DE10343146A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung des Zylinderdrucks und/oder fehlerhafter Zündungen und/oder des Klopfens bei Brennkraftmaschinen mittels Sensoren - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung des Zylinderdrucks und/oder fehlerhafter Zündungen und/oder des Klopfens bei Brennkraftmaschinen vorgeschlagen, wobei die Sensorsignale des mit der Kurbel- und/oder Nockenwelle der Brennkraftmaschine in Wirkverbindung stehenden Drehzahlsensors (10, 11) durch einen Echtzeit-Controller (13) erfasst und aufbereitet werden. Jeweils die Länge der aktuellen Signalpause oder Periodendauer der Sensorsignale wird mit wenigstens einer zuvor erfassten Signalpause oder Periodendauer verglichen. Die Verhältnisse oder Abweichungen derselben werden in Relation zu mittels eines Kennfelds oder Algorithmus bestimmten entsprechenden Werten gesetzt, wobei der Zylinderdruck und/oder fehlerhafte Zündungen und/oder Klopfsignale in Abhängigkeit dieser Relation bestimmt werden. Hierdurch kann der ohnehin vorhandene Drehzahlsensor zur Bestimmung dieser Parameter mit verwendet werden und es sind keine zusätzlichen Sensoren erforderlich.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung des Zylinderdrucks und/oder fehlerhafter Zündungen und/oder des Klopfens bei Brennkraftmaschinen mittels Sensoren sowie eine Vorrichtung zur Realisierung des Verfahrens.
- In bekannter Weise wird der Zylinderdruck der Zylinder einer Brennkraftmaschine direkt oder indirekt mittels eines Drucksensors, fehlerhafte Zündungen durch optische Sensoren oder Sensoren im Bereich der Zündkerzen und das Klopfen durch Klopfsensoren erfasst, wobei die erfassten Parameter zur Steuerung oder Regelung der Brennkraftmaschine, insbesondere zur Steuerung und Regelung der Zündung und der Einspritzvorgänge herangezogen werden. Die Erfassung dieser Parameter durch die beschriebenen Sensoren ist jedoch sehr aufwändig, so dass häufig, insbesondere bei billigeren Fahrzeugen, auf die Erfassung dieser Parameter verzichtet wird.
- Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, diese Parameter auf einfache und kostengünstige Weise ohne gegenüber herkömmlichen Sensoren zusätzliche Sensoren zu erfassen.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst.
- Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestehen insbesondere darin, dass der ohnehin vorhandene Drehzahlsensor an der Kurbel- und/oder Nockenwelle zusätzlich zur Erfassung des Zylinderdrucks und/oder fehlerhafter Zündungen und/oder des Klopfens der Brennkraftmaschine verwendet werden kann, so dass keine zusätzlichen Sensoren erforderlich sind. Aus den Signalen dieses Sensors werden auf rein elektronischem Wege auch die genannten zusätzlichen Parameter erfasst, so dass zum einen die Störungsanfälligkeit und zum andern die Kosten deutlich reduziert werden können.
- Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Verfahrens bzw. der im Anspruch 5 angegebenen Vorrichtung möglich.
- Durch Synchronisation der erfassten Signalpausen oder Periodendauern mit einer Winkelbezugsmarke, insbesondere desselben Sensors, kann in vorteilhafter Weise die Zuordnung der ermittelten Werte für die einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine erfolgen.
- Die Signalpausen oder Periodendauern der Sensorsignale werden zweckmäßigerweise wenigstens teilweise gespeichert, um Vergleiche mit einer oder mehreren zuvor aufgetretenen Signalpausen oder Periodendauern durchführen zu können.
- Die ermittelten Informationen und Werte des Zylinderdrucks und/oder fehlerhafter Zündungen und/oder Klopfen werden vorzugsweise zur Steuerung und/oder Regelung der Brennkraftmaschine einer Zentralelektronik zugeführt.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zweckmäßigerweise als FPGA-Einheit (Field Gate Programmable Array) ausgebildet. Sie ist zweckmäßigerweise mit der Zentralelektronik des Kraftfahrzeugs verbunden oder ist Teil derselben.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische gestaltungsmäßige Darstellung der Vorrichtung als Ausführungsbeispiel der Erfindung und -
2 Drehzahlsignale zur Erläuterung der Wirkungsweise. - Mit dem in
1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Kurbelwellensensor10 und ein Nockenwellensensor11 mit einer FPGA-Einheit (Field Gate Programmable Array)12 verbunden. Diese enthält einen Echtzeit-Controller13 , in dem in für Kraftfahrzeuge üblicherweise die Drehzahlsignale und Bezugsmarkensignale des Kurbelwellensensors10 und des Nockenwellensensors11 aufbereitet werden. Die aufbereiteten Signale werden ebenfalls in bekannter Weise einer Zentralelektronik14 des Kraftfahrzeugs zugeführt, in der in Abhängigkeit weiterer Eingangsparameter15 , wie Druck, Temperatur, Luftdurchfluss oder dergleichen die Zündsignale zur Steuerung der Zündung16 und die Einspritzsignale zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung17 erzeugt werden. - Die Drehzahlsignale sind beispielhaft in
2 dargestellt. Jeweils zwischen zwei Signalen ergeben sich Signalpausen t. Diese Signalpausen t werden in einer Speichereinrichtung18 gespeichert, wobei der jeweils aktuelle Wert der Signalpause in einer Vergleichseinrichtung19 mit einem oder mehreren Werten vorangegangener Signalpausen verglichen wird. In einer Berechnungsstufe20 werden in Abhängigkeit der Drehzahl und weiterer Parameter21 , die mit den Parametern15 übereinstimmen können, die zu erwartenden Signalpausen t berechnet. Diese Berechnung kann in Abhängigkeit von Algorithmen und/oder in Abhängigkeit von gespeicherten Kennfeldern erfolgen. In einer Vergleichs- und Berechnungsstufe22 werden die gemessenen und berechneten Werte für die Signalpausen miteinander verglichen. - Alternativ oder zusätzlich können auch Änderungen der Signalpausen gegenüber vorangegangenen Werten miteinander verglichen werden. Aus den Abweichungen zwischen gemessenen und berechneten Werten können in Abhängigkeit von gespeicherten Kennfeldern und/oder Algorithmen Werte für den Zylinderdruck, fehlerhafte Zündungen und Klopfvorgänge berechnet werden, die bisher mittels gesonderter Sensoren erfasst werden mussten. Diese berechneten Werte werden als weitere Eingangsparameter der Zentralelektronik
14 zugeführt, um die Berechnung der Zündsignale und Einspritzsignale zu beeinflussen. - Die Berechnung des Zylinderdrucks, fehlerhafter Zündungen und der Klopfsignale basiert auf der Tatsache, dass jede Änderung dieser Parameter bestimmte Abweichungen der Signalpausen der Drehzahlsignale zur Folge haben, so dass die Abweichungen zwischen gemessenen und berechneten Werten dazu geeignet sind, diese Parameter zu erfassen.
- Anstelle der Erfassung und Berechnung der Signalpausen können beispielsweise auch die Periodendauern gemessen und berechnet werden.
- Um beispielsweise den in der beschriebenen Weise erfassten Zylinderdruck, die fehlerhaften Zündungen oder die Klopfsignale bestimmten einzelnen Zylindern zuordnen zu können, erfolgt eine Synchronisation der erfassten Signalpausen (oder Periodendauern) mit Winkelbezugsmarken des Kurbelwellensensors
10 oder des Nockenwellensensors11 bzw. deren Signalen. Auf diese Weise kann jeder Periodendauer oder deren Änderung einem Zylinder zugeordnet werden. Diese Zuordnung kann im Echtzeit-Controller13 erfolgen. Die entsprechenden Informationen werden der Berechnungsstufe20 sowie der Vergleichs- und Berechnungsstufe22 zugeführt. - Im Ausführungsbeispiel ist die FPGA-Einheit
12 als von der Zentralelektronik14 separate Einheit dargestellt. Es ist selbstverständlich auch möglich, die FPGA-Einheit12 in der Zentralelektronik14 zu integrieren. - Für die beschriebene Vorrichtung reicht die Auswertung entweder der Signale des Kurbelwellensensors
10 oder des Nockenwellensensors11 aus, auch wenn beide Sensoren vorhanden sind. Erforderlich sind lediglich Drehzahlsignale sowie für die Zuordnung der Zylinderwinkelbezugsmarken.
Claims (7)
- Verfahren zur Erfassung des Zylinderdrucks und/oder fehlerhafter Zündungen und/oder des Klopfens bei Brennkraftmaschinen mittels Sensoren, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorsignale des mit der Kurbel- und/oder Nockenwelle der Brennkraftmaschine in Wirkverbindung stehenden Drehzahlsensors (
10 ,11 ) durch einen Echtzeit-Controller (13 ) erfasst und aufbereitet werden, dass jeweils die Länge der aktuellen Signalpause (t1) oder Periodendauer der Sensorsignale mit wenigstens einer zuvor erfassten Signalpause (t2, t3) oder Periodendauer verglichen wird und die Verhältnisse oder Abweichungen in Relation zu mittels eines Kennfeldes oder Algorithmus bestimmten entsprechenden Werten gesetzt werden, wobei der Zylinderdruck und/oder fehlerhafte Zündungen und/oder Klopfsignale in Abhängigkeit dieser Relation bestimmt werden. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch Synchronisation der erfassten Signalpausen (t) oder Periodendauern mit einer Winkelbezugsmarke die Zuordnung der ermittelten Werte zu den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine erfolgt.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalpausen (t) oder Periodendauern der Sensorsignale wenigstens zeitweise gespeichert werden.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten Informationen und Werte des Zylinderdrucks und/oder fehlerhafter Zündungen und/oder Klopfsignale zur Steuerung und/oder Regelung der Brennkraftmaschine einer Zentralelektronik (
14 ) zugeführt werden. - Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Erfassung des Zylinderdrucks und/oder fehlerhafter Zündungen und/oder des Klopfens bei Brennkraftmaschinen mittels Sensoren, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit der Kurbel- und/oder Nockenwelle der Brennkraftmaschine in Wirkverbindung stehender Drehzahlsensor (
10 ,11 ) mit einem Echtzeit-Controller (13 ) verbunden ist, dass Mittel zur Erfassung der Länge der Signalpausen (t) oder Periodendauern der Sensorsignale sowie eine Speichereinrichtung (18 ) für diese Signalpausen oder Periodendauern vorgesehen ist, dass eine Vergleichsstufe (19 ) zum Vergleich der Länge der aktuellen Signalpause (t1) oder Periodendauer mit zuvor erfassten und gespeicherten Werten (t2, t3) vorgesehen ist, dass eine Kennfeld- und/oder Berechnungsstufe (20 ) zur parameterabhängigen Berechnung der Signalpausen oder Periodendauern und/oder der Verhältnisse oder Abweichungen derselben gegenüber zuvor bestimmten Werten vorgesehen ist, und dass eine Kennfeld- und/oder Berechnungsstufe (22 ) zur Bestimmung des Zylinderdrucks und/oder fehlerhafter Zündungen und/oder von Klopfsignalen in Abhängigkeit von Differenzen zwischen den gemessenen und den berechneten Werten, Verhältnisse oder Abweichungen vorgesehen ist. - Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie als FPGA-Einheit (
12 ) (Field Gate Programmable Array) ausgebildet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit der Zentralelektronik (
14 ) des Kraftfahrzeugs verbunden oder Teil desselben ist.
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