DE19924294A1

DE19924294A1 - Passive und Aktive Fehlzündungsdiagnose für Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE19924294A1
Application number: DE19924294A
Authority: DE
Inventors: Yue Yun Wang; Edward J Lewandowski
Original assignee: Cummins Engine Co Inc
Current assignee: Cummins Inc
Priority date: 1998-06-01
Filing date: 1999-05-27
Publication date: 1999-12-02
Anticipated expiration: 2019-05-28
Also published as: US5979407A; GB2338069B; DE19924294B4; GB9912567D0; GB2338069A

Abstract

System und Verfahren zum Ermitteln eines Fehlzündungszustands eines Zylinders eines Verbrennungsmotors, die auf den Zündzeiten jedes Zylinders und einem Vergleich der Zündzeiten von gemäß der Motorzündfolge aufeinanderfolgenden Zylindern basieren. Ein Zündzeitunterschiedsparameter stellt das Ergebnis dieses Vergleichs dar und wird als passiver Test verwendet, um zu bestimmen, ob ein bestimmter Zylinder Fehlzündungen aufweist. Im passiven Test identifizierte Zylinder werden einem aktiven Test unterzogen, wobei dem Zylinder bei jedem Motorzyklus nach Beginn des aktiven Fehlzündungstest steigende Mengen zu viel Kraftstoff zugeführt werden. Die Veränderung des Zündzeitunterschiedsparameters des identifizierten Zylinders, die sich aus der überhöhten Kraftstoffzufuhr ergibt, wird mit einem aktiven Testschwellenwert verglichen, der eine erwartete Veränderung bei einem funktionstüchtigen Zylinder angibt. Ein Zylinder, der außerhalb dieses aktiven Schwellenwertes liegt, wird als funktionsuntüchtiger Zylinder bestimmt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Ermitteln von Fehlzündungen in den Zylindern eines Verbren nungsmotors. Die Erfindung ist damit befaßt, Fehlzündungen oder Verbrennungsmängel in einzelnen fehlerhaften Zylindern zu ermitteln, insbesondere bei Motoren mit einem mikroprozessorge stütztem elektronischen Steuermodul oder ECM (electronic control module).

Die US-Luftschutzverordnung von 1975 ist darauf gerichtet, die Abgasemissionen von Verbrennungsmotoren für Leichtlastkraft fahrzeuge zu kontrollieren. Als Reaktion auf diese Verordnung verwenden die meisten Automobilhersteller nun Katalysatoren, um die Emission von Kohlenstoffmonoxid, Kohlenwasserstoffen und anderen schädlichen Gasen zu kontrollieren. Kürzlich haben Aufsichtsbehörden vorgeschlagen, in Personen-, Leichtlast- und Mittellastkraftfahrzeuge irgendeine Form von Anzeigeeinrichtung einzubauen, die eine Fehlfunktion eines mit der Abgasemission in Zusammenhang stehenden Bauteils anzeigt, das mit dem bordin ternen Steuercomputer oder Mikroprozessor verbunden ist.

Fehlzündungen von Motorzylindern können den Katalysator beschä digen. Einige Bestimmungen für Ottomotoren verlangen sowohl die Identifizierung eines Fehlzündungen aufweisenden Zylinders als auch die Angabe der Fehlzündungen in Prozent über eine vorgege bene Anzahl von Motorzyklen. Andere Bestimmungen betreffen speziell Dieselmotoren. Die Kalifornische Luftschutzbehörde (California Air Recources Board) hat ein bordinternes Diagnose programm, OBD II, eingeführt, das die Überwachung jedes Zylin ders zumindest einmal pro Fahrzyklus erfordert. Die OBD II- Bestimmungen verlangen, daß das Diagnosesystem dazu in der Lage ist, mehrere fehlerhafte Zylinder zu identifizieren und eine vom Fahrer überwachbare Anzeige des Fehlerzustands bereitzu stellen.

Es wurde bereits eine Vielzahl von Verfahren und Systemen zur Ermittlung und Identifizierung von fehlerhaften Zylindern vorgeschlagen. Einige dieser Verfahren sind in dem SAE-Dokument Nr. 960039 mit dem Titel "An Overview of Misfiring Cylinder Engine Diagnostic Techniques Based on Crankshaft Angular Velocity Measurement" zusammengefaßt. Die in dieser technischen Zusammenschau zusammengefaßten Lösungsvorschläge konzentrieren sich im allgemeinen auf die Kurbelwellendrehzahl und die Win kelgeschwindigkeit oder auf Drehmomentänderungen.

Andere Lösungswege werden kurz in dem US-Patent Nr. 5 529 041 umrissen. Die in dem '041-Patent zusammengefaßten Systeme sind als "passive" Überwachungseinrichtungen gekennzeichnet, was bedeutet, daß sie den Beitrag jedes Zylinders zur Motordrehzahl unter normalen Kraftstoffzufuhrbedingungen überwachen und bei Ermittlung einer charakteristischen Abnahme eine Fehlzündung registrieren. Wie in der Hintergrundsbeschreibung des '041- Patents erwähnt, wobei dieser Text hier durch Bezugnahme gewür digt wird, sind passive Systeme anfällig für bestimmte Fehler, wie etwa falsche positive Versagensmeldungen, und sie sind außerdem häufig nicht in der Lage, "schwache" Fehlzündungszu stände zu ermitteln, wie sie etwa bei niedriger Leerlaufdreh zahl auftreten können.

In Anbetracht der genannten Mängel von bekannten passiven Systemen, hat der Erfinder des '041-Patents eine "aktive" Fehlzündungsermittlungsstrategie vorgeschlagen, die inhärent robuster als die bekannten Systeme und weniger anfällig für inkorrekte Ermittlungen von Motorfehlzündungen ist. Die Details dieses bekannten erfindungsgemäßen Systems können der Beschrei bung des '041-Patents entnommen werden, auf die hier ebenfalls Bezug genommen wird. Kurz gesagt, beschreibt das '041-Patent ein aktives Überwachungssystem, das die Motordrehzahl bei vorgegebenen Kurbelwinkeln, die spezifischen Zylindern entspre chen, erfaßt. Der aktive Aspekt der Erfindung des '041-Patents umfaßt die Zufuhr einer Kraftstoffmenge an den zu prüfenden Zylinder, die die Kraftstoffmenge, die von diesem Zylinder angefordert wird, übersteigt. Wenn die Motordrehzahl bei dem spezifischen Kurbelwinkel nicht entsprechend der überschüssigen Kraftstoffmenge ansteigt, wird der betroffene Zylinder als Zylinder mit Fehlzündungen identifiziert.

Das in dem '041-Patent offenbarte System und Verfahren löst viele Probleme, die mit den bekannten passiven Lösungswegen in Verbindung gebracht werden. Dieser aktive Lösungsweg hat jedoch eigene Nachteile. Beispielsweise, da dieses aktive Ermittlungs system eine überhöhte Kraftstoffzufuhr an einen betroffenen Zylinder erforderlich macht, ist der Fehlzündungsermittlungs test dafür ausgelegt, nur einmal pro Fahrzyklus oder Fahrzeug betrieb durchgeführt zu werden. Darüber hinaus, da der aktive Lösungsweg eine überhöhte Kraftstoffzufuhr umfaßt, muß die Testreihe durch bewußtes Eingreifen initiiert werden.

Eine weitere Schwierigkeit bei den bekannten Fehlzündungser mittlungssystemen besteht in der Art und Weise, wie das Auftre ten einer Fehlzündung ermittelt wird. Einige Systeme stützen sich beispielsweise auf die Kurbelwellenwinkelgeschwindigkeit, während andere Motordrehzahlschwankungen nutzen. Diese Lösungs wege können den Fehlzündungermittlungsalgorithmus, der durch das ECM ausgeführt werden muß, komplizieren.

Darüber hinaus ist keines dieser bekannten Systeme dazu in der Lage, sich den Abweichungen hinsichtlich einer korrekten Zylin derzündung gegenüber Fehlzündungen, die aufgrund von Verände rungen des Gesamtbetriebszustands des Motors auftreten, auf geeignete Weise zu widmen. Darüber hinaus wird immer noch ein Fehlzündungsermittlungssystem und -verfahren benötigt, das eine quantitative Bewertung der Art oder des Ausmaßes des Fehlzün dungszustands des/der betroffenen Zylinder(s) bereitstellen kann.

Die durch die bekannten Vorrichtungen ungelösten Anforderungen werden durch eine Kombination passiver und aktiver Fehlzün dungsermittlungen in Angriff genommen, die erfindungsgemäß ausgeführt werden. Bei einem Aspekt der Erfindung werden die Zylinderzündzeiten bestimmt und die Zündzeitunterschiede für jeden Zylinder berechnet. Diese Zündzeit(punkts) unterschiede können während eines einzelnen Motorzyklus (d. h. zwei Umdrehun gen bei einem typischen Dieselmotor) erhalten werden oder für jeden Zylinder aus mehreren Motorzyklen gemittelt werden.

Erfindungsgemäß umfaßt eine passive Fehlzündungsermittlungsrei he das Vergleichen des Zündzeitunterschiedswerts für jeden Zylinder mit einem Diagnoseschwellenwert. Zylinder, die diesen Vergleichstest nicht bestehen, werden als potentiell defekte oder funktionsuntüchtige Zylinder identifiziert.

Ein Merkmal der Erfindung stellt ein Vergleichsmaß der Schwere des Zylinderfehlzündungszustands durch Bewerten des Zündzeitun terschiedswerts für den betroffenen Zylinder bereit, um für den Zylinder einen prozentualen Verbrennungswert zu erhalten. Für ein Ausführungsbeispiel ist eine Tabelle bereitgestellt, die "akzeptable" Zündzeitunterschiede für unterschiedliche Kühlmit teltemperaturen enthält. Das Verhältnis des Zylinderzündzeitun terschieds und des temperaturabhängigen akzeptablen Zündzeit unterschieds gibt die Verbrennung in dem betroffenen Zylinder in Prozent an.

Der passive Test kann bei jeder Motordrehzahl durchgeführt werden, ohne den Motorbetrieb zu beeinflussen oder ein Eingrei fen von außen erforderlich zu machen. Der passive Test wird jedoch vorzugsweise bei niedrigstem Leerlauf und Betriebstempe ratur des Motors durchgeführt. Das Ergebnis des passiven Tests kann dazu verwendet werden, zu bestimmen, ob das aktive Fehl zündungsermittlungsprotokoll gerechtfertigt ist. Obwohl ein Zylinder als defekt gekennzeichnet wurde, kann beispielsweise aufgrund des prozentualen Verbrennungswertes dieses Zylinders kein sofortiges Eingreifen angezeigt sein. Darüber hinaus kann das passive Fehlzündungsdiagnoseverfahren für falsche Versa gensmeldungen anfällig sein, wobei ein ansonsten funktionstüch tiger Zylinder als defekt gekennzeichnet wird.

Um diese falschen Versagensmeldungen aufzuspüren, führt die vorliegende Erfindung einen aktiven Fehlzündungstest aus, der einige Aspekte des im '041-Patent beschriebenen Lösungswegs hinsichtlich überhöhter Kraftstoffzufuhr nutzt. Im Gegensatz zu diesem bekannten Lösungsweg bewertet die vorliegende Erfindung nicht die Motordrehzahlschwankungen zwischen den Zyklen. Statt dessen nutzt die vorliegende Erfindung die unterschiedlichen Zündzeitwerte als Basis für bestimmte Vergleichstests. Bei diesem Aspekt der Erfindung stützt sich das aktive Fehlzün dungsermittlungssystem und -verfahren auf empirisch abgeleitete Daten betreffend Veränderungen in den unterschiedlichen Zünd zeiten basierend auf sukzessive ansteigende, überhöhte Kraft stoffzufuhrmengen für die Zylinder. In anderen Worten, bei einer Komponente des aktiven Tests, werden dem verdächtigen Zylinder während aufeinanderfolgender Testzyklen ansteigende Mengen zu viel Kraftstoff zugeführt. Die empirisch abgeleiteten Schwellenwerte setzen Veränderungen in den Zündzeitunterschie den in Relation zu den zu viel zugeführten Kraftstoffmengen. Die tatsächliche Veränderung des Zündzeitunterschieds des betroffenen Zylinders kann mit dem spezifischen Grenzwert für die bestimmte Menge zu viel zugeführten Kraftstoffs verglichen werden, um festzustellen, ob der Zylinder in irgendeiner Weise defekt ist.

Erfindungsgemäß wird der aktive Test über eine vorgegebene Anzahl von Testzyklen durchgeführt, wobei die dem Zylinder zu viel zugeführte Kraftstoffmenge bei jedem Zyklus ansteigt. Wenn die Veränderung des Zylinderzündzeitunterschieds den empiri schen Grenzwert während eines Testzyklus übersteigt, wird der Zylinder als funktionstüchtig eingestuft. Wenn der Zylinder den Unterschiedsgrenztest nach einer maximalen Anzahl von aufeinan derfolgenden Testzyklen nicht besteht, wird er als defekt eingestuft. Die überhöhte Kraftstoffzufuhrmenge, bei der der Zylinder den Unterschiedsgrenztest besteht, dient außerdem als subjektives Maß der Schwere des Zylinderdefekts. Ein Zylinder, der beispielsweise erst nach dem vierten aktiven Test besteht, weist wahrscheinlich einen schwerwiegenderen Defekt auf als ein Zylinder, der bereits nach dem ersten Testzyklus bestanden hat.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System und ein Verfahren zum Bestimmen, ob die Zylinder eines Verbrennungsmotors defekt sind oder Fehlzündungen haben, be reitzustellen. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Fehlzün dungsermittlungsprotokoll bereitzustellen, das passive und aktive Tests umfaßt.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sie einen passiven Test als erste Unterscheidungsstufe bei der Ermittlung der Zylinderfehlzündungszustände nutzt. Ein weiterer Vorteil wird durch den aktiven Test bereitgestellt, der eine subjektive Einschätzung der Schwere des Zylinderfehlzündungszustands zuläßt.

Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Figuren ersichtlich. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors, der eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zylinder fehlzündungsermittlungssystems umfaßt;

Fig. 2 eine grafische Darstellung der Motordrehzahl über die Zeit mit identifizierten Zylinderzündzeiten;

Fig. 3 eine grafische Darstellung der Zündzeitunterschiede der Zylinder eines typischen Sechszylindermotors unter nor malen Grundlinien-Betriebsbedingungen;

Fig. 4 eine grafische Darstellung der Zündzeitunterschiede der Motorzylinder unter Bedingungen, bei denen ein Zylinder Fehlzündungen hat;

Fig. 5 ein Flußdiagramm eines passiven Fehlzündungsermittlungs algorithmus, der durch das erfindungsgemäß System aus geführt wird;

Fig. 6 eine grafische Darstellung eines Unterschiedsparameters als Funktion der Motorkühlmitteltemperatur gemäß dem er findungsgemäßen passiven Fehlzündungermittlungsverfah ren, wie in dem Flußdiagramm in Fig. 5 gezeigt;

Fig. 7 eine grafische Darstellung der zu viel zugeführten Kraftstoffmengen aufeinanderfolgender Testzyklen gemäß dem erfindungsgemäßen aktiven Fehlzündungsermittlungs protokoll;

Fig. 8 eine grafische Darstellung eines Grenzwerts, basierend auf den den Zylindern zu viel zugeführten, in dem Dia gramm in Fig. 7 gezeigten Kraftstoffmengen gemäß dem ak tiven Fehlzündungsermittlungsprotokoll; und

Fig. 9 ein Flußdiagramm des erfindungsgemäßen aktiven Motor fehlzündungsermittlungsalgorithmus.

Zum besseren Verständnis des Prinzips der vorliegenden Erfin dung wird nun auf die in den Zeichnungen dargestellten und hier beschriebenen Ausführungsbeispiele Bezug genommen.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und Verfahren zur Verwendung mit einem computergesteuerten Verbrennungsmotor. In den dargestellten Ausführungsbeispielen wird der Motor als Sechszylinder-Dieselmotor beschrieben. Es versteht sich jedoch, daß sich das Prinzip des erfindungsgemäßen Systems ebenso gut auf Ottomotoren und Motoren, die drei oder mehr Zylinder auf weisen, anwenden läßt.

Die schematisch in Fig. 1 dargestellt, umfaßt ein Motor E eine Kurbelwelle S, die durch eine Anzahl von Verbrennungszylindern C angetrieben wird. Es können zwei oder mehr Zylinder C verwen det werden, die in Reihe oder V-förmig angeordnet sein können. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt der Motor E sechs Zylinder, die hier als Zylinder #1 bis #6 bezeichnet sind. Ein Motorsteuercomputer 10 steuert die Betriebszustände des Motors E. Der Motorsteuercomputer 10 kann eine bekannte Bauweise haben, um eine elektronischen Steuerung der Motorbe standteile, etwa des Kraftstoffzufuhrsteuersystems 12, gemäß vordefinierten Algorithmen bereitzustellen. Bei dem dargestell ten Ausführungsbeispiel führt der Motorsteuercomputer 10 eine Reihe von in dem Speicher 11 gespeicherten Softwareanweisungen aus, wobei der Programmablauf durch die Motorbetriebsparameter, wie etwa Gaspedalstellung und Motorlastzustände, gesteuert wird. Das ECM 10 kann Signale von einem Drosselklappenstel lungssensor (TPS - throttle position sensor) 20 und einem Kühlmitteltemperatursensor (CTS - coolant temperature sensor) 22 empfangen, wobei diese Signale von dem Motorsteueralgorith mus verwendet werden. Das ECM 10 erzeugt Steuersignale, die dem Kraftstoffsteuermodul 12 zugeführt werden, das die jedem Zylin der 1-6 zugeführte Kraftstoffmenge steuert.

Bei einem Aspekt der Erfindung ist ein Resolverrad 15 zur Drehung mit der Motorkurbelwelle S bereitgestellt. Bei einem spezifischen Ausführungsbeispiel umfaßt das Resolverrad 15 35 Zähne, die in 10-Grad-Abständen angeordnet sind, wobei ein Zahn fehlt, um als Kalibrierpunkt verwendet werden zu können. Ein elektromagnetischer Sensor 16, der ein Hall-Sensor sein kann, ist benachbart zu dem Resolverrad angeordnet und führt beim Passieren eines Zahns des Resolverrads dem Motorsteuercomputer 10 ein Signal zu. Das Resolverrad 15 des dargestellten Ausfüh rungsbeispiels umfaßt 35 Zähne, wenn auch mehr Zähne bereitge stellt werden können, um eine feinere Auflösung bei der Erfassung der Drehzahlschwankungen zu erhalten oder um eine größere Anzahl von Motorzylindern berücksichtigen zu können.

Der Motorsteuercomputer 10 ermöglicht basierend auf der Winkel position vom oberen Totpunkt (TDC - top-dead-center) auf dem Resolverrad eine diskrete Steuerung der Zylinderzündung. Alter nativ kann der Motor E mit einem Nockenstellungssensor (CPS - cam position sensor) 18 versehen sein, um eine Kalibrierpositi on zu erfassen, von der aus der obere Totpunkt extrapoliert werden kann. Der erste Zylinder #1 kann beispielsweise so kalibriert werden, daß er bei 30 Grad vom TDC zündet, was bedeutet, daß drei Zähne des Resolverrads 15 den Hall-Sensor 16 passiert haben. Bei einem typischen Sechszylindermotor werden die Zylinderzündzeiten auf der Kurbelwelle S ab 30° vom oberen Totpunkt bis zu 120° gemessen. Bei diesem typischen Motor durchläuft das Resolverrad 15 zwei Umdrehungen, um alle sechs Zylinder zu zünden, so daß eine Zündzeitdauer zwölf Zähnen auf dem Resolverrad 15 entspricht.

Das Zündintervall für die Zylinder kann bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel unter Verwendung einer Zeitverarbeitungs einheit (TPU - time processing unit) 19 bestimmt werden, die in den Motorsteuercomputer 10 eingebaut ist. Wie in Fig. 2 ge zeigt, zündet jeder der sechs Zylinder des dargestellten Motors gemäß einer vorgegebenen Reihenfolge, in diesem Fall 1-5-3-6-2-4. Diese TPU 19 stellt exakte Hochfrequenz-Taktpulse, bei spielsweise unter Verwendung eines 100 kHz-Takts, bereit. Die TPU 19 zählt die Anzahl der Taktpulse, die zwischen dem Passie ren des "Zünd"-Zahns für jeden Zylinder auftreten, d. h. die Anzahl der Zähne, die den Befehlen des die Verbrennung in dem Zylinder steuernden Motorsteuercomputers 10 entspricht.

Die Zeitspanne t_i zwischen aufeinanderfolgenden Zylinderzündun gen kann auf diese Weise ermittelt werden, um einen Zeitwert für jeden Zylinder zu erzeugen, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel den Zeitspannen t1, t5, t3, t6, t2 und t4 entspricht. Idealerweise sind bei einem perfekt laufenden Motor alle Zeitwerte t1-t6 gleich. Jeder Zylinder ist jedoch mecha nisch unterschiedlich und jeder von ihnen erhält Luft und Kraftstoff in unterschiedlichen Mengen aufgrund der Verluste und Toleranzen der Motorkomponenten. Demzufolge variieren die Zündzeitwerte zwischen den Zylindern sogar bei gut eingestell ten Motoren. In vielen Fällen zeigen Zündzeitabweichungen keine schlechte oder sich verschlechternde Motorleistung an. Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit den anderen Fällen, in denen die Zündzeitabweichungen der Zylinder ausgeprägt genug sind, um auf Motorprobleme hinzuweisen. In einigen Fällen können diese Abweichungen bedeuten, daß ein Zylinder Fehlzün dungen oder Verbrennungsmängel aufweist. Diese Zylinderzustände können beispielsweise durch einen verstopften Kraftstoffein spritzer, leckende Zylinder oder Fehlfunktionen der Kraftstoff pumpe verursacht werden.

Erfindungsgemäß wird ein Zündzeitunterschiedsparameter C_i für jeden Zylinder durch Vergleichen der Zündzeit des betroffenen Zylinders mit der Zündzeit des unmittelbar vorher gezündeten Zylinders berechnet. Somit wird eine Anordnung von Zündzeitun terschieden gemäß den folgenden Verhältnissen erhalten: C₁ = t4-t1; C₂ = t6-t2; C₃ = t5-t3; C₄ = t2-t4; C₅ = t1-t5 und C₆ = t3-t6, wobei die Werte C₁ die CPS-Werte für jeden der i Zylinder sind. Die Unterschiedsparameterwerte C₁-C₆ sind Werte ohne Einheiten, die den Unterschied in der Anzahl der Taktpulse angeben, die zwischen aufeinanderfolgenden Zylin derzündungen gezählt wurden.

Das Balkendiagramm gemäß Fig. 3 zeigt die Grundlinien- Unterschiedsparameterwerte C_i der Zylinder des betroffenen Sechszylindermotors in ihrer Zündreihenfolge. In anderen Wor ten, die Parameterwerte C₁-C₆ in dem Balkendiagramm zeigen einen im allgemeinen funktionstüchtigen Motor ohne merkliches Leistungsungleichgewicht zwischen den Zylindern und ohne Fehl zündungen oder Verbrennungsverluste in einem bestimmten Zylin der. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist der höchste Unterschiedsparameterwert C₃, der dem Zündzeitunterschied von Zylinder #3 entspricht. Die negative Größe von Parameter C₃ bedeutet, daß die Zündzeit von Zylinder #3 die Zündzeit des unmittelbar vorher gezündeten Zylinders #5 übersteigt.

Erfindungsgemäß umfaßt ein passiver Zylinderfehlzündungstest das Vergleichen eines jeden der Zündzeitunterschiedsparameter C_i mit einem Diagnoseschwellenwert A. Der Schwellenwert A ist, wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, aufgrund der Art der Zylin derfehlzündung oder Verbrennungsverluste ein negativer Wert. Die normalen Motorretardierlasten, wie etwa Reibung, Bremslast oder Motorzubehörlast, verlangsamen tendentiell die Antriebs welle S und arbeiten immer der durch jeden Zylinder erzeugten Verbrennungsleistung entgegen. Wenn ein Zylinder fehlzündet, wird durch diesen Zylinder eine zum Überwinden dieser allgegen wärtigen Retardierkräfte unzureichende Verbrennungskraft er zeugt. Wenn ein Zylinder diesen Motorretardierkräften nicht entgegenwirken kann, erhöht sich seine Zündzeit, wie es bei dem in den Fig. 3 und 4 gezeigten, langsamer zündenden Zylinder #3 aufgetreten ist, wodurch die Unterschiedsparameter zunehmend kleiner werden, d. h. ihr Betrag größer wird.

Der Schwellenwert A ist vordefiniert und kann im Speicher 11 des ECM's 10 gespeichert sein. In gewisser Hinsicht kann die Größe des Schwellenwerts A beliebig sein, basierend auf einem gewünschten Notorleistungsniveau. Bei dem dargestellten Ausfüh rungsbeispiel basiert der Schwellenwert A beispielsweise auf einem empirisch bestimmten 50%igen Verbrennungsniveau bei einer Motornenntemperatur. Bei diesem Beispiel haben Zylinder mit unterschiedlichen Zündzeitwerten, die weniger negativ, d. h. größer, als der -400-Wert von A sind, zumindest eine 50%ige Verbrennung und sind definitionsgemäß für den weiteren Betrieb des Motors zumindest akzeptabel. Wenn höhere Leistungsstandards von einem speziellen Motor erwartet werden, kann der Schwellen wert A höher sein, d. h. nicht so weit im negativen Bereich, um ein schmäleres Toleranzband für eine akzeptable Zylinderver brennung zu erzeugen.

Andererseits wird, wenn ein Parameter unter den Schwellenwert A fällt oder negativer, d. h. kleiner, als dieser wird, zumindest vermutet, daß der Zylinder "schlecht" oder defekt ist. Wie in Fig. 4 gezeigt, haben die Schwierigkeiten bei der Verbrennung in Zylinder #3 ein Ausmaß angenommen, daß sein Zündzeitunter schiedsparameter C3 -800 erreicht hat, was weit unterhalb dem Diagnoseschwellenwert A liegt. Tatsächlich zeigt der Wert des Parameters C3 gemäß der Figur an, daß im Zylinder #3 keine Verbrennung stattfindet, was bedeutet, daß er im wesentlichen keine Verbrennungsleistung erzeugt. In diesem Fall scheint eine Zylinderüberholung angebracht.

Dieses passive Fehlzündungsermittlungsprotokoll kann durch ein im Speicher 11 des ECM's 10 gespeichertes Programm ausgeführt werden. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das Programm gemäß dem in Fig. 5 gezeigten Flußdiagramm ablaufen. Der Ausgangsschritt 50 kann automatisch gestartet werden oder nach Eingabe eines Startbefehls beginnen. Das ECM kann so programmiert werden, den passiven Test zu initiieren, wenn der Motor E des Fahrzeugs gestartet wird. Alternativ kann ein extern an das ECM ausgegebener Befehl die Steuerung an den passiven Fehlzündungsermittlungsalgorithmus abgeben.

Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der passive Test durchgeführt, wenn sich der Motor im niedrig sten Leerlauf befindet. Daher werden in Schritt 52 die Motorbe triebszustände erfaßt und bewertet, um festzustellen, ob die Kriterien des niedrigsten Leerlaufs erfüllt sind. Bei einem spezifischen Ausführungsbeispiel umfassen diese Kriterien eine von dem TPS 20 ermittelte Drosselstellung von 0%, eine Fahr zeuggeschwindigkeit von 0 km/h, eine von dem CPS 18 als Nenn temperatur (beispielsweise 60°C) erfaßte Kühlmitteltemperatur und einen Fahrzeugzustand mit eingelegter Fahrstufe D und betätigter Fußbremse bei einem Fahrzeug mit automatischem Getriebe. Selbstverständlich kann der passive Test bei anderen Motorbetriebszuständen stattfinden, sofern geeignete Abwandlun gen und Kalibrierungen am ECM und dem passiven Fehlzündungste stalgorithmus durchgeführt werden. Die Leerlaufbedingungen werden bevorzugt über eine vorgegebene Zeitspanne, wie etwa 3 Sekunden, stabilisiert.

Wenn die Bedingungen für den niedrigsten Leerlauf in Bedin gungsschritt 54 erfüllt werden, fährt das Programm fort, die Zylinderzündzeiten t1-t_i für alle (i) Zylinder zu bestimmen. In diesem Schritt 56 wird die TPU 19 dazu verwendet, die Anzahl der Pulse, die einer Zündzeit für jeden Zylinder entsprechen, während eines Motorzyklus zu zählen. Alternativ kann dieser Schritt 56 auch über mehr als einen Motorzyklus durchgeführt werden, wobei die Zündzeitwerte einen Durchschnitt der Zündzei ten für jeden Zyklus pro Zylinder darstellen.

Die Zündzeitunterschiedsparameter C1-C_i werden in Schritt 58 entsprechend den vor stehend ausgeführten Verhältnissen berech net. Insbesondere werden die Unterschiedsparameter durch Sub trahieren der Zündzeit eines Zylinders von der Zündzeit des gemäß der Zündfolge unmittelbar vorher gezündeten Zylinders erhalten. Die Unterschiedsparameter C_i können wie in den Fig. 3 und 4 grafisch dargestellt werden. Im nächsten Schritt 60 wird jeder Unterschiedsparameter C_i jedes Zylinders mit dem vorgegebenen Diagnoseschwellenwert A verglichen, der im ECM- Speicher gespeichert ist. Wenn der Bedingungsschritt 62 nicht erfüllt wird, d. h. der spezifische Unterschiedsparameter ist nicht kleiner als der Schwellenwert (was bedeutet, daß er weniger negativ als der Schwellenwert ist), dann fährt das Programm ausgehend von Schritt 64 mit Bedingungsschritt 76 fort. Die Antwort "Nein" auf den Bedingungsschritt 62 bedeutet, daß der Unterschiedsparameter für den i^ten Zylinder innerhalb akzeptabler Grenzen liegt und der Zylinder keine Fehlzündungen hat. Im Bedingungsschritt 76 bestimmt das Programm, ob der letzte Unterschiedsparameter C_i bewertet worden ist. Wenn ja, wird der passive Fehlzündungstest am Zweig 80 verlassen. Wenn zusätzliche Unterschiedsparameter überprüft werden müssen, wird die Steuerung (Programmablauf) über die Verzweigung 78 mit den Vergleichsschritten 60, 62 fortgesetzt.

Wenn ein bestimmter Unterschiedsparameter C_i, der dem i^ten Zylinder entspricht, den Test in Schritt 62 besteht, dann wird der Zylinder in Schritt 66 als im passiven Test versagt gekenn zeichnet. In diesem Fall ist der Unterschiedsparameter des Zylinders negativer als der Schwellenwert A und ist demzufolge niedriger als dieser, was auf ein Fehlzündungsproblem bei diesem Zylinder hinweist. Der Schritt 62 kann das Setzen einer dem bestimmten Motorzylinder entsprechenden Marke umfassen, die im Speicher 11 zur späteren Verwendung durch das ECM und andere Diagnose- oder Bewertungsprogramme gespeichert wird. Die passi ve Versagensmarke für jeden Zylinder kann beispielsweise von dem ECM während des aktiven Fehlzündungstestalgorithmus gelesen werden, um zu bestimmen, welche Zylinder dem aktiven Test unterzogen werden.

Die nächsten drei Schritte 68, 70 und 72 ermöglichen eine quantitative Bewertung des Zylinders, der den passiven Fehlzün dungstest nicht bestanden hat. Diese quantitative Bewertung versucht das Ausmaß des Versagens des betroffenen Zylinders quantitativ zu bestimmen, das dem im Zylinder "verbleibenden" Verbrennungsausmaß entspricht. Wenn der Zylinder nicht völlig defekt ist, findet noch immer eine Verbrennung statt, weshalb der Zylinder weiter eine gewisse Verbrennungskraft erzeugt.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann diese ver bleibende Verbrennung als Funktion der empirischen Daten eines vollständig ausgefallenen Zylinders bei bestimmten Motorkühl mitteltemperaturen quantitativ bestimmt werden. Diese empiri schen Daten sind in dem Balkendiagramm gemäß Fig. 6 zusammengefaßt. Aus diesem Diagramm ist ersichtlich, daß der Zündzeitunterschiedsparameter bei einen "toten" Zylinder größer oder weniger negativ wird, wenn die Motorkühlmitteltem peratur steigt. Wie in Fig. 6 gezeigt, liegt der Unterschieds parameter bei einem kalten Motor (1°C) ungefähr bei -1600 und steigt bei Betriebsnenntemperatur (60°C) langsam auf -800 an.

Bei Berücksichtigung dieses empirischen Verhältnisses versteht es sich, daß die Bedeutung eines bestimmten Unterschiedsparame terwerts für einen versagenden Zylinder mit der Motorkühlmit teltemperatur variiert, bei der der passive Test durchgeführt wurde. Beispielsweise gibt ein Unterschiedsparameter von -800 an, daß der überprüfte Zylinder "tot", d. h. defekt, ist, wenn der Test bei Betriebstemperatur durchgeführt wurde. Anderer seits zeigt derselbe Parameterwert bei einem Test mit kaltem Motor an, daß der betroffene Zylinder eine 50%ige Verbrennung bereitstellt.

Gemäß Fig. 5 greift das ECM auf den CTS 22 zu, um die Kühlmit teltemperatur in Schritt 68 zu bestimmen. In Schritt 70 wird diese Temperatur dazu verwendet, einen maximalen Unterschieds parameterwert zu erhalten. Dieser Wert kann einer im ECM- Speicher gespeicherten Kühlmitteltemperatur-Nachschlagetabelle entnommen oder durch eine empirisch oder experimentell abgelei tete Gleichung erhalten werden, welche die Temperatur mit den Parameterwerten toter Zylinder in Relation setzt. Die Nach schlagetabelle kann eine Tabelle sein, in der Kühlmitteltempe raturen innerhalb eines bestimmten Bereichs einem spezifischen maximalen Unterschiedsparameterwert zugeordnet sind.

Die im Zylinder verbleibende Verbrennung in Prozent wird in Schritt 72 berechnet und der versagende Zylinder sowie sein Verbrennungswert werden in Schritt 74 ausgegeben, um durch den Fahrer oder Kfz-Techniker bewertet zu werden. Gemäß dem bevor zugten Ausführungsbeispiel wird die Verbrennung nach der fol genden Gleichung berechnet:
Verbrennung in % =

wobei C_max aus der Nachschlagetabelle erhalten wird und C der Zündzeitunterschiedsparameter für einen bestimmten Zylinder ist.

Der in dieser Gleichung verwendete Zündzeitunterschiedsparame ter kann ein momentaner Wert sein, der während eines einzelnen Motorzyklus erhalten wurde. Alternativ kann der Wert für C ein Mittelwert der Zylinderparameter aus N Motorzyklen sein, so daß C folgende Form annehmen kann:

wobei i = 1 - # Zylinder.

Das in Fig. 4 dargestellte Beispiel entspricht einem Fahrzeug mit automatischem Getriebe. Bei Fahrzeugen mit manuellem Ge triebe sind die Motorretardierlasten geringer, wenn der Test bei ausgekuppelter Kupplung durchgeführt wird. Demzufolge ist der Unterschied zwischen dem Parameter C_i eines funktionstüch tigen Zylinders gegenüber dem eines toten Zylinders weniger ausgeprägt, wenn der Motor Betriebstemperatur hat. Nichtsdesto trotz kann der erfindungsgemäße passive Test einen einzelnen oder mehrere Zylinder lokalisieren, in dem/denen keine Verbren nung stattfindet, insbesondere wenn der Diagnoseschwellenwert A so gewählt ist, Zylinder zu erfassen, deren Verbrennung um mehr als 40% reduziert ist. Um die Unterscheidbarkeit zwischen einem guten Zylinder und einem Zylinder mit niedriger Leistung zu erhöhen, kann der passive Test durchgeführt werden, wenn sich das Fahrzeug im ersten Gang befindet, die Kupplung halb einge kuppelt und die Bremse betätigt ist, um die Antriebsstrangre tardierlasten zu erhöhen.

Wie vorstehend in der Beschreibungseinleitung dargelegt, be steht ein Problem bei passiven Tests darin, daß inkorrekte Negativwerte bestimmt werden können oder ein Zylinder fälschli cherweise als schlecht identifiziert werden kann. Zur positiven Identifizierung eines funktionsuntüchtigen Zylinders umfaßt die vorliegende Erfindung eine zweite Testreihe, die eine aktive überhöhte Kraftstoffzufuhr an die Zylinder, die den anfängli chen passiven Test nicht bestanden haben, umfaßt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird durch die überhöhte Kraftstoffzufuhr der Wert eines Unterschiedsparameters C_i erhöht. Der aktive Test hat dieselbe Wirkung auf einen Zylinder mit verringerter Verbrennung, so daß der im passiven Test identifizierte negative Unterschiedsparameter bei überhöhter Kraftstoffzufuhr weniger negativ wird. Bei einem Zylinder, in dem überhaupt keine Verbrennung stattfindet, ändert sich sein Unterschiedsparameters C_i nicht, da in dem Zylinder kein Kraft stoff gezündet wird.

Erfindungsgemäß wird der aktive Test durch das ECM 10 ausge führt, damit die Kraftstoffsteuerung 12 erhöhte Mengen Kraft stoff an einen identifizierten Zylinder entsprechend einem vordefinierten Verhältnis abgibt. Bei dem bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel lautet das Verhältnis wie folgt

Kraftstoffmenge = Vorgeschriebene Leerlauf-Kraftstoffzufuhr + j.α, j = 1, 2 . . . M,

wobei j dem Testzyklus entspricht, M die maximale Anzahl der Testzyklen und α eine eichbare Menge zu viel zugeführten Kraftstoffs ist.

Der aktive Test wird über eine maximale Anzahl von Motorzyklen (M) durchgeführt, um zu verifizieren, ob in einem Zylinder keine Verbrennung stattfindet oder dieser nur eine geringe Verbrennung aufweist. Zylinder, die nicht völlig funktionsun tüchtig sind, können den aktiven Test bei den niedrigeren Pegeln überhöhter Kraftstoffzufuhr immer noch bestehen, so daß die steigenden Mengen zu viel zugeführten Kraftstoffs dazu dienen, den Zylinder an seine physikalischen Grenzen zu trei ben. Wenn ein Zylinder den aktiven Test bei allen Mengen zu viel zugeführten Kraftstoffs bis zum letzten Testzyklus M besteht, dann wird der Zylinder als funktionstüchtig betrach tet. Der maximale Testzykluswert M kann im ECM-Speicher 19 zusammen mit der eichbaren Menge zu viel zugeführten Kraft stoffs α gespeichert werden.

Die eichbare Menge zu viel zugeführten Kraftstoffs α dient ausgehend vom Grundlinien-Kraftstoffzufuhrzustand zur stufen weisen Steigerung der Kraftstoffzufuhr an die Zylinder. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Grundlinien- Kraftstoffzufuhrzustand die im Leerlauf zugeführte Kraftstoff menge, die durch das ECM 10 in Übereinstimmung mit seinen normalen Motorbetriebsprogrammen vorgeschrieben wird. Wenn der aktive Test bei höheren Motordrehzahlen durchgeführt wird, ist dieser Grundlinien-Kraftstoffzufuhrzustand, basierend auf den Motorbetriebsprogrammen, selbstverständlich erhöht. Die eichba re Menge zu viel zugeführten Kraftstoffs α ist vorzugsweise ein konstanter Wert, der einem Prozentsatz der Grundlinien Kraftstoffzufuhrmenge oder einer vordefinierten Kraftstoffmenge entspricht. Die Menge α kann beispielsweise für einen speziel len Fall 20% der Grundlinien-Kraftstoffzufuhrmenge oder der vorgeschriebene Leerlauf-Kraftstoffzufuhrmenge betragen. Die einem Zylinder während des aktiven Tests zugeführte Gesamt kraftstoffmenge ist grafisch in Fig. 7 dargestellt. Da die zu viel zugeführte Kraftstoffmenge α eine Konstante ist, steigt in diesem Fall die zu viel zugeführte Kraftstoffmenge linear mit jedem Testzyklus an. Bei dem speziellen Beispiel wird dem betroffenen Zylinder beim fünften Testzyklus (5α = 5.20% = 100%) das Doppelte seiner normalerweise vorgeschriebenen Kraftstoffmenge zugeführt.

Die eichbare zu viel zugeführte Kraftstoffmenge α wird im ECM- Speicher 19 gespeichert. Dieser eichbare Wert kann konstant oder variabel sein, wobei er, wenn er variabel ist, als Nach schlagetabelle gespeichert oder als Funktion der Anzahl der durchgeführten Testzyklen separat berechnet werden kann. Eine schnellere Beurteilung, ob ein Zylinder funktionsuntüchtig ist, kann durch eine erhöhte Steigung der Linie der überhöhten Kraftstoffzufuhr, wie in Fig. 7 gezeigt, erreicht werden.

Bei einem wichtigen Aspekt der vorliegenden Erfindung setzt der aktive Test die in Fig. 7 dargestellte Menge zu viel zugeführ ten Kraftstoffs und ihre Wirkung auf die Zündzeitunterschieds parameter C_i eines potentiell schlechten Zylinders in Beziehung zueinander. Diese Beziehung ist grafisch in Fig. 8 dargestellt. Wenn einem Zylinder zusätzlich Kraftstoff zuge führt wird, nimmt die Zündzeit bei einem funktionstüchtigen Zylinder für gewöhnlich ab, was auch für einen Zylinder mit geringer Verbrennung zutrifft. Eine Abnahme der Zündzeit eines Zylinders führt unmittelbar zu einem Anstieg (weniger negativ) der Zylinderzündzeitunterschiedsparameter C_i. Daher kann zwi schen der einem Zylinder zu viel zugeführten Kraftstoffmenge und einem Anstieg des Unterschiedsparameters ausgehend von einem Grundlinienwert eine Beziehung hergestellt werden. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist dieser Grundlinienwert des Unterschiedsparameters der im passiven Testalgorithmus berech nete Wert. Wie in Fig. 8 angedeutet, kann diese Beziehung am besten durch den Wert ΔC_i ausgedrückt werden. Bei dem darge stellten Ausführungsbeispiel führt eine zu viel zugeführte Kraftstoffmenge 1α zu einem Anstieg des Unterschiedsparameters oder zu einem Wert ΔC_i von knapp über 100. Dieser Wert von ΔC_i zeigt an, daß der Wert des Zündzeitunterschiedsparameters für den i^ten Zylinder ansteigt oder um 100 Einheiten weniger nega tiv wird, wenn der Zylinder funktionstüchtig ist.

Das Diagramm aus Fig. 8 zeigt die Leistung eines funktionstüch tigen Zylinders. Der erfindungsgemäß angewandte aktive Test setzt selbstverständlich voraus, daß die betroffenen Zylinder nicht funktionstüchtig sind, d. h. daß sie bereits den passiven Test nicht bestanden haben. Gemäß einem Aspekt des erfindungs gemäßen aktiven Tests wird ein Deltaschwellenwert B abgeleitet, mit dem die tatsächliche Veränderung des Zylinderunterschied sparameters verglichen wird. Der Deltaschwellenwert B kann vordefiniert und im Speicher gespeichert sein oder durch eine Gleichung erhalten werden. Bei einem erfindungsgemäßen Ausfüh rungsbeispiel steht der Schwellenwert B mit einer reduzierten Verbrennungsgrenze nach einer vorgegebenen Anzahl von Testzy klen in Beziehung.

Bei einem Lösungsweg besteht das Ziel des aktiven Tests darin, schlechte Zylinder mit weniger als 30%iger Verbrennung zu identifizieren. Bei einer maximalen Testzyklusanzahl M würde ein Zylinder mit 30%iger Verbrennung nur 30% des in einen funktionstüchtigen Zylinder eingespritzten Kraftstoffs verbren nen. Wenn in einem speziellen Fall die maximale Zyklusanzahl M 9 beträgt, so daß einem funktionstüchtigen Zylinder eine Menge 9α zu viel Kraftstoff zugeführt wird, würde ein ΔC_i mit einem Wert von 45° erzeugt werden, wie in dem Diagramm gemäß Fig. 8 gezeigt. Ein Zylinder mit 30%iger Verbrennung würde deutlich weniger Kraftstoff verbrennen, ausgedrückt durch die Gleichung 9α.30% = 2,7α. Bezugnehmend auf das Diagramm gemäß Fig. 8 entspricht der Wert 2,7α einem ΔC_i-Wert von ungefähr 200 Ein heiten. Erfindungsgemäß ist dieser Wert der Deltaschwellenwert B. Dieser Wert kann als Konstante im Speicher 19 gespeichert werden, um von dem durch das ECM 10 ausgeführten aktiven Te stalgorithmus verwendet werden zu können. Es versteht sich, daß gemäß diesem Aspekt der Erfindung unterschiedliche maximale Testzyklen M oder unterschiedliche akzeptable Verbrennungs schwellenwerte in Prozent einen unterschiedlichen Schwellenwert B ergeben.

Das ECM 10 kann Software zur Ausführung des erfindungsgemäßen aktiven Tests umfassen, wie in dem Flußdiagramm in Fig. 9 wiedergegeben. Der aktive Test beginnt nach einem Übertrag von dem passiven Testalgorithmus mit Schritt 80. Der aktive Test wird für jeden Zylinder durchgeführt, der durch den passiven Test als funktionsuntüchtig gekennzeichnet wurde, wobei der Zylinder in Schritt 82 identifiziert wird. Für jeden Zylinder wird eine Reihe von Testzyklen j = 1 . . . M durchgeführt. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel sieht die unabhängige Durchfüh rung der vollständigen Testreihe für jeden schlechten Zylinder vor, so daß nur einem einzelnen Zylinder zu viel Kraftstoff zugeführt wird. Daher wird in Schritt 84 der Testzykluswert j festgelegt.

Im nächsten Schritt 86 wird die Menge der überhöhten Kraft stoffzufuhr an den Zylinder festgelegt. Wie vorstehend erläu tert, steht diese überhöhte Kraftstoffzufuhrmenge mit der Anzahl der Testzyklen j und der eichbaren Menge zu viel zuge führten Kraftstoffs α in Beziehung, wie in dem Diagramm in Fig. 7 dargestellt. Diese überhöhte Kraftstoffmenge wird an die Zylinderkraftstoffzufuhrprogramme des ECM's 10 in Schritt 88 weitergegeben, das dann das Kraftstoffsteuermodul 12 entspre chend ansteuert.

Wenn der i^te Zylinder seine zusätzliche Kraftstoffmenge erhält, werden die Zündzeit und der Zündzeitunterschiedsparameter C_i für den Zylinder in Schritt 90 berechnet. Diese Berechnung kann wie vorstehend in der Beschreibung des passiven Fehlzündungs test ausgeführt verlaufen. In Schritt 92 wird dieser neue Unterschiedsparameter C_i für die j^te Testreihe mit dem im j=0-Test, dem passiven Fehlzündungstest, erhaltenen Unter schiedsparameter verglichen, der zuvor im ECM-Speicher gespei chert wurde. Ein aktueller Deltawert ergibt sich entsprechend dem berechneten Unterschied zwischen dem aktuellen C_i und dem Grundlinien-Unterschiedsparameter aus dem passiven Test. Es versteht sich, daß für jeden aktiven Test, die neu berechneten Unterschiedsparameter C_i für alle Zylinder im ECM-Speicher 19 gespeichert werden können, auch wenn nur der verdächtige Zylin der bewertet wird.

Im nächsten Schritt 94 wird der Deltaschwellenwert B wie oben beschrieben bestimmt. Auch wenn diese Bestimmung in Schritt 94 des dargestellten Algorithmus durchgeführt wird, kann der Wert vordefiniert und im Speicher zur Verwendung durch das aktive Fehlzündungstestprogramm gespeichert sein. Der Delta- Unterschiedsparameterwert wird mit dem Schwellenwert B im Bedingungsschritt 96 verglichen. Wenn die Bedingung nicht erfüllt wird, also der Deltaschwellenwert nicht überschritten wurde, wird der Programmfluß zu Bedingungsschritt 98 geführt, um zu bestimmen, ob weitere Testzyklen erforderlich sind. Wenn die aktuelle Testzykluszahl j geringer als der maximale Testzy kluswert M ist, dann wird j in Schritt 100 erhöht und die Programmsteuerung kehrt zu Schritt 86 zurück, um die nächste überhöhte Kraftstoffzufuhrmenge zu bestimmen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, bestimmt das Programm, wenn der letzte Testzyklus durchgeführt worden ist (d. h. j = M in Bedingungsschritt 98), in Schritt 102, ob der aktuelle oder i^te Zylinder funktionsuntüchtig ist oder Fehlzün dungen aufweist. Dieser Schritt 102 wird nur dann durchgeführt, wenn der aktuelle Zylinder in allen Delta-Unterschieds parametertests in Schritt 96 versagt hat. Ein Versagen in allen diesen Tests bedeutet, daß der Zylinder bei jeder überhöhten Kraftstoffzufuhrmenge bei allen M Testzyklen keinen akzeptablen Anstieg seiner Zündzeitunterschiedsparameter erfahren hat.

Sobald ein Zylinder aber den Bedingungsschritt 96 besteht, wird er in Schritt 104 als Zylinder mit akzeptabler Verbrennung gekennzeichnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel muß ein Zylinder nur eine der Testreihen bestehen, um als akzeptabler Zylinder identifiziert zu werden. Der Zylinder kann den Bedingungstest von Schritt 104 beim ersten Zyklus, j = 1, oder beim letzten Zyklus, j = M, bestehen. Die überhöhte Kraftstoffzufuhrmenge, die erforderlich ist, um zu bestimmen, ob ein Zylinder akzepta bel ist oder nicht genügend Fehlzündungen aufweist, um als schlecht bezeichnet zu werden, kann Auskunft über die Schwere der Verbrennungsmängel des Zylinders geben. Wenn der Zylinder beispielsweise den aktiven Fehlzündungstest im ersten Testzy klus besteht, ist es wahrscheinlich, daß es sich um einen funktionstüchtigen Zylinder oder einen Zylinder mit 100%iger Verbrennung handelt. Wenn der Zylinder andererseits den Test in allen Testzyklen mit Ausnahme des letzten nicht besteht, ist es wahrscheinlich, daß der Zylinder ein Verbrennungsproblem hat, das sich der absoluten Grenze nähert, die zur Bestimmung des Deltaschwellenwerts B verwendet wird. Bei dem spezifischen dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei einem Zylinder, der nur den letzten Test nach M Zyklen besteht, um einen Zylinder mit 20%iger Verbrennung.

Sobald der aktuelle Zylinder in Schritt 102 als funktionsun tüchtig oder in Schritt 104 als akzeptabel identifiziert worden ist, wird im Bedingungsschritt 106 überprüft, ob der letzte Zylinder bewertet worden ist. Wenn andere Zylinder aktiv gete stet werden müssen, nachdem sie durch die passive Testreihe markiert worden sind, kehrt das Programm zu Schritt 80 zurück, um die Fehlzündungstestschleife fortzusetzen. Wenn der letzte Zylinder bewertet worden ist, kann in Schritt 108 eine Liste der schlechten Zylinder bereitgestellt und das aktive Testpro gramm mit Schritt 110 beendet werden. Es versteht sich, daß das Verzeichnis der funktionsuntüchtigen Zylinder viele Formen haben kann, abhängig von der Art der von dem Kfz-Techniker oder Fahrzeugbenutzer benötigten Informationen. Es kann zum Beispiel eine komplette Zusammenfassung sowohl der passiven als auch der aktiven Tests zur Diagnose durch den Techniker bereitgestellt werden. Alternativ kann nur die Zylindernummer als Warnung angezeigt werden, daß der Motor gewartet werden muß.

Auch wenn bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung in den Figuren und der begleitenden Beschreibung detailliert darge stellt und beschrieben worden sind, hat die Beschreibung keinen einschränkenden Charakter. Statt dessen versteht es sich, daß die vorliegende Erfindung Veränderungen und Abwandlungen der dargestellten Ausführungsbeispiele einschließt, die bei Studium der Erfindung für Durchschnittsfachleute auf diesem Gebiet offenbar werden.

Claims

1. System zum Ermitteln eines Fehlzündungszustands in einem Zylinder eines Verbrennungsmotors mit:

- einem Sensor, der eine Mehrzahl von Taktsignalen entspre chend der Stellung der Motorantriebswelle beim Zünden jedes Zylinders gemäß einer Zündfolge bei jedem Motorzyklus sendet;
- einem diese Taktsignale empfangenden Motorsteuermodul (ECM), welches umfaßt
- - eine Zeitverarbeitungseinheit, die für jeden Zylinder basierend auf der Mehrzahl von Taktsignalen eine Zündzeit bestimmt;
- - Einrichtungen zum Bestimmen eines Zündzeitunter schiedsparameters für jeden Zylinder, basierend auf dem Zündzeitunterschied zwischen jedem Zylinder und dem ent sprechenden, gemäß der Zündfolge vorherigen Zylinder; und
- - Einrichtungen zum Vergleichen des Zündzeitunter schiedsparameters jedes Zylinders mit einem passiven Test schwellenwert und Identifizieren von Zylindern, die außerhalb des passiven Testschwellenwerts liegen, als Fehlzündungen aufweisende Zylinder.

2. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

- einen Sensor zum Erfassen eines Motorbetriebszustands;
- im ECM befindliche Einrichtungen zum Bestimmen eines variablen Grenzwerts für die Zündzeitunterschiedsparameter der Zylinder basierend auf der Größe des erfaßten Motorbetriebszu stands; und
- Einrichtungen zum Vergleichen des Zündzeitunterschiedspa rameters eines identifizierten, Fehlzündungen aufweisenden Zylinders mit diesem Grenzwert und Bereitstellen eines Wertes basierend auf diesem Vergleich, der die durch den identifizier ten Zylinder erreichte Verbrennung in Prozent angibt.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorbetriebszustand die Kühl mitteltemperatur des Motors und der Sensor ein Temperatursensor ist.

4. System nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der variable Grenzwert bei einem Anstieg der Größe des erfaßten Motorbetriebszustands abnimmt.

5. System nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Bestimmen eines variablen Grenzwerts umfaßt:

- Speichern einer Tabelle dieser Grenzwerte für spezifische Betriebszustandsgrößen in einem Speicher; und
- Erhalten eines Grenzwert aus dieser Tabelle basierend auf dem erfaßten Betriebszustand.

6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das ECM einen Speicher zum Spei chern des Zündzeitunterschiedsparameters jedes Zylinders um faßt.

7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch

- ein Kraftstoffsteuermodul, das die jedem Zylinder des Motors zugeführte Kraftstoffmenge als Reaktion auf ein Kraft stoffsteuersignal steuert;
- im ECM befindliche Einrichtungen zum Bereitstellen des Kraftstoffsteuersignals gemäß einem vorgegebenen Motorsteuer programm, um jedem Zylinder eine vorgegebene Kraftstoffmenge zuzuführen; und
- im ECM befindliche Einrichtungen zum Abwandeln des Kraft stoffsteuersignals, um bei Beginn eines aktiven Fehlzündungs tests die Kraftstoffzufuhr an einen identifizierten, Fehlzündungen aufweisenden Zylinder über die vorgegebene, durch das Motorsteuerprogramm vorgeschriebene Kraftstoffmenge hinaus zu erhöhen.

8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Abwandeln des Kraftstoffsteuersignals dafür ausgelegt sind, bei jedem folgen den Motorzyklus nach Beginn des aktiven Fehlzündungstests die Kraftstoffzufuhr an den identifizierten Zylinder stärker zu erhöhen.

9. System nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Abwandeln des Kraftstoffsteuersignals die Kraftstoffzufuhr um eine Menge erhöhen, die einer Menge jα entspricht, wobei j die Anzahl der Motorzyklen nach Beginn des aktiven Fehlzündungstests und α eine vorgegebene Konstante ist.

10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstante α auf einen Prozent satz einer Kraftstoffmenge für den niedrigsten Leerlauf bezogen ist, die durch das Motorsteuerprogramm vorgeschrieben wird.

11. System nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei das ECM ferner umfaßt:

- einen Speicher zum Speichern eines Grundlinien-Zündzeit unterschieds für jeden identifizierten, Fehlzündungen aufwei senden Zylinder, der dem Zündzeitunterschiedsparameter ent spricht, der mit dem passiven Testschwellenwert verglichen wird;
- Einrichtungen zum Bestimmen einer Veränderung des Zünd zeitunterschiedsparameters jedes identifizierten Zylinders relativ zu dem Grundlinien-Zündzeitunterschiedsparameter bei jedem Motorzyklus nach Beginn des aktiven Fehlzündungstests; und
- im ECM befindliche Einrichtungen zum Vergleichen der Veränderung des Zündzeitunterschiedsparameters mit einem akti ven Testschwellenwert und Identifizieren von Zylindern, die außerhalb dieses aktiven Testschwellenwerts liegen, als funkti onsuntüchtige Zylinder.

12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der aktive Testschwellenwert auf eine vorgegebene Veränderung des Zündzeitunterschiedsparameters eines funktionstüchtigen Motorzylinders bezogen ist, dem pro Motorzyklus nach Beginn des aktiven Fehlzündungstests eine überhöhte Kraftstoffmenge zugeführt wird.

13. System zum aktiven Ermitteln eines Fehlzündungszustands in einem Zylinder eines Verbrennungsmotors mit

- einem Kraftstoffsteuermodul, das die jedem Zylinder des Motors zugeführte Kraftstoffmenge als Reaktion auf ein Kraft stoffsteuersignal steuert;
- einem Sensor, der eine Mehrzahl von Taktsignalen entspre chend der Stellung der Motorantriebswelle beim Zünden jedes Zylinders gemäß einer Zündfolge bei jedem Motorzyklus sendet; und
- einem diese Taktsignale empfangenden Motorsteuermodul (ECM), welches umfaßt:
- - Einrichtungen zum Bereitstellen des Kraftstoffsteuer signals gemäß einem vorgegebenen Motorsteuerprogramm, um jedem Zylinder eine vorgegebenen Kraftstoffmenge zuzufüh ren;
- - eine Zeitverarbeitungseinheit, die für jeden Zylinder basierend auf der Mehrzahl von Taktsignalen eine Zündzeit bestimmt;
- - Einrichtungen zum Bestimmen eines Zündzeitunter schiedsparameters für jeden Zylinder, basierend auf dem Zündzeitunterschied zwischen jedem Zylinder und dem ent sprechenden, gemäß der Zündfolge vorherigen Zylinder, pro Motorzyklus;
- - Einrichtungen zum Abwandeln des Kraftstoffsteuersi gnals, um bei Beginn eines aktiven Fehlzündungstests die Kraftstoffzufuhr an einen identifizierten Zylinder über die vorgegebene, durch das Motorsteuerprogramm vorge schriebene Kraftstoffmenge hinaus zu erhöhen;
- - Einrichtungen zum Bestimmen einer Veränderung des Zündzeitunterschiedsparameters des identifizierten Zylin ders relativ zu einem Grundlinien-Zündzeitunterschieds parameter, der vor Beginn des aktiven Fehlzündungstests erhalten wurde, bei jedem Motorzyklus nach Beginn des ak tiven Fehlzündungstests; und
- - im ECM befindliche Einrichtungen zum Vergleichen der Veränderung des Zündzeitunterschiedsparameters mit einem aktiven Testschwellenwert und Identifizieren von Zylin dern, die außerhalb dieses aktiven Testschwellenwerts lie gen, als funktionsuntüchtige Zylinder.

14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Abwandeln des Kraftstoffsteuersignals dafür ausgelegt sind, bei jedem folgen den Motorzyklus nach Beginn des aktiven Fehlzündungstests die Kraftstoffzufuhr an den identifizierten Zylinder stärker zu erhöhen.

15. System nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Abwandeln des Kraftstoffsteuersignals die Kraftstoffzufuhr um eine Menge erhöhen, die einer Menge jα entspricht, wobei j die Anzahl der Motorzyklen nach Beginn des aktiven Fehlzündungstests und α eine vorgegebene Konstante ist.

16. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstante α auf einen Prozent satz einer Kraftstoffmenge für den niedrigsten Leerlauf bezogen ist, die durch das Motorsteuerprogramm vorgeschrieben wird.

17. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der aktive Testschwellenwert auf eine vorgegebene Veränderung des Zündzeitunterschiedsparameters eines funktionstüchtigen Motorzylinders bezogen ist, dem pro Motorzyklus nach Beginn des aktiven Fehlzündungstests eine überhöhte Kraftstoffmenge zugeführt wird.

18. Verfahren zum Ermitteln eines Fehlzündungszustands in einem Zylinder eines Verbrennungsmotors mit den Schritten:

- Bestimmen der Zündzeit jedes Zylinder des Motors;
- Vergleichen der Zündzeit jedes Zylinders mit der Zündzeit des entsprechenden, gemäß der Zündfolge vorherigen Zylinders, um einen Zündzeitunterschiedsparameter für jeden Zylinder zu erhalten;
- Vergleichen des Zündzeitunterschiedsparameters jedes Zylinders mit einem passiven Testschwellenwert; und
- Identifizieren von Zylindern, die außerhalb des passiven Testschwellenwerts liegen, als Fehlzündungen aufweisende Zylin der.

19. Verfahren nach Anspruch 18, ferner gekennzeichnet durch die Schritte:

- Bestimmen eines variablen Grenzwerts für die Zündzeitun terschiedsparameter basierend auf der Größe eines Motorbe triebszustands;
- Vergleichen des Zündzeitunterschiedsparameters eines identifizierten Zylinders mit dem variablen Grenzwert bei einem erfaßten Motorbetriebszustand; und
- Berechnen einer durch den identifizierten Zylinder er reichten Verbrennung in Prozent basierend auf dem Vergleich.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorbetriebszustand die Kühl mitteltemperatur des Motors ist und der Schritt des Bestimmens eines variablen Grenzwerts das Erfassen der Motorkühlmitteltem peratur umfaßt.

21. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Bestimmens eines variablen Grenzwerts das Bestimmen eines Werts eines Zündzeit unterschiedsparameters eines Zylinders, in dem keine Verbren nung stattfindet, basierend auf dem Motorbetriebszustands parameter und das Ableiten des variablen Grenzwerts als Pro zentsatz dieses Wertes umfaßt.

22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Bestimmens eines variablen Grenzwerts das Speichern einer Nachschlagetabelle von variablen Grenzwerten für eine Mehrzahl von Motorbetriebszu standsgrößen umfaßt.

23. Verfahren zum Ermitteln eines Fehlzündungszustands in einem Zylinder eines Verbrennungsmotors nach einem der Ansprü che 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Zylinder des Motors eine vorgegebene Kraftstoffmenge zugeführt wird, welche durch vorge gebene, durch ein Motorsteuermodul (ECM) ausgeführte Motorsteu erprogramme bestimmt wird, wobei das Verfahren ferner folgende Schritte umfaßt:

- Erhöhen der einem identifizierten Zylinder zugeführten Kraftstoffmenge über eine vorgegebene Menge hinaus;
- Ermitteln einer Veränderung des Zündzeitunterschiedspara meters des identifizierten Zylinders als Folge der erhöhten Kraftstoffzufuhr;
- Vergleichen der Veränderung des Zündzeitunterschiedspara meters mit einem aktiven Testschwellenwert; und
- Kennzeichnen eines identifizierten Zylinders als funkti onsuntüchtig, wenn die Veränderung außerhalb des aktiven Schwellenwerts liegt.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Erhöhens der Kraft stoffmenge das Bereitstellen einer sukzessive stärker erhöhten der Kraftstoffzufuhr an den identifizierten Zylinder bei jedem Motorzyklus nach Beginn des aktiven Fehlzündungstests umfaßt.

25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die sukzessive stärker erhöhte Kraftstoffzufuhr einer Menge jα entspricht, wobei j die Anzahl der Motorzyklen nach Beginn des aktiven Fehlzündungstests und α eine vorgegebene Konstante ist.

26. System zum Ermitteln eines Fehlzündungszustands nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstante α auf einen Prozent satz einer Kraftstoffmenge für den niedrigsten Leerlauf bezogen ist, die durch das Motorsteuerprogramm vorgeschrieben wird.