen eines Geberrades. Es werden für jedes Geberradsegment drehzahlabhängige Adaptionswerte berechnet und in einem Kennfeld (Zahnsegment/Drehzahlbereich) abgespeichert. Die Adaptionswerte werden aus der Messung der Durchlaufzeiten der Einzelsegmente bezogen auf einen Mittelwert über eine gesamte Umdrehung des Geberrades berechnet. Der Einfluss des Quantisierungsfehlers sowie des Last-, Massen- und Gasmomentes werden in einer Kleinsignalnäherung auf Schwankungen in der gemessenen Zeitdauer zwischen zwei Segmenten umgerechnet. Es werden segmentspezifische Adaptionswerte gebildet, wobei die Fertigungstoleranzen des Geberrades, dessen Anbaufehler sowie der Einfluss der drehzahlabhängigen Massen- und Gaskräfte in die Adaptionswerte eingehen.Previously known from the Scriptures DE 195 40 674 A1 an adaptation method for the correction of tolerances of a sensor wheel. Speed-dependent adaptation values are calculated for each transmitter wheel segment and stored in a characteristic diagram (toothed segment / speed range). The adaptation values are calculated from the measurement of the throughput times of the individual segments with respect to an average value over an entire revolution of the encoder wheel. The influence of the quantization error as well as the load, mass and gas moment are converted in a small signal approximation to fluctuations in the measured time duration between two segments. Segment-specific adaptation values are formed, the manufacturing tolerances of the encoder wheel, its mounting error and the influence of the speed-dependent mass and gas forces being included in the adaptation values.

Die Adaptionswerte beinhalten die vom Geberrad herrührenden Zahnteilungsfehler, Fehler der Zentrierung beim Anbau und die vom Motor durch Last- und Massenmomente sowie die von den Gaskräften herrührenden Drehungleichförmigkeiten. Die von den Massen- und Gaskräften herrührenden, auf die Kurbelwelle einwirkenden Momente wirken sich in einer ungleichmäßigen Winkelgeschwindigkeit aus, sind jedoch keine Fehler des Geberrades. Der Einfluss dieser Momente ist zudem drehzahlabhängig, sodass für verschiedene Drehzahlbereiche jeweils Korrekturwerte ermittelt werden müssen.The Adaptation values include the pitch error resulting from the encoder wheel, Error of centering during mounting and that caused by load and mass moments as well as the rotational nonuniformities resulting from the gas forces. The of the mass and gas forces originating, torques acting on the crankshaft affect at a non-uniform angular velocity but are not errors of the sender wheel. The influence of this Moments is also speed dependent, so for Different speed ranges each correction values are determined have to.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den aus Fertigungstoleranzen des Geberrades sowie dessen Anbau bedingten Fehler zu identifizieren und einen segmentspezifischen, drehzahlunabhängigen Korrekturwert zum Ausgleich dieser Fehler zu ermitteln.Of the Invention is based on the object from the manufacturing tolerances identify the encoder wheel and its mounting conditional errors and a segment-specific, speed-independent correction value for compensation to determine this error.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.These Task is achieved by the features of claim 1 solved.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird für jedes Segment ein Korrekturwert ausgehend von der kinetischen Energie der Kurbelwelle ermittelt. Die auf die Kurbelwelle einwirkenden Momente werden erfindungsgemäß vorteilhaft in einen drehzahlabhängigen, über den Kurbelwinkel konstanten sowie einen vom Kurbelwinkel abhängigen Anteil aufgeteilt. Diese Trennung ermöglicht die Bestimmung der vom Geberrad und dessen Anbau herrührenden Fehler (Zahnteilungsfehler und Fehler der Zentrierung zur Kurbelwelle) unabhängig von den Gaskräften und Lastmomenten. Es ist damit ein drehzahlunabhängiger Fehlerwert für jedes Segment ermittelbar.By the inventive method is for each segment a correction value based on the kinetic energy the crankshaft determined. The forces acting on the crankshaft Moments are inventively advantageous in a speed-dependent, over the Crank angle constant and a dependent on the crank angle proportion divided up. This separation allows the determination of the donor wheel and its cultivation Error (tooth pitch error and error of centering to the crankshaft) independently from the gas forces and load moments. It is thus a speed independent error value for each Segment can be determined.

Erfindungsgemäß vorteilhaft können die Funktionen GSaug, GAbgas und G0 aus der Motorgeometrie und den Steuerzeiten berechnet werden. Die Korrekturwerte für die Geberradsegmente sind dabei durch die Messung der Winkelgeschwindigkeit und der Druckwerte bestimmbar.Advantageously according to the invention, the functions G suction , G exhaust gas and G 0 can be calculated from the engine geometry and the control times. The correction values for the encoder wheel segments can be determined by measuring the angular velocity and the pressure values.

Erfindungsgemäß vorteilhaft können die Parameter GSaug, GAbgas und G0 entsprechend Anspruch 2 durch Messungen in verschiedenen Drehzahlbereichen bestimmt werden. Man kann diese Parameter und somit den Fehlerwert durch Lösen eines Gleichungssystems bestimmen, wobei durch n Messungen n Gleichungen für die Bestimmung der n Unbekannten aufgestellt und gelöst werden. Im Falle der grundlegenden Verfahrensgleichung nach Anspruch 1 werden für jedes Segment 4 Messungen benötigt, um GSaug, GAb gas, G0 und δ' zu bestimmen. Advantageously according to the invention, the parameters G suction , G exhaust gas and G 0 according to claim 2 be determined by measurements in different speed ranges. One can determine these parameters and thus the error value by solving a system of equations, wherein n equations are set up and solved for the determination of the n unknowns by n measurements. In the case of the basic method according to claim 1 equation measurements are required for each segment 4 to determine G suction, G From gas, G 0 and δ '.

Wird einer oder werden mehrere der Parameter durch Berechnung bestimmt, so werden entsprechend weniger Messungen pro Segment benötigt.Becomes one or more of the parameters are determined by calculation, thus, correspondingly fewer measurements per segment are required.

Erfindungsgemäß vorteilhaft werden entsprechend Anspruch 3 der Abgasgegendruck pAb gas und der Umgebungsdruck p0 konstant gehalten, wodurch die Terme GAb gas·pAbgas und G0·p0 ZU E03 = GAb gas·pAbg as + G0·p0 zusammengefasst werden und sich die Verfahrensgleichung zu

Figure 00030001
ergibt, die durch drei Messungen in verschiedenen Drehzahlbereichen gelöst wird. Wird in der Gleichung die Funktion GSaug entsprechend Anspruch 4 berechnet, können die Unbekannten E03 und δ' durch zwei Messungen bestimmt werden.Advantageously according to claim 3, the exhaust gas back pressure p Ab gas and the ambient pressure p 0 kept constant, whereby the terms G Ab gas · p exhaust gas and G 0 · p 0 TO E 03 = G from gas · p exhaust as + G 0 · p 0 are summarized and the process equation to
Figure 00030001
results, which is solved by three measurements in different speed ranges. If the function G suction according to claim 4 is calculated in the equation, the unknowns E 03 and δ 'can be determined by two measurements.

In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend Anspruch 5 werden der Saugrohrdruck pSaug, der Abgasgegendruck pAbgas und der Umgebungsdruck p0 konstant gehalten, wobei die G-Terme zu E013 = GSaug·pSaug + GAbgas·PAb gas + G0·p0 zusammengefasst werden, da diese als Konstanten im Gleichungssystem erscheinen. Der Geberradfehler δ' wird dann durch die

Figure 00030002
mit zwei Messungen ermittelt.In an advantageous embodiment of the inventive method according to claim 5, the intake manifold pressure p suction , the exhaust back pressure p exhaust gas and the ambient pressure p 0 kept constant, the G terms to E 013 = G suction · p suction + G exhaust · P Ab gas + G 0 · p 0 , since these appear as constants in the system of equations. The encoder wheel error δ 'is then through the
Figure 00030002
determined with two measurements.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden entsprechend Anspruch 6 die kurbelwinkelperiodischen Nebenmomente, wie sie z. B. vom Ventiltrieb oder den Einspritzelementen herrühren, in die Berechnung der kinetischen Energie der Kurbelwelle einbezogen. Der Wechselanteil der Energie für den Nebentrieb berechnet sich aus dem Wechselanteil M ~Neb en des Nebenmoments MNeb en durch Integration über den Kurbelwinkel φ: ENeb en = ∫M ~Neb en In a further advantageous embodiment according to claim 6, the crank angle periodic secondary moments, as described for. B. from the valve train or the injection elements, included in the calculation of the kinetic energy of the crankshaft. The alternating component of the energy for the secondary engine is calculated from the alternating component M ~ Neb en of the secondary torque M Neb en by integration over the crank angle φ: e Neb s = ∫M ~ Neb s

Die allgemeine Verfahrensgleichung unter Berücksichtigung der Nebenmomente lautet dann

Figure 00040001
The general process equation taking into account the secondary moments is then
Figure 00040001

Die Größe ENeb en ist ein Parameter und erhöht somit nicht die Zahl der Unbekannten in der Verfahrensgleichung.The size E Neb is en a parameter and therefore does not increase the number of unknowns in the process equation.

Die Erweiterung der Verfahrensgleichung um ENeben ist bei allen Ausgestaltungen (Ansprüche 1–5) möglich, wodurch sich die Genauigkeit der Berechnung des Geberradfehlers erhöht.The extension of the method to the equation E side is possible in all of the embodiments (claims 1-5), the accuracy of calculation of Geberradfehlers thereby increased.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben. Further Details of the invention are described in the drawing with reference to FIG illustrated embodiments described.

Hierbei zeigt:in this connection shows:

1 eine Prinzipdarstellung eines Aufbaus zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, 1 a schematic representation of a structure for carrying out the method according to the invention,

2 einen Ablaufplan zur Durchführung des Verfahrens. 2 a flow chart for carrying out the method.

1 zeigt einen möglichen Aufbau zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Prinzipdarstellung. Ein Geberrad 1 mit umfangsverteilten Markierungen, vorzugsweise Zahnsegmenten – nicht dargestellt – ist drehfest mit einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors – nicht dargestellt – verbunden, wobei ein relativ zum Geberrad 1 feststehender Sensor 2 die Markierungen auf dem Geberrad 1 überwacht und eine dazu äquivalente Pulsfolge erzeugt, welche eingangsseitig einer an den Sensor 2 angeschlossenen Auswerteeinheit 3 anliegt. Es wird die Zeit Δt zwischen zwei Nulldurchgängen der Pulsfolge, welche die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zahnsegmenten repräsentiert, mit einem Timerbaustein gemessen und mit der Zahnteilung Δz des Geberrades wird nach Formel

Figure 00040002
die Winkelgeschwindigkeit des Motors berechnet. Die Zahnteilung Δz ist aufgrund von Fertigungstoleranzen nicht konstant. Zusätzlich wirken sich Anbaufehler oder Beschädigungen des Geberrades (Deachsierung und Höhenschlag) als Fehler auf die Winkelgeschwindigkeit aus. Weiterhin können von der Kurbelwinkelstellung abhängige, asymmetrische Streufelder die Winkelgeschwindigkeit verfälschen. Diese Fehler verschieben die Nulldurchgänge des Signals um einem Fehlerwinkel Δφ. 1 shows a possible structure for carrying out the method according to the invention in a schematic diagram. A donor wheel 1 with circumferentially distributed markings, preferably toothed segments - not shown - is non-rotatably connected to a crankshaft of an internal combustion engine - not shown -, wherein a relative to the encoder wheel 1 fixed sensor 2 the marks on the sender wheel 1 monitored and generates an equivalent pulse train, which on the input side to the sensor 2 connected evaluation unit 3 is applied. It is the time .DELTA.t between two zero crossings of the pulse train, which represents the time between two consecutive tooth segments, measured with a timer module and with the tooth pitch .DELTA.z of the encoder wheel is according to formula
Figure 00040002
the angular velocity of the engine is calculated. The tooth pitch Δz is not constant due to manufacturing tolerances. In addition, mounting errors or damage to the sender wheel (alignment and radial runout) have an effect on the angular velocity. Furthermore, depending on the crank angle position, asymmetric stray fields can distort the angular velocity. These errors shift the zero crossings of the signal by an error angle Δφ.

Das Steuergerät misst dadurch eine fehlerbehaftete Winkelgeschwindigkeit, die sich damit zu

Figure 00050001
ergibt. Der differentielle Geberradfehler ist mit
Figure 00050002
definiert, wobei durch algebraisches Umformen von (2) und Einsetzen von (3) die fehlerbehaftete Winkelgeschwindigkeit
Figure 00050003
lautet und der differentielle Geberradfehler δ' durch das erfindungsgemäße Verfahren berechnet wird. Die korrekte Winkelgeschwindigkeit φ . ergibt sich nach
Figure 00050004
As a result, the control unit measures an erroneous angular velocity, which is thus too
Figure 00050001
results. The differential encoder wheel error is with
Figure 00050002
by algebraically transforming (2) and substituting (3) the errored angular velocity
Figure 00050003
is and the differential encoder wheel error δ 'is calculated by the method according to the invention. The correct angular velocity φ. arises after
Figure 00050004

Zur Berechnung des Geberradfehlers wird der Energieerhaltungssatz für die kinetische Energie der Kurbelwelle nach

Figure 00050005
aufgestellt, wobei Θ das Massenträgheitsmoment der Kurbelwelle ist, das aufgrund der Kurbelkinematik eine Funktion des Kurbelwinkels ist. Diese Funktion wird mit den Massen und Abmessungen von Kurbelwelle, Kolben und Pleuel berechnet und steht somit als bekannter Parameter zur Verfügung. Durch Einsetzen der fehlerbehafteten Winkelgeschwindigkeit φ .e nach (4) ergibt sich die kinetische Energie der Kurbelwelle zu
Figure 00050006
To calculate the encoder wheel error, the energy conservation law for the kinetic energy of the crankshaft becomes
Figure 00050005
where Θ is the mass moment of inertia of the crankshaft, which is a function of the crank angle due to the crank kinematics. This function is calculated with the masses and dimensions of crankshaft, piston and connecting rod and is therefore available as a known parameter. By substituting the erroneous angular velocity φ. e according to (4) results in the kinetic energy of the crankshaft
Figure 00050006

Die kinetische Energie Ekin lässt sich aufteilen in einen über den Kurbelwinkel konstanten, aber drehzahlabhängigen Anteil Ĕ und einen gasmomentabhängigen Anteil Ep, woraus sich Ekin = Ĕ + Ep (8)ergibt.The kinetic energy E kin can be divided into a constant over the crank angle, but speed-dependent component Ĕ and a gas-torque-dependent component E p , from which e kin = Ĕ + E p (8th) results.

Der drehzahlabhängige Anteil Ĕ ist mit der über eine Kurbelwellenumdrehung gemittelten Winkelgeschwindigkeit

Figure 00060001
und dem mittleren Massenträgheitsmoment Θ nach
Figure 00060002
berechenbar.The speed-dependent component Ĕ is with the averaged over a crankshaft revolution Winkelge speed
Figure 00060001
and the mean moment of inertia Θ to
Figure 00060002
predictable.

Der Anteil Ep ist aufgrund der periodischen Ladungswechsel-, Kompressions- und Verbrennungskräfte abhängig vom Saugrohrdruck und dem Verbrennungsverlauf.The proportion E p is due to the periodic gas exchange, compression and combustion forces depending on the intake manifold pressure and the combustion process.

Im Schub findet keine Verbrennung statt, somit gibt es auch keine Verbrennungskräfte. Die Energiebeiträge von Ladungswechsel, Kompression und Expansion lassen sich in einen zum Saugrohrdruck pSaug proportionalen Anteil, einen zum Abgasgegendruck pAbgas proportionalen Anteil und einen zum Umgebungsdruck p0 abhängigen Anteil aufteilen. Daraus ergibt sich Ep = GSaug·pSaug + GAbg as·pAbgas + G0·p0 (10) There is no combustion in the thrust, so there are no combustion forces. The energy contributions of charge exchange, compression and expansion can be divided into a proportion proportional to the intake manifold pressure p suction, a proportion proportional to the exhaust gas back pressure p exhaust gas and a proportion dependent on the ambient pressure p 0 . This results in e p = G Suction · p Suction + G Abg as · p exhaust + G 0 · p 0 (10)

Die Funktionen GSaug, GAbgas und G0 sind Funktionen des Kurbelwinkels, abhängig von den konstruktiven Abmessungen des Kurbeltriebs und den Ventilsteuerzeiten.The functions G suction , G exhaust and G 0 are functions of the crank angle, depending on the constructive dimensions of the crank mechanism and the valve timing.

Die gesamte kinetische Energie Ekin wird durch folgende Formel beschrieben Ekin = Ĕ + GSaug·pSaug + GAbgas·pAbg as + G0·p0 (11). The total kinetic energy E kin is described by the following formula e kin = Ĕ + G Suction · p Suction + G exhaust · p Abg as + G 0 · p 0 (11).

Eingesetzt in (7) ergibt sich die allgemeine Grundgleichung des Verfahrens zu

Figure 00060003
Substituted in (7), the general equation of the method results
Figure 00060003

Aus dieser allgemeinen Verfahrensgleichung lassen sich mehrere Teilverfahren ableiten, welche sich hinsichtlich der Randbedingungen und des Rechenaufwands unterscheiden.Out This general process equation allows several sub-processes derive, which in terms of the boundary conditions and the computational effort differ.

Für das allgemeine Verfahren erfolgen keine Annahmen bzw. Voraussetzungen bezüglich GSaug, GAbgas und G0, wodurch die allgemeine Verfahrensgleichung folgende vier Unbekannte GSaug, GAb gas, G0 und δ' beinhaltet. Zur Lösung dieser Gleichung müssen für jeden Kurbelwinkel die Momentangeschwindigkeit φ .e als auch die Parameter pSaug, pAbgas und p0 für jeden Zahn bei mindestens vier Umdrehungen gemessen werden. Die Daten der vier Messungen bilden ein Gleichungssystem mit vier Gleichungen.Done for the general method no assumptions or requirements regarding G suction, exhaust G and G 0, which the general method equation, the following four unknowns G suction, G From gas, G includes 0 and δ '. To solve this equation, the instantaneous velocity φ must be determined for each crank angle. e as well as the parameters p suction , p exhaust and p 0 are measured for each tooth at least four revolutions. The data of the four measurements form a system of equations with four equations.

Für die gemessenen vier Umdrehungen müssen die mittleren Geschwindigkeiten voneinander verschieden sein, um unabhängige Gleichungen zu erhalten. Durch Lösen des Gleichungssystems kann für jede Winkelstellung ein zugehöriger differentieller Geberradfehler δ' ermittelt werden.For the measured four turns the mean velocities differ from each other independent To get equations. By loosening of the equation system can for each angular position is an associated one differential encoder wheel error δ 'are determined.

Die Funktionen GSaug, GAbgas und G0 ergeben sich aus der Motorgeometrie und den Ventilsteuerzeiten, sie sind somit als Parameter der allgemeinen Verfahrensgleichung berechenbar. Für jede explizite Berechnung einer G-Funktion reduziert sich die Zahl der Bestimmungsgleichungen und damit die Zahl der notwendigen Messungen um eins. Werden alle Parameter berechnet und die Druckwerte gemessen, ist ein Messwert pro Winkelstellung ausreichend.The functions G suction , G exhaust and G 0 result from the engine geometry and the valve timing, they are thus calculable as parameters of the general process equation. For every explicit calculation of a G-function, the number of determinate equations and thus the number of necessary measurements is reduced by one. If all parameters are calculated and the pressure values are measured, one measured value per angular position is sufficient.

Werden während der Messungen der Abgasgegendruck pAbgas und der Umgebungsdruck p0 konstant gehalten, so können die Terme GAb gas·pAb gas und G0·p0 zu E03 = GAbgas·pAbgas + G0·p0 (13)zusammengefasst werden. Die Verfahrensgleichung lautet dann:

Figure 00070001
During the measurements of the exhaust back pressure p exhaust and the ambient pressure p constant 0, the terms G from gas · p from gas and G 0 · p 0 can e 03 = G exhaust · p exhaust + G 0 · p 0 (13) be summarized. The process equation is then:
Figure 00070001

Für die drei Unbekannten GSaug, E03 und δ' müssen analog zu dem allgemeinen Verfahren drei Messungen durchgeführt werden. Die Funktion GSaug kann hierbei wiederum berechnet werden, sodass nur noch die Unbekannten E03 und δ' bleiben und zwei Bestimmungsmessungen ausreichen.For the three unknowns G suction , E 03 and δ ', three measurements must be carried out analogously to the general method. The function G suction can be calculated again, so that only the unknowns E 03 and δ 'remain and two determinations are sufficient.

Werden für die Messungen der Saugrohrdruck pSaug, der Abgasgegendruck pAbgas und der Umgebungsdruck p0 konstant gehalten, so können die G-Terme zu E013 = GSaug·pSaug + GAbgas·pAbgas + G0·p0 (15)zusammengefasst werden, sodass ausgehend von (12) die VerfahrensgleichungIf, for the measurements, the intake manifold pressure p suction , the exhaust back pressure p exhaust gas and the ambient pressure p 0 are kept constant, then the G terms may increase e 013 = G Suction · p Suction + G exhaust · p exhaust + G 0 · p 0 (15) summarized so that starting from (12) the process equation

Figure 00080001
Figure 00080001

2 zeigt einen Ablaufplan zur Durchführung des Verfahrens in einem Blockschaltbild. Das dargestellte Verfahren zeigt eine mögliche Ausgestaltung, wobei der differentielle Geberradfehler durch ein Gleichungssystem mit 2 Unbekannten z. B. nach (16) bzw. Anspruch 5 ermittelt wird. Die Erfassung des Geberradfehlers erfolgt im Fahrbetrieb des Fahrzeuges. Als nächste Bedingung zur Durchführung des Verfahrens wird Schubbetrieb überprüft. Das Verfahren wird nur im Schubbetrieb durchgeführt, um den Einfluss der durch die Verbrennung verursachten, auf die Kurbelwelle einwirkenden Gaskräfte zu eliminieren. 2 shows a flowchart for performing the method in a block diagram. The illustrated method shows a possible embodiment, wherein the differential encoder wheel error by a system of equations with 2 unknown z. B. according to (16) or claim 5 is determined. The detection of the Geberradfehlers occurs while driving the vehicle. As the next condition for carrying out the method, overrun operation is checked. The method is performed only in overrun to eliminate the influence of the combustion forces caused by the combustion on the crankshaft.

Bei erkanntem Schubbetrieb wird als weitere Bedingung geprüft, ob Ladedruck und AGR-Steller im Messbetrieb arbeiten, d. h. ob die zur Lösung der Gleichung benötigten Druckmesswerte ermittelt bzw. auf deren konstanten Wert hin überprüft werden können. Nachfolgend wird das Verbleiben im Schubbetrieb überprüft und bei Unterschreiten einer ersten Messdrehzahl die Messung der segmentspezifischen Durchlaufzeiten bzw. der daraus ermittelten Winkelgeschwindigkeiten gestartet und für eine weitere Berechnung gespeichert. Befindet sich das Fahrzeug weiterhin im Schubbetrieb und wird eine zweite Messdrehzahl unterschritten, wird der zweite Drehzahlverlauf aufgezeichnet. Durch die Messpunkte in unterschiedlichen Drehzahlbereichen können zwei unabhängige Gleichungen zur Lösung des Gleichungssystems aufgestellt werden. Für jedes Geberradsegment steht nach Lösen des Gleichungssystems der differentielle Geberradfehler δ' nach Gleichung (3) zur Verfügung, woraus nach Gleichung (5) die korrekte Winkelgeschwindigkeit φ . ermittelt werden kann.at detected overrun is checked as a further condition, whether boost pressure and EGR controllers operate in measuring mode, d. H. whether the pressure readings needed to solve the equation can be determined or checked for their constant value. Below is the Stay checked in overrun mode and at Below a first measuring speed, the measurement of the segment-specific Throughput times or the angular velocities determined therefrom started and for saved another calculation. Is the vehicle located continue in overrun and a second measuring speed is exceeded, the second speed profile is recorded. Through the measuring points in different speed ranges can have two independent equations to the solution of the equation system are set up. Stands for each sender wheel segment after loosening of the system of equations the differential encoder wheel error δ 'according to equation (3) to disposal, from which equation (5) the correct angular velocity φ. determined can be.

Bezugszeichenliste

Figure 00090001
LIST OF REFERENCE NUMBERS
Figure 00090001

Claims (6)

Verfahren zur Identifikation des Geberradfehlers eines Kurbelwellengeberrades einer Brennkraftmaschine, wobei ein relativ zum Geberrad (1) feststehender Sensor (2) die Segmente des Geberrades (1) abtastet und aus der aufgenommenen Pulsfolge für jedes Geberradsegment eine Winkelgeschwindigkeit berechnet wird, wobei die Fehleridentifikation im Schubbetrieb des Motors erfolgt und ausgehend von der kinetischen Energie der Kurbelwelle
Figure 00100001
für jedes Segment des Geberrades ein Fehlerwert aus der Verfahrensgleichung
Figure 00100002
ermittelt wird, wobei: – φ .e die gemessene, fehlerbehaftete Winkelgeschwindigkeit ist und der Fehlerwert δ' als differentieller Winkelfehler mit φ .e = φ (1 – δ') definiert ist – Θ das Massenträgheitsmoment der Kurbelwelle ist – die kinetische Energie in einen über dem Kurbelwinkel konstanten, drehzahlabhängigen Anteil Ĕ und einen gasmomentabhängigen Anteil Ep zu Ekin = Ĕ + Ep aufgeteilt wird – der Anteil Ĕ mit der über eine Kurbelwellenumdrehung gemittelten Winkelgeschwindigkeit
Figure 00100003
und dem mittleren Massenträgheitsmoment Θ zu
Figure 00100004
berechnet wird – der Anteil Ep sich als Summe aus einem zum Saugrohrdruck pSau g, zum Abgasgegendruck pAbgas und zum Umgebungsdruck p0 proportionalen Anteil zu Ep = GSaug·pSaug + GAbgas·pAbgas + G0·p0 ergibt.
Method for identifying the sensor wheel error of a crankshaft sensor wheel of an internal combustion engine, wherein a relative to the sender wheel ( 1 ) fixed sensor ( 2 ) the segments of the sender wheel ( 1 ) and from the recorded pulse train for each Geberradsegment an angular velocity is calculated, the error identification is carried out in the overrun of the engine and based on the kinetic energy of the crankshaft
Figure 00100001
For each segment of the sender wheel, an error value from the process equation
Figure 00100002
is determined, where: - φ. e is the measured, erroneous angular velocity and the error value δ 'as a differential angle error with φ. e = φ (1-δ ') is defined - Θ the mass moment of inertia of the crankshaft is - the kinetic energy in a constant over the crank angle, speed-dependent component Ĕ and a gas-dependent component E p is divided into E kin = Ĕ + E p - Proportion Ĕ with the angular velocity averaged over one crankshaft revolution
Figure 00100003
and the mean moment of inertia Θ to
Figure 00100004
is calculated - the proportion E p is the sum of a to the intake manifold pressure p sow g , the exhaust back pressure p exhaust gas and the ambient pressure p 0 proportional proportion e p = G Suction · p Suction + G exhaust · p exhaust + G 0 · p 0 results.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Ermittlung des Fehlerwertes aus den Motorparametern berechenbaren Parameter GSaug, GAbgas, G0 einzeln oder gemeinsam durch Lösen eines Gleichungssystems mit n Unbekannten durch n-fache Messung in verschiedenen Drehzahlbereichen bestimmt werden.A method according to claim 1, characterized in that the calculable for determining the error value from the engine parameters parameter G Saug , G exhaust , G 0 individually or jointly by solving a system of equations with n unknowns by n-fold measurement in different speed ranges are determined. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Abgasgegendruck pAbgas und der Umgebungsdruck p0 konstant gehalten werden.A method according to claim 1, characterized in that exhaust back pressure p exhaust gas and the ambient pressure p 0 are kept constant. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion GSaug berechnet wird und die Unbekannten E03 und δ' durch zwei Messungen bestimmt werden, wobei E03 = GAb gas·pAb gas + G0·p0 ist.A method according to claim 3, characterized in that the function G suction is calculated and the unknowns E 03 and δ 'are determined by two measurements, wherein E 03 = G Ab gas · p Ab gas + G 0 · p 0 . Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugrohrdruck pSaug, der Abgasgegendruck pAbgas und der Umgebungsdruck p0 konstant gehalten werden.A method according to claim 1, characterized in that the intake manifold pressure p suction , the exhaust back pressure p exhaust gas and the ambient pressure p 0 are kept constant. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieanteil kurbelwinkelperiodischer Nehenmomente aus dem Wechselanteil MNeb en des Nebenmoments MNeben durch Integration über den Kurbelwinkel φ: ENeb en = ∫M ~Neb endφ berechnet wird und in die Verfahrensgleichung folgendermaßen eingeht:
Figure 00110001
Method according to one of the preceding claims, characterized in that the energy portion of crank angle periodic Nehenmomente from the AC component M Neb en the secondary torque M Beside by integration over the crank angle φ: E Neb en = ∫M ~ Neb en dφ calculated and enters into the process equation as follows :
Figure 00110001
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