WO1997020195A2 - Verfahren zum erkennen von verbrennungsaussetzern bei einer brennkraftmaschine - Google Patents

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WO1997020195A2
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    • F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/1015—Engines misfires

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting misfires in an internal combustion engine by evaluating the crankshaft speed according to the preamble of patent claim 1.
  • the occurrence of misfires in an internal combustion engine can, on the one hand, lead to an increase in the emission rate of pollutants and, on the other hand, due to after-reactions of the unburned air / fuel mixture, to the destruction of the catalytic converter arranged in the exhaust tract of the internal combustion engine or at least to an impairment of its conversion ability.
  • EP 0 576 705 A1 therefore proposes, in a method for detecting misfires, to take into account, in addition to a static component, the general trend in speed and additionally non-uniform changes in speed when measuring the speed, so that even in highly unsteady operation, fault detections are largely ruled out are.
  • EP 0 583 495 A1 discloses a method for detecting and correcting errors in the time measurement on rotating shafts, in particular on crankshafts.
  • segment times are measured which the shaft needs in order to rotate a defined angular range (segment) and then these times are compared with a time which applies to a reference segment.
  • a correction value is determined which enables the measured segment time to be corrected individually for each cylinder or for each segment.
  • the invention is based on the object of specifying a method which, compared to the known prior art, enables even more precise and reliable detection of combustion misfires.
  • An uneven running value is determined from the measured cylinder segment times after a correction of the mechanical tooth errors which are periodic over one revolution.
  • the load and speed range of the operating point of the internal combustion engine suppresses the disturbance caused by the torsional vibrations of the crankshaft.
  • the values for the store size are determined on a vehicle test stand and stored in cylinder-specific maps.
  • FIG. 1 a schematic representation of the measuring principle for determining the angular velocity of a crankshaft
  • FIG. 2 diagrams for the differences in the segment times without correction
  • FIG. 3 segment time differences with correction by subtraction
  • FIG. 4 segment time differences with correction by subtraction and multiplication
  • the reference numeral 1 designates a transmitter gearwheel having ferromagnetic teeth with winding increments of width ⁇ and is mounted on a crankshaft 2.
  • a magnetic pickup 3 e.g. a Hall sensor or an inductive sensor
  • a voltage signal is generated during the rotational movement of the crankshaft 2, which fluctuates with the distance of the gear face.
  • the gearwheel thus forms the modulator for transforming the amplitude-analog input high angular velocity m into a frequency-analog signal.
  • the zero crossings of this signal also contain the information about the current angle.
  • the sequence of the tooth gaps and the ferromagnetic tooth of the gear wheel 1 changes the magnetic field that comes from a permanent magnet in the sensor 3.
  • a discriminator 4 which can consist, for example, of a Schmitt trigger and a edge detector, generates a square-wave signal, which is referred to as segment time by the distance between two edges T n , hereinafter is marked.
  • This signal is quantized using a counter 5 and a reference
  • T (n) for the angular velocity ⁇ By omitting one or more teeth on the encoder gear 1, a region 7 is obtained for an angle reference, with the aid of which the absolute angle can be determined. 60 teeth minus a gap of 2 teeth have established themselves as the standard for pulse generators on the crankshaft of internal combustion engines.
  • the time T n for sweeping over a cylinder segment is measured, for example in the case of a 6-cylinder, four-stroke internal combustion engine. above 120 °, the value sequence of T n can be used to detect misfires.
  • FIG. 2 illustrates this by way of example for a 4-cylinder
  • the causes of these faults lie on the one hand in the manufacturing tolerances of the transmitter gear and on the other hand in the Torsional vibrations of the crankshaft. While the mechanical inaccuracies of the transmitter gear have to be determined for each individual vehicle in an adaptation process, the torsional disturbances are characteristic of a particular vehicle type. To eliminate the influence of the interference, the two sources of interference can be separated by adapting the gearwheel errors in operating areas in which there are little or no torsional disturbances.
  • the deviations in the segment times of the individual cylinders, due to the torsion of the crankshaft for a vehicle type, can be determined from the measurements in error-free, stationary operation on a test bench from the values ⁇ T n or AT n IT n corrected for the gearwheel errors or from values derived therefrom become. If the data are stored in a map for each cylinder over the load and the speed of the internal combustion engine, interference size compensation can be carried out by subtracting the values interpolated from the map
  • the subtraction of the disturbance variable pulls the values for all cylinders to zero level on average only when the internal combustion engine is operating without interruptions. If a misfire occurs, the signal drops differ for the segment time differences of different cylinders.
  • FIG. 4 shows the signal curve .DELTA.T n of the cylinders assimilated by the additional multiplication
  • the measured segment times T n are used to calculate an uneven running value for each cylinder
  • LU n is calculated on the basis of the difference ⁇ T n between two cylinder segments. This is compared with a threshold LUG n , which are calculated using characteristic maps from the measured load, speed and temperature. If the threshold is exceeded, a dropout is then decided.
  • the correction factors K n are adapted in the overrun fuel cut-off mode of the engine.
  • TK n (lK n -KTOR n ) T n
  • the correction factors KTOR n are calculated from cylinder-specific characteristic diagrams as a function of load and speed.
  • LUTOR n is in turn determined from load and speed-dependent maps for each cylinder.
  • LU rl is the calculated uneven running without taking the torsional vibration into account
  • a first method step SI the segment times T n are measured, ie the time periods that the crankshaft needs in order to rotate through a certain crank angle during the work cycle of a cylinder. This can be done, for example, with a device according to FIG. 1.
  • the measured segment times T n are then corrected in method step S2. Such a correction is necessary, since the inaccuracies which occur due to tolerances and specimen variations during manufacture or when the incremental angle sensor, for example a sensor wheel, on the crankshaft are installed, lead to a faulty detection. averaging of the angular velocity and thus possible misdetection of misfires.
  • the correction factors K n are adapted in the operating state of the overrun cutoff (towing mode) of the internal combustion engine, as described, for example, in EP 0 583 495 AI.
  • the segment time of a reference segment of a reference cylinder is measured, stored and then the segment times of the segments belonging to the individual cylinders are measured successively for all cylinders.
  • the segment time of this reference segment is measured, and for the individual segments assigned to the cylinders of the internal combustion engine, successive correction values are calculated and these are then averaged.
  • the speed, the load and the temperature of the internal combustion engine are continuously measured in process step S4 via appropriate sensors.
  • the additive disturbance variables LUTOR n which take the torsional vibration into account, are determined from characteristic maps spanned over the speed and load and stored in a memory of an electronic control device of the internal combustion engine. There is a separate map for each cylinder. The selection is made by means of a cylinder identification signal ZYL_ED.
  • This signal can be obtained, for example, by determining the absolute angle of the crankshaft with the help of the tooth gap of the transmitter wheel as an angle reference and by em signaling a camshaft transmitter wheel.
  • the values stored in the characteristic diagrams are determined on a vehicle test stand for the corresponding drive type.
  • the disturbance variable LUTOR n is subtracted from the uncompensated uneven running value LU n from method step S3 in order to obtain the compensated uneven running value LU n .
  • This compensated uneven running value LU n is compared in method step S8 with a threshold value LUG n , which are calculated using characteristic maps from the measured load, speed and temperature of the internal combustion engine (method step S7).
  • GFAK n is an individual weight factor that is determined by a map of the engine speed.
  • the lower half of FIG. 6 shows the rough running values LU n with torsion correction according to the method according to the invention for the same internal combustion engine at the same operating point. If the two representations are compared with one another, it can be seen that the risk of incorrect detection of misfires in combustion can be significantly reduced by taking into account the disturbance variable torsional torque. If, for example, the threshold value LUG n , when it is detected that a misfire is detected, is set to the value -50, then uneven running values above the threshold value are erroneously registered as combustion misfires without correction, even though the over - Stepping does not result from a misfire, but occurs due to torsional vibrations of the crankshaft.

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Abstract

Aussetzererkennungsverfahren auf der Grundlage der Kurbelwellendrehzahl, wobei aus gemessenen Zylindersegmentzeiten und anschließender Korrektur der mechanischen Zahnfehler ein Laufunruhewert bestimmt wird. Durch eine zylinderselektive Störgrößenaufschaltung in Abhängigkeit von der Last und der Drehzahl wird die durch die Torsionsschwingung der Kurbelwelle hervorgerufene Störung berücksichtigt.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Erkennen von Verbrennungsaussetzern bei einer BrennKraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen von Ver¬ brennungsaussetzern bei einer Brennkraftmaschine durch Aus¬ werten der Kurbelwellendrehzahl gemäß Oberbegriff von Patent¬ anspruch 1.
Das Auftreten von Verbrennungsaussetzern bei einer Brenn¬ kraftmaschine kann einerseits zur Erhöhung der Emissionsrate von Schadstoffen und anderseits aufgrund von Nachreaktionen des unverbrannten Luft-Kraftstoffgemisches zur Zerstörung des im Abgastrakt der Brennkraftmaschine angeordneten Katalysa- tors oder zumindest zu einer Beeinträchtigung seiner Konver- tierungsfahigkeit fuhren.
Die Erkennung von solchen Verbrennungsaussetzern wird deshalb gefordert, um die Einnaltung der gesetzlichen Grenzwerte fur die Emissionen im Betrieb zu überwachen. Eine Detektion der Verbrennungsaussetzer aus der mittels Inkrementalgebern ge¬ messenen Kurbelwellengeschwmdigkeit bietet eine kostengün¬ stige Realisierung.
Es sind deshalb bereits eine Vielzahl von Verfahren bekannt, die zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern Segmentzeiten messen, die die Kurbelwelle wahrend der Arbeitstakte der ein¬ zelnen Zylinder zum Durchlaufen vorgegebener Winkelspannen benotigt. Anschließend werden aus den Segmentzeiten Laufunru- hewerte berechnet und diese Werte mit Schwellwerten vergli¬ chen, wobei m Zeiten der Schubabschaltung der Brennkraftma¬ schine Fehler in der Segmentzeitmessung erkannt und korri¬ giert werden (z3. EP 0 583 496 AI) . Verbrennungsaussetzer fuhren zu einer vorübergehenden Ver¬ langsamung der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle, wobei dieser Effekt sehr gering ist, so daß die Winkelgeschwindig¬ keit hochgenau ermittelt werden muß.
In der EP 0 576 705 AI wird deshalb bei einem Verfahren zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern vorgeschlagen, bei der Messung der Drehzahl neben einer statischen Komponente auch die allgemeine Drehzahltendenz und zusätzlich ungleichmäßige Drehzahlanderungen zu berücksichtigen, so daß auch bei stark instationarem Betrieb Fehlerkennungen weitestgehend ausge¬ schlossen sind.
Toleranzen und Exemplarstreuungen bei der Herstellung (zB. mechanische Zahnfehler) bzw. bei der Montage des Inkremental- gebers auf der Kurbelwelle (zB. exentrische Lagerung) fuhren ebenfalls zu Ungenauigkeiten bei der Messung der Winkelge¬ schwindigkeit und damit zu möglichen Fehldetektionen bei der Verbrennungsaussetzererkennung.
Aus der EP 0 583 495 AI ist ein Verfahren zur Erkennung und Korrektur von Fehlern bei der Zeitmessung an sich drehenden Wellen, insbesondere an Kurbelwellen bekannt. Dabei werden Segmentzeiten gemessen, die die Welle benotigt, um sicn eine definierte Winkelspanne (Segment) zu drehen und anschließend werden diese Zeiten mit einer fur ein Bezugssegment geltenden Zeit verglichen. Im Schleppbetrieb der Brennkraftmaschine wird entweder ein Korrekturwert ermittelt, der zylmdenndi- viduell oder segmentmdividuell eine Korrektur der gemessenen Segmentzeit ermöglicht.
Darüberhinaus beinflussen Ruckwirkungen von der Straße und das mechanische Verhalten der Kurbelwelle selbst das Dreh¬ zahlverhalten der Kurbelwelle und erschweren somit die Erken- nung von Verbrennungsausetzern. Insbesondere bei mehrzylin- 3 drigen Reihenmotoren mit einer langen Kurbelwelle treten nicht mehr zu vernachlässigende Torsionsschwingungen auf, die aas Ergebnis der Verbrennungsaussetzererkennung verfalschen können. Dies kann soweit fuhren, daß in höheren Drehzahlbe- reichen die Erkennungssicherheit mit konventionellen Verfah¬ ren nicht mehr fur alle Zylinder gewahrleistet werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzu¬ geben, das gegenüber dem bekannten Stand der Technik eine noch genauere und zuverlässigere Detektion von Verbrennungs¬ aussetzern ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß durch die Merkmale des Pa¬ tentanspruchs 1 gelost. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Er- findung sind in den Unteranspruchen gekennzeichnet.
Aus den gemessenen Zylindersegmentzeiten wird nach einer Kor¬ rektur der mechanischen Zahnfehler, die periodisch über eine Umdrehung sind, ein Laufunruhewert bestimmt. Durch eine zy- lmderselektive StorgroßenaufSchaltung in Abhängigkeit vom
Last- und Drehzahlbereich des Betriebspunktes der Brennkraft¬ maschine wird die durch die Torsionsschwingungen der Kurbel¬ welle hervorgerufene Störung unterdrucKt. Die Werte zur Stor¬ großenaufSchaltung werden auf einem Fahrzeugprufstand be- stimmt und in zylindeπndividuellen Kennfeldern abgelegt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen naher erläutert. Es zeigen:
Figur 1: eine schematische Darstellung des Meßprinzips zur Ermittlung der Winkelgeschwindigkeit einer Kurbel welle, Figur 2: Diagramme fur die Differenzen der Segmentzeiten ohne Korrektur, Figur 3: Segmentzeitdifferenzen mit Korrektur durch Subtrak tion, Figur 4: Segmen.tzeιtdifferenzen mit Korrektur durch Subtrak tion und Multiplikation, und Figur 5: ein Ablaufdiagramm zur Verbrennungsaussetzererken nung mit StorgroßenaufSchaltung zur Korrektur des durch Torsionsschwingungen auftretenden Stormcmentes und Figur 6: anhand eines Diagrammes einen Vergleich der Laufun- ruhewerte mit und ohne Korrektur des Torsionsmomen tes bei gemessenen Werten.
In Figur 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 ein ferromagnetische Zähne aufweisendes Geberzahnrad mit Wmkelinkrementen der Breite Δφ bezeichnet, das auf einer Kurbelwelle 2 montiert ist. Von einem magnetischen Aufnehmer 3, z.B. einem Hall- Sensor oder einem induktiven Sensor wird wahrend der Drehbe¬ wegung der Kurbelwelle 2 ein Spannungssignal erzeugt, das mit dem Abstand der Zahnradstirnfläche schwankt. Das Zahnrad bil- det somit den Modulator zur Umformung der amplitudenanalogen Eingangsgroße Winkelgeschwindigkeit m ein frequenzanaloges Signal . Die Nulldurchgange dieses Signals enthalten ebenfalls die Information über den momentanen Winkel. Durch die Abfolge der Zahnlücken und der ferromagnetischen Zahne des Gebεrzahn- rads 1 ändert sich das Magnetfeld, das von einem Permanentma¬ gneten im Sensor 3 stammt.
Aus dem vom Sensor 3 gelieferten Signal erzeugt ein Diskrimi- nator 4, der z.B. aus einem Schmitt-Trigger und einem Fian- kendetektor bestehen kann, ein Rechtecksignal, das durch den Abstand zwischen zwei Flanken Tn , im folgenden als Segment¬ zeit bezeichnet, gekennzeichnet ist. Die Quantisierung dieses Signals erfolgt mit Hilfe eines Zahlers 5 und einer Referenz-
Aφ frequenz 6. Der so erhaltene Zahlerstand ist mit εm Maß
T(n) fur die Winkelgeschwindigkeit ω. Durch Aussparen von einem oder mehreren Zahnen auf dem Geberzahnrad 1 erhalt man einen Bereich 7 für eine Winkelreferenz, mit deren Hilfe der Abso¬ lutwinkel bestimmt werden kann. Als Standard bei Impulsgebern auf der Kurbelwelle von Brennkraftmaschinen haben sich 60 Zahne minus einer Lücke von 2 Zahnen durchgesetzt.
Bestimmt man die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle mit¬ tels eines Inkrementalgebers, indem die Zeit Tn zum Uber- streichen eines Zylindersegmentes gemessen wird, bei einer 6- Zylmder-Viertaktbrennkraftmaschme zB. über 120°, kann die Wertefolge von Tn zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern herangezogen werden.
In der Differenz zweier aufeinanderfolgender Segmentzeiten ΔTn=Tn-Tn_) oder der mit Tl normierte Segmentzeitdifferenz
ATn / T* äußert sich ein Verbrennungsaussetzer dann in einem charakteristischen Einbruch im Signalverlauf. Leider weisen selbst bei stationärem Betrieb der Brennkraftmaschine ohne Verbrennungsaussetzer, d.h. bei fehlerfreiem Fall die Folgen ΔTn bzw. ATn I Tn zylindeπndividuelle Abweichungen auf, αie im selben Betriebspunkt fur ein bestimmtes Fahrzeug immer wie¬ derkehren. Besonders in hohen Drehzahlbereichen erschweren diese Störungen eine sichere Erkennung von Verbrennungs- aussetzern oder machen sie gar unmöglich. Figur 2 veranschau¬ licht dies beispielhaft fur eine 4-Zylmder-
Brennkraftmaschme. In der linken Hälfte der Figur 2 sind da¬ bei die Differenzen ΔTn der Segmentzeiten nacheinander ent¬ sprechend der Zündfolge 2-1-3-4 aufgetragen, wahrend sie in der Darstellung gemäß der rechten Hälfte der Figur 2 nach Zy¬ lindern aufgespalten sind.
Die Ursache fur diese Störungen liegen zum einen in den Fer¬ tigungstoleranzen des Geberzahnrades und zum anderen m den Torsionsschwingungen der Kurbelwelle. Wahrend die mecnani- schen Ungenauigkeiten des Geberzahnrades in einem Adaptions¬ prozeß für jedes einzelne Fahrzeug bestimmt werden müssen, sind die Torsionsstorungen kennzeichend fur einen bestimmten Fahrzeugtyp. Zur Behebung des Storeinflußes lassen sich die beiden Störquellen auftrennen, indem die Adaption der Zahn¬ radfehler in Betriebsbereichen erfolgt, m denen keine oder nur geringe Torsionsstorungen vorliegen. Aus den fur die Zahnradfehler korrigierten Werten ΔTn bzw. ATn I Tn oder daraus abgeleiteten Großen können die Abweichungen der Segmentzeiten der einzelnen Zylinder, bedingt durch die Torsion der Kurbel¬ welle für einen Fahrzeugtyp aus Messungen im fehlerfreien, stationärem Betrieb auf einem Prüfstand bestirnt werden. Legt man die Daten m einem Kennfeld fur jeden Zylinder über der Last und der Drehzahl der Brennkraftmaschine ab, kann man ei¬ ne Storgroßenkompensation durch Subtraktion der aus dem Kenn¬ feld interpolierten Werte durchführen
Werden die Signalverläufe nach Figur 2 auf diese Weise korri- giert, so ergibt sich eine Darstellung, wie sie m Figur 3 angegeben ist.
Die Subtraktion der Störgröße zieht im Mittel nur im Ausset¬ zerfreien Betrieb der Brennkraftmaschine die Werte fur alle Zylinder auf Nullniveau. Tritt em Verbrennungsaussetzer auf, unterscheiden sich die Signaleinbrϋche fur die Segmentzeit¬ differenzen unterschiedlicher Zylinder. Die Multiplikation mit einem zylindermdividuellen Faktor nivelliert diese un¬ terschiedlichen Höhen im Aussetzerfall . Die Faktoren können auf einem Fahrzeugprüfstand bei Aussetzerbetrieb der Brenn¬ kraftmaschine bestimmt und in einem Kennfeld abgelegt werden. Die Figur 4 zeigt den Signalverlauf ΔTn der durch die zu¬ satzliche Multiplikation gleichgestellten Zylinder In dem Verfahren nach der EP 0 576 705 AI wird aus den gemes¬ senen Segmentzeiten Tn fur jeden Zylinder ein Laufunruhewert
LUn auf der BaSis der Differenz ΔTn zweier Zylindersegmente berechnet. Dieser wird mit einer Schwelle LUGn verglichen, die über Kennfeldern aus der gemessenen Last, Drehzahl und Temperatur berechnet werden. Bei Überschreiten der Schwelle wird dann auf einen Aussetzer entschieden. Das in der EP 0583 496 AI beschriebene Verfahren berücksichtigt noch mechanische Zahnradtoleranzen durch eine Korrektur der gemessenen Seg- mentzeiten Tn zu TKn : τκn=(ι-κn)τn.
Die Korrekturfaktoren Kn werden hierbei im Betriebszustand Schubabschaltung des Motors adaptiert.
Benutzt man em solches Verfahren der Laufunruheberechnung, ohne die Störung durch Torsionsschwingungen zu berücksichti¬ gen, ergeben sich mit zunehmenden Drehzahlen große Unter¬ schiede der Laufunruhewerte fur die einzelnen Zylinder. Durch den geringen Signalhub, den ein Aussetzer bei hohen Drehzah- len und niedrigen Lasten erzeugt, kann es zu Fehldetektionen oder Nichterkennen von Aussetzern kommen.
Die Torsionsschwingungen der Kurbelwelle werden im folgenden mit einer StorgroßenaufSchaltung unterdruckt. Bei einem Ab- laufdiagramm eines Algorithmus zu Verbrennungsaussetzererken¬ nung bestehen verschiedenen Möglichkeiten, eine solche Stor¬ großenaufSchaltung zu berücksichtigen:
• Man kann die Korrektur schon zusammen mit der Korrektur zur mechanischen Zahnradtoleranzen durchfuhren:
TKn=(l-Kn-KTORn)Tn Die Korrekturfaktoren KTORn , die den Einfluß des Torsi- onsmomentes beinhalten werden aus zylindermdividuellen Kenn¬ feldern m Abhängigkeit von Last und Drehzahl berechnet.
• Die nächste Möglichkeit besteht in der Subtraktion eines zylindermdividuellen Wertes LUTORn bei der Berechnung der Laufunruhe:
LUn = LU* -LUTORn
LUTORn wird wiederum aus last- und drehzahlabhangigen Kennfeldern fur jeden Zylinder bestimmt. LUrl ist die berech¬ nete Laufunruhe ohne Berücksichtigung der Torsionsschwingung
• Schließlich kann man die StorgroßenaufSchaltung noch durch zylinderindividuelle Kennfelder bei der Festlegung des Schwellenwertes LUGn berücksichtigen.
Aus den angegebenen Möglichkeiten der StorgroßenaufSchaltung wird nun unter Bezugnahme auf die Figur 5 ein Verfahren zur Verbrennungsaussetzererkennung naher erläutert, bei dem das Stormoment durch zylinderindividuelle Korrekturwerte berück¬ sichtigt wird.
In einem ersten Verfahrensschritt SI werden die Segmentzeiten Tn gemessen, d.h. diejenigen Zeitspannen, die die Kurbelwel- le benotigt, um sich wahrend des Arbeitstaktes eines Zylin¬ ders um einen bestimmten Kurbelwinkel zu drehen. Dies kann beispielsweise mit einer Einrichtung gemäß Figur 1 erfolgen. Anschließend werden die gemessenen Segmentzeiten Tn im Ver¬ fahrensschritt S2 korrigiert. Eine solche Korrektur ist not- wendig, da die aufgrund von Toleranzen und Exemplarstreuungen bei der Fertigung bzw. bei der Anbringung des inkrementalen Winkelgebers, beispielsweise eines Geberrades auf der Kurbel¬ welle auftretenden Ungenauigkeiten zu einer fehlerhaften Er- mittlung der Winkelgeschwindigkeit und damit zu möglichen Fehldetektionen von Verbrennungsaussetzern fuhren wurde. Die Zahnfehlerkorrektur im Schritt S2 erfolgt nach der Beziehung τκn = (ι -κn)τn mit Tn : gemessene, unkorregierte Segmentzeit Kn : Korrekturfator
Tkn: korrigierte Segmentzeit
Die Korrekturfaktoren Kn werden hierbei im Betriebszustand der Schubabschaltung (Schleppbetrieb) der Brennkraftmaschme adaptiert, wie es beispielsweise in der EP 0 583 495 AI be¬ schrieben ist. Bei diesem bekannten Verfahren zur Erkennung und Korrektur von Fehlern bei der Zeitmessung an sich drehen¬ den Weilen wird αie Segmentzeit eines Bezugssegmentes eines Bezugszylinders gemessen, gespeichert und anschließend nach¬ einander fur alle Zylinder die Segmentzeiten der den einzel¬ nen Zylindern zugehörigen Segmente gemessen. Fur denselben Bezugszylinder wird zwei Kurbelwellenunmdrehungen spater wie¬ der die Segmentzeit dieses Bezugssegmentes gemessen und fur die einzelnen, den Zylindern der Brennkraftmaschine zugeord¬ neten Segmente werden sukzessive Korrekturwerte berechnet und diese anschließend gemittelt.
Aus den auf diese Weise korrigierten Segmentzeiten TKn, wel- ehe die mechanischen Zahnradtoleranzen berücksichtigen, wer¬ den im Verfahrensschritt S3 sogenannte unkompensierte Laufun-
* ruhewerte LUn nach einem beliebigen bekannten Vefahren be¬ rechnet. Je nach Art des verwendeten Verfahrens werden dabei verschiedene dynamische Einflüsse, die beim Betrieb der Brennkraftmaschine auftreten (Beschleunigung, Verzögerung) kompensiert. Ein mögliches Verfahren zur Berechnung von Lau¬ funrunewerten ist beispielsweise in der europaischen Pa- tentanmeldung EP 0 576 705 AI beschrieben. Gemäß diesem be¬ kannten Verfahren wird durch Messung der aufeinanderfolgenden Zeitspannen (Segmentzeiten) , die die Kurbelwelle wahrend der Arbeitstakte der hinsichtlich der Zündfolge aufemanderfol- genden Zylinder zum Durchlaufen vorgegebener Winkelspannen benotigt, fur jeden Zylinder em Laufunruhewert ermittelt. Diese Laufunruhewerte setzen sich aus einer statischen Kompo¬ nente, einer die allgemeine Drehzahltendenz berücksichtigen¬ den dynamischen Komponente und einer, die Beschleunigungs- und Verzogerungsanderungen berücksichtigenden Komponente zu¬ sammen. Diese Anteile werden dabei auf der Basis der Diffe¬ renz der Zeitspannen direkt aufeinanderfolgender Zylinder bzw. auf der Basis der Differenz der Zeitspannen weiter aus¬ einanderlegender Zylinder berechnet.
Gleichzeitig zur Messung der Segmentzeiten Tn wird im Ver¬ fahrensschritt S4 laufend über entsprechende Sensoren die Drehzahl, die Last und die Temperatur der Brennkraftmaschine gemessen. Im Verfahrensschritt S5 werden aus über Drehzahl und Last aufgespannten, in emem Speicher einer elektroni¬ schen Steuerungseinrichtung der Brennkraftmaschine abgelegten Kennfeldern die additiven Störgrößen LUTORn , welche die Tor- sionsschwingung berücksichtigt, bestimmt. Fur jeden Zylinder steht dabei ein eigenes Kennfeld zur Verfugung. Die Auswahl geschieht durch em Zylmderidentifikationssignal ZYL_ED .
Dieses Signal kann beispielsweise durch Bestimmung des Abso¬ lutwinkels der Kurbelwelle mit Hilfe der Zahnlücke des Geber¬ rades als Winkelreferenz und durch em Signal eines Nocken- wellengeberrades erhalten werden.
Die m den Kennfeldern abgelegten Werte werden auf einem Fahrzeugprufstand fur den ensprechendenden Antriebsstyp be¬ stimmt . In Verfahrensschritt S7 wird die Störgröße LUTORn vom unkom- pensierten Laufunruhewert LUn aus Verfahrensschritt S3 sub¬ trahiert, um den kompensierten Laufunruhewert LUn zu erhal¬ ten. Dieser kompensierte Laufunruhewert LUn wird im Verfah- rensschritt S8 mit einem Schwellenwert LUGn verglichen, die über Kennfeldern aus der gemessenen Last, Drehzahl und Tempe¬ ratur der Brennkraftmaschine berechnet werden (Verfahrensschritt S7) .
Ist der Laufunruhewert mit StorgroßenaufSchaltung LUn klei¬ ner als der Schwellenwert LUGn , so wird im Verfahrensschritt S9 em Verbrennungsaussetzer registriert. Ist der Wert LUn großer oder gleich dem Schwellenwert, so wird kein Verbren- nungsaussetzer registriert (Verfahrensschritt S10) . Beide Er- gebnisse der Abfrage mm Verfahrensschπtt S8 werden einer statistischen Auswertung zugeführt, da bei einzelnen erkann¬ ten Verbrennungsaussetzern das Risiko einer Fehldetektion aufgrund nicht reproduzierbarer Emfluße zu groß wäre. Steu¬ ernde Maßnahmen, wie Abschaltung der Einspritzung zu emzel- nen Zylindern werden daher erst ergriffen, wenn die statisti¬ sche Häufigkeit solcher Verbrennungsaussetzer einen bestimm¬ ten, vorgegebenen Grenzwert uoerschreitet .
Es zeigt sich, daß die Laufunruhewerte fur einen Aussetzer fur verschiedenen Zylinder leicht unterschiedlich sem kön¬ nen, bei ansonsten gleichen Betriebsbedingungen der Brenn¬ kraftmaschine. Dies laßt sich dadurch erklaren, daß die Stö¬ rung durch die Torsionsschwingung im Falle eines Veroren- nungsaussetzers leicht variiert gegenüber dem fehlerfreien Betrieb ohne Aussetzer. Im Bedarfsfall kann zur naherungswei- sen Berichtigung bei der Berechnung des kompensierten Laufun¬ ruhewertes LUn im Schritt S7 noch em Faktor GFAKn berück¬ sichtigt werden: LUn = GFAXn (LU* - LUTORn) (57a )
GFAKn ist em zylmdermdividuel1er Gewichtsfaktor, der durch ein Kennfeld über der Drehzahl bestimmt wird.
Die mit diesem Verfahren erzielbaren Ergebnisse fur einen 6- Zylinderreihenmotor bei einer Drehzahl von 6000 1/mιn und ei¬ ner Last von 250 mg/Hub zeigt das Diagramm nach Figur 6. In der oberen Hälfte dieser Figur sind die berechneten Laufunru- hewerte LUn zu bestimmten diskreten Winkeln n ohne Berück¬ sichtigung der Torsionskorrektur aufgetragen.
Die untere Hälfte der Figur 6 zeigt die Laufunruhewerte LUn mit Torsionskorrektur nach dem erfindungsgemäßen Vefahren fur dieselbe Brennkraftmaschine im gleichem Betriebspunkt. Ver¬ gleicht man die beiden Darstellungen miteinander, so ist er¬ sichtlich, daß das Risiko einer Fehldetektion von Verbren¬ nungsaussetzern durch Berücksichtigung der Störgröße Torsi- onsmoment deutlich verringert werden kann. Legt man bei- spielsweise den Schwellenwert LUGn , bei dessen Überschreiten auf einen Verbrennungsaussetzer erkannt wird, auf den Wert von -50, so werden beim Verfahren ohne Korrektur Laufunruhe¬ werte die oberhalb des Schwellenwertes liegen fälschlicher¬ weise als Verbrennungsaussetzer registriert, obwohl die Über- schreitung nicht durch einen Aussetzer herrühren, sondern aufgrund von Torsionsschwingungen der Kurbelwelle auftreten.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Erkennen von Verbrennungsaussetzern bei ei¬ ner Mehrzylmder-Brennkraftmaschme durch Auswerten der Kur- belwellendrehzahl mit folgenαen Schritten:
- Messen der Segmentzeiten (Tn) , die die Kurbelwelle wahrend der Arbeitstakte der einzelnen Zylinder zum Durchlaufen vorgegebener Winkelspannen benotigt, - Korrigieren dieser Segmentzeiten (Tn) mit einem Korrektur¬
faktor (Kn) , der die mechanischen Toleranzen des Drenzahl- aufnehmers beinhaltet,
- Berechnen von Laufunruhewertes ( LUn ) aus den korrigierten Segmentzeiten (TKn),
- Vergleich der Laufunruhewerte ( LUn ) mit einem Schwellen¬ wert (LUGn) und Registrieren eines Verbrennungsaussetzers, wenn der Schwellenwert überschritten wird, g e k e n n z e i c h n et d u r c h eme, vom Betriebspunkt der Brennkraftmaschine abhangige StorgroßenaufSchaltung, die den durch die Torsionsschwm- gungen der Kurbelwelle verursachten Drehzahleinfluß berück¬ sichtigt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die StorgroßenaufSchaltung durch eme zusätzliche Korrektur der
Segmentzeiten (Tn) durch zylmdermdividuelle Korrekurfakto-
ren (KTORn) erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekurfaktoren (KT0Rn) abhangig von αer Last und der Dreh- zahl αer Brennkraftmaschme in zylindermdividuellen Kennfel¬ dern abgelegt sind.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die StorgroßenaufSchaltung nach folgender Beziehung erfolgt:
TKn=(l-Kn-KTORn)Tn
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die StorgroßenaufSchaltung durch eme Korrektur der Laufunruhe-
* π werte ( LUn ) durch zylmdermdividuelle Korrekturfaktoren
(LUT0Rn) erfolgt, die abhangig von der Last und der Drehzahl der Brennkraftmaschine in zylindermdividuellen Kennfeldern abgelegt sind.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die StorgroßenaufSchaltung nach folgender Beziehung erfolgt:
LUn=LUn-LUTORn
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei der StorgroßenaufSchaltung zusätzlich noch em zylmderindi- vidueller Gewichtsfaktor ( GFAKn ) nach der Beziehung
LUn = GFAKn (LUn-LUTORnl berücksichtigt wird, der drehzahlab- hangig m einem Kennfeld abgelegt ist.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die StorgroßenaufSchaltung durch zylinderindividuelle Schwellenwerte (LUGn) fur die Laufunru¬
hewerte (LUn) erfolgt.
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