DE102015211178A1

DE102015211178A1 - Verfahren zur Erkennung von Zündaussetzern einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102015211178A1
Application number: DE102015211178.4A
Authority: DE
Inventors: Thomas Winkler
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-06-18
Filing date: 2015-06-18
Publication date: 2016-12-22
Anticipated expiration: 2035-06-19
Also published as: DE102015211178B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Zündaussetzern einer Brennkraftmaschine, wobei eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in einer Wirkverbindung zu einem Zweimassenschwungrad steht und eine Kurbelwellendrehzahl (n) gemessen wird, die hinsichtlich der Zündaussetzer ausgewertet wird. Bei einem Verfahren, bei welchem eine zuverlässige Erkennung von Zündaussetzern ohne weiteren Aufwand an Hardwarekosten möglich ist, wird die Kurbelwellendrehzahl (n) bei ansteigender Amplitude hinsichtlich eines Zündaussetzers überwacht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Zündaussetzern einer Brennkraftmaschine, wobei eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in einer Wirkverbindung zu einem Zweimassenschwungrad steht und eine Kurbelwellendrehzahl gemessen wird, die hinsichtlich der Zündaussetzer ausgewertet wird.
In einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges sind Anordnungen bekannt, bei denen eine Brennkraftmaschine mittels eines Motormanagements gesteuert wird. Bei Anordnungen dieser Art sind sogenannte Zündaussetzer nicht auszuschließen. Aufgrund eines Zündaussetzers bricht die Motordrehzahl der Brennkraftmaschine teilweise spürbar ein, was eine negative Auswirkung auf die Laufruhe der Brennkraftmaschine hat.
Die Detektion von Zündaussetzern kann über eine Messung des Zylinderdruckes erfolgen. Eine weitere Möglichkeit ist eine Ionenstrommessung im Zylinder. Derartige Detektionsmethoden sind sehr aufwändig, weshalb alternativ häufig auf eine Messung einer Kurbelwellengeschwindigkeit mittels eines Drehzahlsensors an der Kurbelwelle zurückgegriffen wird. Bei einem Zündaussetzer ändert sich die Drehzahl der Kurbelwelle signifikant.
Aus der WO 2008/040282 A1 ist ein Antriebsstrang bekannt, welcher mit einer Antriebswelle und einem mit dieser in Wirkverbindung stehenden und von dieser angetriebenen Element gesteuert wird, wo zumindest ein Zustandswert des angetriebenen Elementes im Steuergerät eingelesen wird und aus dem einen Zustandswert ein in dem Verbrennungsmotor indiziertes Moment berechnet wird. Als Zustandswert wird dabei die Kurbelwellendrehzahl gemessen.
Ist an der Kurbelwelle beispielsweise ein Getriebebauteil, wie ein Zweimassenschwungrad angebracht, so werden zeitlich abhängig dynamische Rückmomente in die Kurbelwelle eingeleitet. Die Detektion des Zündaussetzers auf Basis der Kurbelwellendrehzahl ist somit störanfällig in Kombination mit einem Zweimassenschwungrand. Da das Zweimassenschwungrad ein hoch nicht-lineares Verhalten aufweist, kann es unter bestimmten Bedingungen zu niederfrequenten Schwingungen kommen, die durch das Zweimassenschwungrad hervorgerufen werden. Diese niederfrequenten Schwingungen können als Zündaussetzer fehlinterpretiert werden.
Es ist ein Verfahren bekannt, bei welchem Segmentzeiten zur Ermittlung der Zündaussetzer verwendet werden. Dabei werden Zeiten ermittelt, die die Kurbelwelle benötigt, um einen gewissen Winkel zurückzulegen. Meistens ist das Winkelsegment 720°/ Anzahl der Zylinder groß. Die unterschiedlichen Segmentzeiten werden verglichen. Tritt ein Zündaussetzer auf, so dauert es länger, bis die Kurbelwelle das Winkelsegment zurückgelegt hat, was auf einen Zündaussetzer hindeutet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erkennung von Zündaussetzern anzugeben, welches einfach durchzuführen ist und trotzdem eine zuverlässige Detektion der Zündaussetzer ermöglicht.
Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Kurbelwellendrehzahl bei ansteigender Amplitude hinsichtlich eines Zündaussetzers überwacht wird. Ein Detektionssignal, welches durch die Überwachung der Amplitude der Drehzahl generiert wird, ist bei einem realen Zündaussetzer deutlich stabiler und unterliegt deutlich weniger Schwankungen als ein Detektionssignal, welches auf der Basis mittlerer Drehzahlen bzw. Segmentzeiten erfolgt. Trotz der nicht-linearen Eigenschaften des Zweimassenschwungrades wird eine hohe Erkennungssicherheit der Zündaussetzer gewährleistet, wobei keine weiteren Kosten auf der Hardwareseite zur Durchführung des Verfahrens verursacht werden.
Vorteilhafterweise wird die Kurbelwellendrehzahl in einem Bereich des Ansteigens von einem Minimum bis zu einem Maximum der Kurbelwellendrehzahl hinsichtlich des Zündaussetzers überwacht. Bewegt man sich von dem Minimum zum Maximum der Kurbelwellendrehzahl, so befindet sich der relative Verdrehwinkel des Zweimassenschwungrades im negativen Bereich des mittleren Verdrehwinkels, welches dem Schubbereich der Brennkraftmaschine entspricht. Bei kleinen Lasten, bei denen das Problem der niederfrequenten Schwingungen auftritt, ist somit in diesem Schubbereich das Moment des Zweimassenschwungrades vernachlässigbar, so dass in diesem Bereich kein Einfluss des Zweimassenschwungrades auf die Drehzahlamplitude besteht. Deshalb bietet es sich an, insbesondere in diesem Bereich das Drehzahlsignal auf Auftreten von Schwingungsaussetzern zu untersuchen.
In einer Weiterbildung ist bei Auftreten des Zündaussetzers die Amplitude der Kurbelwellendrehzahl kleiner als bei einer stattfindenden Verbrennung, so dass mittels dieser Auswertung Zündaussetzer zuverlässig erkannt werden können.
In einer Variante wird auf einen Zündaussetzer erkannt, wenn die Amplituden der Kurbelwellendrehzahl in aufeinanderfolgenden Messzyklen schwanken, während bei annähernd konstanter Amplitude in aufeinanderfolgenden Messzyklen auf eine zündaussetzerfreie Kurbelwellendrehzahl geschlossen wird. Dieses Amplitudenverhalten sichert eine zuverlässige Erkennung des Zündaussetzers.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
Es zeigen:
1 eine Darstellung eines Drehzahlsignals der Kurbelwelle,
2 eine Darstellung einer amplitudenbasierten Drehzahlauswertung über der Zeit.
1 zeigt eine Darstellung eines Drehzahlverlaufes einer Kurbelwelle über der Zeit, wobei die Kurve A das Drehzahlsignal mit Zündaussetzern und die Kurve B das Drehzahlsignal ohne Zündaussetzer wiedergibt. Wie zu erkennen, ist eine Unterscheidung dieser beiden Drehzahlsignale hinsichtlich Zündaussetzern nur schwierig möglich.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur amplitudenbasierten Erkennung von Zündaussetzern soll im Zusammenhang mit 2 erläutert werden. In 2a ist die Drehzahl n der Kurbelwelle über der Zeit t dargestellt. 2b zeigt den Verdrehwinkel φ des Zweimassenschwungrades über der Zeit t, während 2c ein Moment M des Zweimassenschwungrades über der Zeit t verdeutlicht.
In dem Bereich D, welcher in allen 2a bis 2c gekennzeichnet ist, wird die Auswertung einer Amplitude der Kurbelwellendrehzahl n in einem Bereich einer steigenden Drehzahlamplitude durchgeführt (2a). Der Auswertebereich der Amplitude der Kurbelwellendrehzahl n erstreckt sich dabei von einem Minimum bis zu einem Maximum der Kurbelwellendrehzahl n. Das Maximum der Kurbelwellendrehzahl n tritt dabei bei einem Nulldurchgang des Verdrehwinkels φ des Zweimassenschwungrades auf, was aus 2b zu erkennen ist. Dieser um 90° zur Kurbelwellendrehzahl n verschobene Verdrehwinkel φ des Zweimassenschwungrades bewirkt ein Moment M des Zweimassenschwungrades, welches im Bereich D gemittelt null beträgt (2c). Dies hat zur Folge, dass im Bereich D des Drehzahlsignales keine bzw. nur ein geringer Einfluss des Momentes M des Zweimassenschwungrades bei der Verwendung von geringen Lasten zwischen dem Minimum und dem Maximum der Kurbelwellendrehzahl n auftritt. Daraus kann zuverlässig geschlussfolgert werden, dass bei einer Messung in diesem Bereich D die steigende Amplitude der Kurbelwellendrehzahl zwischen dem Minimum und dem Maximum der Kurbelwellendrehzahl n hauptsächlich vom Moment der Brennkraftmaschine abhängt, da die Drehzahlamplitude, die sich vom Minimum bis zum Maximum erstreckt, lediglich vom Energieeintrag der Brennkraftmaschine abhängt. Dadurch ist eine genaue Unterscheidung zwischen einem Zündaussetzer und einer normalen Verbrennung in dem Bereich D möglich.
Falls keine Verbrennung stattfindet, ist die Amplitude der Kurbelwellendrehzahl n kleiner als bei stattfindender Verbrennung. Niederfrequente Schwingungen durch das Zweimassenschwungrad beeinflussen in diesem Bereich die Drehzahlamplitude nicht, weshalb bei einer Messung in diesem Bereich klar zwischen einem realen Zündaussetzer und niederfrequenten Schwingungen, die von dem Zweimassenschwungrad verursacht werden, unterschieden werden kann. Die Erkennungssicherheit steigt dabei deutlich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2008/040282 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Erkennung von Zündaussetzern einer Brennkraftmaschine, wobei eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in einer Wirkverbindung zu einem Zweimassenschwungrad steht und eine Kurbelwellendrehzahl (n) gemessen wird, die hinsichtlich der Zündaussetzer ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwellendrehzahl (n) bei ansteigender Amplitude hinsichtlich eines Zündaussetzers überwacht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwellendrehzahl (n) in einem Bereich des Ansteigens von einem Minimum bis zu einem Maximum der Kurbelwellendrehzahl (n) hinsichtlich des Zündaussetzers überwacht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Auftreten des Zündaussetzers die Amplitude der Kurbelwellendrehzahl (n) kleiner ist als bei einer stattfindenden Verbrennung.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Zündaussetzer erkannt wird, wenn die Amplituden der Kurbelwellendrehzahl (n) in aufeinanderfolgenden Messzyklen schwanken, während bei annähernd konstanter Amplitude in aufeinanderfolgenden Messzyklen auf eine zündaussetzerfreie Kurbelwellendrehzahl (n) geschlossen wird.