本发明涉及预测在转速传感器信号的两个信号边沿之间的持续时间的方法以及用于其执行的计算单元和计算机程序。
背景技术：
机动车内燃机一般具有所谓的传感轮，可借此确定内燃机的转速或曲轴角度。为此，借助转速传感器来扫描传感轮。因为传感轮具有相互角间距恒定的多个齿，故转速传感器提供具有交替升/降信号边沿的信号。通过分析这两个信号边沿类型之一即所谓的有效信号边沿，因此可以提供转速信息或曲轴角度信息。
技术实现要素：
根据本发明，提出具有独立权利要求特征的用于预测在转速传感器信号的两个信号边沿之间的持续时间的方法以及用于其执行的计算单元和计算机程序。有利的实施方式是从属权利要求以及以下描述的主题。
根据本发明的具有根据权利要求1的特征的方法用于估算在转速传感器信号的前后两个有效信号边沿之间的第一持续时间，所述两个有效信号边沿中的至少一个尚未获得。
如已经在先描述地，可以借助转速传感器和传感轮提供内燃机的转速信息和/或曲轴角度信息。但是，这样的信息一般只能直到最终获得的即测量的或分析的信号边沿时才提供。可以提供关于转速或曲轴角度的、比通过有效信号边沿所得到的更具体的信息，做法是例如在两个前后紧接的有效信号边沿之间加入一定数量的附加等距角度微量。但对于在最终获得的有效信号边沿之后的这种信息，例如必须知道在最终获得的有效信号边沿和尚未获得的下一有效信号边沿之间的持续时间。
如已经在先描述地，转速传感器提供与传感轮的齿相关联的一连串的升降信号边沿，该传感轮可被固定安装在内燃机曲轴上且在内燃机转动时在该转速传感器旁运动经过。一般，只关注降沿或升沿，在这里，这些边沿被称为有效信号边沿。所述边沿的出现与对应传感轮齿的位置相关。还为了在边沿之间也获得细微角度信号或转速信息，可以实现一个角度计数器，它继续计数在两个有效信号边沿之间的角度微量的预定数量。两个有效信号边沿之间的间隔以下也被称为增量期或持续时间。角度微量产生频率此时对应于角度微量数量除以所述增量期或持续时间，所述增量期或持续时间只在下一有效信号边沿时刻才被准确知晓。因为该频率随着用于下一增量的每个新信号边沿被重新设定，故能尽量准确预测在到达下一信号边缘之前的时间是有利的。在此情况下，可以动用曲轴信号存储器，它存储在一定时间段内过去所获的持续时间的历史，直到最旧的值又被新值覆写。在所绘制的区域内包含了某些在工作循环之间重复的力矩变化例如空气或油气混合物在气缸内压缩时的压缩形式，它们可被考虑用于改善持续时间预报的质量。
为了在这种持续时间预测意义上的估算，现在可以利用以下情况，在内燃机的不同气缸或工作循环之间的一连串齿时间(持续时间)极其相似，因此，它们可以通过相互线性按比测算来绘制。
因此，例如针对待定的持续时间δti如此从紧接于前的持续时间δti-1和对应的经过一个气缸间距或一个工作循环的参考持续时间δti-m和δti-m-1，可以如此表明一个估算值，采用前后紧邻的参考持续时间之比。因此获得：
在此，m对应于气缸之间的齿距或者用于工作循环的齿距。气缸间距在此应该是指内燃机的各个独气缸的点火时刻的角间距，在这里，工作循环形成气缸间距与气缸数的乘积。在四缸发动机情况下，例如气缸间距为180度，工作循环为720度，这又对应于曲轴旋转两整圈。
但在此情况下有以下问题，在过去的参考范围内即经过一个气缸间距或一个工作循环的参考持续时间内的转速波动不能总被转用至未来。在首先只与曲轴角度相关但本身与转速无关的压缩力矩的情况下，预测范围与参考范围之间的转速差越大，越不能保证可转用性。
另外，可能也只参照紧接于前的持续时间历史，例如只参照前两个持续时间的比例。因而例如获得：
在此情况下须假定，出现于在先持续时间内的转速趋势(升或降)也延续到未来。如果不是这种情况(例如在反转点附近或在波动振荡时在曲轴上在初次燃烧附近)，则不可能有下一持续时间的可靠估算。
现在，在所提出的方法中假定，增量期或持续时间的暂时波动由与角度相关的力矩m(φ)引起，该力矩在参考范围内，即是预测范围后的气缸间距的多倍，并且在预测范围内是相同的。这是可能的，因为所述假定非常近似地很好对应于与压缩力矩的转速关联性相关的实际状况。因为对于在一个气缸内所包含的气体量的压缩来说与转速无关地总是需要相同的力，故这也尤其适用于对此造成的加速力矩或减速力矩。此时适用：
其中，j是内燃机惯性矩，或者在分出变量之后是
其中，ω是角速度。通过该表达式的积分而得到了
如果人们将此公式与在参考范围和预测范围内的两个相邻持续时间相关联，此时角度φ1和φ2作为对应于有效信号边沿或参考信号边沿的角度，则根据上述假定条件，这两个范围的力矩作用是相同的。因而得到
其中，δφ为在前后紧接的两个有效信号边沿之间的统一角度间距或者说传感轮的两个齿的间距，δti是第一持续时间，δti-1是第二持续时间，δti-m是第一参考持续时间，δti-m-1是第二参考持续时间。因为角度间距δφ为恒定的，故简化得到：
就是说，造成对应于第一参考持续时间δti-m与第二参考持续时间δti-m-1之差的传感轮运动变化所需要的力矩作用可以被转至第一持续时间δti和第二持续时间δti-1。
所提出的方法相比于前述方法的优点在于，例如在转速递增或转速递减情况下，即当在相同的平均转速情况下不存在参考范围和预测范围时，可以完成切合实际的预测。
在发动机加速情况下，例如在所提出的方法中，第一参考持续时间δti-m与第二参考持续时间δti-m-1之差在所示转换中按数值被减弱，即适用下式：
在发动机减速情况下，在所提出的方法中，第一参考持续时间δti-m与第二参考持续时间δti-m-1之差在转换中按数值被放大，即适用下式：
而在前述方法情况下持续时间的相对比例保持不变，即下述关系适用：
就是说，所提出的方法考虑了转速波动因为与转速无关的周期性力矩而与转速成反比地减小。而前述方法错误表达了反比性，就是说，转速波动与转速成正比。
优选地，力矩作用被转用至第一持续时间和第二持续时间，做法是第一持续时间由第二持续时间根据下述公式或该公式的泰勒级数展开来确定：
通过上述表达式的解，人们对于第一持续时间获得所述公式。即，通过这种方式，第一持续时间可以很简单地作为第二持续时间以及第一和第二参考持续时间的函数来表达和确定。
在此，所述公式有利地被认定为泰勒级数展开，在这里，泰勒级数展开采用至少直到一级，尤其至少直到二级。因为在该公式中出现了可在例如控制装置的计算单元中通常只能费力计算地求出的根，故上述表达式可以借助泰勒级数展开被简化成更简便快速的运算。对此，假定下述假定条件适用：
它在本例中很好近似地得以满足。在此情况下人们可以利用下述公式
在如下的二级泰勒级数展开中获得第一持续时间
或者优选的是，公式中的平方根在考虑特性曲线和/或查找表的情况下来确定。通过这种方式，也可以避免在计算单元中的复杂的根计算。
有利的是，第一持续时间由一个尚未获得的信号边沿和一个已获得的或已确定的信号边沿界定，或者可选地第一持续时间由两个尚未获得的信号边沿界定。已获得的信号边沿在此应该是指下述信号边沿，其已经存在于由转速传感器获得的信号中，而已确定的信号边沿可以是指估算的、尤其按照在此提出的方法估算的信号边沿。那么在具有已获得的信号边沿的所述第一可选方案中，从已获得的第二信号边沿行至下一个尚待获得的信号边沿的第一持续时间因此被估算。由于尚待获得的信号边沿所处的时间段很短，故可以实现很精确的估算或预测。在具有已确定的信号边沿的所述第一可选方案中，从已确定的即例如也是估算的第二信号沿行至尚待下一个尚待获得的信号边沿的第一持续时间在此可被估算。通过这种方式，例如通过多次采用所述方法，可以实现针对更不久之后的持续时间的预测。在所述第二可选方案中，例如可以直接估算尚处于更远未来的第一持续时间。
所述持续时间最好分别通过前后紧接的两个信号边沿界定，而参考持续时间分别通过前后紧接的两个参考信号边沿界定。通过这种方式，由于两个持续时间或参考持续时间之间相差很小，故可以实现很精确的预测。
在考虑了估算的第一持续时间情况下，有利地在界定第一持续时间的两个信号边沿之间确定转速信息和/或曲轴角度信息。如前已述，为了转速信息和/或曲轴角度信息，针对尚未获得的信号边沿的一个范围需要估算或预测相应的持续时间。因为利用所提出的方法允许很精确地估算该持续时间，故它很好地适用于确定转速信息和/或曲轴角度信息。
有利的是，转速信息和/或曲轴角度信息被用于角度表、角度-时间换算、起动机控制用转速预测和/或喷油规划。这些应用是应用在尤其机动车中，其需要很精确的可由所提出的方法来提供的转速信息和/或曲轴角度信息。因此，对于一般要求精确的曲轴静止位置的起动机控制，可以利用所述的可以估算多个位于将来的持续时间的可能性来准确求出曲轴在内燃机惯性运转时至停止的曲轴角度。在喷油规划情况下例如可有目的地实现未来多次喷油动作的很精细的时间协调，尤其当这些喷油动作相互间隔的时间很短时。
根据本发明的计算单元如机动车控制装置尤其在编程技术上设立用于执行本发明的方法。
以计算机程序形式实现该方法也是有利的，因为这造成很低的成本，尤其当执行控制装置还被用于其它任务且因而本来就有时。适用于提供计算机程序的数据载体尤其是磁存储器、光存储器和电存储器，例如硬盘、闪存、eeprom、dvd等。通过计算机网络(互联网、内联网等)下载程序是可行的。
从说明书和附图中得到本发明的其它优点和实施方式。
本发明结合实施例在附图中被示意性示出且以下参照附图来描述。
附图说明
图1a和图1b以两幅不同的视图示意性示出带有转速传感器的传感轮；
图2示出转速传感器的信号曲线；
图3示出如可被用在本发明方法的优选实施方式中的持续时间和参考持续时间；
图4a和图4b示出在并非按照本发明的方法以及按照本发明方法的一个优选实施方式中的估算持续时间与实际持续时间之比的对比。
具体实施方式
在图1a中示意性示出具有曲轴110的内燃机100。在曲轴110上装有传感轮120，传感轮与曲轴110抗转动联接。还示出了配属的转速传感器130，其基于传感轮120的扫描生成信号。转速传感器130此时例如可以为之固定地安置在合适的位置上。
另外示出呈控制装置形式构成的计算单元140，它设立用于控制内燃机110。另外，计算单元140可以获取由转速传感器130生成的信号。
在图1b中以前视图示出传感轮120和转速传感器130。在这里示出了形成在传感轮的外边缘上的多个齿121。一般，这些齿按照间距δ(φ)=6°布置，即，设有60个齿。在在此所示的例子中，为概览起见而示出了较少的齿。
转速传感器130例如可以具有线圈，即呈感应传感器形式构成。通过这种方式，在转速传感器130的线圈中感生出信号，该信号由这些齿121或在每两个齿之间的间隙形成。
在图2中，现在示出了信号s，其由转速传感器在扫描传感轮时提供。对此，相对于时间t绘制信号s。
在此，信号s示出具有信号升沿和信号降沿的矩形曲线。信号升沿和信号降沿通过传感轮的齿在转速传感器旁转动经过而产生。为了确定内燃机的转速或曲轴角度，现在一般测定在前后相继的两个信号升沿或信号降沿之间的时间间隔。于是，可以通过不变的角度δφ很简单地计算该转速。
在这种情况下，例如选择信号升沿作为有效信号边沿f，即作为被用来确定转速的信号边沿。前后相继的两个有效信号边沿f的时间间隔此时表明持续时间或增量期δ。在所示情况下，信号s直到时刻t0已经被获得，这通过一条穿延线表示。
现在，在图3中示出如何被用在本发明方法的优选实施方式中的持续时间和参考持续时间。对此，相对于时间t绘制出持续时间δt。在此用v表示针对两个不同转速范围的相对于时间t的持续时间δt的曲线。左侧部分示出转速较高且持续时间相应较短时的曲线，右侧部分示出转速较低且持续时间相应较长时的曲线。
另外，在曲线v中看到，持续时间在一个转速范围内也不是恒定的，而是波动的。这牵扯到所述转速即便在转速为平均恒定情况下也就内燃机的一个工作循环来看因为由错开的气缸施加给曲轴不同的转矩而变化。
另外，现在在曲线v的右侧部分中示出第一持续时间δti和第二持续时间δti-1。在曲线v的左侧部分上示出了第一参考持续时间δti-m和第二参考持续时间δti-m-1。第一持续时间现在例如可以是如图2所示的第一持续时间δti，此时尚未由转速传感器获得界定的前有效信号边沿。
持续时间和参考持续时间在此例如错开一个气缸间距δφz，其在四缸发动机情况下一般等于180°。通过这种方式保证了与角度相关的作用于曲轴上的力矩在两种情况下是相同的。这由用于所述两个参考持续时间的参考力矩mr(φ)和用于两个持续时间的预测力矩mp(φ)来示出。
就是说，为此，第一持续时间可以根据上述公式由第二持续时间以及第一和第二参考持续时间来确定或算出。
在图4a和图4b中，关于时间t地分别示出了在不是根据本发明的方法以及根据本发明方法的优选实施方式中的估算持续时间与实际持续时间之比δt/δt’。
在理想情况下，所述比例应该恒定取值1。在此，在参考持续时间中参照来自转速传感器的例如可位于计算单元中的信号存储器的持续时间。参考持续时间在此例如处于过去的工作循环中。
所提出的方法(见图4b)只在参考持续时间可用的时刻且在此时从时刻t1起生效。显然，对于并未按照本发明的方法(见图4a)，起效之后且在此也是从时刻t1起，与理想值1的偏差明显大于在所提出的方法中的情况。