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Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Fehlzündungsdetektion bei Verbrennungsmotoren. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren und ein System zum Detektieren einer Fehlzündung in einem Zylinder eines Verbrennungsmotors während Betriebs eines Kraftfahrzeuges. Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren eine Motorsteuerung und ein Computerprogramm, die zum Durchführen des Verfahrens eingerichtet sind bzw. verwendet werden können.
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Detektion von Fehlzündungen ist wichtig, um eine optimale und effiziente Verwendung eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug erreichen zu können. Bisher erfolgte eine solche Detektion zum Beispiel durch Überwachung der Drehzahl des Motors, wobei Schwankungen in der Drehzahl als Zeichen für eine Fehlzündung erfasst wurden. Diese Detektionsverfahren sind aber nicht besonders präzise und ermöglichen somit nicht ohne Weiteres eine entsprechende Korrektur der Ansteuerung von Motor und Einspritzsystem, insbesondere nicht im gesamten Arbeitsbereich eines Fahrzeuges.
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In der
DE 10 2014 223 136 A1 sind Verfahren und Systeme zum Bestimmen einer Kraftmaschinen-Fehlzündung beschrieben, insbesondere werden Systeme und Verfahren zum Detektieren und Abschwächen der Kraftmaschinen-Fehlzündungen dargestellt. Eine Kraftmaschinen-Fehlzündung wird durch das Abtasten des Auslassdrucks eines Zylinders nur während eines Zeitraums, wenn sich ein Auslassventil des Zylinders in einem offenen Zustand befindet, bestimmt. Falls eine Fehlzündung angegeben wird, wird ein Aktuator eingestellt, um die Möglichkeit der Fehlzündung während eines anschließenden Zylinderzyklus zu verringern.
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Die
DE 10 2013 013 337 A1 zeigt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regelung der Kraftstoffeinspritzmenge im Zylinder einer Zweitaktverbrennungskraftmaschine, insbesondere von Zweitaktverbrennungskraftmaschinen, die nach dem Ottoprinzip arbeiten und bei denen der Kraftstoff über mindestens ein regelbares Einspritzventil zugeführt wird. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Kraftstoff über ein regelbares Einspritzventil mindestens einem Zylinder zugeführt. Für die Regelung der Kraftstoffeinspritzmenge sind mindestens ein Drosselklappenwinkelsensor und/oder ein anders wirkender Sensor zur Bestimmung der Motorlast, ein Drehzahlsensor und ein Drucksensor zur Bestimmung des Druckes in der Abgasanlage der Zweitaktverbrennungskraftmaschine vorhanden und mit einer zentralen elektronischen Steuerung der Zweitaktverbrennungskraftmaschine verbunden.
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Aus der
DE 696 13 736 T2 ist eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem Zylinder bekannt, der gleitbar einen hin- und herbewegbaren Kolben aufnimmt und der einen Einlasskanal hat, der sich in diesem Zylinder über eine Einlassöffnung öffnet und einen Auslasskanal hat, der sich in diesen Zylinder über eine Auslassöffnung öffnet, einer Motorsteuereinrichtung, die Signale von einer Betriebsbedingungs-Erfassungsvorrichtung aufnimmt, die zumindest einen ersten Abgasdrucksensor, verbunden mit dem Abgaskanal aufweist und vorgesehen, um einen Abgasdruck drinnen zu erfassen. Die Motorsteuereinrichtung ist vorgesehen, die erfassten Abgasdruckwerte aufzusummieren, zumindest eine Zeitspanne von dem Zeitpunkt, wenn die Einlassöffnung oder Spülöffnung jeweils geschlossen ist, bis zu dem Zeitpunkt bis die Abgasöffnung geschlossen ist.
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Ein weiteres Verfahren und ein System zum Detektieren von Fehlzündungen ist in der
US 7 801 671 B1 beschrieben. Dabei werden Druckimpulse im Abgastrakt gemessen und eine Wellenform aus den gemessenen Druckimpulsen erzeugt. Die Wellenform wird in Segmente eingeteilt, eines für jeden Motorzylinder. Anschließend ein Assoziieren jedes Segments mit dem Zylinder, der den Impuls erzeugt hat und untersuchen jedes Segment auf Merkmale, die eine Fehlzündung anzeigen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Detektion von Fehlzündungen bereitzustellen, die über den gesamten Arbeitsbereich eines Fahrzeugmotors eine hohe Präzision aufweist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Detektieren einer Fehlzündung in einem Zylinder eines Verbrennungsmotors während Betriebs eines Kraftfahrzeuges beschrieben. Das beschriebene Verfahren weist folgendes auf: (a) Erfassen eines zeitlichen Verlaufs eines Signals, das von einem Drucksensor ausgegeben wird und indikativ für den Druck in einer Abgasleitung des Kraftfahrzeuges ist, (b) Vergleichen des zeitlichen Verlaufs des Signals mit einem Schwellenwert und (c) Bestimmen, ob eine Fehlzündung stattgefunden hat basierend auf dem Vergleichen, wobei der Drucksensor in einer Röhre angebracht ist, die in akustischer Verbindung mit der Abgasleitung steht, und wobei der Schwellenwert basierend auf einem Referenzwert und einem betriebsabhängigen Wert bestimmt wird.
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Dem beschriebenen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Fehlzündung durch Vergleichen des zeitlichen Verlaufs eines Signals von einem Drucksensor mit einem Schwellenwert erkannt werden kann. Dabei ist der Drucksensor in einer separaten Röhre angebracht, die in akustischer Verbindung mit der Abgasleitung steht, und befindet sich somit nicht direkt in der Abgasröhre. Das vom Drucksensor ausgegebene Signal ist somit indikativ für den Druck in der Abgasröhre und gleichzeitig wird der Drucksensor nicht die hohe Temperatur des Abgasstromes und den im Abgasstrom enthaltenen Staub und Ruß ausgesetzt. So wird insgesamt eine zuverlässige und präzise Detektion von Fehlzündungen während Betriebs des Kraftfahrzeuges bereitgestellt, die zur schnellen und wirkungsvollen Korrektur der Kraftstoffeinspritzung verwendet werden kann.
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Mit anderen Worten wird der zeitliche Verlauf des Sensorsignals erfasst, zum Beispiel durch Abtasten eines analogen Sensorsignals und Speichern des abgetasteten Signals als digitale Daten oder durch direktes Speichern von digitalen Daten, falls der Sensor solche ausgibt. Das Sensorsignal mag vorteilhafterweise gefiltert werden, zum Beispiel durch Berechnen eines gleitenden Durchschnittes oder mittels eines Tiefpassfilters. Der zeitliche Verlauf des Signals entspricht im Wesentlichen dem zeitlichen Verlauf des Druckes in der Abgasröhre und wird mit einem Schwellenwert verglichen. Dabei können einzelne Werte (Samples), einen Teil des erfassten zeitlichen Verlaufs oder der ganze zeitliche Verlauf mit dem Schwellenwert verglichen werden. Abhängig von dem Vergleich wird dann bestimmt, ob eine Fehlzündung stattgefunden hat oder nicht.
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Der Schwellenwert wird basierend auf einem Referenzwert und einem betriebsabhängigen Wert bestimmt. Insbesondere wird der Schwellenwert als die Differenz zwischen Referenzwert und dem betriebsabhängigen Wert berechnet.
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Mit anderen Worten wird bei der Festlegung des Schwellenwertes ein allgemeiner Referenzwert (zum Beispiel basierend auf Messdaten) und ein betriebsabhängiger Wert berücksichtigt, so dass der Schwellenwert von Leistung und gegebenenfalls weiteren betriebsrelevanten Parametern abhängt. Der Druck in der Abgasleitung hängt naturgemäß von der momentanen Leistung des Motors ab und somit kann das Risiko für falsche Fehlzündungsdetektionen minimiert werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der zeitliche Verlauf des Signals eine Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Abschnitten auf, wobei jeder Abschnitt einem Zylinder zugeordnet ist.
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Mit anderen Worten ist der zeitliche Verlauf des Sensorsignals in Abschnitte aufgeteilt, wobei jeder Abschnitt einem der Zylinder des Motors entspricht. Abhängig von der Länge der Röhre und der Position des Drucksensors innerhalb der Röhre besteht eine gewisse Verzögerung zwischen dem tatsächlichen Druck in der Abgasleitung und dem entsprechenden Wert oder der entsprechenden Größe des Signals. Diese Verzögerung wird bei der Zuordnung der Abschnitte zu den Zylindern berücksichtigt.
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Durch die Zuordnung der Mehrzahl von Abschnitten zu den einzelnen Zylindern kann ermittelt werden, in welchem Zylinder bzw. in welchen Zylindern eine Fehlzündung stattgefunden hat. Dabei wird eine gezielte Korrektur der Einspritzung ermöglicht.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Referenzwert gleich einem maximalen Wert des Sensorsignals innerhalb des zeitlichen Verlaufs und es wird bestimmt, dass eine Fehlzündung in einem Zylinder stattgefunden hat, wenn das Sensorsignal innerhalb des gesamten, dem Zylinder zugeordneten Abschnittes kleiner als der Schwellenwert ist.
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In diesem Ausführungsbeispiel wird der maximale Wert des Sensorsignals, das heißt im Prinzip der maximale Druck in der Abgasleitung im Laufe eines Umdrehungszykluses des Motors, ermittelt und als Referenzwert für die Bestimmung des Schwellenwertes verwendet.
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Eine Fehlzündung in einem bestimmten Zylinder wird dann bestimmt, wenn das Sensorsignal innerhalb des entsprechenden Abschnittes überall kleiner als der Schwellenwert ist, das heißt wenn das Sensorsignal den Schwellenwert nicht erreicht.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Referenzwert gleich einem maximalen Durchschnittswert des Sensorsignals innerhalb der Mehrzahl von Abschnitten und es wird bestimmt, dass eine Fehlzündung in einem Zylinder stattgefunden hat, wenn der Durchschnittswert des Sensorsignals innerhalb des dem Zylinder zugeordneten Abschnittes kleiner als der Schwellenwert ist.
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In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Durchschnittswert des Sensorsignals in jedem Abschnitt, das heißt ein Durchschnittswert pro Zylinder, ermittelt und der größte von diesen Durchschnittswerten wird als Referenzwert für die Bestimmung des Schwellenwertes verwendet.
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Eine Fehlzündung in einem bestimmten Zylinder wird dann bestimmt, wenn der Durchschnittswert des Sensorsignals innerhalb des entsprechenden Abschnittes kleiner als der Schwellenwert ist, das heißt wenn das durchschnittliche Sensorsignal den Schwellenwert nicht erreicht.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Referenzwert gleich einem maximalen Mindestwert des Sensorsignals innerhalb der Mehrzahl von Abschnitten und es wird bestimmt, dass eine Fehlzündung in einem Zylinder stattgefunden hat, wenn der Mindestwert des Sensorsignals innerhalb des dem Zylinder zugeordneten Abschnittes kleiner als der Schwellenwert ist.
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In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Mindestwert des Sensorsignals in jedem Abschnitt, das heißt ein Mindestwert pro Zylinder, ermittelt und der größte von diesen Mindestwerten wird als Referenzwert für die Bestimmung des Schwellenwertes verwendet.
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Eine Fehlzündung in einem bestimmten Zylinder wird dann bestimmt, wenn der Mindestwert des Sensorsignals innerhalb des entsprechenden Abschnittes kleiner als der Schwellenwert ist, das heißt wenn das durchschnittliche Sensorsignal den Schwellenwert nicht erreicht.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein System zum Detektieren einer Fehlzündung in einem Zylinder eines Verbrennungsmotors während Betriebs eines Kraftfahrzeuges beschrieben. Das beschriebene System weist folgendes auf: (a) einen Drucksensor, der in einer Röhre angebracht ist, die in akustischer Verbindung mit einer Abgasleitung des Kraftfahrzeuges steht, und zum Ausgeben eines Signals eingerichtet ist, das indikativ für den Druck in der Abgasleitung des Kraftfahrzeuges ist, (b) eine Erfassungseinheit zum Erfassen eines zeitlichen Verlaufs des Sensorsignals, (c) eine Vergleichseinheit zum Vergleichen des zeitlichen Verlaufs des Sensorsignals mit einem Schwellenwert wobei der Schwellenwert basierend auf einem Referenzwert und einem betriebsabhängigen Wert bestimmt wird, und (d) eine Bestimmungseinheit zum Bestimmen, ob eine Fehlzündung stattgefunden hat basierend auf dem Vergleichen.
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Das beschriebene System baut auf der gleichen Idee wie das oben beschriebenen Verfahren gemäß dem ersten Aspekt. Mit anderen Worten wird ein Drucksensor eingesetzt, der in einer separaten Röhre angebracht ist, die in akustischer Verbindung mit der Abgasleitung steht, und sich somit nicht direkt in der Abgasröhre befindet. Das von dem Drucksensor abgegebene Signal ist somit indikativ für den Druck in der Abgasröhre und gleichzeitig wird der Drucksensor nicht der hohen Temperatur des Abgasstromes und den im Abgasstrom enthaltenen Staub und Ruß ausgesetzt. So ermöglicht das beschriebene System insgesamt eine zuverlässige und präzise Detektion von Fehlzündungen während Betriebs des Kraftfahrzeuges, die zur schnellen und wirkungsvollen Korrektur der Kraftstoffeinspritzung verwendet werden kann.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das System ferner zum Durchführen des Verfahrens gemäß einem der obigen Ausführungsbeispiele eingerichtet.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Röhre durch eine Öffnung in einer Seitenwand der Abgasleitung mit dieser verbunden und der Drucksensor ist im Bereich eines Endes der Röhre angebracht, das am weitesten von der Abgasleitung entfernt ist.
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Durch diese Anordnung wird erreicht, dass der Drucksensor vor allem gegen die hohe Temperatur in der Abgasleitung aber auch gegen Staub und Ruß gut geschützt ist.
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Die Röhre mag zum Beispiel eine Länge zwischen 5mm und 200mm oder mehr, insbesondere zwischen 10mm und 190mm, insbesondere zwischen 20mm und 180mm, insbesondere zwischen 30mm und 170mm, insbesondere zwischen 40mm und 160mm, insbesondere zwischen 50mm und 150mm, insbesondere zwischen 60mm und 140mm, insbesondere zwischen 70mm und 130mm, insbesondere zwischen 80mm und 120mm, insbesondere zwischen 90mm und 110mm, insbesondere um 100mm aufweisen. Typische Werte für die Länge betragen zum Beispiel 15mm, 50mm oder 100mm.
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Die Röhre mag zum Beispiel einen Durchmesser zwischen 1mm und 10mm, insbesondere zwischen 2mm und 8mm, insbesondere zwischen 4mm und 6mm, insbesondere um 5mm aufweisen.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Öffnung einen kleineren Durchmesser als die Röhre auf.
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Mit anderen Worten stellt die Öffnung eine Drossel dar, die die Resonanzverhältnisse der Röhre beeinflusst und insbesondere eine vorteilhafte Tiefpassfilterwirkung bereitstellen kann, die überlagerte Schwingungen in dem Sensorsignal verhindert.
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Als besonders vorteilhaft hat sich die Kombination von Röhrendurchmesser 2mm und Drosseldurchmesser 1mm erwiesen.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das System ferner eine Membrane, die in der Öffnung angebracht ist, und einen Kolben, der zwischen der Membrane und dem Drucksensor angebracht ist, auf.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist die Öffnung, die die Abgasleitung und die Röhre verbindet, mit einer Membrane ausgestattet. Druckänderungen in der Abgasleitung werden durch die Membrane und den zwischen dieser und dem Drucksensor angebrachten Kolben an den Drucksensor übertragen.
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Die Membrane stellt einen weiteren Schutz für den Drucksensor da, indem kein Abgas in die Röhre gelangen kann.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Röhre dazu eingerichtet, Wärme abzuführen.
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Die Wärmeabfuhr erfolgt insbesondere über die Wand der Röhre und mag vorzugsweise durch thermische Kopplung dieser Wand mit umgebendem wärmeleitendem Material unterstützt werden.
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Die Wärmeabfuhr muss ausreichend sein, damit der Drucksensor keine schädlich hohe Temperatur (insbesondere über 150°C) ausgesetzt wird. Das durch die Abgasleitung strömende Abgas mag eine Temperatur um die 700°C aufweisen. Folglich muss die Röhre ausreichend lang sein und/oder die Wärmeabfuhr durch die Wand der Röhre muss ausreichend groß sein, um den Teil des Abgases, der dem Sensor erreicht, zumindest auf 150°C abzukühlen.
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Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine Motorsteuerung für ein Fahrzeug beschrieben, die zum Verwenden eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt und/oder einem der obigen Ausführungsbeispiele eingerichtet ist.
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Diese Motorsteuerung ermöglicht es, Fehlzündungen in einzelnen Zylindern während normalen Betriebs eines Kraftfahrzeugs präzise zu detektieren und entsprechende Korrekturmaßnahmen durchzuführen, zum Beispiel durch Änderungen in Kraftstoffeinspritzung und/oder Zündzeiten.
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Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm beschrieben, welches, wenn es von einem Prozessor ausgeführt wird, eingerichtet ist, das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt und/oder einem der obigen Ausführungsbeispiele durchzuführen.
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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.
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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, Blu-ray Disk, Wechsellaufwerk, flüchtiger oder nicht-flüchtiger Speicher, eingebauter Speicher/Prozessor etc.) abgespeichert sein. Der Anweisungscode kann einen Computer oder andere programmierbare Geräte wie insbesondere ein Steuergerät für 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 heruntergeladen werden kann.
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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.
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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.
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Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform.
- 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung eines Drucksensors.
- 2 zeigt schematische Darstellungen von drei erfindungsgemäßen Anordnungen eines Drucksensors.
- 3 zeigt eine erfindungsgemäße Auswertung eines zeitlichen Verlaufs eines Sensorsignals.
- 4 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Auswertung eines zeitlichen Verlaufs eines Sensorsignals.
- 5 zeigt noch eine weitere erfindungsgemäße Auswertung eines zeitlichen Verlaufs eines Sensorsignals.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellt.
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Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung 100 eines Drucksensors 110. Der Drucksensor 110 ist in einer Röhre 112 angebracht, die als Abzweigung der Abgasleitung 120 angeordnet ist. Das Abgas strömt durch die Abgasleitung in Richtung des Pfeils A. Der Drucksensor 110 ist an dem Ende der Röhre 112 angebracht, das am weitesten von der Abgasleitung entfernt ist, damit eine maximale Abkühlung des Teils des Abgases, der zum Sensor 110 gelangt, erreicht wird, insbesondere durch Wärmeabfuhr über die Wand der Röhre 112.
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Die 2 zeigt schematische Darstellungen von drei erfindungsgemäßen Anordnungen 201, 202 und 203 eines Drucksensors 210. Die Anordnungen 201, 202 und 203 verwirklichen alle grundsätzlich das gleiche Prinzip wie die in der 1 gezeigten Anordnung 100, nämlich dass der Drucksensor 210 in einer Röhre 212 angebracht ist und somit von dem sehr warmen Abgasstrom in der Abgasleitung 220 ferngehalten wird.
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Die Anordnung 201 entspricht der in der 1 gezeigten Anordnung 100 und weist folglich einen Drucksensor 210 am oberen Ende der Röhre 212 auf. Am anderen Ende der Röhre 212 ist diese durch die Öffnung 214 mit der Abgasleitung 220 verbunden. Die Öffnung 214 hat im Wesentlichen den gleichen Durchmesser wie die Röhre 212. Der Teil des Abgases, der durch die Öffnung 214 und in die Röhre 212 hinein strömt, wird durch Wärmeabfuhr durch die Wand der Röhre 212 abgekühlt, wie von dem Pfeil B angedeutet.
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Die Anordnung 202 ist weitgehend gleich der Anordnung 201 und unterscheidet sich nur von dieser dadurch, dass die Öffnung 214 in der Anordnung 201 durch eine Drossel 215, das heißt eine Öffnung mit kleinerem Durchmesser als die Röhre 212, ersetzt ist. Diese Drossel verändert die Resonanzeigenschaften der Röhre 212 und funktioniert im Wesentlichen als ein Tiefpassfilter, so dass überlagerte Schwingungen gedämpft werden und ein sauberes Signal von dem Drucksensor 210 ausgegeben wird. Bei Bedarf kann das Sensorsignal auch elektronisch bzw. digital gefiltert werden.
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Die Anordnung 203 unterscheidet sich von der Anordnung 201 dadurch, dass die Öffnung 214 durch eine Membrane 216 gefüllt ist. Die Membrane überträgt Druckänderungen innerhalb der Abgasleitung an den Drucksensor 210 über einen Kolben 218, der zwischen der Membrane 216 und dem Sensor 210 angebracht ist. In dieser Anordnung 203 strömt das Abgas folglich nicht aus der Abgasleitung 220 in die Röhre 212 hinein und der Sensor 210 ist folglich sehr gut geschützt. Nichtdestotrotz soll auch hier eine Wärmeabfuhr durch die Wand der Röhre 212 erfolgen, um eine ausreichend niedrige Temperatur (maximal 150°C) in der Umgebung des Drucksensors 210 sicherzustellen.
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Gemeinsam für die Anordnungen 100, 201, 202 und 203, die in den 1 und 2 dargestellt sind, ist, dass der Drucksensor 110, 210 ein Signal ausgibt, das indikativ für den Druck in der Abgasleitung 120, 220 ist. Die Verzögerung, die aufgrund des Abstandes zwischen Sensor 110, 210 und Abgasleitung 120, 220 entsteht, kann leicht, basierend auf der Länge der Röhre 112, 212, korrigiert werden. Signalstörungen aufgrund von Interaktionen zwischen den Wellen in der Abgasleitung 120, 220 und in der Röhre 112, 212 können durch Anpassung von Länge und Durchmesser der Röhre 112, 212 und gegebenenfalls die Größe der Öffnung 214 bzw. Drossel 215 weitgehend vermieden werden. Besonders vorteilhaft hat sich die Anordnung 202 mit einer Röhrenlänge von 15mm, 50mm oder 100mm, einem Röhrendurchmesser von 2mm und einer Drossel von 1mm erwiesen.
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Eine Fehlzündung in einem oder mehreren Zylindern führt zu einem niedrigeren Druck in der Abgasleitung. Im Folgenden wird beschrieben, wie dies unter Verwendung einer der in den 1 und 2 gezeigten Anordnungen 100, 201, 202 und 203 zum Detektieren einer Fehlzündung verwendet werden kann. 3 stellt eine erfindungsgemäße Auswertung eines zeitlichen Verlaufs eines Sensorsignals dar. Die Grafik 304 zeigt den Verlauf des Sensorsignals 332 sowie eines gefilterten Sensorsignals 334 (gestrichelt). Die horizontale Achse zeigt den Nockenwellenwinkel in Grad und die vertikale Achse den vom Sensor erfassten Druck P in bar. Der Verlauf ist für vier Zylinder dargestellt, wobei jeder Zylinder einem Abschnitt A1, A2, A3 oder A4 zugeordnet ist. Die obere gestrichelte horizontale Linie SWR kennzeichnet einen Referenzwert, der in diesem Ausführungsbeispiel als der maximal gemessene Druck festgelegt ist. Die untere gestrichelte Linie SW kennzeichnet einen entsprechenden Schwellenwert, der durch Subtraktion eines betriebsabhängigen Wertes ΔP von dem Referenzwert SWR bestimmt wurde, das heißt SW = SWR - ΔP, wobei SWR = Max[P].
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Wie es der 3 zu entnehmen ist, überschreitet der gefilterte Druck 334 den Schwellenwert SW im Punkt 341 im Abschnitt A1, im Punkt 342 im Abschnitt A2 und im Punkt 343 im Abschnitt A3. Im Abschnitt A4 bleibt der gefilterte Druck 334 die ganze Zeit unter dem Schwellenwert SW, was auf eine Fehlzündung in dem entsprechenden Zylinder hinweist. Dies kann dann von der Motorsteuerung (nicht gezeigt) durch Anpassung der Zündsteuerung und/oder Kraftstoffzufuhr korrigiert werden.
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4 stellt eine weitere erfindungsgemäße Auswertung des zeitlichen Verlaufs des Sensorsignals dar. Die Grafik 405 zeigt den Verlauf des Sensorsignals 432. Die horizontale Achse zeigt den Nockenwellenwinkel in Grad und die vertikale Achse den vom Sensor erfassten Druck P in bar. Der Verlauf ist für vier Zylinder dargestellt, wobei jeder Zylinder einem Abschnitt A1, A2, A3 oder A4 zugeordnet ist. Die obere horizontale Linie SWR kennzeichnet einen Referenzwert, der in diesem Ausführungsbeispiel als der maximale, durchschnittlich gemessene Druck innerhalb der Abschnitte A1, A2, A3 und A4 festgelegt ist. Die untere gestrichelte Linie SW kennzeichnet einen entsprechenden Schwellenwert, der durch Subtraktion eines betriebsabhängigen Wertes ΔP von dem Referenzwert SWR bestimmt wurde, das heißt SW = SWR - ΔP, wobei SWR = Max{Mid{P[A1]}, Mid{P[A2]}, Mid{P[A3]}, Mid{P[A4]}]. Der Durchschnittswert im Abschnitt A1, das heißt Mid{P[A1]}, ist als horizontaler Strich 451 gezeigt, der Durchschnittswert im Abschnitt A2, das heißt Mid{P[A2]}, ist als horizontaler Strich 452 gezeigt, der Durchschnittswert im Abschnitt A3, das heißt Mid{P[A3]}, ist als horizontaler Strich 453 gezeigt und der Durchschnittswert im Abschnitt A4, das heißt Mid{P[A4]}, ist als horizontaler Strich 454 gezeigt.
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Wie es der 4 zu entnehmen ist, liegen die Durchschnittswerte in den Abschnitten A1, A2 und A3 alle über dem Schwellenwerten SW. Im Abschnitt A4 ist der Durchschnittswert Mid{P[A4]} 454 aber kleiner als der Schwellenwert SW, was auf eine Fehlzündung in dem entsprechenden Zylinder hinweist. Dies kann dann von der Motorsteuerung (nicht gezeigt) durch Anpassung der Zündsteuerung und/oder Kraftstoffzufuhr korrigiert werden.
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5 stellt noch eine weitere erfindungsgemäße Auswertung eines zeitlichen Verlaufs eines Sensorsignals dar. Die Grafik 506 zeigt den Verlauf des Sensorsignals 532 sowie eines gefilterten Sensorsignals 534 (gestrichelt) . Die horizontale Achse zeigt den Nockenwellenwinkel in Grad und die vertikale Achse den vom Sensor erfassten Druck P in bar. Der Verlauf ist für vier Zylinder dargestellt, wobei jeder Zylinder einem Abschnitt A1, A2, A3 oder A4 zugeordnet ist. Die obere horizontale Linie SWR kennzeichnet einen Referenzwert, der in diesem Ausführungsbeispiel als das Maximum der minimale gemessene Druck innerhalb jedes der Abschnitte A1, A2, A3 und A4 festgelegt ist. Die untere gestrichelte Linie SW kennzeichnet einen entsprechenden Schwellenwert, der durch Subtraktion eines betriebsabhängigen Wertes ΔP von dem Referenzwert SWR bestimmt wurde, das heißt SW = SWR - ΔP, wobei SWR = Max{Min{P[A1]}, Min{P[A2]}, Min{P[A3]}, Min{P[A4]}]. Der Minimalwert im Abschnitt A1, das heißt Min{P[A1] }, ist als Punkt 561 gezeigt, der Minimalwert im Abschnitt A2, das heißt Min{P[A2]}, ist als Punkt 562 gezeigt, der Minimalwert im Abschnitt A3, das heißt Min{P[A3]}, ist als Punkt 563 gezeigt und der Minimalwert im Abschnitt A4, das heißt Min{P[A4]}, ist als Punkt 564 gezeigt.
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Wie es der 5 zu entnehmen ist, liegen die jeweiligen Minimalwerte 561, 562 und 563 in den Abschnitten A1, A2 und A3 alle über dem Schwellenwerten SW. Im Abschnitt A4 ist der Minimalwert Min{P[A4]} 564 aber kleiner als der Schwellenwert SW, was auf eine Fehlzündung in dem entsprechenden Zylinder hinweist. Dies kann dann von der Motorsteuerung (nicht gezeigt) durch Anpassung der Zündsteuerung und/oder Kraftstoffzufuhr korrigiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Anordnung
- 110
- Drucksensor
- 112
- Röhre
- 120
- Abgasleitung
- A
- Pfeil
- 201
- Anordnung
- 202
- Anordnung
- 203
- Anordnung
- 210
- Drucksensor
- 212
- Röhre
- 214
- Öffnung
- 215
- Drossel
- 216
- Membrane
- 218
- Kolben
- 220
- Abgasleitung
- B
- Pfeil
- 304
- Anordnung
- 332
- Druck
- 334
- Gefilterter Druck
- 341
- Punkt
- 342
- Punkt
- 343
- Punkt
- A1
- Abschnitt
- A2
- Abschnitt
- A3
- Abschnitt
- A4
- Abschnitt
- SWR
- Referenzwert
- SW
- Schwellenwert
- 405
- Anordnung
- 432
- Druck
- 451
- Linie
- 452
- Linie
- 453
- Linie
- 454
- Linie
- A1
- Abschnitt
- A2
- Abschnitt
- A3
- Abschnitt
- A4
- Abschnitt
- SWR
- Referenzwert
- SW
- Schwellenwert
- 506
- Anordnung
- 532
- Druck
- 534
- Gefilterter Druck
- 561
- Punkt
- 562
- Punkt
- 563
- Punkt
- 564
- Punkt
- A1
- Abschnitt
- A2
- Abschnitt
- A3
- Abschnitt
- A4
- Abschnitt
- SWR
- Referenzwert
- SW
- Schwellenwert
