DE102015223865A1 - Method for detecting misfires in all cylinders of a cylinder bank of an internal combustion engine with two cylinder banks - Google Patents

Method for detecting misfires in all cylinders of a cylinder bank of an internal combustion engine with two cylinder banks Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen von Aussetzern in allen Zylindern einer Zylinderbank eines Verbrennungsmotors mit zwei Zylinderbänken. Es wird darauf geschlossen, dass in allen Zylindern einer Zylinderbank Aussetzer vorliegen, wenn Laufunruhewerte (L21, L22, L23, L24, L25, L26) aller Zylinder einer Zylinderbank positiv sind und Laufunruhewerte (L31, L32, L33, L34, L35, L36) aller Zylinder der anderen Zylinderbank negativ sind.The invention relates to a method for detecting misfires in all cylinders of a cylinder bank of an internal combustion engine with two cylinder banks. It is concluded that there are misfires in all cylinders of a cylinder bank when rough running values (L21, L22, L23, L24, L25, L26) of all cylinders of a cylinder bank are positive and rough running values (L31, L32, L33, L34, L35, L36) all cylinders of the other cylinder bank are negative.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen von Aussetzern in allen Zylindern einer Zylinderbank eines Verbrennungsmotors mit zwei Zylinderbänken. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm, das jeden Schritt des Verfahrens ausführt, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, welches das Computerprogramm speichert. Schließlich betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, um das Verfahren auszuführen.The present invention relates to a method for detecting misfires in all cylinders of a cylinder bank of an internal combustion engine with two cylinder banks. Furthermore, the present invention relates to a computer program executing each step of the method and to a machine-readable storage medium storing the computer program. Finally, the invention relates to an electronic control device which is set up to carry out the method.

Stand der TechnikState of the art

Die Aussetzererkennung ist eine zulassungsrelevante Diagnose der OBD (On-Board-Diagnose), welche in jedem Kraftfahrzeug vorhanden sein muss und wird in dem gesamten Betriebsbereich seines Verbrennungsmotors auf Aufsetzer überwacht. Eine Laufunruhe-basierte Aussetzererkennung nutzt dabei eine Zeiterfassung am Kurbelwellengeberrad, woraus sich durch einen relativen Vergleich aufeinanderfolgender Zylinder des Verbrennungsmotors Aussagen über deren Beschleunigungsanteile gewinnen lassen. Die Laufunruhe eines Zylinders wird dabei gegen eine Schwelle verglichen, um eine Aussage über eine stattgefundene Verbrennung zu erhalten. The misfire detection is an approval-relevant diagnosis of the OBD (on-board diagnosis), which must be present in each motor vehicle and is monitored throughout the operating range of its internal combustion engine on Aufsetzer. A running noise-based misfire recognition uses a time recording on Kurbelwellengeberrad, which can be obtained by a relative comparison of successive cylinders of the engine statements about their acceleration components. The uneven running of a cylinder is compared against a threshold in order to obtain information about a combustion that has taken place.

Aus der DE 41 18 580 C2 ist ein Verfahren zum Erkennen von Aussetzern in einem Verbrennungsmotor bekannt, bei dem Summenterme von Laufunruhen mit gleichem Vorzeichen gebildet werden. Es wird ein Vergleich von Gesamt- oder Teilsummen mit gleichem Vorzeichen gegen eine Schwelle vorgenommen oder die Differenz aus der positiven und der negativen Summe mit einer Schwelle verglichen. Hierdurch können Aussetzer in mehreren Zylindern und beispielsweise auch der Ausfall einer ganzen Zylinderbank in einem Verbrennungsmotor mit zwei Zylinderbänken erkannt werden. Der Summenbasierte Ansatz ist jedoch in der Praxis bei dynamischer Fahrt nicht einsetzbar, da bei hoher Motordynamik wenn alle Zylinder ordnungsgemäß arbeiten auch brennende Zylinder hohe Laufunruhewerte aufweisen können und diese die Summe verfälschen. Hierdurch kann es bei ordnungsgemäß funktionierendem Motor zu „false-positives“ kommen. Bei solchen sogenannten V-Motoren weisen zwei Zylinderbänke, die in einem bestimmten Winkel zueinander stehen, jeweils eine identische Anzahl von Zylindern auf. Wie bei einem Reihenmotor, wird auch beim V-Motor das Drehmoment des Motors über eine einzige Kurbelwelle an den Triebstrang des Kraftfahrzeugs übergeben. From the DE 41 18 580 C2 For example, there is known a method for detecting misfires in an internal combustion engine in which sum terms are formed by run ripples of the same sign. A comparison of total or partial sums with the same sign against a threshold is made or the difference between the positive and the negative sum is compared with a threshold. As a result, misfires in several cylinders and, for example, the failure of an entire cylinder bank in an internal combustion engine with two cylinder banks can be detected. However, the sum-based approach is not applicable in practice in dynamic driving, since at high engine dynamics when all cylinders are working properly and burning cylinders can have high levels of rough running and these distort the sum. This can lead to "false positives" when the engine is working properly. In such so-called V-engines, two cylinder banks, which are at a certain angle to each other, each have an identical number of cylinders. As with an in-line engine, the torque of the engine is transferred to the drive train of the motor vehicle via a single crankshaft also in the V-engine.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

In dem Verfahren zum Erkennen von Aussetzern in allen Zylindern einer Zylinderbank wird darauf geschlossen, dass in allen Zylindern einer Zylinderbank Aussetzer vorliegen, wenn Laufunruhewerte aller Zylinder einer Zylinderbank negativ sind und Laufunruhewerte aller Zylinder der anderen Zylinderbank positiv sind. Während bei hochzylindrigen Motoren herkömmliche Verfahren zum Erkennen von Aussetzern bei einem Ausfall einer kompletten Bank anstelle nur eines Ausfalls einzelner Zylinder an ihre Grenzen kommen, da sich dadurch im Motor ein stabiler Zustand mit geringer Laufunruhe einstellt, ermöglicht es dieses Verfahren mittels einer Mustererkennung des Vorzeichenwechsels zwischen den Bänken auch bei hochzylindrigen Motoren den Ausfall einer ganzen Zylinderbank zuverlässig zu detektieren.In the method for detecting misfires in all cylinders of a cylinder bank, it is concluded that misfires are present in all cylinders of a cylinder bank when rough running values of all cylinders of a cylinder bank are negative and rough running values of all cylinders of the other cylinder bank are positive. While in high-cylinder engines conventional methods for detecting dropouts in a failure of a complete bank instead of just a failure of individual cylinders to their limits, as this sets a stable state with little rough running in the engine, this method allows by means of a pattern recognition of the sign change between To reliably detect the failure of an entire cylinder bank even in high-cylinder engines.

Eine Unterscheidung zwischen der aussetzenden Bank und der noch brennenden Bank kann insbesondere dadurch erfolgen, dass die Zylinderbank, deren Zylinder alle positive Laufunruhewerte aufweisen, als defekt erkannt wird.A distinction between the suspending bank and the still burning bank can be made, in particular, by recognizing the cylinder bank whose cylinders have all positive rough running values as defective.

Auch im Normalbetrieb eines Verbrennungsmotors mit zwei Zylinderbänken kann eine gewisse „Strähnigkeit“ der Laufunruhen entstehen. Um zu verhindern, dass aufgrund dieses Effekts im Normalbetrieb des Verbrennungsmotors fälschlicherweise der Ausfall einer Zylinderbank detektiert wird, ist es bevorzugt, dass nur dann darauf geschlossen wird, dass in allen Zylindern einer Zylinderbank Aussetzer vorliegen, wenn alle positiven Laufunruhewerte über einem ersten, insbesondere abhängig von Motorlast und Drehzahl frei bedatbaren, Schwellenwert liegen und alle negativen Laufunruhewerte unter einem zweiten, insbesondere abhängig von Motorlast und Drehzahl frei bedatbaren, Schwellenwert liegen. Der Betrag dieser beiden Schwellenwerte kann jedoch niedriger gewählt werden als der Schwellenwert für eine herkömmliche Laufunruhe-basierte Aussetzererkennung, so dass die Empfindlichkeit des Verfahrens, welche einen Ausfall einer ganzen Zylinderbank auch bei hochzylindrigen Motoren ermöglicht, nicht beeinträchtigt wird. Insbesondere ist der Betrag des ersten Schwellenwertes gleich dem Betrag des zweiten Schwellenwertes.Even during normal operation of an internal combustion engine with two cylinder banks, a certain "strähnigkeit" of the uneven running arise. In order to prevent the failure of a cylinder bank being incorrectly detected during normal operation of the internal combustion engine on account of this effect, it is preferred to conclude that there are misfires in all cylinders of a cylinder bank, if all positive engine noise values are above a first, in particular dependent Threshold value that can be freely set by engine load and engine speed and all negative engine noise values are below a second threshold, which can be freely set, in particular, depending on engine load and engine speed. However, the magnitude of these two thresholds may be set lower than the threshold for conventional impulse noise based misfire detection so that the sensitivity of the method, which allows for failure of an entire cylinder bank even in high cylinder engines, is not compromised. In particular, the magnitude of the first threshold is equal to the magnitude of the second threshold.

Das Verfahren ist insbesondere zur Verwendung mit Motoren geeignet, in denen jede Zylinderbank mehr als vier Zylinder aufweist. Da in solchen hochzylindrigen Motoren die freien Massekräfte sehr stark ausbalanciert sind, weisen sie eine exzellente Laufruhe auf. Wenn eine komplette Zylinderbank eines solchen Motors ausfällt, gelangt diese in einen besonders stabilen Zustand mit so geringer Laufunruhe, dass der Zylinderbankausfall mit herkömmlichen Laufunruhe-basierten Erkennungsverfahren nicht mehr detektiert werden könnte.The method is particularly suitable for use with engines in which each cylinder bank has more than four cylinders. Since in such high-cylinder engines, the free mass forces are very well balanced, they have an excellent smoothness. If a complete cylinder bank of such an engine fails, it enters a particularly stable state with so little rough running that the cylinder bank failure could no longer be detected with conventional anti-roll based detection methods.

Die Laufunruhewerte können beispielsweise aus Drehzahlschwankungen des Verbrennungsmotors ermittelt werden. Diese Drehzahlschwankungen können aus Signalen eines Sensors an einem Kurbelwellengeberrad des Verbrennungsmotors ermittelt werden.The rough-running values can be determined, for example, from speed fluctuations of the internal combustion engine. These speed fluctuations can be determined from signals from a sensor on a crankshaft sensor wheel of the internal combustion engine.

Das Computerprogramm, ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere wenn es auf einem Rechengerät oder Steuergerät abläuft. Es ermöglicht die Implementierung des Verfahrens auf einem herkömmlichen elektronischen Steuergerät, ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist es auf dem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert. The computer program is set up to perform each step of the method, especially when it is running on a computing device or controller. It allows the implementation of the method on a conventional electronic control unit, without having to make any structural changes. For this purpose it is stored on the machine-readable storage medium.

Durch Aufspielen des Computerprogramms auf ein herkömmliches elektronisches Steuergerät wird das erfindungsgemäße elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, Aussetzer in allen Zylindern einer Zylinderbank eines Verbrennungsmotors mit zwei Zylinderbänken mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zu erkennen.By loading the computer program on a conventional electronic control unit, the electronic control unit according to the invention is obtained, which is set up to detect dropouts in all cylinders of a cylinder bank of an internal combustion engine with two cylinder banks by means of the method according to the invention.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. An embodiment of the invention is illustrated in the drawings and will be explained in more detail in the following description.

1 zeigt schematisch einen V12-Verbrennungsmotor, der mittels eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens auf ein Aussetzen aller Zylinder in einer seiner Zylinderbänke untersucht werden kann. 1 schematically shows a V12 internal combustion engine, which can be examined by means of an embodiment of the inventive method for exposure of all cylinders in one of its cylinder banks.

2 zeigt in einem Diagramm den zeitlichen Verlauf der Laufunruhewerte des Verbrennungsmotors gemäß 1 in einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. 2 shows in a diagram the time course of the rough running values of the internal combustion engine according to 1 in an embodiment of the method according to the invention.

Ausführungsbeispiel der ErfindungEmbodiment of the invention

Ein Verbrennungsmotor 1, der schematisch in 1 dargestellt ist, ist als V-Motor mit zwei Zylinderbänken 2, 3 ausgeführt. Die erste Zylinderbank 2 weist sechs Zylinder 21, 22, 23, 24, 25, 26 auf. Die zweite Zylinderbank 3 weist weitere sechs Zylinder 31, 32, 33, 34, 35, 36 auf, so dass der Verbrennungsmotor 1 insgesamt über zwölf Zylinder verfügt. Ein derartiger hochzylindriger V12-Verbrennungsmotor findet beispielsweise in Rennwagen Verwendung. An seiner Kurbelwelle 4 ist ein Kurbelwellengeberrad 41 angeordnet. Ein Sensor 42 liest die Zahnzeiten des Kurbelwellengeberrades 41 aus und übergibt sie an ein elektronisches Steuergerät 5. Aus den Zahnzeiten wird die Drehzahl der Kurbelwelle 4 berechnet. Schwankungen in der Drehzahl können über eine im elektronischen Steuergerät 5 hinterlegte Reihenfolge der Zylinder 21, 22, 23, 24, 25, 26, 31, 32, 33, 34, 35, 36 den Zylindern individuell zugeordnet werden, so dass Laufunruhewerte L21, L22, L23, L24, L25, L26, L31, L32, L33, L34, L35, L36 für jeden Zylinder ermittelt werden können. Die Nummer jedes Laufunruhewerts entspricht dabei dem Bezugszeichen seines Zylinders. An internal combustion engine 1 which is shown schematically in FIG 1 is shown as a V-engine with two cylinder banks 2 . 3 executed. The first cylinder bank 2 has six cylinders 21 . 22 . 23 . 24 . 25 . 26 on. The second cylinder bank 3 has another six cylinders 31 . 32 . 33 . 34 . 35 . 36 on, leaving the internal combustion engine 1 a total of twelve cylinders. Such a high-cylinder V12 internal combustion engine is used, for example, in racing cars. On his crankshaft 4 is a crankshaft sensor wheel 41 arranged. A sensor 42 reads the tooth times of the crankshaft sensor wheel 41 and hands them over to an electronic control unit 5 , From the teeth times, the speed of the crankshaft 4 calculated. Fluctuations in the speed can be via a in the electronic control unit 5 stored order of cylinders 21 . 22 . 23 . 24 . 25 . 26 . 31 . 32 . 33 . 34 . 35 . 36 individually assigned to the cylinders so that rough running values L21, L22, L23, L24, L25, L26, L31, L32, L33, L34, L35, L36 can be determined for each cylinder. The number of each rough-running value corresponds to the reference number of its cylinder.

In einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, in dem die Zylinder 21, 22, 23, 24, 25, 26 der ersten Zylinderbank 2 alle ausgefallen sind, wird dieser Ausfall mittels einer Mustererkennung der Laufunruhewerte erkannt. Der Verlauf der Laufunruhen L mit der Zeit t ist in 2 dargestellt. Alle Laufunruhewerte L21, L22, L23, L24, L25, L26 der ersten Zylinderbank 2 sind positiv und überschreiten auch einen abhängig von Motorlast und Drehzahl frei bedatbaren ersten Schwellenwert S1. Alle Laufunruhewerte L31, L32, L33, L34, L35, L36 der zweiten Zylinderbank 3 sind negativ und unterschreiten zudem einen abhängig von Motorlast und Drehzahl frei bedatbaren zweiten Schwellenwert S2. Hieraus wird erkannt, dass eine der beiden Zylinderbänke 2, 3 ausgefallen ist. Ein Pin-Pointing der ausgefallenen Zylinderbank erfolgt durch Betrachtung der Vorzeichen der Laufunruhewerte. Die erste Zylinderbank 2 wird daran als ausgefallen erkannt, dass die Laufunruhewerte aller ihrer Zylinder 21, 22, 23, 24, 25, 26 positiv sind und die zweite Zylinderbank 3 wird daran als noch brennend erkannt, dass die Laufunruhewerte aller ihrer Zylinder 31, 32, 33, 34, 35, 36 negativ sind.In an embodiment of the method according to the invention, in which the cylinders 21 . 22 . 23 . 24 . 25 . 26 the first cylinder bank 2 all have failed, this failure is detected by means of a pattern recognition of the rough running values. The course of the run disturbances L with the time t is in 2 shown. All rough running values L21, L22, L23, L24, L25, L26 of the first cylinder bank 2 are positive and also exceed a first threshold value S1 which can be freely actuated depending on engine load and speed. All rough running values L31, L32, L33, L34, L35, L36 of the second cylinder bank 3 are negative and, moreover, fall below a second threshold value S2 that can be freely actuated depending on engine load and speed. From this it is recognized that one of the two cylinder banks 2 . 3 has failed. A pin-pointing of the failed cylinder bank takes place by considering the signs of the rough running values. The first cylinder bank 2 it is recognized as failed that the rough running values of all their cylinders 21 . 22 . 23 . 24 . 25 . 26 positive and the second cylinder bank 3 It is recognized as still burning, that rough running values of all its cylinders 31 . 32 . 33 . 34 . 35 . 36 are negative.

In 2 ist weiterhin der zeitliche Verlauf eines Schwellenwerts S dargestellt, der in einem herkömmlichen Laufunruhe-basierten Verfahren zum Erkennen des Ausfalls von Zylindern verwendet wird. Es kann erkannt werden, dass die positiven Laufunruhewerte L21, L22, L23, L24, L25, L26 so niedrig sind, dass in dem herkömmlichen Verfahren der Ausfall der ersten Zylinderbank 2 nicht hätte detektiert werden können. Erst die Tatsache, dass in Kombination mit der im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Mustererkennung niedrigere Schwellenwerte S1, S2 verwendet werden können, ermöglicht es auch den vorliegend beschriebenen Bankausfall in einem V12-Verbrennungsmotor zu detektieren.In 2 Furthermore, the time course of a threshold value S, which is used in a conventional rough running based method for detecting the failure of cylinders, is shown. It can be seen that the positive running noise values L21, L22, L23, L24, L25, L26 are so low that, in the conventional method, the failure of the first cylinder bank 2 could not have been detected. Only the fact that lower threshold values S1, S2 can be used in combination with the pattern recognition used in the method according to the invention also makes it possible to detect the bank failure described here in a V12 internal combustion engine.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 4118580 C2 [0003] DE 4118580 C2 [0003]

Claims (8)

Verfahren zum Erkennen von Aussetzern in allen Zylindern (21, 22, 23, 24, 25, 26) einer Zylinderbank (2) eines Verbrennungsmotors (1) mit zwei Zylinderbänken (2, 3), wobei darauf geschlossen wird, dass in allen Zylindern (21, 22, 23, 24, 25, 26) einer Zylinderbank (2) Aussetzer vorliegen, wenn Laufunruhewerte (L21, L22, L23, L24, L25, L26) aller Zylinder (21, 22, 23, 24, 25, 26) einer Zylinderbank (2) positiv sind und Laufunruhewerte (L31, L32, L33, L34, L35, L36) aller Zylinder (31, 32, 33, 34, 35, 36) der anderen Zylinderbank (3) negativ sind.Method for detecting dropouts in all cylinders ( 21 . 22 . 23 . 24 . 25 . 26 ) a cylinder bank ( 2 ) of an internal combustion engine ( 1 ) with two cylinder banks ( 2 . 3 ), in which it is concluded that in all cylinders ( 21 . 22 . 23 . 24 . 25 . 26 ) a cylinder bank ( 2 ) Are present, if rough running values (L21, L22, L23, L24, L25, L26) of all cylinders ( 21 . 22 . 23 . 24 . 25 . 26 ) a cylinder bank ( 2 ) are positive and rough running values (L31, L32, L33, L34, L35, L36) of all cylinders ( 31 . 32 . 33 . 34 . 35 . 36 ) of the other cylinder bank ( 3 ) are negative. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderbank (2), deren Zylinder (21, 22, 23, 24, 25, 26) alle positive Laufunruhewerte (L21, L22, L23, L24, L25, L26) aufweisen, als defekt erkannt wird.Method according to claim 1, characterized in that the cylinder bank ( 2 ), whose cylinders ( 21 . 22 . 23 . 24 . 25 . 26 ) have all positive rough running values (L21, L22, L23, L24, L25, L26), is detected as defective. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nur dann darauf geschlossen wird, dass in allen Zylindern (21, 22, 23, 24, 25, 26) einer Zylinderbank (2) Aussetzer vorliegen, wenn alle positiven Laufunruhewerte (L21, L22, L23, L24, L25, L26) über einem ersten Schwellenwert (S1) liegen und alle negativen Laufunruhewerte (L31, L32, L33, L34, L35, L36) unter einem zweiten Schwellenwert (S2) liegen.A method according to claim 1 or 2, characterized in that only then it is concluded that in all cylinders ( 21 . 22 . 23 . 24 . 25 . 26 ) a cylinder bank ( 2 ) Misfires are present when all positive rough running values (L21, L22, L23, L24, L25, L26) are above a first threshold (S1) and all negative rough running values (L31, L32, L33, L34, L35, L36) are below a second threshold (S2) lie. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufunruhewerte (L21, L22, L23, L24, L25, L26, L31, L32, L33, L34, L35, L36) aus Drehzahlschwankungen des Verbrennungsmotors (1) ermittelt werden.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the rough running values (L21, L22, L23, L24, L25, L26, L31, L32, L33, L34, L35, L36) from speed fluctuations of the internal combustion engine ( 1 ) be determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Zylinderbank (2, 3) mehr als vier Zylinder aufweist. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that each cylinder bank ( 2 . 3 ) has more than four cylinders. Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 durchzuführen.A computer program adapted to perform each step of the method of any one of claims 1 to 5. Maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm nach Anspruch 6 gespeichert ist.A machine-readable storage medium on which a computer program according to claim 6 is stored. Elektronisches Steuergerät (5), welches eingerichtet ist, Aussetzer in allen Zylindern (21, 22, 23, 24, 25, 26) einer Zylinderbank (2) eines Verbrennungsmotors (1) mit zwei Zylinderbänken (2, 3) mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zu erkennen.Electronic control unit ( 5 ), which is set up dropouts in all cylinders ( 21 . 22 . 23 . 24 . 25 . 26 ) a cylinder bank ( 2 ) of an internal combustion engine ( 1 ) with two cylinder banks ( 2 . 3 ) by means of a method according to one of claims 1 to 5.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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