DE102012200603A1 - Erfassung einer zündkerzenbeschädigung - Google Patents

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zur Erkennung und Anzeige einer Beschädigung einer Motorzylinder-Zündkerze bereitgestellt. Als Reaktion auf ein Zylinder-Fehlzündungsereignis während ausgewählter Motor-Betriebsbedingungen, gefolgt von einem Auftreten einer Schwellwertanzahl und/oder -rate von Frühzündungsereignissen im gleichen Zylinder kann ein Regler bestimmen, dass die Zündkerze beschädigt ist. Der Regler kann die Verbrennung im Zylinder als Reaktion auf die Beschädigung begrenzen. Zusätzlich können Schritte zur Minderung der Zylinder-Frühzündung unternommen werden.

Description

• Gebiet
• Die vorliegende Beschreibung bezieht sich allgemein auf Verfahren und Systeme zur Erfassung der Beschädigung einer Motorzylinder-Zündkerze.
• Hintergrund/Zusammenfassung
• Unter bestimmten Betriebsbedingungen können Motoren, die hohe Verdichtungsverhältnisse haben oder aufgeladen werden, um eine spezifische Leistung zu erhöhen, bei niedriger Drehzahl für Frühzündungs-Verbrennungsereignisse anfällig sein. Die frühe Verbrennung aufgrund der Frühzündung kann hohe Drücke innerhalb des Zylinders verursachen und kann zu Verbrennungsdruckwellen ähnlich einem Verbrennungsklopfen, aber mit größerer Intensität, führen.
• Eine beispielhafte Vorgehensweise zur Erkennung einer Frühzündung wird von Inada et al. in US 7,673,614 veranschaulicht. Dort wird eine Zylinder-Frühzündung auf der Basis von Ionenströmen und Leckströmen durch die Zündkerze erfasst. Das Verfahren erfasst getrennt eine schwelende Zündkerze, wieder basierend auf Ionenströmen und Leckströmen durch die Zündkerze. Speziell werden verschiedene Profile des Ionenstroms/Leckstroms verwendet, um entweder eine Frühzündung oder ein Schwelen der Zündkerze zu erkennen.
• Die Erfinder haben aber erkannt, dass in manchen Fällen die Frühzündung durch eine beschädigte Zündkerze verursacht wird. An sich kann die obige Vorgehensweise möglicherweise fehlerhafte Ergebnisse liefern, die angeben, dass eine Frühzündung stattgefunden hat (z.B. aufgrund einer übermäßigen Aufladung), während der wahre Schuldige eine beschädigte Zündkerze ist. Zusätzlich können die fehlerhaften Ergebnisse dazu führen, dass fehlerhafte Minderungsschritte ergriffen werden, die möglicherweise den Motor beschädigen.
• In einem Beispiel können einige der obigen Probleme durch ein Verfahren zum Regeln eines eine Zündkerze enthaltenden Motorzylinders gelöst werden. Eine beispielhafte Ausführungsform weist die Anzeige einer Zündkerzenbeschädigung in einem Zylinder basierend sowohl auf einer Fehlzündung als auch auf einer Frühzündung im Zylinder auf. Zum Beispiel kann die Anzeige der Beschädigung auf dem Auftreten einer Fehlzündung im Zylinder und einem Auftreten einer Anzahl von Frühzündungsereignissen in diesem Zylinder basieren, die während einer Schwellwertdauer auftreten.
• Auf diese Weise ist es möglich, eine Frühzündung aufgrund einer übermäßigen Aufladung oder eines übermäßigen Verdichtungsverhältnisses von einer Frühzündung aufgrund einer Zündkerzenbeschädigung zu unterscheiden. Speziell durch Verbinden der Fehlzündungs-Historie des Zylinders mit der Frühzündungs-Historie des Zylinders ist es möglich, verlässlich eine durch Zündkerzenbeschädigung induzierte Frühzündung zu erkennen, und dementsprechend können Minderungsmaßnahmen ergriffen werden. Zum Beispiel können durch Begrenzen der Verbrennung in einem Zylinder mit einer beschädigten Zündkerze speziell bei hohen Motorlasten weitere Zylinder-Frühzündungsereignisse verringert werden.
• Es sollte klar sein, dass die obige Zusammenfassung geliefert wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten zu liefern, die in der ausführlichen Beschreibung näher beschrieben werden. Sie soll keine Schlüssel- oder Hauptmerkmale des beanspruchten Gegenstands kennzeichnen, dessen Rahmen nur durch die auf die Beschreibung folgenden Ansprüche definiert wird. Weiter ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Anwendungen beschränkt, die irgendwelche oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angezeigten Nachteile beseitigen.
• Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• 1 zeigt einen beispielhaften Brennraum.
• 2 zeigt ein detailliertes Flussdiagramm, um eine Zylinder-Zündkerzenbeschädigung als Reaktion sowohl auf ein Zylinder-Fehlzündungsereignis als auch auf ein Zylinder-Frühzündungsereignis anzuzeigen.
• 3 zeigt ein detailliertes Flussdiagramm zur Minderung von Zylinder-Frühzündungsereignissen.
• Ausführliche Beschreibung
• Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zur Anzeige einer Zylinder-Zündkerzenbeschädigung, wie im Brennraum der 1. Wie hier unter Bezug auf 2 ausgeführt, kann ein Motorregler eine Zündkerzenbeschädigung auf der Basis sowohl des Auftretens eines Zylinder-Fehlzündungsereignisses als auch eines Zylinder-Frühzündungsereignisses anzeigen. Insbesondere als Reaktion auf eine während ausgewählter Motor-Betriebsbedingungen einen Schwellwert überschreitende Zylinder-Fehlzündungszahl und eine nach dem Fehlzündungsereignis einen Schwellwert überschreitende Zylinder-Frühzündungszahl kann der Regler eine Zündkerzenbeschädigung in diesem Zylinder anzeigen. Um Schäden am Motor durch weitere Frühzündungsereignisse zu verringern, kann der Motorregler die Verbrennung im Zylinder bei hohen Motorlasten begrenzen und Maßnahmen zur Minderung von Frühzündungen ergreifen, wie eine vorübergehende Kraftstoffanreicherung des Zylinders, wie in 3 ausgeführt. Auf diese Weise kann eine durch Zündkerzenbeschädigung induzierte Frühzündung erkannt und von einer nicht durch Zündkerzenbeschädigung induzierten Frühzündung unterschieden und dementsprechend behandelt werden.
• 1 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines Brennraums oder Zylinders eines Verbrennungsmotors 10 dar. Der Motor 10 kann Regelungsparameter von einem Regelungssystem, das den Regler 12 enthält, und eine Eingabe von einem Fahrzeugführer 130 über eine Eingabevorrichtung 132 empfangen. In diesem Beispiel enthält die Eingabevorrichtung 132 ein Gaspedal und einen Pedalpositionssensor 134 zur Erzeugung eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Der Zylinder (hier auch „Brennraum“) 14 des Motors 10 kann Brennraumwände 136 mit dem Kolben 138 darin positioniert enthalten. Der Kolben 138 kann mit der Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, so dass eine Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Die Kurbelwelle 140 kann über ein Getriebe mit mindestens einem Antriebsrad des Personenfahrzeugs gekoppelt sein. Weiter kann ein Startermotor über ein Schwungrad mit der Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, um einen Startvorgang des Motors 10 zu ermöglichen.
• Der Zylinder 14 kann Ansaugluft über eine Reihe von Ansaugluftkanälen 142, 144 und 146 empfangen. Der Ansaugluftkanal 146 kann zusätzlich zum Zylinder 14 mit anderen Zylindern des Motors 10 in Verbindung stehen. In manchen Ausführungsformen können einer oder mehrere der Ansaugkanäle eine Aufladevorrichtung wie einen Turbolader oder einen Superlader enthalten. Zum Beispiel zeigt 1 den Motor 10 mit einem Turbolader konfiguriert, der einen Verdichter 174 zwischen den Ansaugkanälen 142 und 144 angeordnet und eine Abgasturbine 176 enthält, die entlang des Abgaskanals 148 angeordnet ist. Der Verdichter 174 kann zumindest teilweise von der Abgasturbine 176 über eine Welle 180 angetrieben werden, wobei die Aufladevorrichtung als ein Turbolader konfiguriert ist. In anderen Beispielen, zum Beispiel, wenn der Motor 10 mit einem Superlader versehen ist, kann die Abgasturbine 176 optional weggelassen werden, wobei der Verdichter 174 durch eine mechanische Eingangsleistung von einem Antrieb oder dem Motor angetrieben werden kann. Eine Drossel 20, die eine Drosselplatte 164 enthält, kann entlang eines Ansaugkanals des Motors vorgesehen sein, um die Durchflussmenge und/oder den Druck von Ansaugluft zu variieren, die an die Motorzylinder geliefert wird. Zum Beispiel kann die Drossel 20 hinter dem Verdichter 174, wie in 1 gezeigt, oder alternativ vor dem Verdichter 174 vorgesehen sein.
• Der Abgaskanal 148 kann Abgase von anderen Zylindern des Motors 10 zusätzlich zum Zylinder 14 empfangen. Der Abgassensor 128 ist mit dem Abgaskanal 148 vor der Emissionsregelungsvorrichtung 178 gekoppelt gezeigt. Der Sensor 128 kann unter verschiedenen geeigneten Sensoren zum Liefern einer Anzeige eines Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnisses, wie zum Beispiel einem linearen Sauerstoffsensor oder UEGO (universeller oder Breitband-Abgas-Sauerstoff), einem Zweizustands-Sauerstoffsensor oder EGO (wie dargestellt), einem HEGO (beheizter EGO), einem NOx-, HC-, oder CO-Sensor ausgewählt werden. Die Emissionsregelungsvorrichtung 178 kann ein Dreiwege-Katalysator (TWC), eine NOx-Falle, verschiedene andere Emissionsregelungsvorrichtungen oder Kombinationen davon sein.
• Die Abgastemperatur kann von einem oder mehreren Temperatursensoren geschätzt werden (nicht gezeigt), die sich im Abgaskanal 148 befinden. Alternativ kann die Abgastemperatur auf der Basis der Motor-Betriebsbedingungen wie Drehzahl, Last, Luft-/Kraftstoff-Verhältnis (AFR), Spätzündung usw. abgeleitet werden. Weiter kann die Abgastemperatur durch einen oder mehrere Abgassensoren 128 berechnet werden. Es versteht sich, dass die Abgastemperatur alternativ durch jede beliebige hier aufgeführten Kombinationen von Temperaturschätzungsverfahren geschätzt werden kann.
• Jeder Zylinder des Motors 10 kann eines oder mehrere Ansaugventile und eines oder mehrere Abgasventile enthalten. Zum Beispiel ist der Zylinder 14 als mindestens ein Ansaugtellerventil 150 und mindestens ein Abgastellerventil 156 enthaltend dargestellt, die sich in einem oberen Bereich des Zylinders 14 befinden. In manchen Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Motors 10, einschließlich des Zylinders 14, mindestens zwei Ansaugtellerventile und mindestens zwei Abgastellerventile enthalten, die sich in einem oberen Bereich des Zylinders befinden.
• Das Ansaugventil 150 kann vom Regler 12 durch eine Nockenansteuerung über ein Nockenansteuerungssystem 151 geregelt werden. In gleicher Weise kann das Abgasventil 156 vom Regler 12 über das Nockenansteuerungssystem 153 geregelt werden. Die Nockenansteuerungssysteme 151 und 153 können je eine oder mehrere Nocken enthalten und können eines oder mehrere von Nockenprofilumschaltungs-(CPS), variablen Nockeneinstellungs-(VCT), variablen Ventileinstellungs-(VVT) und/oder variablen Ventilhub-(VVL)Systemen verwenden, die vom Regler 12 betrieben werden können, um den Ventilbetrieb zu variieren. Die Position des Ansaugventils 150 und des Abgasventils 156 können von Ventilpositionssensoren 155 bzw. 157 bestimmt werden. In alternativen Ausführungsformen kann das Ansaug- und/oder Abgasventil durch eine elektrische Ventilansteuerung geregelt werden. Zum Beispiel kann der Zylinder 14 alternativ ein Ansaugventil, das über eine elektrische Ventilansteuerung geregelt wird, und ein Abgasventil enthalten, das über eine Nockenansteuerung geregelt wird, die CPS- und/oder VCT-Systeme enthält. In noch anderen Ausführungsformen können das Ansaug- und Abgasventil von einem gemeinsamen Ventilstellantrieb oder -ansteuerungssystem oder einem variablen Ventileinstellungsstellantrieb oder -ansteuerungssystem geregelt werden.
• Der Zylinder 14 kann ein Verdichtungsverhältnis haben, das das Verhältnis von Volumen ist, wenn der Kolben 138 sich in der unteren Mitte zur oberen Mitte befindet. Üblicherweise liegt das Verdichtungsverhältnis im Bereich von 9:1 bis 10:1. In manchen Beispielen, in denen andere Kraftstoffe verwendet werden, kann das Verdichtungsverhältnis aber erhöht sein. Dies kann zum Beispiel vorkommen, wenn Kraftstoffe mit höherer Oktanzahl oder Kraftstoffe mit höherer latenter Verdampfungs-Enthalphie verwendet werden. Das Verdichtungsverhältnis kann auch erhöht sein, wenn eine Direkteinspritzung verwendet wird, aufgrund ihrer Einwirkung auf das Klopfen des Motors.
• In manchen Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Motors 10 eine Zündkerze 192 zum Starten der Verbrennung enthalten. Das Zündsystem 190 kann unter ausgewählten Betriebsarten als Reaktion auf das Vorzündungssignal SA vom Regler 12 über die Zündkerze 192 einen Zündfunken an den Brennraum 14 liefern. In manchen Ausführungsformen kann die Zündkerze 192 aber weggelassen werden, zum Beispiel, wenn der Motor 10 die Verbrennung durch Selbstzündung oder durch Einspritzen von Kraftstoff starten kann, wie es bei manchen Dieselmotoren der Fall sein kann. Eine Beschädigung der Zündkerze 162 kann zu Fehlzündungen im Brennraum 14 führen. An sich, wenn sie nicht überwacht wird, kann die beschädigte Zündkerze auch zu einem erhöhten Auftreten von Zylinderfrühzündungs-Verbrennungsereignissen führen. Die Zündkerzenbeschädigung kann zum Beispiel die Beschädigung des Zündkerzendrahts (z.B. loser Draht, gekürzter Draht), eine Elektrodenbeschädigung (z.B. verbrauchte Elektroden), eine Zündkerzenverschmutzung oder -schwelen, usw. sein.
• Wie unter Bezug auf 2–3 ausgeführt, kann ein Motorregler die Historie oder Zahl einer Zylinder-Fehlzündung (wie zum Beispiel eine Anzahl von Zylinder-Fehlzündungen innerhalb einer definierten Dauer während ausgewählter Motor-Betriebsbedingungen) und die Historie oder Zahl einer Frühzündung des gleichen Zylinders (wie zum Beispiel einer Anzahl und/oder Rate von Zylinder-Frühzündungsereignissen innerhalb einer definierten Dauer seit einem vorhergehenden Fehlzündungsereignis) überwachen, um eine Zündkerzenbeschädigung zu erkennen und zu behandeln und eine Zylinder-Kraftstoffeinspritzung und -lastbegrenzung dementsprechend anzupassen. Insbesondere als Reaktion auf ein Auftreten einer Schwellwertanzahl und/oder -rate von Frühzündungsereignissen im Zylinder nach einem Zylinder-Fehlzündungsereignis während ausgewählter Motor-Betriebsbedingungen kann der Regler anzeigen, dass die Zündkerze beschädigt ist, und die Verbrennung im Zylinder bei hohen Motorlasten begrenzen. Der Regler kann auch eine Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder für eine definierte Anzahl von anschließenden Verbrennungsereignissen anpassen, um den Zylinder anzureichern und die Frühzündung zu mindern.
• In manchen Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Motors 10 mit einem oder mehreren Kraftstoffeinspritzventilen konfiguriert sein, um Kraftstoff an ihn zu liefern. Als nicht einschränkendes Beispiel ist der Zylinder 14 als ein Kraftstoffeinspritzventil 166 enthaltend gezeigt. Das Kraftstoffeinspritzventil 166 ist direkt mit dem Zylinder 14 gekoppelt gezeigt, um Kraftstoff direkt proportional zur Impulsbreite des vom Regler 12 über den elektronischen Antrieb 168 empfangenen FPW-Signals in ihn einzuspritzen. Auf diese Weise liefert das Kraftstoffeinspritzventil 166, was als Direkteinspritzung (nachfolgend als “DI” bezeichnet) von Kraftstoff in den Verbrennungszylinder 14 bekannt ist. Während 1 das Einspritzventil 166 als ein seitliches Einspritzventil zeigt, kann es auch über dem Kolben angeordnet sein, wie zum Beispiel nahe der Position der Zündkerze 192. Eine solche Position kann das Mischen und die Verbrennung verbessern, wenn der Motor mit einem auf Alkohol basierenden Kraftstoff betrieben wird, aufgrund der geringeren Flüchtigkeit mancher auf Alkohol basierenden Kraftstoffe. Alternativ kann das Einspritzventil sich über und in der Nähe des Ansaugventils befinden, um das Mischen zu verbessern. Der Kraftstoff kann an das Kraftstoffeinspritzventil 166 von einem Hochdruck-Kraftstoffsystem 8 geliefert werden, das Kraftstofftanks, Kraftstoffpumpen und einen Kraftstoffverteiler enthält. Alternativ kann Kraftstoff von einer einstufigen Kraftstoffpumpe bei niedrigem Druck geliefert werden, in welchem Fall die Einstellung der direkten Kraftstoffeinspritzung während des Verdichtungstakts stärker begrenzt sein kann, als wenn ein Hochdruck- Kraftstoffsystem verwendet wird. Weiter, auch wenn es nicht gezeigt ist, können die Kraftstofftanks einen Druckwandler haben, der ein Signal an den Regler 12 liefert. Es versteht sich, das in einer alternativen Ausführungsform das Einspritzventil 166 ein Öffnungs-Einspritzventil sein kann, das Kraftstoff in die Ansaugöffnung vor dem Zylinder 14 liefert.
• Es versteht sich auch, dass, während die dargestellte Ausführungsform veranschaulicht, dass der Motor durch Kraftstoffeinspritzung über ein einziges direktes Einspritzventil betrieben wird, in alternativen Ausführungsformen der Motor durch Verwendung von zwei Einspritzventilen (zum Beispiel ein direktes Einspritzventil und ein Öffnungs-Einspritzventil) und das Variieren einer relativen Einspritzmenge von jedem Einspritzventil betrieben werden kann.
• Kraftstoff kann von dem Einspritzventil während eines einzigen Zyklus des Zylinders an den Zylinder geliefert werden. Weiter können die Verteilung und/oder die vom Einspritzventil gelieferte relative Kraftstoffmenge mit den Betriebsbedingungen variieren. Außerdem können für ein einziges Verbrennungsereignis viele Einspritzungen des gelieferten Kraftstoffs pro Zyklus durchgeführt werden. Die vielen Einspritzungen können während des Verdichtungstakts, Ansaugtakts oder irgendeiner geeigneten Kombination davon durchgeführt werden. Der Kraftstoff kann während des Zyklus eingespritzt werden, um das Luft-zu-eingespritztem-Kraftstoff-Verhältnis (AFR) der Verbrennung anzupassen. Zum Beispiel kann Kraftstoff eingespritzt werden, um ein stöchiometrisches AFR zu liefern. Ein AFR-Sensor kann enthalten sein, um eine Schätzung des AFR im Zylinder zu liefern. In einem Beispiel kann der AFR-Sensor ein Abgassensor sein, wie der EGO-Sensor 128. Durch Messen einer Menge von Restsauerstoff (für magere Gemische) oder unverbrannten Kohlenwasserstoffen (für fette Gemische) im Abgas kann der Sensor das AFR bestimmen. An sich kann das AFR als ein Lambda-(λ)-Wert geliefert werden, d.h. als ein Verhältnis des tatsächlichen AFR zur Stöchiometrie für ein gegebenes Gemisch. So zeigt ein Lambda von 1.0 eine stöchiometrisches Gemisch an, fettere als stöchiometrische Gemische können einen Lambda-Wert von weniger als 1.0, und magerere als stöchiometrische Gemische können einen Lambda-Wert von mehr als 1 haben.
• Wie oben beschrieben, zeigt 1 nur einen Zylinder eines Motors mit vielen Zylindern. An sich kann jeder Zylinder in gleicher Weise seinen eigenen Satz von Ansaug-/Abgasventilen, Kraftstoffeinspritzventil(en), Zündkerzen, usw. haben.
• Die Kraftstofftanks im Kraftstoffsystem 8 können Kraftstoff mit verschiedenen Kraftstoffqualitäten enthalten, wie zum Beispiel verschiedene Kraftstoffzusammensetzungen. Diese Unterschiede können einen unterschiedlichen Alkoholgehalt, eine unterschiedliche Oktanzahl, eine unterschiedliche Wärme der Verdampfungen, verschiedene Kraftstoffmischungen und/oder Kombinationen davon usw. enthalten.
• Der Regler 12 ist in 1 als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 106, Eingabe-/Ausgang-Ports 108, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das in diesem besonderen Beispiel als ein Nur-Lese-Chip 110 gezeigt ist, einen Lese-Schreib-Speicher 112, einen batteriestromgestützten Speicherchip 114 und einen Datenbus enthält. Der Regler 12 kann zusätzlich zu den vorher erörterten Signalen verschiedene Signale von mit dem Motor 10 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich der Messung eines induzierten Massenluftstroms (MAF) vom Massenluftstromsensor 122; der Motorkühlmitteltemperatur (ECT) vom mit der Kühlhülse 118 gekoppelten Temperatursensor 116; eines Zündungsimpulsgebersignals (PIP) vom Hall-Sensor 120 (oder anderem Typ) gekoppelt mit der Kurbelwelle 140; der Drosselposition (TP) von einem Drosselpositionssensor; eines absoluten Ladedrucksignals (MAP) vom Sensor 124, eines Zylinder-AFR vom EGO-Sensor 128, und einer anormalen Verbrennung von einem Klopfsensor und einem Kurbelwellenbeschleunigungssensor. Das Motordrehzahlsignal, RPM, kann durch den Regler 12 vom Signal PIP erzeugt werden. Das Ladedrucksignal MAP von einem Ladedrucksensor kann verwendet werden, um eine Anzeige eines Vakuums oder Drucks im Ansaugkrümmer zu liefern.
• Das Speichermedium Nur-Lese-Speicher 110 kann mit computerlesbaren Daten programmiert werden, die Anweisungen darstellen, welche vom Prozessor 106 ausgeführt werden können, um die nachfolgend beschriebenen Verfahren sowie andere Varianten durchzuführen, die in Erwägung gezogen werden, aber nicht speziell aufgelistet sind.
• Nun wird unter Bezug auf 2 ein beispielhaftes Hilfsprogramm 200 zur Anzeige der Zündkerzenbeschädigung in einem Zylinder basierend sowohl auf einer Fehlzündung als auch auf einer Frühzündung im Zylinder beschrieben. An sich ist das Hilfsprogramm der 2 unter Bezug auf einen einzigen Zylinder des Motors veranschaulicht und kann in gleicher Weise für jeden Zylinder des Motors durchgeführt werden.
• In 202 können die Betriebsbedingungen des Motors bestimmt werden. Diese können zum Beispiel die Drehzahl, das Drehmoment, die Motorlast, die Motortemperatur, den Ladedruck, die Lufttemperatur usw. enthalten. In 203 kann bestimmt werden, ob eine Fehlzündung im Zylinder erfasst wurde. In einem Beispiel basiert die Zylinder-Fehlzündung auf der Kurbelwellenbeschleunigung. In einem anderen Beispiel basiert die Zylinder-Fehlzündung zum Beispiel auf einem Abgasluft-Kraftstoff-Verhältnis, basierend auf der Ausgangsleistung eines Abgas-Sauerstoff-Sensors (z.B. UEGO-Sensor). In noch einem anderen Beispiel basiert die Zylinder-Fehlzündung auf der Ionisierung der Zündkerze (z.B. Ionisierungsstrom), wie sie durch einen Ionisierungssensor bestimmt wird, der mit der Zündkerze gekoppelt ist. Wenn kein Zylinder-Fehlzündungsereignis bestimmt wird, kann das Hilfsprogramm zu 208 gehen, um zu bestimmen, ob ein Zylinder-Frühzündungsereignis aufgetreten ist. In einem Beispiel kann eine Zylinder-Frühzündung basierend auf Information von einem oder mehreren Klopfsensoren erkannt werden, wie nachfolgend weiter ausgeführt wird. Wenn in 203 ein Zylinder-Fehlzündungsereignis bestimmt wird, kann in 204 eine Zylinder-Fehlzündungszahl für den gegebenen Zylinder aktualisiert werden.
• Es versteht sich, dass in einer Ausführungsform des Hilfsprogramms 200 nicht alle Zylinder-Fehlzündungsereignisse bei der Bewertung der Zündkerzenbeschädigung in Betracht gezogen werden. Das bedeutet, dass verschiedene Fehlzündungsereignisse unterschiedlich für den Zweck einer Zündkerzenbeschädigung gewichtet werden können, wobei die Gewichtung der Fehlzündungsereignisse auf den Betriebsbedingungen des Motors basiert, während denen sie auftreten. Zum Beispiel können Fehlzündungsereignisse, die während Kaltstartbedingungen des Motors auftreten (wie zum Beispiel Fehlzündungsereignisse, die auftreten, ehe eine Katalysatortemperatur einen Schwellwert erreicht, Fehlzündungsereignisse, die innerhalb einer Schwellwertdauer seit einem Schlüssel-im-Zündschloss-Ereignis auftreten, Fehlzündungsereignisse, die auftreten, ehe eine vordefinierte Motordrehzahl erreicht wird, usw.), stärker bei der Bestimmung und Anzeige einer Zündkerzenbeschädigung gewichtet werden, während Fehlzündungsereignisse, die unter Bedingungen eines laufenden Motors auftreten, weniger gewichtet werden können. In alternativen Beispielen können alle Zylinder-Fehlzündungsereignisse in Betracht gezogen werden.
• In 206 kann bestimmt werden, ob die aktualisierte Fehlzündungszahl höher als ein Schwellwert ist. Zum Beispiel kann das Hilfsprogramm das Auftreten einer Anzahl von Fehlzündungen im Motorzylinder während ausgewählter Betriebsbedingungen des Motors, wie Kaltstartbedingungen des Motors, bestätigen. In einigen Ausführungsformen kann das Hilfsprogramm weiter eine Fehlzündungsrate bestimmen, zum Beispiel, ob eine Anzahl von Fehlzündungen im Motorzylinder während der ausgewählten Betriebsbedingungen des Motors innerhalb einer Schwellwertdauer aufgetreten ist. Die Schwellwertdauer kann eine Schwellwertanzahl von Verbrennungsereignissen enthalten (wie zum Beispiel eine Schwellwertanzahl von Verbrennungsereignissen seit einem Motor-eingeschaltet-, oder einem Fahrzeug-Schlüssel-im-Zündschloss-Ereignis). In einem anderen Beispiel kann die Schwellwertdauer eine Schwellwertzeit enthalten (wie zum Beispiel eine Zeit, die erforderlich ist, damit ein Abgaskatalysator eine Anspringtemperatur erreicht).
• Wenn in 203 keine Fehlzündung erfasst wird, oder wenn die aktualisierte Fehlzündungszahl nicht höher ist als die Schwellwertzahl in 206, kann das Hilfsprogramm zu 208 weitergehen, um zum Beispiel das Auftreten eines Frühzündungsereignisses in diesem Zylinder zu bestätigen, basierend auf der Ausgangsleistung eines oder mehrerer Motor-Klopfsensoren (wie nachfolgend ausgeführt). Im Vergleich, wenn die Anzahl und/oder Rate von Fehlzündungen, wie sie in der aktualisierten Fehlzündungszahl bestimmt wurde, höher als der Schwellwert ist, kann in 216 ein Diagnosecode eingestellt werden und ein Fehlfunktions-Anzeigelicht kann aufleuchten, um das ausreichend hohe Auftreten von Fehlzündungen anzuzeigen. Zusätzlich kann der betroffene Zylinder für eine definierte Dauer nicht mit Kraftstoff beliefert werden. Nach dem Einstellen des Diagnosecodes für die hohe Fehlzündungszahl kann das Hilfsprogramm zu 218 gehen, um das Auftreten eines Frühzündungsereignisses in diesem Zylinder zu bestätigen.
• In einem Beispiel kann in 208 und 218 die Erfassung einer Frühzündung das Abtasten anormaler Verbrennungsereignisse und die Unterscheidung von anormalen Verbrennungsereignissen aufgrund von Klopfen von denjenigen enthalten, die eine Frühzündung anzeigen. Zum Beispiel kann eine Eingabe von einem Klopfsensor innerhalb des Zylinders und/oder von einem Kurbelwellenbeschleunigungssensor verwendet werden, um ein anormales Verbrennungsereignis im Zylinder anzuzeigen. Der Klopfsensor kann ein Beschleunigungsmesser auf dem Motorblock, oder ein Ionisierungssensor sein, der in der Zündkerze jedes Zylinders konfiguriert ist. Basierend auf dem Klopfsensorsignal, wie einer Signaleinstellung, -amplitude, -stärke, -frequenz, usw., und/oder basierend auf dem Kurbelwellenbeschleunigungssignal kann der Regler eine Frühzündung erkennen. Zum Beispiel kann ein Zylinder-Frühzündungsereignis basierend auf einem Zylinderklopfsignal bestimmt werden, das in einem ersten, früheren Fenster geschätzt wird, das größer als ein erster, höherer Schwellwert ist, während ein Zylinderklopfereignis basierend auf einem Zylinderklopfsignal bestimmt werden kann, das in einem zweiten, späteren Fenster geschätzt wird, das größer als ein zweiter, niedrigerer Schwellwert ist. In einem Beispiel können die Fenster, in denen die Klopfsignale geschätzt werden, Kurbelwinkelfenster sein. Zusätzlich kann eine Frühzündung vom Klopfen basierend auf den Motor-Betriebsbedingungen zum Zeitpunkt der Erfassung einer anormalen Verbrennung unterschieden werden. Zum Beispiel kann eine bei höheren Motordrehzahlen und -lasten erfasste anormale Verbrennung einem Klopfen zugeordnet werden, während diejenigen bei niedrigeren Motordrehzahlen und -lasten eine Frühzündung anzeigen können. An sich können mindernde Maßnahmen, die ergriffen werden, um das Klopfen zu behandeln, sich von denjenigen unterscheiden, die vom Regler ergriffen werden, um die Frühzündung zu behandeln. Zum Beispiel kann das Klopfen durch die Verwendung einer Zündfunkenverzögerung und AGR behandelt werden. Maßnahmen zum Behandeln der Frühzündung werden hier weiter unter Bezug auf 3 ausgeführt.
• Wenn in 203 keine Fehlzündung erfasst wurde, oder eine geringere als die Schwellwertanzahl von Zylinder-Fehlzündungsereignissen in 206 bestimmt wird, und darauf kein Auftreten eines Zylinder-Frühzündungsereignisses in 208 folgt, kann das Hilfsprogramm beendet werden. Im Vergleich, wenn ein Zylinder-Frühzündungsereignis in 208 auftritt, kann in 209 eine nicht durch Zündkerzen verursachte Frühzündung bestimmt werden, und in 210 kann die Zylinder-Frühzündungszahl aktualisiert werden. In 212 kann eine Zylinder-Kraftstoffeinspritzung basierend auf der aktualisierten Frühzündungszahl angepasst werden. Wie in 3 ausgeführt, kann als Reaktion auf das Auftreten einer Zylinder-Frühzündung (und/oder das Auftreten einer Schwellwertanzahl von Frühzündungsereignissen) der gegebene Zylinder für eine Dauer angereichert werden, um das Auftreten weiterer Frühzündungsereignisse zu verringern, wobei die Anreicherung und/oder die Dauer auf der Basis der Frühzündungszahl angepasst werden. Zusätzlich oder optional kann die Last des Zylinders für eine Dauer begrenzt werden, um die Wahrscheinlichkeit einer weiteren Frühzündung zu verringern. Da aber die Zündkerze des Zylinders nicht beschädigt ist, muss die Zylinderverbrennung nicht bei hohen Lasten begrenzt werden. In noch anderen Beispielen kann die Zylinder-Frühzündung durch Absperren von Kraftstoff für den Zylinder für eine definierte Dauer behandelt werden. Zusätzlich zur Anreichung und Lastbegrenzung kann die Zylinderzündeinstellung verändert werden. In einem Beispiel kann die Zündeinstellung bezüglich der Zündeinstellung zum Zeitpunkt der Erfassung der Frühzündung um einen Betrag zu MBT vorgerückt werden. In einem alternativen Beispiel kann die Zündeinstellung verzögert werden.
• Wenn die Anzahl und/oder Rate von Fehlzündungen, wie in der aktualisierten Fehlzündungszahl bestimmt, größer als der Schwellwert in 206 ist, und darauf kein Auftreten eines Zylinder-Frühzündungsereignisses in 218 folgt, kann das Hilfsprogramm beendet werden. Im Vergleich, wenn ein Auftreten einer Frühzündung in 218 bestätigt wird, kann in 220 die Zylinder-Frühzündungszahl aktualisiert werden, und in 222 kann bestimmt werden, ob die aktualisierte Zylinder-Frühzündung höher als eine Schwellwertzahl ist. Es kann zum Beispiel bestimmt werden, ob eine vordefinierte Anzahl von Frühzündungsereignissen in diesem Zylinder innerhalb einer Schwellwertdauer aufgetreten ist. Die Schwellwertdauer kann eine Schwellwertanzahl von Verbrennungsereignissen (wie zum Beispiel eine Schwellwertanzahl von Verbrennungsereignissen seit dem Auftreten der Fehlzündung in diesem Zylinder), oder eine Schwellwertzeit (wie zum Beispiel eine Schwellwertzeit seit dem Auftreten der Fehlzündung in diesem Zylinder) enthalten. Wenn die Anzahl von Zylinder-Frühzündungsereignissen innerhalb der Schwellwertdauer nicht höher als eine Schwellwertanzahl von Ereignissen ist (zum Beispiel, wenn die Zylinder-Frühzündungszahl niedriger als die Schwellwertzahl ist), kann das Hilfsprogramm zu 212 gehen, um Minderungsmaßnahmen der Zylinder-Frühzündung durchzuführen, wie zum Beispiel durch Anpassen der Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder basierend auf der aktualisierten Zylinder-Frühzündungszahl.
• Wenn die Zylinder-Frühzündungszahl höher als die Schwellwertzählung ist, kann in 223 eine durch Zündkerze induzierte Frühzündung bestimmt werden. In 224 kann das Hilfsprogramm die Anzeige enthalten, dass die Zündkerze des Zylinders beschädigt ist, als Reaktion darauf, dass die Anzahl von Fehlzündungen im Zylinder während der ausgewählten Motor-Betriebsbedingungen einen Schwellwert überschreitet und die Anzahl von Zylinder-Frühzündungsereignissen im Zylinder innerhalb der Schwellwertdauer höher als ein Schwellwert ist. An sich können die Schwellwerteinstellungen für die Zylinder-Fehlzündungsereignisse und die Zylinder-Frühzündungsereignisse unterschiedlich sein. Zum Beispiel kann die Zündkerzenbeschädigung als Reaktion darauf angezeigt werden, dass die Anzahl von Fehlzündungen im Zylinder während der ausgewählten Motor-Betriebsbedingungen einen ersten Schwellwert überschreitet und die Anzahl von Zylinder-Frühzündungsereignissen im Zylinder innerhalb der Schwellwertdauer höher als ein zweiter, anderer Schwellwert ist. In einem Beispiel kann der zweite Schwellwert höher sein als der erste Schwellwert.
• In einem anderen Beispiel kann die Zündkerzenbeschädigung auf einer Frühzündungsanzahl und -rate basieren, wie zum Beispiel auf einer Änderung im Auftreten einer Zylinder-Frühzündung nach dem Zylinder-Fehlzündungsereignis basieren. Zum Beispiel kann die Zündkerzenbeschädigung als Reaktion auf eine höhere Rate des Auftretens von Zylinder-Frühzündungen nach dem Zylinder-Fehlzündungsereignis im Vergleich mit vor dem Zylinder-Fehlzündungsereignis angezeigt werden. An sich kann die Anzeige der Zündkerzenbeschädigung das Einstellen eines Diagnosecodes zum Beispiel durch Beleuchten eines Fehlfunktions-Anzeigelichts enthalten.
• In 226 enthält das Hilfsprogramm weiter die Begrenzung (z.B. Deaktivierung) der Verbrennung in dem gegebenen Zylinder bei hohen Motorlasten als Reaktion auf die Erkennung einer Zündkerzenbeschädigung. Die Begrenzung der Verbrennung bei hohen Lasten kann die Begrenzung eines Luftstroms zum gegebenen Zylinder bei hohen Lasten enthalten, so dass der Zylinder nicht oberhalb einer spezifizierten Last arbeiten kann (wie zum Beispiel eines spezifizierten Luftmassenpegels). In einem anderen Beispiel kann die Begrenzung der Verbrennung die Deaktivierung der Zündung in dem Zylinder bei höheren Lasten enthalten. An sich können bei hohen Motorlasten (d.h. bei hoher Luft- und Kraftstoffmasse) erhöhte Zylindertemperaturen zum Erwärmen der beschädigten Zündkerze führen und sie dazu bringen, wie eine Zündquelle zu agieren (z.B. eine Glühkerze). Durch die Begrenzung der Verbrennung in dem betroffenen Zylinder bei hohen Motorlasten kann so das Auftreten weiterer Zylinder-Fehlzündungsereignisse und Frühzündungsereignisse aufgrund einer überhitzten, beschädigten Zündkerze verringert werden.
• In einem Beispiel, bei dem der Motor eine erste und eine zweite Gruppe von Zylindern (oder eine Zylinderbank) enthält, und der betroffene Zylinder in der ersten Gruppe von Zylindern enthalten ist, kann eine Nockeneinstellung der ersten Zylindergruppe (aber nicht der zweiten Zylindergruppe) angepasst werden, um einen darin eingeführten Luftstrom (und dadurch eine Luftmasse) zu begrenzen. In alternativen Beispielen können einer oder mehrere VVT, VCT, CVL, oder CVVL-Mechanismen angepasst werden, um die in die betroffene Zylindergruppe eingeführte Luftmasse zu verringern.
• In noch anderen Ausführungsformen, bei denen jeder Zylinder mit Öffnungs-Drosseln und/oder magnetbetriebenen Ventilen (d.h. nockenlosen Systemen) ausgestattet ist, kann die Öffnungs-Drossel und/oder das Magnetventil des betroffenen Zylinders angepasst werden, um die Lastbegrenzung nur des betroffenen Zylinders zu ermöglichen. Zum Beispiel kann die Lastbegrenzung des betroffenen Zylinders die Anpassung eines oder mehrerer von einer Zylinder-Öffnungs-Drossel, einem elektrisch betätigten Ansaugventil des Zylinders, und einem elektrisch betätigten Abgasventil des Zylinders enthalten, um einen Luftstrom zum Zylinder zu begrenzen. An sich kann in allen Fällen die Lastbegrenzung für eine Schwellwertanzahl von Verbrennungsereignissen oder eine vordefinierte Dauer fortgesetzt werden. Weiter kann in manchen Beispielen nach der Begrenzung der Verbrennung im Zylinder (oder in der Zylinderbank) als Reaktion auf die Anzeige einer Zündkerzenbeschädigung die stöchiometrische Verbrennung in dem Zylinder für mindestens eine definierte Dauer aufrechterhalten werden.
• In anderen Beispielen, wie dargestellt, kann das Hilfsprogramm zu 212 gehen, um eine weitere Zylinder-Frühzündungs-Minderung durch Anpassen der Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder basierend auf der aktualisierten Frühzündungszahl durchzuführen. Zum Beispiel, wie in 3 ausgeführt, wenn die Zylinder-Frühzündungszahl die Schwellwertanzahl von Ereignissen überschreitet, kann der Zylinder für eine Schwellwertanzahl von Verbrennungsereignissen angereichert werden. Die Anreicherung und/oder Anreicherungsdauer kann basierend auf der Anzahl und/oder Rate von Zylinder-Frühzündungsereignissen angepasst werden. In einem Beispiel kann die Minderung die Anreicherung des Zylinders für eine erste, längere Dauer enthalten, wenn die Anzahl von Zylinder-Frühzündungsereignissen höher als der zweite Schwellwert ist, und die Anreicherung des Zylinders für eine zweite, kürzere Dauer enthalten, wenn die Anzahl von Zylinder-Frühzündungsereignissen niedriger als der Schwellwert ist. In einem anderen Beispiel kann die Minderung die Anreicherung des Zylinders mit einer ersten, größeren Menge enthalten, wenn die Anzahl von Zylinder-Frühzündungsereignissen höher ist als der Schwellwert, und die Anreicherung des Zylinders mit einer zweiten, kleineren Menge enthalten, wenn die Anzahl von Zylinder-Frühzündungsereignissen niedriger ist als der Schwellwert.
• Die Minderung der Frühzündung kann weiter basierend auf der aktualisierten Fehlzündungszahl angepasst werden. Zum Beispiel kann die Last des Zylinders stärker begrenzt werden, wenn die Fehlzündungszahl vor dem Auftreten der Zylinder-Frühzündung höher ist als ein Schwellwert, während die Last des Zylinders weniger begrenzt wird, wenn die Fehlzündungszahl vor dem Auftreten der Zylinder-Frühzündung höher als der Schwellwert ist. In gleicher Weise kann die Zylinder-Anreicherung erhöht werden (z.B. Menge der Anreicherung, Dauer der Anreicherung), wenn die Fehlzündungszahl vor dem Auftreten der Zylinder-Frühzündung höher ist als ein Schwellwert, während die Zylinderanreicherung gesenkt werden kann, wenn die Fehlzündungszahl vor dem Auftreten der Zylinder-Frühzündung niedriger als der Schwellwert ist.
• Auf diese Weise kann das Auftreten von Zylinder-Fehlzündungsereignissen und Zylinder-Frühzündungsereignissen ausgewertet werden, um die Beschädigung einer Zylinder-Zündkerze zu erkennen. Indem eine Zündkerzenbeschädigung als Reaktion auf eine Zylinder-Fehlzündung, gefolgt von einem hohen Auftreten von Frühzündungen in dem gleichen Zylinder abgeleitet wird, können durch Zündkerzenbeschädigung verursachte Frühzündungsereignisse verlässlicher erkannt und von Frühzündungsereignissen unterschieden werden, die nicht mit einer Zündkerzenbeschädigung verbunden sind. Durch Lastbegrenzung eines Zylinders (d.h. Begrenzen der Zylinderverbrennung bei hohen Motorlasten) als Reaktion auf eine durch Zündkerzenbeschädigung induzierte Frühzündung, während der Zylinder als Reaktion auf eine nicht durch Zündkerzenbeschädigung induzierte Frühzündung angereichert wird, können die verschiedenen Frühzündungsereignisse geeignet behandelt werden. Das heißt, es können verschiedene Minderungssteuermaßnahmen als Reaktion auf eine Frühzündung ergriffen werden, abhängig davon, ob eines oder mehrere Fehlzündungsereignisse in dem Zylinder während einer gewissen Dauer der Frühzündung in diesem Zylinder stattgefunden haben. Durch Berücksichtigung der wechselseitigen Beziehung zwischen einer Frühzündung mit und einer ohne entsprechenden Fehlzündungsereignissen ist es möglich, die verschiedenen Steuerungsmaßnahmen besser zu koordinieren, die für eine durch eine Zündkerze induzierte Frühzündung (z.B. eine restriktivere Lastbegrenzung) und eine nicht durch eine Zündkerze induzierte Frühzündung (z.B. Anreicherung) ergriffen werden.
• Nun wird in 3 ein beispielhaftes Hilfsprogramm 300 zum Anpassen der Kraftstoffeinspritzung in einen Zylinder als Reaktion auf das Auftreten eines Frühzündungsereignisses im Zylinder beschrieben. Insbesondere wird ein Zylinder-Kraftstoffeinspritzprofil basierend auf der Frühzündungshistorie des Zylinders angepasst, einschließlich einer Anzahl und Rate von Frühzündungsereignissen im Zylinder.
• In 302 wird das Auftreten eines Zylinder-Frühzündungsereignisses bestätigt. Wenn keine Zylinder-Frühzündung stattgefunden hat, kann das Hilfsprogramm beendet werden. Bei Bestätigung können in 304 eine Zylinder-Frühzündungszahl und eine Frühzündungs-Datenbank (einschließlich Details früherer Frühzündungsereignisse und Frühzündungs-Minderungsvorgänge in dem gegebenen Zylinder) aktualisiert werden. Die Aktualisierung der Frühzündungszahl und der Datenbank kann zum Beispiel die Erhöhung einer Frühzündungszahl in einem Zylinder-Frühzündungszähler (oder ersten Frühzündungsratenzähler) enthalten. Zusätzlich zur Zylinder-Frühzündungszahl können auch eine Motor-Frühzündungszahl und Datenbank aktualisiert werden. Die Frühzündungszahlen können eine oder mehrere von einer Zylinder-Fahrten-Frühzündungszahl, einer Zylinder-Lebensdauer-Frühzündungszahl, einer Motor-Fahrten-Frühzündungszahl, einer Motor-Lebensdauer-Frühzündungszahl, einer fortlaufenden Zylinder-Frühzündungszahl und einer fortlaufenden Motor-Frühzündungszahl enthalten. Die Fahrten-Frühzündungszahlen können für frühere Frühzündungsereignisse während des gleichen Motorzyklus/Betriebs repräsentativ sein, während die Lebensdauer-Frühzündungszahl für alle früheren Frühzündungsereignisse über die ganze Dauer des Fahrzeugbetriebs repräsentativ sein kann.
• In einem anderen Beispiel kann die aktualisierte Frühzündungszahl für die Anzahl von Frühzündungsereignissen repräsentativ sein, die über eine Schwellwertdauer in einem gegebenen Zylinder seit einem vorhergehenden Zylinder-Fehlzündungsereignis (oder seit einer Schwellwertanzahl von Zylinder-Fehlzündungsereignissen) aufgetreten sind. Es versteht sich, dass, während das dargestellte Beispiel das Erhöhen der Frühzündungszahl als Reaktion auf ein Auftreten einer Frühzündung (über einen Fahrzyklus, einen Schlüsselzyklus, eine vorbestimmte Zeit, eine Zeit seit einem Fehlzündungsereignis, usw.) enthält, in alternativen Ausführungsformen das Erhöhen der Frühzündungszahl das Erhöhen der Frühzündungszahl basierend auf einer Fahrleistung des Motors (z.B. Gesamtfahrleistung, Fahrleistung seit dem vorhergehenden Fehlzündungsereignis im Zylinder, Fahrleistung seit einem vorhergehenden Auftreten einer Frühzündung im Zylinder, usw.) enthalten kann.
• In 306 kann eine Gesamtanzahl von Zylinder-Frühzündungsereignissen bestimmt werden, wie zum Beispiel auf der Basis der aktualisierten Frühzündungszahl. In 308 kann eine Gesamtanzahl von fortlaufenden Zylinder-Frühzündungsereignissen bestimmt werden (wie zum Beispiel von einer fortlaufenden Zylinder-Frühzündungszahl). Hier kann bestimmt werden, wie viele aller Frühzündungsereignisse, die im Zylinder aufgetreten sind, fortlaufend sind, d.h. die Rate des Auftretens von Frühzündungen im Zylinder kann bestimmt werden. An sich können die Gesamtfrühzündungszahl und die gesamte fortlaufende Frühzündungszahl aus dem vorhergehenden Zylinder-Fehlzündungsereignis berechnet werden.
• In 310 kann bestimmt werden, ob die Gesamtanzahl von Zylinder-Frühzündungsereignissen (oder Frühzündungszahl), die während einer Schwellwertdauer seit einem vorhergehenden Zylinder-Fehlzündungsereignis aufgetreten sind, größer als ein Schwellwert ist. Wenn die Gesamtanzahl von Zylinder-Frühzündungsereignissen nicht größer ist als der Schwellwert, kann in 312 nur der gegebene Zylinder angereichert werden. Die Anreicherung kann auf der Frühzündungszahl des Zylinders basieren, zum Beispiel kann, wenn die Frühzündungszahl zunimmt, der gegebene Zylinder mit einer größeren Menge und/oder für eine längere Zeitdauer angereichert werden.
• Wenn die Gesamtanzahl von Zylinder-Frühzündungsereignissen größer als der Schwellwert ist, dann kann in 314 bestimmt werden, ob die Anzahl von fortlaufenden Frühzündungsereignissen im Zylinder größer ist als ein Schwellwert. An sich kann die Beschaffenheit der Frühzündung basierend auf der Anzahl und Rate eines fortlaufenden Auftretens von Frühzündungen bestimmt werden. In einem Beispiel, wenn die Anzahl von fortlaufenden Frühzündungsereignissen in 314 größer ist als der Schwellwert, kann eine anhaltende Frühzündung bestimmt werden. Das heißt, auf eine anhaltende Frühzündung kann als Reaktion auf eine Vielzahl durchgehender, ununterbrochener Frühzündungsereignisse während einer Vielzahl von fortlaufenden Zylinderverbrennungsereignissen seit dem vorhergehenden Fehlzündungsereignis geschlossen werden. Im Vergleich, wenn die Anzahl von fortlaufenden Frühzündungsereignissen in 314 geringer als der Schwellwert ist, während die Gesamtanzahl von Frühzündungsereignissen in 310 größer als ein Schwellwert ist, kann eine intermittierende Frühzündung bestimmt werden. Das heißt, auf eine intermittierende Frühzündung kann als Reaktion auf eine Vielzahl von einzelnen, unterbrochenen Frühzündungsereignissen während einer Vielzahl von fortlaufenden Zylinderverbrennungsereignissen seit dem vorhergehenden Fehlzündungsereignis geschlossen werden.
• In einem alternativen Beispiel kann eine anhaltende Frühzündung als Reaktion auf einen durchgehenden und gleichmäßigen Anstieg der Frühzündungszahl des Zylinders bestimmt werden, während eine intermittierende Frühzündung als Reaktion auf einen geringeren Anstieg der Zylinder-Frühzündungszahl während der gleichen Dauer nach einem vorhergehenden Fehlzündungsereignis bestimmt werden kann. In noch einem anderen Beispiel kann eine anhaltende Frühzündung als Reaktion auf ein Frühzündungsverbrennungsereignis bei jedem Verbrennungszyklus bestimmt werden, während eine intermittierende Frühzündung als Reaktion auf ein Frühzündungsverbrennungsereignis bei jedem zweiten (oder mehr) Verbrennungszyklus seit dem vorhergehenden Fehlzündungsereignis bestimmt werden kann. Während das dargestellte Beispiel die Überwachung einer Zylinder-Frühzündungszahl nach einem Zylinder-Fehlzündungsereignis veranschaulicht, kann in anderen Beispielen eine Frühzündungsrate vor und nach dem Fehlzündungsereignis (z.B. ein Anstieg der Rate nach dem Fehlzündungsereignis) überwacht und die Frühzündungsminderung dementsprechend angepasst werden.
• In 316 kann als Reaktion darauf, dass die Anzahl von fortlaufenden Frühzündungsereignissen im Zylinder geringer ist als der Schwellwert (d.h. intermittierende Frühzündung), die Last des gegebenen Zylinders um eine geringere Menge begrenzt werden. Zum Beispiel kann die Aufladung um eine (erste) geringere Menge verringert werden, die Drosselöffnung kann um eine (erste) kleinere Menge verringert werden, oder die Kurbelwelleneinstellung kann um eine (erste) kleinere Menge angepasst werden. Optional kann die Last der den betroffenen Zylinder tragenden Bank und/oder die Motorlast um die (erste) kleinere Menge begrenzt werden. In 318 kann der gegebene Zylinder um eine kleinere Menge und/oder während einer kürzeren Dauer angereichert werden, um das Auftreten weiterer Frühzündungsereignisse zu verringern. Optional können die den betroffenen Zylinder tragende Bank und/oder der Motor um die kleinere Menge und/oder während der kürzeren Dauer angereichert werden.
• Im Vergleich, in 320, als Reaktion darauf, dass die Anzahl von fortlaufenden Frühzündungsereignissen im Zylinder höher als der Schwellwert ist (d.h. anhaltende oder unkontrollierte Frühzündung), kann die Last des gegebenen Zylinders um eine größere Menge begrenzt werden. Zum Beispiel kann die Aufladung um eine (zweite) größere Menge verringert werden, die Drosselöffnung kann um eine (zweite) größere Menge verringert werden, oder die Nockenwelleneinstellung kann um eine (zweite) größere Menge angepasst werden. Optional können die Last der den betroffenen Zylinder tragenden Bank und/oder die Motorlast um die (zweite) größere Menge begrenzt werden. In 322 kann der gegebene Zylinder um eine größere Menge und/oder während einer längeren Dauer angereichert werden, um das Auftreten weiterer Frühzündungsereignisse zu verringern. Optional können die den betroffenen Zylinder tragende Bank und/oder der Motor um die größere Menge und/oder während der längeren Dauer angereichert werden.
• Die Frühzündungsminderung kann auch basierend darauf, ob die Frühzündung durch Zündkerzenbeschädigung induziert wurde oder nicht durch Zündkerzenbeschädigung induziert wurde, variiert werden. An sich kann die durch Zündkerzenbeschädigung induzierte Frühzündung basierend auf einem Auftreten einer Fehlzündung und Frühzündung im Zylinder innerhalb einer Dauer erkannt werden, während die nicht durch Zündkerze induzierte Frühzündung basierend auf einem Auftreten einer Frühzündung ohne Fehlzündung im Zylinder innerhalb der Dauer erkannt werden kann. In einem Beispiel kann als Reaktion auf eine durch Zündkerzenbeschädigung induzierte Frühzündung der betroffene Zylinder lastbegrenzt werden (insbesondere bei höheren Lasten), während als Reaktion auf eine nicht durch Zündkerzenbeschädigung induzierte Frühzündung der betroffene Zylinder angereichert und weiter der betroffene Zylinder lastbegrenzt werden kann.
• In noch anderen Beispielen kann die Frühzündungsbegrenzung weiter basierend auf der aktualisierten Fehlzündungszahl angepasst werden. Zum Beispiel kann die Lastbegrenzung und Anreicherung (des/der betroffenen Zylinders oder Bank) um eine größere Menge erhöht werden, wenn dem Auftreten einer Zylinder-Frühzündung eine Zylinder-Fehlzündung vorausgeht, oder wenn die vorhergehende Zylinder-Fehlzündungszahl höher ist als ein Schwellwert, während die Lastbegrenzung und Anreicherung (des/der betroffenen Zylinders oder Bank) um eine kleinere Menge erhöht werden kann, wenn der Zylinder-Frühzündung keine Zylinder-Fehlzündung vorausgeht, oder wenn die vorausgehende Zylinder-Fehlzündungszahl geringer als der Schwellwert ist.
• An sich kann die Lastbegrenzung als Reaktion auf eine Frühzündung fortgesetzt werden, bis ein (erster) unterer Lastschwellwert (z.B. eine fließende Lastbegrenzung) erreicht ist. Der untere Lastschwellwert kann einer Last entsprechen, unterhalb der die Motorleistung und das Fahrgefühl des Fahrzeugführers verringert sein können. Während Motor-Betriebsbedingungen, bei denen die Frühzündung sich selbst dann fortsetzt, nachdem die Motorlast auf den unteren Lastschwellwert begrenzt wurde, kann die Frühzündungszahl auf eine alternative (zweite) Frühzündungsratenzahl aktualisiert werden. Wenn die Frühzündungszahl (oder Frühzündungsrate) den Schwellwert der zweiten Frühzündungsrate überschreitet, kann die Lastbegrenzung über den ersten unteren Lastschwellwert (d.h. die fließende Lastgrenze) hinaus zu einem zweiten unteren Stör-Lastschwellwert fortgesetzt werden, wobei der zweite Schwellwert geringer (d.h. niedriger) als der erste Schwellwert ist, um den Motor zumindest in diesem Fahrzyklus zu schützen. Zum Beispiel kann die Lastbegrenzung des Zylinders (oder der Gruppe von Zylindern) basierend auf einer ersten Zylinder-Frühzündungszahl ausgeführt werden, bis ein erster Lastschwellwert erreicht ist. Dann, nachdem der erste Lastschwellwert erreicht wurde, kann die Lastbegrenzung des Zylinders basierend auf einer zweiten, anderen Zylinder-Frühzündungszahl ausgeführt werden, bis der zweite Lastschwellwert erreicht ist.
• An sich kann die Lastbegrenzung auf den zweiten unteren Schwellwert die Motorleistung verringern. Daher kann vor der Lastbegrenzung auf den zweiten unteren Schwellwert eine zugeordnete Warnmitteilung an den Fahrzeugführer geliefert werden, um ihn vor dem kommenden verringerten Leistungszustand zu warnen (z.B. kann ein zugeordnetes Diagnosecode- oder Fehlfunktions-Anzeigelicht eingestellt werden oder aufleuchten). Durch Verringern der Motorleistung als Reaktion auf eine über die erste Lastbegrenzung hinaus fortgesetzte Frühzündung kann die Motorbeschädigung durch eine weitere Frühzündung verringert werden.
• Auf diese Weise kann eine relativ aggressivere Vorgehensweise für eine Frühzündungsminderung verwendet werden, wenn die Zylinder-Frühzündung mit einer Zündkerzenbeschädigung verbunden ist, während eine relativ weniger aggressive Vorgehensweise verwendet werden kann, wenn die Zylinder-Frühzündung nicht mit einer Zündkerzenbeschädigung oder anderen Zylinder-Fehlzündungsereignissen verbunden ist.
• Um die hier eingeführten Konzepte weiter klarzustellen, werden beispielhafte Szenarien von Frühzündungen beschrieben. In einem ersten Beispiel kann eine Fehlzündung in einem Zylinder unter Kaltstartbedingungen eines Motors erfasst werden, und die Zylinder-Fehlzündungszahl kann aktualisiert werden. Innerhalb einer definierten Dauer nach dem erfassten Zylinder-Fehlzündungsereignis kann eine Schwellwertanzahl von Zylinder-Frühzündungsereignissen in dem gleichen Zylinder erfasst werden, und die Frühzündungszahl des Zylinders kann aktualisiert werden. Als Reaktion auf die Änderung der Anzahl und/oder Rate des Auftretens von Frühzündungen im Zylinder nach dem Zylinder-Fehlzündungsereignis kann der Regler bestimmen, dass die Frühzündungsereignisse zumindest zum Teil mit dem Fehlzündungsereignis verbunden sind, und kann eine Zündkerzenbeschädigung in diesem Zylinder anzeigen. Das heißt, der Regler kann bestimmen, dass die Frühzündung durch eine Zündkerzenbeschädigung induziert wird. Zusätzlich, um das Auftreten weiterer Frühzündungsereignisse in dem Zylinder aufgrund der beschädigten Zylinder-Zündkerze zu verringern, kann der Regler die Verbrennung bei hohen Lasten in dem gegebenen Zylinder begrenzen. Zum Beispiel kann der Regler die Zündung bei hohen Motorlasten deaktivieren und/oder den Luftstrom zu dem gegebenen Zylinder bei hohen Motorlasten verringern.
• In einem zweiten Beispiel kann eine Schwellwertanzahl von Zylinder-Frühzündungsereignissen innerhalb der Dauer erfasst werden, ohne irgendein Auftreten von Fehlzündungen im Zylinder. Folglich kann der Regler bestimmen, dass das Frühzündungsereignis nicht durch eine Zündkerzenbeschädigung induziert wird und kann Maßnahmen zur Minderung der Frühzündung ergreifen, basierend mindestens auf der Frühzündungszahl des Zylinders. Zum Beispiel kann der Zylinder angereichert werden. Zusätzlich kann der betreffende Zylinder lastbegrenzt sein.
• Auf diese Weise kann durch die Überwachung der Fehlzündungszahl eines Zylinders und eine Änderung im Auftreten einer Frühzündung im Zylinder nach einem Fehlzündungsereignis die Zündkerzenbeschädigung verlässlich erkannt werden. Durch die Anzeige der Beschädigung basierend auf der Zylinder-Fehlzündungszahl und der Zylinder-Frühzündungszahl können aufgrund einer Zündkerzenbeschädigung auftretende Frühzündungsereignisse besser von denjenigen unterschieden werden, die nicht durch Zündkerzenprobleme verursacht werden. Durch Begrenzen einer Zylinderlast als Reaktion auf die Bestimmung der Zündkerzenbeschädigung und durch die aggressivere Behandlung der Zylinder-Frühzündung, wenn sie auf ein Zylinder-Fehlzündungsereignis (oder eine Schwellwertanzahl von Fehlzündungsereignissen während ausgewählter Motor-Betriebsbedingungen) folgt, können weitere Zylinder-Frühzündungsereignisse verringert werden.
• Es ist anzumerken, dass die hier enthaltenen beispielhaften Regel- und Schätz-Hilfsprogramme mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier beschriebenen spezifischen Hilfsprogramme können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie ereignisgesteuert, interruptgesteuert, Multitasking, Multithreading, und dergleichen. An sich können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge oder Funktionen in der veranschaulichten Folge oder parallel durchgeführt, oder in manchen Fällen weggelassen werden. Desgleichen ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele zu erreichen, sondern wird zur bequemen Veranschaulichung und Beschreibung geliefert. Eine oder mehrere der veranschaulichten Handlungen oder Funktionen kann wiederholt durchgeführt werden, abhängig von der verwendeten speziellen Strategie. Weiter können die beschriebenen Handlungen graphisch einen in das computerlesbare Speichermedium im Motorregelungssystem zu programmierenden Code darstellen.
• Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Hilfsprogramme von beispielhafter Beschaffenheit sind, und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht einschränkend zu verstehen sind, da viele Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die obige Technologie bei V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, 4-Zylinder Boxer- und andere Motortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthält alle neuen und nicht naheliegenden Kombinationen und Subkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und anderen Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart werden.
• Die folgenden Ansprüche heben besonders bestimmte Kombinationen und Subkombinationen hervor, die als neu und nicht naheliegend angesehen werden. Diese Ansprüche können sich auf “ein” Element oder “ein erstes” Element oder dessen Äquivalent beziehen. Solche Ansprüche sollten als Ausführungsformen eines oder mehrerer solcher Elemente enthaltend verstanden werden, die zwei oder mehr solcher Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Subkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Nachbesserung der vorliegenden Ansprüche oder durch Einreichung neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche, ob breiter, enger, gleich oder anders im Schutzumfang als die ursprünglichen Ansprüche werden auch als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.
• Bezugszeichenliste
• Fig. 1

8

KRAFTSTOFFSYSTEM

190

ZÜNDSYSTEM

168

ANTRIEB

Fig. 2

202

Bestimmen der Motor-Betriebsbedingungen

203

Fehlzündung im Zylinder erfasst?

204

Aktualisieren der Zylinder-Fehlzündungszahl

208

Auftreten einer Frühzündung im Zylinder erfasst? Fehlzündungszahl > Schwellwert?

209

nicht durch Zündkerze induzierte Frühzündung

216

Einstellen des Diagnosecodes und Beleuchten des Fehlfunktions-Anzeigelichts

210, 220

Aktualisieren der Zylinder-Frühzündungszahl

218

Auftreten einer Frühzündung im Zylinder erfasst?

212

Anpassen der Zylinder-Kraftstoffeinspritzung basierend auf der Frühzündungszahl (3)

222

Zylinder-Frühzündungszahl > Schwellwert?

223

durch Zündkerze induzierte Frühzündung

224

Einstellen des Diagnosecodes, der die Zündkerzenbeschädigung anzeigt

226

Begrenzen der Zylinderverbrennung bei hohen Lasten

Fig. 3

302

Zylinder-Frühzündung erfasst?

304

Aktualisieren der Frühzündungszahl und der Datenbank

306

Bestimmen der Anzahl von Gesamt-Zylinder-Frühzündungsereignissen

308

Bestimmen der Anzahl von fortlaufenden Zylinder-Frühzündungsereignissen

310

Anzahl der Gesamt-Frühzündungsereignisse > Schwellwert?

312

Anreichern des gegebenen Zylinders

314

Anzahl fortlaufender Frühzündungsereignisse > Schwellwert?

320

Begrenzen der Zylinderlast um eine größere Menge

316

Begrenzen der Zylinderlast um eine kleinere Menge

322

Anreichern des Zylinders um eine größere Menge und/oder für eine längere Dauer

318

Anreichern des Zylinders um eine kleinere Menge und/oder für eine kürzere Dauer

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• US 7673614 [0003]

Claims (10)

1. Verfahren zur Regelung eines eine Zündkerze enthaltenden Motorzylinders, das Folgendes aufweist: die Anzeige einer Zündkerzenbeschädigung in einem Zylinder basierend sowohl auf einer Fehlzündung als auch auf einer Frühzündung im Zylinder.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Anzeige die Anzeige einer Zündkerzenbeschädigung basierend auf einem Auftreten einer Fehlzündung im Zylinder und einem Auftreten einer Anzahl von Frühzündungsereignissen in diesem Zylinder innerhalb einer Schwellwertdauer enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Schwellwertdauer eine Schwellwertanzahl von Verbrennungsereignissen oder eine Schwellwertzeit enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Auftreten einer Fehlzündung ein Auftreten einer Anzahl von Fehlzündungen im Zylinder während ausgewählter Motor-Betriebsbedingungen enthält.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die ausgewählten Motor-Betriebsbedingungen Kaltstartbedingungen des Motors enthalten.
6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Anzeige das Anzeigen, dass die Zündkerze beschädigt ist, als Reaktion auf die Anzahl von Fehlzündungen im Zylinder, die einen ersten Schwellwert während der ausgewählten Motor-Betriebsbedingungen überschreitet, und die Anzahl von Zylinder-Frühzündungsereignissen im Zylinder innerhalb der Schwellwertdauer enthält, die höher als ein zweiter, anderer Schwellwert ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, das weiter Folgendes aufweist: das Anreichern des Zylinders mit einer ersten, größeren Menge, wenn die Anzahl von Zylinder-Frühzündungsereignissen höher ist als der zweite Schwellwert; und das Anreichern des Zylinders mit einer zweiten, kleineren Menge, wenn die Anzahl von Zylinder-Frühzündungsereignissen niedriger ist als der zweite Schwellwert.
8. Verfahren nach Anspruch 7, das weiter Folgendes aufweist: das Anreichern des Zylinders über eine erste, längere Dauer, wenn die Anzahl von Zylinder-Frühzündungsereignissen höher ist als der zweite Schwellwert; und das Anreichern des Zylinders über eine zweite, kürzere Dauer, wenn die Anzahl von Zylinder-Frühzündungsereignissen niedriger ist als der zweite Schwellwert.
9. Verfahren nach Anspruch 6, das weiter das Anreichern des Zylinders für eine Schwellwertanzahl von Verbrennungsereignissen aufweist, wenn die Anzahl von Zylinder-Frühzündungsereignissen den zweiten Schwellwert überschreitet.
10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Fehlzündung auf einer Ausgangsleistung eines Abgas-Sauerstoff-Sensors basiert.

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