DE102011003244B4

DE102011003244B4 - Recognizing irregular combustion processes in a cylinder of an internal combustion engine during a starting phase of the internal combustion engine

Info

Publication number: DE102011003244B4
Application number: DE102011003244.4A
Authority: DE
Inventors: Rolf Mühlens; Franz Schmidt
Original assignee: Continental AG
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2011-01-27
Filing date: 2011-01-27
Publication date: 2019-10-10
Anticipated expiration: 2031-01-28
Also published as: DE102011003244A1

Abstract

Verfahren zum Erkennen von irregulären Verbrennungsvorgängen in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine während einer Startphase der Brennkraftmaschine, das Verfahren aufweisendErfassen der Drehgeschwindigkeit einer sich drehenden Kurbelwelle der Brennkraftmaschine,Ermitteln eines zeitlichen Verlaufs (222) der Drehgeschwindigkeit basierend auf der erfassten Drehgeschwindigkeit und zumindest einem zuvor erfassten Wert für die Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle,Bestimmen der zeitlichen Ableitung (242) des Verlaufs der Drehgeschwindigkeit,Bestimmen eines gleitenden Mittelwertes (244) für die zeitliche Ableitung (242) des Verlaufs (222) der Drehgeschwindigkeit,Berechnen eines Differenzwertes (243, 245) zwischen der zeitlichen Ableitung (242) des Verlaufs (222) der Drehgeschwindigkeit und dem gleitenden Mittelwert (244) innerhalb eines vorgegebene Zeitfensters, welches ein lokales Maximum (242a, 242b) der zeitlichen Ableitung (242) des Verlaufs (222) der Drehgeschwindigkeit enthält, undErkennen eines irregulären Verbrennungsvorgangs wenn der berechnete Differenzwert (243, 245) einen vorgegebenen Referenz-Differenzwert unterschreitet.A method of detecting irregular combustion events in a cylinder of an internal combustion engine during a starting phase of the internal combustion engine, the method comprising detecting the rotational speed of a rotating crankshaft of the internal combustion engine, determining a time profile (222) of the rotational speed based on the detected rotational speed and at least one previously detected value for the rotational speed of the crankshaft, determining the time derivative (242) of the course of the rotational speed, determining a moving average (244) for the time derivative (242) of the rate of rotation (222), calculating a difference value (243, 245) between the times Deriving (242) the curve (222) of the rotational speed and the moving average (244) within a predetermined time window, which contains a local maximum (242a, 242b) of the time derivative (242) of the curve (222) of the rotational speed, and detecting an irregular combustion event when the calculated difference value (243, 245) falls below a predetermined reference differential value.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen von irregulären Verbrennungsvorgängen in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine während einer Startphase der Brennkraftmaschine. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung sowie ein Computerprogramm zur Durchführung des genannten Verfahrens.The present invention relates to a method for detecting irregular combustion events in a cylinder of an internal combustion engine during a starting phase of the internal combustion engine. The present invention further relates to a device and a computer program for carrying out said method.

Bei dem Betrieb einer Brennkraftmaschine führen irreguläre Verbrennungsvorgänge in einem Zylinder der Brennkraftmaschine nicht nur zu einem ungewollten „unrunden“ Lauf der Brennkraftmaschine, eine zumindest teilweise unvollständige Kraftstoffverbrennung fuhrt auch zu einer erhöhten Abgasemission insbesondere im Hinblick auf die die besonders giftigen Abgase Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe. Diese Gase und insbesondere nicht verbrannter Kraftstoff können ferner zu einer Zerstörung eines sich in dem Abgastrakt einer Brennkraftmaschine befindlichen Katalysators führen. In diesem Zusammenhang basiert die Zerstörung des Katalysators weniger auf der chemischen Aktivität des unverbrannten Kraftstoffs als vielmehr auf einer starken Temperaturerhöhung im Katalysator, welche durch eine Entzündung von bis dahin unverbranntem Kraftstoff im Katalysator verursacht wird.In the operation of an internal combustion engine irregular combustion processes in a cylinder of the internal combustion engine not only lead to an unwanted "non-round" running of the internal combustion engine, an at least partially incomplete fuel combustion also leads to increased exhaust emissions, especially with regard to the particularly toxic exhaust gases carbon monoxide and hydrocarbons. These gases and in particular unburned fuel can also lead to the destruction of a catalyst located in the exhaust tract of an internal combustion engine. In this context, the destruction of the catalyst is based less on the chemical activity of the unburned fuel than on a strong temperature increase in the catalyst, which is caused by an ignition of previously unburned fuel in the catalyst.

Irreguläre Verbrennungsvorgänge können eine Vielzahl von Ursachen wie z.B. einem Fehler in dem Zündsystem, dem Einspritzsystem und/oder in dem Luftansaugsystem der Brennkraftmaschine haben.Irregular combustion can cause a variety of causes, such as have an error in the ignition system, the injection system and / or in the air intake system of the internal combustion engine.

Infolge der durch irreguläre Verbrennungsvorgänge verursachten zusätzlichen Abgasemissionen sind gesetzliche Vorschriften erlassen worden, welche die Automobilhersteller dazu verpflichten, beim Betrieb ihrer Brennkraftmaschinen irreguläre Verbrennungsvorgänge zu detektieren.As a result of the additional exhaust emissions caused by irregular combustion processes, legal regulations have been enacted obliging automobile manufacturers to detect irregular combustion processes in the operation of their internal combustion engines.

Aus der EP 0 560 793 B1 ist ein Verfahren zum Erkennen von irregulären Verbrennungen in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine bekannt. Dabei wird darauf geachtet, ob innerhalb einer Zeitspanne, in der eine Verbrennung stattfinden sollte, auch eine gewisse (Dreh) Beschleunigung der Kurbelwelle auftritt. Tritt diese nicht auf oder unterschreitet sie ein bestimmtes Maß, so hat entweder gar keine Verbrennung oder nur eine unzureichende Verbrennung stattgefunden. Bei diesem bekannten Verfahren wird die Drehzahl für jeden Zylinder an zwei Kurbelwellenstellungen erfasst, wobei mindestens eine der beiden Kurbelwellenstellungen nach dem oberen Totpunkt des betreffenden Zylinders liegt. Ferner wird aus den beiden erfassten Drehzahlen eine Drehzahlsteigung ermittelt. Diese Drehzahlsteigung wird mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen. Übersteigt sie den Grenzwert, so liegt eine ordnungsgemäße Verbrennung vor. Unterschreitet sie dagegen den Grenzwert, so liegt gar keine oder lediglich eine unzureichende Verbrennung vor.From the EP 0 560 793 B1 For example, a method for detecting irregular burns in a cylinder of an internal combustion engine is known. Care is taken to ensure that within a period of time in which combustion should take place, also a certain (rotational) acceleration of the crankshaft occurs. If this does not occur or falls below a certain level, then either no combustion or only insufficient combustion has taken place. In this known method, the speed for each cylinder is detected at two crankshaft positions, wherein at least one of the two crankshaft positions is after the top dead center of the respective cylinder. Furthermore, a speed gradient is determined from the two detected speeds. This speed gradient is compared with a predetermined limit. If it exceeds the limit, then there is a proper combustion. On the other hand, if it falls below the limit, there is no or only insufficient combustion.

Das aus der EP 0 560 793 B1 bekannte Verfahren hat den Nachteil, dass es lediglich dann angewendet werden kann, wenn sich die Brennkraftmaschine in einem Betriebszustand befindet, bei dem sich die Kurbelwelle abgesehen von gewollten und von einem Fahrer veranlassten Drehzahländerungen mit einer zeitlich zumindest annähernd konstanten Drehzahl dreht. In der Startphase eines Motors, innerhalb der die Drehzahl auch ohne irreguläre Verbrennungen zeitlich nicht konstant ist, können irreguläre Verbrennungen nicht oder zumindest nicht zuverlässig erkannt werden. Diesen Umstand hat der Gesetzgeber dadurch berücksichtigt, dass die oben genannten gesetzlichen Vorschriften zur Detektion von irregulären Verbrennungsvorgängen nicht für die ersten zweieinhalb Kurbelwellenumdrehungen während einer Startphase einer Brennkraftmaschine gelten.That from the EP 0 560 793 B1 known method has the disadvantage that it can only be used when the internal combustion engine is in an operating state in which the crankshaft rotates apart from the desired and caused by a driver speed changes with a temporally at least approximately constant speed. In the starting phase of an engine, within which the speed is not constant even without irregular burns, irregular burns can not be detected, or at least not reliably. This circumstance has been taken into account by the legislature in that the abovementioned statutory provisions for the detection of irregular combustion processes do not apply to the first two and a half crankshaft revolutions during a starting phase of an internal combustion engine.

Bei modernen Automobilen, welche insbesondere mit einer sog. Start-Stopp Automatik ausgestattet sind (bereits bei einem kurzzeitigen Stillstand des Automobils wird die Brennkraftmaschine von selbst abgeschalten), treten jedoch im üblichen Betrieb eine Vielzahl von Stärtvorgängen auf. Irreguläre Verbrennungsvorgänge während der Startphasen führen daher zu einem nicht mehr zu vernachlässigbaren Beitrag zu zusätzlichen Abgasemissionen.In modern cars, which are equipped in particular with a so-called. Start-stop automatic (even at a short-term standstill of the automobile, the engine is turned off by itself), however, occur in normal operation, a variety of Stärtvorgängen on. Irregular combustion processes during the starting phases therefore lead to a no longer negligible contribution to additional exhaust emissions.

Die DE 10 2007 026 893 Al zeigt ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, wobei die Brennkraftmaschine in einer Betriebsart Start/Stopp-Betrieb, der diese abhängig von Startkriterien und Stoppkriterien automatisiert einen Motorstart bzw. einen Motorstopp durchführt, betrieben werden kann, wobei Startparameter für zumindest den nächsten Motorstart verändert werden, wenn ein Gütekriterium einen ersten Wert annimmt. Dabei wird der automatische Motorstopp bei Vorliegen der Stoppkriterien unterbunden, wenn das Gütekriterium einen zweiten Wert annimmt. Das Startverhalten umfasst dabei die Kurbelwellendrehzahl und der Wert des Gütekriteriums ist abhängig vom Drehzahlgradienten der Kurbelwellendrehzahl. Das Gütekriterium nimmt den zweiten Wert an, wenn der Drehzahlgradient innerhalb einer zweiten vorbestimmten zeit einen Mindestgradienten mindestens einmal unterschreitet.The DE 10 2007 026 893 Al shows a method for operating an internal combustion engine, wherein the internal combustion engine can be operated in a start / stop mode, which automatically performs an engine start or stop depending on start criteria and stop criteria, wherein start parameters are changed for at least the next engine start when a quality criterion assumes a first value. In this case, the automatic engine stop is inhibited in the presence of the stop criteria when the quality criterion assumes a second value. The starting behavior includes the crankshaft speed and the value of the quality criterion is dependent on the speed gradient of the crankshaft speed. The quality criterion assumes the second value if the speed gradient falls below a minimum gradient at least once within a second predetermined time.

Bei einem aus der DE 4002209 A1 bekannten Aussetzererkennungsverfahren bei einem Verbrennungsmotor mit mehreren Zylindern wird wie folgt vorgegangen:

- für jeden Zylinder wird eine Zeitspanne gemessen, innerhalb der sich die Kurbelwelle um einen vorgegebenen Kurbelwinkel im Verbrennungstakt des Zylinders dreht, und für jeden Zylinder wird der Zeitdifferenzwert gebildet. Nach einem beliebigen zylinderunselektiven Verfahren wird ermittelt, ob Aussetzer auftreten, und dann wenn Aussetzer während des Ablaufs des Verfahrens erstmals auftreten, wird für jeden Zylinder eine Differenzwert-Mittelwertbildung mit Schwellenwert-Vergleich ausgeführt, und dann wenn ein vorgegebenes Mittelwert-Schwellenwert-Kriterium für einen Zylinder erfüllt ist, wird entschieden, dass dieser Zylinder Aussetzer aufweist.

At one of the DE 4002209 A1 known misfire detection method in a multi-cylinder internal combustion engine is as follows:

- For each cylinder, a period of time is measured, within which the crankshaft rotates by a predetermined crank angle in the combustion stroke of the cylinder, and for each cylinder the time difference value is formed. A non-cylinder selective method is used to determine if dropouts are occurring, and then, if dropouts occur for the first time during the process, differential value averaging with threshold comparison is performed for each cylinder, and then a predetermined average threshold criterion for one Cylinder is satisfied, it is decided that this cylinder has misfires.

Aus der DE 43 24 200 C2 ist ein Fehlzündungserkennungsverfahren für einen Motor mit einer Kurbelwelle, einer Nockenwelle, einem Kurbelwinkelsensor zum Erfassen eines Kurbelwinkels der Kurbelwelle und zum Erzeugen eines Kurbelwinkelsignals, einem Nockenwinkelsensor zum Erfassen einer Nockenposition der Nockenwelle und zum Erzeugen eines Nockenwinkelsignals und einer Steuerungseinrichtung, die auf das Kurbelwinkelsignal und das Nockenwinkelsignal zur Steuerung der Zündzeitfolge des Motors anspricht, bekannt. Dabei wird eine erste Motordrehzahl bei einem gegenwärtigen Verbrennungshub eines ersten Zylinders erfasst, eine zweite Motordrehzahl ermittelt, bei einem vorherigen Verbrennungshub eines zweiten Zylinders und eine Drehzahldifferenz berechnet durch Subtrahieren der zweiten Motordrehzahl von der ersten Motordrehzahl. Es wird eine korrigierte Drehzahldifferenz berechnet durch Subtrahieren der Drehzahldifferenz von einem Referenzwert entsprechend einem Betriebszustand des Motors. Es wird eine Differenzänderung abgeleitet durch Subtrahieren einer vorherigen korrigierten Drehzahldifferenz von der gegenwärtigen korrigierten Drehzahldifferenz und eines Fehlzündungszustandes für den vorherigen Zylinder festgestellt, wenn die Differenzänderung größer ist als ein vorbestimmter Fehlzündungswert oder wenn eine vorherige Differenzänderung kleiner ist als ein negativer Wert des vorbestimmten Fehlzündungswertes.From the DE 43 24 200 C2 is a misfire detection method for an engine having a crankshaft, a camshaft, a crank angle sensor for detecting a crank angle of the crankshaft and generating a crank angle signal, a cam angle sensor for detecting a cam position of the camshaft, and generating a cam angle signal and a controller responsive to the crank angle signal and the Cam angle signal for controlling the ignition timing of the engine responds, known. Here, a first engine speed is detected at a current combustion stroke of a first cylinder, a second engine speed is determined, a previous combustion stroke of a second cylinder and a speed difference calculated by subtracting the second engine speed from the first engine speed. A corrected speed difference is calculated by subtracting the speed difference from a reference value corresponding to an operating condition of the engine. A difference change derived by subtracting a previous corrected speed difference from the current corrected speed difference and a previous cylinder misfire condition is determined when the difference change is larger than a predetermined misfire value or when a previous difference change is smaller than a negative value of the predetermined misfire value.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, während einer Startphase einer Brennkraftmaschine eine zuverlässige Erkennung von irregulären Verbrennungsvorgängen in einem Zylinder der Brennkraftmaschine zu ermöglichen.The invention has for its object during a start phase of an internal combustion engine to allow reliable detection of irregular combustion processes in a cylinder of the internal combustion engine.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.This object is solved by the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments of the present invention are described in the dependent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Erkennen von irregulären Verbrennungsvorgängen in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine während einer Startphase der Brennkraftmaschine beschrieben. Das beschriebene Verfahren weist auf (a) Erfassen der Drehgeschwindigkeit einer sich drehenden Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, (b) Ermitteln eines zeitlichen Verlaufs der Drehgeschwindigkeit basierend auf der erfassten Drehgeschwindigkeit und zumindest einem zuvor erfassten Wert für die Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle, (c) Bestimmen der zeitlichen Ableitung des Verlaufs der Drehgeschwindigkeit, (d) Bestimmen eines gleitenden Mittelwertes für die zeitliche Ableitung des Verlaufs der Drehgeschwindigkeit, (e) Berechnen eines Differenzwertes zwischen der zeitlichen Ableitung des Verlaufs der Drehgeschwindigkeit und dem gleitenden Mittelwert innerhalb eines vorgegebene Zeitfensters, welches ein lokales Maximum der zeitlichen Ableitung des Verlaufs der Drehgeschwindigkeit enthält, und (f) Erkennen eines irregulären Verbrennungsvorgangs wenn der berechnete Differenzwert einen vorgegeben Referenz-Differenzwert unterschreitet.According to a first aspect of the invention, a method for detecting irregular combustion events in a cylinder of an internal combustion engine during a starting phase of the internal combustion engine is described. The described method comprises (a) detecting the rotational speed of a rotating crankshaft of the internal combustion engine, (b) determining a time profile of the rotational speed based on the detected rotational speed and at least one previously detected value for the rotational speed of the crankshaft, (c) determining the temporal Deriving the course of the rotational speed, (d) determining a moving average for the time derivative of the course of the rotational speed, (e) calculating a difference value between the time derivative of the course of the rotational speed and the moving average within a predetermined time window, which is a local maximum and (f) detecting an irregular combustion event when the calculated difference value falls short of a predetermined reference difference value.

Dem beschriebenen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass für eine zuverlässige Erkennung eines irregulären Verbrennungsvorgangs wahrend einer Startphase der Brennkraftmaschine ein zeitlicher Drehzahlgradient der Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle, welcher für das Verbrennungsverhalten in dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine indikativ ist, nicht mit einem vorgegebenen absoluten Referenzwert sondern mit einem zeitlich veränderlichen gleitenden Mittelwert verglichen werden sollte. Das beschriebene Verfahren zur Erkennung von irregulären Verbrennungsvorgängen basiert somit auf einer dynamischen Berechnung, bei der ein aktuell erfasster und zumindest ein weiterer zu einem früheren Zeitpunkt erfasster Messwert für die Drehzahlgeschwindigkeit der Kurbelwelle verwendet wird.The described method is based on the finding that for a reliable detection of an irregular combustion process during a starting phase of the internal combustion engine, a time rotational speed gradient of the rotational speed of the crankshaft, which is indicative of the combustion behavior in the respective cylinder of the internal combustion engine, not with a predetermined absolute reference value but with a time-varying moving average should be compared. The described method for detecting irregular combustion processes is thus based on a dynamic calculation in which a currently detected and at least one further measured value for the rotational speed of the crankshaft detected at an earlier point in time is used.

Die beschriebene dynamische Berechnung hat den Vorteil, dass umgebungsbedingte Einflüsse wie z.B. die Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine, die Höhe in der die Brennkraftmaschine betrieben wird und die Qualität des Kraftstoffes, mit dem die Brennkraftmaschine betrieben wird, durch einen entsprechenden dynamischen Algorithmus eliminiert werden. Dies bedeutet, dass der vorgegebene Referenz-Differenzwert relativ groß gewählt werden kann, ohne dass eine größere Wahrscheinlichkeit für falsche Erkennungen zu besorgen wäre. Bei einer geeigneten Wahl des Referenz-Differenzwertes kann somit sowohl eine hohe Empfindlichkeit als auch eine geringe Fehlerwahrscheinlichkeit des beschriebenen Verfahrens gewährleistet werden. Bei der Durchführung des beschriebenen Verfahrens an verschiedenen Fahrzeug- und Motortypen wurde herausgefunden, dass die Erkennungswahrscheinlichkeit für irreguläre Verbrennungsvorgänge bei ca. 95% liegt und die Fehlerwahrscheinlichkeit kleiner als 0,40% ist. In diesem Zusammenhang bedeutet Fehlerwahrscheinlichkeit, dass tatsächlich eine reguläre Verbrennung stattgefunden hat, dass das beschriebene Verfahren aber fälschlicherweise einen irregulären Verbrennungsvorgang erkennt.The described dynamic calculation has the advantage that environmental influences, such as the operating temperature of the internal combustion engine, the amount at which the internal combustion engine is operated and the quality of the fuel with which the internal combustion engine is operated are eliminated by a corresponding dynamic algorithm. This means that the predetermined reference difference value can be chosen to be relatively large, without a greater probability of getting false detections. With a suitable choice of the reference differential value, both a high sensitivity and a low probability of error of the method described can thus be ensured. In carrying out the described method on different vehicle and engine types, it has been found that the probability of detection for irregular combustion events is about 95% and the error probability is less than 0.40%. In this context, the likelihood of error means that, in fact, a regular combustion has taken place, but that the method described erroneously recognizes an irregular combustion process.

Der Begriff „gleitender Mittelwert“ kann im Rahmen dieses Dokuments ein Durchschnittswert sein, welcher sich aus einer Mittelung der zeitlichen Ableitung des Verlaufs der Drehgeschwindigkeit innerhalb eines Zeitfensters ergibt, welches sich beispielsweise ausgehend von dem Zeitpunkt der genannten Erfassung der Drehgeschwindigkeit und/oder des Zeitpunkts der Bestimmung des gleitenden Mittelwertes auf der Zeitachse zu früheren Zeiten hin erstreckt. For the purposes of this document, the term "moving average" may be an average value which results from an averaging of the time derivative of the course of the rotational speed within a time window which, for example, starts from the time of said detection of the rotational speed and / or the time of the Determining the moving average on the time axis to earlier times.

Unter einer irregulären Verbrennung wird im Folgenden jeder Vorgang bezeichnet, bei dem es in einem Zylinder anstelle einer vorgesehenen Verbrennung zu keiner oder zumindest lediglich zu einer unvollständigen Verbrennung kommt. Eine irreguläre Verbrennung wird deshalb nachfolgend auch als Verbrennungsaussetzer bezeichnet.In the following, irregular combustion is defined as any process in which, instead of an intended combustion, no or at least only incomplete combustion takes place in a cylinder. An irregular combustion is therefore also referred to below as a misfire.

Eine irreguläre Verbrennung kann vielfältige Ursachen haben. Dazu zählen u.a. Fehlzündungen beispielsweise bei einem fehlerhaften Zündsystem, Einspritzfehler und/oder Fehler bei der Luft-Ansaugung. Bei einem Einspritzfehler kann beispielsweise zu wenig oder zu viel Kraftstoff in den Zylinder eingebracht werden. Im letzteren Fall spricht man häufig auch von einem zu fetten Gemisch.An irregular combustion can have many causes. These include u.a. Misfiring, for example, in a faulty ignition system, injection errors and / or errors in the air intake. For example, if there is an injection error, too little or too much fuel can be introduced into the cylinder. In the latter case one speaks often also of a too rich mixture.

Mit dem beschriebenen Verfahren können mit hoher Zuverlässigkeit irreguläre Verbrennungen in der Startphase der Brennkraftmaschine detektiert werden. Deshalb eignet sich das beschriebene Verfahren auch zur Überprüfung der Funktion einer Brennkraftmaschine in Hinblick auf verschiedene mögliche Fehlerquellen, welche alle zu einer irregulären Verbrennung führen.With the described method can be detected with high reliability irregular burns in the starting phase of the internal combustion engine. Therefore, the described method is also suitable for checking the function of an internal combustion engine with regard to various possible sources of error, all of which lead to irregular combustion.

Das beschriebene Verfahren hat den Vorteil, dass es in herkömmliche Brennkraftmaschinen ohne jeglichen apparativen Zusatzaufwand beispielsweise in einer elektronischen Motorsteuereinheit implementiert werden kann. Zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens ist nämlich abgesehen von einer Datenverarbeitungseinheit Hardware-seitig lediglich ein Kurbelwellensensor erforderlich, der bei jeder herkömmlichen Brennkraftmaschine ohnehin vorhanden und auch notwendig ist, weil für einen normalen Verbrennungsbetrieb sowohl der Einspritz- als auch der Zündzeitpunkt von der aktuellen Kolbenposition und damit von der Winkellage der Kurbelwelle abhängt.The method described has the advantage that it can be implemented in conventional internal combustion engines without any additional equipment, for example in an electronic engine control unit. For carrying out the described method, apart from a data processing unit, only one crankshaft sensor is required, which is present and also necessary in any conventional internal combustion engine, because both the injection and the ignition timing of the current piston position and thus for normal combustion operation depends on the angular position of the crankshaft.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren ferner auf (a) Initiieren eines Startvorgangs der Brennkraftmaschine und (b) Synchronisieren der Brennkraftmaschine. Dabei werden das Initiieren des Startvorgangs und das Synchronisieren der Brennkraftmaschine vor dem Erfassen der Drehgeschwindigkeit der sich drehenden Kurbelwelle durchgeführt.According to an embodiment of the invention, the method further comprises (a) initiating a startup of the internal combustion engine and (b) synchronizing the internal combustion engine. In this case, the initiation of the starting process and the synchronization of the internal combustion engine are carried out before the detection of the rotational speed of the rotating crankshaft.

Anschaulich ausgedrückt kann dies bedeuten, dass erst nach einer erfolgreichen Synchronisation der Brennkraftmaschine das oben beschriebene Verfahren zum Erkennen von irregulären Verbrennungsvorgängen in dem Zylinder oder in den Zylindern der Brennkraftmaschine durchgeführt wird. Dies hat den Vorteil, dass mit dem Verfahren erst dann begonnen wird, wenn es aus technischer Sicht sinnvoll ist eventuelle Verbrennungsprozesse als regulär oder als irregulär zu bezeichnen.To put it clearly, this may mean that only after a successful synchronization of the internal combustion engine, the method described above for detecting irregular combustion processes in the cylinder or in the cylinders of the internal combustion engine is performed. This has the advantage that the process is only started when, from a technical point of view, it makes sense to call possible combustion processes as regular or irregular.

In diesem Zusammenhang kann unter einer Synchronisierung der Brennkraftmaschine verstanden werden, dass (a) die Phasen- bzw. Winkellage der sich drehenden Kurbelwelle, welche die Stellung des oder der Kolben der Brennkraftmaschine bestimmt, und (b) die Einspritz- und/oder Zundvorgänge für die einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine einen festen zeitlichen Bezug und/oder eine feste Phasenbeziehung zueinander haben. Nur wenn dies zumindest annähernd erfüllt ist, ist es nämlich möglich, reguläre Verbrennungsvorgänge zu erzeugen.In this context, a synchronization of the internal combustion engine can be understood to mean that (a) the phase or angular position of the rotating crankshaft, which determines the position of the piston or the internal combustion engine, and (b) the injection and / or Zundvorgänge for the individual cylinders of the internal combustion engine have a fixed time reference and / or a fixed phase relationship to one another. Only if this is at least approximately fulfilled is it possible to generate regular combustion processes.

Gemäß einem weiteren Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wird das Erfassen der Drehgeschwindigkeit, das Ermitteln eines zeitlichen Verlaufs der Drehgeschwindigkeit, das Bestimmen der zeitlichen Ableitung des Verlaufs der Drehgeschwindigkeit, das Bestimmen eines gleitenden Mittelwertes, das Berechnen eines Differenzwertes und das Erkennen eines irregulären Verbrennungsvorgangs in regelmäßigen Zeitabständen durchgeführt.According to a further exemplary embodiment of the invention, the detection of the rotational speed, the determination of a time profile of the rotational speed, the determination of the time derivative of the course of the rotational speed, the determination of a moving average, the calculation of a differential value and the detection of an irregular combustion process are carried out at regular time intervals ,

In diesem Zusammenhang bedeutet der Ausdruck „regelmäßige Zeitabstände“, dass die Zeitdifferenz zwischen zwei aufeinander folgenden Prozeduren, mit denen jeweils die genannten Verfahrensschritte durchgeführt werden, konstant ist. Diese Zeitdifferenz kann beispielsweise einige Millisekunden wie z.B. 5 Millisekunden betragen.In this context, the term "regular time intervals" means that the time difference between two successive procedures with which the respective method steps are performed is constant. This time difference can be, for example, a few milliseconds, e.g. 5 milliseconds.

In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass im Gegensatz zu bekannten Verfahren zur Erkennung von irregulären Verbrennungsvorgängen in einem Zylinder, welche Verfahren sich jedoch nicht für eine Anwendung während einer Startphase einer Brennkraftmaschine eignen, bei dem beschriebenen Verfahren nicht die sog. Segmentzeiten, innerhalb der sich die Kurbelwelle um eine definierte Winkelspanne dreht, die jeweils einem Zylinder der Brennkraftmaschine zugeordnet ist, sondern absolute Zeitabstande verwendet werden, um irreguläre Verbrennungsvorgänge zu erkennen.In this connection, it is pointed out that, in contrast to known methods for detecting irregular combustion processes in a cylinder, which methods are not suitable for use during a starting phase of an internal combustion engine, in the described method, however, the so-called segment times, within which the crankshaft rotates by a defined angular span, each associated with a cylinder of the internal combustion engine, but absolute time intervals are used to detect irregular combustion events.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Erfassen der Drehgeschwindigkeit, das Ermitteln eines zeitlichen Verlaufs der Drehgeschwindigkeit, das Bestimmen der zeitlichen Ableitung des Verlaufs der Drehgeschwindigkeit, das Bestimmen eines gleitenden Mittelwertes, das Berechnen eines Differenzwertes und das Erkennen eines irregulären Verbrennungsvorgangs beendet, wenn die Brennkraftmaschine eine vorgegebene Leerlaufdrehzahl erreicht. Dies bedeutet, dass sich die Anwendung bzw. die Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens auf die Startphase der Brennkraftmaschine beschränkt, wobei die Startphase dadurch definiert ist, dass die Drehzahl der startenden Brennkraftmaschine noch unterhalb der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine ist.According to a further embodiment of the invention, the detection of the rotational speed, the determination of a time profile of the rotational speed, the determination of the time derivative of the course of the rotational speed, the determination of a moving average, the Calculating a difference value and detecting an irregular combustion process stops when the internal combustion engine reaches a predetermined idle speed. This means that the application or the implementation of the method described above is limited to the starting phase of the internal combustion engine, wherein the starting phase is defined by the fact that the speed of the starting internal combustion engine is still below the idling speed of the internal combustion engine.

Es wird darauf hingewiesen, dass es nach der Beendigung des oben beschriebenen Verfahrens jedoch keineswegs erforderlich ist, das Erkennen von irregulären Verbrennungsvorgängen einzustellen. Nach dem Erreichen der Leerlaufdrehzahl kann vielmehr ein bekanntes Verfahren, z.B. das aus der EP 0 560 793 B1 bekannte Verfahren, dazu verwendet werden, ggf. auftretende irreguläre Verbrennungsvorgänge zu detektieren. Dies hat den Vorteil, dass nach dem Ende der Startphase, ab dem die Brennkraftmaschine typischerweise wesentlich runder und stabiler läuft als in der Startphase, herkömmliche Verfahren zur Erkennung von irregulären Verbrennungsvorgangen eingesetzt werden konnen, welche keine Ermittlung eines gleitenden Mittelwertes erfordern und demzufolge mit einem geringeren Rechenaufwand durchgeführt werden können. Dabei resultiert der geringere Rechenaufwand insbesondere auf einer geringeren Aufrufhäufigkeit des bekannten Verfahrens, welches im Gegensatz zu dem hier beschriebenen Verfahren, welches während der Startphase beispielsweise alle 5 ms durchgeführt wird, lediglich einmal pro Segment aufgerufen wird.It should be noted, however, that after completing the method described above, it is by no means necessary to stop detecting irregular combustion events. After reaching the idle speed can rather a known method, eg that from the EP 0 560 793 B1 known methods, used to detect any occurring irregular combustion processes. This has the advantage that after the end of the starting phase, from which the internal combustion engine typically runs much rounder and more stable than in the starting phase, conventional methods for detecting irregular combustion processes can be used, which do not require the determination of a moving average and consequently with a lower one Calculation effort can be performed. In this case, the lower computation effort results, in particular, in a lower calling frequency of the known method, which, in contrast to the method described here, which is carried out, for example, every 5 ms during the starting phase, is called only once per segment.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Bestimmen des gleitenden Mittelwertes für die zeitliche Ableitung des Verlaufs der Drehgeschwindigkeit ein Filtern der zeitlichen Ableitung des Verlaufs der Drehgeschwindigkeit mittels eines Tiefpassfilters auf. Dies hat den Vorteil, dass der gleitende Mittelwert durch eine einfache und zugleich effektive Prozedur bestimmt werden kann.According to a further exemplary embodiment of the invention, determining the moving mean value for the time derivative of the course of the rotational speed comprises filtering the time derivative of the course of the rotational speed by means of a low-pass filter. This has the advantage that the moving average can be determined by a simple and at the same time effective procedure.

Für die beschriebene Tiefpassfilterung, welche anhand von analogen Signalen oder anhand von digitalen Signalen durchgeführt werden kann, können bekannte Prozeduren und/oder Bauteile verwendet werden. Dabei sollte die Zeitkonstante der Tiefpassfilterung so gewählt sein, dass Frequenzanteile innerhalb der bestimmten zeitlichen Ableitung des Verlaufs der Drehgeschwindigkeit, welche Frequenzanteile zumindest in der Größenordnung des Inversen der aktuellen Segmentzeit liegen, herausgefiltert werden.For the described low-pass filtering, which can be carried out on the basis of analog signals or on the basis of digital signals, known procedures and / or components can be used. In this case, the time constant of the low-pass filtering should be selected so that frequency components within the specific time derivative of the course of the rotational speed, which frequency components are at least in the order of the inverse of the current segment time, are filtered out.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Bestimmen des gleitenden Mittelwertes für die zeitliche Ableitung des Verlaufs der Drehgeschwindigkeit mittels eines FIFO Speichers durchgeführt. Der FIFO (First In - First Out) Speicher wendet dabei ein bekanntes Verfahren der Datenspeicherung an, bei dem diejenigen Werte, die zuerst gespeichert wurden, auch zuerst wieder aus dem FIFO Speicher entnommen bzw. gelöscht werden.According to a further embodiment of the invention, the determination of the moving average for the time derivative of the course of the rotational speed is performed by means of a FIFO memory. In this case, the FIFO (First In-First Out) memory uses a known method of data storage in which those values that were first stored are first removed from the FIFO memory or deleted.

Der gleitende Mittelwert kann beispielsweise aus allen Werten gebildet werden, die zu einem bestimmten Zeitpunkt in dem FIFO Speicher (zwischen)gespeichert sind. Sofern der FIFO Speicher voll ist, wird mit jedem neu gespeicherten Messwert derjenige Messwert aus dem FIFO Speicher gelöscht, welcher im Vergleich zu den anderen gespeicherten Messwerten bereits am längsten in dem FIFO Speicher gespeichert ist.For example, the moving average may be formed from all the values stored in the FIFO memory at a particular time. If the FIFO memory is full, with each newly stored measured value, that measured value is deleted from the FIFO memory, which is already stored longest in the FIFO memory compared to the other stored measured values.

Es wird darauf hingewiesen, dass der Mittelwert der in dem FIFO Speicher gespeicherten Messwerte selbstverständlich noch mit einem geeigneten Normierungsfaktor multipliziert werden kann, um einen geeigneten gleitenden Mittelwert darzustellen.It should be understood that the average of the measurements stored in the FIFO memory may, of course, still be multiplied by a suitable normalization factor to represent a suitable moving average.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Differenzwert die Differenz zwischen dem lokalen Maximum und dem gleitenden Mittelwert zu demjenigen Zeitpunkt, an dem das lokale Maximum innerhalb des vorgegebenen Zeitfensters auftritt. Dies hat den Vorteil, dass der Differenzwert auf einfache Weise lediglich durch eine Subtraktion berechnet werden kann.According to a further embodiment of the invention, the difference value is the difference between the local maximum and the moving average at the point in time at which the local maximum occurs within the predetermined time window. This has the advantage that the difference value can be calculated in a simple manner only by a subtraction.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Differenzwert die Differenz zwischen einem ersten Integral über die zeitliche Ableitung des Verlaufs der Drehgeschwindigkeit und einem zweiten Integral über den gleitenden Mittelwert, wobei beide Integrale von einem ersten Zeitpunkt bis zu einem zweiten Zeitpunkt gebildet werden. Dabei ist der erste Zeitpunkt durch den letzten Schnittpunkt zwischen (a) der zeitlichen Ableitung des Verlaufs der Drehgeschwindigkeit und (b) dem gleitenden Mittelwert vor dem Zeitpunkt des Auftretens des lokalen Maximums bestimmt. In entsprechender Weise ist der zweite Zeitpunkt durch den ersten Schnittpunkt zwischen (a) der zeitlichen Ableitung des Verlaufs der Drehgeschwindigkeit und (b) dem gleitenden Mittelwert nach dem Zeitpunkt des Auftretens des lokalen Maximums bestimmt.According to a further embodiment of the invention, the difference value is the difference between a first integral over the time derivative of the course of the rotational speed and a second integral over the moving average, wherein both integrals are formed from a first time to a second time. In this case, the first point in time is determined by the last point of intersection between (a) the time derivative of the course of the rotational speed and (b) the moving average value before the time of occurrence of the local maximum. Similarly, the second time point is determined by the first intersection between (a) the time derivative of the rate of rotation and (b) the moving average after the time of occurrence of the local maximum.

Anschaulich ausgedrückt bedeutet dies, dass sich der oben beschriebene Differenzwert aus derjenigen Flache ergibt, welche im Bereich des lokalen Maximums von der zeitlichen Ableitung des Verlaufs der Drehgeschwindigkeit und von dem gleitenden Mittelwert eingeschlossen wird. Ein irregulärer Verbrennungsvorgang kann dann angenommen werden, wenn die genannte Fläche kleiner ist als ein vorgegebener Referenz-Differenzwert, welche in diesem Fall eine vorgegebene Referenz-Differenzfläche ist.Illustratively, this means that the difference value described above results from that area which is included in the area of the local maximum by the time derivative of the course of the rotational speed and by the moving average value. An irregular combustion process can be assumed if the area mentioned is less than one predetermined reference difference value, which in this case is a predetermined reference differential area.

Die hier beschriebene Bestimmung des Differenzwertes basierend auf zwei Integralberechnungen kann im Vergleich zu der vorstehend genannten einfacheren Differenzbildung zwischen zwei Werten den Vorteil haben, dass mit einer besonders hohen Zuverlässigkeit irreguläre Verbrennungsvorgänge erkannt und/oder falsche Erkennungen vermieden werden können. Abhangig von dem speziellen Anwendungsfall kann dieser Vorteil den Nachteil eines höheren Rechenaufwands deutlich überwiegen.The determination of the difference value based on two integral calculations described here can have the advantage, in comparison to the above-mentioned simpler difference formation between two values, that irregular combustion processes can be detected with a particularly high reliability and / or false detections can be avoided. Depending on the specific application, this advantage can clearly outweigh the disadvantage of higher computational effort.

Gemäß einem weiteren Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung werden die Werte für die erfasste Drehgeschwindigkeit, für die bestimmte zeitliche Ableitung, für den bestimmten gleitenden Mittelwert und/oder für den berechneten Differenzwert einer Plausibilitätsprüfung unterzogen. Falls die Plausibilitatsprüfung nicht bestanden wird, so werden diese Werte verworfen.According to a further exemplary embodiment of the invention, the values for the detected rotational speed, for the specific time derivative, for the determined moving average and / or for the calculated difference value are subjected to a plausibility check. If the plausibility check is not passed, these values are discarded.

Anschaulich ausgedrückt kann dies bedeuten, dass offensichtlich falsche Werte für die genannten Mess- bzw. Berechnungswerte nicht für die Erkennung von irregulären Verbrennungsvorgängen berücksichtigt werden. Dadurch kann die Fehlerwahrscheinlichkeit des beschriebenen Verfahrens weiter reduziert werden.To put it clearly, this may mean that obviously incorrect values for the mentioned measurement or calculation values are not taken into account for the detection of irregular combustion processes. As a result, the error probability of the described method can be further reduced.

Die Plausibilitätsprüfung kann beispielsweise eine geeignete Filterung der Mess- bzw. Berechnungswerte aufweisen.The plausibility check can, for example, have a suitable filtering of the measured or calculated values.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Erkennen von irregulären Verbrennungsvorgangen in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine wahrend einer Startphase der Brennkraftmaschine beschrieben. Die beschriebene Vorrichtung weist auf (a) einen Sensor zum Erfassen der Drehgeschwindigkeit einer sich drehenden Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und (b) eine Datenverarbeitungseinrichtung, (b1) zum Ermitteln eines zeitlichen Verlaufs der Drehgeschwindigkeit basierend auf der erfassten Drehgeschwindigkeit und zumindest einem zuvor erfassten Wert für die Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle, (b2) zum Bestimmen der zeitlichen Ableitung des Verlaufs der Drehgeschwindigkeit, (b3) zum Bestimmen eines gleitenden Mittelwertes für die zeitliche Ableitung des Verlaufs der Drehgeschwindigkeit, (b4) zum Berechnen eines Differenzwertes zwischen der zeitlichen Ableitung des Verlaufs der Drehgeschwindigkeit und dem gleitenden Mittelwert innerhalb eines vorgegebene Zeitfensters, welches ein lokales Maximum der zeitlichen Ableitung des Verlaufs der Drehgeschwindigkeit enthalt, und (b5) zum Erkennen eines irregulären Verbrennungsvorgangs, wenn der berechnete Differenzwert einen vorgegeben Referenz-Differenzwert unterschreitet.In accordance with another aspect of the invention, an apparatus for detecting irregular combustion events in a cylinder of an internal combustion engine during a starting phase of the internal combustion engine is described. The described apparatus comprises (a) a sensor for detecting the rotational speed of a rotating crankshaft of the internal combustion engine and (b) a data processing device, (b1) for determining a time profile of the rotational speed based on the detected rotational speed and at least one previously detected value for the (B2) for determining the time derivative of the course of the rotational speed, (b3) for determining a moving average for the time derivative of the course of the rotational speed, (b4) for calculating a difference value between the time derivative of the course of the rotational speed and the moving average within a predetermined time window containing a local maximum of the time derivative of the course of the rotational speed, and (b5) for detecting an irregular combustion event when the calculated difference value is a predetermined reference Difference value falls below.

Auch der beschriebenen Vorrichtung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch einen Vergleich zwischen (a) einem zeitlichen Drehzahlgradienten der Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und (b) einem zeitlich veränderlichen gleitenden Mittelwert im Verlauf einer Startphase der Brennkraftmaschine eine besonders zuverlässige und wenig fehleranfallige Erkennung eines irregulären Verbrennungsvorgangs realisiert werden kann.Also, the described device is based on the finding that a comparison between (a) a temporal speed gradient of the rotational speed of the crankshaft of the internal combustion engine and (b) a time-varying moving average in the course of a starting phase of the internal combustion engine, a particularly reliable and little error-prone detection of an irregular Combustion process can be realized.

Der beschriebene Sensor kann ein herkömmlicher Kurbelwellensensor sein, welcher bei jeder üblichen Brennkraftmaschine ohnehin vorhanden und auch notwendig ist, weil für einen normalen Verbrennungsbetrieb sowohl der Einspritz- als auch der Zündzeitpunkt von der aktuellen Kolbenposition und damit von der Winkellage der Kurbelwelle abhängt. Der Kurbelwellensensor kann beispielsweise einen Hall- und/oder einen induktiven Sensor aufweisen, welcher ein Passieren der Zähne einer mit der Kurbelwelle mechanisch gekoppelten Zahnscheibe erfasst. The sensor described may be a conventional crankshaft sensor, which is present anyway and also necessary in any conventional internal combustion engine, because for a normal combustion operation, both the injection and the ignition depends on the current piston position and thus the angular position of the crankshaft. The crankshaft sensor may, for example, have a Hall sensor and / or an inductive sensor which detects passing of the teeth of a toothed disk mechanically coupled to the crankshaft.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm zum Erkennen von irregulären Verbrennungsvorgängen in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine während einer Startphase der Brennkraftmaschine beschrieben. Das Computerprogramm, wenn es von einer Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt wird, ist zum Durchführen des vorstehend genannten und erläuterten Verfahrens eingerichtet.In accordance with another aspect of the invention, a computer program for detecting irregular combustion events in a cylinder of an internal combustion engine during a starting phase of the internal combustion engine is described. The computer program, when executed by a data processing device, is arranged to carry out the above-mentioned and explained method.

Im Sinne dieses Dokuments ist die Nennung eines solchen Computerprogramms gleichbedeutend mit dem Begriff eines Programm-Elements, eines Computerprogrammprodukts und/oder eines computerlesbaren Mediums, das Anweisungen zum Steuern eines Computersystems enthält, um die Arbeitsweise eines Systems bzw. eines Verfahrens in geeigneter Weise zu koordinieren, um die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verknüpften Wirkungen zu erreichen.For the purposes of this document, the mention of such a computer program is synonymous with the notion of a program element, a computer program product, and / or a computer readable medium containing instructions for controlling a computer system to appropriately coordinate the operation of a system or method to achieve the effects associated with the method of the invention.

Das Computerprogramm kann als computerlesbarer Anweisungscode in jeder geeigneten Programmiersprache wie beispielsweise in JAVA, C++ etc. implementiert sein. Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Speichermedium (CD-Rom, DVD, Blue-ray Disk, Wechsellaufwerk, fluchtiger oder nicht-flüchtiger Speicher, eingebauter Speicher/Prozessor etc.) abgespeichert sein. Der Anweisungscode kann einen Computer oder andere programmierbare Geräte wie insbesondere ein Steuergerät für eine Brennkraftmaschine bzw. einen Motor eines Kraftfahrzeugs derart programmieren, dass die gewünschten Funktionen ausgeführt werden. Ferner kann das Computerprogramm in einem Netzwerk wie beispielsweise dem Internet bereitgestellt werden, von dem es bei Bedarf von einem Nutzer herunter geladen werden kann.The computer program may be implemented as a computer-readable instruction code in any suitable programming language such as JAVA, C ++, etc. The computer program can be stored on a computer-readable storage medium (CD-ROM, DVD, Blue-ray disk, removable drive, volatile or non-volatile memory, built-in memory / processor, etc.). The instruction code may program a computer or other programmable device such as, in particular, an engine control unit or an engine of a motor vehicle to perform the desired functions become. Further, the computer program may be provided in a network, such as the Internet, from where it may be downloaded by a user as needed.

Die Erfindung kann sowohl mittels eines Computerprogramms, d.h. einer Software, als auch mittels einer oder mehrerer spezieller elektrischer Schaltungen, d.h. in Hardware oder in beliebig hybrider Form, d.h. mittels Software-Komponenten und Hardware-Komponenten, realisiert werden.The invention can be implemented both by means of a computer program, i. software, as well as by means of one or more special electrical circuits, i. in hardware or in any hybrid form, i. using software components and hardware components.

Es wird darauf hingewiesen, dass Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf unterschiedliche Erfindungsgegenstände beschrieben wurden. Insbesondere sind einige Ausführungsformen der Erfindung mit Verfahrensansprüchen und andere Ausführungsformen der Erfindung mit Vorrichtungsansprüchen beschrieben. Dem Fachmann wird jedoch bei der Lektüre dieser Anmeldung sofort klar werden, dass, sofern nicht explizit anders angegeben, zusätzlich zu einer Kombination von Merkmalen, die zu einem Typ von Erfindungsgegenstand gehören, auch eine beliebige Kombination von Merkmalen möglich ist, die zu unterschiedlichen Typen von Erfindungsgegenständen gehören.It should be noted that embodiments of the invention have been described with reference to different subject matters. In particular, some embodiments of the invention are described with method claims and other embodiments of the invention with apparatus claims. However, it will be readily apparent to those skilled in the art upon reading this application that, unless explicitly stated otherwise, in addition to a combination of features belonging to a type of subject matter, any combination of features that may result in different types of features is also possible Subject matters belong.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen.

1 zeigt eine Vorrichtung zum Erkennen von irregulären Verbrennungsvorgängen in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine während einer Startphase der Brennkraftmaschine.
2 zeigt ein Diagramm, welches die einem Verfahren zum Erkennen von irregulären Verbrennungsvorgängen während einer Startphase der Brennkraftmaschine zugrunde liegenden mathematischen Berechnungen illustriert.

Further advantages and features of the present invention will become apparent from the following exemplary description of presently preferred embodiments.

1 shows a device for detecting irregular combustion processes in a cylinder of an internal combustion engine during a starting phase of the internal combustion engine.
2 FIG. 12 is a diagram illustrating the mathematical calculations underlying a method for detecting irregular combustion events during a starting phase of the internal combustion engine. FIG.

Es wird darauf hingewiesen, dass die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschrankte Auswahl an möglichen Ausfuhrungsvarianten der Erfindung darstellen.It should be noted that the embodiments described below represent only a limited selection of possible embodiments of the invention.

1 zeigt eine Vorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 100 dient dem Erkennen von irregulären Verbrennungsvorgängen in einem Zylinder einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine während einer Startphase der Brennkraftmaschine. 1 shows a device 100 according to an embodiment of the present invention. The device 100 is used to detect irregular combustion processes in a cylinder of an internal combustion engine, not shown, during a starting phase of the internal combustion engine.

Die Vorrichtung 100 weist einen Sensor 102 auf. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Sensor ein herkömmlicher Kurbelwellensensor 102, welcher die Drehgeschwindigkeit einer sich drehenden Kurbelwelle der Brennkraftmaschine erfasst. Der Kurbelwellensensor 102 kann beispielsweise einen Hall- und/oder einen induktiven Sensor aufweisen, welcher ein Passieren der Zähne einer mit der Kurbelwelle mechanisch gekoppelten Zahnscheibe erfasst.The device 100 has a sensor 102 on. According to the embodiment shown here, the sensor is a conventional crankshaft sensor 102 which detects the rotational speed of a rotating crankshaft of the internal combustion engine. The crankshaft sensor 102 For example, it can have a Hall sensor and / or an inductive sensor which detects passing of the teeth of a toothed disk mechanically coupled to the crankshaft.

Die Vorrichtung 100 weist ferner eine Datenverarbeitungseinrichtung 104 auf. Die Datenverarbeitungseinrichtung 104 ist eingerichtet (a) zum Ermitteln eines zeitlichen Verlaufs der Drehgeschwindigkeit basierend auf der von dem Sensor 102 erfassten Drehgeschwindigkeit und zumindest einem zuvor von dem Sensor 102 erfassten Wert für die Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle. Die Datenverarbeitungseinrichtung 104 ist ferner eingerichtet (b) zum Bestimmen der zeitlichen Ableitung des Verlaufs der Drehgeschwindigkeit, (c) zum Bestimmen eines gleitenden Mittelwertes für die zeitliche Ableitung des Verlaufs der Drehgeschwindigkeit, (d) zum Berechnen eines Differenzwertes zwischen der zeitlichen Ableitung des Verlaufs der Drehgeschwindigkeit und dem gleitenden Mittelwert innerhalb eines vorgegebene Zeitfensters, welches ein lokales Maximum der zeitlichen Ableitung des Verlaufs der Drehgeschwindigkeit enthält, und (e) zum Erkennen eines irregulären Verbrennungsvorgangs, wenn der berechnete Differenzwert einen vorgegeben Referenz-Differenzwert unterschreitet.The device 100 also has a data processing device 104 on. The data processing device 104 is arranged (a) for determining a time profile of the rotational speed based on that of the sensor 102 detected rotational speed and at least one previously from the sensor 102 recorded value for the rotational speed of the crankshaft. The data processing device 104 is further arranged (b) for determining the time derivative of the course of the rotational speed, (c) for determining a moving average value for the time derivative of the course of the rotational speed, (d) for calculating a difference value between the time derivative of the course of the rotational speed and moving average within a predetermined time window containing a local maximum of the time derivative of the course of the rotational speed, and (e) for detecting an irregular combustion event when the calculated difference value falls short of a predetermined reference differential value.

2 zeigt ein Diagramm, welches die einem Verfahren zum Erkennen von irregulären Verbrennungsvorgängen während einer Startphase der Brennkraftmaschine zugrunde liegenden mathematischen Prinzipien illustriert. Das Diagramm umfasst drei (Teil) Diagramme 220, 240 und 260, welche eine gemeinsame Abszisse haben, auf der in der Einheit Sekunden die Zeit seit dem Beginn einer Startphase der Brennkraftmaschine aufgetragen ist. 2 FIG. 12 is a diagram illustrating the mathematical principles underlying a method for detecting irregular combustion events during a startup phase of the internal combustion engine. FIG. The diagram comprises three (part) diagrams 220 . 240 and 260 which have a common abscissa on which in the unit seconds the time since the start of a starting phase of the internal combustion engine is plotted.

In dem Diagramm 220 ist, mit dem Bezugszeichen 222 versehen, der zeitliche Verlauf der Drehzahl der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine aufgetragen. Im Verlauf des Startvorgangs, welcher gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel 0,7 Sekunden dauert und bei Erreichen einer vorgegebenen Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine von ca. 1000 Umdrehungen pro Minute (U/min) als beendet angesehen wird, nimmt die Drehzahl der Kurbelwelle zu. Wie aus 2 ersichtlich, ist diese Zunahme von einigen Oszillationen überlagert. Diese Oszillationen haben ihre Ursache in den verschiedenen mechanischen Widerstanden, die der zunächst von einem Anlasser veranlassten Drehung der Kurbelwelle von den Kolbenbewegungen der verschiedenen Zylinderkolben entgegengesetzt werden. Diese Widerstände werden u.a. von den Druckverhaltnissen in den einzelnen Zylindern bestimmt, welche sich mit der jeweiligen Kolbenbewegung ändern. Mit dem Bezugszeichen 224 ist der gleitende Mittelwert des Kurvenverlaufs 222 bezeichnet. Der gleitende Mittelwert 224 des Verlaufs 222 der Kurbelwellendrehzahl spielt gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel für die weiteren mathematischen Berechnungen zur Erkennung von irregulären Verbrennungsvorgängen keine Rolle.In the diagram 220 is, with the reference numeral 222 provided, plotted the time course of the speed of the crankshaft of the internal combustion engine. In the course of the starting process, which takes 0.7 seconds according to the embodiment shown here and when reaching a predetermined idle speed of the internal combustion engine of about 1000 revolutions per minute (rpm) is considered to be completed, the speed of the crankshaft increases. How out 2 As can be seen, this increase is superimposed by some oscillations. These oscillations are caused by the various mechanical resistances which are opposed to the rotation of the crankshaft, which is initially caused by a starter, from the piston movements of the various cylinder pistons. These resistances are determined inter alia by the pressure conditions in the individual cylinders, which change with the respective piston movement. With the reference number 224 is the moving average of the curve 222 designated. The moving average 224 of the course 222 The crankshaft speed plays according to the embodiment shown here for the further mathematical calculations for the detection of irregular combustion processes irrelevant.

In dem Diagramm 240 ist mit den Bezugszeichen 242 der zeitliche Verlauf des Gradienten der Kurbelwellendrehzahl in der Einheit Umdrehungen pro Minute pro 10 Millisekunden (U/min/10ms) aufgetragen. Der entsprechende gleitende Mittelwert des Gradienten des Drehzahlverlaufs ist mit dem Bezugszeichen 244 versehen. Die in dem Diagramm 220 dargestellten unterschiedlichen Oszillationen in dem Drehzahlverlauf 222 sind nun als Fluktuationen der Maximalwerte 242a, 242b, 242c, 242d, 242e, 242f, 242g, 242h, 242i und 242j zu erkennen. Die lokalen Maximalwerte des Gradienten erstrecken sich zwischen ungefähr 160 U/min/10ms bei einer mittleren Drehzahl von 500 U/min (bei ca. 0,4 s) bis herunter zu ungefähr 75 U/min/10ms bei einer mittleren (Leerlauf)Drehzahl von 1000 U/min (bei ca. 0,7 s). Die lokalen Maximalwerte des Drehzahlgradienten, welche einem Zylinder mit einem regulären Verbrennungsvorgang zuzuordnen sind, sind immer hoher als die Maximalwerte des Drehzahlgradienten, welche einem Zylinder mit einem irregulären Verbrennungsvorgang zuzuordnen sind. Es wird darauf hingewiesen, dass diejenigen lokalen Maxima, welche noch während der Synchronisationsphase der Brennkraftmaschine auftreten, in diesem Zusammenhang nicht von Bedeutung sind, weil, wie vorstehend erläutert, während der Synchronisationsphase noch keine regulären und damit auch noch keine irregulären Verbrennungsvorgänge auftreten. Wie aus 2 ersichtlich, endet gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel die Synchronisationsphase bei ca. 0,25 s.In the diagram 240 is with the reference numerals 242 plotted the time course of the crankshaft speed gradient in units of revolutions per minute per 10 milliseconds (rpm / 10 ms). The corresponding moving average of the gradient of the speed curve is denoted by the reference numeral 244 Mistake. The in the diagram 220 shown different oscillations in the speed curve 222 are now as fluctuations of the maximum values 242a . 242b . 242c . 242d . 242e . 242f . 242g . 242h . 242i and 242j to recognize. The local maximum values of the gradient range between about 160 rpm / 10 ms at an average speed of 500 rpm (at about 0.4 s) down to about 75 rpm / 10 ms at a medium (idling) speed of 1000 rpm (at approx. 0.7 s). The local maximum values of the speed gradient to be assigned to a cylinder with a regular combustion process are always higher than the maximum values of the speed gradient attributable to a cylinder with an irregular combustion process. It should be noted that those local maxima, which still occur during the synchronization phase of the internal combustion engine, in this context are not important, because, as explained above, during the synchronization phase still no regular and thus no irregular combustion processes occur. How out 2 can be seen, ends according to the embodiment shown here, the synchronization phase at about 0.25 s.

In dem Diagramm 260 ist die Segmentaufteilung bezüglich der einzelnen Zylinder aufgetragen. Da es sich hier um einen Vierzylinder-Viertaktmotor handelt, sind insgesamt vier Plateaus zu erkennen, die entsprechend der logischen Reihenfolge der Zylinder im Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine nach dem Ende der Synchronisationsphase mit „1“, „2“, „3“ und „0“ gekennzeichnet sind.In the diagram 260 the segment distribution is plotted with respect to the individual cylinders. Since this is a four-cylinder four-stroke engine, a total of four plateaus can be seen, which correspond to the logical order of the cylinders in the working cycle of the internal combustion engine after the end of the synchronization phase with " 1 "," 2 "," 3 " and " 0 " Marked are.

Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel treten bei dem Zylinder „0“ irreguläre Verbrennungsvorgange auf, so dass die entsprechenden lokalen Maxima 242d und 242h deutlich kleiner sind als die den anderen Zylindern zugeordneten Maxima 242a, 242b, 242c, 242e, 242f, 242g, 242i und 242j.According to the embodiment shown here occur in the cylinder " 0 "Irregular combustion processes on, so that the corresponding local maxima 242d and 242h are significantly smaller than the other cylinders associated maxima 242a . 242b . 242c . 242e . 242f . 242g . 242i and 242j ,

Um die irregulären Verbrennungsvorgänge in dem Zylinder „0“ zu erkennen, bieten sich nun zwei Erkennungsmethoden an. Eine erste Erkennungsmethode besteht darin, jeweils die Differenz zwischen dem betreffenden lokalen Maximum und dem gleitenden Mittelwert 244 zu bestimmen. Diese Differenz ist in 2 in Bezug zu dem Maximum 242a mit dem Bezugszeichen 243 gekennzeichnet. Sofern diese Differenz einen vorgegebenen Referenz-Differenzwert unterschreitet, wird davon ausgegangen, dass ein irregulärer Verbrennungsvorgang vorliegt.In order to recognize the irregular combustion processes in cylinder "0", two detection methods are now available. A first detection method consists of the difference between the respective local maximum and the moving average 244 to determine. This difference is in 2 in relation to the maximum 242a with the reference number 243 characterized. If this difference falls below a predetermined reference differential value, it is assumed that an irregular combustion process is present.

Die zweite hier vorgestellte Erkennungsmethode besteht darin, im Bereich des jeweiligen Maximums das Flächenintegral zwischen dem zeitlichen Verlauf des Gradienten der Kurbelwellendrehzahl 242 und dem gleitenden Mittelwert 244 zu bestimmen. Diese Fläche, welche für das lokale Maximum mit dem Bezugszeichen 245 gekennzeichnet ist, wird dabei außerdem durch die beiden Schnittpunkte zwischen der Kurve 244 und der Kurve 242 bestimmt. Dabei liegt ein Schnittpunkt zeitlich vor dem betreffenden lokalen Maximum und der andere Schnittpunkt liegt zeitlich nach dem betreffenden lokalen Maximum. Ein irregulärer Verbrennungsvorgang kann dann angenommen werden, wenn das Flachenintegral 245 kleiner ist als ein vorgegebenes Referenz-Flächenintegral.The second detection method presented here consists in the region of the respective maximum of the area integral between the time profile of the gradient of the crankshaft speed 242 and the moving average 244 to determine. This area, which for the local maximum by the reference numeral 245 is also characterized by the two intersections between the curve 244 and the curve 242 certainly. In this case, one intersection lies temporally before the relevant local maximum and the other intersection lies temporally after the respective local maximum. An irregular combustion process can be assumed if the flat integral 245 smaller than a given reference area integral.

Claims

A method of detecting irregular combustion events in a cylinder of an internal combustion engine during a starting phase of the internal combustion engine, comprising the method Detecting the rotational speed of a rotating crankshaft of the internal combustion engine, Determining a time profile (222) of the rotational speed based on the detected rotational speed and at least one previously detected value for the rotational speed of the crankshaft, Determining the time derivative (242) of the course of the rotational speed, Determining a moving average (244) for the time derivative (242) of the curve (222) of the rotational speed, Calculating a difference value (243, 245) between the temporal derivative (242) of the curve (222) of the rotational speed and the moving average (244) within a predetermined time window, which is a local maximum (242a, 242b) of the time derivative (242) of the Gradient (222) contains the rotational speed, and Recognizing an irregular combustion process when the calculated difference value (243, 245) falls below a predetermined reference differential value.

A method according to the preceding claim, further comprising Initiating a startup of the internal combustion engine and synchronizing the internal combustion engine, wherein initiating the starting operation and synchronizing the internal combustion engine are performed prior to detecting the rotational speed of the rotating crankshaft.

Method according to one of the preceding claims, wherein the detection of the rotational speed, the determination of a time profile (222) of the rotational speed, the determination of the time derivative (242) of the curve (222) of the rotational speed, the determination of a moving average value (244) Calculating a difference value (243, 245) and the detection of an irregular combustion process are performed at regular intervals.

Method according to one of the preceding claims, wherein the detection of the rotational speed, the determination of a time profile (222) of the rotational speed, the determination of the time derivative (242) of the curve (222) of the rotational speed, the determination of a moving average (242) Calculating a difference value (243, 245) and the detection of an irregular combustion process is terminated when the internal combustion engine reaches a predetermined idle speed.

The method of any one of the preceding claims, wherein determining the moving average (244) for the time derivative (242) of the rotational speed trace (222) comprises filtering the time derivative (242) of the rotational speed trace by a low pass filter.

Method according to one of the preceding Claims 1 to 4 wherein the determining of the moving average (244) for the time derivative (242) of the curve (222) of the rotational speed is performed by means of a FIFO memory.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the difference value is the difference (243) between the local maximum (242a) and the moving average (242) at the time the local maximum (242a) occurs within the predetermined time window.

Method according to one of the preceding Claims 1 to 6 wherein the difference value is the difference (245) between a first integral over the time derivative (242) of the curve (222) of the rotational speed and a second integral over the moving average (244), - both integrals from a first time to the first time being formed by the last intersection between (a) the time derivative (242) of the curve (222) of the rotational speed and (b) the moving average (244) before the time of occurrence of the local maximum (242b), and wherein the second point in time is determined by the first intersection between (a) the time derivative (242) of the curve (222) of the rotational speed and (b) the moving average (244) after the time of occurrence of the local maximum (242b) is determined.

Method according to one of the preceding claims, wherein values for the detected rotational speed, the specific time derivative (242), the determined moving average (244) and / or the calculated difference value (243, 245) are subjected to a plausibility check and, if the plausibility check fails will be discarded.

An apparatus for detecting irregular combustion events in a cylinder of an internal combustion engine during a starting phase of the internal combustion engine, comprising the apparatus (100) a sensor (102) for detecting the rotational speed of a rotating crankshaft of the internal combustion engine and a data processing device (104), - For determining a time course (222) of the rotational speed based on the detected rotational speed and at least one previously detected value for the rotational speed of the crankshaft, for determining the time derivative (242) of the curve (222) of the rotational speed, - for determining a moving average (244) for the time derivative (242) of the curve (222) of the rotational speed, - for calculating a difference value (243, 245) between the time derivative (242) of the curve (222) of the rotational speed and the moving average (244) within a predetermined time window, which a local maximum (242a, 242b) of the time derivative (242 ) of the course (222) of the rotational speed, and - For detecting an irregular combustion process when the calculated difference value (243, 245) falls below a predetermined reference difference value.

A computer program for detecting irregular combustion events in a cylinder of an internal combustion engine during a starting phase of the internal combustion engine, wherein the computer program, when executed by a data processing device (104), for carrying out the method according to one of Claims 1 to 9 is set up.