DE19721070B4

DE19721070B4 - Verfahren zum Steuern der Verbrennung in den einzelnen Zylindern einer Brennkr aftmaschine

Info

Publication number: DE19721070B4
Application number: DE19721070A
Authority: DE
Inventors: Shigeaki Yokohama Kakizaki; Hirofumi Yokosuka Tsuchida; Mikio Yokohama Matsumoto
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1996-05-17
Filing date: 1997-05-20
Publication date: 2007-02-08
Anticipated expiration: 2017-05-21
Also published as: GB2313200B; GB9710189D0; US6070567A; GB2313200A; DE19721070A1

Abstract

Verfahren zum Steuern der Verbrennung in den einzelnen Zylindern einer Brennkraftmaschine mit
einem Positionssensor (34), der Positionssignale an vorbestimmten Drehwinkelstellen einer Maschinenkurbelwelle (36) liefert, wobei die vorbestimmten Drehstellen bei regelmäßig beabstandeten Drehwinkeln liegen, so daß wenigstens ein Positionssignal während jedes Arbeitstaktes erscheint; und
einer Steuereinheit (50), die mit dem Positionssensor (34) verbunden ist, und eine erste Zeitperiode (T1i) der Drehung über ein erstes Drehintervall (θ1–θ2) mißt, das durch erste ausgewählte Positionssignale definiert ist, die durch einen ersten Drehwinkel voneinander getrennt sind, und eine zweite Zeitperiode (T2i) der Drehung über ein zweites Drehintervall (θ3–θ4) mißt, das durch zweite ausgewählte Positionssignale definiert ist, die durch einen zweiten Drehwinkel voneinander getrennt sind, und eine dritte Zeitperiode (dt) der Drehung zwischen den ersten und zweiten Drehintervallen mißt, wobei jedes der ersten und zweiten Drehintervalle einen ausgewählten Arbeitstakt enthält, wenn die Kurbelwelle über wenigstens einen Maschinenzyklus gedreht wird, wobei ein Maschinenzyklus mehrere Arbeitstakte...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern der Verbrennung in den einzelnen Zylindern einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche 1 und 8.
In einer typischen Viertakt-Brennkraftmaschine umfassen die vier Takte den Ansaugtakt, den Verdichtungstakt, den Arbeitstakt und den Auslaßtakt. Ein Maschinenzyklus umfaßt einen Kurbelwinkel von 720 Grad, für jeden Zylinder, der sich über die vier Takte erstreckt.
Der Gasdruck aus der Verbrennung in einem ordnungsgemäß verbrennenden Zylinder beschleunigt die Kurbelwelle während des Arbeitstaktes dieses speziellen Zylinders. Wenn ein Zylinder das Luft/Kraftstoff-Gemisch nicht ordnungsgemäß verbrennt, dann führt die Kombination aus Reibung, Verdichtung in den anderen Zylindern und äußerer Last zu einer Netto-Verzögerung während des Arbeitstaktes. Aufgrund ihrer Masse und der Anordnung der Zylinder ist eine Brennkraftmaschine aber dazu bestimmt, eine sanfte Drehung der Kurbelwelle zu erzeugen. Die Geschwindigkeitsschwankungen, die aus den Beschleunigungen und Verzögerungen resultieren, sind klein im Vergleich zur Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle an sich.
In letzter Zeit richten sich die Bestrebungen mehr und mehr darauf, als Luft/Kraftstoff-Verhältnis ein solches einzustellen, daß magerer als das stöchiometrische Verhältnis ist, für den Leerlaufbetrieb einer kalten Maschine, um die Erzeugung von Schadstoffanteilen in den Abgasen zu unterdrücken. Wenn ein mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis als das gewünschte Verhältnis eingestellt ist, dann neigt die Maschine zu einem unrunden Lauf, was ein unkomfortables Fahrgefühl vermittelt und das Anfahren beeinträchtigt. Dieser unrunde Lauf oder das Schütteln der Maschine im Leerlaufbetrieb ist hauptsächlich zurückzuführen auf:

a) Verbrennungsgeschwindigkeitsschwankungen zwischen den Zylindern aufgrund ungleicher Gestaltungen der Ansaugrohre, die mit den Zylindern verbunden sind, und Ungleichmäßigkeiten der Ansaugluftmenge zwischen den Zylindern durch gegenseitige Ansaugbeeinflussung und Unterschiede in der Gasströmung zwischen den Zylindern;
b) Unterschiede in der Verbrennungstemperatur zwischen den Zylindern aufgrund der Maschinenkühlung;
c) Streuung im Zylindervolumen und der Kolbengestaltung zwischen den Zylindern;
d) Streuung im Luft/Kraftstoff-Verhältnis zwischen den Zylindern aufgrund der Kraftstoffeinspritzmenge, verursacht durch Herstellungstoleranzen der Kraftstoffeinspritzer.

Der Umfang der erwähnten Schwingungen und Schwankungen im Maschinenbetrieb im Leerlauf kann herabgesetzt werden, wenn die Verbrennungszustandsschwankungen zwischen den Zylindern eingeengt werden.

Die US 5, 016, 591, A schlägt eine Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine vor, bei der die Kurbelwellengeschwindigkeit während des Arbeitstaktes eines jeden der Maschinenzylinder ermittelt wird. Wenn die Maschine im Leerlaufbetrieb arbeitet, wird der Mittelwert der Meßwerte der Kurbelwellengeschwindigkeit eines Zylinders mit dem des benachbarten Zylinders verglichen, um eine Abweichung zwischen ihnen zu berechnen. Steuerparameter, wie beispielsweise ein Basis-Zündzeitpunkt oder eine Basis-Kraftstoffeinspritzmenge des Verbrennungsvorgangs an dem einen Zylinder und dem benachbarten Zylinder werden in solchen Richtungen verändert, daß die Abweichung auf Null reduziert wird.

Bei dieser bekannten Vorrichtung wird eine Rotationszeitdauer über ein Rotationsintervall innerhalb jedes Arbeitstakts gemessen. Mit anderen Worten, die Messung einer Zeitperiode oder Abtastung wird während jedes Arbeitstakts einmal ausgeführt. Die Differenz zwischen der gemessenen Zeitperiode während eines Arbeitstakts und jener, die während des vorangegangenen Arbeitstaktes gemessen wurde, wird für jeden Zylinder berechnet. Diese berechnete Differenz wird als ein Wert betrachtet, der für das Drehmoment repräsentativ ist, das von einem speziellen Zylinder erzeugt wird. Dieser Wert resultiert jedoch aus dem Beitrag des Arbeitstaktes eines speziellen Zylinders und jenem des Arbeitstaktes eines weiteren Zylinders, so daß er das Drehmoment eines speziellen Zylinders nicht repräsentieren kann. Mit demselben Zylinderdrehmoment liefert die berechnete Differenz verschiedene Werte für verschiedene Maschinendrehzahlen im Leerlauf. Die gewünschte Leerlaufdrehzahl ändert sich allmählich, wenn die Maschinenkühlmitteltemperatur sich ändert, oder sie nimmt in Abhängigkeit von einer äußeren Last zu, beispielsweise wenn eine Klimaanlage oder andere elektrische Verbraucher angeschaltet werden.

Aus der DE 692 05 609 T2 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass mit technisch einfachen Mitteln eine optimale Steuerung der Verbrennung in den einzelnen Zylindern einer Brennkraftmaschine sicher gestellt ist.

Die oben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Des weiteren wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 8 gelöst.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
1 zeigt ein Diagramm eines Verhältnisses DOMGi, das mit gleichem Maschinendrehmoment für verschiedene Maschinendrehzahlen erhalten wurde.
2 ist ein Blockdiagramm einer Vorrichtung, die gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird.
3 ist ein Zeitdiagramm, das ein Paar erster und zweiter Rotationsintervalle für eine augenblickliche Kurbelwellengeschwindigkeitsmessung für jeden Arbeitstakt zeigt, wenn die Kurbelwelle über wenigstens einen Maschinenzyklus angetrieben ist, um das Verhältnis DOMGi für jeden Zylinder zu liefern.
4 ist ein Flußdiagramm einer Routine zum Messen der Augenblicksgeschwindigkeiten in den ersten und zweiten Rotationsintervallen für jeden Arbeitstakt.
5A und 5B sind ein Fußdiagramm einer Routine für die Maschinenbetriebssteuerung im Leerlaufbetrieb durch Minimierung von Schwankungen zwischen Zylinderleistungen.
6A und 6B sind ein Fußdiagramm einer Modifikation der in den 5A und 5B gezeigten Routine.
7 ist ein Flußdiagramm einer Routine ähnlich der von 4 für die Messung der Augenblicksgeschwindigkeit und -beschleunigung.
8A bis 8D sind ein Flußdiagramm einer Routine für die Maschinenbetriebssteuerung durch Minimierung von Schwankungen der Zylinderleistung zwischen verschiedenen Zylindern.
9 ist eine vereinfachte Darstellung von Zylindern entsprechenden Pufferspeichern zur Ansammlung an jedem Zylinder abgetasteter Daten, und
10A und 10B sind ein Flußdiagramm einer Routine zur Ermittlung von Fehlzündungen.
In 1 sind Meßwerte des Verhältnisses DOMGi aufgetragen, die aus der Messung von Augenblicksgeschwindigkeiten in zwei Drehintervallen während jedes Arbeitstaktes resultieren. Die Messung der Augenblicksgeschwindigkeit ist mit demselben Maschinendrehmoment bei verschiedenen Maschinendrehzahlen durchgeführt worden. Eine schräg verlaufende Linie ist über einen Bereich gezogen, wo die Meßwerte liegen, um die Verteilung über die Maschinendrehzahl zu zeigen. Während des Arbeitstaktes überlagern sich Reibung und Verdichtung in anderen Zylindern zu einer Nettoverzögerung. Die Verzögerung ändert sich mit den Maschinendrehzahlen. Die Tendenz unterschiedlicher Verzögerung bei unterschiedlichen Drehzahlen verursacht diese Streuung oder Verteilung. Dieses Verhältnis DOMGi kann nicht als Eingangssignal eines geschlossenen Maschinenbetriebsregelsystems verwendet werden, weil derselbe Meßwert des Verhältnisses sowohl einem Drehmoment bei niedriger Drehzahl als auch einem anderen Drehmoment bei höherer Drehzahl entsprechen kann.
2 zeigt eine Vorrichtung zum Steuern einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine, die mit dem beanspruchten Verfahren betreibbar ist. In dem gezeigten Beispiel ist die Maschine eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit vier in Reihe angeordneten Zylindern. Die Zündfolge der Zylinder ist 1-4-3-2. Es handelt sich um eine Viertaktmaschine, was bedeutet, daß die Kurbelwelle 36 zwei Umdrehungen ausführen muß, damit alle vier Zylinder zünden. Die Kurbelwelle trägt einen Winkelgeber 30, der mit 360 in gleichmäßigen Abständen angeordneten Zähnen 32 versehen ist, von denen in 2 nur wenige dargestellt sind.
Die Maschinensteuervorrichtung verwendet einen Positionssensor 34 zur Ermittlung des Vorbeilaufs jedes Zahns 32 an einem bestimmten Punkt. Dieses wird erreicht, indem ein geeigneter Reluktanz- oder Magnetsensor am Maschinengehäuse so angebracht wird, daß der Sensor 34 ein Kurbelwellenpositionsimpulssignal für jeden Zahn 32 des Winkelgebers 30 abgibt. Somit gibt für jede Umdrehung der Kurbelwelle der Positionssensor 34 insgesamt 360 Positionsimpulse ab, wie in 3 gezeigt. Diese Signale sind dort mit POS bezeichnet. Da ein Maschinenzyklus zwei Umdrehungen der Kurbelwelle umfaßt, werden für jeden Maschinenzyklus 720 POS-Impulse erzeugt. Weil die beschriebene Maschine vier Zylinder aufweist, hat jeder Maschinenzyklus vier Arbeits- oder Beschleunigungstakte.
Es ist erwünscht, Information zu erhalten, um die POS-Impulse auf Kurbelwellenstellungen zu beziehen. Genauer gesagt, es wird Information benötigt, um die POS-Impulse auf Winkel der Kurbelwellendrehung in Bezug auf jeden oberen Totpunkt der Kolbenbewegung zu beziehen, um die Ermittlung einer Kurbelwel lenstellung für die Einleitung der Kraftstoffeinspritzung und einer Kurbelwellenstellung für die Erzeugung eines Zündfunkens in jedem Zylinder zu vereinfachen. Dieses wird durch Erzeugung eines Impulses erreicht, der hier als Bezugsmarkierungsimpuls REF bezeichnet ist, und zwar für jeden Arbeitstakt, so daß jedes REF-Markierungssignal einer Kurbelwellenstellung vor einem von vier OT-Stellungen (OT = oberer Totpunkt) im Maschinenzyklus zugeordnet ist. Vorzugsweise werden insgesamt vier REF-Markierungsimpulse so erzeugt, daß sie im wesentlichen mit vier der POS-Impulse zusammenfallen. In diesem Beispiel wird, wie in 3 gezeigt, jeder REF-Markierungsimpuls an einer Kurbelwellenstellung 110 Grad Kurbelwinkel vor OT erzeugt. Eine Scheibe 36, die geeignete Markierungen 38 und 40 trägt, kann am freiliegenden Ende der Kurbelwelle montiert sein. Der Ort der Markierung 38 liegt bei einem Kurbelwinkel, der einem speziellen Zahn des Winkelgebers 30 zugeordnet ist, während der Ort der anderen Markierung 40 bei einem Kurbelwinkel liegt, der einem anderen speziellen Zahn des Winkelgebers 30 zugeordnet ist. Dieser andere spezielle Zahn hat von dem ersten speziellen Zahn einen Winkelabstand von 180 Grad, das heißt liegt ihm diametral gegenüber. Ein geeigneter Magnet- oder Reluktanzsensor 42 dient als Bezugsmarkierungssensor (REF-Sensor) zur Erzeugung von vier REF-Impulsen für jeden Maschinenzyklus.
Wie in 2 zu erkennen ist, mißt ein Luftströmungsmesser 44 die Massenströmung der in die Zylinder eingeleiteten Luft und gibt eine elektrische Spannung ab, die der gemessenen Massenströmung entspricht. Ein Kühlmitteltemperatursensor 46 mißt die Temperatur der Maschine und gibt ein elektrisches Spannungssignal ab, das der gemessenen Temperatur entspricht. Ein Drosselklappensensor 48 enthält einen Leerlaufschalter, der geschlossen ist, wenn die Drosselklappe der Maschine in der Leerlaufstellung geschlossen ist. Die Ausgänge des Luftströmungsmessers 44, des Kühlmitteltemperatursensors 46 und des Leerlaufschalters des Drosselklappensensors 48 sind einer Steuereinheit 50 zugeführt.
Die Steuereinheit 50 enthält einen Zähler 52, einen Zentralprozessor (CPU) 54, einen Festspeicher (ROM) 56, einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 58 und eine Eingabe/Ausgabe-(I/O)-Steuerung 60. Die POS-Impulse werden der I/O-Steuerung 60 zugeführt, und REF-Markierungsimpulse werden über die I/O-Steuerung dem Zähler 52 zugeführt. Dem Zähler 52 wird von einem Taktgenerator ein Taktsignal zugeführt. Der Zähler 52 zählt die verstrichene Zeit TREF zwischen den REF-Markierungsimpulsen. Die Augenblicksgeschwindigkeit im Intervall zwischen den REF-Markierungssignalen ist umgekehrt proportional zur verstrichenen Zeit TREF.
Die I/O-Steuerung 60 ist mit einem Zündverteiler 62 verbunden. An diesem sind die Zündkerzen der Zylinder angeschlossen. Die Zündkerzen umfassen eine Kerze 64 für den Zylinder # 1, eine Kerze 66 für den Zylinder # 2, eine Kerze 68 für den Zylinder # 3 und eine Kerze 70 für den Zylinder # 4. Die I/O-Steuerung 60 ist auch mit einem Krafteinspritzverteiler 72 verbunden. An diesem sind die Kraftstoffeinspritzer der Zylinder angeschlossen. Diese umfassen einen Einspritzer 74 für den Zylinder # 1, einen Einspritzer 76 für den Zylinder # 2, einen Einspritzer 78 für den Zylinder # 3 und einen Einspritzer 80 für den Zylinder # 4.
Gemäß 3 nimmt die Steuereinheit 50 als zwei Intervalltastwerte erste und zweite Zeitperioden T1i und T2i der Rotation und eine dritte Zeitperiode der Rotation oder die verstrichene Zeit dt zwischen den Abtastzeitpunkten für jeden Arbeitstakt auf und speichert sie. Sobald die Tastwerte für diesen Arbeitstakt aufgenommen worden sind, wertet die Steuereinheit 50 die Zeitintervalltastwerte aus. Bei dieser Auswertung wird die vierte Zeitperiode, das heißt die verstrichene Zeit TREF zwischen einem REF-Impuls, der den zwei Intervalltastwerten unmittelbar vorausgeht, und dem REF-Impuls, der dem einen REF-Impuls unmittelbar vorausgeht, mit dem alten Wert der vierten Zeitperiode TREFo zwischen dem vorangehenden REF-Impuls und dem einen REF-Impuls vor dem vorangehenden REF-Impuls verglichen. Wenn ein Absolutwert der Differenz DTREF zwischen TREF und TREFo nicht kleiner als ein Rückkoppelungsfreigabewert FBEN ist, dann werden die zwei Intervalltastwerte T1i und T2i und die dritte Zeitperiode dt nicht verwendet. Wenn DTREF kleiner als FBEN ist, dann identifiziert die Steuereinheit 50 den Zylinder, dem die zwei Intervalltastwerte T1i und T2i entsprechen. Die zwei Intervalltastwerte T1i und T2i und die dritte Zeitperiode dt werden zur Ermittlung eines Verhältnisses DOMGi durch Berechnung der folgenden Formel verwendet. DOMGi = (K/T1i – K/T2i)/dt (1)wobei K ein Kurbelwinkel über jedes der ersten und zweiten Drehintervalle für die Geschwindigkeitsmessung ist.
Wie oben erläutert, muß das Verhältnis DOMGi korrigiert werden, und die Steuereinheit 50 korrigiert daher DOMGi, um die Augenblicksbeschleunigung DHOMGi durch Berechnung der folgenden Formel zu liefern: DHOMGi = DOMGi – (TREF/KDLT) (2)wobei KDLT die normierte Konstante ist.
Über eine vorbestimmte Anzahl FBPD Maschinenzyklen sollte eine ausreichende Anzahl von Tastwerten DHOMGi gewonnen werden, um den Zylindermittelwert OMGAVi für jeden Zylinder und den Mittelwert AOMGAV für alle Zylinder zu berechnen. Der Zylindermittelwert OMGAVi und der Mittelwert AOMGAV für alle Zylinder werden dazu verwendet, entsprechende Abweichungen DDOMGi für die Zylinder in der Zündreihenfolge 1-3-4-2 zu erhalten. Die jeweiligen Abweichungen DDOMGi für die Zylinder werden mit einem vorbestimmten Fenster verglichen. Wenn die Abweichungen DDOMGi in das vorbestimmte Fenster fallen, bleiben die Kraftstoffeinspritzung und der Zündzeitpunkt für die Zylinder unverändert. Wenn die Abweichung DDOMGi eines Zylinders aus dem vorbestimmten Fenster fällt, werden die Kraftstoffeinspritzmenge und/oder der Zündvoreilwinkel für diesen einen Zylinder geändert.
4 ist ein Flußdiagramm einer Subroutine, der als zwei Intervalltastwerte die ersten und zweiten Drehungszeitperioden T1i und T2i und die dritte Drehungszeitperiode, das heißt die verstrichene Zeit dt zwischen den zwei Drehintervallen für jeden Arbeitstakt zur Speicherung gewonnen werden. Die zwei Drehintervalle für die Geschwindigkeitsmessung jedes Arbeitstaktes können der Einfachheit halber ein erstes Dreh- oder Geschwindigkeitsmeßintervall und ein zweites Dreh- oder Geschwindigkeitsmeßintervall genannt werden. Wie in 3 gezeigt, beginnt das erste Meßintervall bei einem Kurbelwinkel OMGS1 und endet bei einem Kurbelwinkel OMGE1, während das zweite Meßintervall bei einem Kurbelwinkel OMGS2 beginnt und bei einem Kurbelwinkel OMGE2 endet. Die Ausführung dieser Subroutine wird durch einen POS-Impuls eingeleitet.
Im Schritt 100 ermittelt die Routine, ob ein Zählwert POSN größer als OMGS1 ist, was den Start des ersten Meßintervalls markiert. Wenn POSN nicht größer als OMGS1 ist, das heißt der Kurbelwinkel das erste Meßintervall noch nicht erreicht hat, löscht die Routine einen Zeitgeber TMPOS im Schritt 102 und erhöht POSN im nächsten Schritt 104. Die Routine wiederholt die obigen Schritte 100, 102 und 104 für nachfolgende Kurbelwinkel, bis der Kurbelwinkel gleich OMGSi wird. Der Zeitgeber TMPOS empfängt einen Taktimpuls von einem eingebauten Generator und zählt aufwärts, sofern er nicht zurückgesetzt wird.
Unmittelbar nachdem der Kurbelwinkel in das erste Meßintervall eingetreten ist, geht die Routine vom Schritt 100 zum Schritt 106, wo sie ermittelt, ob POSN größer als OMGE1, das das Ende des ersten Meßintervalls markiert, ist. Da im Schritt 106 POSN nicht größer als OMGE1 ist, erhöht die Routine POSN im Schritt 104. Die Routine wiederholt die Schritte 100, 106 und 102 für nachfolgende Kurbelwinkel, bis der Kurbelwinkel gleich OMGE1 wird. Unmittelbar nachdem der Kurbelwinkel OMGE1 überschritten hat, geht die Routine über die Schritte 100 und 106 zum Schritt 108, wo sie ermittelt, ob ein erstes Plankennzeichen FLGWN gleich 0 ist. Da anfänglich FLGWN gleich 0 ist, geht die Routine vom Schritt 108 zum Schritt 110. Im Schritt 110 setzt die Routine den Inhalt des Zeitgebers TMPOS als ersten Inter valltastwert T1i. Im Schritt 110 setzt die Routine das erste Plankennzeichen FLGWN auf 1 und löscht einen Tastzeitgeber TMDT. Der Suffix i repräsentiert die Nummern, die den jeweiligen Zylindern zugeordnet sind. Der Suffix i kann daher 1, 2, 3 oder 4 sein.
Der Zeitgeber TMDT empfängt einen Taktimpuls von dem eingebauten Zeitgeber und zählt aufwärts, sofern er nicht rückgesetzt wird.
Sobald das erste Plankennzeichen FLGWN auf 1 gesetzt ist, geht die Routine über die Schritte 100, 106 und 108 zum Schritt 112 über. Im Schritt 112 ermittelt die Routine, ob POSN größer als OMGS2 ist, das den Beginn des zweiten Meßintervalls markiert. Die Routine setzt dann TMPOS im Schritt 102 rück und erhöht POSN im Schritt 104. Die Routine wiederholt die Schritte 100, 106, 108, 112, 102 und 104 für nachfolgende Kurbelwinkel, bis der Kurbelwinkel gleich OMGS2 wird. Unmittelbar, nachdem der Kurbelwinkel in das zweite Meßintervall eingetreten ist, geht die Routine vom Schritt 112 zum Schritt 114.
Im Schritt 114 ermittelt die Routine, ob POSN größer als OMGE2 ist, das das Ende des zweiten Meßintervalls markiert. Wenn der Kurbelwinkel in das zweite Meßintervall fällt, geht die Routine vom Schritt 114 zum Schritt 104, wo sie POSN erhöht. Die Routine wiederholt die Schritte 100, 106, 108, 112, 114 und 104 für nachfolgende Kurbelwinkel, bis der Kurbelwinkel gleich OMGE2 wird. Unmittelbar, nachdem der Kurbelwinkel OMGE2 überschritten hat, geht die Routine über die Schritte 100, 106, 108, 112 und 114 zum Schritt 116, wo sie ermittelt, ob ein zweites Plankennzeichen FLGWE auf 0 gesetzt ist. Da FLGWE ur sprünglich gleich 0 ist, setzt die Routine den Inhalt des Zeitgebers TMPOS als zweiten Intervalltastwert T2i im Schritt 118. Im Schritt 118 setzt die Routine das zweite Plankennzeichen FLGWE auf 1 und setzt den Inhalt des Tastzeitgebers TMDT als verstrichene Zeit dt. Nach dem Schritt 118 gibt die Routine den Ausgang des REF-Sensors 42 ein und ermittelt im nächsten Schritt 122, ob ein REF-Impuls vorhanden ist. Wenn im Schritt 122 ein REF-Impuls nicht verfügbar ist, erhöht die Routine POSN im Schritt 104.
Nachdem das zweite Plankennzeichen FLGWE gleich 1 wird, geht die Routine 50 über die Schritte 100, 106, 108, 112, 114, 116 und 120 zum Schritt 122 über. Unmittelbar, nachdem der REF-Impuls erzeugt worden ist, geht die Routine vom Schritt 122 zum Schritt 124, wo sie POSN, das erste Plankennzeichen FLGWN und das zweite Plankennzeichen FLGWE löscht. Die Intervalltastwerte T1i und T2i sowie die verstrichene Zeit dt werden zur Verwendung in der in den 5A und 5B gezeigten Routine geschützt.
Die Ausführung der in den 5A und 5B gezeigten Routine wird durch den REF-Impuls eingeleitet. In dieser Routine wird unter Verwendung der Intervalltastwerte T1i und T2i sowie der verstrichenen Zeit dt das Verhältnis DOMGi berechnet, wenn die Differenz DTREF kleiner als der Rückkoppelungsfreigabewert FBEN ist. Dann wird die Augenblicksbeschleunigung DHOMGi berechnet.
Im Schritt 130 von 5A schaut die Routine in den Zähler 52 und gibt TREF ein. Im nächsten Schritt 132 berechnet die Routine einen Absolutwert DTREF der Differenz zwischen TREF und einem alten Wert TREFo desselben und setzt dann TREF als TREFo. Im nächsten Schritt 134 ermittelt die Routine, ob DTREF kleiner als der vorbestimmte Rückkoppelungsfreigabewert FBEN ist.
Wenn im Schritt 134 DTREF nicht kleiner als FBEN ist, geht die Routine zum Schritt 136, wo sie einen Bezugszähler REFCNT und ein Initialisierungskennzeichen FLGDDF rücksetzt. Wenn im Schritt 134 DTREF kleiner als als FBEN ist, identifiziert die Routine einen Zylinder, dem die Intervalltastwerte T1i und T2i entsprechen, und speichert die Nummer dieses Zylinders als i im Schritt 138.
Die folgende Schritte werden für die einzelnen Zylinder jeweils ausgeführt.
Im Schritt 140 ermittelt die Routine die erste Augenblickswinkelgeschwindigkeit ω1i und die zweite Augenblickswinkelgeschwindigkeit ω2i durch Berechnen der Formeln: ω1i = K1/T1i (3) ω2i = K2/T2i (4),wobei K1 ein Kurbelwinkel zwischen OMGS1 und OMGE2 ist und
K2 ein Kurbelwinkel zwischen OMGS2 und OMGE2 ist.
Im Schritt 142 ermittelt die Routine die augenblickliche Kurbelbeschleunigung DOMGi durch Berechnung der Formel: DOMGi = (ω2i – ω1i)/dt (5)
Im Schritt 144 korrigiert die Routine DOMGi durch Berechnung der Gleichung (2), um DHOMGi zu ergeben.
Mit dieser Korrektur wird der Beitrag, der durch die Nettoverzögerung aufgrund des Verdichtungstaktes anderer Zylinder und durch Reibung in DOMGi enthalten ist, beseitigt oder wenigstens minimiert.
Im nächsten Schritt 146 ermittelt die Routine, ob der Bezugszählwert REFCNT nicht gleich FBPD ist, das heißt ob REFCNT die Größe von FBPD erreicht hat. Wenn im Schritt 146 REFCNT nicht gleich FBPD ist, ermittelt die Routine im Schritt 148, ob das Initialisierungskennzeichen FLGDDF nicht gleich 0 ist. Nimmt man nun an, daß der Zählwert REFCNT gleich 0 ist und das Kennzeichen FLGDDF rückgesetzt ist, geht die Routine vom Schritt 146 zum Schritt 148 und dann zum Schritt 150 (siehe 5B) über. Im Schritt 150 setzt die Routine den Mittelwert der Einzelzylinderbeschleunigung OMGAVi und einen alten Wert OMGAVi_o davon jeweils auf DHOMGi. Im selben Schritt 150 setzt sie auch einen Mittelwert AOMGAV der Beschleunigung aller Zylinder und einen alten Wert AOMGAVo davon jeweils auf DHOMGi. Im nächsten Schritt 152 setzt die Routine das Initialisierungskennzeichen FLGDDF auf 1.
Nachdem das Kennzeichen FLGDDF im Schritt 152 auf 1 gesetzt worden ist, geht die Routine vom Schritt 148 zum Schritt 154 (siehe 5B). Im Schritt 154 ermittelt die Routine den Mittelwert der Einzelzylinderbeschleunigung OMGAVi und den Mit telwert AOMGAV der Beschleunigung aller Zylinder durch Berechnung der folgenden Formeln: OMGAVi = a × DHOMGi + (1 – a) × OMGAVio (6) AOMGAV = b × DHOMGi + (1 – b) × AOMGAVo (7)wobei gewichtete Mittelwertskoeffizienten a und b kleiner als 1 sind.
Im Schritt 154 wird OMGAVi₀ mit OMGAVi aktualisiert und AOMGAVo wird mit AOMGAV aktualisiert.
Im nächsten Schritt 156 erhöht die Routine den Zählwert REFCNT. Die Berechnung im Schritt 154 wird solange wiederholt, wie das Initialisierungskennzeichen FLGDDF noch 1 ist, bis der Zählwert REFCNT die Größe FBPD erreicht.
Wenn im Schritt 146 der Zählwert REFCNT gleich FBPD ist, geht die Routine zum Schritt 158 über. Im Schritt 158 ermittelt die Routine eine Abweichung DDOMGi durch Berechnung der Formel: DDOMGi = OMGAVi – AOMGAV (8)
Im nächsten Schritt 160 werden OMGAVi, OMGAVi_o, AOMGAV und AOMGAVo mit DHOMGi in derselben Weise wie im Schritt 150 initialisiert. Im nächsten Schritt 162 wird der Zählstand REFCNT rückgesetzt.
Die folgenden Schritte 164 und 166 betreffen Zustände, die erfüllt sein müssen, bevor eine Rückkoppelungssteuerung eingeleitet wird. Im Schritt 164 ermittelt die Routine, ob der Leerlaufschalter des Drosselklappensensors 48 eingeschaltet ist. Im Schritt 166 ermittelt die Routine, ob die Kühlmitteltemperatur TWN, die vom Kühlmitteltemperatursensor 46 ermittelt wird, kleiner als ein vorbestimmter zulässiger Temperaturwert TWFBE ist. Wenn wenigstens eine der genannten Bedingungen nicht erfüllt wird, kehrt die Routine zu ihrem Startpunkt zurück.
Wenn beide in den Schritten 164 und 166 geprüften Bedingungen erfüllt sind, ermittelt die Routine im Schritt 168, ob die Abweichung DDOMGi größer als ein oberer Grenzwert DLV1 eines vorbestimmten Fenster ist. Wenn DDOMGi größer als der obere Grenzwert DLV1 ist, ändert die Routine im Schritt 170 den Zündzeitpunkt ADVi für den Zylinder i und die Kraftstoffeinspritzmenge, die dem Zylinder i zuzuführen ist, durch Ändern eines Korrekturkoeffizienten CDFBi. Speziell im Schritt 170 vermindert die Routine die Größe ADVi durch eine Zündzeitpunktrückkoppelungsverstärkung FBADV, und gleichzeitig vermindert sie die Korrekturgröße CDFBi durch eine Kraftstoffeinspritzrückkoppelungsverstärkung FBTi.
Wenn im Schritt 168 die Abweichung DDOMGi nicht größer als der obere Grenzwert DLV1 ist, ermittelt die Routine im Schritt 172, ob DDOMGi kleiner als ein unterer Grenzwert DLV2 des vorbestimmten Fensters ist. Wenn DDOMGi kleiner als der untere Grenzwert DLV2 ist, ändert die Routine im Schritt 174 den Zündvoreilwinkel ADVi für den Zylinder i und eine Kraftstoffeinspritzmenge, die in den Zylinder i einzuspritzen ist, durch Ändern des Korrekturkoeffizienten CDFBi. Speziell erhöht im Schritt 174 die Routine die Größe ADVi durch die Zündvoreilwinkelrückkoppelungsverstärkung FBADV, und gleichzeitig erhöht sie den Korrekturkoeffizienten CDFBi durch die Kraftstoffeinspritzrückkoppelungsverstärkung FBTi.
Nach dem Schritt 174 oder 170 ändert die Routine im Schritt 176 die Kraftstoffeinspritzmenge TIi unter Verwendung des Korrekturkoeffizienten CDFBi. Im Schritt 176 wird TIi aktualisiert, indem TIi mit (1 + CDFBi) multipliziert wird. Im nächsten Schritt 178 sendet die Routine die Werte ADVi und TIi an die Zünd- und Kraftstoffeinspritzverteiler 62 bzw. 72.
Wenn im Schritt 172 die Abweichung DDOMGi nicht kleiner als der untere Grenzwert DLV2 ist, das heißt die Abweichung DDOMGi in das vorbestimmte Fenster fällt, läßt die Routine die Größen ADVi und CDFBi unverändert, bevor sie zu den Schritten 176 und 178 übergeht.
Gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung wird die Einzelzylinder-Augenblicksbeschleunigung DHOMGi dazu verwendet, den Mittelwert der Einzelzylinderbeschleunigung OMGAVi und den Mittelwert AOMGAV der Beschleunigung aller Zylinder über eine ausreichende Anzahl von Maschinenzyklen zu berechnen. Jedesmal, wenn REFCNT die Größe FBEN erreicht hat, wird die Abweichung DDOMGi berechnet und dann mit dem vorbestimmten Fenster verglichen, das eine feste Breite hat. Der Zündzeitpunkt und die Kraftstoffeinspritzmenge für einen Zylinder werden modifiziert, wenn die Abweichung DDOMGi des betreffenden Zylinders aus dem vorbestimmten Fenster herausfällt.
In der zweiten Ausführungsform wird die Einzelzylinderbeschleunigung DOMGi, die unkorrigiert bleibt, bei der Berechnung des Mittelwerts der Einzelzylinderbeschleunigung OMGAVi und des Mittelwerts AOMGAV der Beschleunigung aller Zylinder über eine ausreichende Anzahl von Maschinenzyklen verwendet. Jedesmal, wenn REFCNT die Größe FBEN erreicht hat, wird die Abweichung DDOMGi berechnet und mit einem vorbestimmten Fenster verglichen, das durch eine korrigierte obere Grenze HDLV1 und eine korrigierte untere Grenze HDLV2 definiert ist, die zunehmen, wenn die Maschinendrehzahl abnimmt. Die korrigierte obere Grenze HDLV1 resultiert aus einer Summierung von DLV1 und TREF/KDLT, während die korrigierte untere Grenze HDLV2 aus der Summierung von DLV2 und TREF/KLDT resultiert. Der Zündzeitpunkt und die Kraftstoffeinspritzmenge eines Zylinders werden modifiziert, wenn die Abweichung DDOMGi aus diesem vorbestimmten Fenster herausfallen.
Mit Ausnahme der oben erwähnten Differenz gleicht die zweite Ausführungsform im wesentlichen der ersten Ausführungsform. Mit anderen Worten, die zweite Ausführungsform entspricht im wesentlichen der ersten Ausführungsform, unterscheidet sich von ihr aber dadurch, daß eine Routine, die in den 6A und 6B gezeigt wird, anstelle der in den 5A und 5B gezeigten Routine verwendet wird.
Vergleicht man die Routine der 6A und 6B mit jener nach den 5A und 5B, dann erkennt man, daß der Schritt 144 in 5A, der zwischen den Schritten 142 und 148 liegt, in 6A fehlt. Die Schritte 154, 150 und 160 in 5B sind durch die Schritte 154', 150' und 160' in 6B ersetzt worden. In den Schritten 154', 150' und 160' wird das Verhältnis DOMGi, das unkorrigiert geblieben ist, verwendet. In 6B ist der Schritt 190 unmittelbar nach dem positiven Ausgang des Abfrageschritts 166 angeordnet. Im Schritt 190 werden obe re und untere Grenzwerte DLV1 und DLV2 korrigiert, um korrigierte obere und untere Grenzwerte HDLV1 und HDLV2 zu ergeben. In 6B haben modifizierte Abfrageschritte 168' und 172' die Schritte 168 bzw. 172 von 5B ersetzt. Im Schritt 168' wird die Abweichung DDOMGi mit dem korrigierten oberen Grenzwert HDLV1 verglichen und im Schritt 172' mit dem korrigierten unteren Grenzwert HDLV2 verglichen.
Im Schritt 150' setzt die Routine jede der Größen OMGAVi, OMGAVi_o, AOMGAV und AOMGAVo auf DOMGi. Im Schritt 154' ermittelt die Routine den Mittelwert der Einzelzylinderbeschleunigung OMGAVi und jenem AOMGAV der Beschleunigung aller Zylinder durch Berechnen der Formeln: OMGAVi = a × DOMGi + (1 – a) × OMGAVio (9) AOMGAV = b × DOMGi + (1 – b) × AOMGAVo (10)wobei gewichtete Mittelwertskoeffizienten a und b kleiner als 1 sind.
Im Schritt 154' setzt die Routine OMGAVi_o und AOMGAVo auf OMGAVi bzw. AOMGAV.
Im Schritt 160' setzt die Routine jeden der Werte OMGAVi, OMGAVi_o, AOMGAV und AOMGAVo auf DOMGi.
In Schritt 190 ermittelt die Routine korrigierte obere und untere Grenzwerte HDLV1 und HDLV2 durch Berechnen der Formeln: HDLV1 = DLV1 + TREF/KDLT (11) HDLV2 = DLV2 + TREF/KDLT (12)
Im Schritt 168' ermittelt die Routine, ob DDOMGi größer als der korrigierte obere Grenzwert HDLV1 ist. Im Schritt 172' ermittelt die Routine, ob DDOMGi kleiner als der korrigierte untere Grenzwert HDLV2 ist.
Gemäß der ersten Ausführungsform wird die Einzelzylinderbeschleunigung DOMGi im Schritt 144 jedesmal, nachdem sie im Schritt 142 berechnet worden ist, korrigiert. Die Korrektur im Schritt 144 wird jedesmal nach Erhöhung des Zählwertes REFCNT wiederholt. Gemäß der zweiten Ausführungsform bleibt die Einzelzylinderbeschleunigung DOMGi unkorrigiert, jedoch werden die oberen und unteren Grenzwerte DLV1 und DLV2 im Schritt 190 korrigiert. Die Korrektur im Schritt 190 wird einmal ausgeführt, nachdem der Zählwert REFCNT die Größe FBPD erreicht hat.
Die zweite Ausführungsform ist somit gegenüber der ersten Ausführungsform dahingehend vorteilhaft, daß die Anzahl der Schritte, die für die Rückkoppelungssteuerung erforderlich sind, vermindert ist.
Die oben beschriebene Steuerung der Kraftstoffeinspritzung und des Zündzeitpunkts beruht auf der Ermittlung der Beschleunigung aufgrund der Messung von ersten und zweiten Augenblicksgeschwindigkeiten an zwei Abtastpunkten innerhalb eines Arbeitstaktes. Um Meßfehler zu minimieren, müssen die Zähne 32 am Winkelgeber 30 (siehe 2) in hoher Genauigkeit ausgebil det und beabstandet sein, um exakte Positionsbezüge zu liefern.
Bei einer Vierzylinder-Viertaktmaschine erreichen jeweils zwei Zylinder den oberen Totpunkt (OT) und die zwei anderen Zylinder den unteren Totpunkt (UT) gleichzeitig. Ein Maschinenzyklus umfaßt einen Kurbelwinkel von 720 Grad, während dem jeder Zylinder jeden seiner vier Takte ausführt. Beispielsweise vollführen die Zylinder # 1, Zylinder # 3, Zylinder # 4 und Zylinder # 2 ihre Arbeitstakte in der hier angegebenen Reihenfolge. In diesem Falle werden die Kurbelwinkelstellungen über jeden der Arbeitstakte der Zylinder # 1 und # 4 durch POS-Impulse angegeben, die durch den Vorbeilauf einer Gruppe von Zähnen erzeugt werden, die längs des Umfangs des Winkelgebers über dessen erste 180 Grad angeordnet sind. Kurbelwinkelstellungen über jeden der Arbeitstakte der Zylinder # 3 und # 2 werden durch POS-Impulse angegeben, die durch den Durchgang der anderen Gruppe Zähne erzeugt werden, die längs des Umfangs des Winkelgebers über dessen andere 180 Grad angeordnet sind. Wenn ein mit vielen Zähnen versehener Winkelgeber verwendet wird, der mit geringerer Genauigkeit hergestellt ist, erscheinen nicht vernachlässigbare Differenzen in den Meßwerten des Kurbelwinkels zwischen einer Zylindergruppe aus den Zylindern # 1 und # 4 und einer Zylindergruppe aus den Zylindern # 3 und # 2. Ein solches System weist unkontrollierbare Fehler auf.
Um dieses Problem zu überwinden, ist ein zweiter POS-Sensor 200 zusätzlich zum POS-Sensor 34 angeordnet, wie in 2 gezeigt. Der zweite Sensor 200 ist an einer festen Stelle eng benachbart zu den Zähnen 32 angeordnet, um jeden Zahndurchgang zu ermitteln. Diese Sensoren 34 und 200 haben einen Umfangsab stand um den Winkelgeber 30. Sie liegen einander diametral gegenüber, so daß jeder der Zähne 32, der dem ersten Sensor 34 gegenübersteht, dem zweiten Sensor nach einer Kurbelwinkeldrehung von 180 Grad gegenüberstehen wird. Vergleichbar zum ersten Sensor 34 erzeugt der zweite Sensor 200 zweite POS-Impulse. Die Sensoren 34 und 200 sind mit der I/O-Steuerung 60 der Steuereinheit 50 verbunden. Die Steuereinheit 50 schaltet die Korrespondenz zwischen Kurbelwinkelstellungen und POS-Impulsen, immer wenn ein neuer REF-Impuls erzeugt wird. Speziell werden die ersten POS-Impulse dazu verwendet, um Kurbelwinkelstellungen über ein Intervall zwischen zwei REF-Impulsen zuzuordnen, und die zweiten POS-Impulse werden dazu verwendet, Kurbelwinkelstellungen über das nachfolgende Intervall zwischen zwei REF-Impulsen zuzuordnen. Wie zuvor erwähnt, werden Bezugsimpulse (REF-Impulse) in einem Drehintervall von 30 zu 180 Grad erzeugt. Dieses kombiniert mit dem Schalten durch die Steuereinheit 50, um die ersten POS-Impulse Kurbelwinkelstellungen über die ersten 180 Grad zuzuordnen und die zweiten POS-Impulse Kurbelwinkelstellungen über die zweiten, nachfolgenden 180 Grad zuzuordnen. Die ersten POS-Impulse über die ersten 180 Grad und die zweiten POS-Impulse über die zweiten, nachfolgenden 180 Grad werden durch Zusammenwirken derselben Gruppe Zähne unter den Zähnen 32 des Winkelgebers 30 mit den entsprechenden der Sensoren 34 und 200 erzeugt.
In 7 ist eine weitere bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung beschrieben. 7 zeigt ein Flußdiagramm einer Subroutine für die Messung der Augenblicksgeschwindigkeit und -beschleunigung. Die Ausführung dieser Routine wird durch einen POS-Impuls eingeleitet.
Im Schritt 210 von 7 ermittelt die Routine, ob der Positionszählwert POSN größer als OMGS1 eines ersten Geschwindigkeitsintervalls ist. Wenn im Schritt 210 der Zählwert POSN nicht größer als OMGS1 ist, setzt die Routine im Schritt 212 den ersten Zeitgeber TMPOS1 rück und setzt im Schritt 224 den zweiten Zeitgeber TMPOS2 rück. Im nächsten Schritt 216 erhöht die Routine den Zählwert POSN.
Wenn im Schritt 210 der Zählwert POSN größer als OMGS1 ist, das heißt wenn der Kurbelwinkel in das erste Meßintervall eingetreten ist, ermittelt die Routine im Schritt 218, ob der Zählwert POSN gleich OMGE1 des ersten Meßintervalls ist. Wenn im Schritt 218 der Zählwert POSN nicht gleich OMGE1 ist, ermittelt die Routine im Schritt 222, ob der Zählwert POSN größer als OMGS2 eines zweiten Meßintervalls ist. Wenn im Schritt 222 der Zählwert POSN nicht größer als OMGS2 ist, setzt die Routine im Schritt 214 den zweiten Zeitgeber TMPOS2 rück und erhöht dann im Schritt 216 den Zählwert POSN.
Wenn im Schritt 218 der Zählwert POSN gleich OMGE1 ist, geht die Routine zum Schritt 220 über. Im Schritt 220 speichert die Routine den Inhalt des ersten Zeitgebers TMPOS1 als ersten Intervalltastwert T1i und setzt einen Tastzeitgeber TMDT rück.
Nachdem die Kurbelwellendrehung in das zweite Meßintervall eingetreten ist, geht die Routine vom Schritt 222 zum Schritt 224 über. Im Schritt 224 ermittelt die Routine, ob der Zählwert POSN gleich OMGE2 des zweiten Meßintervalls ist. Wenn der Zählwert POSN kleiner als OMGE2 in diesem Augenblick ist, gibt die Routine im Schritt 222 den Ausgang des REF-Sensors 42 ein. Im nächsten Schritt 230 ermittelt die Routine, ob ein REF- Impuls verfügbar ist. Wenn im Schritt 230 noch kein REF-Impuls abgegeben worden ist, geht die Routine vom Schritt 230 zum Schritt 216 über. Im Schritt 216 erhöht die Routine den Zählwert POSN.
Unmittelbar nachdem der Kurbelwinkel OMGE2 erreicht hat, das heißt das Ende des zweiten Meßintervalls, geht die Routine vom Schritt 224 zum Schritt 226 über. Im Schritt 226 speichert die Routine den Inhalt des zweiten Zeitgebers TMPOS2 als zweiten Intervalltastwert T2i und speichert den Inhalt des Tastzeitgebers TMDT als verstrichene Zeit dt. Nach dem Schritt 226 erhöht die Routine im Schritt 216 den Zählwert POSN.
Unmittelbar, nachdem der REF-Impuls erzeugt worden ist, geht die Routine vom Schritt 230 zum Schritt 232 über. Im Schritt 232 wird der Zählwert POSN rückgesetzt. Nach dem Schritt 232 führt die Routine einen Übergang vom einen der POS-Sensoren 34 und 200 zum anderen aus, um den Ausgang des neuen POS-Sensors als POS-Impuls zu verwenden. Im nächsten Schritt 236 ermittelt die Routine das Verhältnis DOMGi durch Berechnen der Gleichung (1). Dieses Verhältnis DOMGi wird in der in den 8A bis 8B gezeigten Routine verwendet.
Die Ausführung dieser Routine wird durch den POS-Impuls eingeleitet. 9 zeigt Pufferspeicher 320, 322, 324 und 326 für die Zylinder # 1, # 2, # 3 und # 4. Jeder der Pufferspeicher enthält eine ausreichende Anzahl von Speicherstellen, die jeweils mit 0 bis FBPD bezeichnet sind.
Im Schritt 240 von 8A schaut die Routine in den Zähler 52 (siehe 2) und gibt TREF ein. Im nächsten Schritt 242 be rechnet die Routine einen Absolutwert DTREF der Differenz zwischen TREF und einem alten Wert TREFo davon und setzt dann TREF als TREFo. Im nächsten Schritt 246 ermittelt die Routine, ob DTREF kleiner als ein vorbestimmter Rückkoppelungsfreigabewert FBEN ist.
Wenn im Schritt 246 DTREF nicht kleiner als FBEN ist, geht die Routine zum Schritt 248 über, wo sie die Pufferspeicher 320, 322, 324 und 326 (siehe 9) löscht, und geht dann zum Schritt 250 über. Im Schritt 250 setzt die Routine einen Bezugszählwert REFCNT und ein Initialisierungskennzeichen FLGDDF sowie einen Zylinderzählwert C rück. Wenn im Schritt 246 DTREF kleiner als FBEN ist, identifiziert die Routine einen Zylinder, zu dem die Intervalltastwerte T1i und T2i gehören, und speichert die Nummer dieses Zylinders im Schritt 254 als i. Im nächsten Schritt 256 zieht die Routine das Verhältnis DOMGi heran. Im Schritt 258 korrigiert die Routine DOMGi, um DHOMGi zu ergeben, indem die Gleichung (2) berechnet wird, und speichert DHOMGi als DHOMGin in dem Pufferspeicher, der dem Zylinder # i entspricht, am Speicherplatz n (n = 0, 1, 2, ... FBEN). Im nächsten Schritt 260 ermittelt die Routine, ob das Initialisierungskennzeichen FLGDDF nicht gleich 0 ist. Nimmt man nun an, daß das Kennzeichen FLGDDF rückgesetzt ist, geht die Routine vom Schritt 260 zum Schritt 262 über. Im Schritt 262 setzt die Routine den Mittelwert der Einzelzylinderbeschleunigung OMGAVi und einen alten Wert OMGAVi_o davon jeweils auf DHOMGi. Im selben Schritt 262 setzt die Routine den Mittelwert AOMGAV der Beschleunigung aller Zylinder und einen alten Wert AOMGAVo davon jeweils auf DHOMGi. Im nächsten Schritt 264 erhöht die Routine den Zylinderzählwert C. Im Schritt 266 ermittelt die Routine, ob der Zylinderzählwert C gleich 4 ist.
Die Initialisierung im Schritt 262 wird viermal wiederholt. Wenn der Zylinderzählwert C gleich 4 wird, geht die Routine vom Schritt 266 zum Schritt 268 über und sodann zum Schritt 270. Im Schritt 268 wird das Initialisierungskennzeichen FLGDDF auf 1 gesetzt. Im Schritt 270 wird der Zylinderzählwert C rückgesetzt.
Nachdem das Kennzeichen FLGDDF auf 1 gesetzt worden ist, geht die Routine vom Schritt 260 zum Schritt 272 über. Im Schritt 272 ermittelt die Routine den Mittelwert OMGAVi der Einzelzylinderbeschleunigung und den Mittelwert AOMGAV der Beschleunigung aller Zylinder durch Berechnen der Formeln (6) und (7).
Im nächsten Schritt 274 von 8D ermittelt die Routine, ob der Zylinder jener mit der Nummer 2 ist. Wenn dieses nicht der Fall ist, kehrt die Routine zum Startpunkt zurück. Wenn es der Fall ist, geht die Routine vom Schritt 274 zum Schritt 276. Es sei angemerkt, daß ein Maschinenzyklus mit dem Zylinder # 2 in dieser Routine endet und vier neue Werte DHOMGin in die vier Pufferspeicher (siehe 9) jeweils während eines Maschinenzyklus gespeichert werden.
Im Schritt 274 ermittelt die Routine, ob der Bezugszählwert REFCNT die Größe FBPD erreicht hat. Wenn im Schritt 274 die Größe REFCNT kleiner als FBPD ist, erhöht die Routine den Zählwert REFCNT.
Es sei angenommen, daß eine ausreichende Anzahl von Tastwerten in jedem der Pufferspeicher (siehe 9) gespeichert worden ist, wenn der Zählwert REFCNT die Größe FBPD erreicht hat. In diesem Falle geht die Routine vom Schritt 276 zum Schritt 280 und dann zum Schritt 282. Im Schritt 280 wird der Zählwert REFCNT rückgesetzt. Im nächsten Schritt 282 ermittelt die Routine die Streuung SDHOMGi für jeden der Zylinder durch Berechnen der Formel: SDHOMGi = Σn=2(DHOMGin – OMGAVi)/(FBPD – 1) (13)
Im nächsten Schritt 284 setzt die Routine den Suffix i auf 1. Im Schritt 286 von 8C ermittelt die Routine, ob OMGAVi (i = 1) für Zylinder # 1 größer als (AOMGAV + DVL1) ist. Wenn dieses der Fall ist, vermindert die Routine im Schritt 288 den Korrekturkoeffizienten CDFBi (i = 1) für den Zylinder # 1 durch Kraftstoffeinspritzrückkoppelungsverstärkung FBTI. Wenn im Schritt 286 die Größe OMGAVi (i = 1) nicht größer als (AOMGAV + DLV1) ist, geht die Routine zum Schritt 290. Im Schritt 290 ermittelt die Routine, ob OMGAVi (i = 1) kleiner als (AOMGAV – DLV2) ist. Wenn dieses der Fall ist, erhöht die Routine den Korrekturkoeffizienten CDFBi (i = 1) durch die Verstärkung FBTI. Wenn im Schritt 290 OMGAVi (i = 1) nicht kleiner als (AOMGAV – DLV2) ist, geht die Routine zum Schritt 294. Nach dem Schritt 288 oder dem Schritt 292 geht die Routine zum Schritt 294.
Im Schritt 294 aktualisiert die Routine die Kraftstoffeinspritzmenge TIi (i = 1) durch Multiplikation von TIi (i = 1) mit {1 + CDFBi (i = 1)}.
Im nächsten Schritt 296 ermittelt die Routine, ob die Streuung SDHOMGi (i = 1) für den Zylinder # 1 größer als ein vorbestimmter Wert C_D ist. Wenn dieses der Fall ist, vermindert die Routine im Schritt 298 den Zündvoreilwinkel ADVi (i = 1) für den Zylinder # 1 durch Zündvoreilwinkelrückkoppelungsverstärkung FBADV. Wenn im Schritt 296 die Streuung SDHOMGi (i = 1) nicht größer als C_D ist, vergrößert die Routine im Schritt 300 den Zündvoreilwinkel ADVi (i = 1) durch die Verstärkung FBADV.
Nach dem Schritt 298 oder dem Schritt 300 ermittelt die Routine im Schritt 302, ob der Suffix i den Wert 4 erreicht hat. Wenn i = 1, geht die Routine zum Schritt 304, wo sie den Suffix i auf 2 erhöht, und kehrt zum Schritt 286 zurück. Nach dem Schritt 286 ermittelt die Routine TIi (i = 2) und ADVi (i = 2) für Zylinder # 2 und geht dann zum Schritt 304.
Im Schritt 304 erhöht die Routine den Suffix i auf 3 und kehrt zum Schritt 286 zurück. Dieses bewirkt, daß die Routine die Größe TIi (i = 3) und ADVi (i = 3) für Zylinder # 3 bestimmt.
Die Routine bestimmt TIi (i = 4) und ADVi (i = 4) für Zylinder # 4, nachdem der Suffix i im Schritt 304 auf 4 erhöht worden ist.
Nachdem TIi (i = 1, 2, 3, 4) und ADVi (i = 1, 2, 3, 4) gesetzt worden sind, geht die Routine vom Schritt 302 zum Schritt 306 von 8D über. Im Schritt 306 wird das Initialisierungskennzeichen FLGDDF rückgesetzt. Nach dem Schritt 306 geht die Routine zum Schritt 308 und dann zum Schritt 310. Im Schritt 308 werden alle Pufferspeicher (siehe 9) gelöscht. Im Schritt 310 sendet die Routine TIi und ADVi an die Kraftstoffeinspritz- und Zündverteiler 72 bzw. 62.
Die 10A und 10B zeigen ein Flußdiagramm einer Routine zur Ermittlung von Fehlzündungen. Die Ausführung der Routine wird durch einen REF-Impuls eingeleitet.
Im Schritt 340 von 10A schaut die Routine in den Zähler 52 (siehe 2) und gibt TREF ein. Im nächsten Schritt 342 berechnet die Routine einen Absolutwert DTREF der Differenz TREF und einem alten Wert TREFo davon und setzt dann TREF als TREFo. Im nächsten Schritt 344 ermittelt die Routine, ob DTREF kleiner als ein vorbestimmter Wert FBEN ist.
Wenn im Schritt 344 DTREF nicht kleiner als FBEN ist, kehrt die Routine zum Startpunkt zurück. Wenn im Schritt 344 DTREF kleiner als FBEN ist, identifiziert die Routine einen Zylinder, zu dem die Intervalltastwerte T1i und T2i gehören, und speichert die Nummer dieses Zylinders als i in Schritt 346. Im nächsten Schritt 348 zieht die Routine das Verhältnis DOMGi herbei. Im Schritt 350 korrigiert die Routine DOMGi auf DHOMGi durch Berechnung der Gleichung (2).
Im nächsten Schritt 352 von 10B ermittelt die Routine, ob DHOMGi kleiner als ein vorbestimmter Fehlzündungsgrenzwert MISSL ist. Wenn dieses der Fall ist, erhöht die Routine einen Fehlzündungszählwert MISCNT im Schritt 354 und geht dann zum Schritt 356 über. Wenn im Schritt 352 DHOMGi nicht kleiner als MISSL ist, geht die Routine zum Schritt 356.
Im Schritt 356 ermittelt die Routine, ob ein zweiter Bezugszählwert REFCNT2 einen vorbestimmten Wert REFSL2 erreicht hat. Wenn im Schritt 356 der Zählwert REFCNT2 kleiner als REFSL2 ist, erhöht die Routine den Zählwert REFCNT2 im Schritt 358.
Wenn im Schritt 356 die Größe REFCNT2 den Wert REFSL2 erreicht hat, setzt die Routine den Zählwert REFCNT2 im Schritt 360 rück und bestimmt eine Fehlzündungsrate MISRT durch Berechnung der Formel: MISRT = (MISCNT/REFSL2) × 100 (14)
Im nächsten Schritt 364 ermittelt die Routine, ob MISRT größer als ein vorbestimmter Wert WRNSL ist. Dieses wird im Schritt 364 ausgeführt. Wenn MISRT nicht größer als wie WRNSL ist, geht die Routine zum Schritt 366 über. Im Schritt 366 wird ein Alarm freigegebenen aber es wird noch kein Alarm erzeugt. Wenn im Schritt 364 MISRT größer als WRNSL ist, geht die Routine zum Schritt 368 und zum Schritt 370. Im Schritt 368 wird ein Alarm erzeugt, um darüber zu informieren, daß Zylinder # 1 nicht in Ordnung ist. Im nächsten Schritt 370 wird der Zählwert MISNT auf 1 rückgesetzt.

Claims

Verfahren zum Steuern der Verbrennung in den einzelnen Zylindern einer Brennkraftmaschine mit einem Positionssensor (34), der Positionssignale an vorbestimmten Drehwinkelstellen einer Maschinenkurbelwelle (36) liefert, wobei die vorbestimmten Drehstellen bei regelmäßig beabstandeten Drehwinkeln liegen, so daß wenigstens ein Positionssignal während jedes Arbeitstaktes erscheint; und einer Steuereinheit (50), die mit dem Positionssensor (34) verbunden ist, und eine erste Zeitperiode (T1i) der Drehung über ein erstes Drehintervall (θ1–θ2) mißt, das durch erste ausgewählte Positionssignale definiert ist, die durch einen ersten Drehwinkel voneinander getrennt sind, und eine zweite Zeitperiode (T2i) der Drehung über ein zweites Drehintervall (θ3–θ4) mißt, das durch zweite ausgewählte Positionssignale definiert ist, die durch einen zweiten Drehwinkel voneinander getrennt sind, und eine dritte Zeitperiode (dt) der Drehung zwischen den ersten und zweiten Drehintervallen mißt, wobei jedes der ersten und zweiten Drehintervalle einen ausgewählten Arbeitstakt enthält, wenn die Kurbelwelle über wenigstens einen Maschinenzyklus gedreht wird, wobei ein Maschinenzyklus mehrere Arbeitstakte enthält, die der Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine entspricht, gekennzeichnet durch die Schritte: Berechnen einer ersten Augenblicksgeschwindigkeit als Funktion der ersten gemessenen Zeitperiode und einer zweiten Augenblicksgeschwindigkeit als eine Funktion der zweiten gemessenen Zeitperiode für jeden Arbeitstakt, Berechnen eines Verhältnisses einer Differenz zwischen den ersten und zweiten berechneten Augenblicksgeschwindigkeiten zur dritten gemessenen Periode (dt) für jeden Arbeitstakt, Sammeln des berechneten Verhältnisses als eines der Tastwerte für einen Zylinder, zu dem der ausgewählte Arbeitstakt gehört, Berechnen eines einzelnen Zylindermittelwertes (OMGAVi) auf der Grundlage der gesammelten Tastwerte für jeden Zylinder, Berechnen eines Gesamtmittelwertes (AOMGAV) auf der Grundlage der angesammelten Tastwerte für alle Zylinder, Einrichten eines Fensters für den berechneten Gesamtmittelwert (AOMGVA), das durch erste und zweite Werte definiert ist, Vergleichen des Einzelzylindermittelwertes (OMGVi) mit dem Fenster für jeden Zylinder, und Ändern wenigstens eines Steuerparameters für die Verbrennung eines Zylinders, wenn der Einzelzylindermittelwert (OMGAVi) für den einen Zylinder aus dem Fenster herausfällt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das berechnete Verhältnis mit einem Korrekturfaktor modifiziert wird, der mit der Augenblicksgeschwindigkeit der Kurbelwelle variabel ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das berechnete Verhältnis mit einem Korrekturfaktor modifiziert wird, der proportional zum Reziprokwert der Augenblicksgeschwindigkeit der Kurbelwelle ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das berechnete Verhältnis um einen Korrekturfaktor vermindert wird, bevor es als ein Tastwert gesammelt wird, wobei der Korrekturfaktor aus der Division eines Reziprokwertes der Augenblicksgeschwindigkeit der Kurbelwelle mit einer normierten Konstanten resultiert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Werte, die das Fenster definieren, durch einen Korrekturfaktor modifiziert werden, der mit der Augenblicksgeschwindigkeit der Kurbelwelle variabel ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Werte, die das Fenster definieren, mit einem Korrekturfaktor modifiziert werden, der proportional einem Reziprokwert der Augenblicksgeschwindigkeit der Kurbelwelle ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Werte, die das Fenster definieren, um einen Korrekturfaktor vermindert werden, der aus der Division eines Reziprokwertes der Augenblicksgeschwindigkeit der Kurbelwelle durch eine normierte Konstante resultiert.
Verfahren zum Steuern der Verbrennung in den einzelnen Zylindern einer Brennkraftmaschine mit einem Sensor (34), der Positionssignale an vorbestimmten Drehwinkelstellen einer Maschinenkurbelwelle (36) liefert, wobei die vorbestimmten Drehstellen bei regelmäßig beabstandeten Drehwinkeln liegen, so daß wenigstens ein Positionssignal während jedes Arbeitstaktes erscheint; und einer Steuereinheit (50), die mit dem Sensor (34) verbunden ist, und eine erste Zeitperiode (T1i) der Drehung über ein erstes Drehintervall (θ1–θ2) mißt, das durch erste ausgewählte Positionssignale definiert ist, die durch einen ersten Drehwinkel voneinander getrennt sind, und eine zweite Zeitperiode (T2i) der Drehung über ein zweites Drehintervall (θ3–θ4) mißt, das durch zweite ausgewählte Positionssignale definiert ist, die durch einen zweiten Drehwinkel voneinander getrennt sind, und eine dritte Zeitperiode (dt) der Drehung zwischen den ersten und zweiten Drehintervallen mißt, wobei beide der ersten und zweiten Drehintervalle während eines und der selben ausgewählten Arbeitstaktes auftreten, wenn die Kurbelwelle über wenigstens einen Maschinenzyklus gedreht wird, wobei ein Maschinenzyklus mehrere Arbeitstakte enthält, die der Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine entspricht, gekennzeichnet durch die Schritte: Berechnen einer ersten Augenblicksgeschwindigkeit als Funktion der ersten gemessenen Zeitperiode (T1i) und einer zweiten Augenblicksgeschwindigkeit als eine Funktion der zweiten gemessenen Zeitperiode (T2i) für jeden Arbeitstakt, Berechnen eines Verhältnisses einer Differenz zwischen den ersten und zweiten berechneten Augenblicksgeschwindigkeiten zur dritten gemessenen Periode (dt) für jeden Arbeitstakt, Sammeln des berechneten Verhältnisses als eines der Tastwerte für einen Zylinder, zu dem der ausgewählte Arbeitstakt gehört, Berechnen eines einzelnen Zylindermittelwertes (OMGAVi) auf der Grundlage der gesammelten Tastwerte für jeden Zylinder, Berechnen einer Streuung (SDHOMAi) der gesammelten Tastwerte in Bezug auf den berechneten Einzelzylindermittelwert (OMGAVi) für jeden Zylinder, Vergleichen der berechneten Streuung (SDHOMAi) mit einem vorbestimmten Wert, Modifizieren wenigstens eines Steuerparameters für die Verbrennung jedes Zylinders in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (50) einen Taktgenerator, der Taktimpulse mit einer Frequenz erzeugt, Einrichtung zum Aufwärtszählen von Taktimpulsen während der Drehung über das erste Drehintervall und der Drehung über das zweite Drehintervall, und eine Einrichtung zum Aufwärtszählen von Taktimpulsen während der Drehung vom Ende des ersten Drehintervalls bis zum Ende des zweiten Drehintervalls enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zweiten Sensor (200), der Bezugsmarkierungssignale an zweiten vorbestimmten Drehpunkten der Maschinenkurbelwelle abgibt, wobei die zweiten vorbestimmten Punkte bei regelmäßig beabstandeten Drehwinkeln liegen, derart, daß ein Bezugssignal während jedes Arbeitstaktes auftritt.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, eine vierte Zeitperiode der Drehung über ein drittes Drehintervall gemessen wird, das durch ein ausgewähltes Bezugsmarkierungssignal unmittelbar vorangehend den ersten und zweiten ausgewählten Positionssignalen und das Bezugsmarkierungssignal definiert ist, das dem ausgewählten Bezugsmarkierungssignal unmittelbar vorangeht.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abweichung der vierten gemessenen Zeitperiode, die dem ausgewählten Arbeitstakt zugeordnet ist, von der dem vorangehenden Arbeitstakt zugeordneten Zeitperiode berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Absolutwert der berechneten Abweichung mit einem vorbestimmten Wert verglichen wird einen Zylinder identifiziert wird, zu dem der ausgewählte Arbeitstakt gehört, und das berechnete Verhältnis als einen der Tastwerte für den identifizierten Zylinder gesammelt wird, wenn der Absolutwert der berechneten Abweichung kleiner als der vorbestimmte Wert ist.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß Zählwert in Abhängigkeit von der Ansammlung des berechneten Verhältnisses als einen Tastwert erhöht wird, und der Zählwert zurück gesetzt wird, wenn der Absolutwert der Abweichung nicht kleiner als der genannte vorbestimmte Wert ist.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Korrekturtaktor bestimmt wird, in dem die vierte gemessene Zeitperiode durch eine ausgewählte normierte Konstante dividiert wird, und eine Augenblicksbeschleunigung bestimmt wird, indem sie den ermittelten Korrekturtaktor von dem berechneten Verhältnis abzieht.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abweichung der vierten gemessenen Zeitperiode, die dem ausgewählten Arbeitstakt zugeordnet ist, von jener, die dem vorangehenden Arbeitstakt zugeordnet ist, berechnet wird, wobei der Absolutwert der berechneten Abweichung mit einem vorbestimmten Wert verglichen wird ein Zylinder identifiziert wird, zu dem der ausgewählte Arbeitstakt gehört, und die ermittelte Augenblicksbeschleunigung als einen der Tastwerte für den identifizierten Zylinder bestimmt wird, wenn der Absolutwert der berechneten Abweichung kleiner als der vorbestimmte Wert ist.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelwert einer vorbestimmten Anzahl angesammelter Tastwerte berechnet wird, und der berechneten Mittelwert als die Beschleunigung gesetzt wird, die dem identifizierten Zylinder entspricht.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Drehintervall nahe dem Beginn eines jeden Arbeitstaktes auftritt und das zweite Rotationsintervall auf halbem Wege zwischen dem Beginn eines Arbeitstaktes und dem Beginn des nachfolgenden Arbeitstaktes erscheint.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Rotationsintervall nicht einen Teil des Arbeitstaktes, der dem ausgewählten Arbeitstakt unmittelbar vorangeht, einschließt, und das zweite Rotationsintervall nicht einen Teil des Arbeitstaktes einschließt, der dem ausgewählten Arbeitstakt unmittelbar nachfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionssensor einen Rotor (Winkelgeber), der mit der Kurbelwelle umläuft und Bezugsmarkierungen an vorbestimmten Stellen hat; und einen stationären Aufnehmer, der den Vorbeilauf der Bezugsmarkierungen erfaßt, enthält.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionssensor weiterhin einen Rotor (Winkelgeber), der mit der Kurbelwelle umläuft und Bezugsmarkierungen an vorbestimmten Positionen hat, und mehrere stationäre Aufnehmer, die jeweils den Vorbeilauf der Bezugsmarkierungen erfassen, enthält.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die stationären Aufnehmer längs des Umfangs des Rotors in regelmäßigen Drehwinkelabständen angeordnet sind, derart, daß ein Teil der Bezugsmarkierungen an einem der stationären Aufnehmer während jedes Arbeitstaktes vorbeilaufen.
Verfahren nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch einen zweiten Sensor, der Bezugsmarkierungssignale an zweiten vorbestimmten Drehpunkten der Maschinenkurbelwelle liefert, wobei die zweiten vorbestimmten Drehpunkte bei regelmäßig beabstandeten Drehwinkeln liegen, so daß ein Bezugssignal während jedem Arbeitstakt erscheint.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnehmer in Abhängigkeit vom Auftreten eines Bezugsmarkierungssignals selektiv betriebsfähig gemacht werden, um die Positionssignale zu liefern.