DE102004057282A1

DE102004057282A1 - Verbrennungsmotor-Diagnosesystem

Info

Publication number: DE102004057282A1
Application number: DE102004057282A
Authority: DE
Inventors: G. Zhu Novi Guoming; Chao Ann Arbor Daniels
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 2003-11-26
Filing date: 2004-11-26
Publication date: 2005-07-07
Anticipated expiration: 2024-11-27
Also published as: JP4044924B2; DE102004057282B4; GB2408581A; US6922628B2; GB0424750D0; JP2005155634A; FR2862713A1; US20050114012A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verbrennungsmotor-Diagnosesystem unter Verwendung eines Ionisationssignals. Zuerst wird der Ionisationsstrom ermittelt. Danach wird das Ionisationssignal über ein erstes Abtastfenster zur Erzeugung eines ersten Integrations-Ionisationswerts integriert. Weiterhin wird ein Maximalwert des Ionisationssignals im ersten Abtastfenster zur Erzeugung eines ersten Spitzen-Ionisationswerts ermittelt. Über ein zweites Abtastfenster wird zur Erzeugung eines zweiten Integrations-Ionisationswerts das Ionisationssignal s integriert. Durch Ermitteln des Maximalwerts des Ionisationssignals im zweiten Abtastfenster wird ein zweiter Spitzen-Ionisationswert erzeugt. Zum Schluss wird die Motordiagnoseroutine mit einer der folgenden Größen ausgeführt: erster Integrations-Ionisationswert, erster Ionisationswert, zweiter Integrations-Ionisationswert und zweiter Spitzen-Ionisationswert.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Diagnose und Steuerung von Verbrennungsmotoren. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verbrennungsmotor-Diagnosesystem, bei dem die Motordiagnose anhand von Spitzenwerten und Integrationswerten eines Ionisationsstromsignals erfolgt.

Die Verbrennung eines Luft/Kraftstoff-Gemischs im Brennraum eines Verbrennungsmotors führt zu einer messbaren Ionenerzeugung. Wird eine Spannung an die Funkenstrecke einer Zündkerze angelegt, werden diese Ionen angezogen, und es wird ein Strom erzeugt. Durch diesen Strom wird ein als Ionisationsstromsignal I_ION bezeichnetes messbares Signal erzeugt. Das gemessene Ionisationsstromsignal I_ION kann zu Zwecken der Motordiagnose und der Verbrennungsregelung in einem Motorsteuerungsmodul (MSM) verarbeitet werden. Die im Brennraum eines Verbrennungsmotors erzeugten Ionisationsstromsignale können mit verschiedenen Verfahren gemessen und verarbeitet werden.

3 zeigt eine Verarbeitungsschaltung für Ionisationsstromsignale, bei der die Ionisationsstromsignale direkt abgetastet werden – zum Beispiel unter Verwendung eines Analog-Digital-Wandlers 110 – und das abgetastete Ionisationsstromsignal I_ION anschließend in einem Mikroprozessor 120 verarbeitet wird. Mit dieser Schaltung werden die IonisationsStromsignale bei jedem erfassten Kurbelwinkel der Kompressions- und Expansionshübe abgetastet. Die Signalverarbeitung und die Ausführung von Motordiagnoseroutinen erfolgt in einem separaten Mikroprozessor 120 der Schaltung, da Arbeitsgeschwindigkeit und der Speicher 140 des Hauptprozessors 130 des Motorsteuerungsmoduls (MSM) nicht ausreichen, um die Abtastrate des A/D-Wandlers 110 zu verarbeiten. Der Einsatz eines separaten Mikroprozessors 120 zur Verarbeitung der hohen Abtastrate erhöht die FertigUngskosten, und zwar insbesondere, da Arbeitsgeschwindigkeit und Speicher dieses Mikroprozessors zur Verarbeitung der Datenabtastungen des A/D-Wandlers 110 geeignet sein müssen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren zur Verarbeitung eines Ionisationsstromsignals aus dem Brennraum eines Verbrennungsmotors sowie zur Durchführung einer Motordiagnose.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Verwendung eines Ionisationssignals für die Motordiagnose, mit den folgenden Schritten: Ermitteln des Ionisationsstroms, Integrieren des Ionisationssignals über ein erstes Abtastfenster zur Erzeugung eines ersten Integrations-Ionisationswerts, Ermitteln eines Maximums des Ionisationssignals im ersten Abtastfenster zur Erzeugung eines ersten Spitzen-Ionisationswerts, Integrieren des Ionisationssignals über ein zweites Abtastfenster zur Erzeugung eines zweiten Integrations-Ionisationswerts, Ermitteln eines Maximums des Ionisationssignals im zweiten Abtastfenster zur Erzeugung eines zweiten Spitzen-Ionisationswerts, und Ausführen der Motordiagnoseroutine mit zumindest einer der folgenden Größen: erster Integrations-Ionisationswert, erster Spitzen-Ionisationswert, zweiter Integrations-Ionisationswert und/oder zweiter Spitzen-Ionisationswert.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren zur Ausführung einer Motordiagnoseroutine das Ausführen einer Motordiagnoseroutine in einem Kurbelmodus und in einem Normalbetriebsmodus für mindestens zwei Zylinderbänke.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird für die Motordiagnoseroutine ein Computersystem eingesetzt, welches einen Prozessor und einen Speicher umfasst, wobei durch den Prozessor ein im Speicher gespeichertes Programm mit den folgenden Schritten ausgeführt wird: Ermitteln des Ionisationsstroms, Integrieren des Ionisationssignals über ein erstes Abtastfenster zur Erzeugung eines ersten Integrations-Ionisationswerts, Ermitteln eines Maximums des Ionisationssignals im ersten Abtastfenster zur Erzeugung eines ersten Spitzen-Ionisationswerts, Integrieren des Ionisationssignals über ein zweites Abtastfenster zur Erzeugung eines zweiten Integrations-Ionisationswerts, Ermitteln eines Maximums des Ionisationssignals im zweiten Abtastfenster zur Erzeugung eines zweiten Spitzen-Ionisationswerts und Ausführen der Motordiagnoseroutine mit zumindest einem der folgenden Werte: erster Integrations-Ionisationswert, erster Spitzen-Ionisationswert, zweiter Integrations-Ionisationswert und/oder zweiter Spitzen-Ionisationswert.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält ein computerlesbares Medium Inhalte, anhand derer ein Computersystem eine Motordiagnoseroutine ausführt. Das Computersystem weist ein Programm auf, welches folgende Schritte ausführt: Ermitteln des Ionisationsstroms, Integrieren des Ionisationssignals über ein erstes Abtastfenster zur Erzeugung eines ersten Integrations-Ionisationswerts, Ermitteln eines Maximums des Ionisationssignals im ersten Abtastfenster zur Erzeugung eines ersten Spitzen-Ionisationswerts, Integrieren des Ionisationssignals über ein zweites Abtastfenster zur Erzeugung eines zweiten Integrations-Ionisationswerts, Ermitteln eines Maximums des Ionisationssignals im zweiten Abtastfenster zur Erzeugung eines zweiten Spitzen-Ionisationswerts und Ausführen der Motordiagnoseroutine mit zumindest einem der folgenden Werte: erster Integrations-Ionisationswert, erster Spitzen-Ionisationswert, zweiten Integrations-Ionisationswert und/oder zweiter Spitzen-Ionisationswert.

Der weitere Umfang der vorliegenden Erfindung wird aus der Beschreibung, der Ansprüche sowie den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Es wird darauf hingewiesen, dass die Beschreibung sowie die Ausführungsbeispiele lediglich zur Veranschaulichung dienen und sich auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beziehen. Für den Fachmann ist ersichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen an den bevorzugten Ausfüh rungsformen vorgenommen werden können, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beschreibung, den Patentansprüchen sowie den beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
1 zeigt ein Ionisationsstrom-Messsystem;
2 zeigt ein Ionisationsspannungssignal;
3 zeigt ein herkömmliches Motordiagnosesystem;
4 zeigt ein Verbrennungsmotor-Diagnosesystem, bei dem Ionisationssignale verwendet werden;
5 zeigt ein Ionisationssignalaufbereitungssystem;
6 zeigt ein Ionisationsstromsignal, ein Ein/Aus-Steuersignal, ein Rückstell-Steuersignal und ein Zündladesignal;
7 zeigt Maximalwertdetektions- und Integralions-Ionisationssignale mit Eingangsionisations- und Steuersignalen bei normaler Verbrennung;
8 zeigt ein Motordiagnosesystem;
9 ist ein Blockdiagramm einer Kurbelmodus-Diagnoseroutine;
10 ist ein Blockdiagramm einer Normalbetriebsmodus-Diagnoseroutine;
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Ermittlung eines im Brennraum eines Verbrennungsmotors erzeugten Ionisationsstromsignals und die Verarbeitung des Ionisationsstromsignals zur Ausführung verschiedener Motordiagnoseroutinen, anhand derer Leistung und Betrieb des Motors ausgewertet werden.
Diese Beschreibung umfasst mehrere erfindungsgemäße Merkmale, die sich im Allgemeinen auf die Ermittlung und Verarbeitung eines Ionisationsstroms beziehen. Diese Merkmale können einzeln oder zusammen mit anderen beschriebenen Merkmalen eingesetzt werden.
Die sich in den Brennraum erstreckenden Zündkerzen eines Verbrennungsmotors können als Messgerät eingesetzt werden. Dies bietet den Vorteil, dass keine separaten Sensoren im Brennraum des Verbrennungsmotors angeordnet werden müssen.
Während des Verbrennungsvorgangs werden durch chemische Reaktionen in der Flammenfront verschiedene Ionen im Plasma erzeugt, zum Beispiel H₃O⁺, C₃H₃ ⁺, und CHO⁺. Diese Ionen können aufgrund ihrer relativ langen Lebensdauer gemessen werden. Indem eine Spannung an die Funkmessstrecke der Zündkerze angelegt wird, werden diese freien Ionen in den Bereich der Funkenstrecke gezogen, so dass ein Ionisationsstromsignal I_ION 100a-100n erzeugt wird.
Wie in 1 gezeigt wird, besteht ein Ionisationsstrom-Messsystem 280 aus einer Spuleauf-Kerze-Anordnung 281, die in jeder Spule eine Vorrichtung aufweist, mit dem eine Vorspannung an die Funkentrecke der Zündkerze (z.B. insbesondere an die Zündkerzenspitze) den Elektrodenabstand angelegt wird. Die Spule-auf-Kerze-Anordnung 281 ist mit einem Modul 282 verbunden, das ein Ionisationsstromsignal-Verarbeitungssystem umfasst.
Das Ionisationsstromsignal I_ION misst bei der Zündung und bei der Verbrennung die lokale Leitfähigkeit über die Funkenstrecke. Wie in 2 gezeigt wird, ändert sich das Ionisationsstromsignal I_ION während Zündung und Verbrennung. (Bei dem in 2 gezeigten Ionisationssignal handelt es sich um ein Ionisationsspannungssignal V_ION 205, das proportional zum während und nach der Zündung über der Funkenstrecke gemessenen Ionisationsstromsignal I_ION 100a–100n ist.) Die Signaländerungen können gemessen und mit dem Kurbelwinkel des jeweiligen Zylinders in unterschiedlichen Phasen des Verbrennungsvorgangs in Zusammenhang gebracht.
Das Ionisationsstromsignal I_ION 100a–100n weist in der Regel zwei Phasen auf die Zün- oder Funkenphase 220 und die Nachzündungs- oder Verbrennungsphase 230. In der Zündphase 220 wird die Zündspule geladen und dann entladen, um das Luft/Kraftstoff-Gemisch zu entzünden. In der Nachzündungsphase 230 findet die Verbrennung statt. Die Nachzündungsphase 230 umfasst in der Regel zwei Phasen: die Flammenfrontphase und die Nach-Flammenfrontphase. In der Flammenfrontphase entwickelt sich die Flamme im Zylinder. Es handelt sich hierbei um die Phase der Flammenfrontbewegung während der Bildung des Flammenkerns. Unter idealen Bedingungen besteht die Flammenfrontphase aus einem einzigen Spitzenwert. Es hat sich gezeigt, dass in der Flammenfrontphase erzeugte Ionisationsstromsignal I_ION 100a–100n in engem Zusammenhang mit dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis steht. Die Nach-Flammenfrontphase steht in Zusammenhang mit der Temperatur- und Druckentwicklung im Zylinder. In der Nach-Flammenfrontphase wird ein Ionisationsstromsignal I_ION 100a–100n erzeugt, dessen Spitzenwert stark mit dem Punkt des maximalen Zylinderdrucks korreliert, wie nachfolgend genauer beschrieben wird.
2 zeigt ein aus der Bildung eines Ionisationsstroms in der Zündphase 220 und der Nachzündungsphase 230 resultierendes Ionisationsspannungssignal V_ION 205. Eine Vorspannung V_VOR wird in der Vorzündungsphase 210, der Zündphase 220 und der Nachzündungsphase 230 an die Funkenstrecke der Zündkerzen angelegt. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Vorspannung V_VOR ca. 0,5 V. Für einen Fachmann ist ersichtlich, dass in Abhängigkeit von den jeweiligen Motorbetriebsbedingungen auch eine höhere oder niedrigere Vorspannung V_VOR angelegt werden kann.
In 2 werden außerdem die Phasen des Ionisationsstroms in der Zündphase 220 und der Nachzündungsphase 230 gezeigt. In der Zündphase 220 wird eine Zündspule geladen und dann entladen, so dass eine Bogenentladung über die Funkenstrecke stattfindet, wo durch das Luft/Kraftstoff-Gemisch im Zylinder gezündet wird. Nach der Zündphase 220 werden während der Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs erzeugte Ionen (z. B. H₃O⁺, C₃H₃ ⁺ und CHO⁺) durch die Vorspannung V_VOR in den Bereich der Funkenstrecke gezogen, so dass ein Ionisationsstrom über die Funkenstrecke fließt. Dieser Ionisationsstrom wird in 2 durch das Ionisationsspannungssignal V_ION 205 dargestellt. In der Nachzündungsphase 230 steigt das Ionisationsspannungssignal V_ION 205 während die Verbrennung fortschreitet und die Flammenfront durch den Zylinder wandert, auf eine Spitzenspannung 240. In Abhängigkeit von den Verbrennungsbedingungen im Zylinder kann aufgrund steigender Druck- und Temperaturwerte ein zweiter Spitzenwert 250 auftreten.
4 zeigt ein Verbrennungsmotor-Diagnosesystem 300, bei dem Ionisationsstromsignale zur Ausführung von Motordiagnoseroutinen verwendet werden. Das Ionisationsstromsignal I_ION 100a–100n wird zu Zwecken der Signalverarbeitung vom Ionisationssensor 305a–305n des jeweiligen Zylinders zu einer Analogschaltung 310 übertragen. Das verarbeitete Ionisationsstromsignal I_ION 100a–100n wird von der Analogschaltung 310 zu einem A/D-Wandler 320 übermittelt. Der A/D-Wandler 320 wiederum übermittelt die digitalisierten Ionisationssignale I_ION 100a–100n an den Hauptprozessor 330 des Motorsteuerungsmoduls (MSM) 350. Das Motorsteuerungsmodul 350 führt anhand der aufbereiteten und digitalisierten Signale verschiedene Motordiagnose- und -steuerroutinen 335 durch. Die Motordiagnoseroutinen umfassen Rahmen zur Zylinderidentifizierung, zur Fehlzündungserkennung und zur Erkennung von Offenen-Sekundär-Wicklungen. Die Anordnung 300 ermöglicht es, eine Neukalibrierung der Analogschaltung 310 sowie Motordiagnoseroutinen des Hauptprozesbors 330 vorzunehmen. Darüber hinaus bietet diese Anordnung eine hohe Flexibilität über einen großen Bereich von motor- bzw. verbrennungsbezogenen Betriebsbedingungen und Parametern.
Wie in 5 gezeigt ist, umfasst ein Analogsignalformsystem 400 einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Signal-Isolator 410, einen Verstärker 420, einen Ein/Aus-Schalter 430, einen Spitzenwert- und Integrationswert-Rücksteller 440, einen Spitzenwertdetektor 450 und einen Ionisationsstromintegrator 460.
Das Analogsignalformsystem 400 empfängt zwei Typen von Signalen. Zum einen handelt es sich hierbei um das Ionisationssignal I_ION 100a–100n der Ionisationssensoren I_{SENSOR 1-n} 305a–305n des Verbrennungsmotors und zum anderen um Ein/Aus-Steuersignale 480 und Rückstell-Steuersignale 475 eines Zeitprozessors. Bei diesem Zeitprozessor kann es sich zum Beispiel um eine Zeitverarbeitungseinheit (ZVE) 470 des Motorsteuerungsmoduls (MSM) 350 handeln.
Da es sich bei den Verbrennungstakten des Motors um sequentielle Vorgänge handelt, kann das Ionisationsstromsignal 100a-r der Ionisationssensoren 305a–305n ohne Signalverlust oder -verzerrung zu einem einzelnen Eingang des Signal-Isolators 410 des Analogsignalformsystems 400 kombiniert werden. Dieses Multiplexen auf einen Eingang ist insbesondere möglich, weil das Ionisationsstromsignal I_ION 100a–100n nur während des Ladens der Primärwicklung sowie in der Zündungs- und Verbrennungsphase aktiv ist. Diese drei Phasen werden als aktive Periode des Zylinders bezeichnet, und sie umfassen weniger als 120 Grad des Kurbelwinkels (siehe 2). Ein weiterer Grund dafür, dass die Ionisationsstromsignale I_ION 100a, 100b, 100n der einzelnen Zylinder ohne signifikante Signalverluste oder -verzerrungen gemultiplext werden können, liegt darin, dass es sich hierbei um Stromquellen handelt.
Der Signal-Isolator 410 isoliert das gemessene Ionisationsstromsignal durch Subtrahieren des Vorstroms I_VOR von den Ionisationsstromsignalen I_ION 100a–100n. Der Vorstrom I_VOR wird erzeugt, wenn die Vorspannung V_VOR an die die Funkenstrecke angelegt wird, um die Ionisationsstromsignale I_ION 100a–100n zu erzeugen. Der Signal-Isolator 410 setzt eine Stromspiegelschaltung ein, um den Vorstrom I_VOR von den Ionisationsstromsignalen I_ION 100a–100n abzuziehen. Anschließend wird das Ionisationsstromsignal I_ION 100a–100n verstärkt und im Analogsignalformsystem 400 verarbeitet, wie nachfolgend beschrieben wird.
Der Verstärker 420 empfängt das isolierte Ionisationsstromsignal I_ION 100a–100n vom Signal-Isolator 410. In einer bevorzugten Ausführungsform verwendet der Verstärker 420 eine Stromspiegelschaltung zur Verstärkung des Ionisationsstromsignals I_ION 100a–100n. Der Verstärker 420 empfängt außerdem Ein/Aus-Steuersignale vom Ein/Aus-Schalter 430.
Der Ein/Aus-Schalter 430 wiederum empfängt Ein/Aus-Steuersignale 480 von der Zeitverarbeitungseinheit (ZVE) 470 des Motorsteuerungsmoduls (MSM) 350. Der Ein/Aus-Schalter 430 verarbeitet die Ein/Aus-Signale 480 und schaltet den Verstärker 420 in Abhängigkeit von diesen Signalen auf "Ein" und "Aus", um die Spitzenwertdetektion und die Integration des Ionisationsstromsignals I_ION 100a–100n zu ermöglichen.
Der Spitzenwert- und Integrationswert-Rücksteller 440 empfängt Rückstell-Steuersignale 475 von der Zeitverarbeitungseinheit (ZVE) 470 des Motorsteuerungsmoduls (MSM) 350. Der Rücksteller 440 verarbeitet diese Signale und setzt den Spitzenwertdetektor 450 und den Ionisationsstromintegrator 460 auf ihre jeweiligen Standardwerte. Nachdem der Spitzenwertdetektor 450 zurückgestellt wurde, verarbeitet er das verstärkte Ionisationsstromsignal, wenn der Verstärker 420 durch den Ein/Aus-Schalter 430 auf "Ein" geschaltet wird, um ein Spitzen-Ionisationssignal I_SPITZE 455 zu erzeugen. Das Spitzen-Ionisationssignal I_SPITZE 455 kann an das Motorsteuerungsmodul (MSM) 350 oder einen ähnlichen Motordiagnose- und -steuerprozessor übertragen werden. Nachdem der Ionisationsstromintegrator 460 zurückgestellt wurde, verarbeitet er das verstärkte Ionisationsstromsignal, wenn der Verstärker durch den Ein/Aus-Schalter 430 auf "Ein" geschaltet wird, um ein Integrations- Ionisationsstromsignal I_INT 465 zu erzeugen. Das Integrations-Ionisationsstromsignal I_INT 465 kann an das Motorsteuerungsmodul (MSM) 350 oder einen ähnlichen Motordiagnose- und -steuerprozessor übertragen werden.
Der Spitzenwertdetektor 450 empfängt das verstärkte Ionisationsstromsignal I_ION 100a–100n des Verstärkers 420 und erzeugt das Spitzen-Ionisationssignal I_SPITZE 455. In einer bevorzugten Ausführungsform entspricht das Spitzen-Ionisationssignal I_SPITZE 455 mit der seit dem letzten Rückstellen des Spitzenwertdetektors 450 gemessenen Spitzen-Ionisationsspannung während der Verstärker 420 durch den Ein/Aus-Schalter 430 auf "Ein" geschaltet war. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erzeugt der Spitzenwertdetektor 450 je ein Spitzen-Ionisationssignal I_SPITZE 455 für die Zündphase 220 und die Nachzündungsphase 230. In Abhängigkeit von den jeweiligen Motorbetriebsbedingungen und Motordiagnoseroutinen kann der Spitzenwertdetektor 450 jedoch auch mehr oder weniger als zwei Spitzen-Ionisationssignale I_SPITZE 455 erzeugen.
Der Ionisationsstromintegrator 460 empfängt das verstärkte Ionisationsstromsignal I_ION 100a–100n des Verstärkers 420 und erzeugt das Integrations-Ionisationssignal I_INT 465. In einer bevorzugten Ausführungsform entspricht das Integrations-Ionisationssignal I_INT 465 mit dem integrierten Wert des Ionisationsstroms I_ION seit dem letzten Rückstellen des Ionisationsstromintegrators 460 während der Verstärker 420 durch den Ein/Aus-Schalter 430 auf "Ein" geschaltet war. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Ionisationsstromsignal I_ION sowohl für die Zündphase 220 als auch die Nachzündungsphase 230 integriert. In Abhängigkeit von den jeweiligen Motorbetriebsbedingungen und Motordiagnoseroutinen kann der Ionisationsstromintegrator 460 jedoch auch mehr oder weniger als zwei Integrations-Ionisationssignale I_INT 465 erzeugen.
6 zeigt repräsentative Eingangs- und Ausgangssignale des Signalformsystems 400 bei einem normalen Verbrennungsvorgang. Im oberen Diagramm von 6 wird das von den Ionisationssensoren 305a–305n empfangene Ionisationsstromsignal I_ION 100a–100n dargestellt. Das zweite Diagramm stellt das Ein/Aus-Steuersignal Pa 480 dar und das dritte Diagramm das Rückstell-Steuersignal Pb 475. Diese Steuersignale werden von der Zeitverarbeitungseinheit (ZVE) 470 an das Analogsignalformsystem 400 übermittelt. Im untersten Diagramm wird ein Zündladesignal 640 gezeigt.
Beim Ein/Aus-Steuersignal 480 und beim Rückstell-Steuersignal 475 handelt es sich um Pulsfolgen. Das Ein/Aus-Steuersignal 480 weist beim Logikpegel 0 ("LPO") den "Ein"-Zustand auf. Das Rückstell-Steuersignal 475 hingegen weist beim Logikpegel 1 ("LP1") den "Ein"-Zustand auf. Der Betrieb des Ein/Aus-Steuersignals 480 und des Rückstell-Steuersignals 475 kann anhand der folgenden Regionen beschrieben werden. Anfänglich, das heißt im Bereich zwischen 0,0 und 0,15 Millisekunden, weisen das Ein/Aus-Steuersignal 480 und das Rückstell-Steuersignal 475 den "Aus"-Zustand auf. Dieser "Aus"-Zustand wird für das Ein/Aus-Steuersignal 480 als LP1 (inaktiv "Hoch") und für das Rückstell-Steuersignal 475 als LPO (inaktiv "Niedrig") angegeben. In Region a wird das Rückstell-Steuersignal 475 auf "Ein" und "Aus" geschaltet, um den Integrator 460 und den Spitzenwertdetektor 450 vor der Zündphase 220 zurückzusetzen. Durch diese Rückstellung kann der Spitzenwertdetektor 450 ein Spitzen-Ionisationssignal I_SPITZE 455 und der Integrator 460 ein Integrations-Ionisationssignal I_INT 465 für die als "Fenster 1" gekennzeichnete Zündphase 220 erzeugen.
In Region b wird das Ein/Aus-Steuersignal 480 auf "Ein" geschaltet. Der Ein/Aus-Schalter 430 schaltet den Verstärker 420 auf "Ein", so dass der Spitzenwertdetektor 450 ein verstärktes Ionisationsstromsignal I_ION 100a–100n empfängt und ein Spitzen-Ionisationssignal I_SPITZE 455 für die Zündphase 220 (Fenster 1) erzeugt. Der Integrator 460 empfängt ein verstärktes Ionisationsstromsignal I_ION 100a–100n und erzeugt ein Integrations-Ionisationssignal I_INT 465 für die Zündphase 220 (Fenster 1). Das Integrations-Ionisationssignal kann zur Ausführung von Diagnoseroutinen des Typs Offen-Sekundärspulen, Fehlzündungen und Teilverbrennungen sowie zur Zylinderidentifizierung eingesetzt werden. In 6 umfasst das Zündfenster von Region b ca. 500 Mikrosekunden. In Abhängigkeit von den jeweiligen Motorbetriebsbedingungen und Zündsystemen kann jedoch auch ein größeres oder kleineres Zündfenster verwendet werden. Je nach Zünddauer des Zündsystems kann das Zündfenster zum Beispiel zwischen 300 Mikrosekunden und 3 Millisekunden umfassen.
In der Region zwischen Region b und Region c ist das Ein/Aus-Steuersignal 480 auf "Aus" geschaltet. Auf diese Weise wird der Verstärker 420 auf "Aus" geschaltet, und der Spitzenwertdetektor 450 und der Integrator 460 werden nicht weiter geladen. Das Integrations-Ionisationssignal I_INT 465 kann mit einem Schwellenwert verglichen werden, um zu ermitteln, ob eine ausreichende Zündladung bereitgestellt wurde, insbesondere ob ein Zündfunke aufgetreten ist. Wenn das Integrations-Ionisationssignal I_INT 465 für das Zündfenster einen Schwellenwert übersteigt, wird festgestellt, dass ein Zündfunke aufgetreten ist. Wenn das Integrations-Ionisationssignal I_INT 465 unter diesem Schwellenwert liegt, ist kein Zündfunke aufgetreten.
In Region c wird das Rückstell-Steuersignal 475 auf "Ein" und "Aus" geschaltet. Durch diese Aktion werden der Integrator 460 und der Spitzenwertdetektor 450 auf ihren jeweiligen Standardwert gesetzt. Auf diese Weise können Spitzenwertdetektion und Integration für die als "Fenster 2" gekennzeichnete Nachzündungsphase 230 durchgeführt werden.
In Region d wird das Rückstell-Steuersignal 475 im "Aus"-Zustand gehalten, und das Ein/Aus-Steuersignal 480 wird auf "Ein" und "Aus" geschaltet. Diese Aktion ermöglicht in der Nachzündungsphase 230 die Messung des Spitzen-Ionisationssignals I_SPITZE 455 durch den Spitzenwertdetektor 450 und die Messung des Integrations-Ionisationssignals I_INT 465 durch den Integrator 460. Der Ein/Aus-Schalter 430 passt das Ein/Aus-Steuersignal Pa 480 per Pulsbreitenmodulation (PBM) an. Durch Einsatz der Pulsbreitenmodulation kann das Spitzen-Ionisationssignal I_SPITZE 455 und das Integrations-Ionisationssignal I_INT 465 für die Nachzündungsphase 230 bei unterschiedlichen Motordrehzahlen berechnet werden, ohne dass es zu einem Datenüberlauf kommt. Die Frequenz beträgt konstant 10 kHz. In Abhängigkeit von den jeweiligen Motorbetriebsbedingungen kann jedoch auch eine höhere oder niedrigere Frequenz verwendet werden. Wie in der nächsten Tabelle gezeigt wird, variiert der Pulsbreiten-Arbeitszyklus des Ein/Aus-Steuersignals 480 während des EIN-Zyklus in Abhängigkeit von der Motordrehzahl:
Der Arbeitszyklus des Pulsbreiten-modulierten Steuersignals 480 ist eine Funktion der Motordrehzahl in UV min. wie vorstehend beschrieben wurde. Die Pulsbreitenmodulation wird in Region d in erster Linie verwendet, um einen Integrationsüberlauf zu vermeiden und einen guten Rauschabstand zu erzielen. Das Integrationsfenster von Region d basiert auf den Kurbelwinkelgraden eines Motorzyklus. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Integrationsfenster 60 Grad des Kurbelwinkels. Es sind jedoch selbstverständlich auch Integrationsfenster möglich, die mehr oder weniger als 60 Grad des Kurbelwinkels umfassen. Bei 600 U/min beträgt ein Integrationsfenster von 60 Grad des Kurbel winkels ca. 16,17 ms und bei 6000 U/min ca. 1,667 ms. Die zeitbasierte Integration über den gegebenen Kurbelwinkelgrad erhöht sich bei 600 U/min in Relation zu 6000 U/min also um den Faktor 10.
Herkömmlicherweise wird zur Vermeidung eines Integrationsüberlaufs eine variable Integralverstärkung verwendet. Die Implementierungskosten dieses Verfahrens sind jedoch relativ hoch, insbesondere bei Analogschaltungen. Beim erfindungsgemäßen System kann der Verstärker 420 durch die Pulsbreitenmodulation des Ein/Aus-Steuersignals 480 auf "Ein" und "Aus" geschaltet werden. Auf diese Weise kann bei hohen Motordrehzahlen eine kontinuierliche Integration durchgeführt werden und eine diskontinuierliche Integration in Arbeitszyklen, bei denen eine bestimmte Motordrehzahl unterschritten wird. Mit diesem Verfahren wird ein Überlauf des Integrators vermieden und gleichzeitig eine gute Auflösung des ausgegebenen Signals gewährleistet.
Das Integrations-Ionisationssignal I_INT 465 für die Nachzündungsphase 230 (Fenster 2) kann für verschiedene Diagnoseroutinen verwendet werden. Bei der Fehlzündungs- und Teilverbrennungs-Diagnoseroutine wird zum Beispiel ein korrigiertes, insbesondere normalisiertes Integrations-Ionisationssignal INTK_i2 (i = 1, 2) für das zweite Fenster (Fenster 2) verwendet. In diesen Ausführungsformen der Erfindung kann das Integrations-Ionisationssignal I_INT 465 für die Nachzündungsphase 230 (Fenster 2) normalisiert werden, um die Zeitbereichsintegration in einen kurbelwinkelbasierten Wert zu konvertieren. Das Integrations-Ionisationssignal I_INT 465 für das zweite Fenster kann mit der folgenden Formel in Kurbelwinkelgraden ausgedrückt werden: ∫ Ion(θ) dθ = (∫ Ion(t)dt) × 6 × U/min (i = 1 oder 2)
Der zeitbasierte Integrations-Ionisationswert für das zweite Fenster INTK_i2 wird vom Analogsignalformsystem 400 als Funktion der Motordrehzahl ausgegeben und kann mit der folgenden Formel in Beziehung zur Motordrehzahl gebracht werden: INTi2 = ∫ Ion(t)dt × PBMAZ = ∫ Ion(θ)dθ × PBMAZ/(6 × U/min)
Das vom Analogsignalformsystem 400 erhaltene Integrations-Ionisationssignal I_INT 465 für die Nachzündungsphase 230 (Fenster 2) kann daher normalisiert werden, um die Zeitbereichsintegration auf Grundlage der Motordrehzahl in einen kurbelwinkelbasierten Wert zu konvertieren: INTKi2 = ∫ Ion(θ)dθ = 6 × U/min × INTi2/PBMAZ
Da der Pulsbreiten-Arbeitszyklus (PBM_AZ) eine Funktion der Motordrehzahl ist, kann der zeitbasierte Integrations-Ionisationswert INTK_i2 anhand der folgenden Tabelle in einen kurbelwinkelbasierten Wert konvertiert werden:
Nach Region d wird das Ein/Aus-Steuersignal 480 auf "Aus" geschaltet, und das Rückstell-Steuersignal 475 wird weiter im "Aus"-Zustand gehalten. Die Ausgänge des Integrators 460 und des Spitzenwertdetektors 450 werden angelesen, um das Integrations-Ionisationssignal I_INT 465 und das Spitzen-Ionisationssignal I_SPITZE 455 für die Nachzündungsphase 230 (Fenster 2) zu ermitteln.
Wie in 7 gezeigt wird, werden in jedem Verbrennungszyklus zwei Datenabtastungen 610, 620 vorgenommen. Diese Datenabtastungen 610, 620 werden verarbeitet, um das Integrations-Ionisationssignal I_INT 465 und das Spitzen-Ionisationssignal I_SPITZE 455 für einen normalen Verbrennungsvorgang zu ermitteln. Die erste Datenabtastung 610 wird im ersten Abtastfenster (Fenster 1) vorgenommen, um das Integrations-Ionisationssignal I_INT 465 und das Spitzen-Ionisationssignal I_SPITZE 455 für die Zündphase 220 zu ermitteln. Die zweite Datenabtastung 620 wird im zweiten Abtastfenster (Fenster 2) vorgenommen, um das Integrations-Ionisationssignal I_INT 465 und das Spitzen-Ionisationssignal I_SPITZE 455 für die Nachzündungsphase 230 zu ermitteln. Das Analogsignalformsystem 400 verarbeitet diese Daten anhand dieser zwei Abtastungen, um das Spitzen-Ionisationssignal I_SPITZE 455 und ein Integrations-Ionisationssignal I_INT 465 für die Zündphase 220 und die Nachzündungsphase 230 zu ermitteln. Das Analogsignalformsystem 400 übergibt diese Werte an das Motorsteuerungsmodul (MSM) 350. Das Analogsignalformsystem 400 erfasst den Ionisationsstrom also während der Zündphase 220 und während der Nachzündungsphase 230 und erzeugt für jeden Verbrennungszyklus zwei Spitzen-Ionisationssignale und zwei Integrations-Ionisationssignale. Somit werden in jedem Verbrennungszyklus vier Parameter für die Zylinderidentifizierung, die Zünddiagnose, die Fehlzündungs-/Teilverbrennungserkennung und für ähnliche Motordiagnoseroutinen an das Motorsteuerungsmodul (MSM) 350 gesendet. Für einen Fachmann ist ersichtlich, dass die Anzahl der zu verwendenden Abtastfenster in Abhängigkeit von Diagnoseanforderungen, Betriebsbedingungen und ähnlichen Parametern variiert werden.
Die Abtastrate des erfindungsgemäßen Analogsignalformsystems ist signifikant niedriger als bei herkömmlichen Signalformsystemen. In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform können die Ionisationsstromsignale I_ION 100a–100n jedes Zylinders einmal für jedes Verbrennungsereignis, insbesondere also für die Zündphase 220 und für die Nachzündungsphase 230, und zweimal für jeden Verbrennungszyklus abgetastet werden. Diese Abtastrate ist wesentlich niedriger als bei herkömmlichen Systemen, bei denen die Ionisationsstromsignale direkt über einen separaten Mikroprozessor abgetastet werden. Bei bekannten Systemen werden die Ionisationsstromsignale I_ION 100a–100n mindestens bei jedem Kurbel winkelgrad bzw. mehrere hundert Mal pro Verbrennungszyklus abgetastet. Die vorliegende Erfindung ist wesentlich effizienter, da die Abtastrate pro Verbrennungszyklus um einen Faktor von über 100 reduziert wird.
Die erfindungsgemäße Analogschaltung 310 kann in das Motorsteuerungsmodul (MSM) 350 integriert werden, indem es zum Beispiel auf derselben Platine angeordnet wird (siehe 4). Durch diese Konfiguration werden die Fertigungskosten verringert, und die Flexibilität des System wird erhöht. Der Speicher 340 des Motorsteuerungsmoduls (MSM) 350 muss nicht erhöht werden, um eine erhöhte Datenrate zu verarbeiten, da die Analogschaltung 310 mit nur zwei Datenabtastungen pro Verbrennungszyklus arbeitet. Durch den Einsatz der Pulsbreitenmodulation kann die Analogschaltung 310 über einen weiten Bereich von Motorbetriebsbedingungen zwei Spitzen-Ionisationssignale und zwei Integrations-Ionisationssignale formen und ausgeben. Darüber hinaus können die Motordiagnoseroutinen 335 des Motorsteuerungsmoduls (MSM) 350 für verschiedene Betriebsbedingungen variiert werden. Aufgrund dieser hohen Flexibilität kann der Hauptprozessor 330 Integrations-Ionisationssignale I_INT 465 und Spitzen-Ionisationssignale I_SPITZE 455 über einen großen Bereich von Motorbetriebsbedingungen verarbeiten. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der A/D-Wandler 320 in den Hauptprozessor 330 des Motorsteuerungsmoduls 350 integriert. In anderen Ausführungsformen wiederum kann es sich bei der Analogschaltung 310 um eine separate, nicht in das Motorsteuerungsmodul (MSM) 350 integrierte Komponente handeln.
Zwei oder mehr Analogschaltungen 310 können zur Verarbeitung und Aufbereitung der Ionisationsstromsignale I_ION 100a–100n kombiniert werden. In der in 8 gezeigten Ausführungsform umfasst die Erfindung zwei Analogschaltungen 710, 720. In dieser Ausführungsform sind die Zylinder eines Verbrennungsmotors in zwei Zylinderbänken angeordnet (Bank 1 und Bank 2). Wie in 8 gezeigt wird, ist jede Zylinderbank mit einer der Analogschaltungen 710, 720 verbunden. In einer Anwendung für einen Vierzylinder-Verbrennungsmotor mit einer Zündfolge von 1, 3, 4, 2 kann eine Zylinderbank (zum Beispiel Bank 1) die Zylinder 1 und 3 umfassen und eine weitere Zylinderbank (zum Beispiel Bank 2) die Zylinder 2 und 4. Bei einem V-Motor können die Zylinder in zwei Bänke unterteilt werden, um Zylinderpaare mit versetzten Kompressions- und Expansionshüben zu bilden, so dass die Zylinderidentifizierung verbessert wird und Interferenzen zwischen den jeweiligen Ionisationssignalen vermieden werden, insbesondere wenn die Zahl der Zylinder zunimmt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden zwei Abtastfenster verwendet, und die Analogschaltungen 710, 720 formen für jeden Verbrennungszyklus jeweils zwei Ionisationssignalabtastungen, so dass vier Werte erzeugt werden – zwei Integrations-Ionisationssignale I_INT 465 und zwei Spitzen-Ionisationssignale I_SPITZE 455. Zusammen erzeugen die Analogschaltungen 710, 720 acht Werte pro Verbrennungszyklus. Die Analogschaltungen 710, 720 übermitteln diese Werte an das Motorsteuerungsmodul (MSM) 350 zur Zylinderidentifizierung, Fehlzündungs-/Teilverbrennungserkennung und für ähnliche Motordiagnoseroutinen.
Die vorliegende Erfindung kann im Kurbelmodus für eine Zylinderidentifizierung genutzt werden. Wenn das Gasgemisch in einem Zylinder komprimiert wird, erhöht sich seine Dichte, so dass Durchbruchspannung zwischen den Zündkerzenelektroden zunimmt. Die Durchbruchspannung hängt darüber hinaus von einer Vielzahl weiterer Faktoren ab (Dichte, Feuchtigkeit, Temperatur usw.). Die erhöhte Durchbruchspannung hat verschiedene wahrnehmbare Auswirkungen. Zum Beispiel ist die Zünddauer in einem Zylinder während eines Kompressionshubs kürzer als außerhalb eines Kompressionshubs. Außerdem dauert der Spannungsaufbau bis zum Funkenüberschlag länger. Da die Energie abgeführt wird und die Spannung abnimmt, erlischt der Funken im Zylinder während eines Kompressionshubs früher als außerhalb eines Kompressionshubs, sofern der Zündspule jedes Zylinders dieselbe Zündenergie zugeführt wurde. Das Analogsignalformsystem 400 kann den Zylinder, der sich in der Kompressionshub-Phase befindet, identifizieren, indem es das Ionisationssignal über das Zündfenster (das heißt während der Zündphase 220 für jeden Zylinder) integriert und das Integrations-Ionisationssignal I_INT 465 für das Zündfenster mit einem vorgegebenen Schwellenwert vergleicht.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung führt das Analogsignalformsystem anhand der Integrations- und Spitzen-Ionisationssignale Fehlzündungs- und Teilverbrennungs-Diagnoseroutinen über Region d durch. Wenn sowohl das Spitzen-Ionisationssignal I_SPITZE als auch das Integrations-Ionisationssignal I_INT vorgegebene Schwellenwerte übersteigen, wird eine normale Verbrennung angenommen. Wenn entweder nur das Spitzen-Ionisationssignal I_SPITZE oder nur das Integrations-Ionisationssignal I_INT(aber nicht beide Signale) einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigen, wird eine Teilverbrennung angenommen. Bei einer Teilverbrennung tritt Diese Situation auf, da die Verbrennung relativ spät erfolgt, so dass über Region d ein niedrigerer Integrationswert erzielt wird. Wenn das Spitzen-Ionisationssignal I_SPITZE als auch das Integrations-Ionisationssignal I_INT jeweils ihren vorgegebenen Schwellenwert unterschreiten, wird eine Fehlzündung angenommen.
Das Analogsignalformsystem kann zur Erkennung offener Sekundärwicklungen sowie zur Durchführung von Diagnoseroutinen für Fehler von Spulen/Ionensensor-Baugruppen und für Banksensor/Eingangs-Masseschlussfehler verwendet werden. Zur Erkennung einer offenen Sekundärwicklung wird überwacht, ob ein Zündfunke aufgetreten ist. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Ionisationssignal I_ION über das Zündfenster integriert und das Integrations-Ionisationssignal I_INT mit einem Schwellenwert verglichen. Wenn das Integrations-Ionisationssignal I_INT unter dem Schwellenwert liegt, nimmt die Diagnoseroutine an, dass keine Zündung stattgefunden hat, und es wird eine offene Sekundärwicklung angenommen. Wenn keine Zündung auftritt, ist das Integrations-Ionisationssignal I_INT niedriger als der Schwellenwert, da die Sekundärwicklung nur einen internen Induktionsstrom erzeugt. Das Ionisationssignal über das Zündfenster entspricht daher näherungsweise einer Rechteckfunktion bei 50%igem Arbeitszyklus. Wenn der im Zündfenster ermittelte Spitzen-Ionisationswert unter einem Schwellenwert liegt, wird ein Fehler der Spulen/Ionensensor-Baugruppe angenommen. Wenn der im Verbrennungsfenster (Region d) ermittelte Spitzen-Ionisationswert unter einem Schwellenwert liegt, wird ein Banksensor/Eingangs-Plusschluss angenommen. Diese Diagnoseroutinen werden nachstehend näher beschrieben.
In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung können Motordiagnoseroutinen im Kurbelmodus und im Normalbetriebsmodus durchgefÜhrt werden. 9 zeigt ein Blockdiagramm einer im Kurbelmodus durchgeführten Motordiagnoseroutine. Die Kurbelmodus-Diagnoseroutine – hierbei kann es sich zum Beispiel um einen Algorithmus handeln – führt die Motordiagnose und eine Zylinderidentifizierungs-Subroutine durch, wenn bestimmte Vorbedingungen erfüllt sind. Der Kurbelwellensensor muss synchronisiert sein, die Nockenwelle darf nicht synchronisiert sein, und eine Zündspule jeder Zylinderbank muss geladen 800 und in der Nähe des oberen Totpunkts entladen werden. Wenn eine dieser Bedingungen nicht erfüllt ist, führt der Hauptprozessor 330 die Kurbelmodus-Diagnoseroutine 805 nicht durch. Die Kurbelmodus-Diagnoseroutine wird so lange ausgeführt, bis die Nockenwelle synchronisiert ist.
Der Kurbelwellenpositionssensor ermittelt die Drehzahl (U/min) und die Drehposition der Kurbelwelle. In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich beim Kurbelwellenpo sitionssensor um einen Magnetaufnehmer, einen Hall-Effekt-Schalter oder einen kontaktlosen Weg/Spannungsumsetzer. Bei drehender Kurbelwelle erzeugt der Kurbelwellenpositionssensor auf der Position der Kurbelwelle basierende Signale, anhand derer die Motordrehzahl berechnet werden kann. Die Signale werden an das Zündmodul und/oder den Hauptprozessor 330 übermittelt, wo sie verarbeitet werden, um in jeder Zylinderbank den Kolben am oberen Totpunkt zu ermitteln und für jede Bank der Zündwinkelsteuerung des Zylinders zu erzeugen, der im nächsten Zyklus den oberen Totpunkt erreicht. Wenn die Zündung beendet ist, kann die Kurbelmodus-Diagnoseroutine den Kompressionshub-Zylinder identifizieren und die Zylinderidentifizierung abschließen. Wenn die Zündwinkelsteuerung zu breit oder zu schmal für die Identifizierung des Kompressionshub-Zylinders ist, wird die Breite des Impulses in einem interaktiven Prozess angepasst, bis die Zylinderidentifizierung abgeschlossen ist. Dieser Anpassungsprozess wird nachstehend näher beschrieben.
Wenn der Kurbelwellenpositionssensor synchronisiert und eine Spule in jeder Zylinderbank geladen und entladen wurde, tastet die Kurbelmodus-Diagnoseroutine das Spitzen-Ionisationssignal I_SPITZE und das Integrations-Ionisationssignal I_INT über zwei Abtastfenster 610, 620 für jede Zylinderbank ab. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich beim Abtastfenster 610 um die Zündphase 220 und beim Abtastfenster 620 um die Nachzündungsphase 230.
Wenn der Kurbelwellenpositionssensor synchronisiert ist, das Nockenwellensynchronisierungs-Kennzeichen nicht gesetzt ist und die Zündspule in jeder Zylinderbank geladen und entladen wurde, wird eine Diagnose-Subroutine 810, 820 zur Erkennung von Fehlern der Spulen/Ionensensor-Baugruppen durchgeführt. Diese Subroutine vergleicht das im Zündfenster 610 (d. h. Fenster 1) abgetastete Spitzen-Ionisationssignal S_i1 (i = 1, 2) mit einem Schwellenwert SCH_FS für Fehler von Spulen/Ionensensor-Baugruppen, um zu ermitteln, ob ein Fehler einer Spulen/Ionensensor-Baugruppe vorliegt. Hierbei wird das Spitzen-Ionisationssignal S₁₁ für Bank 1 in Fenster 1 mit dem Schwellenwert SCH_FS verglichen, um zu prüfen ob ein Fehler in einer Spulen/Ionensensor-Baugruppe in Bank 1 vorliegt (Schritt 810). Außerdem wird das Spitzen-Ionisationssignal S₂₁ für Bank 2 in Fenster 1 mit dem Schwellenwert SCH_FS verglichen, um zu prüfen, ob ein Fehler in einer Spulen/Ionensensor-Baugruppe in Bank 2 auf Fehler vorliegt (Schritt 820).
Wenn das für Bank 1 abgetastete Spitzen-Ionisationssignal S₁₁ unter dem Schwellenwert SCH_FS für Fehler von Spulen/Ionensensor-Baugruppen liegt, nimmt die Diagnose-Subroutine einen Fehler in der entsprechenden Spulen/Ionensensor-Baugruppe von Bank 1 (Schritt 815) an. Wenn das für Bank 1 abgetastete Spitzen-Ionisationssignal S₁₁ nicht unter dem Schwellenwert SCH_FS für Fehler von Spulen/Ionensensor-Baugruppen liegt, stellt die Diagnose-Subroutine fest, dass in der Zündphase 220 kein Fehler der entsprechenden Spulen/Ionensensor-Baugruppe von Bank 1 auftrat. Die Kurbelmodus-Diagnoseroutine führt eine entsprechende Subroutine für Bank 2 durch. Wenn das für Bank 2 abgetastete Spitzen-Ionisationssignal S₂₁ unter dem Schwellenwert SCH_FS für Fehler von Spulen/Ionensensor-Baugruppen liegt, nimmt die Diagnose-Subroutine einen in der Zündphase 220 aufgetretenen Fehler in der entsprechenden Spulen/Ionensensor-Baugruppe von Bank 2 an (Schritt 825). Wenn das für Bank 2 abgetastete Spitzen-Ionisationssignal S₂₁ nicht unter dem Schwellenwert SCH_FS für Fehler von Spulen/Ionensensor-Baugruppen liegt, stellt die Kurbelmodusdiagnose-Subroutine fest, dass kein Fehler der entsprechenden Spulen/Ionensensor-Baugruppe auftrat.
Festgestellte Fehler von Spulen/Ionensensor-Baugruppen werden vom Hauptprozessor 330 protokolliert. Darüber hinaus kann der Hauptprozessor 330 den Motor anhalten oder in den Notlaufmodus versetzen, beispielsweise durch Einschränken von Motorbetriebsparametern wie der Drehzahl. Entsprechende Fehler können vom Hauptprozessor 330 protokolliert werden. Der Hauptprozessor 330 kann die Kurbelmodus-Diagnoseroutine mehrmals durchführen, bevor ein Fehler einer Spulen/Ionensensor-Baugruppen festgestellt und der Motor in den Notlaufmodus versetzt oder angehalten wird.
Wenn die Kurbelmodus-Diagnoseroutine keinen Fehler einer Spulen/Ionensensor-Baugruppe ergibt, wird eine Subroutine für eine Sensor/Eingangs-Kurzschlussprüfung für Bank 1 (Schritt 830) und für Bank 2 (Schritt 840) durchgeführt. Hierzu wird das im Verbrennungsfenster (Fenster 2) abgetastete Spitzen-Ionisationssignal S_i2 (I = 1, 2) verwendet. Die Diagnose-Subroutine vergleicht die Spitzen-Ionisationssignale S₁₂ (Bank 1) und S₂₂ (Bank 2) mit einem Schwellenwert SCH_PS für einen Ionensensor-Kurzschluss. Wenn das für Bank 1 abgetastete Spitzen-Ionisationssignal S₁₂ unter dem Schwellenwert SCH_PS für einen Ionensensor-Kurzschluss liegt, stellt die Diagnose-Subroutine fest, dass mindestens ein Ionensensor-Rückkopplungskanal in Bank 1 (Schritt 835) einen Kurzschluss aufweist. Wenn das für Bank 1 abgetastete Spitzen-Ionisationssignal S₁₂ nicht unter dem Schwellenwert SCH_PS für Ionensensor-Kurzschluss liegt, stellt die Diagnose-Subroutine fest, dass kein Ionensensor-Rückkopplungskanal in Bank 1 einen Kurzschluss aufweist.
Die Kurbelmodus-Diagnoseroutine führt für Bank 2 eine ähnliche Subroutine durch, indem der für Bank 2 abgetastete Spitzen-Ionisationswert S₂₂ mit dem Schwellenwert SCH_PS für einen Ionensensor-Kurzschluss verglichen wird 840. Wenn das für Bank 2 abgetastete Spitzen-Ionisationssignal S₂₂ unter dem Schwellenwert SCH_PS für einen Ionensensor-Kurzschluss liegt, stellt die Diagnose-Subroutine fest, dass mindestens ein Ionensensor-Rückkopplungskanal in Bank 2 (Schritt 845) einen Kurzschluss aufweist. Wenn das für Bank 2 abgetastete Spitzen-Ionisationssignal S₂₂ nicht unter dem Schwellenwert SCH_PS für Ionensensor-Kurzschluss liegt, stellt die Diagnose-Subroutine fest, dass kein Ionensensor-Rückkopplungskanal in Bank 2 einen Kurzschluss aufweist.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann es sich beim Schwellenwert SCH_FS für Fehler von Spulen/Ionensensor-Baugruppen und beim Schwellenwert SCH_FS für einen Ionensensor-Kurzschluss um konstante Werte handeln. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung können der Schwellenwert SCH_FS für Fehler von Spulen/Ionensensor-Baugruppen und der Schwellenwert SCH_PS für einen Ionensensor-Kurzschluss als Funktionen der Motordrehzahl, der Motorlast sowie weiterer Betriebsparameter bestimmt werden.
Wenn die Kurbelmodus-Diagnoseroutine keinen Fehler einer Spulen/Ionensensor-Baugruppe und keinen Ionensensor-Kurzschluss-Fehler ergibt, wird eine Zylinderidentifizierungs-Subroutine durchgeführt, um in Bank 1 und/oder Bank 2 den Zylinder zu identifizieren, der sich in der Kompressionshub-Phase befindet. Die Schließdauer jeder Spule wird so gewählt, dass im Kompressionshub-Zylinder kein Funke anfällt, im Nichtkompressionshub-Zylinder (aufgrund der relativ hohen Dichte des Gasgemischs) hingegen schon. Die Diagnose-Subroutine vergleicht das Integrations-Ionisationssignal INT₁₁ für Bank 1 und das Integrations-Ionisationssignal INT₂₁ für Bank 2 mit einem Zylinderidentifizierungs-Schwellenwert SCH_ID, um den Kompressionshub-Zylinder zu identifizieren. Wie in Schritt 850 von 9 dargestellt wird, subtrahiert die Subroutine das Integrations-Ionisationssignal INT₂₁ (Bank 2) vom Integrations-Ionisationssignal INT₁₁ (Bank 1). Wenn die Differenz dieser im Fenster 1 abgetasteten Werte (INT₁₁ minus INT₂₁) größer ist als der Zylinderidentifizierungs-Schwellenwert SCH_ID, stellt die Diagnose-Subroutine fest, dass der Zylinder in Bank 1 der Kompressionshub-Zylinder ist, und es wird ein Nockenwellensynchronisierungs-Kennzeichen für Bank 1 gesetzt (Schritt 855). Ist diese Differenz hingegen kleiner als der Zylinderidentifizierungs-Schwellenwert SCH_ID, stellt die Diagnose- Subroutine fest, dass der Zylinder in Bank 2 der Kompressionshub-Zylinder ist, und es wird ein Nockenwellensynchronisierungs-Kennzeichen für Bank 2 gesetzt (Schritt 865).
Wenn die Kurbelmodusdiagnose-Subroutine den Kompressionshub-Zylinder zunächst nicht bestimmen kann, da entweder in beiden Zylindern oder in keinem der Zylinder ein Zündfunken auftritt, passt die Subroutine die Ladedauer schrittweise an, bis der Kompressionshub-Zylinder nicht zündet und der Nichtkompressionshub-Zylinder zündet. Auf diese Weise kann die Zylinderidentifizierung während des nächsten Zylinderidentifizierungsereignisses erfolgen, das heißt während der nächsten Zündphase in Bank 1 und Bank 2.
Die Subroutine für die Anpassung der Ladedauer arbeitet wie folgt: Wenn der absolute Wert der Differenz zwischen dem für Bank 2 abgetasteten Integrations-Ionisationssignal INT₂₁ und dem für Bank 1 abgetasteten Integrations-Ionisationssignal INT₁₁ nicht größer ist als der Zylinderidentifizierungs-Schwellenwert SCH_ID, vergleicht die Kurbelmodus-Diagnoseroutine die Summe aus INT₁₁ und INT₂₁ mit einem Zündungs-Schwellenwert SCH_ZÜN, um zu bestimmen, ob die Ladedauer erhöht oder verringert werden muss (Schritt 870). Wenn kein Diagnosekriterium erfüllt wird (d. h. |INT₂₁ – INT₁₁|≤ SCH_ID), ändert die Ladedauer-Subroutine die Ladedauer (zum Beispiel schrittweise bzw. iterativ), so dass eine adaptive Zylinderidentifizierung durchgeführt wird.
Die Subroutine für die adaptive Anpassung der Schließdauer addiert das für Bank 2 abgetastete Integrations-Ionisationssignal INT₂₁ und das für Bank 1 abgetastete Integrations-Ionisationssignal INT₁₁ und vergleicht die Summe mit einem Zündungs-Schwellenwert SCH_ZÜN (Schritt 870). Ist die Summe aus den Integrations-Ionisationssignalen INT₂₁ und INT₁₁ größer als der Zündungs-Schwellenwert SCH_ZÜN, stellt die Ladedauer-Subroutine in Schritt 870 fest, dass in den Zylindern in Bank 1 und Bank 2 Zündfunken aufgetreten sind, obwohl einer dieser Zylinder sich in der Kompressionshub-Phase befand. Im nächsten Verbrennungszyklus verringert die Diagnose-Subroutine schrittweise die Ladedauer in jeder Zylinderbank (Schritt 875), so dass in dem Zylinder, der sich in der Kompressionshub-Phase befindet, im nächsten Verbrennungszyklus kein Zündfunken auftritt, und in dem Zylinder, der sich nicht in der Kompressionshub-Phase befindet, im nächsten Verbrennungszyklus ein Zündfunke auftritt. Ist die Summe aus den Integrations-Ionisationssignalen INT₂₁ und INT₁₁ im nächsten Verbrennungszyklus immer noch größer als der Zündungs-Schwellenwert SCH_ZÜN, fährt die Diagnose-Subroutine mit der schrittweisen Verringerung der Ladedauer fort (Schritt 870), bis in dem Zylinder, der sich in der Kompressionshub-Phase befindet, kein Zündfunken anfällt, und in dem Zylinder, der sich nicht in der Kompressionshub-Phase befindet, ein Zündfunke auftritt. Auf diese Weise ermöglicht die Kurbelmodus-Diagnoseroutine die Identifizierung des Zylinders, der sich in der Kompressionshub-Phase befindet, und setzt das Synchronisierungs-Kennzeichen.
Ist die Summe aus den Integrations-Ionisationssignalen INT₁₁ und INT₂₁ nicht größer als der Zündungs-Schwellenwert SCH_ZÜN, bestimmt die Kurbelmodus-Diagnoseroutine, dass in keinem Zylinder ein Zündfunke auftritt, und erhöht die Diagnose-Subroutine schrittweise die Ladedauer (Schritt 880), bis in dem Zylinder, der sich nicht in der Kompressionshub-Phase befindet, ein Zündfunke auftritt, und in dem Zylinder, der sich in der Kompressionshub-Phase befindet, weiterhin kein Zündfunke auftritt. Ist die Summe aus den Integrations-Ionisationssignalen INT₂₁ und INT₁₁ im nächsten Verbrennungszyklus nicht größer als der Zündungs-Schwellenwert SCH_ZÜN, fährt die Diagnose-Subroutine mit der schrittweisen Erhöhung der Ladedauer fort (Schritt 880), bis in dem Zylinder, der sich nicht in der Kompressionshub-Phase befindet, ein Zündfunke auftritt, und in dem Zylinder, der sich in der Kompressionshub-Phase befindet, weiterhin kein Zündfunke auftritt. Somit ermöglicht die Ladedauer-Subroutine der Kurbelmodus-Diagnoseroutine das Identifizieren des Zylinders in Bank 1 und Bank 2, der sich in der Kompressionshub-Phase befindet, und das Setzen des Nockenwellensynchronisierungs-Kennzeichens.
Wenn die Kurbelmodus-Diagnoseroutine den Kompressionshub-Zylinder identifiziert hat und das Nockenwellensynchronisierungs-Kennzeichen gesetzt hat, führt der Hauptprozessor 330 eine Normalbetriebsmodus-Diagnoseroutine durch, wie in 10 dargestellt ist. Als Voraussetzung für diese Diagnoseroutine müssen der Kurbelwellenpositionssensor und der Nockenwellensensor synchronisiert und die Zündwinkelsteuerung aktiv sein (Schritt 900), das heißt, der Motor muss sich im Normalbetriebsmodus befinden. Wie oben erläutert, wird der Kurbelwellenpositionssensor vor dem Durchführen der Kurbelmodus-Diagnoseroutine synchronisiert. Der Nockenwellensensor wird synchronisiert, wenn die Kurbelmodus-Diagnoseroutine den Kompressionshub-Zylinder identifiziert hat. Die Zündwinkelsteuerung wird auf "Aktiv" gesetzt, so dass die Ladedauer im Normalbetrieb des Verbrennungsmotors ausreicht, um das Luft/Kraftstoff-Gemisch zu entzünden. Wenn der Kurbelwellenpositionssensor oder der Nockenwellensensor nicht synchronisiert ist oder wenn die Zündwinkelsteuerung nicht aktiv ist, wird die Diagnoseroutine für den Normalbetriebsmodus nicht durchgeführt (Schritt 905).
Die Diagnoseroutine für den Normalbetriebsmodus umfasst eine Subroutine für Fehler von Spulen/Ionensensor-Baugruppen und eine Subroutine für Banksensor/Eingangs-Kurzschluss. Die Subroutine für Fehler von Spulen/Ionensensor-Baugruppen vergleicht das in Fenster 1 für die aktuelle Zylinderbank i (d. h. Bank 1 oder Bank 2) abgetastete Spitzen-Ionisationssignal S_i1 mit einem Schwellenwert SCH_FS für Fehler von Spulen/Ionensensor-Baugruppen (Schritt 920). Wenn das in Fenster 1 für die aktuelle Zylinderbank abgetastete Spitzen-Ionisationssignal S_i1 (i = 1 oder 2) unter dem Schwellenwert SCH_FS für Fehler von Spulen/Ionensensor-Baugruppen liegt, stellt die Diagnose-Subroutine einen Fehler der ent sprechenden Spulen/Ionensensor-Baugruppe für die aktuelle Zylinderbank fest (Schritt 925). Wenn das in Fenster 1 für die aktuelle Zylinderbank abgetastete Spitzen-Ionisationssignal S_i1 (i = 1 oder 2) nicht unter dem Schwellenwert SCH_FS für Fehler von Spulen/Ionensensor-Baugruppen liegt, stellt die Diagnose-Subroutine fest, dass in der aktuellen Zylinderbank kein Fehler der entsprechenden Spulen/Ionensensor-Baugruppe vorliegt.
Die Diagnoseroutine für den Normalbetriebsmodus führt anschließend eine Diagnose-Subroutine für Banksensor/Eingangs-Kurzschluss durch (Schritt 930). Diese Subroutine vergleicht das in Fenster 2 für die aktuelle Zylinderbank i (d. h. Bank 1 oder Bank 2) abgetastete Spitzen-Ionisationssignal S_i2 mit einem Schwellenwert SCH_PS für Ionensensor-Kurzschluss (Schritt 930). Wenn das für die aktuelle Zylinderbank abgetastete Spitzen-Ionisationssignal S_i2 (i = 1 oder 2) unter dem Schwellenwert SCH_PS für Ionensensor-Kurzschluss liegt, stellt die Diagnose-Subroutine einen Ionensensor-Kurzschluss-Fehler für die aktuelle Zylinderbank fest (Schritt 935).
Wenn die für die aktuelle Zylinderbank abgetasteten Spitzen-Ionisationssignale S_i2 (i = 1 oder 2) nicht unter dem Schwellenwert SCH_PS für Banksensor/Eingangs-Plusschluss liegt, führt die Normalbetriebs-Diagnoseroutine eine Diagnose-Subroutine zur Feststellung einer offenen Sekundärwicklung durch (Schritt 940).
Die Diagnose-Subroutine für offene Sekundärwicklung vergleicht das in Fenster 1 für die aktuelle Zylinderbank abgetastete Integrations-Ionisationssignal INT_i1 (i = 1 oder 2) mit einem Schwellenwert für offene Sekundärwicklung SCH_OS (Schritt 940). Wenn das für die aktuelle Zylinderbank abgetastete Integrations-Ionisationssignal INT_i1 (i = 1 oder 2) unter dem Schwellenwert für offene Sekundärwicklung SCH_OS liegt, stellt die Diagnose-Subroutine einen Offene-Sekundärwicklung-Fehler für den entsprechenden Zylinder der aktuellen Zylinderbank fest (Schritt 945). Wenn das in Fenster 1 für die aktuelle Zylinder bank abgetastete Integrations-Ionisationssignal INT_i1 (i = 1 oder 2) größer/gleich dem Schwellenwert für offene Sekundärwicklung SCH_OS ist, stellt die Diagnose-Subroutine fest, dass in der aktuellen Zylinderbank kein Offene-Sekundärwicklung-Fehler vorliegt. In einer Ausführungsform der Erfindung kann der Schwellenwert für offene Sekundärwicklung SCH_OS als. Funktion der Motordrehzahl und Motorlast und weiterer Parameter abgeleitet werden. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann es sich bei dem Schwellenwert für offene Sekundärwicklung SCH_OS um einen konstanten Wert handeln.
Wenn die Subroutinen für Spulen/Ionensensor-Baugruppen, Ionensensor-Plusschluss und die Feststellung offener Sekundärwicklungen erfolgreich durchgeführt wurden, prüft die Normalbetriebs-Diagnoseroutine, ob das Kraftstoffsystem des Motors aktiv ist (Schritt 950). Das Kraftstoffsystem versorgt die Zylinder mit Kraftstoff, und zwar entweder indirekt über den Einlasskanal (Einlasskanaleinspritzung) oder direkt in den Zylinder (Direkteinspritzung). Wenn das Kraftstoffsystem aktiv ist, also z. B. das Kraftstoff-Einspritzsystem aktiv ist, führt die Normalbetriebs-Diagnoseroutine eine Diagnose-Subroutine zur Erkennung von Fehlzündungen/Teilverbrennungen durch (Schritt 960).
In dieser Subroutine 960 werden die über Fenster 2 (d. h. während der Verbrennungsphase) abgetasteten Spitzenwerte und korrigierten Integrationswerte für die Fehlzündungs- und Teilverbrennungsdiagnose verwendet. Hierbei wird das für die aktuelle Zylinderbank abgetastete Spitzen-Ionisationssignal S_i2 (i = 1 oder 2) mit einem Spitzenfehlzündungs-Schwellenwert SCH_SF verglichen. Außerdem wird das für die aktuelle Zylinderbank abgetastete und korrigierte (d. h. normalisierte) Integrations-Ionisationssignal INTK_i2 (i = 1 oder 2) mit einem Integrationsfehlzündungs-Schwellenwert SCH_IF verglichen.
Wenn das für die aktuelle Zylinderbank abgetastete Spitzen-Ionisationssignal S_i2 (i = 1 oder 2) den Spitzenfehlzündungs-Schwellenwert SCH_SF übersteigt und das für die aktuelle Zylinderbank abgetastete und korrigierte (d. h. normalisierte) Integrations-Ionisationssignal INTK_i2 (i = 1 oder 2) den Integrationsfehlzündungs-Schwellenwert SCH_IF übersteigt, stellt die Diagnose-Subroutine zur Erkennung von Fehlzündungen fest, dass im entsprechenden Zylinder der aktuellen Bank eine normale Verbrennung stattgefunden hat, und das Nockenwellensynchronisierungs-Kennzeichen wird bestätigt (Schritt 965).
Wenn nur eines der Fehlzündungs- bzw. Teilverbrennungskriterien erfüllt ist, das heißt, wenn entweder der Spitzenfehlzündungs-Schwellenwert SCH_SF oder der Integrationsfehlzündungs-Schwellenwert SCH_IF überschritten werden (Schritt 970), stellt die Diagnose-Subroutine eine Teilverbrennung fest (Schritt 975). Wenn z.B. das für die aktuelle Zylinderbank in Fenster 2 abgetastete Spitzen-Ionisationssignal S_i2 (i = 1 oder 2) den Spitzenfehlzündungs-Schwellenwert SCH_SF übersteigt, aber das für die aktuelle Zylinderbank in Fenster 2 abgetastete korrigierte Integrations-Ionisationssignal INTK_i2 (i = 1 oder 2) nicht den Integrationsfehlzündungs-Schwellenwert SCH_IF übersteigt (Schritt 970), stellt die Subroutine eine Teilverbrennung im entsprechenden Zylinder der aktuellen Bank fest (Schritt 975). Wenn hingegen das für die aktuelle Zylinderbank in Fenster 2 abgetastete korrigierte Integrations-Ionisationssignal INTK_i2 (i = 1 oder 2) den Integrationsfehlzündungs-Schwellenwert SCH_IF übersteigt, aber das für die aktuelle Zylinderbank in Fenster 2 abgetastete Spitzen-Ionisationssignal S_i2 (i = 1 oder 2) den Spitzenfehlzündungs-Schwellenwert SCH_SF nicht übersteigt (Schritt 970), stellt die Subroutine eine Teilverbrennung in Bank 1 fest (Schritt 975).
Wenn weder S_i2 noch INTK_i2 (i = 1 oder 2) den jeweiligen Schwellenwert (SCH_SF bzw. SCH_IF) übersteigen, wird eine Fehlzündung festgestellt (Schritt 980). Wenn zum Beispiel das für die aktuelle Zylinderbank in Fenster 2 abgetastete Spitzen-Ionisationssignal S_i2 (i = 1 oder 2) kleiner/gleich dem Spitzenfehlzündungs-Schwellenwert SCH_SF ist, wird eine Fehlzündung für den entsprechenden Zylinder in der aktuellen Zylinderbank festgestellt (Schritt 980).
Der Spitzenfehlzündungs-Schwellenwert SCH_SF und der Integrationsfehlzündungs-Schwellenwert SCH_IF können als Funktion von Motordrehzahl und Motorlast bestimmt werden, da das Spitzen-Ionisationssignal S_i2 (i = 1 oder 2) und das Integrations-Ionisationssignal INTK_i2 (i = 1 oder 2) bei wechselnder Motordrehzahl und Motorlast variieren können. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann es sich beim Spitzenfehlzündungs-Schwellenwert SCH_SF und beim Integrationsfehlzündungs-Schwellenwert SCH_IF um konstante Werte handeln.
Durch die vorliegende Erfindung wird die zur Durchführung von Motordiagnoseroutinen erforderliche Abtastrate im Vergleich zu herkömmlichen Motordiagnosesystemen und -verfahren um einen Faktor mindestens 100 reduziert. Die Motordiagnoseroutinen können in einem großen Bereich von Motordrehzahlen und Betriebsbedingungen durchgeführt werden. Auf diese Weise wird die Effizienz der Motordiagnose deutlich verbessert, und die Kosten des Diagnosesystems liegen unter denen herkömmlicher Systeme und Verfahren.
Die obige Darlegung beschreibt eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Fachmann erkennt aus einer derartigen Darlegung und aus den beigefügten Zeichnungen und Ansprüchen ohne weiteres, dass verschiedene Änderungen, Modifikationen und Variationen an der Erfindung vorgenommen werden können, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen, wie er in den nachfolgenden Ansprüchen definiert ist.

Claims

Verfahren für die Motordiagnose unter Verwendung eines Ionisationssignals mit den folgenden Schritten: a. Ermitteln des Ionisationsstroms; b.Integrieren des Ionisationssignals über ein erstes Abtastfenster zur Erzeugung eines ersten Integrations-Ionisationswerts; c. Ermitteln eines Maximalwerts des Ionisationssignals im ersten Abtastfenster zur Erzeugung eines ersten Spitzen-Ionisationswerts; d. Integrieren des Ionisationssignals über ein zweites Abtastfenster zur Erzeugung eines zweiten Integrations-Ionisationswerts; e. Ermitteln eines Maximalwerts des Ionisationssignals im zweiten Abtastfenster zur Erzeugung eines zweiten Spitzen-Ionisationswerts; f. Ausführen der Motordiagnoseroutine mit dem zumindest einer der folgenden Größen: erster Integrations-Ionisationswert, erster Spitzen-Ionisationswert, zweiter Integrations-Ionisationswert und zweiter Spitzen-Ionisationswert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ausführen der Motordiagnoseroutine folgende Schritte umfasst: a. Ausführen einer Motordiagnoseroutine in einem Kurbelmodus; oder b. Ausführen der Motordiagnoseroutine in einem Normalbetriebsmodus, wobei die Schritte a) bis e) aus Anspruch 1 für mindestens zwei Zylinderbänke durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ausführen der Motordiagnoseroutine folgende Schritte umfasst: a. Vergleichen des ersten Spitzen-Ionisationswerts mit einem Schwellenwert für Fehler von Spulen/Ionensensor-Baugruppe; b. Feststellen eines Fehlers der Spulen/Ionensensor-Baugruppe, wenn der erste Spitzen-Ionisationswert unter dem Schwellenwert für Fehler von Spulen/Ionensensor-Baugruppen liegt; c. Vergleichen des zweiten Spitzen-Ionisationswerts mit einem Schwellenwert für Sensor/Eingangs-Kurzschluss; d. Feststellen eines Ionensensor-Kurzschluss-Fehlers, wenn der zweite Spitzen-Ionisationswert unter dem Schwellenwert für Ionensensor-Kurzschluss liegt; und e. Durchführen einer Zylinderidentifizierungs-Subroutine, mit den folgenden-Schritten: i. Subtrahieren des ersten Integrations-Ionisationswerts für einen Zylinder in einer zweiten Zylinderbank vom ersten Integrations Ionisationswert für einen Zylinder in einer ersten Zylinderbank zur Erzeugung einer ersten Differenz; ii. Vergleichen der ersten Differenz mit dem Zylinderidentifizierungs Schwellenwert und Setzen eines Nockenwellensynchronisierungs Kennzeichens für den Kompressionshub-Zylinder in der ersten Bank wenn die erste Differenz den Zylinderidentifizierungs-Schwellenwert übersteigt; iii. Subtrahieren des ersten Integrations-Ionisationswerts für den a. Zylinder in der ersten Zylinderbank vom ersten Integrations-Ionisationswert für den Zylinder der zweiten Zylinderbank zur Erzeugung einer zweiten Differenz; und iv. Vergleichen der zweiten Differenz mit dem Zylinderidentifizierungs Schwellenwert und Setzen eines Nockenwellensynchronisierungs-Kennzeichens für den Kompressionshub-Zylinder in der zweiten Bank, wenn die zweite Differenz den Zylinderidentifizierungs-Schwellenwert übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 1, mit den folgenden weiteren Schritten: a. Bestimmen, ob ein Kurbelwellensensor synchronisiert ist; b. Bestimmen, ob ein Nockenwellensynchronisierungs-Kennzeichen gesetzt ist; c. Bestimmen, ob eine Spule in einer Zylinderbank geladen ist; und d. Ausführen einer Kurbelmodus-Diagnoseroutine, wenn der Kurbelwellensensor synchronisiert ist, das Nockenwellensynchronisierungs-Kennzeichen nicht gesetzt ist und die Zündspule in der Zylinderbank geladen ist.
Das Verfahren nach Anspruch 1, mit den folgenden weiteren Schritten: a. Bestimmen, ob ein Kurbelwellensensor synchronisiert ist; b. Bestimmen, ob ein Nockenwellensynchronisierungs-Kennzeichen gesetzt ist; c. Bestimmen, ob eine Zündwinkelsteuerung aktiv ist; und d. Ausführen einer Diagnoseroutine für den Normalbetriebsmodus, wenn der Kurbelwellensensor synchronisiert ist, das Nockenwellensynchronisierungs-Kennzeichen gesetzt ist und die Zündwinkelsteuerung aktiv ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ausführen der Motordiagnoseroutine folgende Schritte umfasst: a. Vergleichen des ersten Spitzen-Ionisationswerts mit einem Schwellenwert für Fehler von Spulen/Ionensensor-Baugruppen; b. Feststellen eines Fehlers der Spulen/Ionensensor-Baugruppe, wenn der erste Spitzen-Ionisationswert unter dem Schwellenwert für Fehler von Spulen/Ionensensor-Baugruppen liegt; c. Vergleichen des zweiten Spitzen-Ionisationswerts mit einem Schwellenwert für Ionensensor-Kurzschluss; d. Feststellen eines Ionensensor-Kurzschluss-Fehlers, wenn der zweite Spitzen Ionisationswert unter dem Schwellenwert für Ionensensor-Kurzschluss liegt; e. Vergleichen des ersten Integrations-Ionisationswerts mit einem Schwellenwert für offene Sekundärwicklung; f. Feststellen eines offenen Sekundärwicklungs-Fehlers, wenn der erste Integrations-Ionisationswert niedriger ist als der Schwellenwert für offene-Sekundärwicklung; und g. Bestimmen, ob das Kraftstoffsystem aktiv ist.
Computersystem für eine Motordiagnoseroutine mit den folgenden Merkmalen: a. ein Speicher, der ein Programm enthält, mit dem die folgenden Schritte ausgeführt werden: b. Ermitteln eines Ionisationssignals; Integrieren des Ionisationssignals über ein erstes Abtastfenster zur Erzeugung eines ersten Integralions-Ionisationswerts; c. Ermitteln eines Maximalwertes des Ionisationssignals im ersten Abtastfenster zur Erzeugung eines ersten Spitzen-Ionisationswerts; d. Integrieren des Ionisationssignals über ein zweites Abtastfenster zur Erzeugung eines zweiten Integralions-Ionisationswerts; e. Ermitteln eines Maximalwertes des Ionisationssignals im zweiten Abtastfenster zur Erzeugung eines zweiten Spitzen-Ionisationswerts; und f. Ausführen der Motordiagnoseroutine mit zumindest einer der folgenden Größen: erster Integralions-Ionisationswert, erster Spitzen-Ionisationswert, zweiter Integralions-Ionisationswert und zweiter Spitzen-Ionisationswert; und g. ein Prozessor für die Ausführung des Programms.
Das Computersystem nach Anspruch 7, wobei das Programm außerdem die folgenden Schritte durchführt: a. Vergleichen des ersten Spitzen-Ionisationswerts mit einem Schwellenwert für Fehler von Spulen/Ionensensor-Baugruppen; b. Feststellen eines Fehlers der Spulen/Ionensensor-Baugruppe, wenn der erste Spitzen-Ionisationswert unter dem Schwellenwert für Fehler von Spulen/Innensensor-Baugruppen liegt; c. Vergleichen des zweiten Spitzen-Ionisationswerts mit einem Schwellenwert für Ionensensor-Kurzschluss; d. Feststellen eines Ionensensor-Kurzschluss-Fehlers, wenn der zweite Spitzen Ionisationswert unter dem Schwellenwert für Banksensor/Eingangs Kurzschluss liegt; und e. Durchführen einer Zylinderidentifizierungs-Subroutine durch i. Subtrahieren des ersten Integrations-Ionisationswerts für einen Zylinder in einer zweiten Zylinderbank vom ersten Integrations-Ionisationswert für einen Zylinder in einer ersten Zylinderbank zur Erzeugung einer ersten Differenz; ii. Vergleichen der ersten Differenz mit dem Zylinderidentifizierungs Schwellenwert und Setzen eines Nockenwellensynchronisierungs Kennzeichens für die erste Zylinderbank, wenn die erste Differenzden Zylinderidentifizierungs-Schwellenwert übersteigt; iii. Subtrahieren des ersten Integrations-Ionisationswerts für den Zylinder in der ersten Zylinderbank vom ersten Integrations-Ionisationswert für den Zylinder der zweiten Zylinderbank zur Erzeugung einer zweiten Differenz; und iv. Vergleichen der zweiten Differenz mit dem Zylinderidentifizierungs Schwellenwert und Setzen eines Nockenwellensynchronisierungs-Kennzeichens für die zweite Zylinderbank, wenn die zweite Differenz den Zylinderidentifizierungs-Schwellenwert übersteigt.
Computersystem nach Anspruch 7, wobei das Programm eine Normalbetriebs-Diagnoseroutine durchführt und wobei die Normalbetriebs-Diagnoseroutine die folgenden Schritte umfasst: a. Vergleichen des ersten Spitzen-Ionisationswerts mit einem Schwellenwert für Fehler von Spulen/Ionensensor-Baugruppen; b. Feststellen eines Fehlers der Spulen/Ionensensor-Baugruppe, wenn der erste Spitzen-Ionisationswert unter dem Schwellenwert für Fehler von Spulen/Ionensensor-Baugruppen liegt; c. Vergleichen des zweiten Spitzen-Ionisationswerts mit einem Schwellenwert für Ionensensor-Kurzschluss; d. Feststellen eines Ionensensor-Plusschluss-Fehlers, wenn der zweite Spitzen-Ionisationswert unter dem Schwellenwert für Sensor/Eingangs-Kurzschluss liegt; e. Vergleichen des ersten Integrations-Ionisationswerts mit einem Schwellenwert für offene Sekundärwicklung; f. Feststellen eines offenen Sekundärwicklungs-Fehlers, wenn der erste Integrations-Ionisationswert niedriger ist als der Schwellenwert für offene Sekundärwicklung; und g. Bestimmen, ob das Kraftstoffsystem aktiv ist.
Computersystem nach Anspruch 7, wobei das Programm vor dem Durchführen einer Kurbelmodus-Diagnoseroutine die folgenden Schritte durchführt: a. Bestimmen, ob ein Kurbelwellensensor synchronisiert ist; b. Bestimmen, ob ein Nockenwellensynchronisierungs-Kennzeichen gesetzt ist; c. Bestimmen, ob eine Spule in mindestens einer Zylinderbank geladen ist; und wobei das Programm die Kurbelmodus-Diagnoseroutine durchführt, wenn der Kurbelwellensensor synchronisiert ist, das Nockenwellensynchronisierungs-Kennzeichen nicht gesetzt ist und eine Spule in mindestens einer Zylinderbank geladen ist; und wobei das Programm außerdem vor dem Durchführen einer Normalbetriebs-Diagnoseroutine die folgenden Schritte durchführt: d. Bestimmen, ob ein Kurbelwellensensor synchronisiert ist; e. Bestimmen, ob ein Nockenwellensynchronisierungs-Kennzeichen gesetzt ist; f. Bestimmen, ob eine Zündwinkelsteuerung aktiv ist; und g. Ausführen einer Diagnoseroutine für den Normalbetriebsmodus, wenn der Kurbelwellensensor synchronisiert ist, das Nockenwellensynchronisierungs-Kennzeichen gesetzt ist und die Zündwinkelsteuerung aktiv ist.