Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Adaption von Toleranzen bei der Messung winkelmäßiger Segmentlängen eines seg entierten Geberrades, das z. B. an der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors angebracht ist.

Stand der Technik

Eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen An¬ sprüche 1 und 2 ist aus dem Dokument DE-A-41 33 679 bekannt. Die dort beschriebene Vorrichtung verfügt auch über eine Lernfortschritt-Ermittlungseinrichtung, wie sie im Kennzei¬ chen des beigefügten Anspruchs 3 genannt ist, sowie über eine Vergleichseinrichtung, wie sie im Kennzeichen des bei¬ gefügten Anspruchs 4 genannt ist.

Ein Geberrad an einem Verbrennungsmotor kann so einjustiert sein, daß es immer dann ein Meßsignal über einen Meßwertauf¬ nehmer liefert, wenn sich jeweils ein Kolben in seinem obe¬ ren Totpunkt befindet. Zu diesem Zweck weist ein Geberrad an einem Sechszylinder otor drei Zähne, die sich jeweils über 60° erstrecken, sowie drei zwischen den Zähnen liegende Ab¬ schnitte mit geringerem Raddurchmesser auf, die .sich eben-

falls über jeweils 60° erstrecken. An jeder ansteigenden und abfallenden Zahnflanke liefert der Meßwertaufnehmer ein Meß- εignal. Das ebenbeschriebene Geberrad verfügt bei der eben- beschriebenen Funktion über sechs Segmente. Werden beim sel¬ ben Geberrad nur die ansteigenden Zahnflanken berücksich¬ tigt, verfügt es über drei Segmente von jeweils 120° Länge. Im folgenden wird der Einfachheit halber nur auf ein Geber¬ rad mit drei Segmenten Bezug genommen. Für die Erfindung ist die Anzahl der Segmente und deren Lage unerheblich.

Wenn das Geberrad sich mit einer bestimmten Drehzahl dreht und durch Auszählen von Zeitimpulsen die Zeitdauer zwischen zwei Segmentanfängen festgestellt wird, möge sich z. B. der Zählwert 100 für jedes Segment eines idealen Geberrads erge¬ ben, also insgesamt der Zählwert 300 für eine gesamte Umdre¬ hung des Geberrades. In der Praxis werden jedoch aufgrund verschiedener Toleranzen ungleichmäßige Zahlwerte erhalten, z. B. der Zählwert 101 für das erste Segment, der Zählwert 97 für das zweite Segment und der Zählwert 102 für das drit¬ te Segment. Werden die mit Hilfe des Geberrades erzeugten Meßsignale für genaue Weiterverarbeitungsalgorithmen benö¬ tigt, müssen diese tatsächlichen Segmentlängen statt der idealen berücksichtigt werden. Hierzu ist eine Adaption er¬ forderlich, die im Beispielεfall vom Zählv/ert 100 für jedes Segment ausgeht, dann aber auf die genannten genauen Werte hin adaptiert. Sind auf diese Weise die Segmentlängen bei einer festen Drehzahl genau ausgemessen worden, können diese genau ermittelten Segmentlängen anschließend dazu verwendet werden, durch erneute Zeitmessungen Drehzahländerungen des Geberrades sehr genau zu ermitteln.

Aus dem vorstehenden Beispiel ist ohne weiteres erkennbar, daß bei festem Zeittakt der für eine Segmentlänge erhaltene Zählwert von der Drehzahl des Geberrades abhängt. Um hin¬ sichtlich der Länge eines Segmentes von der Drehzahl unab-

hängig zu werden, ist es sinnvoll, eine Normierung vorzuneh¬ men. Dies kann z. B. durch Bezugnahme auf den Zählwert für eine gesamte Umdrehung erfolgen. Im vorigen Beispiel hätte dann jedes ideale Segment die Länge 100/300, während beim realen Geberrad des Beispieles die einzelnen Segmente die Längen 101/300, 97/300 bzw. 102/300 aufweisen. Es kann je¬ doch auch auf ein bestimmtes der Segmente Bezug genommen werden, so daß z. B. das erste Segment die Länge 101/101, das zweite die Länge 97/101 und das dritte die Länge 102/101 aufwiese. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn keine Absolutmessung der Drehzahl erforderlich ist, sondern es ausreicht, eine prozentuale Drehzahländerung zu ermitteln. Weiterhin ist es möglich, die Länge eines beliebigen Segmen¬ tes willkürlich auf Eins zu setzen und die Längenabweichung der anderen Segmente zu diesem ausgewählten Segment festzu¬ stellen. Im Beispielsfall bedeutet dies, daß das zweite Seg¬ ment um 4/101 kürzer ist als das erste, das dritte dagegen um 1/101 länger.

Es sei darauf hingewiesen, daß es für die Erfindung völlig unerheblich ist, wie die Länge eines Segments erfaßt wird, d. h. ob absolut oder relativ, ob bezogen auf eine Gesamt- umdrehung oder bezogen auf ein ausgewähltes Segment oder ob als Differenz.

Bei der im oben genannten Dokument DE-A-41 33 679 beschrie¬ benen Vorrichtung ist ein Bezugssegment als Einheitsseg ent ausgewählt, und die Längen der anderen Segmente v/erden durch Differenzen gegenüber dieser Einheitslänge gekennzeichnet. In der folgenden Beschreibung v/ird jedoch der Einfachheit halber davon ausgegangen, daß die Längen von jeweils drei Segmenten in gleicher Art und Weise erfaßt werden, nämlich bezogen auf die Zeit, die das Geberrad jeweils für eine ge¬ samte Umdrehung benötigt.

- k - Bisher wurde davon ausgegangen, daß die Segmentlängen mit Hilfe einer Zeitmessung bei konstanter Drehzahl erfaßt wer¬ den. In der Praxis ist allerdings die Drehzahl nie konstant, was bei der Messung der Segmentlängen berücksichtigt werden muß. Werden bei einer ersten Umdrehung die oben genannten 300 Takte gezählt, bei einer zweiten Umdrehung des Geberra¬ des aber 303 Takte, kann man z. B. annehmen, über jedes Seg¬ ment hätte sich die Drehzahl entsprechend einem Takt erhöht. Dieser eine Takt ist dann von der tatsächlich gemessenen Länge abzuziehen. Im ebengenannten Beispielεfall mit etwas beschleunigter Umdrehung des Geberrades würden sich für das erste Segment nicht 101, sondern 102 Takte ergeben, wovon ein Takt abzuziehen wäre, so daß wieder der richtige Wert von 101 Takten erhalten würde (was dann noch auf die 300 Takte für eine Gesamtumdrehung zu beziehen wäre) . Eine der¬ artige einfache lineare Umrechnung ist im genannten Dokument DE-A-41 33 679 beschrieben. Es können jedoch auch aufwendi¬ gere Drehzahlkorrekturverfahren verwendet werden, wie sie z. B. in den Dokumenten DE-A-40 09 285 und DE-A-41 38 765 in Zusammenhang mit der Erfassung von Laufunruhewerten be¬ schrieben sind. Es wird darauf hingewiesen, daß es für die Erfindung unerheblich ist, wie Drehzahländerungen bei der Erfassung korrigierter Meßsignale berücksichtigt werden.

Mit den korrigierten Meßsignalen erfolgt die oben genannte Adaption. Eine Adaption ist dem Grunde nach nichts anderes als das, daß ein Wert an einen Mittelwert eines relativ stark streuenden Wertes angepaßt wird. Die Mittelwertbildung kann auf beliebige Weise erfolgen, z. B. durch Bilden des arithmetischen Mittelwerts einer Vielzahl von Meßwerten, durch Herausfinden des Medianwertes oder, was bei digitaler Datenverarbeitung die fast ausschließlich verwendete Vorge- hensweise ist, durch Verv/enden eines Filters erster Ordnung, das so arbeitet, daß es einen jeweils neuen Meßwert nur mit sehr schwacher Gewichtung zum bisherigen Mittelwert dazu-

addiert, um einen neuen Mittelwert zu bilden. Diese letzt¬ genannte Adaption ist auch im Dokument DE-A-41 33 679 be¬ schrieben. Für die Erfindung ist der Adaptionsalgorithmus jedoch unerheblich.

Beim Ausführen von Adaptionsverfahren interessiert in aller Regel, wie groß der Lernfortschritt seit dem Start des Ver¬ fahrens bereits ist. Die einfachste Vorrichtung, die zum Er¬ fassen des Lernfortschritts verwendet werden kann, ist ein Adaptionsschrittzähler, der einfach zählt, wie häufig der Adaptionswert bei der Mittelwertbildung bereits durch neue Meßwerte verändert wurde. Durch praktische Versuche läßt sich für jeden Anwendungsfall eine Schwellenzahl ermitteln, ab der man darauf vertrauen kann, daß der Adaptionswert die tatsächlichen Verhältnisse mit hoher Genauigkeit wiedergibt. Eine andere Möglichkeit ist es, die Änderung des Adaptions¬ wertes für eine vorgegebene Anzahl von Adaptionsscnritten zu untersuchen, da sich bekanntlich ein Adaptionswert dann be¬ sonders stark ändert, wenn er noch weit vom Endwert entfernt ist, er sich dagegen kaum mehr ändert, wenn er schon beinahe mit dem Endwert übereinstimmt. Im Dokument DΞ-A-41 33 679 ist noch eine v/eitere Variante angegeben, nämlich eine Mit¬ telwertbildung in Form eines Filters erster Ordnung, das die Differenz zwischen dem aktuellen Adaptionswert und dem ak¬ tuellen Meßwert filtert. Im Idealfall läuft der Ausgangswert des Lernfilterε auf den Wert Null hin. In der Praxis wird ein Erfolgεεignal für auεreichendeε Lernen bereits dann aus¬ gegeben, wenn der Ausgangswert des Filters, d. h. das Lern- fortεchrittssignal, einen vorgegebenen Schwellenwert unter¬ schreitet.

Eine sehr genaue Adaption für die Längen der Segmente eines Geberrades ist vor allem dann erforderlich, wenn die Seg¬ mentlängen dazu verwendet v/erden, Drehzahländerungen mit sehr hoher Genauigkeit zu erfassen, v/ie sie z. B. durch

Zündausfälle bedingt sind. Aus solchen Drehzahländerungen wird ein sogenannter Laufunruhewert berechnet, wozu Algo¬ rithmen verwendet werden können, wie sie übersichtsmäßig in den bereits obengenn nnten Dokumenten DΞ-A-40 09 285 und DE-A-41 38 765 geschildert werden. In Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung iεt es unerheblich, wie Laufunruhe¬ werte bestimmt werden. Um festzustellen, ob im Verbrennungs¬ motor, an dessen Kurbelwelle das genannte Geberrad befestigt ist, unzulässig viele Aussetzer auftreten, wird der Lauf¬ unruhewert mit einem Schwellenwert verglichen. Idealerweiεe hat der Laufunruhewert den Wert Null, wenn keinerlei Ausset¬ zer auftreten, alle nicht durch Aussetzer bedingten Dreh¬ zahländerungen kompensiert werden können und schließlich mit Hilfe des Geberrades exakte Drehzahländerungsmessungen aus¬ geführt werden können. Wären alle drei Bedingungen ideal er¬ füllt, könnte der Schwellenwert den Wert N ll haben. In der Praxis iεt er jedoch von Null verschieden und kann, wie dies im Dokument DE-A-41 33 679 erläutert ist, abhängig vom Lern¬ fortschritt bei der Adaption verändert werden. Liefert näm¬ lich das Geberrad zu Beginn einer Adaption noch ungenaue Meßwerte, erreicht der Laufunruhewert allein aufgrund ^' dieser Ungenauigkeiten bereits eine bestimmte Größe, auch wenn kei¬ nerlei Aussetzer auftreten. Je besεer die Adaption v/ird, de- εto kleiner werden durch Meßungenauigkeiten bedingte Vergrö¬ ßerungen des Laufunruhewertes. Daher kann der Schwellenwert zum Vergleich mit dem aktuellen Laufunrur.ewert mit fort¬ schreitender Adaption verringert v/erden oder sein Minimal¬ wert kann auf einen immer kleineren Wert festgelegt werden. Gemäß dem ebengenannten Dokument erfolgt die Umstellung des genannten Schwellenwerts in einem Schritt, nämlich dann, wenn das Erfolgssignal für den Lernfortεchritt ausgegeben v/ird. Zu diesem Zeitpunkt wird die Erhöhung oder untere Be¬ grenzung des genannten Schwellenwertes aufgehoben.

Wenn die vorstehend genannten Prinzipien angewandt werden,

kann die Adaption eine Genauigkeit von Bruchteilen eines

Promilles der Länge eines Segments erreichen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese Genauigkeit in der Praxis immer noch nicht ausreicht, um Aussetzer in einem Verbrennungs¬ motor zuverläεεig erkennen zu können.

Darεtellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Adaption von Toleranzen bei der Messung winkelmäßiger Segmentlängen eines segmentierten Geberradeε anzugeben, die noch genauere Adaptionswerte liefert als bisherige derartige Vorrichtungen.

Die erfindungεgemäße Vorrichtung ist durch die Lehren der nebengeordneten Ansprüche 1 bzw. 2 gegeben. Diesen Lehren ist das erfinderische technische Prinzip gemeinsam, daß für mindestens ein Segment nicht nur ein einziger A-daptionswert erfaßt wird sondern mindeεtenε zwei Adaptionεwerte, die drehzahlabhängig sind. Dieses Prinzip beruht auf der Er¬ kenntnis, daß die Längen der Segmente eines Geberrades in der Praxis nicht bei allen Drehzahlen immer gleich gemessen werden. Jedoch iεt offensichtlich, daß sich die Länge eines Segments nicht ändert, so daß die drehzahlbedingte Änderung der gemeεεenen Länge zu korrigieren iεt, was auch bei der Adaption zu berücksichtigen iεt.

Bei der Vorrichtung gemäß Anspruch 1 weist jede Mittεlungε- einrichtung, die eine Adaption ausführt, mindestens zwei Mittelungs-Untereinrichtungen auf, denen jeweils ein Dreh¬ zahlbereich zugeordnet iεt, während bei der Vorrichtung ge¬ mäß Anεpruch 1 jeder der Mittelungs-Untereinrichtungen eine Drehzahl statt eines Drehzahlbereichs zugeordnet ist, wobei sich allerdings um diese vorgegebenen Drehzahlen herum eben¬ falls Bereiche erstrecken, die εich jedoch überlappen kön-

nen, was mit Hilfe verschiedener Gewichtungen berücksichtigt wird.

Wie oben ausgeführt, beruht die Erfindung auf der Erkennt¬ nis, daß die Segmentlängenmesεung drehzahlabhängig iεt. Es hat sich herausgestellt, daß diese Abhängigkeit stark nicht¬ linear iεt. So treten ausgeprägte Resonanzbereiche auf, in denen der Meßfehler im Vergleich zu Bereichen ohne Resonanz einige hundertstel Grad beträgt. Liegt ein solcher Reεonanz- bereich, der εich z. B. über einen Drehzahlbereich von 200 U/min erstreckt, in einem einer Mittelungs-Untereinrich- tung zugeordneten Bereich von z. B. 1000 U/min, können Pro¬ bleme auftreten. Erfolgte die Adaption zufälligerweiεe in¬ nerhalb deε genannten Bereichs von 1000 U/min in einem Teil¬ bereich außerhalb des Reεonanzbereichε, gilt für den Reso¬ nanzbereich ein ungenauer Wert. Entsprechendes gilt, wenn innerhalb des Bereichε von 1000 U/min zufällig im Resonanz¬ teilbereich adaptiert wurde und dann dieser Wert auf den anderen Teilbereich angewandt wird. Um Schwierigkeiten be¬ gegnen zu können, die hierdurch entstehen können, sieht es die Weiterbildung gemäß Anεpruch 5 vor, einen Maximalwert¬ speicher und einen Minimalwertspeicher für Adaptionswerte in jeder Mittelungs-Untereinrichtung für mindestens ein Segment zu verwenden und die jeweiligen Differenzen zwischen den Werten zu bilden, wie sie in einander zugeordneten Maximal¬ wert- und Minimalwertεpeichern abgespeichert sind. In einem Bereich ohne Reεonanzteilbereich wird nur eine kleine Diffe¬ renz zwiεchen dem Minimalwert und dem Maximalwert beεtehen, dagegen eine große in einem Bereich mit Resonanzteilbereich. Wird eine Differenz über einer Schwelle festgestellt, können verεchiedene Maßnahmen einzeln oder gemeinsam ergriffen wer¬ den. Eine Maßnahme iεt die, die Bereichεgrenzen oder die Bezugεdrehzahl für eine Mittelungs-Untereinrichtung so zu verschieben, daß der Resonanzbereich möglichst gesondert er¬ faßt wird. Im Sinne dieser Maßnahme ist es auch möglich, zu¬ sätzliche kleinere Bereiche einzuführen, v/enn innerhalb

eines großen Bereichs eine Resonanzstelle liegt. Eine andere Maßnahme iεt die, bei einer Aussetzererkennung den Schwel¬ lenwert zu erhöhen, wenn in einem Drehzahlbereich mit Reso¬ nanzteilbereich gemessen wird.

Dadurch, daß die erfindungεgemäße Vorrichtung für jede Seg¬ mentlänge mindestenε zwei Adaptionswert für voneinander ver¬ schiedene Drehzahlbereiche ermittelt, ergeben sich zahlrei¬ che Varianten, wie diese verschiedenen Adaptionswerte bei weiterführenden Algorithmen verwendet werden können, die sich auf die Seg entlängenmesεung εtützen, z. B. bei Algo¬ rithmen zur Laufunruheerkennung. Es iεt hier zu beachten, daß die Adaption nicht in allen Drehzahlbereichen gleich schnell fortschreitet. Ein typischer erster Bereich ist z. B. der Drehzahlbereich von ungefähr 1500 U/min bis unge¬ fähr 3000 U/min. In dieεem Bereich werden viel häufiger Me߬ werte erfaßt als in allen anderen Bereichen. Sobald in die¬ sem Bereich so εtart gelernt wurde, daß ein Erfolgssignal zufriedenstellenden Lernfortschritt anzeigt, εind die mecha¬ nischen Toleranzen des Geberrades, die für alle Drehzahl¬ bereiche unveränderlich sind, sehr gut adaptiert. Daher iεt eε prinzipiell von Vorteil, die Adaptionεwerte für die ver¬ schiedenen Segmentlängen, wie εie in dem am häufigsten ange¬ fahrenen Drehzahlbereich gelernt wurden, auch für die Adap¬ tionswerte der Segmentlängen in den anderen Drehzahlberei¬ chen übernommen werden. Dann müsεen bei der weiteren A.dap- tion in den anderen Drehzahlbereichen nur noch die drehzahl¬ bedingten Toleranzen adaptiert werden.

Außerdem kann abhängig vom Lernfortschritt in den einzelnen Drehzahlbereichen der obengenannte Schwellenwert für die Laufunruheerkennung modifiziert werden. Solange weder mecha¬ nische noch drehzahlbedingte Toleranzen adaptiert sind, muß dieser Schwellenwert relativ stark erhöht v/erden. Wurde aber die Adaption in einem Drehzahlbereich zum Erfolg geführt, kann für diesen Bereich auf eine Erhöhung des Schwellenwertε

(oder eine Begrenzung seines Minimalwerts) verzichtet wer¬ den. In den übrigen Bereichen kann die Schwelle herabgeεetzt werden, da ja keine Fehler mehr durch mechanische Toleranzen mehr auftreten, sondern nur noch drehzahlbedingte Toleran¬ zen. In den weiteren Bereichen wird die Erhöhung deε Schwel- lenwerteε erεt dann weggenommen, wenn auch dort die Adaption bis zum Erfolg geführt iεt. Alternativ zur ebenbeεchriebenen Vorgehenεweise kann dann, wenn die Adaption zum Erfolg ge¬ führt hat, noch eine weitere Überprüfung abgewartet werden, bevor die Schwellenwerterhöhung weggenommen wird. Es handelt sich um die obengenannte Überprüfung mit Hilfe eines Maxi¬ mal- und Minimalwertes, ob eine Resonanz in einem Drehzahl¬ bereich vorliegt. Gemäß dieser Alternative wird die endgül¬ tige Absenkung auf den Wert Null der Schwellenwerterhöhung nur dann vorgenommen, wenn sich herauεεtellt, daß nur eine relativ kleine Differenz für den Maximal- und Minimalwert vorliegt.

Zeichnung

Fig. 1 iεt ein Blockfunktionεdiagra m einer erεten Adap- tionεvorrichtung für ein Geberrad; Fig. 2 ist ein Teilfunk- tionεblockdiagramm, das veranschaulicht, wodurch sich eine zweite erfindungεgemäße Vorrichtung von derjenigen gemäß Fig. 1 unterεcheidet; Fig. 3 ist ein Diagramm, das Drehzahl¬ bereiche und Gewichtungsfaktoren veranschaulicht; Fig. 4 ist ein Blockfunktionsdiagramm für eine Teilvorrichtung zum Er¬ mitteln von Resonanzteilbereichen in einem Drehzahlbereich; Fig. 5 iεt ein Diagramm, daε zeigt, wie ein Laufunruhewert drehzahlabhängig von Geberradtoleranzen beeinflußt wird; Fig. 6 iεt ein Blockfunktionsdiagramm zum Veranschaulichen, wie ein bei einer Laufunruheuntersuchung verwendeter Schwel¬ lenwert abhängig vom Lernfortschritt bei einer Geberradtole¬ ranzadaption modifiziert wird; und Fig. 7 ist ein Blockfunk¬ tionεdiagramm zum Veranεchaulichen, wie der bei einer Lauf- unruheunterεuchung verwendete Schwellenwert abhängig von

Adaptionsergebnissen für verschiedene Drehzahlbereiche modi¬ fiziert wird.

Beεchreibung von Auεführungεbeispielen

Fig. 1 zeigt unter anderem ein Geberrad 10 mit drei Zähnen, die sich jeweils über 60° erstrecken, und drei dazwischen¬ liegenden Lücken von jeweils 60°. Dadurch sind drei Segmente A, B und C aus jeweils einem Zahn und einer Lücke gebildet, die sich idealerweiεe über jeweilε 120° erstrecken. In der Praxis ergeben sich jedoch nicht jeweilε 120°, und zwar auf¬ grund echaniεcher Toleranzen des Geberrades als auch auf¬ grund drehzahlbedinger Abweichungen. Die in Fig. 1 darge- εtellte Vorrichtung dient dazu, die tatεächliche Länge jedes der Segmente A, B und C möglichst drehzahlunabhängig zu er¬ fassen. Größen, die für alle Segmente gelten, sind in dieser Anmeldung mit dem Suffix x bezeichnet, εo daß x also die Werte A, B und C haben kann.

Die Zahnflanken des Geberradeε 10 werden von einem Meßwert¬ aufnehmer 11 abgetastet, der ein Meßsignal an eine Segment¬ länge-Berechnungseinrichtung 12 ausgibt, die unkorrigierte Segmentlängenwerte XSxy ausgibt, die jedoch auf den Gesamt¬ umfang des Geberrades bezogen sind. Das genannte Meßsignal MS wird auch einer Drehzahl-Ermittlungseinrichtung 13 zuge¬ führt, die daraus die jeweils aktuelle Drehzahl n ermittelt.

Ein Segmentselektor 14 ermittelt mit Hilfe deε Segmentlän¬ genwerts und eines Signals, das in Zusammenhang mit einer (nicht dargestellten) Lücke in einem Segment ausgegeben v/ird, oder eines Nockenwellenεignalε NW, welcheε Segment gerade auεge essen wird. Abhängig davon schaltet er auf eine von drei Segmentadaptionseinrichtung 15.A, 15.B oder 15.C um. Diese erhalten demgemäß Segmentlängenwerte XSAy, XSBy bzw. XSCy sowie jeweils daε Drehzahlεignal n. In Fig. 1 ist die Segmentadaptionseinrichtung 15.B für daε Segment B de-

tailliert dargeεtellt. Die beiden anderen Segmentadaptions¬ einrichtungen 15.A und 15. C εind entεprechend aufgebaut.

Die Segmentadaptionseinrichtung 15.B verfügt über einen Drehzahlεelektor 16.B, vier Adaptionεfilter 17.Bl biε 17.B4, einen Lernfilter 18, drei Adaptionεεchrittzähler 19.B2 bis 19.B4 sowie über vier Vergleichεeinrichtungen 20.Bl biε 20.B4.

Der Drehzahlεelektor 16.B unterεcheidet zwiεchen vier Dreh¬ zahlbereichen, wie εie durch den oberεten Teil von Fig. 3 veranεchaulicht werden. Der erεte Bereich erstreckt sich von 1500 biε 3500 U/min, der zweite geht biε 4500, der dritte biε 5500 und der sechste bis 6000 U/min. Die Drehzahlen lie¬ gen in der Praxis meistens im ersten Bereich. Daher ist in Fig. 1 der Ausgang des Drehzahlselektors 16.B auch als auf den erεten Ausgangszweig geschaltet dargestellt. Dadurch wird der Segmentlängenwert XSBy alε Wert XSBl für den erεten Drehzahlbereich weitergeleitet. Eε sei darauf hingewiesen, daß im folgenden der Suffix y Drehzahlbereiche oder festge¬ legte Drehzahlen unterscheidet. Bei allen Beispielen läuft er von 1 bis 4, jedoch ist die Erfindung ab zwei Drehzahl¬ bereichen oder festgelegten Drehzahlen realisierbar. Je mehr Bereiche oder festgelegte Drehzahlen verv/endet werden, desto besser werden Drehzahlauswirkungen bei der Adaption theore¬ tisch berücksichtigt. Jedoch ergibt sich in der Praxis dann die Schwierigkeit, daß verschiedene Drehzahlbereiche kaum angefahren werden und daher dort eine Adaption nur sehr langsam erfolgt. Die Verwendung von vier Bereichen stellt einen guten Kompromiß zwiεchen den beschriebenen Vor- und Nachteilen dar.

Der Segmentlängenwert XSBl wird im Adaptionsfilter 17.Bl zum Erzeugen eines Adaptionswertes ASB1 gefiltert. Dies kann, wie eingangs erläutert, auf vielerlei Arten erfolgen, z. B. v/ie im Dokument DE-A- 41 33 679 beschrieben. Eine entspre-

chende Adaption erfolgt in den anderen Adaptionsfiltern 17.B2 bis 17.B4, und zwar in jedem der insgesamt vier Adap¬ tionsfilter für das Segment B jeweils dann, wenn der Dreh¬ zahlεelektor 16.B auf das jeweilige Adaptionsfilter um¬ schaltet, weil die Drehzahl n gerade im entsprechenden der vier obengenannten Bereiche liegt.

Die weiteren Maßnahmen, die innerhalb der Segmentadaptions¬ einrichtung 15.B ergriffen werden, haben nicht mehr unmit¬ telbar mit der Adaption zu tun, sondern mit der Erfassung des Lernfortεchrittε bei der Adaption, um abhängig vom Lern- fortεchritt verschiedene v/eitere Maßnahmen in Zusammenhang mit Werten ergreifen zu können, die in Zusammenhang mit den Segmentlängenwerten erstellt werden, z. E. zur Verwendung bei Laufunruheauswertungen.

Im Lernfilter 18 wird die Abweichung zwischen dem Adaptions¬ wert ASB1 und dem Segr.entlangenwert XSBl einer Filterung in einem Filter erster Ordnung unterworfen, wie im Dokument DE-A-41 33 679 beschrieben. Der gefilterte Wert FE_SB1 strebt auf den Wert Null zu. Sobald er einen vergegebenen Schwellenwert überschritten hat, geht daε im folgenden als Erfolgssignal bezeichnete Ausgangεεignal EΞ1 der Vergleichs¬ einrichtung 20. Bl von niedrigem Pegel L auf hohen Pegel H.

Die Lernfortschritt-Ermittlungseinrichtungen sind in den Zweigen für die Bereiche 2 bis 4 nicht als Lernfilter, son¬ dern als Adaptionsschrittzähler 19.B2 biε 19.B4 auεgebildet. Jeder dieser Zähler v/ird immer dann um den Viert Eins inkre- entiert, v/enn ein neuer Adaptionεεchritt erfolgt, v/eil ein neuer Segmentlängenwert XSBy für den jeweiligen Bereich ein¬ gegeben v/ird. In der Vergleichεeinrichtung 20. B2 v/ird der Zählwert aus dem Adaptionsschrittzähler 19. B2 mit einem Schwellenwert verglichen. Sobald der Schwellenwert über¬ schritten v/ird, geht das Ausgangsεignal der Vergleichεein-

- -\k - richtung 20.B2 vom Pegel L auf den Pegel H. Es wird also das Erfolgssignal EB2 ausgegeben. Entsprechendes gilt für die den Adaptionsεchrittzählern 19.B2 und 19.B4 zugeordneten Vergleichseinrichtungen 20.B3 bzw. 20.B4.

Die genaueste Ermittlung deε Lernergebniεses iεt dann mög¬ lich, wenn in allen Zweigen jeweils ein Lernfilter als Lern¬ fortschritt-Ermittlungseinrichtung verwendet wird. Die ein¬ fachste Realiεierung beεteht demgegenüber darin, daß für alle Zweige gemeinεam nur ein einziger Adaptionεschrittzäh- ler verwendet wird. Wenn der Wert dieseε Zählerε für einen erεten, am häufigεten angefahrenen Drehzahlbereich, eine erεte Schwelle von z. B. 5000 Werten überschreitet, wird angenommen, daß dieser Bereich ausreichend adaptiert iεt; wenn 3000 neue Werte, nun für den zweiten Bereich, geliefert sind, wird dies für diesen Bereich angenommen; wenn erneut 4000 Werte, nun für den dritten Bereich, geliefert sind, wird dies für den diesen Bereich angenommen; und wenn wieder 4000 Werte, nun für den vierten Bereich, geliefert sind, wird es für diesen Bereich angenommen. Die Durchnumerierung der Bereiche ist hierbei nicht notwendigerweise nach auf¬ steigenden Drehzahlen geordnet, sondern danach, wie häufig die nach Drehzahlen aufeinanderfolgenden Bereiche jeweilε typiεcherweiεe angefahren werden, was vorab durch praktiεche Fahrversuche ermittelt wird.

Fig. 2 zeigt teilweiεe eine Variante 15.B' zur Segmentadap- tionεeinrichtung 15.B von Fig. 1, wobei die Unterεchiede darin liegen, daß εtatt eineε Drehzahlεelektorε 16.B eine Wichtungseinrichtung 21.B vorhanden ist und daß die Adap- tionεfilter 17.Bl bis 17.B4 alle dauernd gemeinsam mit dem Segmentlängenwert XSBy verεorgt werden und εie zusätzlich jeweils einen Gewichtungsfaktor WB1 bis WB4 von der Wich- tungεeinrichtung 21.B erhalten. Dieεe Gewichtungsfaktoren WB1 biε WB4 werden bei der Filterung erεter Ordnung in den Adaptionεfiltern 17.Bl biε 17.B4 jeweilε dazu verv/endet, den

Filterfaktor zu gewichten, mit dem ein neuer Segmentlängen¬ wert bei der Filterung berücksichtigt wird. Beträgt dieser Filterfaktor ohne Gewichtung, oder beim Gewichtungsfaktor 1, z. B. 0,004, εo beträgt er beim Gewichtungsfaktor von 0,5 nur noch 0,002 und der bisherige Adaptionswert wird mit dem gewichteten Faktor 0,998 εtatt dem ursprünglichen von 0,996 berücksichtigt. Zur Gewichtung kann aber auch die Anzahl von Meßwerten verändert werden, die zur Mittelungsbildung heran¬ gezogne werden. Die Funktion dieεer Anordnung sei anhand des mittleren und unteren Teilε von Fig. 3 erläutert.

Gemäß Fig. 3 εind für die Variante von Fig. 2 vier Drehzah¬ len vorgegeben, nämlich solche von 2500, 4000, 5000 und 5750 U/min. Diese liegen gerade jeweils in der Mitte der Dreh¬ zahlbereiche 1 biε 4 für daε Ausführungεbeispiel von Fig. 1. Liegt nun die Drehzahl bei 4000 U/min, hat der Gewichtungs¬ faktor WB2 den Wert 1, während die anderen Gewichtungsfakto¬ ren WB1, WB3 und WB4 den Wert 0 aufweisen, was in Fig. 3 für den Gewichtungsfaktor WB1 dargestellt ist. Liegt die Dreh¬ zahl bei 2500 U/min, hat dagegen der Gewichtungsfaktor WB1 den Wert 1, während alle anderen den Wert 0 aufweisen. Liegt die Drehzahl dagegen bei etwa 3500 U/min, erfolgt sowohl im Adaptionsfilter 17.Bl als auch im Adaptionεfilter 17.B2 jeweils eine Adaption, bei der der neue Wert nur jeweils mit dem Gewichtungεfaktor 0,5 behandelt wird. Allgemein gilt, daß der Gewichtungεfaktor um so größer ist, je näher die aktuelle Drehzahl bei einer der vorgegebenen Drehzahlen liegt. Die vorgegebenen Drehzahlen werden vorzugεweiεe so gewählt, daß sie nicht in einem Bereich liegen, in dem die Segmentlängenwerte durch Reεonanzeffekte verfälεcht werden. Reεonanzteilbereiche liegen dann von dieεen Drehzahl weg und werden daher nur mit εchwächerer Gewichtung berückεichtigt alε Werte, die in einem nicht resonanten Teilbereich um eine vorgegebene Drehzahl herum liegen.

In Zuεammenhang mit der vorεtehend beεchriebenen zweiten

Variante sei angemerkt, daß bei der Auswertung die Adap- tionεergebniεεe auch interpoliert werden kann. So kann auch im Fall der bei der Variante von Fig. 1 verwendeten Be¬ reichseinteilung angenommen werden, daß der Adaptionswert für einen jeweiligen Bereich nur genau für die mittlere Fre¬ quenz des Bereichs gilt. Wenn z. B. für den zweiten Bereich von 3500 biε 4500 U/min der Adaptionswert 1,005 gilt, wird dieser der Drehzahl 4000 U/min zugeordnet. Im benachbarten dritten Bereich von 4500 biε 5500 U/min sei der Adaptions¬ wert 1,003, der der Drehzahl 5000 U/min zugeordnet wird. Liegt dann aktuell die Drehzahl 4500 U/min in der Mitte zwi¬ εchen 4000 und 5000 U/min vor, wird zu dieser Drehzahl alε Adaptionswert der Mittelwert aus 1,005 und 1,003, alεo 1,004 alε interpolierter Adaptionswert verwendet. Entsprechend kann verfahren werden, wenn unmittelbar, gemäß der zweiten Variante, auf Drehzahlen zur Auswahl eines jeweiligen Adap¬ tionszweiges Bezug genommen wird.

Um mit Schv/ierigkeiten fertigzuwerden, die von den vorste¬ hend genannten Resonanzteilbereichen herrühren, iεt auch die in Fig. 4 dargeεtellte Weiterbildung vorgeεehen. Dieεe ver¬ fügt über einen Maximalwertεpeicher 22, einen Minimalwert¬ speicher 23, eine Differenzbildungεeinrichtung 24 und eine Bereichεverεtelleinrichtung 25 mit einem erεten Komparator 26.1, einem zweiten Komparator 26.2, einer Bereichεvergrö- perungεeinrichtung 27, einer Bereichεverkleinerungεeinrich- tung 28, einem dritten Komparator 26.3 und einem Adaptionε- εchrittzähler 29.Dieεe Anordnung liegt nur für ein Segment vor, beim Auεführungsbeispiel für daε Segment B, aber je¬ weils gesondert für alle vorgegebenen Drehzahlbereiche. Fig. 4 zeigt den Fall für den ersten Drehzahlbereich.

Sobald die beiden Speicher 22 und 23 das Erfolgsεignal EB1 erhalten, εpeichern sie den aktuellen Adaptionswert ASB1 ein. Außerdem wird der Adaptionsεchrittzähler 29 durch die- ses Signal auf Null gesetzt. Ab dieεem Zeitpunkt beginnt der

Adaptionsschrittzähler 29 jeden Adaptionεschritt für den Adaptionεwert ASBl zu zählen. Im Maximalwertεpeicher 22 wird der abgeεpeicherte Wert jeweilε dann durch einen neuen über¬ schrieben, wenn der neue Wert größer ist als der bisher ein¬ gespeicherte. Im Minimalwertspeicher 23 werden demgegenüber immer kleinere Werte eingetragen. Die Differenzbildungsein¬ richtung 24 bildet die Differenz zwiεchen den beiden abge- εpeicherten Werten und liefert sie an die Bereichsverεtell- einrichtung 25. Sobald der dritte Komparator 26.3 feεt- stellt, daß der Zählwert des Adaptionsschrittzählerε 29 einen vorgegebenen Zählwert überεchreitet, geht εein Auε- gangssignal vom Pegel L auf den Pegel H. Wenn dann im ersten Komparator 26.1 festgeεtellt wird, daß die genannte Diffe¬ renz unter einem relativ niedrigen erεten Schwellenwert liegt, wird in der Bereichεvergrößerungεeinrichtung 27 der erεte Bereich vergrößert, z. B. von 1500 biε 4000 U/min εtatt zuvor von 1500 biε 3500 U/min. Die drei restlichen Be¬ reiche können entεprechend gleichmäßig verkleinert werden. Liegt die genannte Differenz dagegen über einem höheren ^■ zweiten Schwellenwert, ist dies ein Zeichen dafür, daß im Bereich eine resonante Stelle liegt. Daher wird der Bereich durch die Bereichεverkleinerungεeinrichtung 28 verkleinert, εo daß er z. B. nur noch biε 3000 U/min εtatt biε 3500 U/min geht. Die anderen drei Bereiche werden entεprechend gleich¬ mäßig vergrößert.

Derartige Bereichεvergrößerungen oder -Verkleinerungen wer¬ den auch für die anderen Bereiche vorgenommen. Dieε läuft letztendlich darauf hinauε, daß dann, wenn z. B. zwei Teil- reεonanzbereiche vorliegen, zwei der insgesamt vier Bereiche auf diese Teilreεonanzbereiche beεchränkt εind und sich die beiden anderen Bereiche über jeweils ein relativ großeε Drehzahlband erεtrecken.

Außer zur Bereichsverεtellung kann das Auεgangεsignal der Differenzbildungseinrichtung 24 auch für andere Zwecke ver-

wendet werden, woraufhin weiter unten in Zusammenhang mit einer Laufunruheerkennung detaillierter hingewiesen wird.

Wie bereits mehrfach erv/ähnt, v/erden die vom Meßwertgeber 11 ausgegebenen Meßsignale MS z. B. dazu verwendet, einen Lauf¬ unruhewert zu berechnen, der ein Maß dafür ist, ob unzuläs- εig viele Auεεetzer in einem Verbrennungsmotor auftreten. Damit in das Meßsignal keine mechaniεchen Toleranzen des Ge¬ berrades und drehzahlabhängige Toleranzen bei der Meßwert¬ erfassung eingehen, erfolgt die vorstehend beschriebene To¬ leranzadaption. Abhängig davon, für welches Segment x und für welchen Drehzahlbereich y ein Meßwert gerade erfaßt wird, v/ird er mit Hilfe des zugehörigen Adaptionswertes ASxy für die Segmentlänge korrigiert. Mit der. so korrigierten Meßwert v/ird dann der Laufunruhewert berechnet. Dies wird durch Fig. 6 veranschaulicht. Dort erfolgt die genannte Korrektur in einer Korrektureinrichtung 30 und die Berech¬ nung des Laufunruhewertes in einer Laufunruhewert-Berech- nungseinrichtung 31. Der Laufunruhev/ert Lut wird dann mit einem Laufunruhekomparator 32 mit- einen Schv/ellenv/ert TH verglichen. Sobald der Laufunruhev/ert Lut den Schv/ellenv/ert TH übersteigt, geht das Ausgangssignal des Laufunruhev/ert- komparators 32 vom Pegel L auf den Pegel H, was unzulässig viele Aussetzer im Verbrennungsmotor anzeigt.

Es ist nun offensichtlich so, daß dann, wenn Toleranzen des Geberrades noch gar nicht oder noch nicht zufriedenstellend adaptiert sind, der Laufunruhev/ert aufgrund toleranzbeding¬ ter Meßfehler erhöht iεt. Daher ist es von Vorteil, den Schwellenwert TH in solcher Weise variabel zu gestalten, daß er bei noch ungenügender Adaption der Toleranzen höher iεt alε bei abgeschlossener Adaption. Zu diesem Zweck v/ird der Schv/ellenv/ert TH aus einem Kennfeld-Schwellenwert TH_KF, v/ie er abhängig von den aktuellen Vierten der Drehzahl und der Last L des Verbrennungsmotors aus einem Kennfeld 33 auεgele-

εen wird, und einer Schwellenwertänderung ΔTH zusammenge¬ setzt, die abhängig von der Größe des Lernt ^" ortεchrittεignalε FE_Sxy von einer Umrechnungseinrichtung 34 ausgegeben wird. Die Umrechnungseinrichtung 34 und eine Addiereinrichtung 35, in der das Signal TH_KF + ΔTH gebildet v/ird, bilden z εammen eine Modifiziereinrichtung 36, durch die der herkömmlich verwendete Schv/ellenv/ert TH_KF mit der Schwellenwertänderung ΔTH modifiziert wird.

Fig. 5 zeigt, wie εich der Laufunruhev/ert abhängig von der Drehzahl ändert, wenn er ganz alleine durch Geberradtoleran¬ zen bedingt iεt. Dabei iεt angenommen, daß sich bei einer Toleranz des Meßεignals MS, die winkelmäßig ± 0,3° über eine Segmentlänge von 120° entspricht, was die obere mechanische Toleranz ist, bei 6000 U/min der Laufunruhev/ert 100 erhalten wird. Dieser Viert steigt in etwa exponentiell an, so daß er bei 3000 U/min nur ungefähr 25 beträgt. Gerade diese Werte müεεen abhängig von der Drehzahl beim Schv/ellenv/ert TH be- rückεichtigt v/erden, εc daß alεo bei fehlender Adaption die Schwellenwertänderung ΔTH bei. 3000 U/min im Beispielsfall den Wert 25 und bei 6000 U/min den Wert 100 haben muß.

Zur Hinleitung auf die folgende Erläuterung des Funktions- blockschaltbildε der Fig. 7 εei angenommen, die Adaption εei für einen Bereich εo weit abgeεchloεsen, daß das Erfolgs- εignal Exy, z. B. daε Erfolgεsignal EB1, ausgegeben v/ird. Für diesen Bereich, hier alεo für den unterεten Geεchv/indig- keitεbereich für daε Segment B, εind damit die mechaniεchen und drehzahlbedingten Toleranzen adaptiert. Die Adaption der mechaniεchen Toleranzen gilt zugleich auch für die anderen Drehzahlbereiche. Daε bedeutet, daß es sinnvoll iεt, den für den einen Drehzahlbereich adaptierten Wert auch für die an¬ deren Drehzahlbereiche zu übernehmen, in denen die Adaption noch nicht so weit fortgeschritten ist, daß das zugehörige Erfolgεεignal auεgegeben v/ird. In dieεe anderen Drehzahl-

bereich, z. B. dem Drehzahlbereich 2 für dasselbe Segment B, kann jedoch noch eine drehzahlbedingte Adaption erforderlich sein. Hier darf daher die Schwellenwertänderung ΔTH nicht auf Null zurückgenommen werden. Sie kann jedoch auf erheb¬ lich kleinere Werte verringert v/erden als im Fall der großen mechanischen Toleranzen. Versuche haben nämlich gezeigt, daß die drehzahlbedingten Toleranzen nur ungefähr bis zu i 0,05° auf 120° betragen. Eine entsprechende Kurve für Laufunruhe¬ werte, wie sie sich alleine bei Vorliegen eines solchen Feh- lerε ergeben, ist in Fig. 5 gestrichelt eingezeichnet. Es iεt erkennbar, daß sich bei 6000 U/min statt des Laufunruhe- werteε 100 nur noch etv/a der Viert 35 und bei 3000 U/min nur noch etv/a der Wert S einεtellt. Entεprechend klein kann die Schwellenv/ertänderung ΔTH gewählt v/erden.

Eine Teilvorrichtung, die die eben erläuterte Erkenntnis nutzt, iεt in Fig. 7 dargeεtellt. Dieεe Anordnung unter¬ scheidet sich von der von Fig. 6 dadurch, daß die Modifi¬ ziereinrichtung 36 neben der Addiereinrichtung 35 nunmehr vier Modifizier-Untereinrichtungen 34.1 biε 34.4 statt der einen Modifiziereinrichtung 34 aufweist. Alle vier Modifi- zier-Untereinrichtungen erhalten das Erfolgssignal EE1 für das Segment B und den untersten Drehzahlbereich, der erfah¬ rungsgemäß die Adaption deutlich am εchnellεten erfolgt. Sobald dieses Erfolgssignal auf hohen Pegel geht, v/ird die Schwellenv/ertänderung ΔTH von dem in Fig. 5 mit der durch¬ gezogenen Linie dargestellten Verlauf ΔTH_GR0SS auf den Wert ΔTH = 0 umgeschaltet. In den drei anderen Modifizier-Unter¬ einrichtungen 34.2 bis 34.4 v/ird dagegen auf den in Fig. 5 gestrichelt dargestellten Verlauf ΔTH_KLEIM umgeschaltet. In diesen drei Bereichen v/ird ΔTH erεt dann auf Mull geεtellt, v/enn daε jeweilige Erfolgεεignal EB2 , EB3 bzw. EB4 auf hohen Pegel geht.

Die Varianten der Fig. 6 und 7 können auch kombiniert wer-

den. D. h., daß in den Modifizier-Untereinrichtungen 34.1 bis 34.4 in Fig. 7 nicht nur eine große und eine kleine Schwellenwertänderung pro Drehzahl verwendet werden können, sondern daß wie in der Modifiziereinrichtung 34 in Fig. 6 die jeweils verwendete Schwellenwertänderung abhängig vo Wert des Lernfortεchrittεignalε FE_Sxy eingeεtellt werden kann.

Ferner ist es möglich, in der ersten Modifizier-Unterein- richtung 34.1 dann, wenn daε Erfolgεεignal EB1 auεgegeben wird, nicht sofort auf die Schwellenwertänderung Null umzu¬ schalten, sondern zunächst die anhand von Fig. 4 geschilder¬ te Überprüfung auf eine relativ große Bandbreite von Adap¬ tionswerten innerhalb eines Drehzahlbereichε abzuv/arten. D. h. , daß dann, wenn daε Erfolgεεignal EBl auf hohen Pegel geht, zunächεt nur ein Umεchalten von der großen auf die kleine Schwellenwertänderung erfolgt. Erst wenn sich mit Ab¬ lauf der anhand von Fig. 4 erläuterten Überprüfung ergibt, daß für den gesamten zugehörigen Drehzahlbereich, hier den Bereich 1, eine sehr εchmalbandige Adaption möglich iεt, wird auf die Schwellenwertänderung Null umgeεchaltet. Decken die Adaptionεwerte innerhalb des Bereichs dagegen wegen einer Reεonanzεtelle ein relativ breiteε Band ab, bleibt die Modifizierung des aus dem Kennfeld 33 ausgelesenen Schwel- lenwerteε TH_KF mit der kleinen Schwellenwertanderung ΔTHJ LEIN erhalten.

Der Vollεtändigkeit halber εei darauf hingewiesen, daß in Fig. 7 die Modifiziereinrichtung 36' als für ein einziges Segment geltend, nämlich daε Segment B, dargestellt ist. Es ist zu beachten, daß nicht unbedingt weitere unmittelbar entsprechende Modifiziereinrichtungen vorhanden sein müssen, wenn nämlich bei einem Anv/endungεfall für alle Segmente zeitlich in gleichem Umfang adaptiert wird, εo daß zu den durch die Modifiziereinrichtung 36' feεtgeεtellten Zeitpunk¬ ten entsprechende Änderungen v/ie in Zusammenhang mit dem

Segment B ausgeführt auch in Zusammenhang mit den anderen Segmenten vorgenommen werden können. Zeigen die einzelnen Segmente dagegen bei einem Anwendungsfall εtark unterεchied- liche Lernfortschritte, ist für einen εolchen Fall für jedeε Segment eine Modifiziereinrichtung vorzuεehen.

Eε sei nochmalε darauf hingewieεen, daß eε bei der Berech¬ nung von Laufunruhewerten nicht darauf ankommt, Drehzahlen absolut zu erfassen, sondern daß nur Drehzahländerungen εehr genau feεtgeεtellt werden üsεen. Daher iεt es sehr vorteil¬ haft, für ein Segment willkürlich eine bestimmte Länge anzu¬ nehmen und nur Abweichungen der Länge deε mindeεtenε einen weiteren Segments gegenüber der Länge dieεeε auεgewählten Segmenteε zu erfaεεen. Dann müεεen alle beschriebenen Adap¬ tionen und Schwellenwertmodifizierungen nur für ein Segment weniger erfolgen als insgeεamt Segmente vorhanden εind.