DE4203247C2 - Fehlzündungsüberwachungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents
Fehlzündungsüberwachungsvorrichtung für eine BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine
Fehlzündungsüberwachungsvorrichtung für eine
Brennkraftmaschine, die eine Fehlzündung erfaßt, die
beispielsweise in der Maschine auftritt, wenn das Zündsystem
fehlerhaft ist.
Zum Stand der Technik: Wird beispielsweise in einer
Brennkraftmaschine das Zündsystem fehlerhaft, so wird eine
große Gasmenge ausgeschoben, so daß der Katalysator eine
abnormal hohe Temperatur erzeugt. Um diese Schwierigkeit zu
vermeiden, wurde eine Einrichtung gemäß dem Stand der Technik
vorgeschlagen, die die Schwankung eines Betriebsparameters,
beispielsweise die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle der
Brennkraftmaschine oder der Zylinderinnendruck, der den
Verbrennungszustand darstellt, erfaßt, um dadurch den Operator über
den abnormalen Zustand mittels einer Warnlampe oder
dergleichen zu informieren. Eine
Fehlzündungsüberwachungsvorrichtung dieser Art ist in der
japanischen Druckschrift JP 58-19532 A beschrieben.
Die in der vorstehend aufgeführten japanischen Patentanmeldung
angegebene Anordnung arbeitet wie folgt:
Ist der Unterschied zwischen den Winkelgeschwindigkeiten der Kurbelwelle vor und nach dem Expansionshub in der Brennkraftmaschine kleiner als ein vorgegebener Wert, wird entschieden, daß eine Fehlzündung aufgetreten ist.
Ist der Unterschied zwischen den Winkelgeschwindigkeiten der Kurbelwelle vor und nach dem Expansionshub in der Brennkraftmaschine kleiner als ein vorgegebener Wert, wird entschieden, daß eine Fehlzündung aufgetreten ist.
Andererseits arbeitet eine in der japanischen Druckschrift JP 62-26345 A
gezeigte Anordnung wie folgt: Der Zylinderinnendruck der
Maschine wird mit einem Zylinderinnendrucksensor erfaßt und es
wird ein Kurbelwinkel erhalten, bei dem der Zylinderinnendruck
sein Maximum erreicht. Liegt der Kurbelwinkel innerhalb eines
vorgegebenen Kurbelwinkelbereiches, wird entschieden, daß die
Verbrennung normal ist.
Das heißt, es wird ausgehend von der Winkelgeschwindigkeit der
Kurbelwelle oder vom Zylinderinnendruck in jedem
Verbrennungszyklus entschieden, ob eine normale Verbrennung
vorliegt oder eine Fehlzündung auftritt, und wenn eine
Fehlzündungsrate (die Häufigkeit des Auftretens von
Fehlzündungen je 100 Verbrennungszyklen oder 100 Umdrehungen
der Maschine) größer als ein vorgegebener Wert ist, so wird
ein Fehlzündungserfassungssignal erzeugt, um eine Warnlampe
oder dergleichen einzuschalten.
Die bekannte Fehlzündungsüberwachungsvorrichtung ist wie
vorstehend beschrieben ausgebildet. Um somit in der
Vorrichtung die Erzeugung einer abnormal hohen Temperatur
durch den Katalysator als Folge von Fehlzündungen zu
vermeiden, oder um einen Schutz selbst beim Betrieb sowohl bei
höchster Drehzahl und Last, der am meisten durch Fehlzündungen
beeinträchtigt wird, zu erhalten, wird ein niedriger
Schwellenwert zur Bestimmung der
Fehlzündungsrate vorgesehen, d. h. die Empfindlichkeit der
Erfassung wird verringert.
Deshalb wird selbst bei einem Betrieb mit niedriger Drehzahl
und Last, bei dem der Umlauf leicht durch andere Faktoren als
eine Fehlzündung verändert wird, beispielsweise in dem Fall,
bei dem ein durch eine Brennkraftmaschine angetriebenes
Fahrzeug während der Fahrt Stöße oder Schwingungen erleidet
und dabei keine Beschädigung auftritt, selbst wenn
Fehlzündungen in einem Ausmaß vorliegen, daß die
Fehlzündungsrate den kritischen Wert überschreitet, das
Fehlzündungserfassungssignal irrtümlich erzeugt. Das heißt,
der Fehlzündungserfassungsvorgang hat eine geringe
Zuverlässigkeit.
Ferner ist die in der vorstehend aufgeführten japanischen
Druckschrift JP 58-19532 A angegebene
Fehlzündungsüberwachungsvorrichtung ausgeführt, um
Fehlzündungen bei allen Betriebszuständen zu erfassen. Ist die
Last der Brennkraftmaschine sehr gering, wie im Falle eines
Betriebes bei hoher Drehzahl ohne Last, so ist der
Reibungsverlust der Brennkraftmaschine gering oder die
Trägheitsenergie groß, und daher ist die Änderung der
Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle als Folge von
Fehlzündungen geringer als im Falle einer schweren Last.
Infolgedessen ist es der Vorrichtung nicht möglich,
Fehlzündungen genau zu erfassen oder es werden, wenn die
Erfassungsempfindlichkeit erhöht wird, Fehlzündungen
irrtümlich infolge von äußeren Geräuschen erfaßt. Das heißt,
das von der Fehlzündungsüberwachungsvorrichtung gelieferte
Ergebnis der Erfassung hat eine geringe Zuverlässigkeit.
Daher können beispielsweise in dem Fall, bei dem die
Vorrichtung mit einer Anzeigeeinheit gekoppelt ist, um einen
Fehler im Zündsystem entsprechend dem Ergebnis der Erfassung
anzuzeigen, um den Operator diesbezüglich zwecks einer
Reparaturanforderung zu benachrichtigen, folgende
Schwierigkeiten auftreten: Obgleich die Verbrennung abnormal
ist, wird dies nicht angezeigt; oder obgleich die Verbrennung
normal ist, wird sie als abnormal angegeben. Das heißt, der
Operator kann sich nicht auf die Anzeige verlassen, die auf
dem von der Vorrichtung gelieferten Ergebnis der Erfassung
basiert.
In der DE 40 09 285 A1 sind ein Verfahren zur zylinder
selektiven Überwachung des Energieumsatzes bei einer Mehr
zylinder-Brennkraftmaschine sowie eine Fehlzündungsüber
wachungsvorrichtung beschrieben. Bei dem bekannten Verfahren
wird für jeden Zylinder über einen bestimmten Kurbelwellen-
Drehwinkel die momentane Drehzahl ermittelt und deren Quadrat
(n²) gebildet. Es wird dann eine Dynamik-Kompensation durch
geführt, indem vom tatsächlichen n²-Verlauf der mittlere
lineare n²-Anstieg bzw. n²-Abfall innerhalb dieses
Arbeitsspiels subtrahiert wird. Dann wird für jeden Zylinder
die Differenz zwischen dem korrigierten n²-Wert im Zünd-OT
dieses Zylinders und dem korrigierten n²-Wert im Zünd-OT des
in der Zündfolge nächsten Zylinders gebildet und die
Differenzwerte mit vorbestimmten, in Abhängigkeit von Last und
Drehzahl der Brennkraftmaschine festgelegten Schwellenwerten
verglichen. Als letzter Schritt wird dann die relative
Häufigkeit des Überschreitens dieser Schwellenwerte in allen
Zylindern ermittelt und im Falle der Überschreitung einer
lastunabhängigen kritischen Häufigkeitsschwelle eine
Fehleranzeige ausgelöst.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine
Fehlzündungsüberwachungsvorrichtung mit hoher Zuverlässigkeit
zu schaffen, bei der ein Fehlzündungserfassungssignal nur dann
ausgegeben wird, wenn es erforderlich ist.
Dieses technische Problem wird durch eine Fehlzündungsüber
wachungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit den
Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Eine erfindungsgemäße Fehlzündungsüberwachungsvorrichtung
weist den Vorteil auf, daß kein Erfassungsausgang irrtümlich
geliefert wird, wenn die Maschine einer Drehzahlschwankung
unterliegt, d. h. wenn Fehlzündungen irrtümlich erfaßt werden
können.
In der erfindungsgemäßen Fehlzündungsüberwachungsvorrichtung
gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform steuert eine
Einrichtung den Fehlzündungsrate-Entscheidungswert in solcher
Weise, daß er bei geringer Last der Maschine erhöht wird und
bei hoher Last verringert wird, d. h., die Einrichtung stellt
den Fehlzündungsrate-Entscheidungswert entsprechend der
Maschinenlast auf einen am besten geeigneten Wert ein und
gibt das Fehlzündungserfassungssignal aus, wenn die
Fehlzündungsrate der Maschine den auf diese Weise
eingestellten, am besten geeigneten Wert überschreitet.
Eine Fehlzündungsüberwachungsvorrichtung gemäß einer weiteren
Ausführungsform beinhaltet eine Vorrichtung zum Sperren der
Fehlzündungsdetektorvorrichtung für die Erfassung einer
Fehlzündung oder Annullierung der Erfassung einer von der
Fehlzündungsdetektorvorrichtung erfolgten Erfassung einer
Fehlzündung, wenn die Last geringer als ein vorgegebener Wert
ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Fehlzündungsüberwachungsanordnung umfaßt zusätzlich eine
Anzeigevorrichtung zur Anzeige der Erfassung einer
Fehlzündung, die durch die Fehlzündungsdetektorvorrichtung
erfolgt ist und eine Vorrichtung zum Sperren der Anzeige der
Erfassung einer Fehlzündung, wenn die Last kleiner als ein
vorgegebener Wert ist.
Bei der erfindungsgemäßen Fehlzündungsüberwachungsvorrichtung
wird, wenn die Last der Brennkraftmaschine kleiner als der
vorgegebene Wert ist, d. h. bei geringer Last, die Anzeige der
Erfassung einer Fehlzündung gesperrt. Daher ist bei dieser
Vorrichtung das Problem nicht vorhanden, daß das Auftreten
einer Fehlzündung irrtümlich erfaßt wird.
In den anliegenden Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen
Fehlzündungsüberwachungsvorrichtung für eine
Brennkraftmaschine;
Fig. 2 eine erläuternde Darstellung zur Beschreibung
der Anordnung einer Brennkraftmaschine, bei
welcher die in Fig. 1 gezeigte
Fehlzündungsüberwachungsvorrichtung verwendet
wird;
Fig. 3 eine Kurvendarstellung, die
Winkelgeschwindigkeiten in dem Fall angibt, bei
dem eine Vierzylinder-Viertaktmaschine bei
schwerer Last betrieben wird, zwecks
Beschreibung der in Fig. 1 gezeigten
Fehlzündungsüberwachungsvorrichtung;
Fig. 4 eine Kurvendarstellung, die das Verhältnis der
Zeiten angibt, die für vorgegebene
Kurbelwinkelintervalle vor und nach dem oberen
Totpunkt im Verbrennungshub bei einer
Vierzylinder-Viertaktmaschine bei schwerer Last
vorliegen, zwecks Beschreibung der in Fig. 1
dargestellten
Fehlzündungsüberwachungsvorrichtung;
Fig. 5 eine Kurvendarstellung, die Innendrücke in den
Zylindern bei einer
Vierzylinder-Viertaktmaschine unter
schwerer Last anzeigt, zwecks Beschreibung
einer in Fig. 1 angegebenen
Fehlzündungsüberwachungsvorrichtung;
Fig. 6 eine Ablaufdarstellung zur Beschreibung des
Betriebes der in Fig. 1 angegebenen
Fehlzündungsüberwachungsvorrichtung für den
Fall, bei dem eine Unterbrechung entsprechend
einem Ausgangssignal einer
Kurbelwinkeldetektoranordnung durchgeführt wird,
um einen Zählungswert zu lesen und zu speichern,
so oft der Kurbelwinkel einen Wert von 45° vor
dem oberen Totpunkt im Verdichtungshub erreicht;
Fig. 7 eine Ablaufdarstellung zur Beschreibung des
Betriebes der in Fig. 1 angegebenen
Fehlzündungsüberwachungsvorrichtung für den
Fall, bei dem eine Unterbrechung entsprechend
einem Ausgangssignal der
Kurbelwinkeldetektoranordnung durchgeführt wird,
um einen Zählungswert zu lesen und zu speichern,
so oft der Kurbelwinkel beim Verdichtungshub den
oberen Totpunkt erreicht;
Fig. 8 eine Ablaufdarstellung, die einen
Unterbrechungsverarbeitungsbetrieb angibt, der
durchgeführt wird, so oft der Kurbelwinkel einen
Wert von 45° nach dem oberen Totpunkt im
Verdichtungshub erreicht, zwecks Beschreibung
des Betriebes
der in Fig. 1 angegebenen
Fehlzündungsüberwachungsvorrichtung;
Fig. 9 eine Ablaufdarstellung zur Beschreibung des
gesamten Betriebes der
Fehlzündungsüberwachungsvorrichtung;
Fig. 10 eine Ablaufdarstellung zur Beschreibung des
Betriebes eines ersten Ausführungsbeispiels
einer Fehlzündungsüberwachungsvorrichtung gemäß
einem weiteren Aspekt der Erfindung; und
Fig. 11 ebenfalls eine Ablaufdarstellung zur
Beschreibung des Betriebes eines zweiten
Ausführungsbeispiels der in Fig. 10 angegebenen
Fehlzündungsüberwachungsvorrichtung.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden unter
Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben.
Zunächst wird ein Ausführungsbeispiel der
Fehlzündungsüberwachungsvorrichtung für eine
Brennkraftmaschine, die eine erste Ausführungsform der
Erfindung darstellt, unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2
beschrieben.
In den Fig. 1 und 2 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine
Brennkraftmaschine und 2 eine Kurbelwinkeldetektoranordnung
zur Ausgabe eines Impulssignals, wenn der Kurbelwinkel auf
einer Bezugswinkelposition (beispielsweise am oberen Totpunkt)
liegt oder auf Winkelpositionen, die einen vorgegebenen
Winkel (beispielsweise 45° Kurbelwinkel) vor und nach der
Bezugswinkelposition bilden.
Die Kurbelwinkeldetektoranordnung 2 ist gemäß Fig. 2 an der
Brennkraftmaschine vorgesehen, um die Drehung der Kurbelwelle
zu erfassen.
Ferner bezeichnet in Fig. 1 das Bezugszeichen 3 die
Lastdetektoranordnung und 4 die
Fehlzündungsdetektorvorrichtung. Die Lastdetektoranordnung
soll die Last der Brennkraftmaschine 1 erfassen. Insbesondere
kann die Lastdetektoranordnung ein Luftströmungsmesser 31, ein
Saugrohrdrucksensor 32 oder ein Drosselklappen-
Öffnungsgradsensor 33 sein, die in Fig. 2 angegeben sind, oder
eine Maschinendrehzahldetektoranordnung 34 für die Anzahl der
Umdrehungen je Minute, die die Zeitspanne der vorgegebenen
Kurbelwinkel mißt, beispielsweise ausgehend von einem
Bezugswinkelpositionssignal, das von der
Kurbelwinkeldetektoranordnung 2 geliefert wird, um die Anzahl
der Umdrehungen je Minute der Brennkraftmaschine zu erfassen.
Die Fehlzündungsdetektoranordnung 4 arbeitet, um ausgehend von
einem von der Lastdetektoranordnung 3 gelieferten Signal zu
entscheiden, ob es erforderlich oder nicht erforderlich ist,
einen Fehlzündungserfassungsvorgang durchzuführen. Die
Fehlzündungsdetektorvorrichtung 4 arbeitet ferner entsprechend
einem Signal aus der Kurbelwinkeldetektoranordnung 2 zur
Berechnung, ausgehend von der Bezugswinkelposition des
Kurbelwinkels, des Verhältnisses der Zeiten, die für die
vorgegebenen Winkelintervalle vor und nach der
Bezugswinkelposition erforderlich sind, um dadurch das
Auftreten einer Fehlzündung zu erfassen.
Die vorstehend beschriebene Maschinendrehzahldetektoranordnung
34 und die Fehlzündungsdetektorvorrichtung 4 sind in einem in
Fig. 2 angegebenen Mikrocomputer 10 enthalten. Der
Mikrocomputer 10 enthält eine Eingabeschnittstelle zur Eingabe
von Signalen aus dem Luftströmungsmesser 31, dem
Saugrohrdrucksensor 32, dem Drosselklappen-Öffnungsgradsensor
33, und der Kurbelwinkeldetektoranordnung 2; einen Einchip-
Mikrocomputer, der einen A/D (Analog/Digital)-Umsetzer zum
Umsetzen analoger Eingabesignale in digitale Signale aufweist,
und einen Zeitgeber-Zähler (oder freilaufenden Zähler), der
jedes vorgegebene Zeittaktsignal vorwärts zählt und Speicher
(ROM und RAM).
Es wird nunmehr der Betrieb der in dieser Weise aufgebauten
Fehlzündungsüberwachungsvorrichtung beschrieben.
Zunächst wird das Grundprinzip der Erfassung von Fehlzündungen
unter Bezugnahme auf die Fig. 3, 4 und 5 beschrieben. Fig. 3
zeigt Winkelgeschwindigkeiten bei einer Vierzylinder-
Viertaktmaschine unter schwerer Last (mit völlig geöffneter
Drosselklappe bei einer Drehzahl von 1000 U/min). Fig. 4 zeigt
das Verhältnis der Zeiten TU/TL, die für vorgegebene
Kurbelwinkelintervalle vor und nach dem oberen Totpunkt im
Verdichtungshub erforderlich sind, wenn die Maschine unter
schwerer Last arbeitet. Fig. 5 zeigt die Innendrücke der
Zylinder während des Betriebes mit schwerer Last.
Das in Fig. 4 angegebene Verhältnis TU/TL wird mit dem oberen
Totpunkt im Verdichtungshub als Bezugspunkt erhalten. Das
heißt, es ist das Verhältnis der Zeit TU, die für ein
vorgegebenes Winkelintervall (beispielsweise 45°
Kurbelwinkelintervall) nach dem oberen Totpunkt erforderlich
ist, zur Zeit TL, die für ein vorgegebenes Winkelintervall
(beispielsweise 45° Kurbelwinkel) vor dem oberen Totpunkt
erforderlich ist. Die in Fig. 4 gezeigte Wellenform ist
derart, daß während eines Verbrennungszyklus die Verbrennung
normalerweise in den Zylindern (Z1, Z2, Z3, Z4) erfolgt, und
anschließend aus irgendeinem Grund eine Fehlzündung im
Zylinder Z1 erfolgt, beispielsweise durch einen Fehler im
Brennsystem.
Falls angenommen wird, daß gemäß den Fig. 4 und 5 der Zylinder
Z1, in dem die Verbrennung normal erfolgt, mit Z1a bezeichnet
wird, und das Zeitverhältnis gleich TUa/TLa ist, während der
Zylinder Z1, in dem eine Fehlzündung auftritt, mit Z1b
bezeichnet wird, und das Zeitverhältnis gleich TUb/TLb ist, so
ist ersichtlich, daß TUb/TLb größer als TUa/TLa ist. Dies
beruht auf folgendem: Erfolgt die Verbrennung normal, so ist
das Intervall, das TLa erfordert, im Verdichtungshub mit
verringerter Winkelgeschwindigkeit gemäß Fig. 3, und das
Intervall, das TUa erfordert, ist im Expansionshub mit
erhöhter Winkelgeschwindigkeit; dagegen ist beim Auftreten
einer Fehlzündung TLb ähnlich wie TLa und bezüglich des
Intervalls, das TUb erfordert, ist die Winkelgeschwindigkeit
weiter verringert, und die Zeit TUb ist erhöht.
Wie aus obiger Beschreibung ersichtlich ist, ist das
Zeitverhältnis TU/TL des Zylinders, bei dem eine Fehlzündung
auftritt, größer als jenes des gleichen Zylinders, bei dem die
Verbrennung normal verläuft. Dies wird erfaßt, um in jedem
Verwendungszyklus zu bestimmen, ob eine Fehlzündung
aufgetreten oder nicht aufgetreten ist.
Dieser Fehlzündungserfassungsvorgang wird konkret unter
Bezugnahme auf die Fig. 6 bis 9 beschrieben, die nämlich
Ablaufdarstellungen der arithmetischen und logischen
Operationen des Computers 10 angeben. Im konkreten
Ausführungsbeispiel, mit einem vorgegebenen Kurbelwinkel
(beispielsweise dem oberen Totpunkt im Verdichtungshub) als
Bezugswinkel, erfolgt eine Messung der Zeit, die für ein
vorgegebenes Winkelintervall (beispielsweise 45°
Kurbelwinkelintervall) vor dem Bezugswinkel erforderlich ist
und der Zeit, die für ein vorgegebenes Winkelintervall
(beispielsweise 45° Kurbelwinkelintervall) nach dem
Bezugswinkel erforderlich ist, und eine Fehlzündung wird aus
dem somit errechenbaren Verhältnis der Zeiten erfaßt.
In Fig. 6 erfolgt eine Unterbrechung abhängig von einem Signal
aus der Kurbelwinkeldetektoranordnung 2, so daß der
Zählungswert des Zählers, der zu jedem vorgegebenen
Zeittaktsignal aufwärts zählt, in einem Pufferspeicher MB45
gespeichert wird, so oft die Kurbelwinkel 45° vor dem oberen
Totpunkt im Verdichtungshub erreichen.
In Fig. 7 tritt eine Unterbrechung abhängig von einem Signal
aus der Kurbelwinkeldetektoranordnung 2 auf, so daß der
Zählungswert des Zählers, der jedes vorgegebene Zeittaktsignal
vorwärts zählt, in einem Pufferspeicher MTDC gespeichert wird,
so oft der Kurbelwinkel den oberen Totpunkt im Verdichtungshub
erreicht. Diese Werte, die in den Pufferspeichern MB45 und
MTDC gespeichert sind, zeigen die Zeitpunkte an, die
entsprechend dem 45° Kurbelwinkel vor dem bzw. im oberen
Totpunkt liegen.
Fig. 8 ist eine Ablaufdarstellung, die Stufen S1, S2, S4, S5,
S6 für arithmetische und logische Operationen zeigt, die
ausgeführt werden, so oft der Kurbelwinkel 45° Kurbelwinkel
nach dem oberen Totpunkt im Verdichtungshub erreicht.
In der Stufe S1 der Fig. 8 wird der Zählungswert des Zählers,
der jedes vorgegebene Zeittakt-Signal vorwärtszählt, in einem
Pufferspeicher MA45 gespeichert, so oft die Position 45°
Kurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt erreicht wird. In der
Stufe S2 wird das Zeitverhältnis TU/TL aus folgender Gleichung
1 erhalten:
TU/TL = (MA45 - MTDC)/(MTDC - MB45) (1)
In Gleichung (1) ist MA45 - MTDC die Zeit, die für das
Intervall vom oberen Totpunkt bis zu 45° Kurbelwinkel nach dem
oberen Totpunkt erforderlich ist und MTDC - MB45 ist die Zeit,
die für das Intervall von 45° Kurbelwinkel vor dem oberen
Totpunkt bis zum oberen Totpunkt erforderlich ist.
Nach Berechnung des Zeitverhältnisses TU/TL wird die Stufe S4
durchgeführt. In der Stufe S4 wird entschieden, ob das in der
Stufe S2 erhaltene Zeitverhältnis TU/TL größer als ein
vorgegebener Wert ist oder nicht, der dem Auftreten einer
Fehlzündung entspricht. Ist das Verhältnis größer (ja), so
wird die Stufe S5 ausgeführt, d. h.), es wird entschieden, daß
eine Fehlzündung in dem Zylinder aufgetreten ist. Somit ist
der Vorgang beendet. Ist das Verhältnis nicht größer, so wird
die Stufe S6 durchgeführt, so daß entschieden wird, daß die
Verbrennung im Zylinder normal ist, und der Vorgang wird
beendet.
Zusammengefaßt: Es wird mit einem vorgegebenen Kurbelwinkel
als Bezugskurbelwinkel das Verhältnis der Zeit, die für ein
vorgegebenes Winkelintervall vor dem Bezugskurbelwinkel
erforderlich ist, zu der Zeit erhalten, die für ein
vorgegebenes Winkelintervall nach dem Bezugskurbelwinkel
erforderlich ist, und es wird anhand des Verhältnisses der
somit erhaltenen Zeiten entschieden, ob eine Fehlzündung
aufgetreten oder nicht aufgetreten ist.
Der Betrieb der in dieser Weise aufgebauten
Fehlzündungsüberwachungsvorrichtung in ihrer Gesamtheit wird
unter Bezugnahme auf Fig. 9 beschrieben, die eine
Ablaufdarstellung ist. In Fig. 9 sind die Stufen S1 bis S6 die
gleichen wie jene der Fig. 8; d. h. nachdem in der Stufe S5 der
Fig. 8 entschieden wurde, daß eine Fehlzündung aufgetreten
ist, werden die Stufe S7 und die folgenden Stufen
durchgeführt. Wird abhängig von einem Ergebnis des Vergleiches
der Stufe S4 in der Stufe S5 entschieden, daß eine Fehlzündung
aufgetreten ist, so wird die Stufe S7 durchgeführt. In der
Stufe S7 wird der Zählungswert N1 eines Fehlzündungszählers,
der jede Entscheidung für eine Fehlzündung zählen kann,
erhöht. Wird andererseits in der Stufe S6 entschieden, daß die
Verbrennung normal ist, so wird der Zählungswert N2 eines
Zählers für normale Verbrennung, der jede Entscheidung für
eine normale Verbrennung zählen kann, erhöht.
Anschließend wird die Stufe S9 durchgeführt. In der Stufe S9
werden die Zählungswerte N1, N2 addiert, und es wird
entschieden, ob die Summe N1 + N2 eine vorgegebene Anzahl
Verbrennungszyklen erreicht oder nicht erreicht,
beispielsweise 100 Verbrennungszyklen. Ist der Zählungswert
kleiner als die vorgegebene Anzahl Verbrennungszyklen, so ist
der Entscheidungsvorgang bezüglich einer Fehlzündung beendet
und die vorstehend beschriebene Stufe S1 wird gestartet, wobei
die Unterbrechung abhängig vom nächsten Ausgangssignal der
Kurbelwinkeldetektoranordnung 2 bewirkt wird.
Wird in der Stufe S9 entschieden, daß die Summe N1 + N2 die
vorgegebene Anzahl erreicht hat, so wird die Stufe S10
ausgeführt. In der Stufe S10 wird das Ausgangssignal der
Lastdetektoranordnung gelesen. In der folgenden Stufe S11 wird
ein Fehlzündungsrate-Entscheidungswert entsprechend einer
gegebenen Lastgröße gesetzt.
Darauf wird in der Stufe S12 der Fehlzündungsrate-
Entscheidungswert mit einer tatsächlichen Fehlzündungsrate
N1/(N1 + N2) verglichen, der aus einem Ergebnis einer
Fehlzündungsentscheidung erhalten wird. Wird entschieden, daß
die tatsächliche Fehlzündungsrate N1/(N1 + N2) größer als der
Fehlzündungsrate-Entscheidungswert ist, so wird die Stufe S13
durchgeführt, um ein Fehlzündungssignal auszugeben.
Wird in der Stufe S12 entschieden, daß ersterer kleiner ist
als letzterer, so wird die Stufe S14 durchgeführt, um ein
Normalzustandssignal auszugeben.
Wird bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform in der
Stufe S9 entschieden, daß N1 + N2 größer als die vorgegebene
Anzahl Verbrennungszyklen ist, so wird in der Stufe S12 die
Fehlzündungsrate N1/(N1 + N2) bezüglich N1 + N2 Verbrennungszyklen
mit dem Fehlzündungsrate-Entscheidungswert verglichen. Jedoch
kann die gleiche Wirkung erhalten werden, indem die Anzahl
Fehlzündungen bestimmt wird, die während einer vorgegebenen
Anzahl Umdrehungen, beispielsweise 100 Umdrehungen, auftritt.
Wie vorausgehend bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform in
der Stufe S11 der Fig. 9 beschrieben wurde, wird der
Fehlzündungsrate-Entscheidungswert auf einen am meisten
geeigneten Wert gesetzt, so daß bei Schwerlastbetrieb, in der
Katalysator selbst bei einer niedrigen Fehlzündungsrate
abnormal hohe Temperaturen erzeugt, der Fehlzündungsrate-
Entscheidungswert auf einen niedrigen Wert gesetzt wird, und
während eines Betriebes mit geringer Last, bei dem selbst bei
hoher Fehlzündungsrate keine Schwierigkeiten auftreten, der
Fehlzündungsrate-Entscheidungswert auf einen hohen Wert
gesetzt wird. Somit wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
das Fehlzündungserfassungssignal nur erzeugt, wenn es
erforderlich ist. Ferner liefert die Vorrichtung keinen
fehlerhaften Ausgang selbst bei einem Zustand wie
beispielsweise in dem Fall, bei dem das Fahrzeug mit hoher
Last bei geringer Drehzahl betrieben wird, die Drehzahl
leicht durch andere Faktoren als eine Fehlzündung verändert
wird, und das Fehlzündungserfassungssignal leicht irrtümlich
erzeugt werden kann. Somit hat die
Fehlzündungsüberwachungsvorrichtung gemäß der Erfindung eine
hohe Zuverlässigkeit.
Es wird nunmehr ein weiteres Ausführungsbeispiel der
Fehlzündungsüberwachungsvorrichtung, die eine zweite
Ausführung der Erfindung darstellt, unter Bezugnahme auf Fig.
10, eine Ablaufdarstellung, beschrieben.
In der Stufe S7 wird das Ausgangssignal der
Lastdetektoranordnung 3 ausgelesen. In der folgenden Stufe S8
wird entschieden, ob die erfaßte Maschinenlast größer als ein
vorgegebener Wert ist oder nicht ist. Wird entschieden, daß
die erfaßte Maschinenlast größer als der vorgegebene Wert ist,
so wird die Stufe S9 durchgeführt, um eine
Fehlzündungserfassung durchzuführen. Anschließend wird der
vorstehend beschriebene Fehlzündungserfassungsvorgang, Stufen
S1 bis S6 in Fig. 8, durchgeführt. Wird entschieden, daß die
erfaßte Last gleich groß wie oder kleiner als der vorgegebene
Wert ist, so wird die Stufe S10 durchgeführt, um den
Fehlzündungserfassungsvorgang zu sperren, und die Routine wird
beendet.
In der zweiten in Fig. 10 dargestellten Ausführungsform wird
die Maschinenlast erfaßt, und wenn die in dieser Weise erfaßte
Last gleich groß wie oder kleiner als der vorgegebene Wert
ist, wird der Fehlzündungserfassungsvorgang gesperrt. Dieses
Verfahren kann durch das folgende Verfahren ersetzt werden,
bei dem die Lasterfassung und die Fehlzündungserfassung in der
Reihenfolge der Durchführung geändert werden und die
Fehlzündungserfassung wird in jeder Periode durchgeführt, und
für den Fall, daß die erfaßte Last gleich groß wie oder
kleiner als der vorgegebene Wert ist, wird die
Fehlzündungserfassung in dieser Periode annulliert. Die
Fehlzündungen, die in der Brennkraftmaschine auftreten, die
mit geringer Last betrieben wird, erzeugen kaum nachteilige
Wirkungen; beispielsweise beeinträchtigen sie nicht
nachträglich das Abgas.
Ein weiteres Beispiel einer
Fehlzündungsüberwachungsvorrichtung gemäß einer dritten
Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig.
11, eine Ablaufdarstellung, beschrieben.
In den Stufen S1 bis S6 wird der vorausgehend beschriebene
Fehlzündungserfassungsvorgang durchgeführt. Wird in der Stufe
S5 entschieden, daß eine Fehlzündung aufgetreten ist, so wird
die Stufe S7 durchgeführt, um das Ausgangssignal der
Lastdetektoranordnung 3 auszulesen. Wird in der Stufe S8
entschieden, daß die erfaßte Maschinenlast größer als ein
vorgegebener Wert ist, so wird die Stufe S11 durchgeführt, um
eine Warnlampe zur Anzeige des Auftretens einer Fehlzündung
einzuschalten. Falls die Maschinenlast gleich groß wie oder
kleiner als der vorgegebene Wert ist, so wird die Stufe S12
durchgeführt, um die Warnlampe abzuschalten. Wird ferner in
der Stufe S6 entschieden, daß die Verbrennung normal ist, so
wird die Warnlampe abgeschaltet.
Das heißt, die dritte Ausführungsform ist so ausgestattet, daß
während eines Betriebes mit geringer Last, bei dem eine
Fehlzündung nicht genau erfaßt werden kann, die Warnlampe
nicht eingeschaltet wird. Somit hat bei der Vorrichtung die
Anzeige von Fehlzündungserfassungen eine hohe Zuverlässigkeit.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen hängt die
Erfassung einer Fehlzündung davon ab, ob das Verhältnis der
Zeitspannen, für vorgegebene Winkelintervalle vor und nach dem
oberen Totpunkt im Verdichtungshub größer als der vorgegebene
Wert ist oder nicht ist. Jedoch könnte das technische
Erfindungskonzept prinzipiell auch für den Fall angewendet
werden, in dem die Erfassung einer Fehlzündung entsprechend
dem Unterschied zwischen den
Winkelgeschwindigkeiten der Kurbelwelle durchgeführt wird, die
vor und nach dem Expansionshub der Brennkraftmaschine
vorliegen, oder für den Fall, bei dem eine Fehlzündung aus der
Erfassung der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle ermittelt
wird.
Wie aus vorstehender Beschreibung hervorgeht, ist abhängig von
dem Umstand, daß das Auftreten von Fehlzündungen von der an
der Brennkraftmaschine vorliegenden Last abhängt, die
Fehlzündungsüberwachungsvorrichtung so ausgeführt, daß der
Fehlzündungsrate-Entscheidungswert entsprechend der Last
gesteuert wird und daß, wenn die Fehlzündungsrate der
Brennkraftmaschine den Fehlzündungsrate-Entscheidungswert
überschreitet, entschieden wird, daß eine Fehlzündung
aufgetreten ist. Somit weist die Vorrichtung das Problem nicht
auf, daß das Fehlzündungserfassungssignal erzeugt wird, wo es
unnötig ist, oder daß, obgleich keine Fehlzündung aufgetreten
ist, das Fehlzündungserfassungssignal infolge von sich von
Fehlzündungen unterscheidenden Faktoren ausgegeben wird. Somit
hat die Fehlzündungsüberwachungsvorrichtung eine hohe
Zuverlässigkeit.
Claims (3)
1. Fehlzündungsüberwachungsvorrichtung für eine
Brennkraftmaschine (1) mit:
- - einer Fehlzündungsdetektorvorrichtung (4) zur Erfassung einer Fehlzündung in einem Zylinder anhand des Verhältnisses der Zeiten (TU/TL) für vorgegebene Kurbelwinkelintervalle vor (TL) und nach (TU) einer Bezugswinkelposition,
- - einer Lastdetektoranordnung (3) zum Erfassen einer an der Brennkraftmaschine (1) anliegenden Last,
- - einer Einrichtung (10) zum Setzen eines Fehlzündungsrate-Entscheidungswertes entsprechend der Last, die von der Lastdetektoranordnung (3) erfaßt wurde,
- - einer Einrichtung zum Bestimmen einer Fehlzündungsrate aus der Häufigkeit des Auftretens einer mit der Fehlzündungsdetektorvorrichtung (4) erfaßten Fehlzündung in einer vorgegebenen Anzahl von Umdrehungen und
- - einer Einrichtung zum Ausgeben eines Fehlzündungs- Erfassungssignals, wenn die bestimmte Fehlzündungsrate den gesetzten Fehlzündungsrate-Entscheidungswert übersteigt.
2. Fehlzündungsüberwachungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Setzen des
Fehlzündungsrate-Entscheidungswertes bei hoher Last der
Brennkraftmaschine (1) einen niedrigen Fehlzündungsrate-
Entscheidungswert setzt, und bei niedriger Last der
Brennkraftmaschine (1) einen hohen Fehlzündungsrate-
Entscheidungswert setzt.
3. Fehlzündungsüberwachungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung vorgesehen
ist, welche die Erfassung einer Fehlzündung mit der
Fehlzündungsdetektorvorrichtung (4) sperrt oder
annulliert, wenn die Last gleich groß wie oder kleiner als
ein vorgegebener Wert ist.
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