DE10234252A1 - Method of detecting misfires - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern eines Verbrennungsmotors, bei dem im Betrieb des Motors mittels eines physikalischen Messverfahrens ein Parameter zyklisch ermittelt wird, der sich infolge eines Verbrennungsaussetzers verändert, und bei dem auf ein Auftreten eines Verbrennungsaussetzers geschlossen wird, wenn ein Auswertungsergebnis des Messverfahrens außerhalb oder innerhalb eines zuvor festgelegten Wertebereichs liegt. Es ist vorgesehen, dass mit einem anderen, unterschiedlichen physikalischen Messverfahren ein weiterer Parameter zyklisch ermittelt wird, der sich ebenfalls infolge eines Verbrennungsaussetzers verändert, und dass nur dann auf ein Auftreten eines Verbrennungsaussetzers geschlossen wird, wenn auch das Auswertungsergebnis des anderen Messverfahrens außerhalb oder innerhalb eines zuvor festgelegten Wertebereichs liegt.The invention relates to a method for detecting misfires in an internal combustion engine, in which, during operation of the engine, a parameter is determined cyclically by means of a physical measurement method, which changes as a result of a misfire, and in which an occurrence of a misfire is concluded when an evaluation result of the Measurement method lies outside or within a previously defined value range. It is envisaged that another, different physical measurement method is used to cyclically determine another parameter, which also changes as a result of a misfire, and that a misfire occurs only if the evaluation result of the other measurement method is outside or inside one previously defined range of values.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern von Verbrennungsmotoren mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen.The invention relates to a method for the detection of misfires in internal combustion engines with the features mentioned in the preamble of claim 1.
Stand der TechnikState of the art
Verbrennungsaussetzer beim Betrieb eines Verbrennungsmotors führen zu einem Anstieg der emittierten Schadstoffe und können darüber hinaus auch eine Schädigung eines Katalysators im Abgastrakt des Kraftfahrzeugs zur Folge haben. Zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern als Voraussetzung für eine Abhilfe des zugrundeliegenden Problems werden zur Zeit vor allem zwei Verfahren in der Motorsteuerung eingesetzt, die unter der Bezeichnung Ionenstrombzw. Laufunruhe-Messverfahren bekannt sind.Misfiring during operation of an internal combustion engine to an increase in emitted pollutants and can also an injury of a catalyst in the exhaust tract of the motor vehicle result. To detect misfires as a prerequisite for a remedy The underlying problem is currently mainly two methods used in the engine control, which is called Ion Current or. Uneven running measurement methods are known.
Beim Ionenstrom-Messverfahren wird
in den einzelnen Zylindern des Verbrennungsmotors nach jedem Zünden des
Gasgemischs zwischen den Elektroden der Zünd kerze eine Spannung angelegt
und als Parameter ein durch diese Spannung hervorgerufener Strom
gemessen. Da beim Verbrennungsvorgang durch chemische und physikalische
Vorgänge eine
Ionisierung der beteiligten Gase erfolgt und damit die Leitfähigkeit
des Gasgemischs im Verbrennungsraum vergrößert wird, kann aus der Stärke und dem
Verlauf des gemessenen Stroms abgeleitet werden, ob bei dem vorangehenden
Verbrennuungszyklus eine Verbrennung stattgefunden hat oder nicht. Ionenstrom-Messverfahren sind
unter anderem in der
Beim Laufunruhe-Messverfahren wird
als Parameter eine momentane Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle
gemessen und aus dieser Messung ein Maß für die Laufunruhe des Motors
abgeleitet, das dann mit einem vorbestimmten Schwellenwert verglichen
wird, um auf das Auftreten von Verbrennungsaussetzern in einem der
Zylinder zu schließen. Laufunruhe-Messverfahren sind
u.a. in der
Insbesondere bei Motoren mit hoher Zylinderzahl stoßen beide Verfahren zudem an die Grenzen ihrer Möglichkeiten, zum Beispiel was die Erkennung von Mehrfachaussetzern oder Kombinationen von Aussetzern mittels des Laufunruhe-Messverfahrens oder die Erkennung einer unvollständigen Verbrennung mittels des Innenstrom-Messverfahrens betrifft. Da jedoch die gesetzlichen Anforderungen im Hinblick auf die Menge der emittierten Schadstoffe immer strenger werden, wird es zunehmend wichtiger, eine hohe Erkennungsgüte zu erzielen.Especially with engines with high Bump number of cylinders both methods also push their limits, for example what the detection of multiple dropouts or combinations of dropouts by means of the rough running measurement method or the detection of an incomplete combustion by means of the internal current measuring method. However, since the legal Requirements with regard to the amount of pollutants emitted always become stricter, it becomes increasingly important to achieve a high recognition quality.
Vorteile der ErfindungAdvantages of invention
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet den Vorteil, dass die Erkennungsgüte erheblich verbessert werden kann, indem man einen durch Auswertung von einem der beiden Verfahren ermittelten Verbrennungsaussetzer durch einen Vergleich mit dem Auswertungsergebnis des anderen Verfahrens einer Plausiblitätskontrolle unterzieht, das heißt ein abnormales Auswertungsergebnis eines Messzyklus des einen Messverfahrens nur dann als Verbrennungsaussetzer behandelt, wenn es bei einem zeitgleichen oder zeitnahen Messzyklus des anderen Messverfahrens ebenfalls durch ein abnormales Auswertungsergebnis bestätigt wird.The inventive method with the in the claim Features mentioned 1 offers the advantage that the recognition quality is considerable can be improved by evaluating one of the two methods determined combustion misfires by a Comparison with the evaluation result of the other method of a plausibility check undergoes, that is an abnormal evaluation result of a measurement cycle of the one measurement method only treated as a misfire if it occurs in one simultaneous or timely measurement cycle of the other measurement method is also confirmed by an abnormal evaluation result.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei einem der beiden Messverfahren analog zum Innenstrom-Messverfahren in den Zylindern des Motors Innenströme gemessen und einer anschließenden Auswertung unterzogen werden und dass bei dem anderen der beiden Messverfahren analog zum Laufunruhe-Messverfahren kurzzeitige Veränderungen der Dreh- oder Winkelgeschwindigkeit einer vom Verbrennungsmotor drehend angetriebenen Komponente, vorzugsweise der Kurbelwelle des Motors, ermittelt werden, da es sich hier um zwei voneinander völlig unabhängige und sich gegenseitig nicht beeinflussende Parameter handelt.In a preferred embodiment of the The invention provides for one of the two measuring methods analogous to the internal flow measurement method in the cylinders of the engine interior currents measured and a subsequent Be subjected to evaluation and that with the other of the two Measuring method analogous to the uneven running measuring method, short-term changes the rotational or angular speed of one from the internal combustion engine rotatably driven component, preferably the crankshaft of the Motors, as they are two completely independent of each other mutually non-influencing parameters.
Nur dann, wenn die Auswertungsergebnisse beider Messverfahren jeweils innerhalb oder außerhalb vorbestimmter Wertebereiche liegen, wird auf ein Auftreten von Verbrennungsaussetzern geschlossen.Only if the evaluation results of both Measuring method in each case within or outside of predetermined value ranges lie, it is concluded that combustion misfires occur.
Das eine der beiden Messverfahren wird bevorzugt als primäres Verfahren eingesetzt, dessen Messwerte im Wesentlichen für jeden Verbrennungszyklus ermit telt und vollständig ausgewertet werden, während das andere der beiden Messverfahren zweckmäßig als sekundäres Verfahren eingesetzt wird, das zur Plausibilisierung der Messwerte des primären Verfahrens dient und ggf. nur dann vollständig ausgewertet wird, wenn das primäre Messverfahren in der Nähe der Ränder seines vorbestimmten Messbereichs liegende unklare oder nicht eindeutige Auswertungsergebnisse liefert.One of the two measuring methods is preferably used as the primary method, the measured values of which are determined and fully evaluated essentially for each combustion cycle, while the other of the two measuring methods is expediently used as the secondary method, which serves to plausibility check of the measured values of the primary method and, if necessary is only fully evaluated if the primary measurement method provides unclear or ambiguous evaluation results lying near the edges of its predetermined measuring range.
Die beiden vorgenannten Verfahren beruhen auf einem unterschiedlichen physikalischen Funktions- oder Wirkprinzip, was im Hinblick auf eine Plausibilisierung Vorteile bringt. Jedes Messverfahren weist normalerweise Schwachpunkte auf, an denen die Erkennungsgüte verhältnismäßig gering ist, wie zum Beispiel die Erkennung von Kombinationen von Aussetzern in mehreren Zylindern mittels des Laufunruhe-Messverfahrens oder die Erkennung einer unvoll-ständigen Verbrennung mittels des Ionenstrom-Messverfahrens. Unter diesen Bedingungen erhält man daher nur schwer zu deutende Auswertungsergebnisse, was jedoch bei dem jeweils anderen Messverfahren gewöhnlich nicht der Fall ist, wenn dieses auf einem unterschiedlichen physikalischen Funktions- oder Wirkprinzip beruht. Somit wird die Deutung unklarer oder nicht eindeutiger Auswertungsergebnisse des einen Messverfahrens durch das Vorhandensein von klaren oder eindeutigen Auswertungsergebnissen des anderen Verfahrens erleichtert. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann dieser Effekt zur Verbesserung der Erkennungsgüte ausgenutzt werden, indem verglichen mit dem Stand der Technik schärfere Anforderungen an die Auswertungsergebnisse des sekundären Verfahrens gestellt werden, wenn das primäre Verfahren schwer zu deutende unklare Ergebnisse liefert.The two aforementioned procedures are based on a different physical function or Principle of action, what advantages in terms of plausibility brings. Every measurement method usually has weak points, where the recognition quality relatively small is, such as the detection of combinations of dropouts in several cylinders using the rough running measuring method or detection of incomplete combustion using the ion current measurement method. Received under these conditions evaluation results that are difficult to interpret, but what the other measuring method is usually not the case if this on a separate physical function or Working principle is based. Thus the interpretation becomes unclear or not clear Evaluation results of the one measurement procedure based on the presence of clear or unambiguous evaluation results of the other procedure facilitated. According to another preferred embodiment of the invention, this effect can be improved the recognition quality can be exploited by more stringent requirements compared to the prior art are placed against the evaluation results of the secondary procedure, if the primary Procedure provides difficult to interpret unclear results.
Da eine Implementierung der Motorsteuerung mit zwei getrennten, parallel arbeitenden Mess- und Auswerteverfahren sowohl im Hinblick auf Hardware und auf Software sehr aufwendig wäre und daher aus Kostengründen nur schlecht umsetzbar ist, sieht eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung vor, ein zum Beispiel von einem Innenstrom-Messverfahren gebildetes primäres Verfahren durch ein sekundäres Verfahren zu ergänzen, bei dem zur Durchführung der Messung und zur Auswertung auf bereits in der Motorsteuerung vorhandene Komponenten, wie Sensoren oder dergleichen, bzw. Rechner- und Steuergeräteressourcen, wie Rechnerlaufzeit, Rechnerinterrupts, Peripherieeinheiten oder dergleichen zurückgegriffen werden kann.Because an implementation of engine control with two separate, parallel measuring and evaluation methods very expensive both in terms of hardware and software would be and therefore for cost reasons is difficult to implement, sees a further preferred embodiment of the invention, for example of an internal flow measurement method educated primary Procedure through a secondary Procedures to complement at which to carry out the measurement and evaluation already in the engine control existing components, such as sensors or the like, or computer and ECU resources, such as computer runtime, computer interrupts, peripheral units or the like resorted can be.
Dies ist der Fall, wenn bei dem sekundären Verfahren gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung mit Hilfe eines u.a. zur Drehzahlmessung eingesetzten Winkelsensors sowie des Steuergeräts und des Rechners der Motorsteuerung die Zeitdifferenz zwischen dem Beginn und dem Ende eines ausgewählten Messfensters in einem Winkelsektor der Kurbelwelle oder einer anderen, vom Motor drehend angetriebenen Komponente ermittelt und mit einem vorbestimmten Wertebereich verglichen wird, der sich bei ruhigem Lauf des Motors ergibt. Dieser vorbestimmte Wertebereich kann entweder ein in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors fest vorgegebener Wertebereich sein, oder ein Wertebereich, der aus den Zeitdifferenzen zwischen dem Beginn und dem Ende vorangehender Messfenster berechnet wird.This is the case when using the secondary procedure according to one another preferred embodiment of the invention with the aid of a et al angle sensor used for speed measurement as well as the control unit and the Calculator of the engine control system the time difference between the start and the end of a selected one Measuring window in an angular sector of the crankshaft or another, from Engine rotatably driven component determined and with a predetermined Value range is compared, which results when the engine is running smoothly. This predetermined range of values can either be a function of be a fixed range of values from the speed of the motor, or a range of values made up of the time differences between the Start and end of the previous measurement window is calculated.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass dabei eine Winkelmarken- oder Zahnzeitentabelle ausgewertet wird, die in einem Speicher des Rechners der Motorsteuerung gespeichert ist. In dieser Tabelle werden die vom Winkelsensor aufgenommenen Zahnzeiten eines beispielsweise 120° betragenden Winkelsektors der Kurbelwelle abgelegt, deren Summe vom Rechner ermittelt und zur Berechnung der augenblicklichen Drehzahl des Motors herangezogen wird, nachdem der gesamte Winkelsektor den Winkelsensor passiert hat und ein Interrupt ausgelöst worden ist.Another preferred embodiment the invention provides that an angle mark or tooth time table is evaluated in a memory of the engine control computer is saved. In this table, those recorded by the angle sensor are recorded Tooth times of an angular sector of the crankshaft, for example 120 ° filed, the sum of which is determined by the computer and for calculating the instantaneous speed of the motor is used after the entire angle sector has passed the angle sensor and an interrupt triggered has been.
Der Beginn und das Ende jedes Messfensters müssen stets innerhalb des Winkelsektors der Kurbelwelle liegen, dessen Zahnzeiten in der Zahnzeitentabelle abgespeichert werden, weil diese Tabelle jeweils nach einer Drehung der Kurbelwelle um 120° mit neuen Zahnzeiten überschrieben wird. Innerhalb des Winkelsektors kann jedoch die Länge und die Position des Messfensters nahezu beliebig ausgewählt werden, was es zum Beispiel gestattet, diese in Abhängigkeit von bestimmten Randbedingungen des Motorbetriebs, wie beispielsweise Drehzahl oder Belastung zu verändern.The start and end of each measurement window have to always lie within the angular sector of the crankshaft Tooth times are saved in the tooth times table because these Table after rotating the crankshaft by 120 ° with new ones Tooth times overwritten becomes. However, the length and the position of the measuring window can be selected almost arbitrarily, which allows it, for example, depending on certain boundary conditions engine operation, such as speed or load change.
Die Länge des Messfensters sollte vorzugsweise kürzer als oder maximal gleich 360° dividiert durch die Anzahl der Zylinder sein, um auf diese Weise den Einfluss von Drehmomentbeiträgen von mehreren Zylindern auf die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle und damit auf die gemessene Zeitdifferenz zwischen dem Beginn und dem Ende des Messfensters zu minimieren.The length of the measurement window should preferably shorter than or equal to 360 ° divided by to be the number of cylinders in this way the influence of torque contributions from several cylinders to the angular velocity of the crankshaft and thus on the measured time difference between the start and to minimize the end of the measurement window.
Zeichnungendrawings
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is hereinafter in an embodiment based on the associated Drawings closer explained. Show it:
Der in
Zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern
ist im Zündkreislauf
zwischen einer Sekundärwicklung
Da im Falle eines Verbrennungsaussetzers im
Verbrennungsraum
Die vorangehende Beschreibung des
Ionenstrom-Messverfahrens
zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern ist eine sehr vereinfachte
Beschreibung, da die genaue Art und Weise, in der das Verfahren
durchgeführt
wird, hier nicht von entscheidender Bedeutung ist. Weitere Einzelheiten
und besondere Ausgestaltungen derartiger Ionenstrom-Messverfahren
finden sich jedoch in den eingangs bereits genannten Druckschriften
Zur Messung der Motordrehzahl umfasst
der Motor
Diese Spannung wird in Form eines
analogen Spannungssignals zu einem Aufnehmer
Der Rechner
Darüber hinaus und im Unterschied
zu bisherigen Verfahren zur Aussetzererkennung werden die in der
Zahntabelle
Wie am besten in
Bei dem in
Zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern
wird dann bei jeder 120°-Drehung
der Kurbelwelle
Die berechnete Zeitdifferenz MFD
zwischen dem Beginn MFB und dem Ende MFE des Messfensters MF wird
einer Vergleichsschaltung
Wenn gleichzeitig beiden Eingängen des UND-Gliedes
Andere Möglichkeiten zur Ausgestaltung
von Laufunruhe-Messverfahren finden sich in den eingangs bereits
genannten Druckschriften
Da die Messung der Winkelbewegung
der Kurbelwelle
Bei einem Kraftfahrzeug, bei dem
zur Aussetzererkennung primär
ein Laufunruhe-Messverfahren verwendet wird, kann jedoch umgekehrt
zur Plausibilisierung der Auswertungsergebnisse dieses primären Messverfahrens
entsprechend
Um die Rechnerressourcen der Motorsteuerung
Um eine hohe Erkennungsgüte zu gewährleisten, die mit hoher Wahrscheinlichkeit auf das Vorliegen eines Aussetzers schließen lässt, können auch höhere Anforderungen als gewöhnlich an die Auswertungsergebnisse des sekundären Innenstrom-Messverfahrens gestellt werden. Dies bedeutet, dass das Auswertungsergebnis des primären Verfahrens, das mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit auf einen Verbrennungsaussetzer schließen lässt, nur dann durch das sekundäre Verfahren bestätigt und die Fehlermeldung ausgelöst wird, wenn das Auswertungsergebnis des sekundären Verfahrens eindeutig ist und zum Beispiel nahe der Mitte des vorbestimmten Wertebereichs bzw. in einem enger begrenzten Wertebereich als gewöhnlich liegt.In order to ensure a high recognition quality, who are very likely to have a dropout conclude leaves, can also higher expectations than usual to the evaluation results of the secondary internal flow measurement method be put. This means that the evaluation result of the primary process, with a certain probability of a misfire lets conclude, only then through the secondary Procedure confirmed and triggered the error message if the evaluation result of the secondary procedure is clear and for example near the center of the predetermined range of values or within a more narrow range of values than usual.
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