DE4100527A1 - Verfahren und vorrichtung zum bestimmen von aussetzern in einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Das Folgende betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen von Aussetzern in einer Brennkraftmaschine in ei­ nem Kraftfahrzeug.

Aussetzer sind in zweierlei Hinsicht problematisch. Zum einen erhöhen sie den Schadgasgehalt im Abgas, was sich be­ reits bei einer Aussetzerhäufigkeit von einigen wenigen Pro­ zent der gesamten Zündtakte auswirkt, und zum anderen führen sie zu einer Gefährdung des Katalysators durch zunächst un­ verbrannten Kraftstoff, der dann im Katalysator verbrennt. Diese Gefahr tritt ab etwa 10% Aussetzertakten bezogen auf die Gesamtzahl der Zündtakte auf, vorausgesetzt, daß nichts gegen die Auswirkung der Aussetzer unternommen wird. Eine übliche Maßnahme zum Vermeiden schädlicher Auswirkungen ist das Verbieten der Kraftstoffzufuhr zu einem Zylinder mit Aussetzern.

Stand der Technik

Es sind viele unterschiedliche Verfahren zum Bestimmen von Aussetzern bekannt, z. B. durch das Messen von Zündsignalen, das Messen des Verbrennungsdrucks, das Untersuchen von Schallsignalen, das optische Überprüfen auf Zündfunken, das Messen der Abgastemperatur im Auslaßkrümmer oder das Unter­ suchen von Kurbelwellengeschwindigkeiten innerhalb vorgege­ bener Kurbelwellenwinkelsektoren.

Die meisten dieser Verfahren sind ziemlich kompliziert und erfordern erheblichen Rechenaufwand. Um trotz des hohen Re­ chenaufwandes zu vertretbaren Rechnungszeiten zu gelangen, müssen besonders hochwertige Mikrocomputer verwendet werden. Es bestand demgemäß das Problem den Rechenaufwand zu ver­ ringern, ohne daß die Genauigkeit der Bestimmung der Aus­ setzer darunter leidet. Noch besser wäre es, wenn dabei auch noch die Genauigkeit der Bestimmung erhöht werden könnte.

Darstellung der Erfindungen

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Bestimmen von Ausset­ zern in einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug wird das Bestimmen ab Eintritt vorgegebener Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs, insbesondere der Brennkraftmaschine, so lange eingestellt, bis diese Bedingungen nicht mehr erfüllt sind. Vorzugsweise wird während derjenigen Zeitspanne, in der die Aussetzerbestimmung eingestellt ist, auch das Hoch­ zählen eines Zündtaktzählers eingestellt, dessen Zählwert zur Häufigkeitsbestimmung von Aussetzern dient.

Vorgegebene Bedingungen, während deren Erfülltsein die Aus­ setzerbestimmung eingestellt wird, sind insbesondere vorge­ gebene Betriebsbereiche, z. B. eine kurze Zeitspanne nach dem Motorstart.

Welche Bedingungen nutzbar sind, hängt stark von der Störan­ fälligkeit eines jeweiligen Aussetzerverfahrens ab. Sehr wenig anfällig sind Verfahren, die spezielle Sensoren zum Erfassen von Aussetzern aufweisen, also z. B. Zündspannungs­ sensoren, Klopfsensoren, Zündfunkensensoren oder Drucksen­ soren zum Messen des Drucks im Brennraum. Die Klopf- und Drucksensoren haben den Vorteil, daß sie nicht nur Aussetzer aufgrund eines Ausfalls der Zündung, sondern auch Aussetzer aufgrund eines nicht zündfähigen Gemischs feststellen. Drucksensoren sind hierbei störunempfindlicher als Klopfsen­ soren, da es schwierig ist, Klopfsensoren so einzustellen, daß sie eindeutig auf das Schwingungsmuster eines Aussetzers reagieren. Häufig wird durch einen Aussetzer eine Schwingung angeregt, die auch innerhalb einiger weniger Zündtakte nach dem Aussetzer dazu führen kann, daß noch irrtümlich ein wei­ terer Aussetzer erkannt wird. Bei Verwenden eines solchen Sensors ist es demgemäß von Vorteil, die Aussetzerbestimmung innerhalb einiger vorgegebener Zündtakte nach dem Feststel­ len eines Aussetzers einzustellen. Vorzugsweise findet ein solches Aussetzen über einige Zündtakte jedoch nur dann statt, wenn erstmals nach einer vorgegebenen Anzahl von War­ tezündtakten ein Aussetzer auftritt. Wurde also ein Ausset­ zer festgestellt, wurde dann die Aussetzerbestimmung für einige Zündtakte eingestellt und wird dann sogleich wieder ein Aussetzer festgestellt, bevor die Zahl der Wartezünd­ takte erreicht ist, erfolgt kein weiteres Einstellen der Aussetzerbestimmung, sondern jeder folgende Aussetzer wird gezählt, solange nicht mindestens über die vorgegebene Zahl von Wartezündtakten kein Aussetzer mehr auftritt. Erst dann wird nach einem erneuten Aussetzer die Aussetzerbestimmung für die vorgegebene Anzahl von Zündtakten wieder ausgesetzt. Die eben beschriebene vorteilhafte Ausgestaltung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens ist nicht nur in Zusammenhang mit auf Schwingungen ansprechenden Klopfsensoren von Vorteil, sondern in Zusammenhang mit allen Aussetzererfassungsverfah­ ren, die störempfindlich sind. Hierbei kommen insbesondere alle Verfahren in Betracht, die als Sensor einen ohnehin an jeder Brennkraftmaschine mit elektronischer Steuerung vor­ handenen Sensor nutzen, nämlich einen Kurbelwellenwinkelsen­ sor. Mit Hilfe eines solchen Sensors und eines Zeitzählers kann gemessen werden, innerhalb welcher Zeitspannen vorgege­ bene Kurbelwellenwinkelsektoren überstrichen werden. Aus Schwankungen in den gemessenen Zeiten für vorgegebene Kur­ belwellenwinkelsektoren kann auf Aussetzer geschlossen wer­ den. Es ist offensichtlich, daß derartige Verfahren empfind­ lich auf Schwingungen der Kurbelwelle reagieren.

Schwingungen können in einem Motor nicht nur durch Ausset­ zer, sondern auch z. B. durch Kräfte ausgelöst werden, die beim Fahren über eine holperige Strecke von den Antriebs­ rädern über den Antriebsstrang auf den Motor rückübertragen werden. Um nicht irrtümlicherweise auf derartige Schwingun­ gen zu reagieren, sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, die Aussetzerbestimmung so lange auszusetzen, wie das Signal von einem am Fahrzeug angebrachten Rüttelsensor, vorzugsweise einem Beschleuni­ gungssensor, anzeigt, daß das Fahrzeug über holperigen Un­ tergrund fährt.

Verschiedene Verfahren zum Bestimmen von Aussetzern, insbe­ sondere solche, die Signale vom genannten Kurbelwellenwin­ kelsensor nutzen, sind ziemlich rechenaufwendig. Es lassen sich für diese Verfahren jedoch häufig Grundbedingungen auf­ stellen, deren Vorhandensein anzeigt, daß sicher kein Aus­ setzer vorliegt. Eine solche Grundbedingung ist z. B. die, daß am Ende eines aktuellen Zündtaktes eine höhere Geschwin­ digkeit der Kurbelwelle vorliegt als am Ende des davor lie­ genden Zündtaktes. Das Erfülltsein dieser Bedingung zeigt an, dar sicher kein Aussetzer vorliegt. Gemäß einer Ausge­ staltung des Verfahrens wird daher der weitere Ablauf zum Bestimmen von Aussetzern eingestellt. Es werden dann die Meßsignale für den nächsten Zündtakt abgewartet. Dadurch läßt sich erheblich Rechenzeit sparen.

Bereits weiter oben wurde ausgeführt, daß als Einstellbedin­ gung das Vorliegen eines bestimmten Betriebszustandes vorge­ geben sein kann. Es wurde dort eine kurze Zeitspanne nach dem Start der Brennkraftmaschine genannt. Weitere betriebs­ zustandabhängige Bedingungen sind z. B. sehr hohe oder sehr niedrige Drehzahlen, sehr schnelle und große Last- oder Drehzahlwechsel und Schubbetrieb.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bestimmen von Aussetz­ ern in einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug ist gekennzeichnet durch

• - mindestens ein Mittel zum Erkennen von Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs
• - und ein Mittel zum Unterbrechen der Aussetztererkennung ab Eintritt vorgegebener Betriebsbedingungen so lange, bis die vorgegebenen Bedingungen nicht mehr erfüllt sind.

Zeichnung

Fig. 1A und 1B Flußdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum Bestimmen von Aussetzern in einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug, gemäß dem eine Mehrzahl von Bedingungen untersucht wird, wobei die Aussetzerbestimmung jeweils dann eingestellt wird, wenn eine der Bedingungen erfüllt ist.

Fig. 2 Schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor, einem Rüttelsensor an der Karrosse­ rie und einem Steuergerät, das u. a. zum Bestimmen von Aus­ setzern im Verbrennungsmotor dient.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Das Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1A und 1B betrifft ein Aussetzererkennungsverfahren, bei dem mit Signalen von einem Kurbelwellenwinkelsensor und einem Zeitzähler gearbei­ tet wird. Kurbelwellenwinkelsektoren liegen symmetrisch zum oberen Totpunkt eines Zylinders vor dessen Zündtakt. Bei einem Vier-Zylindermotor erstreckt sich der Sektor von 90° vor dem genannten oberen Totpunkt bis 90° dahinter. Der Zeitzähler mißt die jeweilige Zeitspanne T_n, innerhalb der der genannte Sektor bezogen auf einen jeweiligen Zündtakt n überstrichen wird. Findet ein Aussetzer statt, ist aufgrund der genannten Sektorlage die gemessene Zeitspanne noch kaum gegenüber derjenigen Zeitspanne verlängert, die bezogen auf den vorigen Zündtakt gemessen wurde: Jedoch ist die Zeit­ spanne T_n+1 für den folgenden Zündtakt verlängert, und zwar auch dann, wenn in diesem folgenden Zündtakt kein Aussetzer auftritt. Die Differenz D₁=T_n+1-Tn wird als Maß verwen­ det, um zu beurteilen, ob ein Aussetzer vorliegt. Ohne Aus­ setzer und Beschleunigungen und Verzögerungen muß die ge­ nannte Differenz Null sein. Um Effekte durch Beschleunigun­ gen oder Verzögerungen von Effekten durch Aussetzer unter­ scheiden zu können, wird noch eine zweite Differenz D₂=T_n+2-T_n+1 gebildet. Bei linearen Beschleunigungen und Verzögerungen werden beide Differenzen D₁ und D₂ gleich sein, jedoch nicht bei Aussetzern. Die Differenz zwischen den beiden Differenzen ist demgemäß ein verbessertes Maß für die Laufunruhe. Diese wird als LU=(D₁-D₂)/T_n ³ berechnet. Der so berechnete Laufunruhewert wird dann mit einem Schwellwert LUSW verglichen. Überschreitet der berechnete Wert den Schwellwert, wird dies als Zeichen für das Vorlie­ gen eines Aussetzers gewertet.

Es wird darauf hingewiesen, daß es sich beim vorstehend be­ schriebenen Verfahren zum Bestimmen eines Aussetzers nur um das Grundprinzip eines Variante von Verfahren handelt, die Zeitspannen messen, innerhalb denen vorgegebene Kurbelwel­ lenwinkelsektoren überstrichen werden. Ausführlichere Be­ schreibungen befinden sich z. B. in DE-A-39 17 978 oder in DE-A-36 15 547. Im folgenden wird jedoch auf das vorstehend beschriebene Grundverfahren Bezug genommen.

Nach Start des Verfahrens gemäß den Fig. 1A und 1B werden in einem Schritt s1 verschiedene Initialisierungen vorge­ nommen. Vier Zählwerte werden jeweils auf Null gesetzt, näm­ lich ein Zündtakt-Zählwert NZT, ein Aussetzer-Zählwert NA, ein Verbots-Zündtakt-Zählwert NVF und ein Warte-Zündtakt- Zählwert NWF. Eine Verbotsflagge VF und eine Warteflagge WF werden rückgesetzt. Dieser erste Schritt wird im weiteren Ablauf des Verfahrens nicht mehr erreicht. Auf ihn folgt eine Marke "A", die die Schleifenrückkehrstelle für den im folgenden beschriebenen Verfahrensablauf ist.

Auf die Schleifenrückkehrmarke "A" folgt ein Schritt s2, in dem untersucht wird, ob die Verbotsflagge VF gesetzt ist. Nach dem Start oder auch dann, wenn eine bestimmte Wartebe­ dingung nicht mehr erfüllt ist, ist die Verbotsflagge nicht gesetzt. Im folgenden wird erläutert, wie diese Verbotsflag­ ge in Zusammenhang mit einer Warteflagge gesetzt und rück­ gesetzt wird und wie parallel hierzu die Warteflagge selbst gesetzt und rückgesetzt wird. Hierzu sei zunächst angenom­ men, daß für einen bestimmten Zylinder dauernd Aussetzer auftreten. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß der Ablauf gemäß den Fig. 1A und 1B für jeden Zylinder einer Brennkraftmaschine gesondert abläuft.

Ergibt sich in Schritt s2, dar die Verbotsflagge VF nicht gesetzt ist, folgt eine ganze Anzahl weiterer Schritte, bis schließlich in einem Schritt s22 der oben genannte Vergleich zwischen dem Laufunruhewert LU und dem Schwellwert LUSW aus­ geführt wird und sich dabei ergibt, daß die Schwelle über­ schritten ist, also ein Aussetzer vorliegt. In diesem Fall wird in einem folgenden Schritt s23 überprüft, ob die Warte­ flagge WF gesetzt ist. Nach dem Start des Verfahrens ist dies nicht der Fall, da diese Flagge ja in Schritt s1 rück­ gesetzt wurde. Im Fall nichtgesetzter Warteflagge wird die Verbotsflagge VW in einem Schritt s24 gesetzt. Es folgen dann weitere Schritte, die vorläufig nicht interessieren, bis schließlich in einem Schritt s27 untersucht wird, ob das Verfahren beendet werden soll, z. B. weil die Zündung der Brennkraftmaschine abgestellt worden ist. Soll das Verfahren nicht beendet werden, kehrt der Ablauf zur Marke "A" zurück. Auf diese Marke folgt als erstes wiederum der Schritt s2, in dem geprüft wird, ob die Verbotsflagge VW gesetzt ist. Diesmal wird der gesetzte Zustand festgestellt, woraufhin ein Schritt s3 folgt, in dem der Verbots-Zündtakt-Zählwert NVF um Eins inkrementiert wird. Anschließend (Schritt s4) wird überprüft, ob dieser Zählwert einen Schwellwert über­ schritten hat. Beim Ausführungsbeispiel ist der Schwellwert der Wert 2·Z-2, wobei Z die Zylinderzahl ist. Gemäß dem bisher beschriebenen Ablauf steht der Zählwert erst auf "1". In diesem Fall wird wieder die Marke "A" erreicht. Es folgt so lange der Ablauf der Schritte s2 bis s4, wie der genannte Zählwert unter dem genannten Schwellwert liegt. Wenn jedoch der Schwellwert überschritten wird, wird die Verbotsflagge in einem Schritt s5 rückgesetzt, der Verbots-Zündtakt-Zähl­ wert NVF wird wieder auf Null gesetzt und die Warteflagge wird gesetzt. Dann erfolgt wieder die Rückkehr zur Marke "A". Da nun die Verbotsflagge nicht mehr gesetzt ist, läuft das Verfahren wieder bis zum Schritt s23 durch (da gemäß An­ nahme dauernd Aussetzer vorliegen), in welchem Schritt er­ neut geprüft wird, ob die Warteflagge gesetzt ist. Dieses Mal ist diese Flagge gesetzt, was dazu führt, daß nicht mehr der Schritt s24 mit dem Setzen der Verbotsflagge folgt, sondern ein Schritt s25, in dem der Warte-Zündtakt-Zählwert NWF auf Null gesetzt wird. Es folgt dann ein Schritt s26, in dem der Aussetzerzählwert NA inkrementiert wird. Nun sei an­ genommen, daß keine Aussetzer mehr auftreten und daß dies erst im bereits genannten Schritt s22 festgestellt wird, in dem der Laufunruhewert mit der Laufunruheschwelle vergli­ chen wird. Nunmehr ergibt sich durch den Vergleich, daß kein Aussetzer vorliegt, woraufhin statt des Schrittes s23 ein Schritt s16 erreicht wird, in dem der Warte-Zündtakt-Zähl­ wert NWF inkrementiert wird. In einem Schritt s17 wird un­ tersucht, ob dieser Zählwert über einer Schwelle liegt. Beim Ausführungsbeispiel nimmt die Schwelle den Wert 2·Z ein. Da gemäß dem bisherigen Ablauf der Zählwert erst auf "1" steht, kehrt das Verfahren zur Marke "A" zurück. Bei weite­ ren Durchläufen ohne Aussetzer erfolgt nach Schritt s17 immer die Rückkehr zur Marke "A", bis sich im genannten Schritt ergibt, daß der Zählwert NWF die genannte Schwelle überschritten hat. Nun wird die Warteflagge zurückgesetzt und der Zählwert NWF wird auf Null gesetzt. Es liegt damit wieder der gleiche Zustand wie nach dem Start des Verfahrens vor. Tritt wieder ein Aussetzer auf, bevor der Zählwert NWF die Schwelle überschritten hat, wird nach Schritt s22 wie­ derum Schritt s23 statt Schritt s16 erreicht, und da die Warteflagge noch gesetzt ist, wird in Schritt s25 der Zähl­ wert NWF wieder auf Null gesetzt.

Der vorbeschriebene Ablauf ist aus den folgenden Gründen vorteilhaft, ist ein Aussetzer aufgetreten, führt dieser häufig zu Motorschwingungen, was leicht zur Folge hat, daß sich bei der Untersuchung von Zeitspannen, innerhalb denen ein vorgegebener Kurbelwellenwinkelsektor überstrichen wird, ein Wert einstellt, der auf einen Aussetzer hinweist, obwohl der Wert gar nicht durch einen Aussetzer, sondern durch die Folgeschwingung eines Aussetzers bedingt ist. Nach einem einmalig auftretenden Aussetzer sichert das Setzen der Ver­ botsflagge für eine vorgegebene Anzahl von Zündtakten, daß mit weiteren Auswertungen zugewartet wird, bis eventuelle Schwingungen so weit gedämpft sind, daß sie nicht mehr die Gefahr von Fehlmessungen in sich bergen. Vorteilhaft ist, daß die gesetzte Verbotsflagge dazu ausgenutzt wird, daß das Verfahren ohne jeglichen Rechenaufwand sofort wieder zu sei­ nem Anfang zurückkehrt. Es wird damit eine Vielzahl von Mes­ sungen und Auswertungen eingespart, die weiter unten näher erläutert werden.

Wenn die Verbotsflagge nicht nur bei einzelnen Aussetzern, sondern auch bei Daueraussetzern gesetzt würde, hätte dies zur Folge, daß im Daueraussetzerfall nicht mit jedem Zünd­ takt ein Aussetzer gezählt werden kann, was erforderlich ist, sondern nur alle 2·Z-1 Zündtakte. Um das Zählen jedes Aussetzers im Fall von Daueraussetzern zu ermöglichen, wird die Warteflagge eingesetzt. Diese zeigt in ihrem ge­ setzten Zustand an, daß zuvor die Aussetzererkennung für eine vorgegebene Anzahl von Zündtakten verboten war. Treten weitere Zündaussetzer auf, verhindert die gesetzte Warte­ flagge, daß die Verbotsflagge wieder gesetzt wird. Dadurch kann jeder Aussetzer gezählt werden. Handelte es sich jedoch um einen Einzelaussetzer, wird der Zählwert zum Bemessen der Warteperiode mit jedem Zündtakt erhöht, bis schließlich ein Wert erreicht ist, der zum Zurücksetzen der Warteflagge führt. Daraufhin kann die Verbotsflagge wieder gesetzt wer­ den, wenn erstmals nach einigen Zündtakten ohne Aussetzer wieder ein solcher auftritt.

Wie bereits oben angegeben, gilt das Flußdiagramm gemäß den Fig. 1A und 1B im Prinzip für die Aussetzererkennung für einen einzelnen Zylinder. Wenn in Zusammenhang mit Schritt s26 davon die Rede ist, daß der Aussetzerzähler inkremen­ tiert ist, so ist hierunter zu verstehen, daß es sich um den Aussetzerzähler für einen vorgegebenen der oben genannten vier Zylinder handelt. Für jeden Zylinder läuft also ein eigener Aussetzerzähler, unabhängig von den Aussetzerzählern für die anderen Zylinder. Ganz anders liegt der Fall für den Zähler zum Erfassen der Verbots-Zündtakte NVF und den Zähler zum Erfassen der Warte-Zündtakte NWF. Diese Zähler werden nämlich mit jedem Zündtakt der Brennkraftmaschine hochge­ zählt, ohne Berücksichtigung des Zylinders, der sich gerade im Zündtakt befindet.

Noch nicht im einzelnen besprochen, sind die Schritte s6 bis s21, die zwischen den bereits erläuterten Schritten liegen. Dies soll nun erfolgen.

Ergibt sich in Schritt s2, daß die Verbotsflagge VF nicht gesetzt ist, wird in einem Schritt s6 ein Rüttelsignal RS abgefragt und ausgewertet. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um das Signal von einem an der Karosserie des Fahr­ zeugs angebrachten Beschleunigungssensor. Dieses Signal wird integriert, wobei der Integrationswert ein maß für das Rüt­ teln ist. Durch das Integrieren wird ausgeschlossen, daß ein einzelner starker Schlag dazu führt, Rütteln anzuzeigen. Überschreitet das Rüttelsignal RS einen Schwellwert RSSW, was in einem Schritt s7 untersucht wird, ist beim beschrie­ benen Verfahren die Wahrscheinlichkeit groß, daß von den An­ triebsrädern über den Antriebsstrang Kräfte auf den Motor übertragen werden, die zu solchen Schwankungen in den gemes­ senen Sektorzeitspannen führen, daß irrtümlich auf Aussetzer geschlossen werden könnte. Es wird daher sofort zur Marke "A" zurückgekehrt. Durch die genannte Maßnahme werden zwei Vorteile gleichzeitig erzielt. Es wird nämlich durch den Wegfall zahlreicher weiterer Verfahrensschritte Rechenzeit gespart, und es wird die Zuverlässigkeit der Aussetzererken­ nung erhöht.

Ergibt sich in Schritt s7, daß das Fahrzeug nicht so stark rüttelt, daß Fremdkräfte zu befürchten sind, die Aussetzer vortäuschen, wird in einem Schritt s8 der Betriebszustand erfaßt, in dem sich die Brennkraftmaschine befindet. In einem Schritt s9 wird der erfaßte Betriebszustand mit ver­ botenen Betriebsbereichen verglichen. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß in verschiedenen Betriebsbereichen eine Aussetzererkennung wenig sinnvoll ist. Hierzu zählen z. B. schnelle Lastwechsel. Es kann sich hier um das Verdrehen einer Drosselklappe um 90° innerhalb weniger als einer hal­ ben Sekunde drehen. Kritisch sind weiterhin schnelle Dreh­ zahlwechsel, wie sie z. B. beim Ein- und Auskuppeln auftre­ ten. Der Motorstartfall wurde bereits weiter oben als Be­ triebsbereich genannt, in dem die Aussetzererkennung zweck­ mäßigerweise eingestellt wird. Eingestellt werden sollte die Aussetzererkennung auch in Betriebsbereichen mit Drehzahl­ begrenzung. Diese erfolgt nämlich typischerweise durch künstliches Erzeugen von Aussetzern. Ebenfalls kritisch sind sehr niedrige Drehzahlen, z. B. unter 500 U/min, wie sie z. B. beim Fahren in grobem Gang bei niedriger Geschwindig­ keiten auftreten. Derartige Aussetzer haben nicht mit einem Fehler der Brennkraftmaschine zu tun, der so schnell wie möglich detektiert werden soll, sondern mit einem Fahrfeh­ ler. Weiterhin wenig sinnvoll ist Aussetzererkennung im all­ gemeinen im Schubbetrieb. Ergibt sich in Schritt s9, daß einer der genannten Betriebsbereiche vorliegt, wird der wei­ tere Aussetzerbestimmungsablauf eingestellt und das Verfah­ ren kehrt auch in diesem Fall zur Marke "A" zurück. Die durch die Schritte s8 und s9 erzielten Vorteile sind diesel­ ben wie diejenigen, die durch die Schritte s6 und s7 erzielt werden.

Ergibt sich in Schritt s9, daß ein Betriebszustand vorliegt, in dem weitere Aussetzerbestimmung grundsätzlich sinnvoll ist, folgen Schritte, die mit der Auswertung festgestellter Aussetzer zu tun haben. Bevor auf diese Schritte näher ein­ gegangen wird, sei auf das Folgende hingewiesen. Aussetzer sind dann kritisch, wenn sie mit einer bestimmten Häufigkeit auftreten. So steigt der Schadgasgehalt im Abgas merklich an, wenn bei mehr als zwei Zündtakten Aussetzer auftreten. Eine Gefährdung des Katalysators durch noch nicht verbrann­ ten Kraftstoff, der dann im Katalysator verbrennt, tritt bei etwa 10% Aussetzern auf. Die Häufigkeit H von Aussetzern gibt an, wieviele Aussetzer NA sich innerhalb einer vorgege­ benen Anzahl von Zündtakten befinden. Beim Ausführungsbei­ spiel handelt es sich um 1000 Zündtakte, die zum Vergleich herangezogen werden. Es handelt sich hier nicht um die Zünd­ takte nur für einen gerade betrachteten Zylinder, sondern um die Zündtakte aller Zylinder.

Nach diesen allgemeinen Erläuterungen sei nun der weitere Ablauf des Verfahrens nach dem Schritt s9 betrachtet. In Schritt s10 wird die Zahl der Zündtakte NZT inkrementiert. Ergibt sich in einem Schritt s11, daß die genannte Zahl von 1000 Zündtakten erreicht ist, wird in einem Schritt s12 un­ tersucht, ob die Anzahl NA von Aussetzern über 10% der vor­ gegebenen Anzahl von Zündtakten ausmacht, im Beispielsfall also über 100 Aussetzer vorliegen. Ist dies nicht der Fall, werden in einem Schritt s13 der Zählwert NZT für die Zünd­ takte und der Zählwert NA für die Aussetzer beide auf Null gesetzt. Andernfalls wird in einem Schritt s14 eine Warn­ lampe aktiviert.

In Zusammenhang mit dem Vorstehenden wird darauf hingewie­ sen, daß beim beschriebenen Ablauf nicht untersucht wird, wann bereits ein Häufigkeitswert überschritten wird, der abgasrelevant ist. Eine solche Prüfung kann entsprechend der vorstehend erläuterten erfolgen, jedoch mit einem zweiten Vergleichshäufigkeitswert, der niedriger liegt als der ge­ nannte Wert, z. B. 20 statt 100. Aber auch wenn kein sol­ cher Vergleich stattfindet, können die Aussetzerzählwerte für die einzelnen Zylinder ausgewertet werden, z. B. da­ durch, daß mit dem Abspeichern eines Fehlerhinweises zusam­ men mit dem Aktivieren der Warnlampe ein Abspeichern der Zählwerte für die einzelnen Zylinder erfolgt. Es läßt sich dann erkennen, ob das überschreiten der Häufigkeitsvorgabe durch Aussetzer in einem einzelnen Zylinder oder in mehreren Zylindern bedingt ist, und welcher Zylinder betroffen ist bzw. welche Zylinder betroffen sind.

Ein wichtiges Merkmal des bisher beschriebenen Ablaufes ist es, daß das Zählen der Zündtakte erst dann erfolgt, wenn durch die vorangehenden Schritte festgestellt wurde, daß es sich überhaupt um einen Zündtakt handelt, der für die Aus­ setzererkennung relevant ist. Bei bisherigen Verfahren wer­ den die Zündtakte grundsätzlich fortlaufend gezählt, also auch z. B. in Zuständen, in denen gar keine Aussetzer auf­ treten können, wie im Schubbetrieb. An das Erfassen der Zündtakte und die Häufigkeitsauswertung schließt sich beim Ausführungsbeispiel das tatsächliche Auswerten der Messungen zur Aussetzerbestimmung an. Es wird darauf hingewiesen, daß das Zählen der Zündtakte und die Häufigkeitsauswertung auch erst nach den letzten Schritten der Aussetzerbestimmung er­ folgen können. Wesentlich ist aber das vorstehend Erläuter­ te, daß nämlich das Zählen der Zündtakte erst nach den gan­ zen Untersuchungen auf aussetzerrelevante Vorgänge abläuft.

Die eben genannten Abläufe zum endgültigen Bestimmen von Aussetzern umfassen Schritte s15 bis s22, von denen der Schritt s22, in dem der Laufunruhewert LU mit einer Schwelle verglichen wird, bereits besprochen wurde. Diese Verfahrens­ schritte betreffen das eingangs der Figurenbeschreibung er­ läuterte prinzipielle Aussetzerbestimmungsverfahren. Im Schritt s15 wird untersucht, ob die Sektorzeitspanne T_n+1 für den Zündtakt n+1 kleiner ist als die Sektorzeitspanne T_n für den Zündtakt n. Es handelt sich hier, wie auch bei den im folgenden angegebenen Zündtakten um direkt aufeinander­ folgende Zündtakte, also nicht um in einem ausgewählten Zy­ linder aufeinanderfolgende Zündtakte. Ergibt sich in Schritt s15, daß die Sektorzeitspanne für den Zündtakt n+1 kürzer ist als die für den Zündtakt n, liegt sicher kein Aussetzer vor, weswegen die weiteren komplizierteren Bestimmungs­ schritte ausgelassen werden und der Ablauf zur Marke "A" zurückkehrt, allerdings nicht unmittelbar, sondern unter Durchlaufen der Schritte s16 und s17 und gegebenenfalls auch s18, die, wie oben erläutert, in Zusammenhang mit Wartezünd­ takten stehen.

Schließt die Untersuchung in Schritt s15 dagegen nicht aus, daß Aussetzer vorhanden sind, werden in einem folgenden Schritt s19 die oben erläuterten Differenzen D₁ und D₂ be­ rechnet, und in einem Schritt s20 wird untersucht, ob das Doppelte der Differenz D₁ kleiner ist als die Differenz D₂. Ist dies nicht der Fall, liegen vermutlich in zwei aufeinan­ derfolgenden Zylindern Aussetzer vor oder in keinem von bei­ den. Da nicht sicher entschieden werden kann, was tatsäch­ lich der Fall ist, erfolgt Rückkehr zur Marke "A", wiederum über die Schritte s16 und s17 und gegebenenfalls s18. Im genannten Entscheidungsfall kann sich an Schritt s20 jedoch auch eine kompliziertere Untersuchung anschließen, die es ermöglicht, zu entscheiden, ob ein Mehrfachaussetzer oder kein Aussetzer vorliegt. Die Rückkehr zur Marke "A" erfolgt in diesem Fall nur dann, wenn anzunehmen ist, daß kein Aus­ setzer vorlag.

Ergibt sich dagegen in Schritt s20, daß vermutlich ein Ein­ zelaussetzer vorliegt, wird in Schritt s21 der Laufunruhe­ wert LU berechnet, wie zu Beginn der Figurenbeschreibung er­ läutert. Dann folgt der bereits mehrfach erwähnte Vergleich mit der Schwelle für den Laufunruhewert (Schritt s22).

Es wird darauf hingewiesen, daß alle beim vorigen Ausfüh­ rungsbeispiel angegebenen Vergleichswerte für jede Brenn­ kraftmaschine auf einem Prüfstand so zu applizieren sind, daß Aussetzer möglichst zuverlässig bei möglichst geringem Rechenaufwand festgestellt werden können. Es handelt sich hierbei um die Vergleiche in den Schritten 54, 57, s12, s17, s20 und s22. Weiter wird darauf hingewiesen, daß verschiede­ ne Untersuchungen für verschiedene Aussetzererkennungsver­ fahren nicht erforderlich sind und daß andere Untersuchungen für andere Verfahren zusätzlich einzuführen sind. So macht es z. B. bei einer Aussetzererkennung über Brennraumdrücke keinen Sinn, Rüttelsignale auszuwerten, da praktisch kein Zusammenhang zwischen dem Brennraumdruck und Schwingungen im Antriebsstrang des Fahrzeugs besteht. Wenn komplizierte Aus­ setzererkennungsverfahren verwendet werden, wie z. B. in DE-A-39 17 978 beschrieben, bei denen Gruppen von Laufun­ ruhewerten gebildet werden und diese Gruppen einer Minimum/ Maximum-Untersuchung unterzogen werden, können außer den Un­ tersuchungen der Schritte s15 und s20 noch weitere Grundbe­ dingungen untersucht werden, die grundsätzlich erfüllt sein müssen, damit überhaupt ein Aussetzer vorliegen kann. Es wird dann erst untersucht, ob die einfach überprüfbaren Grundbedingungen erfüllt sind, bevor das aufwendige tatsäch­ liche Bestimmen von Aussetzern erfolgt.

Bei einem Verfahren zum Bestimmen von Aussetzern in einer Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug wird das Bestimmen ab Eintritt vorgegebener Bedingungen so lange eingestellt, bis die vorgegebenen Bedingungen nicht mehr erfüllt sind. Es ist hier zu unterscheiden zwischen rein logischen Bedingungen, Fahrzustandsbedingungen, und Betriebsbedingungen. Eine rein logische Bedingung ist insbesondere die, daß nach einem Aus­ setzer unter bestimmten weiteren Bedingungen für eine vor­ gegebene Anzahl von Zündtakten ein weiteres Bestimmen von Aussetzern grundsätzlich verboten ist. Ein Beispiel für eine Fahrbedingung, bei der das Aussetzerbestimmen verboten ist, ist das Fahren über holperigen Untergrund. Betriebszustände, bei denen die Bestimmung eingestellt wird, sind z. B. schnelle Last- oder Drehzahlwechsel oder sehr hohe oder niedrige Drehzahlen.

Wenn das Aussetzerbestimmen nicht bereits grundsätzlich we­ gen Erfülltseins einer der vorstehenden Bedingungen einge­ stellt ist, erfolgt eine Untersuchung dahingehend, ob ein­ fach festzustellende Meßwertbeziehungen gelten, die einen Aussetzer als sehr unwahrscheinlich erscheinen lassen. Lie­ gen derartige Meßwertbeziehungen vor, wird die eigentliche komplizierte Aussetzerbestimmung eingestellt.

Von besonderer Bedeutung ist es schließlich, Zündtakte, die zum Bestimmen der relativen Häufigkeit von Aussetzern ge­ zählt werden, nur dann zu zählen, wenn die oben genannten Bedingungen alle erfüllt sind, die darüber entscheiden, ob überhaupt ein Zustand vorliegt, in dem Aussetzer sinnvoll bestimmt werden können. Dadurch wird die letztendlich ent­ scheidende Häufigkeitsbestimmung nicht durch das Zählen von Zündtakten beeinflußt, die gar nicht aussetzerrelevant sind.

Die genannte Vorgehensweise führt zu einer Verkürzung der mittleren Rechenzeit wegen des Einstellens der Aussetzerer­ kennung in vielen Fällen, in denen bestimmte Bedingungen er­ füllt sind. Weiterhin wird die Sicherheit des Erkennens von Aussetzern dadurch erhöht, daß das endgültige Bestimmen von Aussetzern nur dann erfolgt, wenn bestimmte Vorbedingungen erfüllt sind.

Die vorstehend beschriebenen Verfahren laufen in einem Steu­ ergerät 10 ab, das in einem Kraftfahrzeug 11 untergebracht ist, wie durch Fig. 2 veranschaulicht. Im Kraftfahrzeug 11 sind u. a. ein Verbrennungsmotor 12 und das Steuergerät 10 untergebracht. An der Karosserie 13 ist ein Beschleuni­ gungssensor 14 als Rüttelsensor befestigt, der mit dem Steu­ ergerät 10 verbunden ist. Letzteres verfügt über ein Mittel 15 zur Aussetzererkennung, ein Mittel 16 zum Erkennen von Betriebsbedingungen und ein Mittel 17 zum Unterbrechen der Aussetzererkennung solange vorgegebene Betriebsbedingungen vorliegen. Das Steuergerät 12 führt die oben beschriebenen Verfahren aus. Es weist hierzu noch weitere, nicht darge­ stellte Mittel auf, z. B. die verschiedenen genannten Zähler.

Claims (11)

1. Verfahren zum Bestimmen von Aussetzern in einer Brenn­ kraftmaschine in einem Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeich­ net, daß das Bestimmen ab Eintritt vorgegebener Betriebsbe­ dingungen des Kraftfahrzeugs so lange eingestellt wird, bis die vorgegebenen Bedingungen nicht mehr erfüllt sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach einem erkannten Aussetzer für eine vorgegebene Anzahl von Verbots-Zündtakten das Bestimmen eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit Erreichen der vorgegebenen Anzahl von Verbots-Zündtakten für eine vorgegebene Anzahl von Warte-Zündtakten überprüft wird, ob ein Aussetzer auftritt, und dann, wenn dies der Fall ist, die Zahl gezählter Warte-Zündtakte auf Null ge­ setzt wird, und das Bestimmen von Aussetzern erst dann wie­ der eingestellt wird und Verbots-Zündtakte erst dann wieder gezählt werden, wenn die vorgegebene Zahl von Warte-Zünd­ takten erreicht wurde.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Bestimmen von Aussetzern eingestellt wird, solange sich der Betriebszustand der Brennkraftmaschi­ ne in einem vorgegebenen Betriebsbereich befindet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Bestimmen von Aussetzern eingestellt wird, solange das Fahrzeug aufgrund von außen wirkender Kräfte rüttelt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Feststellen des Rüttelns das Signal von einem Beschleu­ nigungssensor ausgewertet wird, der am Fahrzeug angebracht ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in einer Vorstufe der Aussetzerbestimmung das Erfülltsein einer Grundbedingung untersucht wird, die mit großer Wahrscheinlichkeit erfüllt ist, wenn ein Ausset­ zer vorliegt, und die weitere Aussetzerbestimmung einge­ stellt wird, wenn sich ergibt, daß die Grundbedingung nicht erfüllt ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aussetzererkennung Sektorzeitspannen gemessen werden, d. h. Zeitspannen, innerhalb denen ein vorgegebener Kurbel­ wellenwinkelsektor überstrichen wird, der symmetrisch zum oberen Totpunkt vor einem Zündtakt liegt, und dann, wenn sich ergibt, daß die Sektorzeitspanne T_n+1 für einen Zünd­ takt n+1 kleiner ist als die Sektorzeitspanne T_n für einen Zündtakt n, die weitere Aussetzerbestimmung für den Zylinder mit dem Zündtakt n eingestellt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundbedingung die folgende ist: kx(T_n+1-T_n) < (T_n+2-T_n+1),mit T: Zeitspanne, innerhalb der ein Kurbelwellenwinkelsek­ tor überstrichen wird, der symmetrisch zum oberen Totpunkt vor einem Zündtakt liegt,
n: fortlaufende Zündtaktnummer,
k: Faktor, vorzugsweise im Bereich um 2.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mit einem ersten Zähler die Gesamtzahl von Zündtakten und mit einem zweiten Zähler die Gesamtzahl von Aussetzern gezählt wird, um aus den Zählwerten die relative Häufigkeit von Aussetzern zu bestimmen, und daß das Hochzäh­ len des ersten Zählers mit den Zündtakten eingestellt wird, solange die Aussetzerbestimmung eingestellt ist.

11. Vorrichtung (10, 15) zum Bestimmen von Aussetzern in einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug (11), gekennzeichnet durch

• - mindestens ein Mittel (16) zum Erkennen von Betriebsbedin­ gungen des Kraftfahrzeugs
• - und ein Mittel (17) zum Unterbrechen der Aussetzererken­ nung ab Eintritt vorgegebener Betriebsbedingungen so lange, bis die vorgegebenen Bedingungen nicht mehr erfüllt sind.