DE102020215700B4 - Method for detecting dropouts - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Erkennen von Aussetzern im Betrieb eines Verbrennungsmotors (12), bei dem in einem ersten Verfahrensablauf Segmentzeiten erfasst werden und anhand der Segmentzeiten eine Laufunruhe (102) erkannt wird, mit der Aussetzer erkannt werden, wobei für den Fall, dass die Laufunruhe (102) dauerhaft Aussetzer auf einem Zylinder erkennt, auf einen zweiten Verfahrensablauf umgeschaltet wird, wobei bei dem zweiten Verfahrensablauf die Aussetzer auf Grundlage einer durchgeführten Frequenzanalyse erkannt werden.Method for detecting misfires during operation of an internal combustion engine (12), in which segment times are recorded in a first method sequence and, based on the segment times, an uneven running (102) is detected with which misfires are detected, wherein in the event that the uneven running (102) permanently detects misfires on a cylinder, a switch is made to a second method sequence, wherein in the second method sequence the misfires are detected on the basis of a frequency analysis carried out.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen von Aussetzern im Betrieb eines Verbrennungsmotors und eine Anordnung zum Durchführen des Verfahrens.The invention relates to a method for detecting misfires in the operation of an internal combustion engine and an arrangement for carrying out the method.

Stand der TechnikState of the art

Die Erkennung von Aussetzern beim Betrieb eines Verbrennungsmotors ist von großer Bedeutung, da solche Aussetzer, die auch als Verbrennungsaussetzer bezeichnet werden, zu einem Anstieg der im Betrieb des Verbrennungsmotors emittierten Schadstoffe führen und darüber hinaus eine Schädigung eines Katalysators im Abgastrakt des Verbrennungsmotors verursachen können. Die Erkennung von Verbrennungsaussetzern wird auch als DMD (diagnosis misfire detection) bezeichnet.The detection of misfires during the operation of an internal combustion engine is of great importance, since such misfires, which are also referred to as combustion misfires, lead to an increase in the pollutants emitted during operation of the internal combustion engine and can also cause damage to a catalyst in the exhaust system of the internal combustion engine. The detection of combustion misfires is also referred to as DMD (diagnosis misfire detection).

Die Druckschrift DE 198 14 732 A1 beschreibt ein Verfahren zur hochaufgelösten Drehzahlerfassung bei mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen. Die Drehzahlerfassung erfolgt dabei auf Basis von Zeiten, in denen die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors vorbestimmte Winkelbereiche überstreicht und somit auf Basis von sogenannten Segmentzeiten. Die Kenntnis der hochaufgelösten Drehzahl kann dann zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern herangezogen werden.The publication DE 198 14 732 A1 describes a method for high-resolution speed detection in multi-cylinder internal combustion engines. The speed detection is based on times in which the crankshaft of the internal combustion engine covers predetermined angular ranges and thus on the basis of so-called segment times. Knowledge of the high-resolution speed can then be used to detect combustion misfires.

Aus der Druckschrift DE 10 2010 001 534 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung mindestens eines aussetzenden Zylinders einer Brennkraftmaschine bekannt. Bei dem Verfahren wird jedem Zylinder ein eigenes Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine zugeordnet. Es werden den jeweiligen Zylindern zugeordnete Laufunruhewerte ermittelt, die in Hinblick auf die Erfüllung einer Bedingung ausgewertet werden, die in Abhängigkeit von der Länge eines Winkelsegments oder eines Anteils oder eines Vielfachen hiervon aufgestellt ist und die mit einem vorgegebenen Aussetzmuster der Brennkraftmaschine korrespondiert.From the publication EN 10 2010 001 534 A1 A method for determining at least one misfiring cylinder of an internal combustion engine is known. In the method, each cylinder is assigned its own working cycle of the internal combustion engine. Rough running values assigned to the respective cylinders are determined, which are evaluated with regard to the fulfillment of a condition that is set up depending on the length of an angle segment or a proportion or a multiple thereof and that corresponds to a predetermined misfiring pattern of the internal combustion engine.

Aus der DE 196 41 916 B4 ist ein Verfahren zur Verbrennungsaussetzererkennung durch Auswertung von Drehzahlschwankungen bekannt.From the DE 196 41 916 B4 A method for detecting combustion misfires by evaluating speed fluctuations is known.

Aus der DE 10 2005 012 942 B4 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine bekannt. Hierbei wird ein Wert für eine charakteristische Eigenschaft eines Signals mit einem vorgegebenen Wert verglichen wird und abhängig von einer Abweichung des Wertes für die charakteristische Eigenschaft des Signals vom vorgegebenen Wert in einem befeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine ein Fehler erkannt.From the EN 10 2005 012 942 B4 A method and a device for operating an internal combustion engine are known. In this case, a value for a characteristic property of a signal is compared with a predetermined value and, depending on a deviation of the value for the characteristic property of the signal from the predetermined value when the internal combustion engine is running, an error is detected.

Aus der DE 10 2008 057 508 B4 ist ein Verfahren zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern bei einer Brennkraftmaschine bekannt. Das Verfahren umfasst dabei: Bestimmen eines digitalen Drehzahlsignals der Kurbelwelle, Bestimmen eines Auswertefensters für das Drehzahlsignal, Transformieren des in dem Auswertefenster befindlichen Drehzahlsignals in einen Winkel-Frequenz-Bereich, wobei das Drehzahlsignal in dem Winkel-Frequenz-Bereich durch mehrere Ordnungen charakterisiert wird, Berechnen eines Laufunruhemaßes aus zumindest mehreren der Ordnungen unterhalb einer Zündordnung, und Vergleichen des Laufunruhemaßes mit einem Schwellwert.From the EN 10 2008 057 508 B4 A method for detecting combustion misfires in an internal combustion engine is known. The method comprises: determining a digital speed signal of the crankshaft, determining an evaluation window for the speed signal, transforming the speed signal in the evaluation window into an angle-frequency range, wherein the speed signal in the angle-frequency range is characterized by several orders, calculating a rough running measure from at least several of the orders below an ignition order, and comparing the rough running measure with a threshold value.

Es ist somit grundsätzlich bekannt, die Aussetzer-Erkennung entweder drehzahlbasiert ohne Frequenzanalyse oder mit Nutzung einer Frequenzanalyse durchzuführen.It is therefore generally known that misfire detection can be carried out either on a speed-based basis without frequency analysis or using frequency analysis.

Zu beachten ist, dass Bauteiltoleranzen und Bauteildrifts des gesamten Antriebstrangs, soweit dies für eine DMD relevant ist, von den bislang bekannten Verfahren nicht mehr ausreichend abgefangen werden. Dies führt bei mehreren OEMs (original equipment manufacturer) zu einem unerwünschten Fehlverhalten hinsichtlich der Erkennung nicht aussetzender Zylinder oder der Nichterkennung von mehr als einem aussetzenden Zylinder.It should be noted that component tolerances and component drifts of the entire drive train, as far as this is relevant for a DMD, are no longer adequately compensated for by the methods known to date. This leads to undesirable malfunctions at several OEMs (original equipment manufacturers) with regard to the detection of non-misfiring cylinders or the non-detection of more than one misfiring cylinder.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Anordnung gemäß Anspruch 9 vorgestellt. Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.Against this background, a method with the features of claim 1 and an arrangement according to claim 9 are presented. Embodiments emerge from the dependent claims and from the description.

Das vorgestellte Verfahren dient zum Erkennen von Aussetzern im Betrieb eines Verbrennungsmotors, bei dem in einem ersten Verfahrensablauf Segmentzeiten erfasst werden und anhand der Segmentzeiten eine Laufunruhe erkannt wird. Mit der Laufunruhe werden Aussetzer erkannt, wobei für den Fall, dass die Laufunruhe dauerhaft Aussetzer auf einem Zylinder erkennt, auf einen zweiten Verfahrensablauf umgeschaltet wird, wobei bei dem zweiten Verfahrensablauf die Aussetzer auf Grundlage einer durchgeführten Frequenzanalyse erkannt werden.The method presented is used to detect misfires in the operation of an internal combustion engine, in which segment times are recorded in a first process sequence and based on the segment time uneven running is detected. The uneven running is used to detect misfires, and if the uneven running detects misfires on a cylinder on a permanent basis, a second procedure is switched to, whereby in the second procedure the misfires are detected on the basis of a frequency analysis carried out.

Das Verfahren ist somit in zwei Verfahrensabläufe untergliedert, wobei zunächst der erste Verfahrensablauf ausgeführt wird und erst dann, wenn eine bestimmte Bedingung erfüllt ist, auf den zweiten Verfahrensablauf umgeschaltet wird.The process is thus divided into two procedures, whereby the first procedure is executed first and only then, when a certain condition is met, is the process switched to the second procedure.

Im Rahmen des ersten Verfahrensablaufs werden bspw. im gefeuerten Betrieb oder im Schubbetrieb erste Korrekturwerte gebildet und mit den Segmentzeiten so verknüpft, dass Abweichungen der Segmentzeiten unterschiedlicher Segmente bspw. im gefeuerten Betrieb oder im Schubbetrieb ausgeglichen werden, so dass korrigierte Segmentzeiten erhalten werden, und wobei außerhalb des Schubbetriebs auf Basis der korrigierten Segmentzeiten weitere Korrekturwerte bestimmt werden und mit den korrigierten Segmentzeiten oder den ggf. weiterverarbeiteten Segmentzeiten so verknüpft werden, dass die Abweichungen der korrigierten Segmentzeiten oder der ggf. weiterverarbeiteten korrigierten Segmentzeiten untereinander im aussetzerfreien Betrieb ausgeglichen werden.As part of the first process sequence, for example in fired operation or in overrun operation, initial correction values are formed and linked to the segment times in such a way that deviations in the segment times of different segments, for example in fired operation or in overrun operation, are compensated so that corrected segment times are obtained, and outside of overrun operation, further correction values are determined on the basis of the corrected segment times and linked to the corrected segment times or the possibly further processed segment times in such a way that the deviations in the corrected segment times or the possibly further processed corrected segment times are compensated for in interruption-free operation.

Die beschriebene Anordnung dient zum Durchführen des vorgestellten Verfahrens und ist bspw. in einer Hardware und/oder Software implementiert. Die Anordnung kann in einem Steuergerät eines Kraftfahrzeugs integriert oder als solches ausgebildet sein.The arrangement described serves to carry out the method presented and is implemented, for example, in hardware and/or software. The arrangement can be integrated in a control unit of a motor vehicle or designed as such.

Es werden nachstehend hierin verwendete Begriffe näher erläutert: The following terms used herein are defined in more detail:

SegmentzeitSegment time

Zeit, die pro Zylinder benötigt wird, damit 720/Zylinderanzahl Grad Kurbelwelle am Sensor an der Kurbelwelle vorbei streichen. Bei einem Aussetzer, d. h. bei fehlendem Drehmoment, steigt diese Zeit im Vergleich zu einer korrekten Verbrennung an.Time required per cylinder for 720/number of cylinders degrees of crankshaft to pass the sensor on the crankshaft. In the event of a misfire, i.e. a lack of torque, this time increases compared to correct combustion.

LaufunruheUnsteady running

Aus dem Vergleich von zwei in Zündreihenfolge aufgenommenen Segmentzeiten wird die sogenannte Laufunruhe berechnet, die quasi eine Änderung der Kurbelwellen-Drehzahl in Bezug auf den gerade gezündeten Zylinder darstellt.The so-called uneven running is calculated from the comparison of two segment times recorded in the ignition sequence, which essentially represents a change in the crankshaft speed in relation to the cylinder that has just been fired.

Laufunruhe-SchwelleUnsteady running threshold

Es wird Betriebspunkt-abhängig für die vorstehend genannte Laufunruhe eine Schwelle festgelegt. Jede Zündung, die ein Laufunruhesignal oberhalb dieser Schwelle aufweist, wird als Aussetzer gezählt, sofern die Funktion aktiv ist, also z. B. nicht im Schub.A threshold is set for the above-mentioned uneven running depending on the operating point. Every ignition that shows an uneven running signal above this threshold is counted as a misfire, provided the function is active, e.g. not in overrun.

DaueraussetzerPermanent interruptions

Auf einem Zylinder treten dauerhaft Aussetzer auf, ein 4-Zylindermotor läuft also nur noch auf drei Zylindern.One cylinder is constantly misfiring, meaning a 4-cylinder engine is only running on three cylinders.

Mehrfachaussetzer symmetrisch (MA sym)Multiple dropouts symmetrical (MA sym)

Auf mehr als einem Zylinder treten dauerhaft Aussetzer auf, alle Zylinder mit Aussetzern zünden auf dem gleichen Kurbelwellen-Segment. Beispiel mit 4 Zylindern: 2 Zylinder nicht in Zündreihenfolge setzen aus.More than one cylinder is constantly misfiring, all cylinders with misfiring fire on the same crankshaft segment. Example with 4 cylinders: 2 cylinders are not firing in the correct order.

Mehrfachaussetzer asymmetrisch (MA asym)Multiple dropouts asymmetric (MA asym)

Auf mehr als einem Zylinder treten dauerhaft Aussetzer auf, alle Zylinder mit Aussetzern zünden nicht auf dem gleichen Kurbelwellen-Segment. Beispiel mit 4 Zylindern: 2 Zylinder in Zündreihenfolge setzen aus.More than one cylinder is constantly misfiring, and all cylinders with misfiring do not fire on the same crankshaft segment. Example with 4 cylinders: 2 cylinders in the firing order fail.

Das vorgestellte Verfahren ermöglicht eine Verbesserung der Diagnose Aussetzererkennung bezüglich der Erkennbarkeit der gesetzlich geforderten Aussetzermuster für kontinuierliche Aussetzer an kritischen Triebsträngen. Die nachstehend beschriebene Optimierung unterstützt das richtige Lokalisieren bzw. Pinpointing einer defekten Baugruppe, was im Rahmen der On-Board-Diagnose der OEMs erforderlich ist.The presented method enables an improvement of the diagnostic misfire detection with regard to the recognition of the legally required misfire patterns for continuous misfires at critical drivetrains. The optimization described below supports the correct localization or pinpointing of a defective assembly, which is required as part of the OEMs' on-board diagnostics.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings

• 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrtzeugs. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a drive train of a motor vehicle.
• 2 zeigt in einer stark vereinfachten Form eine Ausführung der vorgestellten Anordnung. 2 shows in a highly simplified form an implementation of the presented arrangement.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.The invention is illustrated schematically by means of embodiments in the drawings and is described in detail below with reference to the drawings.

Ein in 1 dargestelltes Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeugtriebstrangs ist insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet und umfasst einen Verbrennungsmotor 12 mit einer Kurbelwelle 14. An der Kurbelwelle 14 sind Kolben 16, 18, 20 und 22 gelagert. Die Kolben 16, 18, 20, 22 sind jeweils einem Zylinder zugeordnet, der entsprechend der Zündfolge des Verbrennungsmotors 12 in der 1 mit 1, 2, 3 und 4 bezeichnet ist.A in 1 The embodiment of a motor vehicle drive train shown is designated overall by the reference numeral 10 and comprises an internal combustion engine 12 with a crankshaft 14. Pistons 16, 18, 20 and 22 are mounted on the crankshaft 14. The pistons 16, 18, 20, 22 are each assigned to a cylinder which is arranged in the ignition sequence of the internal combustion engine 12 in the 1 marked 1, 2, 3 and 4.

Die Kurbelwelle 14 ist über ein als Zweimassenschwungrad ausgebildetes Mehrmassenschwungrad 24 mit einer Kupplung 26 verbunden. Das Mehrmassenschwungrad 24 umfasst eine erste Masse 28, die drehfest mit der Kurbelwelle 14 verbunden ist. Ferner umfasst das Mehrmassenschwungrad 24 eine zweite Masse 30, die an der ersten Masse 28 derart gelagert ist, dass die zweite Masse 30 relativ zu der ersten Masse 28 schwingfähig ist. Die Massen 28 und 30 sind insbesondere mittels Federn 32 miteinander verbunden, so dass die zweite Masse 30 in einer Drehrichtung 34 der Kurbelwelle 14 und hierzu entgegengesetzt schwingfähig ist.The crankshaft 14 is connected to a clutch 26 via a multi-mass flywheel 24 designed as a dual-mass flywheel. The multi-mass flywheel 24 comprises a first mass 28 which is connected to the crankshaft 14 in a rotationally fixed manner. The multi-mass flywheel 24 also comprises a second mass 30 which is mounted on the first mass 28 such that the second mass 30 can oscillate relative to the first mass 28. The masses 28 and 30 are connected to one another in particular by means of springs 32 so that the second mass 30 can oscillate in a direction of rotation 34 of the crankshaft 14 and opposite thereto.

Die Kupplung 26 umfasst eine Mitnehmerscheibe 36, die auf einander abgewandten Seiten angeordnete Kupplungsbeläge 38 aufweist. Die Kupplung 26 weist ferner eine Druckplatte 40 auf, die mittels einer Tellerfeder 42 gegen die Kupplungsbeläge 38 der Mitnehmerscheibe 36 gedrückt werden kann, um einen Kraftschluss zwischen der Mitnehmerscheibe 36 und der zweiten Masse 30 herzustellen. Die Mitnehmerscheibe 36 ist drehfest mit einer Getriebeeingangswelle 44 verbunden, so dass bei geschlossener Kupplung eine Drehbewegung der Kurbelwelle 14 auf die Getriebeeingangswelle 44 übertragen wird. In dem in 1 dargestellten, entkuppelten Zustand der Kupplung 26 ist die zweite Masse 30 relativ zu der ersten Masse 28 schwingfähig. Dies führt dazu, dass eine schwingende Bewegung der zweiten Masse 30 über die Federn 32 auf die erste Masse 28 und somit auf die Kurbelwelle 14 übertragen wird.The clutch 26 comprises a drive plate 36, which has clutch linings 38 arranged on opposite sides. The clutch 26 also has a pressure plate 40, which can be pressed against the clutch linings 38 of the drive plate 36 by means of a plate spring 42 in order to establish a frictional connection between the drive plate 36 and the second mass 30. The drive plate 36 is connected in a rotationally fixed manner to a transmission input shaft 44, so that when the clutch is closed, a rotational movement of the crankshaft 14 is transmitted to the transmission input shaft 44. In the 1 In the uncoupled state of the clutch 26 shown, the second mass 30 is capable of oscillating relative to the first mass 28. This results in an oscillating movement of the second mass 30 being transmitted via the springs 32 to the first mass 28 and thus to the crankshaft 14.

Der Kraftfahrzeugtriebstrang 10 umfasst ferner ein Steuergerät 46, das über Datenleitungen (ohne Bezugszeichen) mit einem Kurbelwellensensor 48 sowie mit einem Nockenwellensensor 50 verbunden ist. Der Kurbelwellensensor 48 dient zur Erfassung eines am Umfang der ersten Masse 28 angeordneten Zahnmusters, so dass die Winkelposition der Kurbelwelle 14 über einen Gradbereich von 360° bestimmt werden kann. Mit Hilfe des Nockenwellensensors 50 kann darüber hinaus die Winkelposition einer (nicht dargestellten) Nockenwelle erfasst werden, so dass die Winkelposition der Kurbelwelle 14 über ein Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine 12 von 720° bestimmt werden kann.The motor vehicle drive train 10 further comprises a control unit 46, which is connected via data lines (without reference numerals) to a crankshaft sensor 48 and to a camshaft sensor 50. The crankshaft sensor 48 is used to detect a tooth pattern arranged on the circumference of the first mass 28, so that the angular position of the crankshaft 14 can be determined over a range of degrees of 360°. With the help of the camshaft sensor 50, the angular position of a camshaft (not shown) can also be detected, so that the angular position of the crankshaft 14 can be determined over a working cycle of the internal combustion engine 12 of 720°.

Bei dem dargestellten Verbrennungsmotor 12 mit einer Zylinderzahl n = 4 ist jedem der Zylinder 1 bis 4 eines von vier unterschiedlichen, aufeinander folgenden Winkelsegmenten zugeordnet, wobei sich jedes dieser Winkelsegmente über 180° erstreckt.In the illustrated internal combustion engine 12 with a number of cylinders n = 4, each of the cylinders 1 to 4 is assigned one of four different, consecutive angular segments, each of these angular segments extending over 180°.

Wenn während des Betriebs des Verbrennungsmotors 12 einer oder mehrere der Zylinder 1 bis 4 aussetzen, dreht sich die Kurbelwelle 14 nicht gleichmäßig, sondern sie ist positiven und negativen Beschleunigungen ausgesetzt.If one or more of the cylinders 1 to 4 fail during operation of the internal combustion engine 12, the crankshaft 14 does not rotate uniformly, but is subjected to positive and negative accelerations.

Eine Verlängerung der Winkelsegmentzeiten aufgrund eines aussetzenden Zylinders geht üblicherweise mit einer positiven Laufunruhe einher, während sich verkürzende Winkelsegmentzeiten, die an verbrennenden Zylindern anliegen, mit negativen Laufunruhen einhergehen.An increase in the angle segment times due to a misfiring cylinder is usually accompanied by a positive running unevenness, while shortening angle segment times due to burning cylinders are accompanied by negative running unevenness.

Somit kann in einem von der Masse 30 ungestörten Zustand des Verbrennungsmotors 12 ein aussetzender Zylinder dadurch erkannt werden, dass diesem Zylinder ein positiver Laufunruhewert zugeordnet ist. Wenn jedoch die zweite Masse 30 Schwingungen auf die erste Masse 28 und somit auf die Kurbelwelle 14 überträgt, ist es möglich, dass eine Überlagerung in einer Weise erfolgt, dass eine einem aussetzenden Zylinder zugeordnete Laufunruhe nicht positiv, sondern negativ ist. Hierdurch könnte ein solcher Zylinder irrtümlicherweise nicht als aussetzender Zylinder, sondern als verbrennender Zylinder erkannt werden. Demzufolge wird ein solcher Zylinder nicht abgeschaltet werden, bspw. durch Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr und gegebenenfalls der Zündung.Thus, in a state of the internal combustion engine 12 in which the mass 30 is not causing any disturbance, a misfiring cylinder can be identified by assigning a positive rough running value to this cylinder. However, if the second mass 30 transmits vibrations to the first mass 28 and thus to the crankshaft 14, it is possible that a superposition occurs in such a way that a rough running value assigned to a misfiring cylinder is not positive but negative. As a result, such a cylinder could be mistakenly identified as a burning cylinder rather than a misfiring cylinder. Consequently, such a cylinder will not be switched off, for example by interrupting the fuel supply and possibly the ignition.

In entsprechender Weise kann es bei einer Überlagerung der Schwingungen der zweiten Masse 30 und der Schwingungen der Kurbelwelle 14 vorkommen, dass einem verbrennenden Zylinder mit kürzeren Winkelsegmentzeiten, die mit einer negativen Laufunruhe einhergehen, so beeinflusst werden, dass sich die Winkelsegmentzeiten so ändern, dass eine positive Laufunruhe, also ein positiver Laufunruhewert, erkannt wird. Demzufolge könnte ein solcher Zylinder, der funktionsfähig ist, irrtümlicherweise abgeschaltet werden.In a corresponding manner, when the vibrations of the second mass 30 and the vibrations of the crankshaft 14 are superimposed, it can happen that a combustion cylinder with shorter angle segment times, which are associated with negative uneven running, is influenced in such a way that the angle segment times change in such a way that positive uneven running, i.e. a positive uneven running value, is detected. As a result, such a cylinder that is functional could be switched off by mistake.

Um auch dann, wenn eine Störung der Laufunruhe 14 durch die Masse 30 vorliegt, zuverlässig bestimmen zu können, welcher oder welche der Zylinder 1 bis 4 aussetzt bzw. aussetzen, werden die Laufunruhewerte im Hinblick darauf geprüft, ob und wenn ja welche der folgenden Bedingungen erfüllt sind: $$\left|\text{luts}\left(\mathrm{\alpha }\right)+\text{luts}\left(\mathrm{\alpha }+{\mathrm{\alpha }}_{\text{Segment}}\right)\right|<\epsilon \approx 0$$

$$\left|\text{luts}\left(\mathrm{\alpha }\right)+\text{luts}\left(\mathrm{\alpha }+\frac{\text{n}}{2}{\mathrm{\alpha }}_{\text{Segment}}\right)\right|<\epsilon \approx 0$$

mit

luts(α)

Laufunruhewert bei Kurbelwellenposition α

αSegment

Länge eines Winkelsegments

n

Zylinderanzahl

a

Schwellwert

In order to be able to reliably determine which of the cylinders 1 to 4 is failing even if the uneven running 14 is disturbed by the mass 30, the uneven running values are checked with regard to whether and, if so, which of the following conditions are met: $$\left|\text{luts}\left(\mathrm{\alpha }\right)+\text{luts}\left(\mathrm{\alpha }+{\mathrm{\alpha }}_{\text{segment}}\right)\right|<\epsilon \approx 0$$

$$\left|\text{luts}\left(\mathrm{\alpha }\right)+\text{luts}\left(\mathrm{\alpha }+\frac{\text{<figure-callout id="2" label="n" filenames="DE102020215700B4\_0005.png" state="{{state}}">n</figure-callout>}}{2}{\mathrm{\alpha }}_{\text{segment}}\right)\right|<\epsilon \approx 0$$

with

luts(α)

Rough running value at crankshaft position α

αSegment

Length of an angle segment

n

Number of cylinders

a

Threshold

Für das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel beträgt die Länge eines Winkelsegments 180°, die Zylinderanzahl 4 und der Schwellwert bspw. 5. Bzgl. der 1 wird auch auf die Druckschrift DE 10 2020 001 534 A1 verwiesen.For the embodiment shown in the drawing, the length of an angle segment is 180°, the number of cylinders is 4 and the threshold value is 5, for example. 1 will also refer to the printed matter EN 10 2020 001 534 A1 referred to.

Es werden in Ausgestaltung des beschriebenen Verfahrens im Fehlerspeicher für die Werkstatt alle aussetzenden Zylinder abgelegt, ohne Fehldiagnosen anderer Zylinder. Weiterhin wird der Komponentenschutz gegen Fahrzeugbrand durch Abschaltung der Einspritzung ausschließlich auf den aussetzenden Zylindern bereitgestellt.In the described process, all misfiring cylinders are stored in the error log for the workshop, without misdiagnosing other cylinders. Furthermore, component protection against vehicle fire is provided by switching off the injection exclusively on the misfiring cylinders.

Sofern die Laufunruhe dauerhafte Aussetzer auf einem Zylinder erkennt, wird auf das neue Verfahren umgeschaltet. Bevor näher auf die motorinternen Abläufe eingegangen wird, werden Signalnamen im Motorsteuergerät beschrieben:If the engine irregularity detects permanent misfires in a cylinder, the new procedure is switched to. Before going into more detail about the internal engine processes, the signal names in the engine control unit are described:

MisfDet_stMisfContMisfDet_stMisfCont

Wenn dieses Signal wahr bzw. true ist, wurden in drei aufeinander folgendenden Arbeitsspielen des Verbrennungsmotors auf mindestens einem Zylinder Aussetzer erkanntIf this signal is true, misfires were detected on at least one cylinder in three consecutive working cycles of the combustion engine

MisfDet_dnMisfDet_dn

Laufunruhe, Berechnung zündsynchron, also immer zum aktuell zündenden Zylinder. Ziel ist, sporadische Aussetzer oder dauerhaft anstehende Aussetzer auf einem Zylinder zu detektieren.Rough running, calculation synchronized with ignition, i.e. always for the cylinder that is currently firing. The aim is to detect sporadic misfires or permanent misfires on a cylinder.

MisfDet_dnThdMisfDet_dnThd

Laufunruhe-Schwelle für das Signal MisfDet, wird Betriebspunkt-abhängig aus verschiedenen Kennfeldern interpoliert.The rough running threshold for the MisfDet signal is interpolated from various characteristic maps depending on the operating point.

MisfDet_dnFltdMisfDet_dnFltd

Laufunruhe, gefiltert aus MisfDet_dn und mit MAX-Auswahl aus anderen Signalen (_dnDif/ _dnDifnxt) am Eingang des Filters. Ziel ist, dauerhaft anstehende Aussetzer auf einem oder mehreren Zylindern zu detektieren.Rough running, filtered from MisfDet_dn and with MAX selection from other signals (_dnDif/ _dnDifnxt) at the input of the filter. The aim is to detect persistent misfires on one or more cylinders.

MisfDet_dnThdContMisfDet_dnThdCont

Laufunruhe-Schwelle für das Signal MisfDet_dnFlt, wird Betriebspunkt-abhängig aus verschiedenen Kennfeldern interpoliert, interpolierter Wert ist nicht die Schwelle, sondern der Offset auf die aktuelle negative Laufunruhe MisfDet_dnFltd, im Rahmen der Schwellenberechnung wird die finale Schwelle also durch dauerhaft anstehende Aussetzer „herunter gezogen“.The rough running threshold for the MisfDet_dnFlt signal is interpolated from various characteristic maps depending on the operating point. The interpolated value is not the threshold but the offset to the current negative rough running MisfDet_dnFltd. As part of the threshold calculation, the final threshold is therefore "pulled down" by permanently pending misfires.

MisfDet_dnDifnxtMisfDet_dnDifnxt

n ist der Index der Zündung, dann ist $$\text{MisfDet}\_\text{dnDifNxt}\left(\text{n}\right)=\text{MisfDet}\_\text{dn}\left(\text{n}\right)-\text{MisfDet}\_\text{dn}\left(\text{n}+1\right)$$

n is the index of ignition, then $$\text{MisfDet}\_\text{dnDifNxt}\left(\text{n}\right)=\text{MisfDet}\_\text{dn}\left(\text{n}\right)-\text{MisfDet}\_\text{dn}\left(\text{n}+1\right)$$

Ziel ist, am Beispiel 4 Zylinder, die Nutzung für

• - 2 aussetzende Zylinder nicht in Zündreihenfolge, da Laufunruhe dann in Zündreihenfolge +x/ -x/ +x/ -x
• - 2 aussetzende Zylinder in Zündreihenfolge, Optimierung des zweiten aussetzenden Zylinders.

The aim is, using the example of 4 cylinders, to use

• - 2 misfiring cylinders not in firing order, because running irregularities then in firing order +x/ -x/ +x/ -x
• - 2 misfiring cylinders in firing order, optimization of the second misfiring cylinder.

Das Signal wird nicht selbst mit einer Schwelle verglichen, sondern als MAX-Auswahl in den Filtereingang von MisfDet_dnFltd eingerechnet. Die Aussetzer-Erkennung wird im Hintergrund berechnet, das Signal (n+1) aus der Zukunft ist also zugänglich.The signal itself is not compared with a threshold, but is included as a MAX selection in the filter input of MisfDet_dnFltd. The dropout detection is calculated in the background, so the signal (n+1) from the future is accessible.

MisfDet_dnDifNxtNxtMisfDet_dnDifNxtNxt

Ähnliches Signal wie MisfDet_dnDifNxt, $$\text{MisfDet}\_\text{dnDifNxtNxt}\left(\text{n}\right)=\text{MisfDet}\_\text{dn}\left(\text{n}\right)-\text{MisfDet}\_\text{dn}\left(\text{n}+2\right)$$

Similar signal to MisfDet_dnDifNxt, $$\text{MisfDet}\_\text{dnDifNxtNxt}\left(\text{n}\right)=\text{MisfDet}\_\text{dn}\left(\text{n}\right)-\text{MisfDet}\_\text{dn}\left(\text{n}+2\right)$$

Ziel ist, am Beispiel 4 Zylinder,

• - 2 aussetzende Zylinder in Zündreihenfolge, Optimierung des ersten aussetzenden Zylinders.

The aim is, using the example of 4 cylinders,

• - 2 misfiring cylinders in firing order, optimization of the first misfiring cylinder.

MisfDet_stSegTiAdpnMisfDet_stSegTiAdpn

Die Berechnung der Laufunruhe vergleicht Segmentzeiten. Die Segmente werden dabei durch zwei Zähne auf dem (60-2) Geberrad aufgespannt. Sofern beide Segmente nicht exakt gleich lang sind, Beispiel 4 Zylinder: 720/4 = 180.000 Grad, ergibt sich bereits aus dieser Toleranz des Geberrads eine Laufunruhe. Eine Zahntoleranz von 0,3 Grad kann bei hohen Drehzahlen bereits größer als ein Aussetzer sein. Daher ist vorgelagert eine Adaption des Geberrads erforderlich, MisfDet_stSegTiAdpn = wahr (true) zeigt an, dass diese vorgelagerte Adaption erfolgreich eingeschwungen ist.The calculation of the uneven running compares segment times. The segments are spanned by two teeth on the (60-2) sensor wheel. If both segments are not exactly the same length, example 4 cylinders: 720/4 = 180,000 degrees, this tolerance of the sensor wheel already results in uneven running. A tooth tolerance of 0.3 degrees can already be greater than a misfire at high speeds. An upstream adaptation of the sensor wheel is therefore required, MisfDet_stSegTiAdpn = true indicates that this upstream adaptation has successfully settled in.

Sofern die Laufunruhe dauerhaft Aussetzer auf einem Zylinder erkennt, d. h. MisfDet_stMisfCont = wahr, wird auf das neue Verfahren umgeschaltet:

• - Einrechnung der Optimierung MisfDet_dnDifNxt in das Signal MisfDet_dnFltd immer ohne aktuelle Bedingungen bzgl. MisfDet_dnThd.
• - Berechnung der Frequenzen von Nockenwelle (NW) und Kurbelwelle (KW) anhand der Laufunruhe oder basierend auf Zahnzeiten.
• - Bildung einer Ratio der Frequenzen NW und KW.
• - Bereitstellung von Betriebspunkt-abhängigen Schwellen für diese Ratio Mehrfachaussetzer symmetrisch max = Daueraussetzer min Mehrfachaussetzer asymmetrisch min = Daueraussetzer max
• - Bildung von Bit-Informationen Daueraussetzer (DA) / Mehrfachaussetzer sym. (MA sym) / Mehrfachaussetzer asymmetrisch (MA asym) und Setzen der Informationen „Aussetzer erkannt“ entsprechend der folgenden Logik:
  • wenn DA -> höchster Zylinder in MisfDet_dnFltdCyl berücksichtigen,
  • wenn MA sym -> höchste zwei Zylinder in MisfDet_dnFltdCyl berücksichtigen,
  • wenn MA asym -> Optimierung MisfDet_dnDifNxtNxt in MisfDet_dnFltd
  • einrechnen und dann höchste zwei Zylinder in MisfDet_dnFltdCyl berücksichtigen.
• - Anmerkung: Ansatz gilt so für 4-Zylinder-Motoren, Weiterarbeit für andere Zylinderzahlen erforderlich. MisfDet_dnDifNxtNxt ist für 4 Zylinder analog zu MisfDet_dnDif zu berechnen als Unterschied aber für MisfDet_stSegTiAdpn = wahr.

If the uneven running detects permanent misfires on a cylinder, ie MisfDet_stMisfCont = true, the new procedure is switched to:

• - The optimization MisfDet_dnDifNxt is always included in the signal MisfDet_dnFltd without current conditions regarding MisfDet_dnThd.
• - Calculation of the frequencies of camshaft (NC) and crankshaft (CW) based on the running roughness or based on tooth timing.
• - Formation of a ratio of the frequencies NW and KW.
• - Provision of operating point dependent thresholds for this ratio Multiple misfires symmetrical max = continuous misfires min Multiple misfires asymmetrical min = continuous misfires max
• - Formation of bit information continuous dropouts (DA) / multiple dropouts sym. (MA sym) / multiple dropouts asymmetric (MA asym) and setting of the information “dropout detected” according to the following logic:
  • if DA -> highest cylinder in MisfDet_dnFltdCyl take into account,
  • if MA sym -> consider highest two cylinders in MisfDet_dnFltdCyl,
  • if MA asym -> optimization MisfDet_dnDifNxtNxt in MisfDet_dnFltd
  • and then consider the highest two cylinders in MisfDet_dnFltdCyl.
• - Note: This approach applies to 4-cylinder engines, further work is required for other numbers of cylinders. MisfDet_dnDifNxtNxt is to be calculated for 4 cylinders analogously to MisfDet_dnDif as the difference but for MisfDet_stSegTiAdpn = true.

2 zeigt stark vereinfacht das Vorgehen gemäß einer Ausführung des vorgestellten Verfahrens. Die Darstellung zeigt eine Anordnung zum Durchführen des Verfahrens, die insgesamt mit der Bezugsziffer 100 bezeichnet ist. In diese Anordnung 100 geht eine Laufunruhe 102 ein. Als Ergebnis 104 ergibt sich bei dauerhaft anstehenden Aussetzern ein korrektes Pinpointing bzgl. Fehlerspeicher/Werkstatt und ein Komponentenschutz gegen Fahrzeugbrand. 2 shows a highly simplified procedure according to an embodiment of the method presented. The illustration shows an arrangement for carrying out the method, which is designated overall with the reference number 100. This arrangement 100 includes a rough running 102. The result 104 in the case of persistent misfires is correct pinpointing with regard to the error memory/workshop and component protection against vehicle fire.

Claims (10)

Verfahren zum Erkennen von Aussetzern im Betrieb eines Verbrennungsmotors (12), bei dem in einem ersten Verfahrensablauf Segmentzeiten erfasst werden und anhand der Segmentzeiten eine Laufunruhe (102) erkannt wird, mit der Aussetzer erkannt werden, wobei für den Fall, dass die Laufunruhe (102) dauerhaft Aussetzer auf einem Zylinder erkennt, auf einen zweiten Verfahrensablauf umgeschaltet wird, wobei bei dem zweiten Verfahrensablauf die Aussetzer auf Grundlage einer durchgeführten Frequenzanalyse erkannt werden.Method for detecting misfires during operation of an internal combustion engine (12), in which segment times are recorded in a first method sequence and, based on the segment times, an uneven running (102) is detected with which misfires are detected, wherein in the event that the uneven running (102) permanently detects misfires on a cylinder, a switch is made to a second method sequence, wherein in the second method sequence the misfires are detected on the basis of a frequency analysis carried out. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem im Rahmen des ersten Verfahrensablaufs in einem Betrieb erste Korrekturwerte gebildet und mit den Segmentzeiten so verknüpft werden, dass Abweichungen der Segmentzeiten unterschiedlicher Segmente ausgeglichen werden, so dass korrigierte Segmentzeiten erhalten werden, und wobei außerhalb des Betriebs auf Basis der korrigierten Segmentzeiten weitere Korrekturwerte bestimmt werden und mit den korrigierten Segmentzeiten oder den ggf. weiterverarbeiteten Segmentzeiten so verknüpft werden, dass die Abweichungen der korrigierten Segmentzeiten oder der ggf. weiterverarbeiteten korrigierten Segmentzeiten untereinander im aussetzerfreien Betrieb ausgeglichen werden.Procedure according to Claim 1 , in which, as part of the first process sequence in an operation, first correction values are formed and linked to the segment times in such a way that deviations in the segment times of different segments are compensated for, so that corrected segment times are obtained, and wherein, outside of the operation, further correction values are determined on the basis of the corrected segment times and are linked to the corrected segment times or, if applicable, the further processed segment times in such a way that the deviations in the corrected segment times or, if applicable, the further processed corrected segment times are compensated for among one another in interruption-free operation. Verfahren nach Anspruch 2, das im Rahmen des ersten Verfahrensablaufs im gefeuerten Betrieb durchgeführt wird.Procedure according to Claim 2 which is carried out as part of the first process sequence in the fired plant. Verfahren nach Anspruch 2, das im Rahmen des ersten Verfahrensablaufs im Schubbetrieb durchgeführt wird.Procedure according to Claim 2 , which is carried out during the first procedure in overrun mode. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der zweite Verfahrensablauf eingeleitet wird, wenn ein Signal MisfDet_stMisfCont wahr ist, wobei der zweite Verfahrensablauf folgende Schritte umfasst: - Einrechnung der Optimierung MisfDet_dnDifNxt in das Signal MisfDet_dnFltd immer ohne aktuelle Bedingungen bzgl. MisfDet_dnThd, - Berechnung der Frequenzen von Nockenwelle (NW) und Kurbelwelle (KW) (14) anhand der Laufunruhe (102), - Bildung einer Ratio der Frequenzen NW und KW (14), - Bereitstellung von Betriebspunkt-abhängigen Schwellen für diese Ratio, - Bildung von Bit-Informationen Daueraussetzer (DA) / Mehrfachaussetzer sym. (MA sym) / Mehrfachaussetzer asymmetrisch (MA asym) und Setzen der Informationen „Aussetzer erkannt“.Method according to one of the Claims 1 until 4 , in which the second procedure is initiated if a signal MisfDet_stMisfCont is true, wherein the second procedure comprises the following steps: - inclusion of the optimization MisfDet_dnDifNxt in the signal MisfDet_dnFltd always without current conditions with regard to MisfDet_dnThd, - calculation of the frequencies of camshaft (NW) and crankshaft (KW) (14) based on the rough running (102), - formation of a ratio of the frequencies NW and KW (14), - provision of operating point-dependent thresholds for this ratio, - formation of bit information continuous misfires (DA) / multiple misfires sym. (MA sym) / multiple misfires asymmetric (MA asym) and setting of the information "misfires detected". Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Berechnung der Frequenzen von Nockenwelle (NW) und Kurbelwelle (KW) (14) mit Hilfe des Zahnzeiten-Ansatzes oder anhand der Laufunruhe (102) durchgeführt wird.Procedure according to Claim 5 , in which the calculation of the frequencies of the camshaft (NW) and crankshaft (KW) (14) is carried out using the tooth timing approach or based on the running unevenness (102). Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem das Setzen der Informationen „Aussetzer erkannt“ entsprechend der folgenden Logik erfolgt: wenn DA -> höchster Zylinder in MisfDet_dnFltdCyl berücksichtigen, wenn MA sym -> höchste zwei Zylinder in MisfDet_dnFltdCyl berücksichtigen, wenn MA asym -> Optimierung MisfDet_dnDifNxtNxt in MisfDet_dnFltd einrechnen und dann höchste zwei Zylinder in MisfDet_dnFltdCyl berücksichtigen.Procedure according to Claim 5 or 6 , where the setting of the information "Misfire detected" takes place according to the following logic: if DA -> take into account the highest cylinder in MisfDet_dnFltdCyl, if MA sym -> take into account the highest two cylinders in MisfDet_dnFltdCyl, if MA asym -> calculate optimization MisfDet_dnDifNxtNxt in MisfDet_dnFltd and then take into account the highest two cylinders in MisfDet_dnFltdCyl. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, das in einem 4-Zylinder-Verbrennungsmotor durchgeführt wird.Method according to one of the Claims 1 until 7 , which is carried out in a 4-cylinder combustion engine. Anordnung zum Erkennen von Aussetzern im Betrieb eines Verbrennungsmotors (12), wobei die Anordnung (100) zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 eingerichtet ist.Arrangement for detecting misfires in the operation of an internal combustion engine (12), wherein the arrangement (100) is designed to carry out a method according to one of the Claims 1 until 8th is set up. Anordnung nach Anspruch 9, die in einem Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, für dessen Antrieb der Verbrennungsmotor (12) vorgesehen ist, integriert ist.Arrangement according to Claim 9 which is integrated in a control unit of a motor vehicle which is powered by the internal combustion engine (12).

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