DE102004029950B4

DE102004029950B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung von Fehlzündungen in einem Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102004029950B4
Application number: DE102004029950.1A
Authority: DE
Inventors: David S. Mathews
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2004-06-21
Publication date: 2015-08-06
Anticipated expiration: 2024-06-22
Also published as: US6801848B1; DE102004029950A1

Abstract

Vorrichtung zur Erfassung einer Fehlzündung in einem Verbrennungsmotor (10) und zur Lieferung eines Fehlzündungsanzeigesignals in Ansprechen auf das Auftreten der Fehlzündung, wobei die Vorrichtung umfasst: zumindest einen Zylinder des Verbrennungsmotors (10), wobei der Zylinder ein Zylinderereignis aufweist, während dem Kraftstoff in dem Zylinder verbrannt wird, wobei der Zylinder eine bestimmte Drehmomentgröße während des Zylinderereignisses liefert und das Zylinderereignis eine Zeitperiode besitzt, die invers proportional zu der Größe des Drehmomentes ist; wobei der Zylinder während seines Zylinderereignisses eine Fehlzündung haben kann und als Folge ein Drehmoment mit einer verringerten Größe während des Fehlzündungszylinderereignisses aufgrund der Fehlzündung liefert; und eine elektronische Steuereinheit (52), die derart ausgebildet ist, dass sie: eine erwartete Zeitperiode für ein Zylinderereignis berechnet; die tatsächliche Zeitperiode des Zylinderereignisses gemessen wird; und eine Differenz zwischen der erwarteten Zeitperiode und der gemessenen Zeitperiode berechnet wird, um einen Differenzzeitperiodenwert vorzusehen; der Differenzzeitperiodenwert mit einer vorbestimmten Schwellenzeit verglichen wird; und das Fehlzündungsanzeigesignal in Ansprechen darauf geliefert wird, dass der Differenzzeitperiodenwert die vorbestimmte Schwellenzeit überschreitet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die zuverlässige Erfassung von Fehlzündungen in einem Zylinder eines Motors und betrifft insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren, um einem Bediener des Motors auch wiederholte Fehlzündungen genau anzugeben und zu identifizieren, welcher der Zylinder Fehlzündungen aufweist.
Regierungsbehörden verlangen, dass moderne Verbrennungsmotoren, die für eine Vielzahl von Aufgaben verwendet werden können, Warnungen an einen Bediener des Motors ausgeben können, wenn ein oder mehrere Zylinder desselben wiederholt eine Fehlzündung aufweisen. Die Fehlzündung kann entweder durch eine falsche Kraftstoff/Luft-Mischung aufgrund einer fehlerhaften Kraftstoffeinspritzeinrichtung oder durch eine unzureichende Zündenergie bzw. einen unzureichenden Zündfunken bewirkt werden, wie beispielsweise durch eine fehlerhafte Zündkerze bewirkt wird. Ein derartiger Warnhinweis erfolgt gewöhnlich in der Form einer Lampe, die in Reaktion auf ein Warnsignal von einem System oder einer Vorrichtung zur Erfassungen von Fehlzündungen, das bzw. die dem Motor zugeordnet ist, aktiviert wird. Die Vorrichtung zur Erfassung von Fehlzündungen soll auch Motorreparaturen vereinfachen, indem ein Servicetechniker die Identität des bzw. der Zylinder, die die Warnung ausgelöst haben, abrufen kann.
Eine Fehlzündung hat eine unvollständige Verbrennung des Kraftstoff- und Luftgemisches in einem Zylinder zur Folge, was zur Folge hat, dass ein kraftstoffreiches Gas von den Kraftfahrzeugmotoren beispielsweise in den Katalysator bzw. katalytischen Konverter ausgetragen wird. Die in derartigen Katalysatoren verwendeten Edelmetalle erleichtern eine weitere chemische Verbrennung des kraftstoffreichen Gases, das aus der Fehlzündung resultiert, so dass diese Gase dadurch vor einem Austrag von dem Katalysator in die umgebende Atmosphäre gereinigt werden. Derartige Katalysatoren können jedoch nur eine begrenzte Menge derartiger unvollständig verbrannter Gase richtig verarbeiten, bevor sie Schaden nehmen bzw. zerstört werden. Die Wiederholung eines nahezu vollständig Ausfalls einer Verbrennung durch einen fehlzündenden Zylinder eines Motors, der entweder einer hohen Last oder einer hohen Drehzahl ausgesetzt ist, kann ein Luft/Kraftstoff-Gemisch zur Folge haben, das so kraftstoffreich ist, dass die Mischung einen katalytischen Konverter innerhalb kurzer Zeit zerstört. Eine Fehlzündung hat auch eine Verringerung des Drehmomentes, das durch den fehlzündenden Zylinder an eine Kurbelwelle geliefert wird, zur Folge, die von dem Zylinder betrieben wird. Somit ist es wichtig, dass die Bedingungen, die eine Fehlzündung zur Folge haben, schnell in Ansprechen auf den Warnhinweis korrigiert werden, um die Beibehaltung der Motorleistung und den Schutz der Luftqualität zu unterstützen und auch um teure Reparaturen zu vermeiden.
Einige Systeme zur Erfassung von Fehlzündungen nach dem Stand der Technik verwenden Zahnräder, die von den Kurbelwellen angetrieben werden, um Fehlzündungen anzuzeigen. Das Zahnrad umfasst genau geformte Zähne, die den Durchgang eines magnetischen Flusses durch einen Magnetsensor abwechselnd beeinflussen, wenn die Kurbelwelle das Zahnrad dreht. Folglich sieht der Sensor einen elektrischen Impuls für jede gewählte Größe eines Kurbelwinkels der Kurbelwelle vor.
Ein derartiges System wird beispielsweise in der DE 694 25 375 T2 beschrieben, wobei dort eine Fehlzündung diagnostiziert wird, wenn die tatsächliche Kurbelwellenbeschleunigung vor Erreichen des oberen Totpunkts ungefähr gleichgroß ist wie die Kurbelwellenbeschleunigung nach Erreichen des oberen Totpunkts.
Ein anderes Fehlzündungsdiagnoseverfahren wird in der DE 693 03 017 T2 beschrieben, wobei dort eine Fehlzündung diagnostiziert wird, wenn ein sogenannter kritischer Parameter, welcher sich aus unterschiedlich stark gewichteten Zeitdauern zusammensetzt, welche die Kurbelwelle benötigt, um sich um einen bestimmten Winkel zu drehen, einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet.
Das System zur Erfassung von Fehlzündungen misst die Zeitperioden zwischen aufeinander folgenden Impulsen, die von dem Magnetsensor für jedes Zylinderverbrennungsereignis erzeugt werden. Das mit der Fehlzündung in Verbindung stehende verringerte Drehmoment hat zur Folge, dass die Zeitperiode, die dem Verbrennungsereignis in dem fehlzündenden Zylinder entspricht, bezüglich der Zeitperioden von Zylinderverbrennungsereignissen der nicht fehlzündenden Zylinder zunimmt. Die Zeitperioden der Zylinderverbrennungsereignisse für jeden der Zylinder werden miteinander verglichen. Dieser Vergleich soll eine Bestimmung des Auftretens einer Fehlzündung unterstützen und identifizieren helfen, welcher Zylinder oder welche Zylinder eine Fehlzündung aufweisen, indem identifiziert wird, welcher Zylinder bzw. welche Zylinder Verbrennungsereigniszeitperioden besitzen, die lang genug sind, um eine Fehlzündung angeben zu können. Dieses Fehlzündungswarnsignal wird in Ansprechen auf das Auftreten einer Anzahl von Fehlzündungen erzeugt, die ausreichend ist, um zu verifizieren, dass ein Fehlzündungsproblem vorhanden ist. Auch erhalten bekannte Systeme zur Erfassung von Fehlzündungen den Kurbelwinkelerfassungsfehler (CASE: Crank Angle Sensing Error) aufgrund der Unterschiede zwischen den einzelnen Zähnen des Zahnrades, wodurch das Signal/Rausch-Verhältnis derartiger Fehlzündungsanzeigesignale gesteigert wird.
Die Drehzahl eines Motors wird in Umdrehungen pro Minute (U/min) gemessen. Die Drehzahl des Motors und somit die Perioden der Zylinderverbrennungsereignisse, die von der vorher beschriebenen Vorrichtung zur Erfassung von Fehlzündungen nach dem Stand der Technik für die vorhergehenden Fehlzündungsbestimmungen verwendet werden, unterliegen aufgrund verschiedener Faktoren, die nicht mit einer Fehlzündung in Verbindung stehen, erheblichen Änderungen. Derartige Faktoren umfassen Übergangseinflüsse und temporäre Einflüsse auf den Motor durch den Antriebsstrang eines Fahrzeugs, das beispielsweise auf einer rauhen bzw. groben Straße fährt. Überdies ist es auch für einige Systeme zur Erfassung von Fehlzündungen nach dem Stand der Technik schwierig, eine Fehlzündung zu bestimmen, wenn der Motor im Leerlauf läuft. Dies ist darauf zurückzuführen, da die Motorsteuereinheit die Motorparameter über breite Bereiche einstellt und dabei versucht, bei Leerlauf eine konstante Drehzahl sogar dann beizubehalten, obwohl die Last auf den Motor sich aufgrund der Aktivierung und Deaktivierung verschiedener Systeme ändert, wie beispielsweise der Klimaanlage oder von elektrischen Fensterhebern. Derartige variierende Lasten beeinflussen die Perioden der Zylinderverbrennungsereignisse. Eine Erfassung von Fehlzündungen durch einige Systeme nach dem Stand der Technik wird noch problematischer, wenn die Anzahl von Zylindern eines Motors zunimmt, da jedes Zylinderverbrennungsereignis für eine gegebene Motordrehzahl kürzer wird, wenn die Anzahl von Zylindern zunimmt. Die kürzeren Perioden können bei Systemen nach dem Stand der Technik fehlerhafte Ergebnisse erzeugen, die niedrige Signal/Rausch-Verhältnisse besitzen, da weniger verfügbare Zeit vorhanden ist, um eine solche Fehlzündung sicher festzustellen.
Ferner besitzen einige Vorrichtungen zur Erfassung von Fehlzündungen nach dem Stand der Technik eine viel zu hohe Empfindlichkeit, die in fehlerhaften Fehlzündungswarnungen resultiert. Alternativ dazu besitzen andere Systeme nach dem Stand der Technik eine zu geringe Empfindlichkeit, was zur Folge hat, dass keine Warnung über Fehlzündungen erfolgt, obwohl der Motor Fehlzündungen ausgesetzt ist. Die fehlerhaften Warnungen wie auch das Fehlen gültiger Warnungen hat unerwünscht zur Folge, dass eine unakzeptabel hohe Anzahl von neu hergestellten Motoren die Prüfprozeduren in Verbindung mit der Erfassung von Fehlzündungen nicht besteht.
Aus dem Vorhergehenden wird offensichtlich, dass ein Bedarf besteht, um verbesserte Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur robusten Erfassung einer Zylinderfehlzündung vorzusehen, die ein Warnsignal in Ansprechen auf eine ausreichende Anzahl von Fehlzündungen liefern wie auch den bzw. die fehlzündenden Zylinder identifizieren. Es besteht auch ein Bedarf, Systeme zur Erfassung von Fehlzündungen vorzusehen, die hohe Fehlzündungs-Signal/Rausch-Verhältnisse besitzen, so dass die Empfindlichkeitstoleranz innerhalb steuerbarer Grenzen gehalten werden kann. Überdies sollen keine falschen Warnalarme an den Betreiber derartiger Motoren geliefert werden. Derartige Verfahren und eine derartige Vorrichtung sollen in einer verbesserten Art und Weise beim Motorleerlauf und über sowohl große Schwankungen als auch Übergangsschwankungen der Drehzahl funktionieren. Ebenfalls sollen derartige Verbesserungen durch Verwendung von Information erreicht werden, die bereits von der Motorsteuereinheit für andere Zwecke bereitgestellt wird, anstatt zusätzliche teure Ausstattung vorzusehen. Überdies sollten derartige Verfahren und eine derartige Vorrichtung zur Verwendung mit Motoren geeignet sein, die eine relativ hohe Zahl von Zylindern besitzen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, um die zuvor angegebenen Bedürfnisse, Vorgaben und Wünsche zu erfüllen.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind eine Vorrichtung und ein Verfahren vorgesehen, die mit einem Motor mit zumindest einem Zylinder zur Erfassung einer Fehlzündung und zur Lieferung eines Fehlzündungsanzeigesignals betrieben werden können. Die Vorrichtung umfasst eine elektronische Motorsteuereinheit, die einen erwarteten Zeitperiodenwert für ein Zylinderereignis berechnet, während dem Kraftstoff in einem Zylinder verbrannt wird. Die tatsächliche Zeitperiode des Zylinderverbrennungsereignisses wird ebenfalls gemessen, um einen gemessenen Zeitperiodenwert vorzusehen. Die Differenz zwischen dem erwarteten Zeitperiodenwert und dem gemessenen Zeitperiodenwert wird berechnet, um einen Differenzzeitperiodenwert zu liefern. Der Differenzzeitperiodenwert wird mit einer vorbestimmten Schwellenzeit verglichen. Das Fehlzündungsanzeigesignal wird in Ansprechen darauf geliefert, wenn der Differenzzeitperiodenwert die vorbestimmte Schwellenzeit überschreitet.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und wobei:
1 ein schematisches Schaubild eines Fahrzeugmotors mit einer Vorrichtung zur Erfassung von Motorfehlzündungen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 ein Blockschaubild ist, das die hauptsächlichen Teile der Vorrichtung zur Erfassung von Fehlzündungen von 1 zeigt;
3A und 3B ein Flussdiagramm eines Softwareprogramms, das ein Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung der 1 und 2 zeigt, gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen; und
4 ein Zeitablaufschaubild ist, das zur Erläuterung des Betriebs der Vorrichtung und der Verfahren der 1 bis 3 geeignet ist.
1 zeigt einen Verbrennungsmotor 10, der mit einer Vorrichtung zur Erfassung und Anzeige von Fehlzündungen gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist. Genauer kann der Motor 10 ein Viertaktmotor sein, der für viele Zwecke verwendbar ist, wie beispielsweise den Antrieb eines Kraftfahrzeuges, eines Bootes bzw. Schiffes, eines Flugzeugs oder eines elektrischen Generators. Der Motor 10 kann eine beliebige Anzahl von Zylindern N besitzen, wobei N eine Zahl ist, die gleich oder größer er als Eins ist.
Für die nun folgende Beschreibung wird angenommen, dass der Motor 10 in einem Kraftfahrzeug angebracht ist. An einem Ende eines Einlassabschnittes 14 eines an dem Motorblock 10 befestigten Ansaugkrümmers 16 ist eine Luftreinigungseinheit 12 angebracht. In dem Einlassabschnitt 14 des Ansaugkrümmers ist eine Drosselklappe 18 angeordnet, die die Menge an Ansaugluft einstellt, die in die Zylinder des Motors 10 durch einen Pfad gezogen wird, der die Luftreinigungseinrichtung 12, den Einlassabschnitt 14 des Ansaugkrümmers und den Auslassabschnitt 20 des Ansaugkrümmers umfasst. In dem Auslassabschnitt 20 des Ansaugkrümmers ist eine Anzahl von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 22a bis 22N befestigt, die genau gesteuerte Mengen an Kraftstoff in jeden der damit in Verbindung stehenden jeweiligen Zylinder einspritzen. Zusätzlich wird in dem Motor 10 eine Vielzahl von Zündkerzen 23a bis 23N und zugeordnete Wicklungen verwendet, um genau gesteuerte Größen an Zündenergie in jeden der damit in Verbindung stehenden jeweiligen Zylinder zu liefern. Ein Abgaskrümmer 24 umfasst Einlassabschnitte 26, die mit jedem Zylinder verbunden sind, um Abgase durch den Auslassabschnitt 28 des Abgaskrümmers herauszuführen, der durch ein Rohr 30 mit einem Einlass zu einem Katalysator bzw. katalytischen Konverter 32 verbunden ist. Mit dem Auslass des Katalysators 32 ist der Auspuff 34 verbunden. Idealerweise entfernt der Katalysator 32 den Kraftstoff und andere unerwünschte Bestandteile von den Gasen, die jeden der Zylinder verlassen. Der Auspuff 34 trägt die resultierenden Auslassgase des Katalysators 32 an die umgebende Atmosphäre aus.
Es werden mehrere Sensoren verwendet, um verschiedene Parameter zu überwachen, die zum Betrieb des Motors 10 verwendet werden. Diese Sensoren werden auch dazu verwendet, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Fehlzündung zu erfassen. Ein Ansaugluftdurchsatzsensor 40 (Masse/Zeit-Sensor) ist in dem Krümmereinlassabschnitt 14 zur Erfassung des augenblicklichen Luftdurchsatzes befestigt, der durch die Zylinder in den Krümmer 16 gesaugt wird. Der Sensor 40 erzeugt ein Ausgangssignal mit einer Größe, die der Masse der eintretenden Luft entspricht. Der Sensor 40 dient dazu, eine Fehlzündung bei einer konstanten Drehzahl zu erfassen. Zusätzlich ist ein Ansaugluftdrucksensor 41 in dem Einlassabschnitt 14 zur Erfassung des augenblicklichen Druckes der eintretenden Luft befestigt, der ein Signal ausgibt, das eine dafür repräsentative Größe besitzt. Der Sensor 41 erleichtert eine Fehlzündungserfassung bei Übergangslaständerungen, wenn eine genaue Erfassung des eintretenden Luftdruckes besonders erforderlich ist. Auch ist ein Ansauglufttemperatursensor 42 in einem Einlassabschnitt 14 zur Erfassung der Temperatur der eintretenden Luft und zur Erzeugung eines Signals befestigt, das eine Größe besitzt, die eine solche Temperatur angibt. Ein Motortemperatursensor 44 ist an einem Motor 10 befestigt und liefert ein Signal, das die Temperatur des Motorkühlmittels wiedergibt. Ein Drosselklappensensor 46 erzeugt ein Drosselklappenstellungssignal, das die Stellung der Klappe 18 angibt, die allgemein in Ansprechen auf die Stellung eines Gaspedals (nicht gezeigt) geöffnet und geschlossen wird, das durch einen Fahrer (nicht gezeigt) eines Kraftfahrzeuges bzw. eines Bedieners (nicht gezeigt) des Motors 10 gesteuert wird. Das Drosselklappenstellungssignal hilft auch, die Menge an Luftdurchsatz durch den Krümmer 16 hindurch anzugeben und zu identifizieren, wann der Motor 10 in einer Leerlaufbetriebsart betrieben wird, während der die Luft wie auch die Zündenergie bzw. der Zündfunke durch bekannte Rückkopplungstechniken eingestellt werden, um einen Motorbetrieb mit einer konstanten Drehzahl beizubehalten.
Ein Kurbelwinkelsensor 48 ist auf bekannte Art und Weise an der Kurbelwelle (nicht gezeigt) eines Motors 10 befestigt und erzeugt Impulse, wie diejenigen, die in 4 gezeigt sind und eine Frequenz besitzen, die der Drehzahl der Kurbelwelle entspricht. Die Zylinder des Verbrennungsmotors, die eine geradzahlige Anzahl von Zylindern aufweisen, sind typischerweise so angeordnet, dass sie in Paaren arbeiten. Der Sensor 48 hilft zu bestimmen, welches Paar dieser Zylinder einen Zylinder umfasst, der eine Fehlzündung aufweist. Ein Nockenzustandssensor 50 ist an der Nockenwelle (nicht gezeigt) des Motors 10 befestigt und hilft zu identifizieren, welcher Zylinder des Paares von Zylindern, das durch den Sensor 48 identifiziert ist, eine Fehlzündung aufweist. Wie es in der Technik gut bekannt ist, sind die jeweiligen Zahnräder, die den Sensoren 48 und 50 zugeordnet sind, und die Sensoren 40 bis 50 für Zwecke geeignet, die nicht mit der Fehlzündungserfassung in Verbindung stehen, wie beispielsweise die Bereitstellung von Zündenergie bzw. Zündfunken und eine Kraftstoffsteuerung wie auch die Möglichkeit der Bestimmung der Drehzahl des Motors 10. Eine elektronische Steuereinheit (ECU; Electronic Control Unit) 52 reagiert auf die Signale von den Sensoren 40 bis 50 auf eine bekannte Art und Weise, um die Einspritzeinrichtungen 22a bis 22N und Zündkerzen 23a bis 23N so zu betätigen, dass die Menge an Kraftstoff und Zündenergie, die an jeden Zylinder geliefert werden, genau gesteuert wird. Die ECU 52 ist so ausgebildet, dass sie eine weitere Funktionalität vorsieht, um zu erfassen, wann eine Zylinderfehlzündung auftritt, und zu identifizieren, welcher Zylinder eine Fehlzündung aufweist, wie nachfolgend detaillierter beschrieben ist. Überdies liefert die ECU 52 ein Ausgangssignal an eine Anzeigeeinrichtung 54 zum Warnen vor Fehlzündung, wenn innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer eine ausreichende Anzahl von Fehlzündungen aufgetreten ist.
Genauer zeigt 2 die ECU 52 in Blockform. Die ECU 52 arbeitet auf Grundlage eine Mikroprozessors und umfasst verschiedene logische Einheiten, wie beispielsweise die Zentralverarbeitungseinheit (CPU) 60, und Speicher, wie beispielsweise einen RAM 62 und einen ROM 64. Die CPU 60 berechnet und steuert auf bekannte Art und Weise die zeitlich richtige Einstellung bzw. Zeitsteuerung wie auch die Menge von Kraftstoff, der durch Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 22a bis 22N eingespritzt wird, wie auch die zeitlich richtige Einstellung und die Größe der Zündenergie und die Zeitsteuerung dieser Energie von den Kerzen 23a bis 23N, die an jeden der jeweiligen Zylinder des Motors 10 geliefert wird. Die CPU 60 führt auch Fehlzündungsbestimmungen gemäß der vorliegenden Erfindung aus. Der RAM 62 speichert temporär Daten, die durch die CPU 60 berechnet werden, und der ROM 64 speichert die Softwareprogramme, die durch die CPU 60 ausgeführt werden, wie auch Information, wie z. B. Referenzwerte, die bei Berechnungen von der CPU 60 verwendet werden.
Die ECU 52 arbeitet in Ansprechen auf eine Vielzahl von Eingängen. Diese Eingänge umfassen die Ausgänge der Sensoren, wie beispielsweise der Sensoren 40, 41, 42, 44, 46, 48 und 50. Die ECU 52 umfasst einen Analog/Digital-Wandler (A/D-Wandler) und einen Multiplexer 66, der die analogen Ausgänge der Sensoren 40, 41, 42 und 44, die damit verbunden sind, in Digitalsignale umwandelt, die zur Verarbeitung durch die CPU 60 an einen gemeinsamen Bus 67 gesendet werden. Auf Grundlage des Ausgangsimpulssignals von dem Kurbelwinkelsensor 48 misst ein Drehzahlzähler 68 die Perioden zwischen vorbestimmten Kurbelwinkeln der Kurbelwelle und erzeugt bei Beendigung jeder Messung ein entsprechendes Ausgangssignal. Eine Unterbrechungssteuereinheit bzw. Interruptsteuerschaltung 70 spricht auf ein Ausgangssignal von dem Zähler 68 an, um ein Unterbrechungssignal zu erzeugen, das über den gemeinsamen Bus 67 an die CPU 60 gesendet wird. Aufgrund dessen führt die CPU 60 Unterbrechungsroutinen zur Ausführung der Berechnungen für die Kraftstoffeinspritzung wie auch der Zündenergie durch, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auch mit anderen Daten verwendet werden, um eine Fehlzündung zu bestimmen. Ein digitaler Eingangsanschluss 74 dient dazu, Digitalsignale von den Sensoren 46 und 50 über den gemeinsamen Bus 67 auf die CPU 60 zu übertragen. Die CPU 60 ist durch eine Leistungssteuerschaltung 76 und einen Schlüsselschalter 80 mit der Batterie 82 verbunden. Die CPU 60 wird durch die Schaltung 76 in Ansprechen auf das Schließen eines Schalters 80 aktiviert.
Ein Zeitgeber 84 zur Brennstoffeinspritzung kann einen Abwärts-Zähler besitzen, der ein Register zur Umwandlung der Digitalsignale, die für die Öffnungszeiten und daher die Kraftstoffeinspritzmengen der jeweiligen Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 22a bis 22N repräsentativ sind, in Impulssignale (nicht gezeigt) umfasst. Derartige Impulssignale besitzen Impulsbreiten, die der aktuellen Öffnung oder den aktuellen Betriebszeiten der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen entsprechen. Erste mehrere Leistungsverstärker 88, die den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 22a bis 22N zugeordnet sind, sind über einen gemeinsamen Bus 67 mit der CPU 60 verbunden. Die Verstärker 88 verstärken gewählte Ausgangssignale von der CPU 60 und liefern die verstärkten Ausgänge zur Steuerung jeweiliger Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 22a bis 22N. Der Zeitgeber 90 misst die Länge der vergangenen Zeiten und liefert die Ergebnisse über den Bus 67 an die CPU 60. Zweite mehrere Leistungsverstärker 92 liefern verstärkte Signale von der CPU 60 an die Zündkerzen 23a bis 23N.
Die ECU 52 führt bevorzugt das Verfahren 100 der 3A und 3B aus. Jedoch kann eine Kombination einer beliebigen Anzahl elektronischer Steuereinheiten das Verfahren 100 ebenfalls ausführen. Das Flussdiagramm der 3A und 3B wie auch die Zeitablaufdiagramme von 4 zeigen das Verfahren 100, das gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert wird. Genauer umfasst 4 eine Abszissenachse 108 zur Messung von Zeiten zwischen T0 und T44. Das Zeitablaufdiagramm 102 zeigt ein erstes Szenario (SZENARIO 1) für eine normale Betriebsart des Motors 10 ohne Fehlzündung, der mit einer Drehzahl im Festzustand arbeitet. Die Wellenform 110 des Diagramms 102 zeigt eine vereinfachte Version ausgewählter gleichmäßig beabstandeter Impulse oder Ausgänge 112 bis 128 des Kurbelwinkelsensors 48 der 1 und 2 zwischen Zeitpunkten T0 und T44. Der Sensor 48 arbeitet mit einem Zahnrad (nicht gezeigt) zusammen, das eine Vielzahl von Zähnen besitzen kann, wie beispielsweise sechzig Zähne. Diese Zähne sind in einer bekannten Art und Weise verschiedenen Sätzen zugewiesen, die einigen der verschiedenen Funktionen der ECU 52 entsprechen, wobei beispielsweise ein Satz der Frühverstellung des Zündzeitpunktes zugewiesen ist, ein anderer Satz dem Betrieb der Kraftstoffeinspritzeinrichtung zugewiesen ist, und ein noch weiterer Satz der Erfassung von Fehlzündungen zugewiesen ist. Jeder Impuls der Wellenform 110 repräsentiert ein Signal, das durch den Satz von Zähnen erzeugt wird, die zur Bestimmung von Fehlzündungen für einen bestimmten Zylinder bestimmt sind. Die Impulse 112 bis 126 von Diagramm 102 repräsentieren jeweils Zylinder Nummern eins bis acht gemäß ihrer Zündreihenfolge zwischen den Zeitpunkten T0 und T42 beispielsweise für einen Takt eines Achtzylindermotors. Der Impuls 128 repräsentiert die Zylinder Nummer eins für den nächsten Motortakt, der zum Zeitpunkt T42 beginnt. Die Wellenform 110, die durch das Zeitablaufdiagramm 102 zwischen den Zeitpunkten T3 und T8 gezeigt ist, repräsentiert beispielsweise ein ”Verbrennungszylinderereignis” für Zylinder Nummer zwei in Ansprechen auf ein Zünden 129 zum Zeitpunkt T1. Die Zündsymbole 129 bis 146 des Zeitablaufdiagramms 102 zeigen, wann jede der verschiedenen Zündkerzen gezündet wird. Diese Zündungen sind jeweils in einer fixierten Gradzahl vor einer Position des oberen Totpunkts bzw. OT (engl. TDC bzw. Top Dead Center Position) des zugeordneten Zylinders gezeigt. Beispielsweise entsprechen die Kurbelimpulse 112 bis 128 den OT-Positionen von jedem der verschiedenen Zylinder. Der gleiche Abstand der Zündsymbole 129 bis 146 gibt an, dass der Motor 10 mit einer konstanten Drehzahl läuft, ohne das Fehlzündungen auftreten, und zeigt, dass die Größe der Zündzeitpunktverstellung bzw. Frühverstellung konstant ist.
Das Zeitablaufdiagramm 104 zeigt ein zweites Szenario (SZENARIO 2), das wiederum für eine normale Betriebsart des Motors 10 ohne Fehlzündung gilt, der aber bei einer nicht stetigen Drehzahl läuft, die sich zwischen den Zeitpunkten T18 und T28 verlangsamt. Die Wellenform 148 zeigt auch eine vereinfachte Version der resultierenden ungleichmäßig beabstandeten Impulse oder Ausgänge 150 bis 164 des Kurbelwinkelsensors 48 der 1 und 2. Die Impulse 150 bis 164 zeigen jeweils die Zylinder Nummer eins bis Zylinder Nummer acht eines Motortaktes gemäß ihrer Zündreihenfolge zwischen den Zeitpunkten T0 und T42. Die Zündsymbole 166 bis 183 mit durchgezogener Linie zeigen, wann jede der verschiedenen Zündkerzen gezündet wird. Die Kurve 180 zeigt einen sich ändernden Frühverstellungswert, der bei der Größe 182 beginnt und bis in etwa zu Zeitpunkt T13 anhält, wobei zu diesem Zeitpunkt die Frühverstellung absichtlich, wie durch Kurve 180 gezeigt ist, verzögert wird und sich auf eine Größe 184 in Ansprechen auf ein Verlangsamungssignal (nicht gezeigt) von der ECU 52 verringert. Folglich findet der Zündfunken 183 für Zylinder Nummer fünf zum Zeitpunkt T21 statt, der von dem Zeitpunkt T16 verzögert ist, der dem in gestrichelten Linien gezeigten Phantomzündfunken 172 entspricht. Dies ist darauf zurückzuführen, da das Verlangsamungssignal von der ECU 52 beispielsweise in Ansprechen auf den Bediener des Motors 10 geliefert wurde, der einen Druck auf ein Gaspedal (nicht gezeigt) zu einem Zeitpunkt geringfügig vor dem Zeitpunkt T13 verringert hat, wenn die Frühverstellung für Zylinder Nummer vier berechnet wurde. Dies resultierte in dem nicht auftretenden Zündfunken oder Phantomzündfunken 172, der ansonsten zum Zeitpunkt T16 aufgetreten wäre und nun bis zum Zeitpunkt T21 verzögert ist, wie durch Zündfunken 183 gezeigt ist. Die Größe des Drehmomentes, das durch ein gegebenes Zylinderverbrennungsereignis erzeugt wird, ist invers proportional zu der Zeitperiode eines derartigen Ereignisses. Als Folge dessen ist die Zeitperiode zwischen T18 und T27, die zwischen den Pulsen 156 und 158 liegt, während des Normalbetriebs des Motors 10 erhöht, so dass der Motor 10 weniger Drehmoment liefert und wie beabsichtigt verlangsamt. Die Frühverstellung 180 beginnt bei Zeitpunkt T28 zuzunehmen, wie in dem Diagramm 180 gezeigt ist, und beginnt, auf die Größe 182 zurückzukehren.
Das Zeitablaufdiagramm 106 zeigt ein drittes Szenario (SZENARIO 3), das für eine unnormale Betriebsart des Motors 10 mit Fehlzündung steht, der wiederum zum Betrieb bei einer festen Drehzahl bestimmt ist, jedoch zum Zeitpunkt T18 eine Fehlzündung aufweisen, wie durch Symbol 185 gezeigt ist. Die Wellenform 186 gibt die resultierenden ungleichmäßig beabstandeten Impulse oder Ausgänge 188 bis 202 des Kurbelwinkelsensors 48 der 1 und 2 aus. Die Impulse 188 bis 202 sind jeweils den Zylinder Nummern eins bis acht gemäß ihrer Zündreihenfolge zwischen den Zeitpunkten T0 und T42 zugeordnet. Die Zündsymbole 204 bis 218 mit durchgezogener Linie zeigen, wann jede der verschiedenen Zündkerzen gezündet wird. Die Frühverstellung ist zwischen den Zeitpunkten T0 und T44 für SZENARIO 3 konstant. Der Zündfunken 212 tritt zum Zeitpunkt T26 auf, der von dem Zeitpunkt T21 des Phantomzündfunkens oder des nicht auftretenden Zündfunkens 220 aufgrund einer Fehlzündung 185 verzögert ist. Die Zeitperiode zwischen T18 und T27 zwischen jeweiligen Impulsen 194 und 196 ist aufgrund dieses unnormalen Betriebsablaufes des Motors 10, der durch die Fehlzündung 185 bewirkt wird, unerwünscht erhöht. Die Größe des Drehmomentes, das durch Zylinder Nummer vier vorgesehen wird, ist somit infolge der Fehlzündung 185 im Vergleich zu den Größen der Drehmomentkomponenten unerwünscht verringert, die durch die anderen richtig zündenden Zylinder beigetragen werden.
Es ist notwendig, zwischen den erhöhten Zeitperioden der Verbrennungszylinderereignisse zwischen T18 und T27 der jeweiligen SZENARIEN 2 und 3 für die oben beschriebenen Zylinderereignisse des Zylinders Nummer vier zu unterscheiden. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet das Verfahren 100 der 3A und B die ECU 52, um diese Unterscheidung zu treffen, indem Daten verwendet werden, die bereits erzeugt wurden, um das Luft/Kraftstoff-Gemisch und die Frühverstellung bzw. Frühverstellung für den Motor 10 zu steuern. Diese Daten werden dazu verwendet, ein erwartetes Drehmoment zu berechnen, aus dem eine erwartete Zylinderperiode für das Verbrennungsereignis für jeden der Zylinder erhalten wird. Diese erwartete Zylinderperiode wird mit der tatsächlich gemessenen Zylinderperiode für jedes Zylinderverbrennungsereignis verglichen. Wenn die Differenz zwischen den erwarteten und gemessenen Zylinderperioden eine gewählte Schwellenzeit überschreitet, dann wird ein Signal, das eine Fehlzündung angibt, erzeugt. Wenn eine ausreichende Anzahl derartiger Anzeigesignale innerhalb einer vorbestimmten Zeitperiode auftritt, dann hat dies ein Fehlzündungswarnsignal zur Folge, das das Fehlzündungswarnlicht oder eine andere Anzeigeeinrichtung 54 zum Warnen bei Fehlzündungen aktiviert.
Genauer wählt bei dem Verfahren 100 von 3A die ECU 52 einen Zeitschlitz für jedes Zylinderverbrennungsereignis aus, während dem die ECU 52 ihre Routine unterbricht (230), um zu bestimmen, ob eine Fehlzündung eines oder mehrerer Zylinder aufgetreten ist. Zu Veranschaulichungszwecken beginnt die folgende Beschreibung mit der Berechnung der erwarteten Zylinderperiode für das Zylinderverbrennungsereignis des Zylinders Nummer vier. Es wird angenommen, dass diese Berechnung während der Zeitperiode für das Zylinderverbrennungsereignis von Zylinder Nummer drei ausgeführt wird, das zwischen den Zeitpunkten T13 und T18 von 4 liegt und das dem Zylinderverbrennungsereignis für Zylinder Nummer vier vorausgeht. Diese erwartete Zylinderperiode für Zylinder Nummer vier kann während der nächsten Zeitperiode des Zylinderverbrennungsereignisses selbst für Zylinder Nummer vier oder während einer anderen Zeitperiode berechnet werden. Die für die Berechnung verwendeten Daten müssen abgerufen und gespeichert werden, wenn diese Daten verfügbar sind, wobei jedoch derartige Daten dazu verwendet werden können, Berechnungen zu einem späteren Zeitpunkt auszuführen. Bei Schritt eins von 3A wird die Periode zwischen den Kurbelimpulsen beginnend bei Zeitpunkt T13 und T18 gemessen 232, und die entsprechende Drehzahl (U/min) wird berechnet und in dem RAM 62 gespeichert (234).
Schritt zwei bestimmt die Masse der erwarteten Luft pro Zylinder. Die Drosselklappenstellung kann von dem Sensor 46 gelesen (238) werden, um Übergangsbedingungen zu bestimmen. Bei derartigen Übergangsbedingungen wird die Bestimmung der erwarteten Luft unter Verwendung der Gleichung von Boyle: PV = nRT durchgeführt, wobei die erwartete Luft proportional zu der Anzahl von Molekülen n ist und R die universelle Gaskonstante ist. Das Volumen V ist für einen gegebenen Motor mit einer konstanten Drehzahl in etwa eine Konstante. Der Ansaugluftdurchfluss wird von dem Sensor 40 gelesen (240), um eine Annäherung der Luftmasse pro Zeit vorzusehen. Der Ansaugkrümmerdruck P wird von dem Sensor 41 gelesen (242), und die Ansauglufttemperatur T wird von dem Sensor 42 gelesen (244). Diese Ablesungen werden zusammen mit der vorher gespeicherten Drehzahl auf bekannte Art und Weise dazu verwendet, einen gespeicherten (246) Wert für die erwartete Luft zu berechnen. Wenn alternativ dazu der Motor 10 in einem Festzustand arbeitet, dann basiert die erwartete Luft hauptsächlich auf der Luftdurchflussmessung des Sensors 40. Diese Berechnungen werden von der ECU 52 ausgeführt.
Schritt drei umfasst das Lesen der Motortemperatur von dem Sensor 44 und das Speichern dieser Daten (250). Anschließend wird die Drehzahl, die erwartete Luft pro Zylinder und die Drosselklappenstellung von der Datenspeicherung in dem Speicher, wie beispielsweise dem RAM 62, abgerufen (254) und dazu verwendet, die Frühverstellung für den erwarteten Zündfunken für den Zylinder mit der Nummer vier zu berechnen und zu speichern (256). Wenn sich der Motor in seiner Leerlaufbetriebsart befindet, dann wird die Sollleerlaufdrehzahl von dem ROM 64 abgerufen und auch bei der Berechnung der Frühverstellung für den erwarteten Zündfunken pro Zylinder verwendet (254).
Bei Schritt vier werden erwartete Luft, der erwartete Zündfunken, der Ansaugkrümmerdruck und die Motortemperatur von dem Speicher abgerufen (260) und dazu verwendet, das erwartete Drehmoment für Zylinder Nummer vier zu berechnen und zu speichern (264). Somit wird das erwartete Drehmoment auch auf einer Basis von Zylinder zu Zylinder berechnet. Da die erwartete Luft und der erwartete Zündfunken bereits zu anderen Zwecken für die ECU 52 auf einer Basis pro Zylinder zur Verfügung stehen, verwendet die Erfindung Information, die zu anderen Zwecken vorgesehen ist, anstatt dass sie zusätzliche teure Ausrüstung erfordert, um Fehlzündungen bestimmen zu können.
Bei Schritt fünf von 3B wird die Motorträgheit, die auch zu anderen Zwecken bestimmt wird, entweder aus ihrem Datenspeicher, wie beispielsweise dem RAM 62, gelesen oder auf eine bekannte Art und Weise berechnet. Diese Daten werden zusammen mit dem erwarteten Drehmoment dazu verwendet, die erwartete Beschleunigung oder Verlangsamung auf eine bekannte Art und Weise unter Verwendung desjenigen Prinzips zu berechnen und zu speichern (272), dass die Kraft gleich der Masse multipliziert mit einer Winkelbeschleunigung ist.
Bei Schritt sechs werden die durchlaufende Distanz und der vorher erwähnte Kurbelwinkelerfassungsfehler (CASE) aus ihren Datenspeichern gelesen. Die erwartete Beschleunigung oder Verlangsamung, die Drehzahl, der CASE und die durchlaufende Distanz werden dann dazu verwendet, um die erwartete Zylinderperiode für das Verbrennungszylinderereignis für den Zylinder Nummer vier zu berechnen und zu speichern (276). Wie in 4 zu sehen ist, tritt diese Zeitperiode dieses Zylinderverbrennungsereignisses für jedes der vorher beschriebenen drei Szenarien unmittelbar nach dem Zeitpunkt T18 auf. Die jeweiligen erwarteten Zeitperioden 278 und 280 für die Szenarien 1 und 3 sind, wie in 4 gezeigt ist, gleich. Im Gegensatz dazu ist die erwartete Zeitperiode 281 für Szenario 2 länger als für die Szenarien 1 und 3.
Bei Schritt sieben wird die Periode des Zylinderverbrennungsereignisses für Zylinder Nummer vier gelesen und dazu verwendet, eine aktuelle gemessene Zylinderperiode zu erzeugen, die gespeichert wird (282). Schritt sieben von 3B. Die Messung kann zum Zeitpunkt T18 beginnen und bei Zeitpunkt T29 enden. Wie in 4 zu sehen ist, treten die jeweiligen gemessenen Zylinderperioden 290 und 292 für die Szenarien 2 und 3 zwischen den Zeitpunkten T18 und T27 auf und sind zueinander gleich. Im Gegensatz dazu tritt zwischen den Zeitpunkten T18 und T22 die kürzere gemessene Zylinderperiode 294 für das Szenario 1 auf.
Bei Schritt acht wird die Differenz zwischen den entsprechenden gemessenen und den erwarteten Zylinderperioden berechnet (295). Diese Differenz ist für die Szenarien 1 und 2 im wesentlichen Null, da die gemessenen und die erwarteten Zylinderperioden nahezu identisch sind. Bei Szenario 3 ist die Differenz 296 jedoch groß.
Bei Schritt neun von 3B wird die Differenz mit einer vorbestimmten Schwellenzeit verglichen (297), die gleich k ist. Wenn die Differenz größer als k ist (298), dann wird ein Fehlzündungsanzeigesignal erzeugt (nicht gezeigt). Die Verwendung der erwarteten Zylinderperiode ermöglicht die Bereitstellung von Fehlzündungsanzeigesignalen mit verbesserten Signal-Rausch-Verhältnissen, und daher sind die Fehlzündungsanzeigesignale erheblich zuverlässiger, als, wenn die erwartete Zylinderperiode nicht bestimmt worden wäre. Derartige Signale werden verarbeitet (300), und wenn eine ausreichende Anzahl derselben innerhalb einer gewählten Zeitperiode auftritt, dann wird eine Vorrichtung 54 zur Fehlzündungswarnung aktiviert (302). Wenn die Differenz kleiner als k ist (303), dann werden Signale, die eine ausbleibende Fehlzündung angeben, (nicht gezeigt) erzeugt, die ebenfalls verbesserte Signal-Rausch-Verhältnisse besitzen und daher gleichermaßen erheblich zuverlässiger sind, als wenn die erwartete Zylinderperiode nicht bestimmt worden wäre. Diese Signale, die eine ausbleibende Fehlzündung angeben, werden verarbeitet (304), um zu bestimmen, ob eine ausreichende Anzahl von Signalen für ausbleibende Fehlzündung über eine gewählte Zeitdauer aufgetreten ist. Diese Bestimmung kann mit einer Bestimmung der Anzahl aufeinanderfolgender Fahrten eines Kraftfahrzeuges verwendet werden, während denen beispielsweise keine Fehlzündungsanzeigesignale aufgetreten sind. Wenn eine ausreichende Anzahl aufeinanderfolgender Signale für abwesende Fehlzündung über eine ausreichende Anzahl von Fahrten aufgetreten ist, dann kann die Feh1zündungswarnung (302) entfernt werden (306). Eine weitere erwartete Zylinderperiode für Zylinder Nummer fünf kann zu beliebigen Zeiten berechnet werden (308), wie z. B. bevor die Differenz bei Schritt neun berechnet wird. Die weitere erwartete Zylinderperiode wird mit einer tatsächlich gemessenen Periode für das Verbrennungszylinderereignis für Zylinder Nummer fünf verglichen, um Zylinder Nummer fünf hinsichtlich Fehlzündungen gemäß dem vorher beschriebenen Verfahren zu überprüfen, wie auch für alle anderen Zylinder.
Angesichts des vorhergehenden sei angemerkt, dass Fehlzündungserfassungsverfahren und eine Fehlzündungserfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen worden ist, die Fehlzündungsanzeigesignale mit verbesserten Signal-Rausch-Verhältnissen erzeugen. Derartige Verfahren und eine derartige Vorrichtung erlauben, dass die Empfindlichkeitstoleranzen derartiger Fehlzündungssysteme innerhalb steuerbarer Grenzen gehalten werden können. Ansonsten kann es sein, dass beispielsweise eine nicht akzeptable Anzahl neu hergestellter Motoren die Prüfprozeduren in Verbindung mit einer Erfassung von Fehlzündungen nicht besteht. Überdies sind derartige Fehlzündungsanzeigesignale mit verbesserten Signal-Rausch-Verhältnissen erheblich zuverlässiger, so dass für die Bediener derartiger Motoren falsche Warnalarme vermieden werden. Derartige Verfahren und eine derartige Vorrichtung erfassen robust eine Zylinderfehlzündung über sowohl große Schwankungen als auch Übergangsschwankungen der Drehzahl. Derartige Verbesserungen werden teilweise durch Verwendung von Information erreicht, die bereits durch die ECU 52 zu anderen Zwecken vorgesehen wird, und erfordern somit nicht, dass eine zusätzliche Ausstattung vorgesehen werden muss. Überdies sind aufgrund des verbesserten Signal-Rausch-Verhältnisses diese Verfahren und diese Vorrichtung zur Verwendung mit Motoren mit einer großen Anzahl von Zylindern geeignet. Ferner sind derartige Verfahren und eine derartige Vorrichtung zur Verwendung in der Motorleerlaufbetriebsart geeignet.
Zusammengefasst sind Verfahren wie auch eine Vorrichtung zur Erfassung einer Fehlzündung in einem Motor mit zumindest einem Zylinder und zur Lieferung eines Fehlzündungsanzeigesignals in Ansprechen auf das Auftreten der Fehlzündung offenbart. Die Vorrichtung umfasst eine elektronische Steuereinheit, die eine erwartete Zeitperiode für ein Zylinderereignis berechnet, während der Kraftstoff in einem Zylinder verbrannt wird, um einen Wert einer erwarteten Zeitperiode vorzusehen. Die Zeitperiode des Zylinderereignisses wird gemessen, um einen Wert einer gemessenen Zeitperiode vorzusehen. Die Differenz zwischen dem Wert der erwarteten Zeitperiode und dem Wert der gemessenen Zeitperiode wird berechnet, um einen Differenzzeitperiodenwert zu liefern. Der Differenzzeitperiodenwert wird mit einer vorbestimmten Schwellenzeit verglichen. Das Fehlzündungsanzeigesignal wird in Ansprechen auf den Differenzzeitperiodenwert geliefert, der die vorbestimmte Schwellenzeit überschreitet.

Claims

Vorrichtung zur Erfassung einer Fehlzündung in einem Verbrennungsmotor (10) und zur Lieferung eines Fehlzündungsanzeigesignals in Ansprechen auf das Auftreten der Fehlzündung, wobei die Vorrichtung umfasst: zumindest einen Zylinder des Verbrennungsmotors (10), wobei der Zylinder ein Zylinderereignis aufweist, während dem Kraftstoff in dem Zylinder verbrannt wird, wobei der Zylinder eine bestimmte Drehmomentgröße während des Zylinderereignisses liefert und das Zylinderereignis eine Zeitperiode besitzt, die invers proportional zu der Größe des Drehmomentes ist; wobei der Zylinder während seines Zylinderereignisses eine Fehlzündung haben kann und als Folge ein Drehmoment mit einer verringerten Größe während des Fehlzündungszylinderereignisses aufgrund der Fehlzündung liefert; und eine elektronische Steuereinheit (52), die derart ausgebildet ist, dass sie: eine erwartete Zeitperiode für ein Zylinderereignis berechnet; die tatsächliche Zeitperiode des Zylinderereignisses gemessen wird; und eine Differenz zwischen der erwarteten Zeitperiode und der gemessenen Zeitperiode berechnet wird, um einen Differenzzeitperiodenwert vorzusehen; der Differenzzeitperiodenwert mit einer vorbestimmten Schwellenzeit verglichen wird; und das Fehlzündungsanzeigesignal in Ansprechen darauf geliefert wird, dass der Differenzzeitperiodenwert die vorbestimmte Schwellenzeit überschreitet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die elektronische Steuereinheit (52) derart ausgebildet ist, dass sie das Fehlzündungsanzeigesignal in Ansprechen auf andere Differenzzeitperioden, die kleiner als die vorbestimmte Schwellenzeit sind, beseitigt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Berechnung der erwarteten Zeitperiode während eines gewählten Zylinderereignisses ausgeführt wird, das einem nächsten Zylinderereignis vorausgeht; und die Messung der gemessenen Zeit während des nächsten Zylinderereignisses ausgeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Berechnung der Differenzzeitperiode und des Vergleichs der Differenzzeitperiode mit der vorbestimmten Schwellenzeit nach dem gewählten Zylinderereignis ausgeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Berechnung der erwarteten Zeitperiode und die Messung der gemessenen Zeit während desselben gewählten Zylinderereignisses ausgeführt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Berechnung der Differenzzeitperiode und des Vergleichs der Differenzzeitperiode mit der vorbestimmten Schwellenzeit ebenfalls während desselben gewählten Zylindereignisses ausgeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die elektronische Steuereinheit (52) ferner derart ausgebildet ist, dass sie: einen Wert einer erwarteten Luftmasse berechnet; einen Wert einer erwarteten Frühverstellung des Zündzeitpunktes berechnet; den Wert der erwarteten Frühverstellung des Zündzeitpunktes und den Wert der erwarteten Luftmasse dazu verwendet, einen Wert des erwarteten Drehmoments zu berechnen; und der Wert des erwarteten Drehmoments dazu verwendet wird, die erwartete Zeitperiode zu berechnen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, ferner mit: einem Drehzahlsensor (48), der ein Steuersignal liefert, das die Drehzahl des Motors (10) angibt; einer Motordrosselklappe (18) mit verschiedenen möglichen Stellungen; einem Drosselklappensensor (46), der derart ausgebildet ist, dass er ein Steuersignal liefert, das eine Stellung der Drosselklappe (18) angibt; einem Motorluftansaugkrümmer (16), der Luft in den zumindest einen Zylinder des Motors (10) führt; einem Krümmersensormittel (40, 41, 42) in Verbindung mit dem Ansaugkrümmer (16), wobei das Krümmersensormittel Steuersignale liefert, die die Masse, den Druck wie auch die Temperatur der durch den Krümmer (16) geführten Luft angeben; und wobei die Drehzahl, die Drosselklappe (18) wie auch die elektronische Krümmersteuerung auf gewählte Steuersignale von dem Krümmersensormittel (40, 41, 42) ansprechen, um den Wert der erwarteten Luftmasse zu berechnen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, ferner mit: einem Drehzahlsensor (48), der ein Steuersignal liefert, das die Drehzahl des Motors (10) angibt; einer Motordrosselklappe (18) mit verschiedenen möglichen Stellungen; einem Drosselklappensensor (46), der ein Steuersignal liefert, das eine Stellung der Drosselklappe (18) angibt; einem Temperatursensor (44), der ein Steuersignal liefert, das die Temperatur des Motors (10) angibt; und wobei die elektronische Steuereinheit (52) auf gewählte Steuersignale von den Drehzahl- (48), Drosselklappen- (46) und Temperatursensoren (42, 44) anspricht, um den Wert der erwarteten Frühverstellung des Zündzeitpunktes zu berechnen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein Fehlzündungszylinderwarnmittel (54), das so gekoppelt ist, dass es die Fehlzündungsanzeigesignale von der elektronischen Steuereinheit (52) empfängt; und wobei das Warnmittel (54) auf die Fehlzündungsanzeigesignale anspricht, um ein Fehlzündungswarnsignal zu liefern.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Fehlzündungszylinderwarnung das Auftreten einer vorbestimmten Anzahl der Fehlzündungsanzeigesignale erfordert, bevor das Fehlzündungswarnsignal erzeugt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: dass der Motor (10) mehrere Zylinder umfasst; ein Mittel zur Identifikation des eine Fehlzündung aufweisenden Zylinders, das mit der elektronischen Steuereinheit (52) gekoppelt ist; und wobei das Mittel zur Identifikation des eine Fehlzündung aufweisenden Zylinders ermöglicht, dass die elektronische Steuereinheit den bzw. die Zylinder der mehreren Zylinder des Motors (10) identifizieren kann, der bzw. die eine Fehlzündung aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Verbrennungsmotor (10) eine gerade Anzahl von Zylindern aufweist, wobei die Vorrichtung ferner umfasst: einen Kurbelwellenwinkelsensor (48), der ein gepulstes Signal mit einer Zeitperiode liefert, wobei die Periode invers proportional zu der Größe des Drehmomentes ist, das während eines Zylinderereignisses durch ein Paar von Zylindern entwickelt wird, wobei die Fehlzündung zur Folge hat, dass die Zeitperiode über ein Paar von Zylindern mit einem eine Fehlzündung aufweisenden Zylinder verlängert ist; wobei der Kurbelwellenwinkelsensor (48) mit der elektronischen Steuereinheit (52) gekoppelt ist, wobei die elektronische Steuereinheit (52) das Paar von Zylindern, das eine Fehlzündung aufweist, speichert; und einen Nockenzustandssensor (50), der mit der elektronischen Steuereinheit (52) gekoppelt ist, wobei der Nockenzustandssensor (50) ermöglicht, dass die elektronische Steuereinheit (52) identifizieren kann, welcher Zylinder des Paars von Zylindern eine Fehlzündung aufweist.
Verfahren zur Erfassung einer Fehlzündung in einem Zylinder eines Motors (10) mit zumindest einem Zylinder und zur Lieferung eines Fehlzündungsanzeigesignals in Ansprechen auf die Fehlzündung, wobei das Verfahren die Schritte umfasst, dass: eine erwartete Zeitperiode für ein Zylinderereignis berechnet wird, während der Kraftstoff in dem Zylinder verbrannt wird; die Zeitperiode des Zylinderereignisses gemessen wird; und die Differenz zwischen der erwarteten Zeitperiode und der gemessenen Zeitperiode berechnet wird, um einen Differenzzeitperiodenwert zu liefern; der Differenzzeitperiodenwert mit einer vorbestimmten Schwellenzeit verglichen wird; und ein Fehlzündungsanzeigesignal in Ansprechen darauf geliefert wird, dass der Differenzzeitperiodenwert die vorbestimmte Schwellenzeit überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner mit dem Schritt, dass das Fehlzündungsanzeigesignal in Ansprechen auf andere Differenzzeitperioden, die kleiner als die vorbestimmte Schwellenzeit sind, entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Schritt zum Berechnen der erwarteten Zeitperiode während eines gewählten Zylinderereignisses ausgeführt wird, das einem nächsten Zylinderereignis vorausgeht; und der Schritt zum Messen der gemessenen Zeit während des nächsten Zylinderereignisses ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Schritt zur Berechnung der Differenzzeitperiode und dem Vergleich der Differenzzeitperiode mit der vorbestimmten Schwellenzeit nach dem gewählten Zylinderereignis durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner mit den Schritten, dass: ein Wert einer erwarteten Luftmasse berechnet wird; ein Wert einer erwarteten Frühverstellung des Zündzeitpunktes berechnet wird; der Wert der erwarteten Frühverstellung des Zündzeitpunktes und der Wert der erwarteten Luftmasse dazu verwendet werden, einen Wert des erwarteten Drehmoments zu berechnen; und der Wert des erwarteten Drehmoments dazu verwendet wird, die erwartete Zeitperiode zu berechnen.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner mit dem Schritt, dass in Ansprechen auf das Auftreten einer vorbestimmten Anzahl der Fehlzündungsanzeigesignale ein Fehlzündungswarnsignal an einen Bediener des Motors (10) geliefert wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Motor (10) mehrere Zylinder aufweist, ferner mit dem Schritt, dass ein oder mehrere Zylinder der mehreren Zylinder des Motors (10) identifiziert werden, der bzw. die eine Fehlzündung aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Motor (10) eine gerade Anzahl von Zylindern besitzt, ferner mit den Schritten, dass: ein gepulstes Signal mit einer Periode geliefert wird, das Motorkurbelwellenstellungen angibt, wobei die Periode invers proportional zu der Größe des Drehmomentes ist, das während eines Zylinderereignisses durch ein Paar von Zylindern entwickelt wird, wobei die Fehlzündung zur Folge hat, dass die Zeitperiode über ein Paar von Zylindern mit einem eine Fehlzündung aufweisenden Zylinder verlängert ist; ein Paar von Zylindern identifiziert wird, das eine erwartete Zylinderereigniszeitperiode mit einer ausreichenden Länge erzeugt, um eine Fehlzündung anzuzeigen; und identifiziert wird, welcher Zylinder des Paares von Zylindern einer Fehlzündung aufweist.