DE102016222709A1 - Method for determining combustion misfires in a spark-ignited internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Es ist ein Verfahren zum Ermitteln von Verbrennungsaussetzern bei einem fremdgezündeten Verbrennungsmotor (10) beschrieben, das die Schritte zeitabhängiges Messen einer Drehzahl eines Abgasturboladers (26) und Ermitteln basierend auf der gemessenen zeitabhängigen Drehzahl, ob ein Verbrennungsaussetzer bei dem Verbrennungsmotor (10) vorliegt, aufweist.A method for determining misfiring in a spark-ignited internal combustion engine (10), comprising the steps of time-measuring a speed of an exhaust gas turbocharger (26) and determining based on the measured time-dependent speed whether a misfire is present in the internal combustion engine (10) ,

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein elektronisches Steuergerät zum Ermitteln von Verbrennungsaussetzern bei einem fremdgezündeten Verbrennungsmotor, ein Computerprogramm sowie ein maschinenlesbares Speichermedium.The invention relates to a method and an electronic control unit for determining combustion misfires in a spark-ignited internal combustion engine, a computer program and a machine-readable storage medium.

Stand der TechnikState of the art

Aus der Praxis ist es bekannt, dass fremdgezündete Verbrennungsmotoren, d.h. Ottomotoren, die als elektronisch angesteuertes Zündsystem zumindest eine Zündkerze aufweisen, um ein Brennstoff-Luft-Gemisch in einem Brennraum zumindest eines der Zündkerze zugeordneten Zylinders des Verbrennungsmotors zu zünden, Verbrennungsaussetzer aufweisen können. Bei solchen Verbrennungsaussetzern ist die Zündung des Brennstoff-Luft-Gemischs im Brennraum des Zylinders unzureichend oder fällt vollständig aus. Um solche Verbrennungsaussetzer zu erkennen, werden Onboard-Diagnoseverfahren zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern während des Betriebs des Verbrennungsmotors durchgeführt.From practice, it is known that spark ignited internal combustion engines, i. Gasoline engines, which have at least one spark plug as electronically controlled ignition system in order to ignite a fuel-air mixture in a combustion chamber of at least one of the spark plug associated cylinder of the internal combustion engine, may have misfires. In such combustion misfires, the ignition of the fuel-air mixture in the combustion chamber of the cylinder is insufficient or fails completely. To detect such misfires, onboard diagnostic methods for detecting misfires during operation of the internal combustion engine are performed.

Beispielweise beschreibt DE 196 27 540 A1 ein Verfahren zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern, bei denen eine Drehungleichförmigkeit einer Kurbelwellendrehbewegung einer Kurbelwelle, die mit dem bzw. den Zylindern des Verbrennungsmotors verbunden ist, analysiert wird. Es ist auch bekannt, über eine Auswertung eines Signals einer Lambdasonde, die in einem Abgasabführungssystem des Verbrennungsmotors angeordnet ist, Rückschlüsse auf das Vorliegen von Verbrennungsaussetzern des Verbrennungsmotors zu ziehen. Es ist auch möglich, in einem weiteren Verfahren zum Erkennen von Verbrennungsaussetzern entweder eine elektrische Spannung (eine sogenannte Verbrennungsspannung) an der bzw. den Zündkerzen oder einen lonenstrom an der Zündkerze bzw. den Zündkerzen zu detektieren.Example describes DE 196 27 540 A1 a method for detecting misfires, in which a rotational nonuniformity of a crankshaft rotational movement of a crankshaft, which is connected to the cylinder (s) of the internal combustion engine is analyzed. It is also known to draw conclusions about the presence of combustion misfires of the internal combustion engine via an evaluation of a signal of a lambda probe, which is arranged in an exhaust gas discharge system of the internal combustion engine. It is also possible, in another method for detecting misfires, to detect either an electrical voltage (a so-called combustion voltage) at the spark plug (s) or an ion current at the spark plug (s).

Es besteht ein Bedürfnis, Verbrennungsaussetzer bei fremdgezündeten Verbrennungsmotoren, insbesondere über weite Betriebsbereiche, auf einfache und effiziente Weise genau, insbesondere fehlerfrei, zu erkennen.There is a need to accurately detect combustion misfires in spark-ignited internal combustion engines, in particular over wide operating ranges, in a simple and efficient manner, in particular without errors.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es ist ein Verfahren und ein elektronisches Steuergerät zum Ermitteln von Verbrennungsaussetzern bei einem fremdgezündeten Verbrennungsmotor, ein Computerprogramm sowie ein maschinenlesbares Speichermedium gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereitgestellt.A method and electronic control apparatus for determining misfiring in a spark-ignition internal combustion engine, a computer program, and a machine-readable storage medium are provided in accordance with the independent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Ermitteln von Verbrennungsaussetzern bei einem fremdgezündeten Verbrennungsmotor bereitgestellt, das die Schritte zeitabhängiges Messen einer Drehzahl eines Abgasturboladers und Ermitteln basierend auf der gemessenen zeitabhängigen Drehzahl, ob ein Verbrennungsaussetzer bei dem Verbrennungsmotor vorliegt, aufweist.According to a first aspect, there is provided a method for determining combustion misfires in a spark-ignited internal combustion engine, comprising the steps of time-measuring a speed of an exhaust gas turbocharger and determining based on the measured time-dependent speed whether a combustion misfire is present in the internal combustion engine.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, das als Teil einer Onboard-Diagnose für einen fremdgezündeten Verbrennungsmotor sein kann, wird auf eine Drehzahl eines Abgasturboladers des Verbrennungsmotors zurückgegriffen, um Rückschlüsse auf Verbrennungsaussetzer bei einem Betrieb des Verbrennungsmotors zu schließen. Der Abgasturbolader des Verbrennungsmotors kann dabei typischerweise ein bezüglich des Zylinders bzw. der Zylinder abgasseitiges Turbinenrad und ein bezüglich des Zylinders bzw. der Zylinder lufteinlassseitiges Verdichterrad aufweisen, die über eine Läuferwelle miteinander verbunden sind. Das Verdichterrad, das Turbinenrad und die Läuferwelle können zusammen das sogenannte „Laufzeug“ bilden. Aus den Zylindern ausgestoßenes heißes Abgas treibt das Turbinenrad an, das wiederum das über die Läuferwelle verbundene Verdichterrad antreibt, das zum verbesserten Ansaugen von Kaltluft in die Verbrennungszylinder genutzt wird, da die Luft hierdurch komprimiert wird. In Abhängigkeit eines Arbeitstakts des Verbrennungsmotors unterliegt der Ausstoß des Abgases und damit die Drehbewegung des Abgasturboladers im Normalbetrieb einer gleichförmigen pulsartigen Bewegung, und eine Abweichung von diesem Normalverhalten kann einen Rückschluss auf einen Verbrennungsaussetzer in den Zylindern erlauben. Insbesondere kann sich eine sporadisch auftretende, fehlende oder unzureichende Verbrennung des Brennstoff-Luft-Gemischs in den Zylindern dabei beispielsweise durch einen niedrigeren Drehzahlhub des jeweiligen Abgaspulses bzw. das Ausbleiben eines solchen Drehzahlhubs äußern, da Abgas mit zumindest teilweise unverbranntem Brennstoff-Luft-Gemisch eine wesentlich geringere Enthalpie als Abgas aus vollständig verbranntem Brennstoff-Luft-Gemisch aufweist.In the method according to the invention, which may be part of an onboard diagnosis for a spark ignition internal combustion engine, a speed of an exhaust gas turbocharger of the internal combustion engine is used to draw conclusions about combustion misfires during operation of the internal combustion engine. The exhaust-gas turbocharger of the internal combustion engine can typically have a turbine wheel with exhaust gas relative to the cylinder or the cylinder and a compressor wheel which is connected to the cylinder or the cylinder on the air intake side and which are connected to one another via a rotor shaft. The compressor wheel, the turbine wheel and the rotor shaft together can form the so-called "power tool". Hot exhaust gas discharged from the cylinders drives the turbine wheel, which in turn drives the compressor wheel connected via the rotor shaft, which is used for improved suction of cold air into the combustion cylinders, as the air is thereby compressed. Depending on an operating cycle of the internal combustion engine, the exhaust gas emission and thus the rotational movement of the exhaust gas turbocharger undergo a uniform pulse-like movement during normal operation, and a deviation from this normal behavior may allow a conclusion to a combustion misfire in the cylinders. In particular, a sporadic, missing or inadequate combustion of the fuel-air mixture in the cylinders can be expressed for example by a lower speed of the respective exhaust pulse or the absence of such a speed, since exhaust with at least partially unburned fuel-air mixture a has significantly lower enthalpy than exhaust gas from fully combusted fuel-air mixture.

Da der Abgasturbolader vom Verbrennungsmotor, inklusive Kurbelwelle, sowie auch von dem gesamten weiteren Antriebsstrang, inklusive Getriebe, mechanisch entkoppelt ist, und somit keine Rückkopplungen zur Fahrbahnbeschaffenheit wie beispielsweise Bodenwellen in der Fahrbahn gegeben sind, können die über die Drehzahl des Abgasturboladers ermittelten Verbrennungsaussetzer, insbesondere im Gegensatz zu den aus der Drehbewegung der Kurbelwelle ermittelten Verbrennungsaussetzer, besser erkannt werden.Since the exhaust gas turbocharger from the internal combustion engine, including the crankshaft, as well as the entire other powertrain, including transmission, mechanically decoupled, and thus no feedbacks to the road conditions such as bumps are given in the road, determined via the speed of the exhaust gas turbocharger combustion misfires, in particular in contrast to the determined from the rotational movement of the crankshaft combustion misfire, be better recognized.

Das Erkennen von Verbrennungsaussetzern mittels der Drehzahl des Abgasturboladers ist insbesondere im Bereich niedriger Motordrehzahlen und Motorlasten vorteilhaft, bei denen beispielsweise Verfahren zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern basierend auf einer Drehungleichförmigkeit der Kurbelwellendrehbewegung besonders sensitiv auf Bodenwellen in der Fahrbahn reagieren würden. Bei Verbrennungsmotoren, die mit einem Zweimassenschwungrad zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe ausgestattet sind, kann eine robuste Detektion von sporadischen Verbrennungsaussetzern über ein Signal, das indikativ für eine Kurbelwellendrehbewegung ist, besonders schwierig sein. Das Verfahren kann daher insbesondere bei einer solchen Bauform des Antriebsstrangs verwendet werden, da der Abgasturbolader vom Verbrennungsmotor, vom Getriebe und vom Antriebsstrang mechanisch entkoppelt ist.The detection of combustion misfires by means of the rotational speed of the exhaust gas turbocharger is Especially in the range of low engine speeds and engine loads advantageous in which, for example, methods for detecting misfires based on a rotational irregularity of the crankshaft rotational movement would react particularly sensitive to bumps in the road. In internal combustion engines equipped with a dual mass flywheel between the internal combustion engine and the transmission, robust detection of sporadic combustion misfires via a signal indicative of crankshaft rotation may be particularly difficult. The method can therefore be used in particular in such a design of the drive train, since the exhaust gas turbocharger from the engine, the transmission and the drive train is mechanically decoupled.

Der Verbrennungsmotor kann einen oder mehrere Zylinder aufweisen, also einzylindrig oder mehrzylindrig ausgebildet sein.The internal combustion engine may have one or more cylinders, that is, be designed as a single-cylinder or multi-cylinder.

In einer Ausführungsform kann die Drehzahl eines Verdichterrads des Abgasturboladers gemessen werden. Dabei kann beispielsweise ein Sensor zum Messen der Drehzahl des Verdichterrads, beispielsweise ein Drehzahlsensor mit der Bezeichnung RS-T1-Sensor der Firma Robert Bosch GmbH verwendet werden. Die Anordnung des Sensors am Verdichterrad kann eine große Langlebigkeit des verwendeten Sensorbauteils bewirken, da die Luftansaugseite des Abgasturboladers kälter als die Abgasseite des Abgasturboladers ist. Die Genauigkeit der Drehzahlmessung wird nicht beeinflusst, da das Turbinenrad mit dem Verdichterrad über eine Läuferwelle verbunden ist und damit dieselbe Drehbewegung aufweist.In one embodiment, the rotational speed of a compressor wheel of the exhaust gas turbocharger can be measured. In this case, for example, a sensor for measuring the rotational speed of the compressor wheel, for example, a speed sensor with the name RS-T1 sensor from Robert Bosch GmbH can be used. The arrangement of the sensor on the compressor wheel can cause a great longevity of the sensor component used, since the air intake side of the exhaust gas turbocharger is colder than the exhaust gas side of the exhaust gas turbocharger. The accuracy of the speed measurement is not affected because the turbine wheel is connected to the compressor wheel via a rotor shaft and thus has the same rotational movement.

Zusätzlich oder alternativ kann die Drehzahl des Turbinenrads des Abgasturboladers gemessen werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Drehzahl der Läuferwelle des Abgasturboladers gemessen werden. Dazu können entsprechende Sensoren zum Messen der Drehzahl des Turbinenrads bzw. der Läuferwelle vorgesehen sein, die als RS-T1-Sensor ausgestaltet sein können.Additionally or alternatively, the rotational speed of the turbine wheel of the exhaust gas turbocharger can be measured. Additionally or alternatively, the rotational speed of the rotor shaft of the exhaust gas turbocharger can be measured. For this purpose, corresponding sensors for measuring the rotational speed of the turbine wheel or the rotor shaft can be provided, which can be configured as an RS-T1 sensor.

In einer Ausführungsform kann der Verbrennungsaussetzer ermittelt werden, indem eine maximale Amplitude eines Drehzahlhubs der gemessenen zeitabhängigen Drehzahl mit einem Referenzamplitudenwert verglichen wird, wobei der Verbrennungsaussetzer vorliegen kann, wenn die maximale Amplitude des Drehzahlhubs der gemessenen zeitabhängigen Drehzahl kleiner als der Referenzamplitudenwert ist. Diese Maßnahme kann eine hochaufgelöste, präzise Erkennung des Verbrennungsaussetzers ermöglichen, indem die einzelnen Abgaspulse aufgrund des ausströmenden, heißen und mit Enthalpie behafteten Abgases jedes Verbrennungsvorgangs derart analysiert wird, dass pro Abgaspuls eine maximale Amplitude der Drehzahlerhöhung in einem Drehzahlhub bestimmt wird. Setzt beispielsweise die Verbrennung aus, äußert sich dies unmittelbar durch eine wesentlich geringere maximale Drehzahlamplitude des jeweiligen Abgaspulses, so dass ein kleinerer Drehzahlhub vorliegt oder ein solcher Drehzahlhub ausbleibt. Ein Vergleich mit einem Referenzamplitudenwert ermöglicht also auf einfache und genaue Weise eine Ermittlung, ob ein Verbrennungsaussetzer vorliegt oder nicht.In one embodiment, the misfire may be determined by comparing a maximum amplitude of a speed swing of the measured time-dependent speed with a reference amplitude value, wherein the misfire may be present when the maximum amplitude of the speed swing of the measured time-dependent speed is less than the reference amplitude value. This measure can enable a high-resolution, precise detection of the misfire by the individual exhaust pulses is analyzed due to the effluent, hot and enthalpy-containing exhaust gas combustion process such that per exhaust pulse, a maximum amplitude of the speed increase is determined in a Drehzahlhub. If, for example, the combustion stops, this manifests itself directly by a significantly lower maximum rotational speed amplitude of the respective exhaust pulse, so that a smaller rotational speed stroke is present or such a rotational speed stroke does not occur. A comparison with a reference amplitude value thus makes it possible in a simple and accurate way to determine whether a misfire is present or not.

Die maximale Amplitude des Drehzahlhubs kann derart ermittelt werden, indem ein quantitativer Unterschied zwischen einem Amplitudenmaximum des Drehzahlhubs und einem Referenzbezugsniveau ermittelt werden kann. Das Referenzbezugsniveau kann einer Drehzahl von Null entsprechen oder einer im Wesentlichen konstanten Drehzahl des Abgasturboladers oder einer linear ansteigenden bzw. abfallenden Drehzahl des Abgasturboladers, ausgehend von dieser ein Ansteigen der Drehzahl in dem Drehzahlhub ermittelbar ist. Eine solche konstante Drehzahl kann beispielsweise dadurch auftreten, dass der Abgasturbolader im Betrieb des Verbrennungsmotors eine Drehgeschwindigkeit ungleich von Null erreicht hat. Eine linear ansteigende bzw. abfallende Drehzahl kann beispielsweise dadurch auftreten, dass der Abgasturbolader sich im Betrieb des Verbrennungsmotors gleichmäßig beschleunigt bzw. abbremst. Um die maximale Amplitude zu ermitteln, kann insbesondere eine Auswertezeiteinheit zugrunde gelegt werden, welche einer Phase eines Arbeitstakt eines Zylinders, d.h. einer Zeit zum Verdichten des Brennstoff-Gas-Gemischs, zum Expandieren des Brennstoff-Gas-Gemischs, zum Ausschieben des verbrannten Brennstoff-Gas-Gemischs in Form von Abgas oder zum Ansaugen von Luft bei Verwendung einer Brennstoffdirekteinspritzung bzw. Ansaugen eines Brennstoff-Gas-Gemischs bei Verwendung einer Saugrohreinspritzung, entspricht. In Abhängigkeit der Anzahl der Zylinder kann mit anderen Worten die Auswertezeiteinheit ermittelt werden, die einem Intervall von 720 Grad Kurbelwelle / Anzahl der Zylinder entsprechen kann. In jedem der Auswertezeiteinheiten ist dann ein Drehzahlhub zu erwarten, dessen maximale Amplitude ermittelt werden kann.The maximum amplitude of the Drehzahlhubs can be determined such that a quantitative difference between an amplitude maximum of the Drehzahlhubs and a reference reference level can be determined. The reference reference level may correspond to a rotational speed of zero or a substantially constant rotational speed of the exhaust gas turbocharger or a linearly rising or falling rotational speed of the exhaust gas turbocharger, on the basis of which an increase in rotational speed in the rotational speed stroke can be determined. Such a constant speed can occur, for example, in that the exhaust gas turbocharger has reached a rotational speed not equal to zero during operation of the internal combustion engine. A linearly rising or falling speed can occur, for example, in that the exhaust gas turbocharger accelerates or decelerates uniformly during operation of the internal combustion engine. In order to determine the maximum amplitude, it is possible in particular to use an evaluation unit which corresponds to a phase of a working cycle of a cylinder, i. a time for compressing the fuel-gas mixture, for expanding the fuel-gas mixture, for expelling the combusted fuel-gas mixture in the form of exhaust gas or for drawing in air when using a direct fuel injection or a fuel gas Mixture when using a port injection, corresponds. In other words, the evaluation unit which can correspond to an interval of 720 degrees crankshaft / number of cylinders can be determined as a function of the number of cylinders. In each of the evaluation units then a speed increase is expected, the maximum amplitude can be determined.

In einer Ausführungsform kann der Referenzamplitudenwert einem Bruchteil eines Durchschnittswerts oder einem Durchschnittswert von maximalen Amplituden von Drehzahlhüben der gemessenen zeitabhängigen Drehzahl bei einem Betrieb ohne Verbrennungsaussetzer entsprechen. Dies ermöglicht eine dynamische Festlegung des Referenzamplitudenwerts in Abhängigkeit des Betriebspunkts des Verbrennungsmotors, also bei verschiedener Motordrehzahl und/oder Lastbereichen. Alternativ kann der Referenzamplitudenwert fest vorgegeben sein.In one embodiment, the reference amplitude value may correspond to a fraction of an average value or an average value of maximum amplitudes of rotational speed hubs of the measured time-dependent rotational speed in an operation without combustion misfires. This allows a dynamic determination of the reference amplitude value as a function of the operating point of the internal combustion engine, that is, at different engine speeds and / or load ranges. Alternatively, the reference amplitude value may be fixed.

Zusätzlich oder alternativ kann ein Verbrennungsaussetzer ermittelt werden, indem eine Halbwertsbreite des Drehzahlhubs der gemessenen zeitabhängigen Drehzahl während des Abgaspulses ermittelt und mit einem entsprechenden Referenzhalbwertsbreitenwert verglichen wird, wobei der Verbrennungsaussetzer vorliegt, wenn die Halbwertsbreite des Drehzahlhubs der zeitabhängigen Drehzahl kleiner als der Referenzhalbwertsbreitenwert ist. Die Halbwertsbreite des Drehzahlhubs kann in der Auswertezeiteinheit derart ermittelt werden, indem der Drehzahlhub beispielsweise mit einer Kurve angepasst wird, dessen Kurvenhalbwertsbreite der Halbwertsbreite entspricht. Ähnlich wie der Referenzamplitudenwert kann der Referenzhalbwertsbreitenwert einem Bruchteil eines Durchschnittswerts oder einem Durchschnittswert von Halbwertsbreiten von Drehzahlhüben der gemessenen zeitabhängigen Drehzahl bei einem Betrieb ohne Verbrennungsaussetzer entsprechen oder ein fest vorgegebener Wert sein. Diese Maßnahme kann ebenfalls eine einfache, effiziente und genaue Erkennung von Verbrennungsaussetzern bei einem Betrieb des Verbrennungsmotors ermöglichen. Additionally or alternatively, a misfire may be determined by determining a half-width of the measured time-dependent speed during the exhaust pulse and comparing it to a corresponding reference half-value value, the misfire being present when the half-width of the speed-hump of the time-dependent speed is less than the reference half-value value. The half-width of the Drehzahlhubs can be determined in the evaluation unit such that the speed is adjusted, for example, with a curve whose curve half-width corresponds to the half-width. Similar to the reference amplitude value, the reference half-value width value may correspond to a fraction of an average value or an average value of half-widths of speed hubs of the measured time-dependent speed in non-misfire mode or may be a fixed value. This measure may also allow a simple, efficient and accurate detection of misfiring during operation of the internal combustion engine.

In einer Ausführungsform kann eine Ladedruckregelklappe zum Verschließen einer Bypassleitung zum Vorbeiführen eines Abgases an einem Turbinenrad des Abgasturboladers derart elektrisch angesteuert werden, dass die gemessene zeitabhängige Drehzahl ausreichend groß ist, um den Verbrennungsaussetzer basierend auf der gemessenen zeitabhängigen Drehzahl zu ermitteln. Die Ladedruckregelklappe kann dabei auch unter dem Begriff „Wastegate-Ventil“ bekannt sein. Diese Maßnahme kann es ermöglichen, dass bei sehr geringen Motordrehzahlen und Motorlasten oder auch bei sehr hohen Motordrehzahlen und Motorlasten das aus den Zylindern ausströmende Abgas nicht vollständig über die Bypassleitung am Abgasturbolader vorbeigeführt wird, sondern dass die Ladedruckregelklappe geringfügig geöffnet wird, so dass Abgas das Turbinenrad antreiben und somit die Drehzahl des Abgasturboladers zeitabhängig gemessen werden kann. Somit kann das Verfahren über weite Betriebsbereiche Verbrennungsaussetzer genau und sicher erkennen.In one embodiment, a wastegate for closing a bypass line for passing an exhaust gas to a turbine of the exhaust gas turbocharger may be electrically controlled such that the measured time-dependent speed is sufficiently large to determine the misfire based on the measured time-dependent speed. The wastegate may also be known by the term "wastegate valve". This measure may allow that at very low engine speeds and engine loads or even at very high engine speeds and engine loads flowing out of the cylinders exhaust gas is not completely bypassed via the bypass line on the turbocharger, but that the wastegate is slightly opened, so that exhaust gas turbine drive and thus the speed of the exhaust gas turbocharger can be measured time-dependent. Thus, the method can accurately and reliably detect misfiring over wide operating ranges.

In einer Ausführungsform können variabel einstellbare Leitschaufeln des Turbinenrads des Abgasturboladers derart elektrisch angesteuert werden, dass die gemessene zeitabhängige Drehzahl ausreichend groß ist, um den Verbrennungsaussetzer basierend auf der gemessenen zeitabhängigen Drehzahl zu ermitteln. Diese Maßnahme kann alternativ zu einem Regulieren des Abgasstroms über die Ladedruckregelklappe durchgeführt werden. Die entsprechend variabel einstellbaren Turbinengeometrien des Turbinenrads, bei denen eine Bauform der Leitschaufeln des Turbinenrads durch Anstellen der Leitschaufeln mittels elektrischer Ansteuerung verändert werden können, können bewirken, dass eine ausreichend große Abgasmasse zur Verfügung steht, die über das Turbinenrad geleitet werden kann. Somit kann das Verfahren über weite Betriebsbereiche und Turbinengeometrien Verbrennungsaussetzer genau und sicher erkennen.In one embodiment, variably adjustable guide vanes of the turbine wheel of the exhaust gas turbocharger may be electrically controlled such that the measured time-dependent speed is sufficiently large to determine the misfire based on the measured time-dependent speed. This measure may alternatively be performed to regulate the exhaust gas flow via the wastegate. The corresponding variably adjustable turbine geometries of the turbine wheel, in which a design of the guide vanes of the turbine wheel can be changed by adjusting the vanes by means of electrical control, can cause a sufficiently large exhaust mass is available, which can be passed through the turbine. Thus, the process can accurately and reliably detect combustion misfires over wide operating ranges and turbine geometries.

In einer Ausführungsform weist das Verfahren ferner Ermitteln einer Drehungleichförmigkeit einer Drehbewegung einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und Ermitteln basierend auf der ermittelten Drehungleichförmigkeit, ob ein Verbrennungsaussetzer bei dem Verbrennungsmotor vorliegt, auf. Diese Maßnahme kann beispielsweise selektiv für bestimmte Betriebsbereiche des Verbrennungsmotors angewendet werden, bei denen Verbrennungsaussetzer unzureichend genau basierend auf der gemessenen zeitabhängigen Drehzahl des Abgasturboladers erkannt werden können. Dadurch ist es möglich, über weite Betriebsbereiche des Verbrennungsmotors eine genaue Erkennung von Verbrennungsaussetzern sicher zu stellen. Alternativ ist es ebenfalls möglich, dass beide Verfahren gleichzeitig angewendet werden, um zu ermitteln, ob die erkannten Verbrennungsaussetzer plausibel sind, indem die Ergebnisse beider Ermittlungstechniken miteinander verglichen werden. Insgesamt kann die Genauigkeit des Verfahrens erhöht werden.In one embodiment, the method further comprises determining rotational nonuniformity of rotational motion of a crankshaft of the internal combustion engine and determining based on the determined rotational nonuniformity whether a combustion misfire is present in the internal combustion engine. This measure can for example be used selectively for certain operating ranges of the internal combustion engine, in which combustion misfires can be detected with insufficient accuracy based on the measured time-dependent speed of the exhaust gas turbocharger. This makes it possible to ensure accurate detection of combustion misfires over wide operating ranges of the internal combustion engine. Alternatively, it is also possible for both methods to be used simultaneously to determine if the detected misfires are plausible by comparing the results of both detection techniques. Overall, the accuracy of the method can be increased.

Das Ermitteln der Drehungleichförmigkeit kann beispielweise mittels zeitabhängigen Messen einer Drehzahl der Kurbelwelle durchgeführt werden. In diesem Fall kann ermittelt werden, dass der Verbrennungsaussetzer vorliegt, wenn die Drehzahl kurzeitig absinkt. Alternativ oder zusätzlich kann das Ermitteln der Drehungleichförmigkeit dadurch bewerkstelligt werden, dass, wie in DE 196 27 540 A1 beschrieben, eine Zeit gemessen wird, die verstreicht, bis die Kurbelwelle um eine definierten Drehwinkel weiterdreht. In diesem Fall kann festgestellt werden, dass der Verbrennungsaussetzer vorliegt, wenn die gemessene Zeitdauer bzw. eine davon abgeleitete Größe kurzzeitig ansteigt.The determination of the rotational irregularity can be carried out, for example, by means of time-dependent measurement of a rotational speed of the crankshaft. In this case, it can be determined that the combustion misfire exists when the speed drops short time. Alternatively or additionally, the determination of the rotational nonuniformity can be accomplished by, as in DE 196 27 540 A1 described, a time is measured, which elapses until the crankshaft continues to rotate by a defined rotation angle. In this case, it can be determined that the combustion misfire is present when the measured time duration or a quantity derived therefrom increases briefly.

In einer Ausführungsform kann der Verbrennungsaussetzer bei dem Verbrennungsmotor vorliegen, wenn der Verbrennungsaussetzer basierend auf der gemessenen zeitabhängigen Drehzahl und der Drehungleichförmigkeit ermittelt wird. Somit können Fehler bei der Ermittlung der Verbrennungsaussetzer mittels einer der beiden Techniken vermieden werden.In one embodiment, the combustion misfire may be present in the internal combustion engine when the misfire is determined based on the measured time-dependent speed and rotational nonuniformity. Thus, errors in determining the misfires can be avoided by one of the two techniques.

Sofern ein Verbrennungsaussetzer ermittelt wird, kann der Verbrennungsmotor geeignet angesteuert werden, um entsprechende Gegenmaßnahmen einzuleiten, mittels der eine Verbrennung in den Zylindern verbessert wird. Solche Gegenmaßnahmen können beispielsweise die Begrenzung der darstellbaren Last des Verbrennungsmotors und/oder die Begrenzung bzw. die Reduzierung des Ventilüberschnitts der Ein- und Auslassventile der Zylinder aufweisen, d.h. die Zeit kann minimiert oder auf Null gesetzt werden, in der das Einlassventil und das Auslassventil des jeweiligen Zylinders beide gleichzeitig geöffnet sind, so dass das im Zylinder verbleibende Restgas begrenzt und so die Verbrennung verbessert werden kann.If a combustion misfire is detected, the internal combustion engine can be suitably controlled to initiate appropriate countermeasures, by means of which combustion in the cylinders is improved. Such countermeasures can be, for example, the limitation of the representable load of the internal combustion engine and / or have the limitation or reduction of the valve overlap of the intake and exhaust valves of the cylinder, ie the time can be minimized or set to zero, in which the intake valve and the exhaust valve of the respective cylinder are both open simultaneously, so that the residual gas remaining in the cylinder limited and so the combustion can be improved.

Gemäß einem zweiten Aspekt ist ein elektronisches Steuergerät zum Ermitteln von Verbrennungsaussetzern bei einem fremdgezündeten Verbrennungsmotor bereitgestellt, das dazu eingerichtet ist, Schritte eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt durchzuführen. Dabei kann das elektronische Steuergerät beispielsweise als herkömmlicher Prozessor ausgebildet sein, auf dem ein spezielles Computerprogramm abläuft, das das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt steuert. Alternativ oder zusätzlich kann das elektronische Steuergerät entsprechende Einheiten aufweisen, die eine oder mehrere Verfahrensschritte durchführen können. Dabei können das elektronische Steuergerät bzw. die Einheiten beispielweise mittels entsprechender Schaltungen realisiert sein. According to a second aspect, there is provided an electronic control unit for detecting combustion misfires in a spark-ignited internal combustion engine arranged to perform steps of a method according to the first aspect. In this case, the electronic control unit can be designed, for example, as a conventional processor on which runs a special computer program which controls the method according to the first aspect. Alternatively or additionally, the electronic control unit may have corresponding units that can perform one or more method steps. In this case, the electronic control unit or the units can be realized for example by means of corresponding circuits.

Gemäß einem dritten Aspekt ist ein Computerprogramm bereitgestellt, das dazu eingerichtet ist, Schritte eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt durchzuführen.According to a third aspect, there is provided a computer program configured to perform steps of a method according to the first aspect.

Gemäß einem vierten Aspekt ist ein maschinenlesbares Speichermedium bereitgestellt, auf welchem ein Computerprogramm gemäß dem dritten Aspekt gespeichert ist. Das maschinenlesebare Speichermedium kann beispielsweise als externer Speicher, als interner Speicher, als Festplatte oder als USB-Speichergerät ausgebildet sein.According to a fourth aspect, a machine-readable storage medium is provided, on which a computer program according to the third aspect is stored. The machine-readable storage medium can be designed, for example, as an external memory, as an internal memory, as a hard disk or as a USB memory device.

Figurenlistelist of figures

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Ansicht eines Verbrennungsmotors und ein elektronisches Steuergerät gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 2 ein Verfahren zum Ermitteln von Verbrennungsaussetzern bei dem Verbrennungsmotor in 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
  • 3 ein schematisches Diagramm, das eine zeitabhängige Drehzahl eines Abgasturboladers des Verbrennungsmotors in 1 zeigt.
Preferred embodiments of the present invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:
  • 1 a schematic view of an internal combustion engine and an electronic control unit according to an embodiment;
  • 2 a method for determining combustion misfires in the internal combustion engine in 1 according to an embodiment; and
  • 3 a schematic diagram showing a time-dependent speed of an exhaust gas turbocharger of the internal combustion engine in 1 shows.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments

Ein in 1 gezeigter, als Ottomotor ausgebildeter Verbrennungsmotor 10 eines Antriebstrangs 11 weist vier Zylindern 12a-12d auf, die mit einem Luftzuführungssystem 14 und einem Abgasabführungssystem 16 verbunden sind. In jedem der Zylinder 12a-12d ist ein Kolben 18a-18d angeordnet, der über eine entsprechende Hubstange mit einer Kurbelwelle 20 des Verbrennungsmotors 10 verbunden ist. Eine Zündkerze 22a-22d ist an jedem der vier Zylinder 12a-12d vorgesehen und ermöglicht eine Verbrennung eines über das Luftzuführungssystem 14 zuführbares Brennstoff-Luft-Gemischs in einem Brennraum 24a-24d des zugeordneten Zylinders 12a-12d. Die Zylinder 12a-12d sind dazu eingerichtet, in einem Viertaktbetrieb zu arbeiten, bei dem das innere freie Volumen im Brennraum 24a-24d der Zylinder 12a-12d mittels der Kolben 18a-18d verkleinerbar bzw. vergrößerbar ist, um die Kurbelwelle 20 anzutreiben.An in 1 shown, designed as a gasoline engine combustion engine 10 a drive train 11 has four cylinders 12a - 12d on top of that with an air delivery system 14 and an exhaust removal system 16 are connected. In each of the cylinders 12a - 12d is a piston 18a - 18d arranged, via a corresponding lifting rod with a crankshaft 20 of the internal combustion engine 10 connected is. A spark plug 22a - 22d is on each of the four cylinders 12a - 12d provided and allows combustion of a via the air supply system 14 Feedable fuel-air mixture in a combustion chamber 24a - 24d of the associated cylinder 12a - 12d , The cylinders 12a - 12d are set to work in a four-stroke operation, where the internal free volume in the combustion chamber 24a - 24d the cylinder 12a - 12d by means of the pistons 18a - 18d is reducible or enlargeable to the crankshaft 20 drive.

Pulsartig ausgestoßenes Abgas ist über das Abgasabführungssystem 16 einem Abgasturbolader 26 des Verbrennungsmotors 10 zuführbar, das ein Turbinenrad 28 und ein Verdichterrad 30 aufweist, die über eine Läuferwelle 32 miteinander verbunden sind. Das Turbinenrad 28 kann in einer Ausführungsform variable, elektrisch einstellbare Leitschaufeln 33 aufweisen. In einer alternativen Ausführungsform kann der Turbolader 26 eine in dem Abgasabführungssystem 16 eingebaute, elektronisch angesteuerte Ladedruckregelklappe 34 aufweisen. Zum besseren Verständnis sind sowohl die formvariablen Leitschaufeln 33 als auch die Ladedruckregelklappe 34 in 1 dargestellt.Pulsed exhaust gas is exhausted via the exhaust system 16 an exhaust gas turbocharger 26 of the internal combustion engine 10 can be fed, that is a turbine wheel 28 and a compressor wheel 30 that has a rotor shaft 32 connected to each other. The turbine wheel 28 In one embodiment, variable, electrically adjustable vanes 33 exhibit. In an alternative embodiment, the turbocharger 26 one in the exhaust removal system 16 built-in, electronically controlled wastegate 34 exhibit. For better understanding, both the variable-shape vanes 33 as well as the wastegate 34 in 1 shown.

Durch die Ladedruckregelklappe 34 kann dem Turbinenrad 28 Gas zugeführt werden, wenn sich die Ladedruckregelklappe 34 in einer Offenstellung (durchgezogen gezeichnet) befindet. In einer Schließstellung (gestrichelt gezeichnet) ist die Ladedruckregelklappe 34 dazu eingerichtet, zu verhindern, dass das Abgas aus dem Brennraum 24a-24d dem Abgasturbolader 26 zugeführt wird, bzw. die Ladedruckregelklappe 34 ist dazu eingerichtet, das Abgas einer Bypassleitung 36 zuzuführen, die das Abgas an dem Turbinenrad 28 vorbei führt.Through the wastegate 34 can the turbine wheel 28 Gas are supplied when the wastegate 34 in an open position (drawn drawn) is located. In a closed position (dashed line) is the wastegate 34 set up to prevent the exhaust gas from the combustion chamber 24a - 24d the exhaust gas turbocharger 26 is fed, or the wastegate 34 is adapted to the exhaust gas of a bypass line 36 feed the exhaust gas to the turbine wheel 28 leads past.

Ein Drehzahlsensor 38 zum Messen einer Drehzahl des Verdichterrads 30 ist an dem Verdichterrad 30 angeordnet. Alternativ kann der Drehzahlsensor 38 am Turbinenrad 28 oder an der Läuferwelle 32 angeordnet sein. Ferner ist ein weiterer Drehzahlsensor 40 zum Messen der Drehzahl der Kurbelwelle 20 an der Kurbelwelle 20 angeordnet. Messsignale der Drehzahlsensoren 38, 40 werden einem elektronischen Steuergerät 42 zugeführt, das Teil einer elektronischen Motorsteuerung (Engl. electronic control unit, ECU) sein kann und dazu eingerichtet ist, Verbrennungsaussetzer des Verbrennungsmotors 10 während des Betriebs zu ermitteln und den Verbrennungsmotor 10 geeignet anzusteuern, um Gegenmaßnahmen einzuleiten. Solche Gegenmaßnahmen können beispielsweise ein Begrenzen der maximal zulässigen Last des Verbrennungsmotors 10 umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann als Gegenmaßnahme der maximale Ventilüberschnitt der Ein- und Auslassventile der Zylinder 12a-12d begrenzt werden, so dass weniger Restgas in den jeweiligen Zylindern verbleibt, wodurch die Verbrennung verbessert wird.A speed sensor 38 for measuring a rotational speed of the compressor wheel 30 is on the compressor wheel 30 arranged. Alternatively, the speed sensor 38 at the turbine wheel 28 or at the rotor shaft 32 be arranged. Furthermore, another speed sensor 40 for measuring the rotational speed of the crankshaft 20 on the crankshaft 20 arranged. Measuring signals of the speed sensors 38 . 40 become an electronic control unit 42 which may be part of an electronic engine control unit (ECU) and is adapted to misfire the combustion engine 10 during operation and to determine the internal combustion engine 10 Appropriate to initiate countermeasures. Such countermeasures can be for example Limiting the maximum permissible load of the internal combustion engine 10 include. Alternatively or additionally, as a countermeasure, the maximum valve overlap of the intake and exhaust valves of the cylinder 12a - 12d be limited, so that less residual gas remains in the respective cylinders, whereby the combustion is improved.

Das elektronische Steuergerät 42 weist eine erste Einheit 44 zum Ermitteln der Drehzahl basierend auf den von den Sensoren 38, 40 gemessenen Drehzahlen und eine Einheit 46 auf, die dazu eingerichtet ist, die Verbrennungsaussetzer des Verbrennungsmotors 10 basierend auf einem Ausgabesignal der Einheit 44 zu ermitteln.The electronic control unit 42 has a first unit 44 for determining the speed based on that of the sensors 38 . 40 measured speeds and one unit 46 which is adapted to the combustion misfires of the internal combustion engine 10 based on an output signal of the unit 44 to investigate.

Während eines Betriebs des Verbrennungsmotors 10 wird das im Folgenden beschriebene Verfahren zum Ermitteln von Verbrennungsaussetzern des Verbrennungsmotors 10 durchgeführt. Wie 2 gezeigt, wird in einem ersten Verfahrensschritt S2, der von dem Sensor 38 ausgeführt wird, eine Drehzahl des Verdichterrads 30 des Abgasturboladers 26 zeitabhängig in vorgegeben Zeitintervallen gemessen. Alternativ wird in diesem Verfahrensschritt S2 die Drehzahl des Turbinenrads 28 oder der Läuferwelle 32 gemessen. In einem weiteren Verfahrensschritt S4, der von der Einheit 44 des elektronischen Steuergeräts 42 ausgeführt wird, wird bestimmt, ob die gemessene, zeitabhängige Drehzahl des Verdichterrads 30 betragsmäßig ausreichend groß ist, um Verbrennungsaussetzer bei dem Verbrennungsmotor 10 zu erkennen. Dazu wird beispielsweise bestimmt, ob die gemessenen Drehzahlen betragsmäßig über einen Abgaspuls des aus dem Brennraum 24a-24d ausgestoßenen Abgases hinweg gesehen, der einer Auswertezeiteinheit darstellt, ausreichend groß sind und/oder eine ausreichend große Halbwertsbreite haben.During operation of the internal combustion engine 10 is the method described below for determining combustion misfires of the internal combustion engine 10 carried out. As 2 is shown in a first method step S2, by the sensor 38 is executed, a speed of the compressor wheel 30 the exhaust gas turbocharger 26 time-dependent measured in given time intervals. Alternatively, in this method step S2, the rotational speed of the turbine wheel 28 or the rotor shaft 32 measured. In a further method step S4, that of the unit 44 of the electronic control unit 42 is executed, it is determined whether the measured, time-dependent speed of the compressor wheel 30 is sufficiently large in size to misfire in the internal combustion engine 10 to recognize. For this purpose, it is determined, for example, whether the measured rotational speeds amount in terms of an exhaust pulse from the combustion chamber 24a - 24d seen exhaust gas, which represents an evaluation unit, are sufficiently large and / or have a sufficiently large half-width.

Ist dies der Fall, wird in einem Verfahrensschritt S6, der von der Einheit 46 des elektronischen Steuergeräts 42 ausgeführt wird, ermittelt, ob die maximale Amplitude eines Drehzahlhubs der gemessenen zeitabhängigen Drehzahl in der Auswertezeiteinheit des Ausgabepulses kleiner als ein vorgegebener Referenzamplitudenwert ist. Alternativ oder zusätzlich kann in dem Schritt S6 ermittelt werden, ob die Halbwertbreite des Drehzahlhubs der gemessenen zeitabhängigen Drehzahl in der Zeiteinheit des Ausgabepulses kleiner als ein vorgegebener Referenzhalbwertbreitenwert ist.If this is the case, in a step S6, the unit 46 of the electronic control unit 42 is executed, determines whether the maximum amplitude of a Drehzahlhubs the measured time-dependent speed in the evaluation time unit of the output pulse is less than a predetermined reference amplitude value. Alternatively or additionally, it can be determined in step S6 whether the half-value width of the rotational speed of the measured time-dependent rotational speed in the time unit of the output pulse is smaller than a predetermined reference half-value width value.

Wird zumindest eine der Ermittlungen des Schritts S6 bejaht, wird in einem Verfahrensschritt S8, der ebenfalls von der Einheit 46 des elektronischen Steuergeräts 42 ausgeführt wird, bestimmt, dass ein Verbrennungsaussetzer bei dem Verbrennungsmotor 10 vorliegt.If at least one of the determinations of step S6 is affirmative, in a method step S8, which is also performed by the unit 46 of the electronic control unit 42 is executed determines that a misfire in the internal combustion engine 10 is present.

Wird allerdings in dem Verfahrensschritt S4 bestimmt, dass die gemessene Drehzahl nicht ausreichend groß ist, um zuverlässig Verbrennungsaussetzer zu erkennen, wird in einem Verfahrensschritt S10, der von der Einheit 46 des elektronischen Steuergeräts 42 ausgeführt wird, sofern vorhanden, die Ladedruckregelklappe 34 derart angesteuert, dass die Ladedruckregelklappe 34 sich geringfügig öffnet bzw. weiter öffnet, um den Abgasstrom über das Turbinenrad 28 zu initiieren bzw. zu erhöhen. Alternativ können die Leitschaufeln 33 des Turbinenrads 28 derart angestellt werden, dass die Abgasmasse über das Turbinenrad 28 vergrößert ist. Im Anschluss daran wird wieder der Verfahrensschritt S2, S4 ausgeführt.If, however, it is determined in method step S4 that the measured rotational speed is not sufficiently high in order to reliably detect combustion misfires, in a method step S10 which is determined by the unit 46 of the electronic control unit 42 is executed, if any, the wastegate 34 controlled such that the wastegate 34 slightly opens or further opens to the exhaust gas flow through the turbine wheel 28 to initiate or increase. Alternatively, the vanes 33 of the turbine wheel 28 be made such that the exhaust gas mass via the turbine wheel 28 is enlarged. Following this, the method step S2, S4 is carried out again.

Wird in dem Verfahrensschritt S6 bestimmt, dass die maximale Amplitude größer als der oder gleich dem Referenzamplitudenwert ist und/oder die Halbwertbreite größer als der oder gleich dem Referenzhalbwertbreitenwert ist, wird in einem Verfahrensschritt S12 bestimmt, dass kein Verbrennungsaussetzer, also ein Normalbetrieb des Verbrennungsmotors 10 ohne Aussetzer, vorliegt.If it is determined in method step S6 that the maximum amplitude is greater than or equal to the reference amplitude value and / or the half-value width is greater than or equal to the reference half-value width value, it is determined in a method step S12 that no combustion misfire, ie normal operation of the internal combustion engine 10 without dropouts, is present.

Optional kann in einem Verfahrensschritt S14, der von dem Sensor 40 ausgeführt wird, eine zeitabhängige Drehzahl der Kurbelwelle 20 gemessen werden. In einem optionalen Verfahrensschritt S16, der von der Einheit 44 des elektronischen Steuergeräts 42 ausgeführt wird, wird eine Drehungleichförmigkeit der Kurbelwelle 20 basierend auf der gemessenen Drehzahl der Kurbelwelle 20 ermittelt. In einem optionalen Verfahrensschritt S18, der von der Einheit 46 des elektronischen Steuergeräts 42 ausgeführt wird, wird basierend aus der Drehungleichförmigkeit, speziell der gemessenen Drehzahl der Kurbelwelle 20, bestimmt, ob ein Verbrennungsaussetzer des Verbrennungsmotors 10 vorliegt.Optionally, in a method step S14 performed by the sensor 40 is executed, a time-dependent speed of the crankshaft 20 be measured. In an optional method step S16 performed by the unit 44 of the electronic control unit 42 is executed, a rotational nonuniformity of the crankshaft 20 based on the measured speed of the crankshaft 20 determined. In an optional method step S18 performed by the unit 46 of the electronic control unit 42 is performed, is based on the rotational nonuniformity, especially the measured speed of the crankshaft 20 , determines whether a combustion misfire of the internal combustion engine 10 is present.

Ist dies der Fall, wird in einem optionalen Verfahrensschritt S20, der von der Einheit 46 des elektronischen Steuergeräts 42 ausgeführt wird, verglichen, ob in den beiden Schritten S6 und S18 ermittelt wurde, dass ein Verbrennungsaussetzer vorliegt. Ist dies der Fall, wird der Schritt S8 ausgeführt. Ist dies nicht der Fall, wird in dem Verfahrensschritt S12 festgestellt, dass ein Normalbetrieb des Verbrennungsmotors 12 vorliegt.If this is the case, in an optional method step S20, the unit 46 of the electronic control unit 42 is executed, it is determined whether it has been determined in the two steps S6 and S18 that there is a combustion misfire. If so, step S8 is executed. If this is not the case, it is determined in the method step S12 that a normal operation of the internal combustion engine 12 is present.

Ist die Ermittlung in dem Schritt S18 negativ, wird ebenfalls in einem Schritt S12 festgestellt, dass der Normalbetrieb ohne Verbrennungsaussetzer vorliegt. In diesem Fall kann das Verfahren ohne den Schritt S20 ausgeführt werden.If the determination in step S18 is negative, it is also determined in a step S12 that the normal operation exists without combustion misfire. In this case, the process may be executed without the step S20.

Die Schritte S14, S16, S18 können parallel zu den Schritten S2, S4, S6 ausgeführt werden. Es ist ebenfalls möglich, dass in dem Verfahren der Schritt S20 nicht vorliegt, und die Schritte S2-S6 alternativ zu den Schritte S14, S16, S18 in Abhängigkeit eines Lastbereichs und einer Motordrehzahl des Verbrennungsmotors 10 ausgeführt werden.The steps S14, S16, S18 may be executed in parallel to the steps S2, S4, S6. It is also possible that step S20 is not present in the method, and steps S2-S6 alternatively to the steps S14, S16, S18 in response to a load range and an engine speed of the internal combustion engine 10 be executed.

In einem optionalen Schritt S22, der nach dem Schritt S8 von der Einheit 46 des elektronischen Steuergeräts 42 ausgeführt werden kann, wird die oben beschriebene Gegenmaßnahme eingeleitet und entsprechende Steuersignale ausgeben.In an optional step S22 following the step S8 of the unit 46 of the electronic control unit 42 can be executed, the above-described countermeasure is initiated and output appropriate control signals.

In 3 ist die im Schritt S2 zeitabhängig gemessene Drehzahl des Abgasturboladers 26 über einen Motorzyklus des vierzylindrigen Verbrennungsmotors 10 in 1 gezeigt. Dabei bezeichnet 50 einen einer Messzeit zugeordneten Kurbelwellenwinkel in Grad, 51 einer Amplitude des Abgases in willkürlichen Einheiten, 52 eine Drehzahl des Verdichterrads 30 in Umdrehungen pro Minute und 54 die gemessene Drehzahlkurve. Die Drehzahl 54, dessen Amplitude in 3 maximal ca. 500 Umdrehungen pro Minute beträgt, wird gemessen, wenn das heiße Abgas beim Ausströmen aus dem Brennraum 24a-24d auf das Turbinenrad 28 des Abgasturboladers 26 trifft und es antreibt, das wiederum das Verdichterrad 30 antreibt. Die gemessene Drehzahl 54 kann also als Maß für die im Abgas enthaltene bzw. die vom Verbrennungsprozess umgesetzte Energie bzw. Enthalpie angesehen werden. Ein Zündabstand der Zylinder 12a-12d beträgt im dargestellten Beispiel 180° Kurbelwelle, so dass, wie in 3 gezeigt ist, vier Verbrennungen innerhalb zweier Kurbelwellenumdrehungen stattfinden und in einem Arbeitstakt, in dem pro Zylinder 12a-12d die Phasen Verdichten, Expandieren, Ausschieben und Ansaugen auftreten, vier Abgaspulse, also ein Abgaspuls pro Zylinder 12a-12d, gemessen werden, die jeweils als ein Drehzahlhub 54a-54d zu erkennen sind. Werden die einzelnen Drehzahlhübe 54a-54d, also die Drehzahlamplituden, ausgewertet, können daraus aus die Verbrennungsaussetzer, die sich in einem wesentlich geringeren Hub 54a-54d bzw. Ausbleiben des Drehzahlhubs 54a-54d äußern, ermittelt werden.In 3 is the time-dependent measured in step S2 speed of the exhaust gas turbocharger 26 over an engine cycle of the four-cylinder internal combustion engine 10 in 1 shown. In this case, 50 designates a crankshaft angle in degrees associated with a measuring time, 51 an amplitude of the exhaust gas in arbitrary units, 52 a rotational speed of the compressor wheel 30 in revolutions per minute and 54 the measured speed curve. The speed 54 whose amplitude is in 3 is about 500 revolutions per minute, is measured when the hot exhaust gas when flowing out of the combustion chamber 24a - 24d on the turbine wheel 28 the exhaust gas turbocharger 26 and drives it, which in turn is the compressor wheel 30 drives. The measured speed 54 can therefore be regarded as a measure of the energy contained in the exhaust gas or the energy converted by the combustion process or enthalpy. A firing interval of the cylinders 12a - 12d is in the example shown 180 ° crankshaft, so that, as in 3 shown, four combustions take place within two crankshaft revolutions and in one stroke, in the per cylinder 12a - 12d The phases of compression, expansion, expulsion and suction occur, four exhaust pulses, so one exhaust pulse per cylinder 12a - 12d , to be measured, each as a revolving speed 54a - 54d can be seen. Be the individual speed strokes 54a - 54d , So the speed amplitudes evaluated, it can from the misfiring, resulting in a much lower stroke 54a - 54d or absence of the speed 54a - 54d express, be determined.

Zur Auswertung wird einem Drehzahlhub 54a-54d, der einer Zeitdauer von 720 Grad Kurbelwelle / Anzahl der Zylinder (hier 4), d.h. 180 Grad Kurbelwelle, entspricht, ein Zeitfenster 56 zugeordnet, dessen Länge der Auswertezeiteinheit bzw. einer Zeitlänge einer der Arbeitstaktphasen, entspricht. Eine maximale Amplitude 58 in diesem Zeitfenster 56 ergibt sich als Differenz zwischen einem minimalen Wert 60, das ein Referenzniveauwert darstellt, und einem maximalen Wert 62 der Drehzahl 54 innerhalb des Zeitfensters 56. Eine Halbwertbreite 64 des Drehzahlhubs 54a-54d kann beispielsweise mittels Anpassung des Drehzahlhubs mit einer Gaußkurve ermittelt werden. Die maximale Amplitude 58 bzw. die Halbwertsbreite 64 können in dem Schritt S6 mit dem Referenzamplitudenwert bzw. dem Referenzhalbwertsbreitenwert verglichen werden.For evaluation is a speed 54a - 54d , which corresponds to a period of 720 degrees crankshaft / number of cylinders (here 4), ie 180 degrees crankshaft, a time window 56 whose length corresponds to the evaluation time unit or a time length of one of the working clock phases. A maximum amplitude 58 in this time window 56 is the difference between a minimum value 60 , which represents a reference level value, and a maximum value 62 the speed 54 within the time window 56 , A half-width 64 the speed stroke 54a - 54d For example, it can be determined by adjusting the speed of the lift with a Gaussian curve. The maximum amplitude 58 or the half-width 64 may be compared with the reference amplitude value and the reference half-value width value, respectively, in step S6.

Bei einem Verbrennungsaussetzer, der beispielsweise für den Drehzahlhub 54d gezeigt ist, ist die maximale Amplitude geringer als der Referenzamplitudenwert. Die Halbwertbreite ist ebenfalls geringer als die Referenzhalbwertbreite. Der Referenzamplitudenwert und/oder die Referenzhalbwertbreitenwert können in dem elektronischen Steuergerät 42 in Abhängigkeit der Motordrehzahl und der Motorlast hinterlegt sein oder über mehrere Drehzahlhübe 54a-54d bei einem Betrieb des Verbrennungsmotors ohne Verbrennungsaussetzer als Bruchteil eines Durchschnittswerts oder als der Durchschnittswert berechnet werden.In a misfire, for example, for the Drehzahlhub 54d is shown, the maximum amplitude is less than the reference amplitude value. The half-width is also less than the reference half-value width. The reference amplitude value and / or the reference half-value width value may be in the electronic control unit 42 be stored depending on the engine speed and the engine load or over several speed strokes 54a - 54d in an operation of the internal combustion engine without combustion misfire as a fraction of an average value or as the average value are calculated.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19627540 A1 [0003, 0020]DE 19627540 A1 [0003, 0020]

Claims (11)

Verfahren zum Ermitteln von Verbrennungsaussetzern bei einem fremdgezündeten Verbrennungsmotor (10), mit den Schritten: - zeitabhängiges Messen (S2) einer Drehzahl eines Abgasturboladers (26) und - Ermitteln (S6) basierend auf der gemessenen zeitabhängigen Drehzahl (54), ob ein Verbrennungsaussetzer bei dem Verbrennungsmotor (10) vorliegt.Method for determining combustion misfires in a spark-ignited internal combustion engine (10), comprising the steps of: - Time-dependent measuring (S2) a speed of an exhaust gas turbocharger (26) and Determining (S6) based on the measured time-dependent speed (54) whether a combustion misfire is present in the internal combustion engine (10). Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Drehzahl eines Verdichterrads (30) des Abgasturboladers (10) gemessen wird.Method according to Claim 1 , wherein the rotational speed of a compressor wheel (30) of the exhaust gas turbocharger (10) is measured. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Verbrennungsaussetzer ermittelt wird, indem eine maximale Amplitude (58) eines Drehzahlhubs (54a-54d) der gemessenen zeitabhängigen Drehzahl (54) mit einem Referenzamplitudenwert verglichen wird, wobei der Verbrennungsaussetzer vorliegt, wenn die maximale Amplitude (58) des Drehzahlhubs (54a-54d) der gemessenen zeitabhängigen Drehzahl (54) kleiner als der Referenzamplitudenwert ist.A method according to any one of the preceding claims, wherein the misfire is determined by comparing a maximum amplitude (58) of a speed (54a-54d) of the measured time-dependent speed (54) with a reference amplitude value, the misfire being present when the maximum amplitude ( 58) of the rotational speed (54a-54d) of the measured time-dependent rotational speed (54) is smaller than the reference amplitude value. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Referenzamplitudenwert einem Bruchteil eines Durchschnittswerts oder einem Durchschnittswert von maximalen Amplituden (58) von Drehzahlhüben (54a-54c) der gemessenen zeitabhängigen Drehzahl (54) bei einem Betrieb des Verbrennungsmotors (10) ohne Verbrennungsaussetzer entspricht.Method according to Claim 3 wherein the reference amplitude value corresponds to a fraction of an average value or an average value of maximum amplitudes (58) of rotational speeds (54a-54c) of the measured time-dependent rotational speed (54) during operation of the internal combustion engine (10) without combustion misfires. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Ladedruckregelklappe (34) zum Verschließen einer Bypassleitung (36) zum Vorbeiführen eines Abgases an einem Turbinenrad (28) des Abgasturboladers (26) derart elektrisch angesteuert wird, dass die gemessene zeitabhängige Drehzahl (54) ausreichend groß ist, um den Verbrennungsaussetzer basierend auf der gemessenen zeitabhängigen Drehzahl (54) zu ermitteln.Method according to one of the preceding claims, wherein a wastegate (34) for closing a bypass line (36) for passing an exhaust gas on a turbine wheel (28) of the exhaust gas turbocharger (26) is electrically controlled such that the measured time-dependent speed (54) sufficiently large is to determine the misfire based on the measured time-dependent speed (54). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei variabel einstellbare Leitschaufeln (33) des Turbinenrads (28) des Abgasturboladers (26) derart elektrisch angesteuert werden, dass die gemessene zeitabhängige Drehzahl (54) ausreichend groß ist, um den Verbrennungsaussetzer basierend auf der gemessenen zeitabhängige Drehzahl (54) zu ermitteln.Method according to one of Claims 1 to 4 wherein variably adjustable vanes (33) of the turbine wheel (28) of the exhaust gas turbocharger (26) are electrically driven so that the measured time dependent speed (54) is sufficiently large to determine the combustion misfire based on the measured time dependent speed (54). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit den Schritten: - Ermitteln (S16) einer Drehungleichförmigkeit einer Drehbewegung einer Kurbelwelle (20) des Verbrennungsmotors (10), und - Ermitteln (S18) basierend auf der ermittelten Drehungleichförmigkeit, ob ein Verbrennungsaussetzer bei dem Verbrennungsmotor (10) vorliegt.Method according to one of the preceding claims, comprising the steps: - Determining (S16) a rotational nonuniformity of a rotational movement of a crankshaft (20) of the internal combustion engine (10), and Determining (S18) based on the determined rotational nonuniformity whether a combustion misfire is present in the internal combustion engine (10). Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Verbrennungsaussetzer bei dem Verbrennungsmotor (10) vorliegt, wenn der Verbrennungsaussetzer basierend auf der gemessenen zeitabhängigen Drehzahl (54) und der Drehungleichförmigkeit ermittelt wird.Method according to Claim 7 wherein the combustion misfire is present in the internal combustion engine (10) when the misfire is determined based on the measured time-dependent speed (54) and the rotational nonuniformity. Elektronisches Steuergerät (42) zum Ermitteln von Verbrennungsaussetzern bei einem fremdzündenden Verbrennungsmotor (10), das dazu eingerichtet ist, Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.An electronic control unit (42) for determining combustion misfires in a spark ignition internal combustion engine (10) adapted to perform steps of a method according to any one of Claims 1 to 8th perform. Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.Computer program adapted to perform steps of a method according to one of Claims 1 to 8th perform. Maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm nach Anspruch 10 gespeichert ist.Machine-readable storage medium on which a computer program is based Claim 10 is stored.
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