DE4231322C2

DE4231322C2 - Fehlzündungs-Erfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4231322C2
Application number: DE4231322A
Authority: DE
Inventors: Yukinobu Nishimura; Akira Demizu
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-09-18
Filing date: 1992-09-18
Publication date: 1996-10-17
Anticipated expiration: 2012-09-19
Also published as: JP2606019B2; DE4231322A1; JPH0579396A; US5638278A

Description

Die Erfindung betrifft eine Fehlzündungs- Erfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Vielzahl von Zylindern. Mit einer derartigen Fehlzündungs- Erfassungsvorrichtung wird das Auftreten von Fehlzündungen in der Brennkraftmaschine bestimmt.

Die SAE-PAP.900232 beschreibt ein Fehlzündungserfassungsverfahren, bei dem auf Grundlage einer Winkelbeschleunigung, die durch Auswertung von Periodendauern eines Kurbelwinkel-Impulssignals bestimmt wird, sogenannte "Motor-Rauhigkeiten" berechnet werden, die auf der Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Winkelbeschleunigungen basieren. Für eine Vielzahl von Kombinationen von Zylindern werden dann jeweilige Motor-Rauhigkeiten auf Grundlage einer Winkelbeschleunigungsdifferenz zwischen den einzelnen Winkelbeschleunigungen der jeweiligen Zylinder berechnet. Die Motor-Rauhigkeiten werden durch eine Filterungsverarbeitung unter Bezugnahme auf einen zu einer vorhergehenden Berechnungszeitpunkt berechneten Motor-Rauhigkeit geglättet. Dann wird die Differenz zwischen der größten und der kleinsten Motor-Rauhigkeit berechnet und dieser Differenzwert wird mit einem von der Drehzahl und Motorlast abhängigen Referenzwert verglichen. Damit können Fehlzündungen, die Änderungen in der Drehgeschwindigkeit des Motors verursachen, von Drehgeschwindigkeitsänderungen unterschieden werden, die lediglich von einem Fahren des Fahrzeugs auf einer unebenen Oberfläche herrühren.

Die DE 40 02 209 A1 beschreibt ebenfalls ein Fehlzündungs- Erfassungsverfahren, bei dem Zeit-Differenzwerte, die über bestimmte Kurbelwinkelbereiche eines Kurbelwinkelsignals genommen werden, mit vorangehendem, zu einem früheren Zeitpunkt ermittelten Zeit-Differenzwerten einer Filterungsverarbeitung zur Glättung unterzogen werden. Dabei entsteht ein sogenannter gleitender Mittelwert, der entweder zur Fehlzündungserkennung mit anderen vorher ermittelten Mittelwerten weiterverarbeitet oder lediglich mit einem festen konstanten Schwellwert verglichen wird.

Es gibt eine Vielzahl von Fehlzündungs- Erfassungsvorrichtungen für Brennkraftmaschinen. Die japanische Patentanmeldung (OPI) Nr. 19532/1983 (der Ausdruck "OPI" hierin bedeutet eine ungeprüfte veröffentlichte Anmeldung) offenbart eine Fehlzündungs- Erfassungsvorrichtung, welche auf Abweichungen in der Drehzahl eines Motors beruht. Die Vorrichtung erfaßt die Differenz zwischen der Drehzahl in der ersten Hälfte eines Expansionstakts des Motors und der in der zweiten Hälfte, um zu bestimmen, ob eine Fehlzündung aufgetreten ist oder nicht.

Ein weiteres Beispiel der herkömmlichen Fehlzündungs- Erfassungsvorrichtung ist wie folgt: eine Umdrehungsperioden-Abweichung wird bei jeder Zündperiode erfaßt und wird geteilt durch einen vorbestimmten Mittelwert einer Umdrehungsperiode, um einen Umdrehungsabweichungs-Koeffizienten zu erhalten. Der so erhaltene Koeffizient wird benutzt, um die Gegenwart oder Abwesenheit einer Fehlzündung zu bestimmen.

Wie oben beschrieben, arbeitet die herkömmliche Fehlzündungs-Erfassungsvorrichtung auf der Basis von Abweichungen in der Drehzahl des Motors; d. h. sie erfaßt das Auftreten einer Fehlzündung aufgrund der Tatsache, daß, wenn eine Fehlzündung in einem Motor auftritt, die Umdrehungsperiode des Zylinders, bei dem die Fehlzündung aufgetreten ist, erhöht ist. Jedoch werden Effekte ihres Drehzahl-Erfassungssegments nicht berücksichtigt. Das heißt, die Vorrichtung leidet unter der Schwierigkeit, daß der mechanische Dimensionsfehler des Drehzahl- Erfassungssegments einem Drehzahlsignal überlagert wird, woraus resultierend eine irrtümliche Bestimmung über das Auftreten einer Fehlzündung durchgeführt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fehlzündungs- Erfassungsvorrichtung zu schaffen, bei der trotz mechanischer Dimensionierungsfehler von Segmentabschnitten eines Kurbelwinkelrotors eine zuverlässige Erfassung des Auftretens einer Fehlzündung durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Fehlzündungs- Erfassungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Gemäß Merkmal e) und f) dieses Patentanspruchs wird der aktuell berechnete Wert für die Fehlzündungs-Entscheidungsgröße r(i) oder Δα(i) oder S(i) mit einer Summe aus einem ersten Schwellwert und einem zweiten Schwellwert verglichen.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Verbesserungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachstehend wird die Erfindung anhand ihrer Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Die Figuren zeigen im einzelnen:

Fig. 1(a) ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform einer Fehlzündungs-Erfassungsvorrichtung der Erfindung zeigt;

Fig. 1(b) ein Blockdiagramm, das den Betrieb der CPU der vorliegenden Erfindung im in Fig. 1(a) gezeigten Blockdiagramm erklärt;

Fig. 2(a) bis 2(f) Zeitablaufpläne für eine Beschreibung des Betriebs der Fehlzündungs-Erfassungsvorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 3 ein charakteristisches Diagramm für eine Beschreibung einer arithmetischen Gleichung r(i) bei der Erfindung;

Fig. 4 ebenfalls ein charakteristisches Diagramm für eine Beschreibung einer arithmetischen Gleichung α(i) bei der Erfindung;

Fig. 5 ein charakteristisches Diagramm für eine Beschreibung einer arithmetischen Gleichung Δα(i) bei der Erfindung;

Fig. 6 ein charakteristisches Diagramm für eine Beschreibung einer arithmetischen Gleichung S(i) bei der Erfindung;

Fig. 7(a) und 7(b) eine Vorderansicht und eine ebene Ansicht, die jeweils einen Drehzahlsignal-Sensor und einen Rotor bei der Vorrichtung der Erfindung zeigen;

Fig. 8 ein Diagramm, das ein Umdrehungssignal mit Umdrehungs-Erfassungssegmenten eines Kurbelwinkelsensors zeigt;

Fig. 9 ein charakteristisches Diagramm für eine Beschreibung von r(i) in dem Fall, wo die Verbrennung im Motor normal ist und Segmentfehler involviert sind;

Fig. 10 ein charakteristisches Diagramm für eine Beschreibung von r(i) in dem Fall, wo eine Fehlzündung in einem Zylinder 1 auftritt und Segmentfehler involviert sind; und

Fig. 11 und 12 zwei Teile eines Flußplans für eine Beschreibung des Betriebs der Fehlzündungs- Erfassungsvorrichtung nach der Erfindung.

Eine Fehlzündungs-Erfassungsvorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung wird beschrieben werden mit Bezug auf die begleitende Zeichnung.

Fig. 1(a) zeigt die Anordnung der Fehlzündungs- Erfassungsvorrichtung nach der Erfindung. In Fig. 1(a) bezeichnet Bezugszeichen 1 einen Vier-Zylinder- Benzinmotor; 2 einen Luftströmungssensor, welcher in eine Ansaugluftleitung des Motors 1 eingesetzt ist, um ein Signal, welches eine Ansaugluftmenge anzeigt, (im weiteren als Ansaugluftmengen-Signal, falls erforderlich, bezeichnet) an eine Steuereinheit 5 anzulegen; 3 einen Umdrehungssensor, welcher auf die Kurbelwelle des Motors 1 montiert ist, um ein Umdrehungssignal an die Steuereinheit 5 anzulegen; und 4 einen Verteiler, der auf die Nockenwelle des Motors 1 montiert ist. Der Verteiler 4 beinhaltet einen Zylinder-Identifizierungssensor 41, welcher ein Zylinder-Identifizierungssignal schafft, welches an die Steuereinheit 5 angelegt wird. Die Steuereinheit 5 empfängt das Ansaugluftmengen-Signal, das Umdrehungssignal und das Zylinder-Identifizierungssignal und andere nicht gezeigte Signale (wie z. B. Wassertemperatur- Signal und ein Drosselklappen-Öffnungssignal), um eine Einspritzung 6 und eine Zündvorrichtung 7 anzusteuern und erfaßt ein Fehlzünden, um eine Warnleuchte 8 einzuschalten Wie im Fall der Warnleuchte 8 kann eine andere Leuchte im allgemeinen benutzt werden, die zu einem anderen Zweck als dem des Warnens vor einem Auftreten einer Fehlzündung dient.

Die Steuereinheit 5 umfaßt: eine analoge Schnittstelle 51; eine digitale Schnittstelle 52; eine zentrale Steuereinheit (CPU) 53, welche die Ausgaben der Schnittstellen 51 und 52 empfängt, um Operationen entsprechend einem vorbestimmten Programm durchzuführen, und dadurch einen Einspritzungstreiber 54, einen Zündungstreiber 55 und einen Leuchtentreiber 56 zu aktivieren.

Fig. 1(b) ist ein Blockdiagramm, das den Betrieb der CPU 53 zeigt. In der CPU 53 berechnet eine Recheneinrichtung 532 Fehlzündungsentscheidungsgrößen auf Grundlage von Umdrehungsabweichungen für jeden Zylinder des Motors in der Reihenfolge der Verbrennung der Zylinder entsprechend einer Umdrehungsperiode des Motors, der Anzahl von Umdrehungen des Motors und der an den Motor angelegten Belastung; eine Glättungseinrichtung 534 glättet den Rechenwert der von der Recheneinrichtung 532 erhaltenen Abweichungen; eine Setzeinrichtung 536 für einen vorbestimmten Wert bestimmt einen vorbestimmten Wert der Abweichung durch Abbilden der Drehzahl und des Belastungswerts, welche durch die Recheneinrichtung 532 erhalten werden; eine Schwellwert-Bestimmungseinrichtung 538 empfängt die Ausgaben der Glättungseinrichtung 534 und der Setzeinrichtung 536 für den vorbestimmten Wert, um einen Schwellwert zu bestimmen; eine Fehlzündungs- Entscheidungseinrichtung 540 vergleicht die von der Recheneinrichtung geschaffenen Rechenwerte mit dem Schwellwert, um das Auftreten einer Fehlzündung in irgendeinem der Zylinder zu bestimmen; eine Zähleinrichtung 542 zählt die Anzahl von Fehlzündungen, welche durch die Fehlzündungs-Entscheidungseinrichtung 540 in einer vorbestimmten Zeitspanne entschieden werden; eine Vergleichseinrichtung 544 vergleicht die Anzahl von Fehlzündungen, die durch die Zähleinrichtung 542 gezählt werden, mit einer vorbestimmten Anzahl, die durch eine Speichereinrichtung 546 für eine vorbestimmte Anzahl ausgegeben wird, und gibt ein Signal an die Leuchten- Treibereinheit 56, wenn die Anzahl von Fehlzündungen den vorbestimmten Wert überschreitet.

Der Betrieb der so organisierten Fehlzündungs- Erfassungsvorrichtung ist in Fig. 2 gezeigt. Fig. 2(a) und 2(b) zeigen jeweils das vorher erwähnte Zylinder- Identifizierungssignal und das Drehzahlsignal. Wie aus Fig. 2(a) und 2(b) ersichtlich, entspricht ein Zyklus des Zylinder-Identifizierungssignals vier Zyklen des Umdrehungssignals, welches in Fig. 2(b) gezeigt ist. Der Zylinder, dessen Zylinder-Identifizierungssignal zu "1" ansteigt beim Ansteigen (ein Kurbelwinkel (CA) von 70° vor dem oberen Totpunkt (TDC)) des Umdrehungssignals wird als ein "Nr. 1-Zylinder" bezeichnet werden, und die Zylinder, deren Zylinder-Identifizierungssignal zu "0" gesetzt sind, werden als "Nr. 3-, Nr. 4- und Nr. 2-Zylinder" in der Reihenfolge der Leistungsverteilung bezeichnet werden. Fig. 2(c) zeigt ein Intervall 1 einer Umdrehungsperiode T_L, welches die Periode des Intervalls ist, in dem das Umdrehungssignal zu "1" gesetzt ist; i.e. das Intervall zwischen einem Kurbelwinkel von 70° vor dem oberen Totpunkt (im weiteren als "BTDC70°CA", falls erforderlich, bezeichnet) und dem oberen Totpunkt (im weiteren als "TDC" bezeichnet, falls erforderlich). In Fig. 2(c) entspricht der Beiwert (2) des Buchstabens (L) der Reihenfolge der Verbrennung der Zylinder.

In ähnlicher Weise ist eine Intervall 2 Umdrehungsperiode T_U, wie in Fig. 2 (d) gezeigt, die Periode des Intervalls, in dem das Umdrehungssignal auf "0" ist; d. h. das Intervall zwischen dem TDC und einem Kurbelwinkel von 110° nach dem oberen Totpunkt (im weiteren bezeichnet als ATCD110°CA, falls erforderlich). Eine Umdrehungsperiode T, wie gezeigt in Fig. 2(e), ist so beschaffen, daß T = T_L + T_U. Diese Umdrehungsperiode wird benutzt für eine Kraftstoffverarbeitungs-Operation und eine Zündverarbeitungs-Operation. Fig. 2(f) zeigt eine Zündungswellenform, wie z. B. eine Spulenenergie-Wellenform als Referenz.

Eine arithmetische Gleichung r(i) = K_r T_U(i)/T_L(i), wobei K_r eine Konstante ist, wird beschrieben werden, zum Erfassen von Geschwindigkeits-Abweichungen in der Umdrehung des Motors in Übereinstimmung mit der Reihenfolge der Verbrennung mit Bezug auf Fig. 3, einem charakteristischen Diagramm. Insbesondere ist die in Fig. 3 gezeigte Charakteristik für den Fall, in dem der Motor in einem Gleichgewichtszustand ist, in dem der Betriebsbereich 6.000 Upm mit -400 mmHg ist, und eine Fehlzündung im Nr. 1-Zylinder auftritt. Die Erfassung einer Fehlzündung von einer Abweichung der Umdrehung wird schwierig, wenn die Drehzahl ansteigt und die Belastung abfällt. Dieses wird klarer aus der folgenden Gleichung:

t - t_L = I dω/dt

wobei t das erzeugte Drehmoment und t_L das Belastungsdrehmoment, I das Trägheitsmoment und ω die Drehwinkel-Geschwindigkeit ist.

Wenn die Drehzahl unter unveränderter Belastung erhöht wird, werden t und t_L im wesentlichen nicht verändert, und I ist konstant und deshalb ist dω/dt konstant. Wenn die Drehzahl ansteigt, wird die Umdrehungsperiode abgesenkt, so daß die Schwankungsbreite der Drehwinkel- Geschwindigkeit ω abnimmt. Im den Fall, wo die Belastung unter unveränderter Drehzahl abnimmt, wird das erzeugte Drehmoment t abgesenkt und deshalb wird die Abweichungsbreite der Drehwinkel-Geschwindigkeit abgesenkt. Andererseits wird, wenn eine Fehlzündung im Zylinder Nr. 1 auftritt, das Drehmoment t bezüglich des Zylinders abgesenkt. Und der Effekt des Trägheitsmoments I auf das Drehmoment t wird relativ gesteigert, wenn die Drehzahl zunimmt, während die Belastung abnimmt, und der Effekt auf die Drehwinkel-Geschwindigkeit nimmt ab.

Daher kann der oben beschriebene Betriebsbereich als strengster tatsächlicher Betriebsbereich betrachtet werden. In Fig. 3 wird K_r, um die Meßperiode zu normalisieren, auf 70/110 in der oben beschriebenen Gleichung r(i) gesetzt, was äquivalent ist zu einer Perioden-Verhältnismessung unter Aufrechterhaltung des gleichen Kurbelwinkelbereichs. Wegen der Phasendifferenz zwischen dem Drehmoment und der Winkelgeschwindigkeit, wenn die Verbrennung normal ist, ist r(i) nicht kleiner als eins (1), und wenn eine Fehlzündung auftritt, ist r(i) nicht gleich eins (1); d. h. es gibt eine Abweichung in diesen Beziehungen. r(i) sei betrachtet in der Reihenfolge der Verbrennung der Zylinder. Es ist ziemlich schwierig zu erfassen, daß im Nr. 1-Zylinder eine Fehlzündung aufgetreten ist, unter Benutzung der Differenz (r(i) - r(i-1)) zwischen dem Zylinder und einem weiteren Zylinder (z. B. dem, in dem eine Verbrennung vor dem Nr. 1-Zylinder auftrat) (jedoch ist es ausreichend möglich, wenn der Motor in einem Bereich niedriger Drehzahl, z. B. 3.000 Upm betrieben wird). Das ist deshalb so, da jede Differenz der Abweichung der Verbrennung zwischen den Zylindern groß ist.

Jetzt sei r(i) separat entsprechend den Zylindern mit Bezug auf Fig. 3 betrachtet. Wie für den Nr. 1-Zylinder ist r(i) stark erhöht beim Auftreten einer Fehlzündung, wie angedeutet durch die durchgezogenen Linien, was bedeutet, daß eine Fehlzündung erfaßt werden kann. Das kommt von der Tatsache, daß der Effekt der oben beschriebenen Differenzen in der Verbrennung zwischen den Zylindern eliminiert wird. Fig. 4 und 5 dienen einer Beschreibung der arithmetischen Gleichungen, um die Empfindlichkeit der arithmetischen Gleichung r(i) zu verbessern. Im Fall von Fig. 4 wird die arithmetische Gleichung r(i) modifiziert in einer Gleichung der Winkelbeschleunigung α(i):

α(i) = T_L(i) {T_U(i)/T_L(i) - T_U(i-1)/T_L(i-1)/T(i-1)³}

Im Fall von Fig. 5 wird eine Winkelbeschleunigungsdifferenz Δα(i) erhalten:

Δα(i) = α(i) - α(i + 1)

Δα(i) in Fig. 5 ist etwas größer in der Empfindlichkeit als r(i) in Fig. 3. Das heißt, daß der Effekt zu dem addiert wird, was von der Tatsache erhalten wird, daß, im Fall von Fig. 3, r(i) erhöht wird beim Auftreten einer Fehlzündung im Nr. 1-Zylinder und erniedrigt wird beim nächsten Zylinder, d. h. beim Nr. 3-Zylinder.

Fig. 6 zeigt ein Resultat einer Rechenoperation unter Benutzung einer Periodenabweichung. In diesem Fall ist die arithmetische Gleichung S(i) wie folgt:

wobei n die Anzahl der Zylinder ist.

In diesem Betriebsbereich ist die arithmetische Operation, welche die Periodenabweichung benutzt, hoch in der Empfindlichkeit und deshalb scheint es, daß eine Fehlzündung erfaßt werden kann ohne eine Verarbeitungs- Operation für jeden Zylinder. Jedoch zeigt die Charakteristik in anderen Betriebsbereichen einen reaktiven Schock nach dem Auftreten einer Fehlzündung, wie angezeigt im Abschnitt A in Fig. 6, woraus resultierend ein Zylinder, der normal funktioniert, irrtümlicherweise als Zylinder, der eine Fehlzündung hatte, bestimmt werden kann. Daher ist das System nicht immer akzeptabel.

Jetzt sei der Effekt des Segmentfehlers des Drehzahlsignal-Sensors bezüglich des arithmetischen Systems von r(i) in Fig. 3 betrachtet. Zum Beispiel zeigt Fig. 7 einen lochartigen Umdrehungs-Sensor 3 und einen Erfassungsrotor 3a. Der Rotor ist auf einer Kurbelwelle 3b montiert. Der Umdrehungs-Sensor 3 erfaßt zwei Segmente A und B pro Umdrehung oder einen Kurbelwinkel von 360° (im weiteren als 360°CA, falls erforderlich, bezeichnet). Fig. 8 ist ein Zeitablaufplan, der die Segmente A und B (Fig. 7) mit dem Umdrehungssignal anzeigt. Eine Umdrehungserfassungs-Operation (T_L, T_U und T) wird ausgeführt unter Benutzung des Segments A für die Nr. 1- und Nr. 2-Zylinder und des Segments B für die Nr. 3- und Nr. 4-Zylinder. Deshalb werden mechanische Dimensionsfehler beim Setzen der Winkel der Segmente A und B die Umdrehungsperiode beeinflussen. Dieser Effekt kann nicht vernachlässigt werden, da er der Abweichung in der Drehzahl beim Auftreten einer Fehlzündung in dem Fall entspricht, wo der Rotor 3a 100 Φ im Durchmesser mit einem Fehler von 0,1° CA ist, und der Motor betrieben wird mit 6.000 Upm und -400 mmHg.

Dieser Effekt ist wie gezeigt in Fig. 9 und 10. Fig. 9 zeigt r(i) in dem Fall, in dem ein Segmentfehler involviert ist, wenn die Verbrennung normal ist, und Fig. 10 zeigt r(i) in dem Fall, wo ein Segmentfehler involviert ist, wenn der Nr. 1-Zylinder eine Fehlzündung hat.

In Fig. 3 ist r(i) des Fehlzündungszylinders nicht so verschieden von r(i) des normal verbrennenden Zylinders. Jedoch ist in dem Fall, wo der Segmentfehler involviert ist, wie gezeigt in Fig. 9, r(i) stark verschieden, sogar wenn die Verbrennung normal ist, und deshalb ist es vollständig unmöglich, eine Fehlzündung abhängig von der Erfassung von Abweichungen der Drehzahl zu erfassen, welche durchgeführt wird in der Reihenfolge der Verbrennung der Zylinder.

Wie oben beschrieben wurde, wird r(i) berechnet für jeden Zylinder in der Reihenfolge der Verbrennung der Zylinder und dann geglättet. Wenn die resultierenden Daten zu vorbestimmten Daten (0,001 im Fall von Fig. 9 oder 10) addiert werden, um einen Schwellenwert zu erhalten, dann kann nicht nur der Zylinder, bei dem eine Fehlzündung auftritt, erfaßt werden, sondern kann auch das Auftreten der Fehlzündung mit hoher Genauigkeit erfaßt werden. Der zu addierende Wert ist nicht konstant; d. h. verschiedene Werte werden angewendet für verschiedene Betriebsbereiche. Deshalb sollten sie in einer Darstellung aufgelistet werden, welche gemacht wird in Abhängigkeit von Drehzahl/Minute und Belastungen (welches bei den folgenden Flußplan Ladeeffizienzen (CE), welche erhalten werden durch Teilen einer Ansaugluftmenge durch eine Anzahl von Umdrehungen/Minute, sind).

Jetzt wird eine Fehlzündungs-Erfassungsoperation, welche durch die CPU 53, wie gezeigt in Fig. 1(b) ausgeführt wird, beschrieben werden mit Bezug auf Fig. 11 und 12. Es gibt zwei Umdrehungsunterbrechungs-Signale, weiche die ansteigende Flanke (BTDC70°CA) und die abfallende Flanke (TDC) des in Fig. 2 gezeigten Umdrehungssignals sind. Daher wird in Schritt 1 bestimmt, welches der Umdrehungsunterbrechungs-Signale vorgesehen ist. Wenn bestimmt wird, daß das Umdrehungsunterbrechungs-Signal der absteigenden Flanke (TDC) vorliegt, wird in Schritt 2 die Periode T_L(i) des Intervalls vor TDC (welches die Periode des Intervalls ist, in dem das Umdrehungssignal auf "1" in Fig. 2 ist), gemessen und der so gemessene Wert T_L(i) wird gespeichert. Dann wird die Operation beendet. Wenn es in Schritt 1 nicht die abfallende Flanke (TDC) ist, wird Schritt 3 bewirkt. In Schritt 3 wird eine Periode T(i) gemessen, und in Schritt 4 wird sie in die Drehzahl N_e nach der folgenden Gleichung umgewandelt:

N_e = K_N/T(i)

wobei K_N der Umwandlungskoeffizient ist.

In Schritt 5 wird eine Bearbeitungsoperation (nicht gezeigt) ausgeführt, um eine Ansaugluftmengen-Berechnung durchzuführen in der Periode T(i) mit einem vorbestimmten Meßzyklus, und der resultierende Wert wird gemittelt, um eine Ansaugluftmenge Q_a zu erhalten. In Schritt 6 wird eine Ladeeffizienz CE, um eine Belastung zu bestimmen, erhalten nach der folgenden Gleichung:

CE = K_c Q_a/N_e

wobei K_c der Koeffizient ist.

In Schritt 7 identifiziert der oben beschriebene Verarbeitungsbetrieb den Zylinder, und der so identifizierte Zylinder wird als "j-ter Zylinder" bezeichnet. Als nächstes wird in Schritt 8 die Periode T_U(i) des Intervalls nach TDC (welches die Periode des Intervalls ist, im den das Umdrehungssignal auf "0" in Fig. 2 ist) gemessen. In Schritt 9 wird die Berechnung von r(i), was das Periodenverhältnis zeigt, nach der folgenden Gleichung erhalten:

r(i) = K_r T_U(i)/T_L(i)

In Schritt 10 wird ein Betrieb zum Steuern der Warnleuchte ausgeführt; d. h. Schritt 10 ist eine Routine, bei der eine Fehlzündungsrate in einem Zähler eine vorbestimmte Anzahl von Zyklen lang gemessen wird, so daß, wenn die Fehlzündungsrate höher als ein vorbestimmter Wert ist, bestimmt wird, daß eine Fehlzündung aufgetreten ist und die Warnleuchte 8 angestellt wird. Schritt 11 ist eine Fehlzündungs-Entscheidungsroutine. Wenn in Schritt 11 sich die folgende Gleichung als zutreffend erweist, wird in Schritt 12 der Zählwert des Fehlzündungszählers eines j- ten Zylinders angehoben:

r(i) Thj(i-1) + Th(CE, N_e),

wobei Thj(i-1) der erste Schwellwert ist, der gerade vorher mit dem j-ten Zylinder in Schritt 13 erhalten wird und Th(CE, Ne) der zweite Schwellwert, welcher bestimmt wird von der Darstellung unter Benutzung von N_e und CE, in den Schritten 4 und 6 als vorbestimmter Wert erhalten. Wenn in Schritt 11 die obige Gleichung sich nicht als zutreffend herausstellt, wird Schritt 13 bewirkt.

Schritt 13 ist eine arithmetische Routine des ersten Schwellwerts Thj(i), bei der r(i) für jeden Zylinder geglättet wird, um den ersten Schwellwert zu berechnen. Das heißt, die folgende Gleichung wird ausgeführt:

Thj(i) = (1-K) Thj(i-1) + Kr(i)

wobei K die Konstante ist, welche größer als Null (0) ist und kleiner als eins (1) ist (0 < K < 1).

Somit ist Thj(i) das Resultat, welches erhalten wird, wenn r(i) durch einen Primärfilter zur Rauschreduzierung oder zum Glätten der Wellenform derselben oder ähnlichem für jeden Zylinder geschickt wird. In Schritt 14 wird bestimmt, ob der Zählwert der Fehlzündungsrate Null (0) ist oder nicht. Wenn bestimmt wird, daß sie nicht Null (0) ist, wird der Betrieb beendet. Wenn bestimmt wird, daß er Null ist, dann springt der Betrieb vor zu Schritt 15.

In Schritt 15 wird bestimmt, ob der Zählwert des Fehlzündungszählers jedes Zylinders gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert α ( α) ist oder nicht. Wenn bestimmt wird, daß der Zählwert von irgendeinem der Fehlzündungs-Zählwerte gleich oder größer als der vorbestimmte Wert ist, dann wird in Schritt 16 ein Fehlzündungsflag für den Zylinder gesetzt und in Schritt 17 wird die Warnleuchte 8 angestellt. Die Warnlampe 8 kann ausgestellt werden durch Entfernen der Batterieversorgung.

Nach Schritt 17 oder wenn der Zählwert jedes Fehlzündungszählers kleiner als α ist, dann wird Schritt 18 bewirkt. In Schritt 18 werden die Fehlzündungszähler aller Zylinder zurückgesetzt und der Fehlzündungsraten- Meßzähler wird initialisiert. Wie deutlich wird aus der obigen Beschreibung, wird, z. B. wenn eine Fehlzündung in einem Zylinder in einem Verhältnis von 3 von 100 oder mehr erfaßt wird, bestimmt, daß eine Fehlzündung an dem Zylinder aufgetreten ist und die Warnleuchte wird angestellt. Das dient dazu, die Schwierigkeit zu eliminieren, daß transiente Phänomene, wie z. B. Rauschen, irrtümlicherweise als Auftreten von Fehlzündungen erfaßt werden.

In den in Fig. 11 und 12 gezeigten Flußplan wurde die Erfassung von Fehlzündungen beschrieben unter der Benutzung der arithmetischen Gleichung r(i); jedoch soll bemerkt werden, daß die Erfassung von Fehlzündungen erreicht werden kann unter Benutzung von Δα(i) oder S(i), welche weniger durch den Segmentfehler beeinflußt werden.

Wie oben beschrieben, werden mit der Fehlzündungs- Erfassungsvorrichtung der Erfindung Abweichungen der Umdrehung des Motors berechnet in Übereinstimmung mit der Reihenfolge der Verbrennung der Zylinder im Motor, so daß die Abweichungen der Umdrehung des Motors schnell erfaßt werden können, was zur Verbesserung der Fehlzündungserfassungs-Empfindlichkeit beiträgt. Weiterhin werden die Fehlzündungsentscheidungs-Schwellwerte für die arithmetischen Werte aus sowohl dem Wert, der erhalten wird durch Glätten der arithmetischen Werte für den Zylinder, als auch dem vorbestimmten Wert bestimmt. Das wird die Schwierigkeit eliminieren, daß eine irrtümliche Entscheidung getroffen wird auf Grund eines mechanischen Dimensionsfehlers der Drehzahl-Erfassungssegmente. Zusätzlich wird der vorbestimmte Wert bestimmt aus der Anzahl mechanischer Umdrehungen pro Minute und der Belastung, was es ermöglicht, das Auftreten von Fehlzündungen in einem weiten Betriebsbereich zu erfassen.

Claims

1. Fehlzündungs-Erfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine (1) mit einer Vielzahl von Zylindern (1-4), umfassend:

a) eine Zeit-Erfassungseinrichtung (3) zum Erfassen mindestens eines Zeitintervalls (T_L, T_U, T) entsprechend Segmentabschnitten eines Kurbelwinkelrotors (3a);
b) eine Recheneinrichtung (532) zur Berechnung einer Fehlzündungs-Entscheidungsgröße (r(i); Δα(i); S(i)) auf der Grundlage des erfaßten mindestens einen Zeitintervalls (T_L, T_U, T);
c) eine Glättungseinrichtung (534) zum Glätten der berechneten Fehlzündungs-Entscheidungsgröße und zum Ausgeben eines geglätteten Werts als ersten Schwellwert (Thj(i));
d) eine Setzeinrichtung (536) zum Bestimmen eines zweiten Schwellwerts (Th(CE,Ne)) auf der Grundlage von Betriebsparametern (CE,Ne) der Brennkraftmaschine (1);
e) eine Schwellwert-Bestimmungseinrichtung (538) zum Bestimmen eines Fehlzündungserfassungs-Schwellwerts für jeden Zylinder als Summe des ersten und zweiten Schwellwerts (Thj(i), Th(CE,Ne)); und
f) eine Fehlzündungsentscheidungseinrichtung (540) zum Entscheiden auf eine Fehlzündung, wenn die aktuell berechnete Fehlzündungs-Entscheidungsgröße (r(i); Δα(i); S(i)) größer oder gleich dem bestimmten Fehlzündungserfassungs-Schwellwert ist.

2. Fehlzündungs-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtung (532) als Fehlzündungs-Entscheidungsgröße (r(i)) ein Verhältnis eines Zeitintervalls (T_U(i)) nach dem oberen Totpunkt (TDC) zu einem Zeitintervall (T_L(i)) vor dem oberen Totpunkt berechnet.

3. Fehlzündungs-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtung (532) als Fehlzündungs-Entscheidungsgröße (Δα(i)) auf Grundlage eines erfaßten Zeitintervalls (T_U(i)) nach dem oberen Totpunkt (TDC) und eines erfaßten Zeitintervalls (T_L(i)) vor dem oberen Totpunkt (TDC) zu einem gegenwärtigen Berechnungszeitpunkt (i) und einem vorangehenden Berechnungszeitpunkt (i-1) eine Winkelbeschleunigungs-Differenz (Δα(i)) berechnet.

4. Fehlzündungs-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtung (532) als Fehlzündungs-Entscheidungsgröße (S(i)) einen Wert S(i) berechnet, der folgendermaßen gegeben ist: wobei n die Anzahl der Zylinder (1-4) der Brennkraftmaschine (1) ist und T(i), T(i-1) eine Summe aus einem erfaßten Zeitintervall (T_U(i)) nach dem oberen Totpunkt (TDC) und einem erfaßten Zeitintervall vor den oberen Totpunkt (TDC) zu einem gegenwärtigen Berechnungszeitpunkt (i) bzw. vergangenem Berechnungszeitpunkt (i-1) ist.

5. Fehlzündungs-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlzündungs- Entscheidungssgröße (r(i)) auf Grundlage der folgenden Gleichung berechnet wird: wobei K_V eine Konstante ist und T_U(i), T_L(i) jeweils die nach und vor dem oberen Totpunkt (TDC) erfaßten Zeitintervalle sind.

6. Fehlzündungs-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelbeschleunigungsdifferenz (Δα(i)) durch folgende Gleichung berechnet wird: Δα(i) = T_L(i) {T_U(i)/T_L(i) - T_U(i - 1)/T_L(i - 1)/T(i - 1)³}wobei T_L(i) bzw. T_L(i-1) und T_U(i) bzw. T_U(i-1) jeweils die zu einem gegenwärtigen bzw. vergangenen Berechnungszeitpunkt (i, i-1) erfaßten Zeitintervalle vor und nach dem oberen Totpunkt (TDC) sind und T(i-1) ein zu einem vergangenen Berechnungszeitpunkt (i-1) über die Länge der Zeitintervalle vor und nach dem oberen Totpunkt (TDC) erfaßtes Zeitintervall ist.

7. Fehlzündungs-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Setzeinrichtung (536) den zweiten Schwellwert entsprechend der Drehzahl (Ne) der Brennkraftmaschine (1) und einer vorhandenen Last (CE) bestimmt.

8. Fehlzündungs-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Zähleinrichtung (542) zum Bestimmen einer Fehlzündungsrate, um die Anzahl von Fehlzündungsentscheidungen durch die Fehlzündungs- Entscheidungseinrichtung (540) in einem vorbestimmten Zyklus zu zählen.

9. Fehlzündungs-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähleinrichtung (542) eine Vergleichseinrichtung (544) beinhaltet, welche die Fehlzündungsrate mit einer vorbestimmten Zahl (α) vergleicht.

10. Fehlzündungs-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Warneinrichtung (56) zum Anzeigen eines Fehlzündungs-Zustands, wenn die Fehlzündungsrate größer als die vorbestimmte Zahl (α) ist.