DE19632903B4

DE19632903B4 - Misfire detection method

Info

Publication number: DE19632903B4
Application number: DE19632903A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dietz; Klaus Ries-Mueller; Juergen Dr. Foerster
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1995-09-25
Filing date: 1996-08-16
Publication date: 2008-04-10
Anticipated expiration: 2016-08-17
Also published as: DE19632903A1

Abstract

Verfahren zur Erkennung von Aussetzern in der Verbrennung eines z-zylindrigen 4-Takt-Verbrennungsmotors (1), der ein mit der Kurbelwelle gekoppeltes Geberrad (2) aufweist, das sich mit der Kurbelwelle phasensynchron dreht und das insbesondere z/2 Segmente aufweist, die von einer Sensoreinrichtung (4) abgetastet werden, so dass die Sensoreinrichtung Segmentzeitsignale (ts) liefert, welche die Ungleichförmigkeit der Drehbewegung der Kurbelwelle zylinderindividuell aufgelöst wiedergeben, bei welchem Verfahren zylinderindividuell auf der Basis der Segmentzeiten (ts) Laufunruhewerte (q(n)) gebildet werden und ein Aussetzer dann gewertet wird, wenn der Laufunruhewert (q(n)) einen Schwellwert (LUR) überschreitet, und der mit der Kurbelwellenfrequenz auftretende Anteil in den Segmentzeitsignalen (ts) oder Laufunruhewerten (q(n)) vor dem Schwellwertvergleich ausgefiltert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Kurbelwellenfrequenz auftretende Signalanteil durch Differenzbildung von Segmentzeiten (ts), die dem gleichen Geberradsegment zugeordnet sind, eliminiert wird, oder dass der mit der Kurbelwellenfrequenz auftretende Signalanteil durch Differenzbildung von Laufunruhewerten (q(n)), die dem gleichen Geberradsegment zugeordnet sind, eliminiert werden.method for detection of dropouts in the combustion of a z-cylindrical 4-stroke internal combustion engine (1) having a coupled to the crankshaft Transmitter wheel (2), which is in phase with the crankshaft rotates and in particular has z / 2 segments that of a Sensor device (4) are scanned, so that the sensor device Segment time signals (ts) which gives the nonuniformity reproduce the rotational movement of the crankshaft in a cylinder-specific manner, in which process cylinder-specific on the basis of the segment times (ts) runoff values (q (n)) are formed and a dropout then is evaluated when the rough-running value (q (n)) has a threshold value Exceeds (LUR), and the fraction occurring in the segment time signals with the crankshaft frequency (ts) or rough-running values (q (n)) is filtered out before the threshold comparison, characterized in that the occurring with the crankshaft frequency Signal component by subtraction of segment times (ts), the are assigned to the same Geberradsegment, is eliminated, or that the signal component occurring with the crankshaft frequency by subtraction of rough-running values (q (n)) assigned to the same encoder wheel segment are eliminated.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches Verfahren ist aus der WO 95/07450 A1 bekannt.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1. Such a method is known from WO 95/07450 A1 known.

Verbrennungsaussetzer führen zu einem Anstieg der im Betrieb des Verbrennungsmotors emittierten Schadstoffe und können darüber hinaus zu einer Schädigung eines Katalysators im Abgastrakt des Motors führen. Zur Erfüllung gesetzgeberischer Forderungen zur On-Board-Überwachung abgasrelevanten Funktionen ist eine Erkennung von Verbrennungsaussetzern im gesamten Drehzahl- und Lastbereich notwendig. In diesem Zusammenhang ist es bekannt, dass beim Betrieb mit Verbrennungsaussetzern charakteristische Änderungen des Drehzahlverlaufs des Verbrennungsmotors gegenüber dem Normalbetrieb ohne Aussetzer auftreten. Durch den Vergleich dieser Drehzahlverläufe kann zwischen Normalbetrieb ohne Aussetzer und Betrieb mit Aussetzern unterschieden werden.misfiring to lead to an increase in the emitted during operation of the internal combustion engine Pollutants and can about that out to harm a catalyst in the exhaust tract of the engine lead. To fulfill legislative requirements for on-board monitoring exhaust gas-relevant functions is a detection of combustion misfires necessary throughout the entire speed and load range. In this context It is known that when operating with misfires characteristic changes the speed curve of the engine relative to the Normal operation without dropout occur. By comparing this Speed curves can be between normal operation without dropouts and operation with dropouts be differentiated.

Ein Erkennungssystem für Verbrennungsaussetzer besteht aus den Funktionsblöcken Sensorik, Signalverarbeitung und Merkmaltextraktion sowie Klassifikation. Diese Sensorik erfasst bspw. Segmentzeiten, d. h. Zeiten, in denen die Kurbelwelle einen vorbestimmten Drehwinkelbereich überstreicht. Im Block "Merkmalsextraktion" werden aus den Segmenten Merkmalsignale gebildet, aus denen im nachfolgenden Klassifikationsblock Verbrennungsaussetzer bspw. durch Schwellwertvergleiche oder auch durch Einbindung neuronaler Netze oder anderer bekannter Methoden erkannt werden.One Detection system for Combustion misfire consists of the function blocks sensors, Signal processing and feature extraction as well as classification. This sensor detects, for example, segment times, d. H. Times when the crankshaft sweeps over a predetermined rotation angle range. In the block "feature extraction" are from the segments Feature signals formed from which in the following classification block Combustion misfire eg. By threshold comparisons or by incorporation of neural networks or other known methods be recognized.

Ein auf der Basis von Schwellwertvergleichen arbeitendes System ist bereits aus der DE 41 38 765 A1 bekannt.A system based on threshold comparisons is already out of the DE 41 38 765 A1 known.

Nach diesem bekannten Verfahren ist einem bestimmten Bereich der Kolbenbewegung jedes Zylinders typischerweise ein als Segment bezeichneter Kurbelwellenwinkelbereich zugeordnet. Realisiert werden die Segmente bspw. durch Markierungen auf einem mit der Kurbelwelle gekoppelten Geberrad. Die Segmentzeit, in der die Kurbelwelle diesen Winkelbereich überstreicht, hängt u. a. von der im Verbrennungstakt umgesetzten Energie ab. Aussetzer führen zu einem Anstieg der zündungssynchron erfassten Segmentzeiten. Nach dem bekannten Verfahren wird aus Differenz von aufeinander folgenden Segmentzeiten ein Maß für die Laufruhe des Motors berechnet, wobei zusätzlich langsame dynamische Vorgänge, z. B. der Anstieg der Motordrehzahl bei einer Fahrzeugbeschleunigung, rechnerisch kompensiert werden. Ein auf diese Weise für jede Zündung berechneter Laufunruhewert wird ebenfalls zündungssynchron mit einem vorbestimmten Schwellwert verglichen. Ein Überschreiten dieses ggf. von Betriebsparametern wie Last und Drehzahl abhängigen Schwellwerts wird als Aussetzer gewertet.To This known method is a certain range of piston movement For example, each cylinder is typically a crankshaft angle range, referred to as a segment assigned. The segments are realized, for example, by markings on a donor wheel coupled to the crankshaft. The segment time, in which the crankshaft sweeps over this angular range, depends u. a. from the energy converted in the combustion cycle. Dropouts lead to an increase in the ignition synchronous recorded segment times. According to the known method becomes difference calculates a measure of the smoothness of the engine from successive segment times, in addition slow dynamic processes, z. B. the increase in engine speed at a vehicle acceleration, computationally compensated. A calculated in this way for each ignition Uneven running value is also firing synchronously compared with a predetermined threshold. A crossing this possibly dependent on operating parameters such as load and speed threshold is considered a dropout.

Die Zuverlässigkeit des bekannten Verfahrens hängt entscheidend von der Segmentzeitermittlung und damit von der Genauigkeit ab, mit der die Markierungen auf dem Geberrad bei der Fertigung hergestellt werden können. Diese mechanische Ungenauigkeiten können rechnerisch eliminiert werden. Dazu ist es aus der DE 41 33 679 A1 bekannt, im Schiebebetrieb die Segmentzeiten von bspw. drei unterschiedlichen Geberradsegmenten zu erfassen. Eines der drei Segmente wird als Referenzsegment betrachtet. Die Abweichungen der Segmentzeiten der beiden übrigen Segmente zur Segmentzeit des Referenzsegments werden ermittelt. Aus den Abweichungen werden Korrekturwerte so gebildet, dass die mit den Korrekturwerten verknüpften, im Schiebebetrieb ermittelten Segmentzeiten untereinander gleich sind.The reliability of the known method depends crucially on the segment time determination and thus on the accuracy with which the markings can be made on the sender wheel during manufacture. These mechanical inaccuracies can be eliminated by calculation. It is from the DE 41 33 679 A1 in sliding operation, the segment times of, for example, to detect three different Geberradsegmenten. One of the three segments is considered a reference segment. The deviations of the segment times of the other two segments from the segment time of the reference segment are determined. From the deviations, correction values are formed so that the segment times associated with the correction values and determined in shift operation are equal to one another.

Dieses Verfahren erfordert damit zunächst einen gewissen Aufwand bei der Steuergeräteprogrammierung und Rechenaufwand im Betrieb des Fahrzeugs.This Procedure thus requires a first some effort in ECU programming and computational effort during operation of the vehicle.

Aus der Druckschrift US 5,239,473 A ist ein Verfahren zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern bekannt, bei dem für jeden Arbeitszyklus des Verbrennungsmotors ein M-dimensionaler Drehmoment-Ungleichförmigkeitsvektor gebildet wird, der zylinderindividuelle Leistungen beschreibt. Dabei ist M die Zahl von Zähnen oder Markierungen auf einem mit der Kurbelwelle gekoppelten Geberrad. Aussetzer sollen dabei durch eine statistische Auswertung des Vektors und eines auf dem Vektor basierenden Drehmoment-Ungleichförmigkeits-Indexes erkannt werden. Im Rahmen des beschriebenen Verfahrens werden u. a. Momentanwerte der Kurbelwellen-Kreisfrequenz bestimmt. Diese sind nach der US 5,239,473 A zwar von Geberradungenauigkeiten (imperfections in tooth-to-tooth spacing) abhängig, sich daraus ergebende Ungenauigkeiten könnten jedoch durch ein digitales Filtern der Kurbelwellen-Kreisfrequenzen eliminiert werden.From the publication US 5,239,473 A For example, a method for detecting misfires is known in which an M-dimensional torque nonuniformity vector is formed for each operating cycle of the internal combustion engine, which describes cylinder-specific performances. Where M is the number of teeth or marks on a donor wheel coupled to the crankshaft. Dropouts are to be detected by a statistical evaluation of the vector and a vector-based torque nonuniformity index. In the context of the method described, inter alia instantaneous values of the crankshaft angular frequency are determined. These are after the US 5,239,473 A Although dependent on tooth-to-tooth spacing imperfections, the resulting inaccuracies could be eliminated by digitally filtering the crankshaft angular frequencies.

Ferner ist aus der WO 95/07450 A1 ein Verfahren zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern bekannt, bei dem ein Winkelgeschwindigkeitssignal gefiltert wird, um es von Einflüssen normaler Verbrennungen und anderer Effekte höherer Ordnungen zu befreien. Nach der WO 95/0745 A1 reicht diese Maßnahme allerdings noch nicht aus, da das Signal-to-noise ratio des gefilterten Signals nicht vorhersehbar sei. Zur Verbesserung des Signal-to-noise ratio schlägt die WO 95/07450 A1 vor, das gefilterte Signal jeweils über eine Umdrehung der Kurbelwelle abzutasten, aus den Abtastwerten einen Data Point zu extrahieren, einen Durchschnittswert für verschiedene Data Points zu bilden und einen Verbrennungsaussetzer dann zu erkennen, wenn der gebildete Durchschnitt einen Schwellwert übersteigt.Furthermore, from the WO 95/07450 A1 a method for detecting misfires is known in which an angular velocity signal is filtered to free it from the effects of normal burns and other higher order effects. After WO 95/0745 A1 However, this measure is not sufficient, since the signal-to-noise ratio of the filtered signal is unpredictable. To improve the signal-to-noise ratio suggests the WO 95/07450 A1 vorzufasten the filtered signal in each case over a revolution of the crankshaft to extract from the samples a data point, an average value for various To form these data points and then to detect a misfire when the average formed exceeds a threshold value.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Angabe eines einfachen Verfahrens zu Erkennung von Verbrennungsaussetzern, das von den mechanischen Ungenauigkeiten des Geberrades unabhängig ist.The The object of the invention is to specify a simple method to detect misfiring, that of the mechanical Inaccuracies of the sender wheel is independent.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.These The object is achieved with the features of claim 1. advantageous Further developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Ein wesentliches Element der Lösung besteht darin, den mit der Kurbelwellenfrequenz auftretenden Signalanteil entweder durch Differenzbildung von Segmentzeiten, die den gleichen Geberrad-Segmenten zugeordnet sind, zu eliminieren, oder diesen Signalanteil durch eine Differenzbildung von Laufunruhewerten, die den gleichen Geberradsegmenten zugeordnet sind, zu eliminieren.One essential element of the solution consists of the signal component occurring with the crankshaft frequency either by subtraction of segment times, the same Transmitter wheel segments are assigned to eliminate, or this signal component by a difference of rough running values, the same Encoder wheel segments are assigned to eliminate.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die Figuren erläutert.One embodiment The invention will be described in the following description with reference to FIGS Figures explained.

Im Einzelnen zeigt 1 das technische Umfeld der Erfindung. 2 stellt einen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Rechner dar. 3 verdeutlicht das bekannte Prinzip der Bildung von Segmentzeiten als Basis eines Maßes für die Laufunruhe auf der Basis von Drehzahlmessungen und verdeutlicht, wie ein Laufunruhewert durch Geberradeinflüsse verfälscht werden kann.. 4 zeigt die Anteile verschiedener Frequen zen zum Segmentzeitsignal und veranschaulicht eine Bandpass- und eine Kammsperrfilterung. 5 offenbart ein Flussdiagramm eines Beispiels einer erfindungsgemäßen Bildung der erfindungsgemäßen Filterung und 6 veranschaulicht die Wirkung der Erfindung anhand eines Vergleichs von erfindungsgemäß ermittelten Laufunruhewerten mit Laufunruhewerten, die mit Geberradeinflüssen behaftet sind. 7 veranschaulicht den Einfluss von Änderungen der Drehzahl auf die Segmentzeiten. 8 offenbart ein zweites Flussdiagramm als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung und die 9 und 10 zeigen Signalverläufe, wie sie beim Ausführungsbeispiel der 8 mit und ohne Dynamikkompensation aufgenommen wurden.In detail shows 1 the technical environment of the invention. 2 represents a computer suitable for carrying out the method according to the invention. 3 illustrates the well-known principle of the formation of segment times as the basis of a measure of the uneven running on the basis of speed measurements and illustrates how a rough running value can be falsified by Geberradeinflüsse .. 4 shows the proportions of different frequencies to the segment time signal and illustrates a bandpass and a comb filter. 5 discloses a flow chart of an example of an inventive formation of the inventive filtering and 6 FIG. 2 illustrates the effect of the invention on the basis of a comparison of rough running values determined according to the invention with rough running values which are affected by transmitter wheel influences. 7 illustrates the influence of speed changes on the segment times. 8th discloses a second flowchart as a further embodiment of the invention and the 9 and 10 show waveforms, as in the embodiment of the 8th recorded with and without dynamic compensation.

1 zeigt eine Brennkraftmaschine 1 mit einer Sensorik aus einem Winkelgeberrad 2, das Markierungen 3 trägt, und einem Winkelsensor 4 sowie einen die Merkmalsextraktion symbolisierenden Block 5, einen die Klassifikation symbolisierenden Block 6 und ein Mittel 7 zum Anzeigen des Auftretens von Verbrennungsaussetzern. Die Drehbewegung des mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekoppelten Winkelgeberrades wird mit Hilfe des als Induktivsensor realisierten Winkelsensors 4 in ein elektrisches Signal umgewandelt, dessen Periodizität ein Abbild des periodischen Vorbeistreichens der Markierungen 3 am Winkelsensor 4 darstellt. Die Zeitdauer zwischen einem Anstieg und einem Abfall des Signalpegels entspricht daher der Zeit, in der sich die Kurbelwelle über einen dem Ausmaß einer Markierung entsprechenden Winkelbereich weitergedreht hat. 1 shows an internal combustion engine 1 with a sensor from a Winkelgeberrad 2 , the marks 3 carries, and an angle sensor 4 and a block symbolizing the feature extraction 5 , a block symbolizing the classification 6 and a means 7 to indicate the occurrence of combustion misfires. The rotational movement of the Winkelgeberrades coupled with the crankshaft of the internal combustion engine is using the realized as an inductive sensor angle sensor 4 converted into an electrical signal whose periodicity is an image of the periodic passing of the markers 3 at the angle sensor 4 represents. The time period between an increase and a decrease in the signal level therefore corresponds to the time in which the crankshaft has rotated further over an angular range corresponding to the extent of a marking.

Die Segmentzeiten werden in den folgenden Stufen weiterverarbeitet.The Segment times are processed in the following stages.

Der dazu verwendete Rechner kann bspw. so aufgebaut sein, wie in 2 dargestellt. Danach vermittelt eine Recheneinheit 2.1 zwischen einem Eingabeblock 2.2 und einem Ausgabeblock 2.3 unter Verwendung von in einem Speicher 2.4 abgelegten Programmen und Daten.The computer used for this purpose can, for example, be constructed as in 2 shown. Thereafter, a computing unit mediates 2.1 between an input block 2.2 and an output block 2.3 using in a store 2.4 stored programs and data.

Die 3a zeigt eine Einteilung des Winkelgeberrades in zwei Segmente, wobei jedes Segment eine vorbestimmte Zahl von Markierungen aufweist. Die Markierung OTk ist demjenigen oberen Totpunkt der Kolbenbewegung des k-ten Zylinders eines in diesem Beispiel vierzylindrigen Verbrennungsmotors (z=4) zugeordnet, der im Verbrennungstakt dieses Zylinders liegt. Um diesen Punkt herum ist ein Drehwinkelbereich wk definiert, der sich in diesem Beispiel über die Hälfte der Markierungen des Winkelgeberrades erstreckt. Analog sind den Verbrennungstakten der übrigen Zylinder Winkelbereiche wl bis w4 zugeordnet, wobei hier vom Viertaktprinzip ausgegangen wird, bei dem sich die Kurbelwelle für einen vollständigen Arbeitszyklus zweimal dreht. Daher entspricht beispielsweise der Bereich w1 des ers ten Zylinders dem Bereich w3 des dritten Zylinders usw. Die Lage, Länge Anzahl der Segmente kann anwendungsspezifisch verändert werden. So sind auch sich überlappende Segmente, mehr als z Segmente pro Nockenwellenumdrehung bzw. unterschiedliche Lagen der Segmente zu den oberen Totpunkten der Zylinder möglich. Die Verwendung eines Segmentzeitsignals als Eingangssignal für die Merkmalsextraktionstufe ist daher vorteilhaft, weil es in einer Motorsteuerung aus bereits vorhandenen Signalen berechnet werden kann.The 3a shows a division of the Winkelgeberrades into two segments, each segment having a predetermined number of marks. The mark OTk is associated with that top dead center of the piston movement of the k-th cylinder of a four-cylinder internal combustion engine (z = 4) in this example, which lies in the combustion stroke of this cylinder. Around this point, a rotation angle range wk is defined, which in this example extends over half of the marks of the angle sensor wheel. Analogously, the combustion cycles of the other cylinder angle ranges wl to w4 assigned, which is based on the four-stroke principle, in which the crankshaft rotates twice for a complete cycle. Therefore, for example, the area w1 of the first cylinder corresponds to the area w3 of the third cylinder, etc. The location, length number of the segments can be changed in an application-specific manner. So overlapping segments, more than z segments per camshaft revolution or different positions of the segments to the top dead centers of the cylinder are possible. The use of a segment time signal as an input signal for the feature extraction stage is therefore advantageous because it can be calculated in a motor controller from already existing signals.

Statt der Segmentzeiten kann als Eingangssignal auch der einzelnen Kurbelwellenwinkelbereichen zugeordnete mittlere Drehzahlverlauf genutzt werden.Instead of The segment times can also be the input signal of the individual crankshaft angle ranges assigned average speed curve can be used.

Beispielhaft wird für die folgenden Ausführungen die oben eingeführte Teilung mit z Segmenten pro Nockenwellenumdrehung genutzt.exemplary is for the following explanations the one introduced above Division with z segments used per camshaft revolution.

Weitere Eingangssignale der Merkmalsextraktionstufe sind Motordrehzahl n, Last tl, Temperatur T und ein Signal b zur Identifikation des ersten Zylinders.Further input signals of the feature text raktionstufe are engine speed n, load tl, temperature T and a signal b to identify the first cylinder.

In der 3b sind die Zeiten ts aufgetragen, in denen die Winkelbereiche durch die Drehbewegung der Kurbelwelle überstrichen werden. Dabei ist zunächst eine mechanische Ungenauigkeit des Geberrades angenommen, die zur Verlängerung jeder zweiten Segmentzeit führt. Die durchgezogene Linie stellt den sich dann einstellenden Segmentzeitverlauf im aussetzerfreien Betrieb dar. In der linken Hälfte der 3b ist bei der punktierten Linie ein Aussetzer in einem Zylinder angenommen, dessen Segmentzeit ohnehin bereits durch Geberradeinflüsse vergleichsweise lang ist. Dagegen stellt die rechte Hälfte den Fall eines Aussetzers in einem Zylinder dar, dessen Segmentzeiten durch Geberadeinflüsse vergleichsweise zu kurz gemessen werden. Der mit dem Aussetzer verbundene Drehmomentausfall führt jeweils zu einem Anstieg der zugehörigen Zeitspannen ts. Die relative Verlängerungen d2 und d4 der Segmentzeiten wird als gleich angenommen.In the 3b the times ts are plotted, in which the angular ranges are swept by the rotational movement of the crankshaft. Initially, a mechanical inaccuracy of the encoder wheel is assumed, which leads to the extension of every second segment time. The solid line represents the then adjusting segment timing in the misfire-free operation. In the left half of 3b is assumed in the dotted line a misfire in a cylinder whose segment time is already comparatively long already by Geberradeinflüsse. In contrast, the right half represents the case of a misfire in a cylinder whose segment times are measured by Geberadeinflüsse comparatively short. The loss of torque associated with the dropout results in an increase in the respective time periods ts. The relative extensions d2 and d4 of the segment times are assumed to be equal.

Bildet man die Laufunruhewerte durch Differenzen von aufeinanderfolgenden Segmentzeiten, ergibt sich für den Aussetzer im linken Teil eine vergleichsweise große Differenz dl, die die Schwankungsbreite d5 der Geberradeinflüsse deutlich übersteigt. Dagegen ergibt sich für den rechten Teil eine von der Schwankungsbreite d5 u.U. nur schwer zu unterscheidende Differenz d3.forms the rough running values by differences of successive ones Segment times, results for the dropout in the left part of a comparatively large difference dl, which clearly exceeds the fluctuation range d5 of the encoder wheel influences. In contrast, results for the right part one of the fluctuation width d5 u.U. just difficult difference to be distinguished d3.

Um auch den zur Differenz d3 zugehörigen Aussetzer sicher detektieren zu können, wird erfindungsgemäß der mit der Kurbelwellenfrequenz auftretende Signalanteil vor der Laufunruhewertbildung ausgefiltert.Around also the misfire associated with the difference d3 to be able to reliably detect According to the invention with the crankshaft frequency occurring signal component filtered out before the rough running value formation.

Dies wird in der 4a dargestellt, die den Block 5 der Merkmalsextraktion aus der 1 detaillierter zeigt. Einem Block 4.1 wird von der Sensorik das Segmentzeitsignal ts zugeführt. Block 4.1 läßt nur den mit der Nockenwellenfrequenz auftretenden Signalanteil passieren, hat also Bandpaßcharakter, wie es auch durch 4.b symbolisiert wird, die den Anteil verschiedener Frequenzen am Segmentzeitsignal darstellt. Das gefilterte Signal wird dann im Block 4.2 zu einem Laufunruhesignal q verarbeitet und in der nachfolgenden Klassifikationstufe auf Verbrennungsaussetzer ausgewertet.This is in the 4a represented the block 5 the feature extraction from the 1 shows in more detail. One block 4.1 the sensor unit supplies the segment time signal ts. block 4.1 lets only happen with the camshaft frequency occurring signal component, so has bandpass character, as well as by 4.b symbolizing the proportion of different frequencies on the segment time signal. The filtered signal is then in the block 4.2 processed into a Laufunruhesignal q and evaluated in the subsequent classification stage for misfires.

Alternativ zu einer Bandpaßcharakteristik kann der Block 4.1 auch als Kammsperrfilter ausgestaltet sein. Der Betrag der Übertragungsfunktion H(0) eines solchen Filters ist über der Ordnung k in der 4 c dargestellt. Dabei bezeichnet die Ordnung k=1 einen Signalanteil, der mit der Nockenwellenfrequenz auftritt. Daueraussetzer in einem Zylinder treten bspw. mit dieser Frequenz auf. Entsprechend bezeichnet k=2 den mit doppelter Nockenwellenfrequenz auftretenden Signalanteil usw.. Das Kammsperrfilter mit der in 4c dargestellten Übertragungscharakteristik sperrt die Kurbelwellenfrequenz und deren Oberwellen, läßt also nur aussetzerrelevante Signalanteile passieren.As an alternative to a bandpass characteristic, the block 4.1 be configured as a comb filter. The magnitude of the transfer function H (0) of such a filter is above the order k in the 4 c shown. In this case, the order k = 1 denotes a signal component which occurs at the camshaft frequency. Permanent misfires in a cylinder occur, for example, with this frequency. Correspondingly, k = 2 denotes the signal component occurring at twice the camshaft frequency, etc. The comb-cut filter with the in 4c The transmission characteristic shown blocks the crankshaft frequency and its harmonics, so can only happen aussetzerrelevante signal components.

Ein Ausführungsbeispiel dieses Ablaufs ist in dem Flußdiagramm der 5 offenbart, das gewissermaßen als Programmodul in einem übergeordneten Motorsteuerungsprogramm durch das Steuergerät 5, 6 aus 2 synchron zur Drehbewegung der Nockenwelle abgearbeitet wird. In einem Schritt S1 werden drehzahlsynchron die von der Sensorik bereitgestellten Segmentzeiten ts(n) eingelesen. dabei numeriert n die Zündungen. In einem Schritt S2 wird dann die Differenz ts' der zeitlich aufeinander folgenden Segmentzeiten ts derjenigen Zylinder gebildet, die dem gleichen Geberradsegment zugeordnet sind. Schritt S2 entspricht damit einem Ausführungsbeispiel des Filter-Blocks 4.1. Anschließend erfolgt im Schritt S3 eine Bildung von Laufunruhemerkmalssignalen q(n), bspw. durch die Berechnung von q(n) = ts'(n+1) – ts'(n).An embodiment of this process is in the flowchart of 5 discloses, in a sense, as a program module in a higher-level engine control program by the control unit 5 . 6 out 2 is processed synchronously to the rotational movement of the camshaft. In a step S1, the segment times ts (n) provided by the sensor system are read in synchronously with the speed. while n numbers the ignitions. In a step S2, the difference ts' of the temporally successive segment times ts of those cylinders which are assigned to the same transmitter wheel segment is then formed. Step S2 thus corresponds to an embodiment of the filter block 4.1 , Subsequently, in step S3, formation of runout feature signals q (n) takes place, for example, by the calculation of q (n) = ts '(n + 1) -ts' (n).

Ein Laufunruhewert wird an die Klassifikationsstufe weitergegeben und dort bspw. mit einem Schwellwert LUR verglichen (Schritt S4). Ein Überschreiten eines solchen ggf. von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors abhängigen Schwellwerts wird als Aussetzer gewertet, was bei genügend häufigem Auftreten zur Aktivierung der Fehlerlampe im Schritt S5 führt.One Noise value is passed to the classification level and there, for example, compared with a threshold value LUR (step S4). A crossing such possibly of operating parameters of the internal combustion engine dependent Threshold is considered a dropout, which in sufficiently frequent occurrence to activate the fault lamp in step S5.

Die 6 ermöglicht einen Vergleich von bei Geberradungenauigkeiten aufgenommenen Merkmalssignalen q(n) ohne Vorfilterung (6a) und mit Vorfilterung (6b). Dabei kann q(n) in 6a bspw. durch Differenzen q(n) = ts(n) – ts(n-1) von aufeinanderfolgenden Segmentzeiten verschiedener Segmente gebildet sein.The 6 enables a comparison of feature signals q (n) recorded without any prefiltering at encoder wheel inaccuracies ( 6a ) and with prefiltering ( 6b ). Where q (n) can be in 6a for example, be formed by differences q (n) = ts (n) - ts (n-1) of successive segment times of different segments.

Deutlich erkennbar ist die sicherere Detektion von Aussetzern nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in 6b.Clearly visible is the safer detection of dropouts by the inventive method in 6b ,

Alternativ kann das Verfahren auch auf der Seite der Merkmalsignale bzw. Laufunruhewerte q(n) durchgeführt werden.alternative The method can also be on the side of the feature signals or rough running values q (n) performed become.

Die Merkmalsignale q(n) bzw. Lut (n) werden bspw. als Differenz aufeinanderfolgender Segmentzeiten gebildet. Diese Differenz wird noch mit einem Term korrigiert, der eine Änderung der mittleren Drehzahl, wie es bspw. beim Bremsen oder Beschleunigen des Fahrzeugs auftritt, kompensiert. 7 verdeutlicht den Einfluß von Drehzahländerungen auf die Erfassung der Zeitdauern ts. Dargestellt ist der Fall einer Drehzahlabnahme, wie sie typischerweise im Schiebebetrieb eines Kraftfahrzeuges auftritt. Zur Kompensation dieses Effektes, der sich in einer verhältnismäßig gleichförmigen Verlängerung der erfaßten Zeiten ts äußert, wird ein Korrekturterm K gebildet, der den in der 7 mit K bezeichneten Verlängerungseffekt der Segmentzeiten widerspiegelt. Dieser Wert K wird dann so bei der Berechnung des Laufunruhewertes berücksichtigt, daß der Verlängerungseffekt kompensiert wird.The feature signals q (n) and Lut (n) are formed, for example, as a difference of successive segment times. This difference is still corrected with a term that compensates for a change in average speed, such as occurs during braking or acceleration of the vehicle. 7 illustrates the influence of speed changes on the detection of the time ts. Shown is the case of a speed decrease, as is typically the shift operation of a motor vehicle occurs. To compensate for this effect, which manifests itself in a relatively uniform extension of the detected times ts, a correction term K is formed, which corresponds to the in the 7 K reflects the extension effect of the segment times. This value K is then taken into account in the calculation of the rough running value so that the extension effect is compensated.

Dies kann über eine Berechnung der Steigung des Segmentzeitverlaufes oder durch eine Mittel- oder Medianbildung aus mehreren aufeinanderfolgenden Segmentzeiten. erfolgen.This can over a calculation of the slope of the segment time course or by a middle or median formation of several consecutive Segment times. respectively.

Eine Möglichkeit der Kompensation besteht bspw. darin, von der Differenz der Segmentzeiten noch den Mittelwert einiger vorhergehender Segmentzeiten zu subtrahieren. Durch eine sich anschließende Division durch die dritte Potenz einer Segmentzeit ts(n) werden die Laufunruhewerte auf die Drehzahl normiert. A possibility the compensation consists, for example, therein, of the difference of the segment times yet to subtract the mean of some previous segment times. By a subsequent Division by the third power of a segment time ts (n) the rough running values normalized to the speed.

Die 8 stellt ein Flußdiagramm dieses Ausführungsbeispiels dar.The 8th FIG. 3 illustrates a flow chart of this embodiment.

In einem Schritt S8.1 werden drehzahlsynchron die von der Sensorik bereitgestellten Segmentzeiten ts(n) eingelesen. dabei numeriert n die Zündungen. In einem Schritt S8.2 werden dann auf die o.a. Weise Laufunruhewerte q(n) gebildet. Aus diesen wird im Schritt S8.3 eine Differenz dq gebildet. Dazu werden jeweils Laufunruhewerte herangezogen, die zum mechanisch gleichen Geberradsegment gehören, also bspw. Laufunruhewerte q(n) und q(n+z/2), wobei z der Zylinderzahl des Verbrennungsmotors entspricht. Der Wert dq wird im Schritt S8.4 mit Schwellwert LUR verglichen. Ein Überschreiten eines solchen ggf. von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors abhängigen Schwellwerts wird als Aussetzer gewertet, was bei genügend häufigem Auftreten zur Aktivierung der Fehlerlampe im Schritt S8.5 führt.In In step S8.1, the speeds of the sensors are synchronized provided segment times ts (n) read. numbered n ignitions. In a step S8.2, the o.a. Way running noise values q (n) formed. From these, in step S8.3, a difference dq educated. In each case, rough running values are used, which belong to the same mechanical Geberradsegment, so for example q (n) and q (n + z / 2), where z is the number of cylinders of the internal combustion engine equivalent. The value dq becomes in step S8.4 with threshold LUR compared. A crossing such possibly of operating parameters of the internal combustion engine dependent Threshold is considered a dropout, which in sufficiently frequent occurrence to activate the fault lamp in step S8.5.

Mit anderen Worten: Eine mechanische Ungenauigkeit führt bei den Merkmalsignalen q(n) zu einem konstanten Offset. D.h. die Merkmalsignale, die dem gleichen Segment zugeordnet sind, besitzen das gleiche Niveau, abhängig vom absoluten Wert des Segmentfehlers.With In other words, a mechanical inaccuracy results in the feature signals q (n) to a constant offset. That the feature signals that the are assigned to the same segment, have the same level, depending on absolute value of the segment error.

Durch Differenzbildung der Lut-Werte (Merkmalsignale) der zum gleichen Segment gehörenden Zylinder ist somit die Erkennung von Aussetzern unabhängig vom Segmentfehler möglich.By Difference of the Lut values (feature signals) to the same Segment belonging cylinder Thus, the detection of dropouts is possible regardless of the segment error.

Wesentlich bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Dynamikkompensation. 9 zeigt die Laufunruhe bei Drehzahländerungen ohne Dynamikkompensation. Deutlich sind Fehlerkennungen besonders beim Drehzahlabfall erkennbar.Essential in this embodiment is the dynamic compensation. 9 shows the rough running at speed changes without dynamic compensation. Significantly, error detections are particularly noticeable in the speed drop.

10 zeigt vergleichbare Messungen mit einer Dynamikkompensation. Hier kommt es nicht mehr zu Fehlerkennungen. 10 shows comparable measurements with a dynamic compensation. Here it comes no longer to error detections.

Die Bildung der Differenz von Laufunruhewerten, wie sie bis hier beschrieben wurde, gilt für einen Motor mit gerader, d.h. durch zwei teilbarer Zylinderzahl z. In diesem Fall lassen sich z/2 Segmente auf einem sich mit der Kurbelwelle phasensynchron drehenden Geberrad definieren, und jedem Segment lassen sich jeweils zwei Zylinder zuordnen. Bei einem 4-Zylindermotor mit Zündfolge 1-3-4-2 und symmetrisch über zwei Kurbelwellenumdrehungen verteilten Zündungen sind dann bspw. der erste und der vierte Zylinder dem einen Segment und der zweite und der dritte Zylinder dem anderen Segment zugeordnet.The Forming the difference of rough-running values, as described up to here was, applies to a motor with straight, i. by two divisible number of cylinders z. In this case, can be z / 2 segments on a deal with the Define crankshaft synchronously rotating encoder wheel, and each Each segment can be assigned two cylinders. In a 4-cylinder engine with firing order 1-3-4-2 and symmetrical about Two crankshaft revolutions distributed ignitions are then, for example, the first and the fourth cylinder one segment and the second and the third cylinder is assigned to the other segment.

In diesem Beispiel eines 4-Zylindermotors können sich die Segmente bspw. von 0–180°Kurbelwinkel, von 180–360°KW (der ersten Kurbelwellendrehung), von 0–180°KW und von 180– 360°KW (der zweiten Kurbelwellendrehung) erstrecken. Anders ausgedrückt: Bei jeweils gleich großen und zur jeweiligen Zündung symmetrisch liegenden Segmenten liegen jeweils zwei Segmente deckungsgleich aufeinander, bzw. werden durch dieselben mechanischen Markierungen markiert.In This example of a 4-cylinder engine, the segments can, for example. from 0-180 ° crank angle, from 180-360 ° KW (the first Crankshaft rotation), from 0-180 ° KW and from 180- 360 ° KW (the second Crankshaft rotation) extend. In other words, each with the same size and to the respective ignition symmetrically lying segments are each two segments congruent to each other, or be by the same mechanical markings marked.

Bei einer ungeradzahligen Zylinderzahl z und symmetrisch über die Kurbelwellenwinkelspanne von 720° verteilten Zündungen sind die einzelnen Zündungen durch 720/z Winkelgrade voneinander getrennt, also für z=3 durch 240, für z=5 durch 144 Winkelgrade usw. Wenn die zugehörigen Segmente jeweils gleich groß sind und sich in ihrer Lage zur jeweiligen Zündung nicht unterscheiden, kommen die Segmente nicht mehr zur Deckung. Bspw. können sich die einzelnen Segmente bei einem 5-Zylindermotor von 0–144°KW, von 144–288°KW, von 288°KW (der ersten Kurbelwellendrehung) – 72°KW (der zweiten Kurbelwellendrehung), von 72–216°KW und von 216–360°KW erstrecken.at an odd number of cylinders z and symmetrical over the Crankshaft angle range of 720 ° distributed ignitions are the individual ignitions separated by 720 / z degrees, ie for z = 3 by 240, for z = 5 by 144 degrees, and so on. If the corresponding segments are the same are big and do not differ in their position to the respective ignition, the segments no longer coincide. For example. can the individual segments in a 5-cylinder engine from 0-144 ° CA, from 144-288 ° CA, from 288 ° KW (the first Crankshaft rotation) - 72 ° KW (the second Crankshaft rotation), from 72-216 ° KW and from 216-360 ° KW extend.

Jeweils zwei, verschiedenen Zylindern zugeordnete Segmente werden damit durch verschiedene mechanische Markierungen auf dem Geberrad definiert.Each two segments associated with different cylinders become so defined by various mechanical markings on the encoder wheel.

Unter der Voraussetzung, daß für jede Zündung ein Laufunruhewert gebildet wird, stehen dann innerhalb eines Arbeitsspiels (720°KW) keine zwei Laufunruhewerte q, für die Bildung der Differenz dq zur Verfügung, die zwar zu verschiedenen Zylindern, aber zum mechanisch gleichen Segement gehören.Under the condition that for each ignition a RUNNING value is then formed within a working game (720 ° KW) no two rough running values q, for the formation of the difference dq available, although different Cylinders, but belong to the same mechanical Segement.

Um dennoch das beschriebene Verfahren durchführen zu können werden bei Motoren mit ungeradzahliger Zylinderzahl für jede Zündung zwei Laufunruhewerte ermittelt. Der erste entspricht dabei dem bisher beschriebenen Laufunruhewert q und der zweite, im weiteren als q' bezeichnete Laufunruhewert wird in analoger Weise zur Bildung von q gebildet, allerdings auf der Basis von um 360°KW versetzten Segmentzeiten. Die auf diese Weise gebildeten, gewissermaßen virtuellen Laufunruhewerte q' unterscheiden sich damit in ihrer relativen Lage zu den Zündungen von den Laufunruhewerten q. Analog zur Bildung von zusätzlichen Laufunruherwerten q' ist bei ungeradzahliger Zylinderzahl die Erfassung zusätzlicher Segmentzeiten ts' vorteilhaft, wenn das erfindungsgemäße Verfahren durch Bildung von Segmentzeitdifferenzen durchgeführt wird.In order nevertheless to be able to carry out the described method, two rough running values are determined for each ignition with engines having an odd number of cylinders. The first corresponds the previously described rough running value q and the second, hereinafter referred to as q 'rough running value is formed in an analogous manner to the formation of q, but on the basis of offset by 360 ° KW segment times. The thus formed, so to speak virtual, rough running values q 'thus differ in their relative position to the firings from the rough running values q. Analogous to the formation of additional Laufunruherwerten q 'for odd-numbered cylinder number, the detection of additional segment times ts' advantageous if the inventive method is performed by forming segment time differences.

Claims

Method for detecting dropouts in the combustion of a z-cylinder 4-stroke internal combustion engine ( 1 ), which is a coupled to the crankshaft encoder wheel ( 2 ) which rotates in phase synchronization with the crankshaft and which in particular has z / 2 segments which are generated by a sensor device ( 4 ), so that the sensor device delivers segment time signals (ts) which represent the nonuniformity of the rotational movement of the crankshaft in a cylinder-individual resolution, in which method rough-running values (q (n)) are formed on a cylinder-specific basis on the basis of the segment times (ts) and a misfire is then formed is evaluated when the rough-running value (q (n)) exceeds a threshold value (LUR) and the component occurring at the crankshaft frequency in the segment-time signals (ts) or rough-running values (q (n)) is filtered out prior to the threshold comparison, characterized in that the signal component occurring with the crankshaft frequency is eliminated by subtraction of segment times (ts) which are assigned to the same transmitter wheel segment, or that the signal component occurring with the crankshaft frequency is obtained by differentiating rough running values (q (n)) which are assigned to the same transmitter wheel segment, be eliminated.

Method according to claim 1, characterized in that that the signal component occurring at the crankshaft frequency in Segment time signal (ts) by means of bandpass filtering of the useful signal is eliminated.

Method according to claim 1, characterized in that that the signal component occurring at the crankshaft frequency in Segment time signal (ts) by means of comb-blocking filtering of the interference components is eliminated.

Method according to claim 1, characterized in that that the influence of speed changes on the rough running values are compensated.

Method according to claim 1, characterized in that that at elimination of occurring at the crankshaft frequency Signal components by subtraction of segment times at even Number of cylinders each captures a segment time for each ignition that is at odd number of cylinders additionally the segment time for the mechanically identical segment, offset by a crankshaft shaft rotation detected and that the subtraction of segment times, the for each around 360 ° crankshaft angle staggered segments were recorded.