DE102005046955B3

DE102005046955B3 - Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen eines Verbrennungsaussetzers

Info

Publication number: DE102005046955B3
Application number: DE200510046955
Authority: DE
Inventors: Johannes Beer; Josef Dr. Kainz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2007-05-10
Anticipated expiration: 2025-10-01

Abstract

Eine Brennkraftmaschine hat mehrere Zylinder. Zum Erkennen eines Verbrennungsaussetzers (MISF) in einem Brennraum eines der Zylinder werden folgende Schritte durchgeführt. Ein Verbrennungsaussetzer (MISF) wird in einem Zylinder erkannt und einer der Gruppen der Zylinder zugeordnet abhängig von mindestens einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine. Eine Fehlerursache für den Verbrennungsaussetzer wird ermittelt, die an einem Zündsystem der Brennkraftmaschine liegt, abhängig von einer zylinderspezifischen Funkenbrenndauer (t_spark) einer Zündkerze, die dem Zylinder zugeordnet ist, bei dem der Verbrennungsaussetzer erkannt wurde, und abhängig von weiteren zylinderspezifischen Funkenbrenndauern (t_spark) anderer Zündkerzen, die anderen Zylindern zugeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen eines Verbrennungsaussetzers in einem Brennraum eines Zylinders einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder und einem Abgastrakt, in dem ein Abgaskatalysator und stromaufwärts des Abgaskatalysators eine Abgassonde angeordnet sind.
Immer strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich zulässiger Schadstoffemissionen von Kraftfahrzeugen, in denen Brennkraftmaschinen angeordnet sind, machen es erforderlich, die Schadstoffemissionen beim Betrieb der Brennkraftmaschine so gering wie möglich zu halten. Dies kann zum einen erfolgen, indem die Schadstoffemissionen verringert werden, die während der Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine entstehen. Zum andern sind in Brennkraftmaschinen Abgasnachbehandlungssysteme im Einsatz, die die Schadstoffemissionen, die während des Verbrennungsprozesses des Luft/Kraftstoff-Gemisches in den jeweiligen Zylindern erzeugt werden, in unschädliche Stoffe umwandeln. Zu diesem Zweck werden Katalysatoren eingesetzt, die Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und Stickoxide in unschädliche Stoffe umwandeln. Sowohl das gezielte Beeinflussen des Erzeugens der Schadstoffemissionen während der Verbrennung als auch das Umwandeln der Schadstoffkomponenten mit einem hohen Wirkungsgrad durch einen Abgaskatalysator setzen ein sehr präzise eingestelltes Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem jeweiligen Zylinder voraus.

Aus dem Fachbuch, "Handbuch Verbrennungsmotor", Herausgeber Richard von Basshuysen, Fred Schäfer, 2. Auflage, Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Juni 2002, Seiten 559–561, ist eine Lambdaregelung bekannt mit einer linearen Lambdasonde, die stromaufwärts eines Abgaskatalysators angeordnet ist, und einer binären Lambdasonde, die stromabwärts des Abgaskatalysators angeordnet ist. Ein Lambdasollwert wird mittels eines Filters gefiltert, das Gaslaufzeiten und das Sensorverhalten berücksichtigt. Der so gefilterte Lambdasollwert ist die Führungsgröße eines PII²D-Lambdareglers, dessen Stellgröße eine Einspritzmengenkorrektur ist. Ein aus dem Messsignal der linearen Lambdasonde abgeleiteter Lambdaistwert bildet zusammen mit dem gefilterten Lambdasollwert die Regeldifferenz des Lambdareglers.

Darüber hinaus ist bei modernen Brennkraftmaschinen eine Diagnose während des Betriebs der Brennkraftmaschine erforderlich. In diesem Zusammenhang wird überwacht, ob Verbrennungsaussetzer auftreten. Derartige Verbrennungsaussetzer können verschiedene Ursachen haben, so zum Beispiel einen Fehler in dem Einspritzsystem der Brennkraftmaschine, beispielsweise hervorgerufen durch ein ungewolltes Nichtöffnen des Einspritzventils. Dies kann dann zu einem fehlenden Zumessen von Kraftstoff führen und somit eine Zündung des in dem Zylinder befindlichen Gemisches verhindern. Die Fehlerursache kann jedoch auch durch einen Fehler an einem Zündsystem der Brennkraftmaschine hervorgerufen werden. Werden im Rahmen der Diagnose derartige Verbrennungsaussetzer erkannt, so kann dies zu einem Fehlereintrag führen und zu einer Aufforderung an den Fahrer des Fahrzeuges in dem die Brennkraftmaschine angeordnet ist, eine Werkstatt aufzusuchen oder auch lediglich einen Fehlereintrag verursachen, der im Rahmen des nächsten Kundendienstes ausgelesen wird. Für eine möglichst einfache Behebung des Fehlers ist es wünschenswert, wenn eine Lokalisierung der Fehlerquelle erfolgt.

Aus der DE 199 13 746 C2 ist ein Verfahren zum Erkennen von abgasverschlechternden und katalysatorschädigenden Aussetzern bei Verbrennungsmotoren bekannt. Eine Lambdasondenspannung einer nach einem Abgaskatalysator angeordneten Lambdasonde wird bezogen auf einen erkannten Verbrennungsaussetzer ermittelt. Der Verbrennungsaussetzer kann beispielsweise mittels einer Untersuchung der Laufunruhe erkannt werden. In Abhängigkeit von der Lambdasondenspannung wird dann auf eine Aussetzerart in Folge einer Fehlzündung, einer Fehleinspritzung oder eines anderen Fehlers geschlossen. Die Fehlerart kann jedoch nur bei sehr häufig auftretenden Verbrennungsaussetzern auf diese Weise erkannt werden, da sie stark abhängig ist von der Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators.

Aus der DE 40 35 957 C2 ist es bekannt Verfahren zur Verbrennungsaussetzererkennung mit Verfahren zur Zündaussetzererkennung zu kombinieren. Zunächst wird geprüft, ob ein Verbrennungsaussetzer erkannt wird. Dies erfolgt mittels einer Laufunruheerkennung oder Lambda-Signalauswertung oder einer Abgastemperaturauswertung je nach Betriebsbereich der Maschine. Nach erkannten Verbrennungsaussetzern wird untersucht, ob Zündaussetzer erkannt werden. Gleichzeitig wird eine statistische Erfassung der Zündaussetzerrate vorgenommen. Zündaussetzer werden abhängig von einer Funkenbrenndauer erkannt. Eine Zylinderzuordnung des Aussetzers erfolgt beispielsweise über einen Vergleich mit der Zündfolge.

Aus der DE 44 37 480 C1 ist ein Verfahren zur Funktionsüberwachung einer Brennkraftmaschine bekannt zum Erkennen von Zündaussetzern bei Doppelfunkenspulen. Wird an einem Zylinder eine Zündkerze durch Überwachen der Funkenbrennspannung und/oder der Funkendauer eine fehlerhafte Zündung an einer Zündkerze erkannt, so wird daraufhin die zweite Zündkerze in diesem Zylinder abgeschaltet und die Reaktion auf die Abschaltung mittels eines Verfahrens zur Laufunruheerkennung überwacht. Erfolgt eine Bestätigung durch die Laufunruheerkennung, so war die fehlerhafte Zündung an der ersten Zündkerze des Zylinders richtig erkannt und es werden entsprechende Notmaßnahmen eingeleitet.

Aus der DE 41 16 642 C2 ist eine Überwachungsschaltung bekannt, die die Funktion einzelner Zündvorgänge durch Erfassen der Zündfunkenbrenndauer überwacht und bei Zündaussetzern ein Störsignal abgibt. Die Überwachungsschaltung misst zusätzlich zur Messung der Zündfunkenbrenndauer die transformierte Brennspannung der einzelnen Zündfunken primärseitig. Die Überwachungsschaltung ist für verschiedene Betriebsbereiche der Maschine, die durch Erfassen von Betriebsparametern der Maschine ermittelt werden, so umschaltbar, dass sie abhängig davon die Zündfunkenbrenndauer und/oder die Zündfunkenbrennspannung mit Grenzwerten für eine korrekte Zündung vergleicht.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen die beziehungsweise das ein präzises Ermitteln einer Fehlerursache des Verbrennungsaussetzers ermöglicht.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Erkennen eines Verbrennungsaussetzers in einem Brennraum eines Zylinders einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern. Ein Verbrennungsaussetzer in einem der Zylinder wird erkannt, abhängig von mindestens einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine. Eine Fehlerursache für den Verbrennungsaussetzer wird ermittelt, die an einem Zündsystem der Brennkraftmaschine liegt, abhängig von einer zylinderspezifischen Funkenbrenndauer einer Zündkerze, die dem Zylinder zugeordnet ist, bei dem der Verbrennungsaussetzer erkannt wurde, und abhängig von weiteren zylinderspezifischen Funkenbrenndauern anderer Zündkerzen, die anderen Zylindern zugeordnet sind.

Dies hat den Vorteil, dass insbesondere bei Betriebspunkten der Brennkraftmaschine mit geringer Zylinderfüllung die Fehlerursache sehr präzise zugeordnet werden. Die Fehlerursache in dem Zündsystem kann besonders präzise ermittelt werden. Bei den Betriebspunkten kleiner Zylinderfüllung sind häufig Abgaspakete, die den einzelnen Zylindern zugeordnet sind, bei Erreichen einer Abgassonde, die stromaufwärts eines Abgaskatalysators in einem Abgastrakt angeordnet sein kann, schon weitgehend mit Abgaspaketen anderer Zylinder vermischt. Dies hat dann jedoch zur Folge, dass eine zylinderindividuelle Auswirkung von tatsächlich aufgetretenen Verbrennungsaussetzern in einem der Zylinder sich weniger charakteristisch im Hinblick auf die Zuordnung zu den jeweiligen Zylinder auf sowohl eine Regeldifferenz einer Lambdaregelung auswirkt, als auch sich weniger charakteristisch auf die Stellgröße der Lambdaregelung auswirkt.

Ein Maß wird ermittelt für eine Fluktuation der Funkenbrenndauer der Zündkerze, die dem Zylinder zugeordnet ist, bei dem der Verbrennungsaussetzer erkannt wurde. Ferner werden weitere Maße ermittelt für Fluktuationen der Funkenbrenndauern anderer Zündkerzen, die anderen Zylindern zugeordnet sind. Abhängig von den Maßen wird die Fehlerursache für den Verbrennungsaussetzer ermittelt. So kann die Fehlerursache mit hoher Sicherheit richtig zugeordnet werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Fehlerursache für den Verbrennungsaussetzer ermittelt abhängig von allen weiteren zylinderspezifischen Funkenbrenndauern anderer Zündkerzen, die allen anderen Zylindern zugeordnet sind. Auf diese Weise kann die Fehlerursache mit besonders hoher Sicherheit richtig zugeordnet werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Fehlerursache ermittelt abhängig von einer Drehzahl und/oder einer Lastgröße und/oder einer Kühlmitteltemperatur TCO. So kann besonders einfach bei unterschiedlichen Lasten und auch zeitnah zu einem Kaltstart die Fehlerursache mit hoher Sicherheit richtig zugeordnet werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:
1 eine Brennkraftmaschine,
2 ein Ablaufdiagramm eines Programms zum Erkennen von Verbrennungsaussetzern,
3 Berechnungsvorschriften für ein Residuum,
4A–D Signalverläufe und
5 weitere Berechnungsvorschriften für das Residuum.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Eine Brennkraftmaschine (1) umfasst einen Ansaugtrakt 1, einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3 und einen Abgastrakt 4. Der Ansaugtrakt 1 umfasst vorzugsweise eine Drosselklappe 5, ferner einen Sammler 6 und ein Saugrohr 7, das hin zu einem Zylinder Z1 über einen Einlasskanal in den Motorblock 2 geführt ist. Der Motorblock 2 umfasst ferner eine Kurbelwelle 8, welche über eine Pleuelstange 10 mit dem Kolben 11 des Zylinders Z1 gekoppelt ist.
Der Zylinderkopf 3 umfasst einen Ventiltrieb mit einem Gaseinlassventil 12 und einem Gasauslassventil 13.
Der Zylinderkopf 3 umfasst ferner ein Einspritzventil 18 und eine Zündkerze 19. Alternativ kann das Einspritzventil 18 auch in dem Saugrohr 7 angeordnet sein. Das Einspritzventil 18 ist Teil eines Einspritzsystems, das auch noch eine Kraftstoffzuführeinrichtung umfasst und eine Ansteuerung für das Einspritzventil und bevorzugt auch eine Kraftstoffpumpe. Die Zündkerze 19 ist Teil eines Zündsystems, das auch noch eine Ansteuerung für die Zündkerze 19 umfasst.
In dem Abgastrakt 4 ist ein Abgaskatalysator angeordnet, der als Dreiwegekatalysator 21 ausgebildet ist. Ferner ist in dem Abgastrakt bevorzugt ein weiterer Abgaskatalysator angeordnet, der als NOx-Katalysator ausgebildet ist.
Die Brennkraftmaschine umfasst mehrere Zylinder Z1–Z8, die in mehrere Gruppen aufgeteilt sein können, denen gegebenenfalls jeweils ein eigener Abgastrakt zugeordnet sein kann.
Eine Steuervorrichtung 25 ist vorgesehen, der Sensoren zugeordnet sind, die verschiedene Messgrößen erfassen und jeweils den Wert der Messgröße ermitteln. Betriebsgrößen umfassen neben den Messgrößen auch von diesen abgeleitete Größen. Die Steuervorrichtung 25 ermittelt abhängig von mindestens einer der Messgrößen Stellgrößen, die dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern der Stellglieder mittels entsprechender Stellantriebe umgesetzt werden. Die Steuervorrichtung 25 kann auch als Vorrichtung zum Steuern der Brennkraftmaschine oder als Vorrichtung zum Erkennen von Verbrennungsaussetzern bezeichnet werden.
Die Sensoren sind ein Pedalstellungsgeber 26, welcher eine Fahrpedalstellung eines Fahrpedals 27 erfasst, ein Luftmassensensor 28, welcher einen Luftmassenstrom stromaufwärts der Drosselklappe 5 erfasst, ein erster Temperatursensor 32, welcher eine Ansauglufttemperatur erfasst, ein Saugrohrdrucksensor 34, welcher einen Saugrohrdruck in dem Sammler 6 erfasst, ein Kurbelwellenwinkelsensor 36, welcher einen Kurbelwellenwinkel erfasst, dem dann eine Drehzahl N zugeordnet wird, ein zweiter Temperatursensor 38, der eine Kühlmitteltemperatur TCO erfasst.
Ferner ist eine erste Abgassonde 42 vorgesehen, die stromaufwärts oder in dem Dreiwegekatalysator 21 angeordnet ist und die einen Restsauerstoffgehalt des Abgases erfasst und deren Messsignal MS1 charakteristisch ist für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem Brennraum des bzw. der zugeordneten Zylinder Z1–Z8 und stromaufwärts der ersten Abgassonde 42 des Abgastrakts 4 vor der Oxidation des Kraftstoffs.
Ferner ist eine zweite Abgassonde 43 vorgesehen, die stromabwärts des Dreiwegekatalysators 42 angeordnet ist und die einen Restsauerstoffgehalt des Abgases erfasst und deren Messsignal MS2 charakteristisch ist für das Luft/Kraftstoff- Verhältnis in dem Brennraum der zugeordneten Zylinder Z1–Z8 und stromaufwärts der zweiten Abgassonde 43 vor der Oxidation des Kraftstoffs. Die erste Abgassonde 42 ist bevorzugt eine lineare Lambdasonde. Die zweite Abgassonde 43 ist eine binäre Lambdasonde. Sie kann jedoch auch eine lineare Lambdasonde sein.
Je nach Ausführungsform der Erfindung kann eine beliebige Untermenge der genannten Sensoren vorhanden sein oder es können auch zusätzliche Sensoren vorhanden sein.
Die Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 5, die Gaseinlass- und Gasauslassventile 12, 13, das Einspritzventil 18 oder die Zündkerze 19.
Die Stellglieder und Sensoren sind insbesondere im Hinblick auf den Zylinder Z1 in der 1 dargestellt. Den weiteren Zylindern sind bevorzugt auch noch entsprechende Stellglieder und ggf. Sensoren zugeordnet. Bevorzugt ist so jedem Zylinder ein Einspritzventil 18 und eine Zündkerze 19 zugeordnet.
Bevorzugt umfasst die Steuervorrichtung 25 einen Lambdaregler, der Teil einer Lambdaregelung ist, und Ferner einen Trimmregler, der Teil einer Trimmregelung ist.
Zum Erkennen von Verbrennungsaussetzern ist in der Steuervorrichtung 25 ein Programm gespeichert und wird während des Betriebs abgearbeitet, das im Folgenden anhand des Ablaufdiagramms der 2 näher erläutert ist. Das Programm wird in einem Schritt S1 gestartet, bevorzugt zeitnah zu einem Start der Brennkraftmaschine. In dem Schritt S1 können gegebenenfalls Variablen initialisiert werden.
In einem Schritt S2 wird eine Laufunruhe ER ermittelt. Dies erfolgt bevorzugt abhängig von einem Verlauf der Drehzahl N. Besonders bevorzugt werden dazu den einzelnen Zylindern Z1–Z4 zuordenbare Segmentzeitdauern TSEG ausgewertet. Eine Segmentzeitdauer TSEG korreliert zu einem Kurbelwellenwinkelbereich, der dem jeweiligen Zylinder Z1–Z8 zugeordnet ist und dessen Kurbelwellenwinkel abhängt von der Zylinderanzahl der Brennkraftmaschine und der Art der Brennkraftmaschine. Dieser Kurbelwellenwinkelbereich entspricht beispielsweise bei einer Brennkraftmaschine mit acht Zylindern Z1–Z8, die im Viertaktbetrieb betrieben wird, 90 Grad Kurbelwellenwinkel.
Die Laufunruhe ER kann beispielsweise ermittelt werden abhängig von einer Abweichung der dem jeweiligen Zylinder zugeordneten Segmentzeitdauer TSEG von einer mittleren Segmentzeitdauer.
In einem Schritt S4 wird dann auf einen Verbrennungsaussetzer MISF erkannt und zwar abhängig von der Laufunruhe ER. Dazu kann beispielsweise die Laufunruhe ER mit einem vorgebbaren Wert verglichen werden, dessen Überschreiten charakteristisch ist für den Verbrennungsaussetzer MISF. Ferner wird in dem Schritt S4 eine Verbrennungsaussetzerrate MISFR ermittelt. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass bei aufeinander folgenden Durchläufen der Schritte S4 die in vorangegangenen Durchläufen erkannten Verbrennungsaussetzer MISF in das Verhältnis zu der während des betrachteten Zeitraums gesamten Anzahl an Durchläufen des Schrittes S4 gesetzt werden.
Die folgenden Schritte werden bevorzugt nur abgearbeitet, wenn in dem Schritt S4 ein Verbrennungsaussetzer MISF erkannt wurde.
In einem Schritt S6 wird ein Residuum RES ermittelt und zwar abhängig von einer zylinderspezifischen Funkenbrenndauer einer Zündkerze, die dem Zylinder zugeordnet ist, bei dem der Verbrennungsaussetzer erkannt wurde, und abhängig von weiteren zylinderspezifischen Funkenbrenndauern anderer Zündkerzen, die anderen Zylindern zugeordnet sind.
Das Residuum RES ist ein Maß für eine Fehlerursache für den in dem Schritt S4 erkannten Verbrennungsaussetzer MISF in einem der Zylinder Z1 bis Z8. Das Ermitteln des Residuums RES ist näher anhand der 3 weiter unten erläutert. Abhängig von dem Residuum RES kann auf eine Fehlerursache an dem Zündsystem erkannt werden. Das Residuum RES kann zusätzlich auch abhängig von einer Regeldifferenz einer Lambdaregelung und/oder abhängig von einer Stellgröße der Lambdaregelung und/oder abhängig von einem Trimmreglereingriff eines Trimmreglers ermittelt werden.
Das Residuum RES wird bevorzugt jeweils bezogen auf denjenigen Zylinder Z1 bis Z8 ermittelt, bei dem in dem Schritt S4 ein Verbrennungsaussetzer erkannt wurde.
In einem Schritt S8 wird ein Diagnoseschwellenwert THD_RES ermittelt, und zwar bevorzugt abhängig von der Drehzahl N und/oder dem Luftmassenstrom MAF und/oder einer Kühlmitteltemperatur TCO. Dazu können beispielsweise ein oder mehrere Kennfelder vorgesehen sein, die vorab durch Versuche, beispielsweise an einem Motorprüfstand, oder beispielsweise auch durch Simulationen ermittelt wurden und zwar derart, dass bei Überschreiten des Diagnoseschwellenwerts THD_RES durch das Residuum RES die Fehlerursache in dem Zündsystem liegt. Durch das Berücksichtigen der Kühlmitteltemperatur TCO kann insbesondere zeitnah zu einem Kaltstart schon eine hohe Sicherheit beim Erkennen der Fehlerursache in dem Zündsystem gewährleistet werden. Durch das Berücksichtigen der Kühlmitteltemperatur beim Ermitteln des Brenndauerschwellenwertes THD_spark kann berücksichtigt werden, dass die Kühlmitteltemperatur repräsentativ ist in vorgegebenen Betriebszuständen für eine Temperatur der Zündspulen. Das Verbrennungsaussetzerverhalten bei einer schadhaften Zündspule hängt ab von der Temperatur der Zündspulen.
In einem Schritt S10 wird dann geprüft ob das Residuum RES größer ist als der Diagnoseschwellenwert THD_RES. Ist dies der Fall, so wird in einem Schritt S14 auf einen Fehler in dem Zündsystem erkannt, was mit MISF_IGN bezeichnet ist. Anschließend wird die Bearbeitung in einem Schritt S16 fortgesetzt, in dem das Programm gegebenenfalls eine vorgebbare Wartezeitdauer oder einen vorgebbaren Kurbelwellenwinkel verharrt, bevor die Bearbeitung erneut in dem Schritt S2 fortgesetzt wird. Falls die Bedingung des Schrittes S10 nicht erfüllt ist, so wird die Bearbeitung in dem Schritt S16 fortgesetzt.
Bei der Abarbeitung der Schritte S2 bis S16 ist bezüglich deren zeitlichen Ablauf auf jeden Fall sicherzustellen, dass die einzelnen Berechnungen häufig genug durchgeführt werden, um für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine bei jedem Arbeitsspiel einen möglicherweise auftretenden Verbrennungsaussetzer MISF erkennen zu können. Darüber hinaus werden gegebenenfalls benötigte Messgrößen oder Betriebsgrößen auch parallel zum Ablauf der Schritte S2 bis S16 erfasst und gegebenenfalls zwischengespeichert. Darüber hinaus kann die Funktionalität gemäß dem Ablaufdiagramm der 3 auch mehrfach in der Steuervorrichtung 25 vorhanden sein und so insbesondere für Gruppen der Zylinder Z1 bis Z8 oder auch individuell für einzelne Zylinder Z1 bis Z8 vorhanden sein.
In der 3 sind Berechnungsvorschriften zum Ermitteln des Residuums RES angegeben.
Bezüglich der im Folgenden näher erläuterten Berechnungsvorschriften F16 bis F22 zur Bestimmung des Residuums RES steht der Index i für denjenigen Zylinder, für den bei der Abarbeitung des Schrittes S4 der Verbrennungsaussetzer MISF erkannt wurde, während der Index j für andere Zylinder bezeichnend ist, die gegebenenfalls auch der gleichen Gruppe oder auch einer beliebigen anderen Gruppe der Zylinder Z1 bis Z8 zugeordnet sein können.
Durch das Residuums RES kann die Sicherheit bei dem Erkennen der Fehlerursache des Verbrennungsaussetzers MISF dann erhöht werden, wenn der jeweilige Verbrennungsaussetzer MISF durch das Zündsystem hervorgerufen wird.
Das Residuum RES kann auch herangezogen werden zum Ermitteln eines Gesamtresiduums, das ggf. auch noch abhängt von der Regeldifferenz der Lambdaregelung und/oder von einer Stellgröße der Lambdaregelung und/oder von dem Trimmreglereingriff des Trimmreglers. Abhängig von dem Gesamtresiduum kann dann die Fehlerursache mittels eines zu dem Programm gemäß der 2 korrespondierenden Programms ermittelt werden.
Mittels des Residuums RES können insbesondere in niedrigen Last- und/oder Drehzahlbereichen Verbrennungsaussetzer MISF besonders zuverlässig in ihrer Fehlerursache diagnostiziert werden, wenn sie dem Zündsystem der Brennkraftmaschine zuzuordnen sind. Anhand der 4A bis 4D sind im Folgenden kurz Signalverläufe im Zusammenhang mit einer Ansteuerung einer Zündkerze erläutert. Zu einem Zeitpunkt t₀ wird ein Ladestrom einer Zündspule der Zündkerze 19 durch Ansteuerung eines dazu vorgesehen IGBTs (insulated gate bipolar transistor) abgeschaltet, dies ist anhand des Verlaufs von IGN in der 4a ersichtlich. Durch eine Selbstinduktion der Zündspule baut sich anschließend an einer Sekundärseite eine Zündspannung auf. Der Spannungsaufbau erfolgt bis zu einem Einsetzen eines Überschlages an der Funkenstrecke der Zündkerze 19. VPRIM bezeichnet die Spannung der Primärseite. VBAT bezeichnet eine Versorgungsspannung, insbesondere eine Batteriespannung. I_spark bezeichnet einen sekundärseitigen Strom. Durch Selbstinduktion der Zündspule baut sich an der Sekundärseite die Zündspannung auf. Der Spannungsaufbau erfolgt bis zum Einsetzen des Überschlages an der Funkenstrecke der Zündkerze. Bis zum Erlöschen des Zündfunkens zu einem Zeitpunkt t₁ fließt der sekundärseitige Strom I_spark. Dieser Stromfluss führt über Induktion zu einer erhöhten Spannung auf der Primärseite. Die Funkenbrennzahldauer t_spark ist die Zeitdauer, während der die primärseitige Spannung einen Schwellenwert, zum Beispiel die Versorgungsspannung plus drei Volt, überschreitet. Eine Information über das Erfülltsein dieser Bedingungen wird durch ein Signal IGN_DIAG der Steuervorrichtung 25 zur Verfügung gestellt. Das Signal IGN_DIAG wird entsprechend für alle Zündkerzen aller Zylinder Z1 bis Z8 erzeugt.
Eine mittlere Zündfunkenbrenndauer-Fluktuation delta_t_spark_mmv wird mittels einer Berechnungsvorschrift F1 (3) ermittelt und zwar bevorzugt für alle Zylinder der Brennkraftmaschine. M bezeichnet die Zylinderanzahl einschließlich desjenigen Zylinders, an dem bei der Abarbeitung des Schrittes S4 der Verbrennungsaussetzer MISF erkannt wur de. M kann beispielsweise der Gesamtanzahl der Zylinder Z1 bis Z8 der Brennkraftmaschine entsprechen. N ist eine vorgegebene Anzahl an Abtastschritten, die bevorzugt jeweils entsprechend der Zeitdauer eines Arbeitsspiels beabstandet sind. Der Index 1 ist ein Platzhalter für einen beliebigen Zylinder Z1 bis Z8. t_kcalc kann ein beliebiger Zeitpunkt sein.
Eine hohe Abweichung der mittleren Zündfunkenbrenndauer-Fluktuation delta_t_spark_mmv eines Zylinders vom Mittelwert der mittleren Zündfunkenbrenndauer-Fluktuationen delta_t_spark_mmv anderer Zylinder ist charakteristisch für einen Fehler des Zündsystems, der sich auf den einen Zylinder Z1 bis Z8 auswirkt. Das Residuum RES wird mittels einer Berechnungsvorschrift F2 ermittelt. Das Ermitteln des Residuums RES kann unabhängig von einem Auftreten von Verbrennungsaussetzern grundsätzlich zu einem beliebigen Zeitpunkt erfolgen.
Gemäß weiteren Berechnungsvorschriften F3, F4 kann alternativ oder zusätzlich das Residuum RES ermittelt werden. Eine mittlere Zündfunkenbrenndauer t_spark_mmv wird mittels einer Berechnungsvorschrift F3 (5) ermittelt und zwar bevorzugt für alle Zylinder der Brennkraftmaschine. M bezeichnet die Zylinderanzahl einschließlich desjenigen Zylinders, an dem bei der Abarbeitung des Schrittes S4 der Verbrennungsaussetzer MISF erkannt wurde. M kann beispielsweise der Gesamtanzahl der Zylinder Z1 bis Z8 der Brennkraftmaschine entsprechen. N ist die vorgegebene Anzahl an Abtastschritten, die bevorzugt jeweils entsprechend der Zeitdauer eines Arbeitsspiels beabstandet sind. Der Index 1 ist ein Platzhalter für einen beliebigen Zylinder Z1 bis Z8. t_kcalc kann ein beliebiger Zeitpunkt sein.
Eine hohe Abweichung der mittleren Zündfunkenbrenndauer t_spark_mmv_i eines Zylinders vom Mittelwert der mittleren Zündfunkenbrenndauer t_spark_mmv_j anderer Zylinder ist charakteristisch für einen Fehler des Zündsystems, der sich auf den einen Zylinder Z1 bis Z8 auswirkt. Das Residuum RES wird dann mittels der Berechnungsvorschrift F4 ermittelt.

Claims

Verfahren zum Erkennen eines Verbrennungsaussetzers (MISF) in einem Brennraum eines Zylinders (Z1 bis Z8) einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern (Z1 bis Z8), bei dem – ein Verbrennungsaussetzer (MISF) in einem der Zylinder (Z1 bis Z8) erkannt wird abhängig von mindestens einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine, – ein Maß ermittelt wird für eine Fluktuation einer Funkenbrenndauer (t_spark) einer Zündkerze (19), die dem Zylinder (Z1 bis Z8) zugeordnet ist, bei dem der Verbrennungsaussetzer erkannt wurde, – weitere Maße ermittelt werden für Fluktuationen der Funkenbrenndauern (t_spark) anderer Zündkerzen, die anderen Zylindern (Z1 bis Z8) zugeordnet sind, und – abhängig von den Maßen eine Fehlerursache für den Verbrennungsaussetzer (MISF) ermittelt wird, die an einem Zündsystem der Brennkraftmaschine liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Fehlerursache für den Verbrennungsaussetzer (MISF) ermittelt wird abhängig von allen weiteren zylinderspezifischen Funkenbrenndauern (t_spark) anderer Zündkerzen, die allen anderen Zylindern (Z1 bis Z8) zugeordnet sind.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Fehlerursache ermittelt wird abhängig von einer Drehzahl (N) und/oder einer Lastgröße (LOAD) und/oder einer Kühlmitteltemperatur TCO.
Vorrichtung zum Erkennen eines Verbrennungsaussetzers (MISF) in einem Brennraum eines Zylinders (Z1 bis Z8) einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern (Z1 bis Z8), die ausgebildet ist zum – Erkennen eines Verbrennungsaussetzers (MISF) in einem der Zylinder (Z1 bis Z8) abhängig von mindestens einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine, – Ermitteln eines Maßes für eine Fluktuation einer Funkenbrenndauer (t_spark) einer Zündkerze (19), die dem Zylinder (Z1 bis Z8) zugeordnet ist, bei dem der Verbrennungsaussetzer erkannt wurde, – Ermitteln weiterer Maße für Fluktuationen der Funkenbrenndauern (t_spark) anderer Zündkerzen, die anderen Zylindern (Z1 bis Z8) zugeordnet sind, und – Ermitteln einer Fehlerursache für den Verbrennungsaussetzer (MISF), die an einem Zündsystem der Brennkraftmaschine liegt, abhängig von den Maßen.