DE102012014776A1

DE102012014776A1 - Verfahren und Steuergerät zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern

Info

Publication number: DE102012014776A1
Application number: DE201210014776
Authority: DE
Inventors: Christoph Nohtse; Martin Stolle; Dirk Katzenellenbogen; Detlef Recksiedler; Walter Klages
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2012-07-25
Filing date: 2012-07-25
Publication date: 2014-01-30

Abstract

Verfahren (1) und Steuereinrichtung zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern bei einer Brennkraftmaschine, wobei ein erster Zündfunke erzeugt (2) wird, wobei ein erster Hochspannungsbedarf zum Erzeugen des ersten Zündfunkens ermittelt wird (3), wobei ein zweiter Zündfunke nach Abklingen des ersten Zündfunkens erzeugt wird (4), wobei ein zweiter Hochspannungsbedarf zum Erzeugen des zweiten Zündfunkens ermittelt wird (5), und wobei erkannt wird, ob ein Verbrennungsaussetzer vorliegt, indem der erste Hochspannungsbedarf und der zweite Hochspannungsbedarf (6) ausgewertet wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine entsprechende Steuereinrichtung zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern.
Aufgabe einer Zündeinrichtung, z. B. eine oder mehrere Zündkerzen mit entsprechender Ansteuerung, ist es, ein verdichtetes Luft-Kraftstoff-Gemisch, z. B. in einem Zylinder eines Verbrennungsmotors, im richtigen Zeitpunkt zu entflammen und so eine Verbrennung einzuleiten. In Ottomotoren mit oder ohne Direkteinspritzung erfolgt dies üblicherweise durch einen elektrischen Funken, d. h. durch eine kurzzeitige Lichtbogenentladung zwischen Elektroden einer verwendeten Zündkerze.
Zum Entflammen eines Luft-Kraftstoff-Gemisches durch elektrische Funken ist pro Einzelzündung eine Energie von etwa 0,2 mJ erforderlich, sofern das Gemisch stöchiometrisch zusammengesetzt ist. Fette und magere Gemische brauchen über 3 mJ. Diese Energie ist nur ein Bruchteil der im Zündfunken enthaltenen Gesamtenergie, auch als Zündenergie bezeichnet. Steht zu wenig Zündenergie zur Verfügung, so kommt die Zündung nicht zustande. Das Gemisch entflammt nicht, und es ergibt sich ein sogenannter Verbrennungsaussetzer.
Insbesondere bei einem Ottomotor mit Direkteinspritzung kann es aufgrund unterschiedlicher Ursachen zu Verbrennungsaussetzern in einem Zylinder kommen. Diese Verbrennungsaussetzer beeinträchtigen einerseits die Laufruhe des Verbrennungsmotors und andererseits können diese Verbrennungsaussetzer bei Kraftfahrzeugen, die mit einem Katalysator ausgestattet sind, zu einer Schädigung des Katalysators führen.
Derzeit sind bereits verschiedene Verfahren zur Erkennung derartiger Verbrennungsaussetzer bekannt. Bei einem aus der DE 44 37 480 bekannten Verfahren zum Erkennung von Verbrennungsaussetzern bei einer Brennkraftmaschine mit zwei Zündkerzen pro Zylinder werden Verbrennungsaussetzer durch Erkennung der Laufunruhe der Brennkraftmaschine erkannt, wobei die erste Zündkerze in einem Zylinder über das Laufunruhenverfahren überprüft wird, nachdem die zweite Zündkerze in diesem Zylinder abgeschaltet wurde. Die für dieses Verfahren erforderliche Einrichtung ist verhältnismäßig aufwändig.
Des Weiteren ist ein Verfahren zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern bei einer Brennkraftmaschine mit zwei Zündkerzen pro Zylinder durch Ionenstrommessung an den Zündkerzen aus der EP 0 897 061 A2 bekannt. Dabei werden Ionenstromsignale der beiden Zündkerzen jeweils über einen zugeordneten Integrator über den gesamten Verbrennungszyklus aufintegriert und die sich ergebenden Werte miteinander verglichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine entsprechende Steuereinrichtung zu schaffen, mit dem eine sichere und vereinfachte Erkennung von Verbrennungsaussetzern bei einer Brennkraftmaschine mit einfachen Mitteln ermöglich wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern gemäß Anspruch 1 und eine Steuereinrichtung gemäß Anspruch 8 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren und ein Steuergerät zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern bei einer Brennkraftmaschine bereitgestellt, wobei zunächst ein erster Zündfunke erzeugt wird. Ein erster Hochspannungsbedarf zum Erzeugen des ersten Zündfunkens wird ermittelt. Des Weiteren wird ein zweiter Zündfunke nach Abklingen des ersten Zündfunkens erzeugt und ein zweiter Hochspannungsbedarf zum Erzeugen des zweiten Zündfunkens ermittelt. Im Anschluss wird der erste und der zweite Hochspannungsbedarf ausgewertet, um zu erkennen, ob ein Verbrennungsaussetzer vorliegt.
Um zu erkennen, ob ein Verbrennungsaussetzer vorliegt, kann der Betrag der Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Hochspannungsbedarf ermittelt werden.
So kann ohne eine zusätzliche aufwendige Messtechnik im Motorraum festgestellt werden, ob die Zündung erfolgreich war und somit das Luft-Kraftstoff-Gemisch entzündet wurde oder ob ein Verbrennungsaussetzer vorliegt.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern bei einer Brennkraftmaschine.
2 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.
Die 1 zeigt schematisch ein Verfahren 1 zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern bei einer Brennkraftmaschine. Bei der Brennkraftmaschine handelt es sich bevorzugt um einen Ottomotor mit Einzelfunkenzündspulen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einer Steuereinheit 13 zur Steuerung und/oder Regelung einer Brennkraftmaschine 8 mit Direkteinspritzung appliziert werden, wie sie beispielsweise in 2 schematisch dargestellt ist, kann aber auch bei anderen Arten von Brennkraftmaschinen eingesetzt werden.
Zunächst wird in Schritt 2 ein erster Zündfunke erzeugt. Ein Zündfunke 11 entsteht z. B. bei dem Ausführungsbeispiel der 2, wenn Funken von einer Elektrode 12 auf eine andere Elektrode 12 überschlagen, wenn hinreichend große Hochspannung an der Elektrode 12 anliegt. Zum Zündzeitpunkt steigt die Spannung an den Elektroden 12 der Zündkerze 10 von Null sprunghaft an, bis die Überschlagspannung (Zündspannung) erreicht ist. Sobald der Funke 11 gezündet ist, sinkt die Spannung an der Zündkerze 10 auf die Brennspannung ab. Während der Brenndauer des Zündfunkens (Funkdauer) hat das Luft-Kraftstoff-Gemisch Gelegenheit, zu entflammen. Nachdem Funkenabriss schwingt die Spannung gedämpft aus.
Nach oder bei dem Erzeugen des ersten Zündfunkens in Schritt 2 wird in Schritt 3 ein erster Hochspannungsbedarf zum Erzeugen des ersten Zündfunkens ermittelt.
Nach dem der erste Zündfunke abgeklungen ist, wird in Schritt 4 ein zweiter Zündfunke erzeugt. Für den zweiten Zündfunken wird in Schritt 5 ein zweiter Hochspannungsbedarf zum Erzeugen des zweiten Zündfunken ermittelt.
Sowohl bei dem ersten Hochspannungsbedarf als auch bei dem zweiten Hochspannungsbedarf kann es sich um einen Hochspannungsbedarf einer Funkenstrecke des ersten bzw. des zweiten Zündfunkens handeln, z. B. der in 2 dargestellten Funkstrecke.
In Schritt 6 wird dann basierend auf einer Auswertung des ersten und des zweiten Hochspannungsbedarfs erkannt, ob ein Verbrennungsaussetzer vorliegt.
Bei der Auswertung in Schritt 6, um zu erkennen, ob ein Verbrennungsaussetzer vorliegt, kann beispielsweise der Betrag der Differenz zwischen dem ersten Hochspannungsbedarf und dem zweiten Hochspannungsbedarf gebildet werden. Ist der Wert des zweiten Hochspannungsbedarfs um eine vorgegebene Höchstdifferenz kleiner ist als der Wert des ersten Hochspannungsbedarfs liegt der Zustand vor, dass sich das Luft-Kraftstoff-Gemisch entzündet hat. Ist der Betrag de Differenz zwischen dem ersten Hochspannungsbedarf und dem zweiten Hochspannungsbedarf kleiner oder gleich als ein vorgegebener Schwellenwert, so liegt ein Verbrennungsaussetzer vor. Der vorgegebene Schwellenwert kann null sein.
Durch diese vergleichende Messung des ersten Hochspannungsbedarfs und des zweiten Hochspannungsbedarfs ist eine Erkennung zum Vorliegen eines Verbrennungsaussetzers mit einer einfachen und ungenauen Messtechnik möglich. Dadurch können mögliche Toleranzen in der Zündspule vernachlässigt werden.
Durch das vorliegende Verfahren kann ohne zusätzliche aufwändige Messtechnik im Motorraum erkannt werden, ob ein Verbrennungsaussetzer vorliegt oder nicht. Nur der Spannungsbedarf an der Zündspule muss gemessen werden, z. B. durch Messung der Kollektorspannung an eifern verwendeten IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 4437480 [0005]
EP 0897061 A2 [0006]

Claims

Verfahren (1) zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern bei einer Brennkraftmaschine (8), umfassend Erzeugen (2) eines ersten Zündfunkens (11), Ermitteln (3) eines ersten Hochspannungsbedarfs zum Erzeugen des ersten Zündfunkens (11). Erzeugen (4) eines zweiten Zündfunkens (11) nach Abklingen des ersten Zündfunkens (11), Ermitteln (5) eines zweiten Hochspannungsbedarfs zum Erzeugen des zweiten Zündfunkens (11), und Erkennen (6), ob ein Verbrennungsaussetzer vorliegt, durch Auswerten des ersten Hochspannungsbedarfs und des zweiten Hochspannungsbedarfs.
Verfahren (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass erkannt wird, dass ein Verbrennungsaussetzer vorliegt, wenn der Betrag der Differenz zwischen dem ersten Hochspannungsbedarf und dem zweiten Hochspannungsbedarf kleiner oder gleich als ein vorgegebener Schwellenwert ist.
Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Schwellenwert null ist.
Verfahren (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass erkannt wird, dass ein Verbrennungsaussetzer vorliegt, wenn die Differenz zwischen dem ersten Hochspannungsbedarf und dem zweiten Hochspannungsbedarf negativ ist.
Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass erkannt wird, dass ein brennendes Gemisch vorliegt, wenn der zweite Hochspannungsbedarf um eine vorgegebene Höchstdifferenz kleiner ist als der erste Hochspannungsbedarf.
Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (1) an einem Ottomotor mit Einzelfunkenzündspulen angewendet wird.
Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Hochspannungsbedarf ein Hochspannungsbedarf einer Funk strecke zum Erzeugen des ersten bzw. zweiten Zündfunkens ist
Steuereinrichtung (13), wobei die Steuereinrichtung (13) eingerichtet ist, eine Zündeinrichtung (10) zum Erzeugen eines ersten Zündfunkens (11) und eines zweiten Zündfunkens (11) nach dem Abklingen des ersten Zündfunkens (11) anzusteuern, einen ersten Hochspannungsbedarf zum Erzeugen des ersten Zündfunkens (11) und einen zweiten Hochspannungsbedarf zum Erzeugen des zweiten Zündfunkens (11) zu ermitteln und den ersten Hochspannungsbedarf und den zweiten Hochspannungsbedarf auszuwerten, um zu erkennen, ob ein Verbrennungsaussetzer vorliegt.
Steuereinrichtung (13) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (13) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–7 eingerichtet ist.
Fahrzeug (7), umfassend: eine Steuereinrichtung (13) nach Anspruch 8, und mindestens eine mit dem Steuergerät (13) gekoppelte Funkenstrecke zum Erzeugen des ersten und des zweiten Zündfunkens (11)