WO2016102112A1 - Verfahren und vorrichtung zum erkennen von glühzündungen bei einer fremdgezündeten brennkraftmaschine - Google Patents

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Andreas Gallhuber
Dominik Biehl
Markus Kieberger
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Continental Automotive Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method and a device for detecting pre-ignition in a spark-ignited internal combustion engine.
  • DE 102007 024 415 B3 describes a method for detecting a glow ignition of a spark-ignited internal combustion engine with at least one cylinder which is connected to a crankshaft.
  • a rotational speed of the crankshaft is measured during a compression stroke of the cylinder during a first time interval in the operating sequence of the internal combustion engine ⁇ .
  • a knocking signal is detected during a working cycle of the cylinder during a second time ⁇ interval in the workflow of the internal combustion engine.
  • a glow ignition of the cylinder is detected when the Drehge ⁇ speed of the crankshaft is slowed down compared to a comparison value and a knocking combustion is detected due to the knock signal.
  • DE 102012221249 B3 shows a method and a device for detecting a glow ignition in a spark-ignited internal combustion engine having at least one cylinder which defines a combustion chamber together with a piston
  • Combustion chamber pressure sensor for measuring the pressure in the combustion chamber, a crankshaft angle sensor which provides a crankshaft angle representing signal and a control device for controlling and / or regulating the internal combustion engine.
  • values for the combustion chamber pressure are detected at specified crankshaft angles within an evaluation window, a filtered duck value is determined from the detected values for the combustion chamber pressure, theoretical pressure values in the combustion chamber which would set if none are determined at the specified crankshaft angles Combustion would take place in the combustion chamber.
  • the value of the pressure difference between the filtered pressure value and the theoretical pressure values is formed, compared to the value of the pressure difference with a predetermined threshold value and on exceeding the smoldering ⁇ lenhongs is closed to a glow ignition in the combustion chamber.
  • control loop Use of a control loop is described in which operating parameters of the internal combustion engine are controlled by the engine control based on detected pre-ignition. It is proposed, when the threshold value is exceeded for the measured ion current, to shift the firing angle in a controlled manner to later firing points and to return to a preset firing angle after elimination of the pre-firing.
  • the problem underlying the invention is to provide a method and a device which enables reliable detection of pre-ignition during operation of a spark-ignited internal combustion engine.
  • the invention is characterized by a method and a device for detecting a glow ignition in a foreign ignited internal combustion engine having a plurality of cylinders by measuring successive segment periods associated with the individual cylinders which the crankshaft requires during the power strokes of the cylinders to pass predetermined angular ranges and then determining rough running values from the segment time periods.
  • the running values of all the cylinders are compared with a predetermined threshold value and identified at a Glühzündungsverdacht for a cylinder when the running value, based on the zuen ⁇ dung sequence lying temporally before the cylinder the cylinder falls below a threshold.
  • the supply of fuel to the cylinder suspected of being ignited is interrupted for a predetermined number of cycles and the influence of the fuel cut to the cylinder on the cylinder's running restraints during the cycles is detected.
  • the Glühzündungs ⁇ suspicion is confirmed for the cylinder or discarded.
  • the proposed method has the advantage that it is suitable ⁇ sondere in particular, a very rapid or immediate envelope Verbrennungsquarakterizing brennungsthroddlinglage towards a smooth cylinder pressure curve with very early ignition and Ver ⁇ seen before top dead center.
  • Figure 1 is a schematic representation of a spark-ignited
  • Figures 2 and 3 are diagrams with different pressure curves in a combustion chamber of a spark-ignited internal combustion engine depending on the crankshaft angle and
  • FIG. 4 is a flow chart of a program for recognizing
  • the internal combustion engine BKM (FIG. 1) comprises an intake tract 1, an engine block 2, a cylinder head 3 and an exhaust tract 4.
  • the intake tract 1 preferably comprises a throttle valve 11, furthermore a suction pipe 13 which leads to a cylinder Zyl (x) via an intake passage is guided in the engine block 2.
  • the Mo ⁇ torblock 2 comprises a crankshaft 21, which via a connecting rod 25 to a piston 24 of the cylinder cyl (x) is open ⁇ coupled.
  • the cylinder Zyl (x) and the piston 24 define a combustion chamber 27.
  • FIG. 1 for reasons of clarity, only a single cylinder Zyl (x) is shown, but the internal combustion engine BKM has at least 2 cylinders, preferably 3, 4, 5 , 6 or 8 cylinders.
  • the cylinder head 3 comprises a valve drive with a gas inlet valve 30, a gas outlet valve 31 and corresponding, unspecified valve actuators.
  • the cylinder head 3 further comprises a spark plug 35, and an injection valve 34.
  • the injection valve 34 may also be arranged in the intake tract 1, as shown in dashed line in FIG.
  • the exhaust tract 4 comprises an exhaust gas catalyst 40, which is preferably designed as a three-way catalyst. Upstream of the exhaust catalyst 40, an exhaust gas probe 41 is arranged.
  • a control device 6 is provided, which is associated with sensors that detect different measured variables and determine the measured values of the measured variables. Operating variables include not only the measured variables but also derived from these variables.
  • the control device 6 controls depending on at least one of the operating variables, the actuators, which are assigned to the internal combustion engine BKM, and each of which corresponding actuating ⁇ drives are assigned, by generating control signals for the actuators.
  • the control means 6 can also be called a device for operating the internal combustion engine, or simply referred to as Mo ⁇ tor torture réelle.
  • the sensors whose signals are supplied to the controller 6 include an air mass meter 14 which detects an air mass flow upstream of the throttle valve 11, a temperature sensor 15 detecting an intake air temperature, a pressure sensor 16 detecting an intake manifold pressure, a throttle position sensor 17 having an opening angle the throttle valve 11 detects, a crankshaft angle sensor 22 which detects a crankshaft angle KW, which is then assigned a rotational speed N, a temperature sensor 23 which detects an oil temperature TOIL, a temperature sensor 26 which detects a coolant temperature TKW of the internal combustion engine BKM and the exhaust gas probe 41, which detects a residual oxygen content of the exhaust gas and whose measurement signal is characteristic of the air / fuel ratio in the cylinder Zyl (x) in the combustion of the air / fuel mixture.
  • the exhaust gas probe 41 is preferably designed as a linear lambda probe and thus generates over a wide relevant range of the air / fuel ratio a proportional to this measurement signal.
  • a subset of said sensors may be present, or additional sensors may also be present.
  • the actuators are, for example, the throttle valve 11, the gas inlet valve 30, the gas outlet valve 31, the injection valve 34 and the spark plug 35.
  • the control device 6 preferably comprises a computing unit (processor) 61, which is coupled to a program memory 62 and a value memory (data memory) 63.
  • the calculation 0 is a computing unit (processor) 61, which is coupled to a program memory 62 and a value memory (data memory) 63.
  • the program memory 62 and the value memory 63 may each comprise one or more microelectronic components. Alternatively, these components may be partially or fully integrated in a single microelectronic device.
  • programs or values are stored, which are necessary for the operation of the internal combustion engine BKM.
  • a function Fkt_LU for detecting misfires by evaluating the running noise of the internal combustion engine and a function Fkt_GL for detecting irregular burns is implemented, which are executed during operation of the internal combustion engine BKM of the arithmetic unit 61, as will be explained in more detail with reference to FIG .
  • a start and end value stored in crank angles, which define an evaluation window KW_AWF for the determination of pre-ignition and a threshold LU_Zyl_SW for rough running LU_ZYL (x) ge stores ⁇ whose meaning also explained in more detail with reference to FIG 4 becomes.
  • values for a waiting period T_WAIT and a delay time T_VERZ are stored.
  • p_Zyl In the figure 2 different curves of the combustion chamber pressure p_Zyl, often also referred to simply as cylinder pressure, depending on the crankshaft angle KW [°] shown.
  • the reference p_Zyl_reg a typical pressure curve is shown, as it sets in a regular combustion of the air-fuel mixture. Under normal or normal combustion in this context is a combustion to be understood, which is initiated solely by a spark of the spark plug, and in which no knock, pre-ignition or glow ignition occurs. The position of the ignition timing is dependent on the load and the speed and is identified by the reference ZZP. He lies in this Embodiment at about 5 ° CA crankshaft angle before ZOT (top dead center ignition).
  • the peak pressure is approximately 20 ° CA crankshaft angle after the ZOT.
  • the reference p_Zyl_GL a combustion chamber pressure curve is characterized, which occurs during operation of the internal combustion engine BKM when irregular burns occur.
  • a glow ignition builds up over several cycles n_Zykl often starting from a regular combustion on a knocking combustion to recurrent Vorentflammungsereignissen, as indicated by the family of curves in Fig. 2.
  • the envelope is often to a smooth cylinder ⁇ pressure curve with focal point of combustion before the top dead center ignition ZOT to observe, as shown in Fig. 3.
  • the angle range indicated by the reference character KW_AWF in FIG. 2 specifies an evaluation window within which the detection of pre-ignition is expedient.
  • the lower limit of the evaluation window KW_AWF is at -40 ° CA relative to the top dead center ignition ZOT and the upper limit of the evaluation window KW_AWF is 10 ° CA, also based on the top dead center ignition ZOT.
  • the method for detecting pre-ignition is explained in more detail with reference to Figure 4 in the form of a flow chart.
  • a step S1 the method is started in which, if necessary, variables are initialized and counter readings are reset to ⁇ .
  • the first-time run of the method preferably takes place in a timely manner to a start of the internal combustion engine BKM and can then be periodically called up at specific time intervals.
  • a step S2 it is checked whether certain conditions are met Freigabebe ⁇ for performing the method for the detection of pre-ignition.
  • glow ignition occurs only when temperatures of components in the combustion chamber such as spark plugs, parts of the exhaust valve, piston crown or pinch edges in the cylinder head locally exceed the autoignition temperature of the injected fuel. Typical values for such temperatures are around 1100-1200 ° C, depending on the type and quality of the fuel.
  • the method must therefore be carried out if it is to be expected that these temperatures will be reached on the basis of the instantaneous operating point of the internal combustion engine.
  • one or preferably several of the parameters coolant temperature TKW, oil temperature TOIL, running time of the internal combustion engine BKM since the last start, speed N, load variables such as intake manifold pressure, air mass flow, throttle position can be used and compared with associated threshold values.
  • step S3 If the internal combustion engine BKM is operated, for example, with a low load and rotational speed, then the release conditions are not met and, if appropriate after a predefined waiting time TWAIT (step S3), the processing is continued again in step S2.
  • step S2 Another enabling condition in step S2 is that there is no so-called bad road distance, otherwise the method for detecting pre-ignition will be suppressed, that is, the spark-ignition detection method. H . locked and it is branched back to step Sl.
  • step S2 If the query in step S2 reveals that at least one of the above-mentioned threshold values has been exceeded and there is no poor route, the method for detecting pre-ignition is continued in a step S4.
  • the current value of the crankshaft angle KW is detected with the aid of the crankshaft angle sensor 22 and then checked in a step S5 to determine whether this value KW lies within the defined evaluation window KW_AWF (see FIG. If this is not the case, then a return to step S1.
  • the rough-running values LU_Zyl (x) can be determined, for example, as a function of a deviation of the segment time duration assigned to the respective cylinder Zyl (x) from a mean segment time duration.
  • a method of determining such a running values LU_Zyl (x), which are then used as a basis for Verbrennungsaus ⁇ setter detection are, for example, 0583496 Bl, EP 0576705 Bl and DE 10 2005 046 956 B3 described in the EP, the content of which are hereby incorporated in this respect in accordance with is.
  • the rough running value LU_Zyl (x-1) of the cylinder Zyl (x-1) becomes a predetermined threshold value
  • the letter x designates a moving ⁇ variable for each cylinder, with cyl (x-1) one cylinder is designated, which is based on the firing order in time before the cylinder cyl (x).
  • a flag indicative of a spark ignition suspicion for the cylinder Zyl (x) is set in a step S8.
  • a step S9 the fuel injection of the cylinder glühzündungsverd discourseen cyl (x) for a given number of cycles z ⁇ be hidden, that is, the fuel supply to this cylinder cyl (x) is interrupted.
  • step S10 the rough running values LU_Zyl (x-l) of the cylinder Zyl (x-l) are again detected and checked as to whether they have changed compared to the values detected in step S6. Is the consequence on the measure of
  • Reducing the load for example by at least partially closing the throttle valve, selectively shutting off the fuel supply to the cylinder Zyl (x) or opening a wastegate in a supercharged internal combustion engine also leads to a reduction in the temperature in the combustion chamber. After performing these temperature-lowering interventions, the process is ended in a step S13.
  • step S9 If the sequence of the injection suppression measure for the cylinder Zyl (x) is a decrease in the uneven running value of the cylinder Zyl (x) in step S9 and the influence on the uneven running of the cylinder Zyl (x-1) remains the same for the number of cycles z, it is a misfire or a low-torque combustion in the combustion chamber of the cylinder Zyl (x-1), which has falsely led to a glow ignition suspicion of the cylinder Zyl (x) in step S8.
  • the Glühzün ⁇ tion suspicion for the cylinder Zyl (x) is therefore discarded in a step S14. If appropriate, the method restarts after the expiry of an applicable delay time T_VERZ (step S17).
  • the misfire detection function Fkt_LU for the cylinder Zyl (x) must be hidden. Because of only a few cycles z of injection suppression for the one cylinder Zyl (x), the noticeable torque influence for the driver of the vehicle driven by the internal combustion engine BKM is kept within limits.
  • the combustion misfire detection function Fkt_LU allows a misfire of the cylinder Zyl (x-1) to be detected even during active injection blanking for the cylinder Zyl (x).
  • the step S14 may therefore follow steps S15 and S16 shown in dashed lines, in which a
  • Combustion misfire detection can be carried out according to a, rough running values for the cylinder Zyl (x-1) evaluating method and, if necessary, appropriate measures for this cylinder Zyl (x-1) can be initiated.
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Abstract

Bei einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern (Zyl (x)) erfolgt ein Messen von aufeinanderfolgenden, den einzelnen Zylindern (Zyl (x)) zugeordneten Segmentzeitdauern, welche die Kurbelwelle während der Arbeitstakte der Zylinder (Zyl (x)) zum Durchlaufen vorgegebenen Winkelspannen benötigt und anschließend werden aus den SegmentZeitdauern Laufunruhewerten (LU_Zyl (x)) ermittelt. In einem vorgegebenen Last-/Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine werden die Laufunruhewerte (LU_Zyl (x) ) aller Zylinder (Zyl (x) ) mit einem vorgegebenen Schwellenwert (LU_Zyl_SW) verglichen und auf einen Glühzündungsverdacht für einen Zylinder (Zyl (x) ) erkannt, wenn der Laufunruhewert (LU_Zyl (x-1)) eines, bezogen auf die Zündungsreihenfolge zeitlich vor dem Zylinder (Zyl (x)) liegenden Zylinders (Zyl (x-1)) den Schwellenwert (LU_Zyl_SW) unterschreitet. Die Kraftstoffzuführung zu dem glühzündungsverdächtigen Zylinder (Zyl (x) ) wird für eine vorgegebenen Anzahl Zyklen (z) unterbrochen und der Einfluss der Kraftstoffunterbrechung zu dem Zylinder (Zyl (x) ) auf die Laufunruhwerte (LU_Zyl (x-1)) des Zylinders (Zyl (x-1) während der Zyklen (z) erfasst. Abhängig von den auftretenden Laufunruhwerten (LU_Zyl (x-1)) des Zylinders (Zyl (x-1)) wird entweder der Glühzündungsverdacht für den Zylinder (Zyl (x)) bestätigt oder verworfen.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen von Glühzündungen bei einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen von Glühzündungen bei einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine .
In modernen, hochaufgeladenen Otto-Brennkraftmaschinen ist mit zunehmenden Lade- und Spitzendrücken vermehrt das Phänomen der Vorentflammung und der Glühzündung zu beobachten. Diese Phänomene treten vornehmlich bei hohen Lasten im gesamten Drehzahlbereich auf und zeichnen sich durch eine unkontrollierte Selbstentflammung des Kraftstoff-Luftgemisches im Brennraum zeitlich vor der Funkenzündung mittels der Zündkerze aus. Die Folge ist eine unkontrollierte Entflammung und Verbrennung mit extremen Spitzendrücken, sehr hohen Verbrennungstemperaturen, hohen Druckamplituden und damit schädigender Wirkung
Während eine Vorentflammung zumeist als stochastisches Ein¬ zelereignis aufgrund von im Brennraum verweilenden, glühenden Restpartikeln auftritt und nach einer gewissen Anzahl von Arbeitsspielen wieder verschwindet, sind Glühzündungen sich selbst verstärkende Vorgänge einer irregulären Verbrennung vor dem regulären Zündzeitpunkt. Auslöser sind dabei heiße Ober¬ flächen und überhitzte Bauteile wie z.B. Elektroden von Zünd¬ kerzen, Auslassventile, scharfe, überhitze Kanten im Brennraum oder Ruß- und Kraftstoffablagerungen an heißen Brennraumwänden. Durch früh stattfindende Selbstentflammungen steigen der Druck und die Temperatur im Brennraum noch mehr an, das auslösende Bauteil oder die Oberfläche erhitzt sich noch weiter. Im nächsten Zyklus tritt dann die Glühzündung noch früher auf und die Brennraumtemperatur steigt weiter. In der Endphase, in der die Glühzündung ihren stationären Punkt findet, ist der Selbstentzündungspunkt so früh, dass kein Klopfen mehr erkennbar ist. Diese Glühzündung kann nicht durch Spätstellen des Zündwinkels verhindert werden.
Durch die hohe thermische Belastung des Brennraumes kann es zu Schäden oder gar zur totalen Zerstörung des Kolbens, zum Abschmelzen der Elektroden der Zündkerze oder von Teilen der ohnehin hoch belasteten Auslassventile kommen. Um eine Schä- digung der Brennkraftmaschine zu vermeiden, ist eine frühzeitige Erkennung solcher Glühzündungen erforderlich.
In der DE 102007 024 415 B3 ist ein Verfahren zur Erkennung einer Glühzündung einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine mit we- nigstens einem Zylinder, der mit einer Kurbelwelle verbunden ist , beschrieben. Gemäß dem Verfahren wird eine Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle während eines Verdichtungstaktes des Zylinders während eines ersten Zeitintervalls im Arbeitsablauf der Brenn¬ kraftmaschine gemessen. Ferner wird ein Klopfsignal während eines Arbeitstaktes des Zylinders während eines zweiten Zeit¬ intervalls im Arbeitsablauf der Brennkraftmaschine erfasst. Eine Glühzündung des Zylinders wird erkannt, wenn die Drehge¬ schwindigkeit der Kurbelwelle gegenüber einem Vergleichswert verlangsamt ist und aufgrund des Klopfsignals eine klopfende Verbrennung erkannt wird.
Die DE 102012221249 B3 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen einer Glühzündung bei einer fremdgezündeten Verbrennungskraftmaschine mit mindestens einem Zylinder, der zusammen mit einem Kolben einen Brennraum begrenzt, einem
Brennraumdrucksensor zur Messung des Druckes in dem Brennraum, einem Kurbelwellenwinkelsensor, der ein den Kurbelwellenwinkel darstellendes Signal liefert und einer Steuerungseinrichtung zur Steuerung und/oder Regelung der Verbrennungskraftmaschine. Während eines Verdichtungstaktes der Verbrennungskraftmaschine werden an festgelegten Kurbelwellenwinkeln innerhalb eines Auswertefensters Werte für den Brennraumdruck erfasst, aus den erfassten Werten für den Brennraumdruck wird ein gefilterter Duckwert ermittelt, zu den festgelegten Kurbelwellenwinkeln werden theoretische Druckwerte in dem Brennraum bestimmt, die sich einstellen würden, wenn keine Verbrennung in dem Brennraum stattfinden würde. Es wird der Wert der Druckdifferenz zwischen dem gefilterten Druckwert und den theoretischen Druckwerten gebildet, der Wert der Druckdifferenz mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen und bei Überschreiten des Schwel¬ lenwertes wird auf eine Glühzündung in dem Brennraum geschlossen.
Aus der DE 198 59 310 AI ist es bekannt, Vorentflammungen über eine Erfassung des Ionenstroms zu erkennen, wobei hier die
Nutzung einer Regelschleife beschrieben wird, in welcher Betriebsparameter der Brennkraftmaschine über die Motorsteuerung anhand erkannter Vorentflammungen geregelt werden. Es wird vorgeschlagen, bei Schwellwertüberschreitung des gemessenen Ionenstromes den Zündwinkel geregelt zu späteren Zündzeitpunkten zu verschieben und nach Beseitigung der Vorentflammung wieder zu einem voreingestellten Zündwinkel zurückzukehren.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, das bzw. die eine zuverlässige Erkennung von Glühzündungen beim Betrieb einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine ermöglicht.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbil¬ dungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen einer Glühzündung bei einer fremd- gezündeten Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern durch Messen von aufeinanderfolgenden, den einzelnen Zylindern zugeordneten SegmentZeitdauern, welche die Kurbelwelle während der Arbeitstakte der Zylinder zum Durchlaufen vorgegebenen Win- kelspannen benötigt und anschließendem Ermitteln von Laufunruhewerten aus den SegmentZeitdauern . In einem vorgegebenen Last-/Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine werden die Laufunruhewerte aller Zylinder mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen und auf einen Glühzündungsverdacht für einen Zylinder erkannt, wenn der Laufunruhewert eines, bezogen auf die Zün¬ dungsreihenfolge zeitlich vor dem Zylinder liegenden Zylinders den Schwellenwert unterschreitet. Die KraftstoffZuführung zu dem glühzündungsverdächtigen Zylinder wird für eine vorgegebenen Anzahl Zyklen unterbrochen und der Einfluss der Kraftstoffunter- brechung zu dem Zylinder auf die Laufunruhwerte des Zylinders während der Zyklen erfasst. Abhängig von den auftretenden Laufunruhwerten des Zylinders wird entweder der Glühzündungs¬ verdacht für den Zylinder bestätigt oder verworfen. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der Vorrichtung können auf einfache und kostengünstige Weise auftretende Glühzündungen erkannt und von Verbrennungsaussetzern sicher unterschieden werden. Dadurch können Bauteile im Brennraum der Brennkraftmaschine wirksam vor thermischer Überbelastung ge- schützt werden, ohne auf ein Signal eines Klopfsensors angewiesen zu sein.
Das vorgeschlagene Verfahren hat den Vorteil, dass es insbe¬ sondere geeignet ist, einen sehr schnellen oder sofortigen Umschlag der Verbrennungsquarakteristik hin zu einem glatten Zylinderdruckverlauf mit sehr früher Entflammung und Ver¬ brennungsschwerpunktlage vor dem oberen Totpunkt zu erkennen. Damit können bislang unentdeckte Ereignisse, die zur Schädigung der Brennkraftmaschine führen können, frühzeitig erkannt und rechtzeitig Maßnahmen zur Senkung der Brennraumtemperatur eingeleitet werden. Entscheidend dabei ist eine Differenzierung zwischen einem Verbrennungsaussetzer des logisch verhergehenden Zylinders und einer Abbremsung des Kurbeltriebs durch eine sehr frühe Glühzündung des aktuell betrachteten Zylinders.
Eine wirksame Senkung der Brennraumtemperatur bei erkannter Glühzündung kann erreicht werden durch Einleiten mindestens einer der folgenden Maßnahmen:
- Einstellen eines fetten Luft-Kraftstoffgemisches ,
- Reduzierung der Last der Brennkraftmaschine (BKM) ,
- zumindest teilweises Schließen einer in einem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine (BKM) angeordneten Drosselklappe
- selektives Abstellen der Kraftstoffzufuhr zu dem Zylinder (Zyl (x) )
- Öffnen eines Wastegates bei einer aufgeladenen Brennkraft¬ maschine (BKM) .
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und Zeichnung eines Ausführungsbeispiels. Es zeigen:
Figur 1 in schematischer Darstellung eine fremdgezündete
Brennkraftmaschine mit einer zugehörigen Steue- rungseinrichtung,
Figuren 2 und 3 Diagramme mit verschiedenen Druckverläufen in einem Brennraum einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine abhängig vom Kurbelwellenwinkel und
Figur 4 ein Ablaufdiagramm eines Programms zum Erkennen von
Glühzündungen bei einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine . Die Brennkraftmaschine BKM (Figur 1) umfasst einen Ansaugtrakt 1, einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3 und einen Abgastrakt 4. Der Ansaugtrakt 1 umfasst vorzugsweise eine Drosselklappe 11, ferner ein Saugrohr 13, das hin zu einem Zylinder Zyl (x) über einen Einlasskanal in den Motorblock 2 geführt ist. Der Mo¬ torblock 2 umfasst eine Kurbelwelle 21, welche über eine Pleuelstange 25 mit einem Kolben 24 des Zylinders Zyl (x) ge¬ koppelt ist. Der Zylinder Zyl (x) und der Kolben 24 begrenzen einen Brennraum 27. In der Figur 1 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nur ein einziger Zylinder Zyl (x) gezeigt, die Brennkraftmaschine BKM weist aber mindestens 2 Zylinder auf, vorzugsweise 3, 4, 5, 6 oder 8 Zylinder.
Der Zylinderkopf 3 umfasst einen Ventiltrieb mit einem Gas- einlassventil 30, einem Gasauslassventil 31 und entsprechende, nicht näher bezeichnete Ventilantriebe. Der Zylinderkopf 3 umfasst ferner eine Zündkerze 35, und ein Einspritzventil 34. Alternativ kann das Einspritzventil 34 auch in dem Ansaugtrakt 1 angeordnet sein, wie es in der Figur 1 mit strichlierter Darstellung gezeigt ist.
Der Abgastrakt 4 umfasst einen Abgaskatalysator 40, der bevorzugt als Dreiwegekatalysator ausgebildet ist. Stromaufwärts des Abgaskatalysators 40 ist eine Abgassonde 41 angeordnet.
Eine Steuerungseinrichtung 6 ist vorgesehen, der Sensoren zugeordnet sind, die verschiedene Messgrößen erfassen und die Messwerte der Messgrößen ermitteln. Betriebsgrößen umfassen neben den Messgrößen auch von diesen abgeleitete Größen. Die Steuerungseinrichtung 6 steuert abhängig von mindestens einer der Betriebsgrößen die Stellglieder, die der Brennkraftmaschine BKM zugeordnet sind, und denen jeweils entsprechende Stell¬ antriebe zugeordnet sind, durch das Erzeugen von Stellsignalen für die Stellantriebe an. Die Steuerungseinrichtung 6 kann auch als Vorrichtung zum Betreiben der Brennkraftmaschine, oder vereinfacht als Mo¬ torsteuergerät bezeichnet werden. Die Sensoren, deren Signale der Steuerungseinrichtung 6 zugeführt werden sind u.a. ein Luftmassenmesser 14, welcher einen Luftmassenstrom stromaufwärts der Drosselklappe 11 erfasst, ein Temperatursensor 15, welcher eine Ansauglufttemperatur erfasst, ein Drucksensor 16, welcher einen Saugrohrdruck erfasst, ein Drosselklappenstellungssensor 17, der einen Öffnungswinkel der Drosselklappe 11 erfasst, ein Kurbelwellenwinkelsensor 22, welcher einen Kurbelwellenwinkel KW erfasst, dem dann eine Drehzahl N zugeordnet wird, ein Temperatursensor 23, der eine Öltemperatur TOIL erfasst, ein Temperatursensor 26, der eine Kühlmitteltemperatur TKW der Brennkraftmaschine BKM erfasst und die Abgassonde 41, welche einen Restsauerstoffgehalt des Abgases erfasst und deren Messsignal charakteristisch ist für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem Zylinder Zyl (x) bei der Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches . Die Abgassonde 41 ist bevorzugt als lineare Lambdasonde ausgebildet und erzeugt so über einen weiten relevanten Bereich des Luft/KraftstoffVerhältnisses ein zu diesem proportionales Messsignal.
Je nach Ausgestaltung kann eine Untermenge der genannten Sensoren vorhanden sein oder es können auch zusätzliche Sensoren vorhanden sein .
Die Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 11, das Gaseinlassventil 30, das Gasauslassventil 31, das Einspritz- ventil 34 und die Zündkerze 35.
Die Steuerungseinrichtung 6 umfasst bevorzugt eine Recheneinheit (Prozessor) 61, die mit einem Programmspeicher 62 und einem Wertespeicher (Datenspeicher) 63 gekoppelt ist. Die Rechen- 0
o einheit 61, der Programmspeicher 62 und der Wertespeicher 63 können jeweils ein oder mehrere mikroelektronische Bauelemente umfassen. Alternativ können diese Komponenten teilweise oder vollständig in einem einzigen mikroelektronischen Bauteil integriert sein . In dem Programmspeicher 61 und dem Wertespeicher 63 sind Programme bzw. Werte abgespeichert, die für den Betrieb der Brennkraftmaschine BKM nötig sind. Insbesondere ist eine Funktion Fkt_LU zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern durch Auswerten der Laufunruhe der Brennkraftmaschine und eine Funktion Fkt_GL zur Erkennung von irregulären Verbrennungen implementiert, die während des Betriebes der Brennkraftmaschine BKM von der Recheneinheit 61 abgearbeitet werden, wie es anhand der Figur 4 noch näher erläutert wird. In dem Wertespeicher 63 sind u.a. ein Start- und Endewert, ausgedrückt in Kurbelwinkeln abgelegt, die ein Auswertefenster KW_AWF zur Bestimmung von Glühzündungen festlegen und ein Schwellenwert LU_Zyl_SW für Laufunruhewerte LU_ZYL (x) ge¬ speichert, deren Bedeutung ebenfalls anhand der Figur 4 noch näher erläutert wird. Ebenso sind Werte für eine Wartezeitdauer T_WAIT und eine Verzugszeit T_VERZ abgelegt.
In der Figur 2 sind verschiedene Verläufe des Brennraumdruckes p_Zyl, oft auch vereinfacht als Zylinderdruck bezeichnet, abhängig vom Kurbelwellenwinkel KW [°] dargestellt. Mit dem Bezugszeichen p_Zyl_reg ist ein typischer Druckverlauf eingezeichnet, wie er sich bei einer regulären Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches einstellt. Unter regulärer oder auch normaler Verbrennung ist in diesem Zusammenhang eine Verbrennung zu verstehen, die ausschließlich durch einen Zündfunken der Zündkerze initiiert wird, und bei der keinerlei Klopfen, Vorentflammung oder Glühzündung auftritt. Die Lage des Zündzeitpunktes ist abhängig von der Last und der Drehzahl und ist mit dem Bezugszeichen ZZP gekennzeichnet. Er liegt in diesem Ausführungsbeispiel bei etwa 5°KW Kurbelwellenwinkel vor dem ZOT (Oberen Totpunkt Zündung) . Bei regulärer Verbrennung liegt der Spitzendruck bei ca. 20°KW Kurbelwellenwinkel nach dem ZOT. Mit dem Bezugszeichen p_Zyl_GL ist ein Brennraumdruckverlauf gekennzeichnet, der sich bei Betrieb der Brennkraftmaschine BKM einstellt, wenn irreguläre Verbrennungen auftreten. Eine Glühzündung baut sich über mehrere Zyklen n_Zykl oft beginnend von einer regulären Verbrennung über eine klopfende Verbrennung bis hin zu wiederkehrenden Vorentflammungsereignissen aus, wie es durch die Kurvenschar in Fig. 2 angedeutet ist. Im weiteren Verlauf ist oftmals der Umschlag zu einem glatten Zylinder¬ druckverlauf mit Verbrennungsschwerpunktlage vor dem oberen Totpunkt Zündung ZOT zu beobachten, wie es in der Fig. 3 dargestellt ist.
Die in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen KW_AWF gekennzeichnete Winkelspanne legt ein Auswertefenster fest, innerhalb dessen die Erkennung von Glühzündungen sinnvoll ist. In diesem Beispiel liegt die untere Grenze des Auswertefenster KW_AWF bei -40°KW bezogen auf den Oberen Totpunkt Zündung ZOT und die obere Grenze des Auswertefensters KW_AWF liegt bei 10° KW, ebenfalls bezogen auf den Oberen Totpunkt Zündung ZOT. Im nachfolgenden wird anhand der Figur 4 in Form eines Ablaufdiagrammes das Verfahren zum Erkennen von Glühzündungen näher erläutert.
In einem Schritt Sl wird das Verfahren gestartet, in dem ge- gebenenfalls Variablen initialisiert und Zählerstände zu¬ rückgesetzt werden. Der erstmalige Durchlauf des Verfahrens erfolgt bevorzugt zeitnah zu einem Start der Brennkraftmaschine BKM und kann anschließend in bestimmten zeitlichen Abständen periodisch aufgerufen worden. In einem Schritt S2 wird abgefragt ob bestimmte Freigabebe¬ dingungen zur Durchführung des Verfahrens zur Erkennung von Glühzündungen erfüllt sind. Wie Eingangs bereits erwähnt, tritt Glühzündung nur auf, wenn Temperaturen von Bauteilen im Brennraum wie Zündkerze, Teile des Auslassventils, Kolbenboden oder Quetschkanten im Zylinderkopf lokal die Selbstentzündungstemperatur des eingespritzten Kraftstoffes überschreiten. Typische Werte für solche Tempe- raturen liegen abhängig von der Art und Qualität des Kraftstoffes bei ca. 1100-1200 °C. Das Verfahren muss also durchgeführt werden, wenn zu erwarten ist, dass diese Temperaturen aufgrund des momentanen Betriebspunktes der Brennkraftmaschine erreicht werden. Als Indiz hierfür kann ein oder bevorzugt mehrere der Parameter Kühlmitteltemperatur TKW, Öltemperatur TOIL, Laufzeit der Brennkraftmaschine BKM seit dem letzten Start, Drehzahl N, Lastgrößen wie Saugrohrdruck, Luftmassenstrom, Drosselklappenstellung herangezogen und mit zugehörigen Schwellenwerten verglichen werden.
Wird die Brennkraftmaschine BKM beispielsweise mit kleiner Last und Drehzahl betrieben, so sind die Freigabebedingungen nicht erfüllt und es wird, gegebenenfalls nach einer vorgebbaren Wartezeitdauer TWAIT (Schritt S3) , die Bearbeitung erneut in dem Schritt S2 fortgesetzt.
Da das erfindungsgemäße Verfahren auf der Auswertung von Laufunruhewerten beruht, welche durch Messung von aufeinanderfolgenden Zeitspannen, welche die Kurbelwelle während der Arbeitstakte der aufeinanderfolgenden Zylinder zum Durchlaufen vorgegebener Winkelspannen benötigt, erhalten werden, müssen äußere Einflüsse auf die Kurbelwellendrehzahl, wie beispiels¬ weise eine Rückkopplung von Straßenunebenheiten über den Antriebsstrang ausgeblendet werden, da diese sowohl das Ergebnis einer Verbrennungsaussetzererkennungsfunktion, als auch das Ergebnis der Glühzündungserkennungsfunktion verfälschen können. Deshalb ist eine weitere Freigabebedingung in Schritt S2, dass keine sogenannte Schlechtwegstrecke vorliegt, andernfalls wird das Verfahren zur Erkennung von Glühzündungen ausgeblendet, d. h . gesperrt und es wird wieder zum Schritt Sl verzweigt . Verfahren zur Erkennung von Schlechtwegstrecken, bei dem die Radbewegungen des Kraftfahrzeuges, insbesondere die dort auftretenden Be¬ schleunigungen der Räder ausgewertet werden, sind z.B. in EP 0 818 683 Bl und EP 0 622 542 Bl beschrieben.
Ergibt die Abfrage in Schritt S2, dass mindestens einer der eingangs genannten Schwellenwerte überschritten ist und keine Schlechtwegstrecke vorliegt, so wird das Verfahren zur Erkennung von Glühzündungen in einem Schritt S4 fortgesetzt.
Der aktuelle Wert des Kurbelwellenwinkels KW wird mit Hilfe des Kurbelwellenwinkelsensors 22 erfasst und anschließend in einem Schritt S5 überprüft, ob dieser Wert KW innerhalb des fest- gelegten Auswertefensters KW_AWF liegt (vgl. Fig. 2) . Ist das nicht der Fall, so erfolgt ein Rücksprung zum Schritt Sl.
Liegt der aktuelle Kurbelwellenwinkel KW innerhalb des Aus¬ wertefensters KW_AWF, so werden in einem Schritt S6 Laufun- ruhewerte LU_Zyl (x) der einzelnen Zylinder Zyl (x) erfasst. Die Erfassung ist nur in einem bestimmten kritischen Last-/Dreh- zahlbereich der Brennkraftmaschine BKM notwendig. Dieser, auch als Last-/Drehzahlfenster bezeichnete Bereich wird experimentell ermittelt und ist in dem Wertespeicher 63 der Steue- rungseinrichtung 6 abgelegt. Zur Ermittlung der Laufunruhewerte LU_Zyl (x) der einzelnen Zylinder Zyl (x) dient die in dem Programmspeicher 62 implementierte Funktion Fkt_LU zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern. Diese beruht auf der Auswertung von den einzelnen Zylindern Zyl (x) zugeordneten SegmentZeitdauern . Eine SegmentZeitdauer korreliert zu einem Kurbelwellenwin- kelbereich, der dem jeweiligen Zylinder Zyl (x) zugeordnet ist und dessen Kurbelwellenwinkel abhängt von der Zylinderanzahl und der Art der Brennkraftmaschine BKM. Dieser Kurbelwellenwinkelbe- reich entspricht bei einer Viertakt-Brennkraftmaschine BKM mit 4 Zylindern 720°KW/4 = 180°KW.
Die Laufunruhewerte LU_Zyl (x) können beispielsweise ermittelt werden abhängig von einer Abweichung der dem jeweiligen Zylinder Zyl (x) zugeordneten SegmentZeitdauer von einer mittleren Segmentzeitdauer. Verfahren zur Bestimmung derartiger Laufunruhewerte LU_Zyl (x) , welche dann als Basis zur Verbrennungsaus¬ setzererkennung herangezogen werden, sind z.B. in EP 0 583 496 Bl, EP 0 576 705 Bl und DE 10 2005 046 956 B3 beschrieben, deren Inhalt hiermit diesbezüglich entsprechend einbezogen ist.
In einem Schritt S7 wird der Laufunruhewert LU_Zyl(x-l) des Zylinders Zyl(x-l) mit einem vorgegebenen Schwellenwert
LU_Zyl_SW verglichen. Der Buchstabe x bezeichnet eine Lauf¬ variable für die einzelnen Zylinder, wobei mit Zyl (x-1) derjenige Zylinder bezeichnet ist, der bezogen auf die Zündungsreihenfolge zeitlich vor dem Zylinder Zyl (x) liegt. Liegt der Laufunruhewert LU_Zyl(x-l) des Zylinders Zyl (x-1) für eine vorgegebene Anzahl von Zyklen y unterhalb des Schwel¬ lenwertes LU_Zyl_SW, d.h. kommt es für diese Anzahl y von Zyklen zu einem relativen Abfall der Laufunruhewerte LU_Zyl(x-l) des Zylinders Zyl (x-1), so wird in einem Schritt S8 ein Merker gesetzt, der indikativ für einen Glühzündungsverdacht für den Zylinder Zyl (x) ist. Es wird somit nicht unmittelbar auf ein Auftreten einer Glühzündung des Zylinders Zyl (x) geschlossen, sondern es findet in den nächsten Schritten eine Differenzierung statt, ob es sich um eine Verzögerung des Kurbelwellentriebs durch eine zu frühe Verbrennung im dem nächsten Zylinder Zyl (x) aufgrund einer Glühzündung oder um eine Verzögerung des Kurbeltriebes durch einen Verbrennungsaussetzer der aktuell betrachteten Verbrennung im Zylinder Zyl(x-l) handelt.
Um diese Unterscheidung treffen zu können, wird in einem Schritt S9 die Kraftstoffeinspritzung des glühzündungsverdächtigen Zylinders Zyl (x) für eine vorgegebene Anzahl Zyklen z ausge¬ blendet, d. h. die KraftstoffZuführung zu diesem Zylinder Zyl (x) unterbrochen.
In einem nachfolgenden Schritt S10 werden wieder die Laufunruhewerte LU_Zyl(x-l) des Zylinders Zyl(x-l) erfasst und überprüft, ob sich diese gegenüber den in dem Schritt S6 erfassten Werten verändert haben. Ist die Folge auf die Maßnahme der
Kraftstoffausblendung für den Zylinder Zyl (x) im Schritt S9 ein Verschwinden des Einflusses auf die Laufunruhewerte LU_Zyl(x-l) des Zylinders Zyl(x-l) für die Anzahl Zyklen z, so wird in einem nachfolgenden Schritt Sil der Glühzündungsverdacht für den Zylinder Zyl (x) bestätigt und in einem Schritt S12 werden Maßnahmen für den gefährdeten Zylinder Zyl (x) eingeleitet. Als Maßnahmen kommen Eingriffe in Frage, welche eine Herabsetzung der Brennraumtemperatur zur Folge haben. Beispielsweise kann ein fettes Luft-Kraftstoffgemisch eingestellt werden, um eine Kühlung innerhalb des Brennraumes zu erreichen. Eine Reduzierung der Last, beispielsweise durch zumindest teilweises Schließen der Drosselklappe, selektives Abstellen der Kraftstoffzufuhr zu dem Zylinder Zyl (x) oder Öffnen eines Wastegates bei einer aufgeladenen Brennkraftmaschine führt ebenfalls zu einer Verringerung der Temperatur im Brennraum. Nach Durchführen dieser temperatursenkenden Eingriffe wird das Verfahren in einem Schritt S13 beendet. Ist die Folge der Maßnahme der Einspritzausblendung für den Zylinder Zyl (x) im Schritt S9 ein Absinken des Laufunruhewertes des Zylinders Zyl (x) und der Einfluss auf die Laufunruhe des Zylinders Zyl (x-1) bleibt für die Anzahl Zyklen z gleichermaßen bestehen, handelt es sich um einen Verbrennungsaussetzer oder um eine drehmomentschwache Verbrennung im Brennraum des Zylinders Zyl (x-1), was fälschlicherweise zu einem Glühzündungsverdacht des Zylinders Zyl (x) im Schritt S8 geführt hat. Der Glühzün¬ dungsverdacht für den Zylinder Zyl (x) wird daher in einem Schritt S14 verworfen. Das Verfahren startet gegebenenfalls nach Ablauf einer applizierbaren Verzugszeit T_VERZ (Schritt S17) von neuem.
Während der Einspritzausblendung für den Zylinder Zyl (x) muss die Funktion zur Verbrennungsaussetzererkennung Fkt_LU für den Zylinder Zyl (x) ausgeblendet werden. Aufgrund von nur wenigen Zyklen z der Einspritzausblendung für den einen Zylinder Zyl (x) hält sich der spürbare Drehmomemteinfluss für den Fahrer des mit der Brennkraftmaschine BKM angetriebenen Fahrzeuges in Grenzen. Die Verbrennungsaussetzererkennungsfunktion Fkt_LU erlaubt es aber, dass ein Verbrennungsaussetzer des Zylinders Zyl (x-1) auch während aktiver Einspritzausblendung für den Zylinder Zyl (x) erkannt werden. Dem Schritt S14 können sich deshalb gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens die in strichlierter Darstellung gezeigten Schritte S15 und S16 anschließen, in denen eine
Verbrennungsaussetzerkennung nach einem, Laufunruhewerte für den Zylinder Zyl (x-1) auswertenden Verfahren durchgeführt und bei Bedarf entsprechenden Maßnahmen für diesen Zylinder Zyl (x-1) eingeleitet werden können. Bezugs zeichenliste
I Ansaugtrakt
II Drosselklappe
13 Saugrohr, Einlasskanal
14 Luftmassenmesser
15 Temperatursensor für Ansaugluft
16 Saugrohrdrucksensor
17 Drosselklappenstellungssensor
2 Motorblock
21 Kurbelwelle
22 Kurbelwellenwinkelsensor
23 Öltemperatursensor
24 Kolben
25 Pleuelstange
26 Kühlmitteltemperatursensor
27 Brennraum 3 Zylinderkopf
30 Gaseinlassventil
31 Gasauslassventil
34 Einspritzventil
35 Zündkerze
4 Abgastrakt
40 Abgaskatalysator
41 Abgassonde 6 Steuerungseinrichtung
61 Recheneinheit, Prozessor
62 Programmspeicher
63 Wertespeicher, Datenspeicher BKM Brennkraftmaschine
Fkt_LU Funktion zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern Fkt_GL Funktion zur Erkennung von Glühzündungen
KW Kurbelwellenwinkel in Grad KW_AWF Auswertefenster für Glühzündungserkennung
LU_Zyl (x) Laufunruhewert des Zylinders x
LU_Zyl_SW Schwellenwert für Laufunruhewert
N Drehzahl
n_Zykl Anzahl der Verbrennungszyklen p_Zyl Brennraumdruck
p_Zyl_reg Brennraumdruckverlauf bei regulärer Verbrennung p_Zyl_GL Brennraumdruckverlauf bei Glühzündung
S1-S17 Verfahrensschritt
TKW Kühlmitteltemperatur
TOIL Öltemperatur
T_WAIT Wartezeitdauer
T_VERZ Verzugszeit
x Laufvariable Zylinder
y Anzahl der Zyklen für Unterschreitung des
Laufunruhewertes
z Anzahl der Zyklen für Einspritzausblendung ZOT oberer Totpunkt Zündung
Zyl (x) Zylinder
ZZP Zündzeitpunkt

Claims

Verfahren zum Erkennen einer Glühzündung bei einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine (BKM) mit mehreren Zylindern (Zyl (x) ) durch Messen von aufeinanderfolgenden, den einzelnen Zylindern (Zyl (x) ) zugeordneten Segmentzeitdauern, welche die Kurbelwelle während der Arbeitstakte der Zylinder (Zyl (x) ) zum Durchlaufen vorgegebenen Winkelspannen benötigt und anschließendem Ermitteln von Laufunruhewerten (LU_Zyl (x) ) aus den SegmentZeitdauern, dadurch gekennzeichnet, dass in einem vorgegebenen Last-/Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine (BKM) die Laufunruhewerte (LU_Zyl (x) ) aller Zylinder (Zyl (x) ) mit einem vorgegebenen Schwellenwert (LU_Zyl_SW) verglichen werden,
auf einen Glühzündungsverdacht für einen Zylinder (Zyl (x) ) erkannt wird, wenn der Laufunruhewert (LU_Zyl (x-1) ) eines, bezogen auf die Zündungsreihenfolge zeitlich vor dem Zylinder (Zyl (x) ) liegenden Zylinders (Zyl (x-1)) den Schwellenwert (LU_Zyl_SW) unterschreitet,
die KraftstoffZuführung zu dem glühzündungsverdächtigen Zylinder (Zyl (x) ) für eine vorgegebenen Anzahl Zyklen (z) unterbrochen wird,
der Einfluss der KraftstoffUnterbrechung zu dem Zylinder
(Zyl (x) ) auf die Laufunruhwerte (LU_Zyl (x-1 ) ) des Zylinders (Zyl (x-1) während der Zyklen (z) erfasst wird und abhängig von den auftretenden Laufunruhwerten
(LU_Zyl (x-1 ) ) des Zylinders (Zyl (x-1)) entweder der Glühzündungsverdacht für den Zylinder (Zyl (x) ) bestätigt oder verworfen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Glühzündungsverdacht für den Zylinder Zyl (x) verworfen wird und auf einen Verbrennungsaussetzer oder auf eine drehmomentschwache Verbrennung im Brennraum (27) des Zylinders Zyl(x-l) erkannt wird, wenn als Folge der Maßnahme der KraftstoffUnterbrechung zu dem Zylinder Zyl (x) ein Absinken des Laufunruhewertes LU_Zyl (x) ) des Zylinders Zyl (x) auftritt und der Einfluss auf die Laufunruhe (LU_Zyl (x-1) ) des Zylinders Zyl (x-1) für die Anzahl Zyklen (z) bestehen bleibt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Glühzündungsverdacht für den Zylinder Zyl (x) bestätigt wird, wenn als Folge der Maßnahme der KraftstoffUnterbrechung zu dem Zylinder Zyl (x) der Einfluss auf die Laufunruhewerte LU_Zyl (x-1) des Zylinders Zyl (x-1) für die Anzahl Zyklen (z) verschwindet.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach Bestätigung des Glühzündungsverdachtes für den Zylinder (Zyl (x) ) Maßnahmen zur Senkung der Brennraumtemperatur des Zylinders (Zyl (x) ) eingeleitet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der folgenden Maßnahmen eingeleitet wird:
- Einstellen eines fetten Luft-Kraftstoffgemisches ,
- Reduzierung der Last der Brennkraftmaschine (BKM) ,
- zumindest teilweises Schließen einer in einem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine (BKM) angeordneten Drosselklappe
- selektives Abstellen der Kraftstoffzufuhr zu dem Zylinder (Zyl (x) )
- Öffnen eines Wastegates bei einer aufgeladenen Brennkraft¬ maschine (BKM) .
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der KraftstoffUnterbrechung zu dem Zylinder (Zyl (x) ) eine Funktion zur
Verbrennungsaussetzererkennung, welche auf der Auswertung von Laufunruhewerten basiert, für den Zylinder (Zyl)x)) ausgeblendet wird.
Vorrichtung zum Erkennen einer Glühzündung bei einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine (BKM) , die eingerichtet ist zum Ausführen eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche
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CN201580070488.8A CN107002579B (zh) 2014-12-22 2015-11-05 用于检测火花点火内燃机中的自动点火的方法和装置
US15/625,099 US10060376B2 (en) 2014-12-22 2017-06-16 Method and device for detecting auto-ignitions in a spark ignition internal combustion engine

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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10774725B2 (en) * 2018-01-03 2020-09-15 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for engine cooling during S/S events
FR3089255B1 (fr) * 2018-12-04 2020-11-06 Continental Automotive France Procédé d’anticipation d’apparition d’un phénomène de combustion lisse dans un moteur thermique
JP7276295B2 (ja) * 2020-09-29 2023-05-18 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の失火検出装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005046956B3 (de) * 2005-09-30 2007-06-21 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen eines Verbrennungsaussetzers
DE102007007815A1 (de) * 2007-02-16 2008-08-21 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE102007024415B3 (de) * 2007-05-21 2009-01-02 Continental Automotive Gmbh Verfahren zur Erkennung einer Glühzündung
DE102012208824A1 (de) * 2011-05-31 2012-12-06 GM Global Technology Operations LLC (n.d. Ges. d. Staates Delaware) System und verfahren zum schätzen eines indizierten mittleren effektiven drucks von zylindern in einem motor

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3430080C2 (de) * 1983-08-17 1994-10-20 Mitsubishi Electric Corp Zündzeitpunkt-Regelsystem für Verbrennungskraftmaschinen mit mehreren Zylindern
JP2715197B2 (ja) 1991-10-18 1998-02-18 富士写真フイルム株式会社 包装装置
JPH05149192A (ja) * 1991-11-29 1993-06-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 失火検出装置
DE59205867D1 (de) * 1992-06-30 1996-05-02 Siemens Ag Verfahren zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern
DE59204440D1 (de) * 1992-08-14 1996-01-04 Siemens Ag Verfahren zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern.
EP0818683B1 (de) 1992-12-18 2003-04-16 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Erkennung von Schlechtwegstrecken
DE59303583D1 (de) 1993-04-27 1996-10-02 Siemens Ag Verbrennungsaussetzererkennung mit Schlechtwegerkennung
US6062071A (en) * 1995-11-30 2000-05-16 Siemens Aktiengesellschaft Method for detecting combustion misfires in an internal combustion engine
KR19990028545U (ko) * 1997-12-26 1999-07-15 양재신 차량의 실화 검출 장치
DE19859310A1 (de) * 1998-12-22 2000-06-29 Bosch Gmbh Robert Motorregelungsvorrichtung
DE10001274C2 (de) * 2000-01-14 2003-02-06 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Verbrennungsaussetzererkennung und Zylindergleichstellung bei Verbrennungsmotoren mit Klopfregelung
EP2479412A3 (de) * 2001-03-30 2014-08-13 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Vorrichtung und Verfahren zur Verbrennungsdiagnose/-steuerung in Verbrennungsmotor
SE525677C2 (sv) * 2003-08-20 2005-04-05 Scania Cv Ab Arrangemang och förfarande för att styra en förbränningsmotor
US6883497B2 (en) * 2003-09-17 2005-04-26 General Motors Corporation Method of preventing preignition for an internal combustion engine
SE527774C2 (sv) * 2004-10-20 2006-06-07 Scania Cv Ab Arrangemang och förfarande för att styra en förbränningsmotor
US7861689B2 (en) * 2007-05-21 2011-01-04 Continental Automotive Gmbh Method for controlling an internal combustion engine
US20140032084A1 (en) * 2012-07-27 2014-01-30 Caterpillar Inc. Temperature-Controlled Combustion System and Method
DE102012221249B3 (de) * 2012-11-21 2014-03-20 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen von Glühzündungen bei einer Verbrennungskraftmaschine
CN104712445B (zh) * 2013-12-13 2019-09-06 周向进 单燃料压燃与点燃混合的燃烧控制方法及内燃机

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005046956B3 (de) * 2005-09-30 2007-06-21 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen eines Verbrennungsaussetzers
DE102007007815A1 (de) * 2007-02-16 2008-08-21 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE102007024415B3 (de) * 2007-05-21 2009-01-02 Continental Automotive Gmbh Verfahren zur Erkennung einer Glühzündung
DE102012208824A1 (de) * 2011-05-31 2012-12-06 GM Global Technology Operations LLC (n.d. Ges. d. Staates Delaware) System und verfahren zum schätzen eines indizierten mittleren effektiven drucks von zylindern in einem motor

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