DE19950484A1

DE19950484A1 - System und Verfahren zur Detektion von Fehlzündungen

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Publication number: DE19950484A1
Application number: DE19950484A
Authority: DE
Inventors: Eric B Andrews; Loye Axel O Zur; Mark R Stepper
Original assignee: Cummins Engine Co Inc
Current assignee: Cummins Inc
Priority date: 1998-10-19
Filing date: 1999-10-19
Publication date: 2000-05-25
Anticipated expiration: 2019-10-20
Also published as: GB2343001A; US6243641B1; GB2343001B; DE19950484B4; GB9924744D0

Abstract

Ein System und Verfahren, bei denen der Abgaskrümmerdruck durch einen einzigen manometerartigen Drucksensor, der in dem Abgaskrümmer angeordnet ist, gemessen wird, um Fehlzündungen in allen Zylindern eines Verbrennungsmotors zu erfassen. Der Drucksensor erfaßt den Abgaskrümmerdruck und liefert ein Signal über einen Analog-Digital-Wandler zu einem Mikrocomputer. Eine Datenverarbeitungsvorrichtung überwacht die Druckwellenform, die von den Daten von dem Sensor erzeugt wird, um festzustellen, ob eine vollständige oder teilweise Fehlzündung auftritt. Wenn ein Zylinder eine teilweise oder vollständige Fehlzündung aufweist, wird die Stärke des Druckimpulses für diesen Zylinder gesenkt, so daß die Datenverarbeitungsvorrichtung die Fehlzündung identifizieren kann. Die Datenverarbeitungsvorrichtung kann eine Fehlzündung bestimmen, indem ein durchschnittlicher Spitzendruck für jeden Verbrennungszyklus, ein Druckschwellenwert als Funktion der Motordrehzahl und der Kraftstoffverbrauchsrate und ein Mindestdruckwert auf der Basis der Differenz zwischen dem durchschnittlichen Spitzendruck und dem Druckschwellenwert berechnet wird. Die Datenverarbeitungsvorrichtung kann als Alternative eine Fehlzündung bestimmen, indem zuerst ein Variationskoeffizient zwischen einem beobachteten Druckimpuls und dem durchschnittlichen Druckimpuls berechnet und dann der Variationskoeffizient mit einem Druckschwellenwert verglichen wird, um festzustellen, ob zumindest eine teilweise Fehlzündung ...

Description

Diese Erfindung betrifft generell das Gebiet von Verbrennungsmotoren und insbe sondere ein System und ein Verfahren zum Erfassen von Motorzylinderfehlzündun gen in solchen Verbrennungsmotoren.

Zur Erfüllung des Bedarfs an einer erhöhten Verbrennungsmotoreffizienz und ver besserten Emissionsbegrenzung haben Motorhersteller Techniken zur konstanten Überwachung der Betriebsdaten des Motors entwickelt, um festzustellen, wann der Motorbetrieb anomal oder außerhalb vorgeschriebener Toleranzen ist. Dies gilt insbe sondere für weiterentwickelte Motoren, die so konstruiert sind, daß sie die Kraftstoff ausnutzung und Emissionsbegrenzung des Standes der Technik erreichen oder über schreiten. Von noch größerer Bedeutung ist, daß ein Verbrennungsmotor beschädigt werden kann, wodurch teure Reparaturen oder früher als normal Überholungen not wendig sind, wenn er in einem nicht optimalen oder schlecht funktionierenden Zu stand betrieben wird.

Eine solche Eigenschaft des Motorbetriebs ist jene einer Motorzylinderfehlzündung. Eine Motorzylinderfehlzündung kann aufgrund einer ausbleibenden Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches in einem Motorzylinder (fehlende Verbrennung) oder auf grund der unvollständigen Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches auftreten, die durch ein zu mageres Gemisch verursacht wird (unvollständige Verbrennung). Jede dieser Fehlzündungen beeinträchtigt die Motorleistung und kann zu erhöhten Emis sionen und zu reduzierter Kraftstoffausnutzung führen.

Ein Schaden an einem Fahrzeug kann auftreten, wenn ein Motorfehlzündungszu stand nicht erfaßt und korrigiert wird. Zum Beispiel verwenden viele durch einen Verbrennungsmotor angetriebene Fahrzeuge Katalysatoren zur Verringerung der Schadstoffmenge, die durch die Fahrzeugabgase erzeugt wird. Aufgrund der Kon struktion und des Betriebs von Katalysatoren ist für gewöhnlich eine große Wärme menge in dem Katalysator selbst vorhanden. Bei einer ausbleibenden Verbrennung oder unvollständigen Verbrennung wird daher Kraftstoff durch den Auspuff zu dem Katalysator geleitet, wo er aufgrund der Wärme in dem Katalysator verbrennt. Die zu sätzliche Wärme, die durch diese direkte Verbrennung im Katalysator entsteht, zer stört den Katalysator rasch.

Nach dem Stand der Technik wurden verschiedene Methoden angewendet, um Mo torfehlzündungen zu erkennen. Bei einer solchen Technik wird ein Druckwandler in dem Abgasweg eines Verbrennungsmotors angeordnet. Im allgemeinen wandelt der Druckwandler Abgasdruck in ein elektrisches Signal um, das verarbeitet werden kann, um eine Motorzylinderfehlzündung zu erfassen, aber keine der Methoden nach dem Stand der Technik berücksichtigt eine Vielzahl vorherrschender Betriebszu stände eines Verbrennungsmotors, einschließlich der Kraftstoffrate, der Motordreh zahl und der Kühlmitteltemperatur, in Kombination mit dem Ausgangssignal des Druckwandlers zum Erfassen einer Motorfehlzündung.

Zum Beispiel offenbart die US-A-5,193,513 ein Fehlzündungserfassungssystem zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor, wobei eine Abgasdrucksensor, ein Positionssensor zum Erfassen der Drehposition des Motors und ein Analog-Digital- Wandler zum Digitalisieren eines analogen Signals, das von dem Drucksensor em pfangen wird, verwendet werden. Die digitalisierten Druckdaten werden unter Ver wendung eines Datenklassifizierers (d. h. eines Mustererkennungssystems) vergli chen, der dazu ausgebildet ist, Datensignaturen einzelner fehlzündender Zylinder zu erkennen. Zur Einstellung des Klassifizierers wird der Motor in einer Werkstatthalle betrieben, und die Motordaten werden sowohl während absichtlich herbeigeführter Fehlzündungen als auch unter normalen Bedingungen gesammelt. Diese Daten wer den dann dem Datenklassifizierer in einem Einstellvorgang geliefert. Motorfehlzün dungserfassungssysteme wie jenes, das in der US-A-5,193,513 offenbart ist, ver gleichen jedoch nicht eine Vielzahl von Motorbetriebsdaten mit den erfaßten Motor zylinderspitzendrücken als Weg, um teilweise oder vollständige Motorfehlzündun gen zu erfassen.

Die Verwendung von abgetasteten Motorbetriebsdaten, die von Sensoren gewonnen werden, die sich in oder auf dem Verbrennungsmotor zur Erfassung zum Beispiel der Motordrehzahl, Kühlmitteltemperatur und Kraftstoffrate befinden, könnte einem Be nutzer ermöglichen, mögliche Motorfehlzündungen in Echtzeit während des Betriebs des Fahrzeuges zu überwachen und zu erfassen. Dies erfolgte durch einen Vergleich der Motorbetriebsdaten mit dem erfaßten Zylinderabgasdruck für jeden Verbren nungszyklus eines Verbrennungsmotors. Der Stand der Technik stellt eine Vielzahl von Verfahren zum Erfassen einer Motorzylinderfehlzündung für einen Verbren nungszyklus bereit, die aber bei der Berechnung von teilweisen oder vollständigen Motorzylinderfehlzündungen nicht auf Motorbetriebsdaten beruhen.

Zum Beispiel offenbart die US-A-3,965,677 eine Fehlzündungserfassungsvorrichtung, bei welcher der Saugdruck eines Motors erfaßt und zum Berechnen eines Schwellenwertes verwendet wird, wobei eine Zylinderfehlzündung eindeutig festge stellt wird, wenn der Abgasdruck diesen Schwellenwert übersteigt.

Die US-A-3,983,754 offenbart ebenso eine Vorrichtung zum Erfassen von Fehl zündungen in einem Mehrzylinder-Verbrennungsmotor, in welcher druckabhängige Vorrichtungen in den Verzweigungen des Abgaskrümmers oder in Auspuffdurchläs sen vorgesehen sind und die Ausgänge dieser Vorrichtungen verglichen werden, um eine Motorzylinderfehlzündung zu erfassen.

Die US-A-4,567,755 offenbart einen Zündungs/Fehlzündungs-Detektor für einen Verbrennungsmotor, in welchem eine Druckerfassungseinheit verwendet wird, um Veränderungen im Verbrennungsdruck in dem Motor zu erfassen, und eine Zün dungs/Fehlzündungs-Erfassungseinheit verwendet wird, um das Auftreten einer Mo torzylinderfehlzündung zu bestimmen.

Schließlich offenbart die US-A-3,924,457 eine Fehlzündungserfassungsvorrich tung für einen Verbrennungsmotor, in welcher ein Abgaseinleitungsrohr neben einem Auspuffschlitz in einem Abgasdurchlaß vorgesehen ist, um Abgas zu einem Druck wandler zu leiten, der an einem Ende des Abgaseinleitungsrohres angeordnet ist, um Druckschwankungen festzustellen, die eine mögliche Motorzylinderfehlzündung an zeigen könnten.

Alle diese Verfahren zum Erfassen einer Motorzylinderfehlzündung verwenden nicht eine Vielzahl vorherrschender Motorbetriebszustände zur Bereitstellung eines effizi enten Motorzylinderfehlzündungserfassungssystems.

Ein neuartiges Motorzylinderfehlzündungserfassungssystem und eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik ist in der US-A-5,392,642 offenbart. Dieses Pa tent offenbart ein Motorzylinderfehlzündungssystem, das einen Sensor verwendet, um einen Motorzylinder in allen Motorzyklen zu überwachen und einen Durch schnittswert des erfaßten Ausgangs für jeden Zylinder zu liefern. Des weiteren wer den die Motordrehzahl und die Kraftstoffrate des Verbrennungsmotors verwendet, um ein effektiveres Motorzylinderfehlzündungserfassungssystem zu erhalten. Den noch betrifft die Erfindung, die in der US-A-5,392,642 offenbart ist, ein System zum Erfassen von Minderleistung in mindestens einem Zylinder eines Mehrfachzy lindermotors. Des weiteren offenbart diese Anmeldung die Verwendung von mehre ren Drucksensoren, insbesondere eines Sensors für jeden Zylinder, zur Bereitstellung der Motorzylinderfehlzündungserfassung.

Beim Erfassen einer Mehrzahl von Motorbetriebsdaten in Echtzeit, einschließlich des Motorabgasdrucks, muß ein geeigneter Algorithmus formuliert werden, um die elektri schen Signale, die von den Sensoren erzeugt werden, in eine lesbare Form zu verar beiten und eine Reihe von Operationen zur Bestimmung einer teilweisen oder voll ständigen Fehlzündung auszuführen. Zum Beispiel schlägt der Stand der Technik beim Berechnen, wann eine Motorzylinderfehlziindung aufgetreten ist, ein Verfahren vor, in dem ein Spitzenwert und ein Durchschnittswert für einen erfaßten Zustand verwendet werden, um die Funktionsstörung eines Motorzylinders zu erfassen.

Zum Beispiel offenbart die US-A-5,144,929 eine Vorrichtung, die einen Spitzen wert eines erfaßten Zustandes und einen Durchschnittswert des erfaßten Zustandes berechnet und diese Werte zum Erzeugen eines Spitzenschwellenwertes unter Ver wendung eines Spitzenschwellenwertberechners verwendet. Der Durchschnittswert wird unter Verwendung des Spitzenschwellenwertberechners erhöht, und ein Aus gleichswert wird zu diesem Wert addiert, um den Spitzenschwellenwert zu erhalten. Dann wird ein Subtrahierer zur Durchführung eines Vergleiches zwischen dem Spit zenwert und dem Spitzenschwellenwert verwendet, um einen Ableitungswert zu er halten, der zur Bestimmung verwendet wird, ob eine Funktionsstörung in dem Mo torzylinder aufgetreten ist. Obwohl die US-A-5,144,929 scheinbar ein Verfahren zur Verwendung erfaßter Betriebsdaten offenbart, um zu bestimmen, ob eine Funkti onsstörung in einem Motorzylinder aufgetreten ist, wird kein Algorithmus bereitge stellt, der die Motorbetriebsdaten, wie die Kraftstoffrate, die Kühlmitteltemperatur und Motordrehzahl, in Verbindung mit einem erfaßten Motorabgasdruck verarbeitet, um ein zuverlässiges Motorzylinderfehlzündungserfassungssystem und -verfahren be reitzustellen.

Daher hat der Erfinder einen Bedarf an einem Motorzylinderfehlzündungserfas sungssystem festgestellt, das Motorbetriebsdaten in Echtzeit abtastet und diese Da ten in Kombination mit einem erfaßten Motorzylinderdruckwert für jeden Verbren nungszyklus eines Verbrennungsmotors zur Bestimmung verwendet, ob ein Zylinder fehlerhaft arbeitet. Ein zuverlässiges Motorzylinderfehlzündungserfassungssystem, das diese Funktion bereitstellt, ist notwendig, um die Motorleistung zu erhöhen, Mo toremissionen zu senken und die Kraftstoffausnutzung zu verbessern.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes System und Verfahren bereitzu stellen, um zu bestimmen, wann eine Motorzylinderfehlzündung in einem Verbren nungsmotor auftritt.

Die obengenannte Aufgabe wird durch ein System nach Anspruch 1, 15 oder 23 oder durch ein Verfahren nach Anspruch 42, 46 oder 47 gelöst. Bevorzugte Ausführungs beispiele sind Gegenstand der Unteransprüche.

Es ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein System und ein Verfahren zum ex akten und zuverlässigen Erfassen einer Motorzylinderfehlzündung bereitzustellen, indem der Abgaskrümmerdruck analysiert wird, um zu bestimmen, wann eine Motor zylinderfehlzündung auftritt.

Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein System und ein Verfahren zum exakten und zuverlässigen Erfassen entweder einer vollständig fehlenden Ver brennung oder einer teilweisen Verbrennung in einem Motorzylinder bereitzustellen.

Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein System und ein Verfahren bereitzustellen, das den durchschnittlichen Spitzendruck für einen Verbrennungszy klus berechnet, um zu bestimmen, wann eine mögliche Fehlzündung aufgetreten ist.

Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein System zum zuverlässigen Erfassen unregelmäßiger und zufälliger Fehlzündungen bereitzustellen.

Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein System und ein Verfahren zum zuverlässigen Erfassen von Motorzylinderfehlzündungen in jedem Betriebszu stand des Motors bereitzustellen.

Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein System zum Bestimmen ei ner Verbrennungsmotorzylinderfehlzündung bereitzustellen, das unter Verwendung eines einzigen Drucksensors für eine beliebige Anzahl von Motorzylindern arbeitet.

Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein System und ein Verfahren zum Erfassen einer Verbrennungsmotorfehlzündung bereitzustellen, in dem ein einzi ger Sensor zum Erfassen von Motorfehlzündungen in einem Motor mit mehreren Ab gaskrümmern verwendet wird.

Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein System und ein Verfahren zum Erfassen einer Verbrennungsmotorfehlzündung bereitzustellen, wobei ein ak tueller Spitzendruck für einen Motorverbrennungszyklus mit einem gleitenden Durchschnitt des Spitzendrucks verglichen wird, der in vorangehenden Motorver brennungszyklen erfaßt wurde.

Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein System und ein Verfahren zum exakten Erfassen einer Motorzylinderfehlzündung unter Verwendung eines wei ten Bereichs von Motorbetriebsparametern bereitzustellen, um einen optimalen Schwellenwert zu berechnen, der mit einem beobachteten Wert verglichen wird, zur Verwendung in der Bestimmung einzelner Zylinderfehlzündungen.

Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, einen Druckschwellenwert basierend auf mindestens einer oder mehreren der erfaßten Motordrehzahl, Kraftstoff rate und Kühlmitteltemperatur zu berechnen, wobei der erfaßte, aktuelle Spitzenab gasdruck mit dem durchschnittlichen Spitzendruck minus einem optimalen Schwel lenwert verglichen wird, um eine Motorzylinderfehlziindung zu erfassen.

Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein System und ein Verfahren zum Erfassen einer Motorzylinderfehlzündung bereitzustellen, welche die Differenz zwischen einem beobachteten Spitzendruckwert und dem gleitenden Durchschnitt der Spitzendrücke mit einem optimalen Schwellenwert vergleichen, um eine Motorzy linderfehlzündung festzustellen.

Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein System und ein Verfahren zum Erfassen einer Motorzylinderfehlzündung bereitzustellen, das statistische Ver gleiche der Spitzen- und mittleren Druckablesungen zwischen aufeinanderfolgenden Zündungen desselben Zylinders als Methode zum Erfassen einer Motorzylinderfehl zündung durchführt.

Diese und andere Vorteile, Aspekte und Aufgaben werden vorzugsweise durch ein System und ein Verfahren erreicht, bei dem der Abgaskrümmerdruck von einem einzi gen Drucksensor gemessen wird, um Fehlzündungen in allen Zylindern eines Ver brennungsmotors zu erfassen. Insbesondere ist ein Drucksensor, wie ein piezoelektri scher Sensor oder ein anderer manometerartiger Sensor, in den Abgaskrümmer strom aufwärts des Turboladers eingebaut, um den Abgaskrümmerdruck relativ zum atmos phärischen Umgebungsdruck zu überwachen. Während eines normalen Verbren nungszyklus ist der Druck im Zylinder deutlich höher als der Abgaskrümmerdruck, wenn sich das Abgasventil öffnet, wodurch Druckimpulse in dem Abgaskrümmer ent stehen, die jedem Öffnen des Abgasventils entsprechen. Ein normaler Verbrennungs zyklus ist eine Periode, in der alle Motorzylinder gezündet haben oder versucht ha ben, einmal zu zünden. Nach dem Abtasten der Spitzendruckimpulse, die durch jedes Öffnen des Abgasventils erzeugt werden, wird das Drucksensorsignal von einem Analog-Digital-Wandler digitalisiert und zu einem Prozessor gesendet, um analysiert und in einem Speicher gespeichert zu werden.

Wenn ein Verbrennungszyklus vollendet ist, wird der gleitende Durchschnitt des Spitzendrucks für alle Motorzylinder berechnet. Der gleitende Durchschnitt des Spit zendrucks wird bestimmt, indem der aktuelle Spitzendruckwert (für einen einzigen Zylinder) mit dem vorhergehenden Durchschnitt der Spitzendruckwerte (für zwei oder mehr Zylinder), die während des Verbrennungszyklus erfaßt wurden, verglichen wird. Wenn ein Zylinder eine teilweise oder vollständige Fehlzündung aufweist, wird die Stärke des Druckimpulses für diesen Zylinder gesenkt. Zur tatsächlichen Erfas sung einer Motorzylinderfehlzündung berechnet der Prozessor einen Schwellenwert als Funktion von mindestens einer der Motordrehzahl und der Kraftstoffverbrauchs rate. Abhängig von dem spezifischen Ausführungsbeispiel ist der Schwellenwert entweder ein numerischer Wert, ein Prozentsatz oder ein absoluter Druck, der mit ei nem Wert verglichen wird, der unter aktuellen Betriebsbedingungen beobachtet wird, um das Auftreten eines Fehlzündungszustandes zu bestimmen. In einem Ausführungsbeispiel wird ein Druckschwellenwert als Prozentsatz oder als absoluter Druck berechnet, der von dem gleitenden Durchschnitt des Spitzendrucks subtrahiert wird, um einen Mindestdruckwert zu bestimmen. Wenn der Abgaskrümmerdruck für ir gendeinen Zylinder unter dem Mindestdruckwert liegt, wird eine Fehlzündung ein deutig festgestellt.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung ausführlich mit Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung erklärt. Es zeigt:

Fig. 1 einen Drucksensor, der in einem Abgaskrümmer eines Verbrennungsmotors gemäß der vorliegenden Erfindung angeordnet ist;

Fig. 2a ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem der Druck sensor in einem Abgassystem stromabwärts des Abgaskrümmers angeord net ist;

Fig. 2b ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem der Drucksensor in einem Turboabgassystem mit zwei Eingängen stromab wärts des Abgaskrümmers angeordnet ist;

Fig. 3 den Ausgang von dem Drucksensor in einem normal arbeitenden Verbren nungsmotor;

Fig. 4 den Ausgang von dem Drucksensor, wenn ein Zylinder in dem Verbren nungsmotor fehlzündet;

Fig. 5 einen Schwellenwert und durchschnittlichen Spitzendruckwert, die zum Erfassen einer Motorfehlzündung gemäß der vorliegenden Erfindung ver wendet werden;

Fig. 5a die Verwendung eines Fehlzündungschwellenwertes und eines Nieder druckschwellenwertes zum Erfassen einer Motorfehlzündung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5b das Verhältnis zwischen dem Spitzenzylinderdruck, dem Kraftstoffver brauch und dem Variationskoeffizienten;

Fig. 6 ein Blockdiagramm eines Systems, das zum Erfassen einer Verbrennungs motorfehlzündung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;

Fig. 7 ein Fließdiagramm eines Software-Algorithmus, der zum Bestimmen des Auftretens einer Fehlzündung verwendet wird, basierend auf dem berech neten, gleitenden Durchschnitt des Spitzendrucks und Druckschwellen wertes gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7a ein Fließdiagramm eines Software-Algorithmus, der zum Bestimmen des Auftretens einer Fehlzündung verwendet wird, basierend auf dem berech neten Restwert und dem Druckschwellenwert gemäß der vorliegenden Er findung;

Fig. 7b ein Fließdiagramm eines Software-Algorithmus, der zum Bestimmen des Auftretens einer Fehlzündung verwendet wird, basierend auf dem Variati onskoeffizienten und Druckschwellenwert gemäß der vorliegenden Erfin dung; und

Fig. 8 ein Verfahren zum Erhalten eines optimalen Kraftstoffwirkungsgrades un ter Verwendung des Systems und Verfahrens zum Bestimmen einer Motor zylinderfehlzündung der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Insbe sondere weist das bevorzugte Ausführungsbeispiel einen Drucksensor 126 auf, der in einem Abgaskrümmer 118 eines Verbrennungsmotors angeordnet ist. Der Verbren nungsmotor 100 weist einen Zylinder 112, ein Kolbenelement 114, ein Abgasventil 116, einen Abgaskrümmer 118, ein Einlaßventil 120, eine Einlaßöffnung 122, einen Turbolader 124 und einen Drucksensor 126 auf. In einem Ausführungsbeispiel arbei tet der Verbrennungsmotor 100 in einer Erdgasumgebung. Der Verbrennungsmotor 100 kann jedoch auch unter Verwendung von Diesel- oder Benzinkraftstoff arbeiten. Des weiteren kann die vorliegende Erfindung entwickelt werden, um die Anforde rungen von CARB OBD II zu erfüllen, die von dem California Regulations Board er stellt wurden.

In einer Erdgasumgebung arbeitet der funkengezündete Motor bei unveränderlicher Drehzahl, während der Kraftstoff langsam verarmt wird, bis es zu einer Motorfehl zündung kommt. Nach dem Auftreten der Fehlzündung wird der Kraftstoff minimal auf einen Wert nahe dem Fehlzündungspunkt erhöht, so daß der Motor so gasarm wie möglich arbeiten kann. Durch das Betreiben des Erdgasmotors nahe dem Fehl zündungspunkt wird die Kraftstoffausnutzung deutlich verbessert.

Der Drucksensor 126 ist in den Abgaskrümmer 118 eingebaut, um den Abgaskrüm merdruck in bezug auf den atmosphärischen Umgebungsdruck zu überwachen. Der Drucksensor 126 ist vorzugsweise ein manometerartiger Sensor, wie ein piezoelektri scher Sensor oder ein kapazitiver keramischer Sensor, der den extremen Temperatu ren der Gase im Abgaskrümmer 118 widerstehen kann. Für den Fachmann ist jedoch offensichtlich, daß jeder Sensor mit den obengenannten Eigenschaften verwendet werden kann.

Während eines Verbrennungszyklus, wenn sich das Abgasventil 116 öffnet, ist der Druck im Zylinder deutlich höher als der Abgaskrümmerdruck. Ein Verbrennungszy klus ist eine Periode, in welcher alle Motorzylinder gezündet haben oder versucht haben, einmal zu zünden. Folglich entsteht in dem Abgaskrümmer bei jedem Verbren nungszyklus des Motors ein Druckimpuls. Wenn die Abgase von jedem Zylinder freigesetzt werden, werden sie stromabwärts zu dem Turbolader 124 geleitet. Der Drucksensor 126 ist vorzugsweise stromaufwärts des Turboladers am Ende des Ab gaskrümmers 118 angeordnet, wie in Fig. 1 dargestellt.

Aufgrund dieser Anordnung kann der einzige Drucksensor 126 zum Liefern von Druckdaten für jeden Zylinder des Motors verwendet werden. Die Motorzylinder zünden während eines Verbrennungszyklus nacheinander, so daß Abgase in ver schiedenen Zeitintervallen freigesetzt werden. Während jeder Zylinder Abgase frei setzt, überwacht der Drucksensor 126 den Druckimpuls, der in dem Abgaskrümmer erzeugt wird, und tastet diesen ab. Anschließend wird die Druckimpulsspitze von ei nem Prozessor 611 in einem Spitzendruckerfassungsmodul 604 von Fig. 6 bestimmt. Die abgetasteten Druckimpulsspitzendaten werden von einem Analog-Digital-(A/D)- Wandler 602 digitalisiert und durch das Spitzendruckerfassungsmodul 604 zu dem Prozessor 611 geleitet, wie in Fig. 6 dargestellt ist, wo sie in einem Speicher 612 zur späteren Verarbeitung gespeichert werden.

Fig. 2a und 2b zeigen die Position des Drucksensors 126 in dem Abgaskrümmer eines Motors in zwei alternativen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Fig. 2a zeigt einen Motorblock 210, in dem sechs Zylinder eines Verbrennungsmotors un tergebracht sind. Abgasöffnungen 214, 214 und 118 öffnen sich nach außen in den Abgaskrümmer 212. Ebenso öffnen sich Abgasöffnungen 222, 224 und 226 in den Abgaskrümmer 220. Während des Verbrennungszyklus werden die Abgase in die Abgaskrümmer 212 und 220 freigesetzt und schließlich über Abgaswege 221, 223 und 234 zu der Öffnung 230 geleitet. Der Drucksensor 136 ist leicht versetzt zu der Verbindung 232 montiert, wo die Abgaswege 221 und 223 zusammenlaufen, wie in Fig. 2a dargestellt. An dieser Position kann der Drucksensor 126 Druckimpulse von jedem Zylinder auf der Basis der Abfolge der Zylinderzündungen exakt erfassen. Da die Abgasdruckimpulse zu verschiedenen Zeitpunkten auftreten, kann der Drucksen sor 126 den Spitzendruck für jeden Zylinder nach dem Zünden erfassen. Sobald der Drucksensor 126 einen Druckimpuls in dem Abgaskrümmer erfaßt, der von dem ersten Zylinder stammt, der in einem Verbrennungszyklus zündet, werden die erfaßten Daten sofort digitalisiert und in dem Prozessorspeicher 612 (der später mit Bezugnahme auf Fig. 6 ausführlicher beschrieben wird) mit der entsprechenden Zylindernummer ge speichert, die in diesem Fall "eins" wäre. Für jede anschließende Zylinderzündung bleibt der Betrieb des Systems, wie zuvor beschrieben, unverändert. Die gespeicher ten Druckdaten werden dann zur Bestimmung des Auftretens einer vollständigen oder teilweisen Fehlzündung eines bestimmten Zylinders verwendet, indem der glei tende Durchschnitt der erfaßten Spitzendrücke für einen kompletten Verbrennungs zyklus und ein optimaler Druckschwellenwert berechnet werden, wie später mit Be zugnahme auf Fig. 6 und 7 besprochen wird.

Fig. 2b zeigt ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin dung, bei dem der Drucksensor in einem Turboabgassystem mit zwei Eingängen stromabwärts des Abgaskrümmers angeordnet ist. Aus dem Motorblock 210 läuft eine Reihe von Auspuffschlitzen 214, 216, 218 und 222, 224, 226, die mit dem Ab gaskrümmer 212 bzw. 220 verbunden sind, wie in Fig. 2b dargestellt. Die Abgas krümmer 220 und 221 sind mit Abgasdurchlässen 231, 233 verbunden, die an den Verbindungen 252 und 254 mit dem Turbolader 250 verbunden sind. Der Drucksen sor 126 ist in einem Durchlaß 256 angeordnet, der die Abgasdurchlässe 231 und 233 verbindet. Die Öffnungen 251 und 253, die in den Durchlaß 256 von den Abgas durchlässen 231 und 233 führen, sind klein, so daß ein Lecken von Abgasen von ei nem Abgasdurchlaß in den anderen verhindert wird.

Der Sensor 126 muß von der Mitte des Durchlasses 256 versetzt sein, so daß die Möglichkeit verringert wird, daß darin stehende Wellen erzeugt werden. Diese ste henden Wellen können die Druckablesungen unerwünscht ändern. Im Betrieb wer den die Abgaskrümmergase stromabwärts zu dem Turbolader geleitet. Wenn die Gase die Verbindungen 252 und 254 erreichen, wird ein Druckimpuls in dem Durchlaß 256 erzeugt, der von dem Drucksensor 126 erfaßt wird. Da der Drucksensor nicht in dem Abgaskrümmer angeordnet ist, wie in Fig. 1 dargestellt, muß der Sensor gemäß den er faßten Druckimpulsen kalibriert werden, die während des Durchlaufens der Abgas durchlässe 231 und 233 möglicherweise abgeschwächt wurden. Dieses alternative Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist wünschenswert, da nur ein ein ziger Drucksensor zum Erfassen von Druckimpulsen sowohl im Abgasdurchlaß 231 als auch 233 erforderlich ist.

Fig. 3 zeigt ein Graphik des typischen Krümmerspitzendrucks, der vom Drucksensor 126 für die Motorzylinder erfaßt wird, wenn diese richtig zünden. Jede Spitze, die in Fig. 3 dargestellt ist, entspricht dem Öffnen eines Abgasventils eines Verbrennungs motors und der Freisetzung von Abgasen in den Abgaskrümmer. Sobald die Spitzen drücke für einen bestimmten Verbrennungszyklus abgetastet und im Speicher 612 gespeichert sind, bestimmt der Prozessor 611, der in Fig. 6 dargestellt ist, einen glei tenden Durchschnitt des Spitzenabgasdrucks für alle Zylinder während eines einzi gen Verbrennungszyklus, indem die Druckspitzenwerte addiert und die Summe dieser Werte durch die Anzahl von Motorzylindern dividiert wird. Wenn zum Beispiel die Summe der Spitzendruckwerte für einen Sechszylindermotor 600 Pfund je Quadrat inch (PSI) beträgt, ist der durchschnittliche Spitzendruck für diesen Verbrennungszy klus 100 PSI. Diese Daten werden später mit einem Druckschwellenwert verglichen, um das Auftreten einer vollständigen oder teilweisen Fehlzündung zu bestimmen. Die Berechnung des Druckschwellenwertes ist eine Funktion der Motordrehzahl und der Kraftstoffverbrauchsrate bei Belastung und wird ausführlich mit Bezugnahme auf Fig. 6 und 7 besprochen.

Wenn eine vollständige oder teilweise Fehlzündung auftritt, erfaßt der Drucksensor 126 keinen Druckimpuls oder erfaßt einen schwachen Druckimpuls von einem oder mehreren Zylindern. Als Beispiel zeigt Fig. 4 eine Graphik des abgetasteten Abgas krümmerdrucks mit zumindest einer teilweisen Fehlzündung von Zylinder "drei".

Der durchschnittliche Spitzendruck wird vom Prozessor 611 bestimmt, wie in Fig. 6 dargestellt, der einen gleitenden Durchschnitt des Spitzenabgaskrümmerdrucks für jeden Zyklus bildet. Der gleitende Durchschnitt wird durch Mitteln der zuvor be rechneten Spitzendrücke für alle Zylinder oder mehrere Zylinder mit dem aktuellen, abgetasteten Spitzendruck für einen einzigen zündenden Zylinder bestimmt. Wenn eine vollständige oder teilweise Fehlzündung eintritt, ist der durchschnittliche Spit zenabgaskrümmerdruck für den Verbrennungszyklus geringer, als wenn alle Zylinder richtig zünden. Folglich kann eine mögliche Fehlzündung durch einen Vergleich ei nes vor kurzem abgetasteten Spitzendruckwertes (für einen Zylinder) mit dem glei tenden Durchschnitt des Spitzendrucks (für zwei oder mehr Zylinder) erfaßt werden.

Eine teilweise oder vollständig Fehlzündung wird eindeutig festgestellt, wenn der Spitzendruck für irgendeinen Zylinder unter einem Mindestdruckwert liegt, der durch Subtrahieren des Druckschwellenwertes von dem gleitenden Durchschnitt der Spit zendrücke berechnet wird. Fig. 5 zeigt eine Graphik des durchschnittlichen Spitzen drucks und des Druckschwellenwertes im Verhältnis zu dem erfaßten Spitzendruck für jeden Zylinder. Die Punkte an der Oberseite jeder Druckwelle stellen den Spitzen druck dar, der von dem Drucksensor 126 abgetastet wird. Die Graphik zeigt, daß der Spitzendruck für Zylinder "drei" unter dem Mindestdruckwert liegt, welcher die Dif ferenz zwischen dem Druckschwellenwert und dem durchschnittlichen Spitzendruck ist. Somit erfolgte in diesem Fall die eindeutige Feststellung einer Fehlzündung für Zylinder "drei". Dieses Erfassungsschema ist besonders zweckdienlich, wenn der Druck, der von einem Zylinderzündungsvorgang erfaßt wird, deutlich geringer ist, als die anderen beobachteten Druckwerte, was eine vollständige Fehlzündung anzeigt. Leider ist es für einen Zylinder eines Verbrennungsmotors uncharakteristisch, daß er innerhalb einer kurzen Zeitperiode plötzlich von einem optimalen Leistungszustand auf einen Fehlzündungszustand abfällt. Es ist eher wahrscheinlich, daß die Leistung eines Motorzylinders langsam über einen Zeitraum abnimmt, bis es schließlich zu überhaupt keiner Verbrennung mehr kommt. Der Endeffekt ist, daß zu dem Zeitpunkt, zu dem ein Motorzylinder bis zu diesem Grad nachgelassen hat, er bereits eine schäd liche Wirkung auf eine Reihe von Schlüsselmotorkomponenten ausgeübt hat.

Eine Variation dieses besonderen Verfahrens ist in Fig. 5a dargestellt, wo zumindest eine teilweise Fehlzündung eindeutig festgestellt wird, wenn die Differenz zwischen einem beobachteten Spitzendruckwert und dem gleitenden Durchschnitt der Spit zendrücke größer als eine optimale Druckdifferenz ist. In Fig. 5a ist der Spitzendruck von Zylinder zwei über dem Fehlzündungsschwellenwert und wird daher nicht als Fehlzündung angesehen. Die Differenz zwischen dem mittleren Druck und dem Spit zendruck von Zylinder zwei überschreitet jedoch den annehmbaren Schwellenwert für einen normalen Verbrennungsvorgang und daher wird Zylinder zwei gekenn zeichnet, daß er eine niedere Leistung aufweist. Wie aus Fig. 5a hervorgeht, ist der Niederleistungsschwellenwert ähnlich, aber im Wert näher dem mittleren Spitzen druck als der Fehlzündungsdruckschwellenwert.

In diesem Fall wird ein fehlerhaft funktionierender Zylinder identifiziert und das Pro blem viel rascher als in dem vorangehenden Fall korrigiert. Dieses Erfassungsschema ist zusätzlich bei der Identifizierung zufälliger Fehlzündungsvorgänge wirksam (d. h. jener, die zumindest einmal alle 5 Minuten auftreten). Solche weit auseinanderliegen den Fehlzündungsvorgänge haben für gewöhnlich keine meßbare Wirkung auf den durchschnittlichen Spitzendruckwert und sind daher von jenen Systemen schwierig zu identifizieren, die einfach den durchschnittlichen Spitzendruck als Mittel zur Identifizierung eines Fehlzündungszustandes überwachen. Dieses besondere Fehl zündungserfassungssystem ist jedoch nur am Rande imstande, unregelmäßige Fehl zündungsvorgänge (d. h. jene, die einmal alle paar Sekunden auftreten) zu identifizie ren. Die Schwierigkeit, die bei diesem System bei der Identifizierung solcher Vor gänge auftritt, beruht auf der Tatsache, daß beim Auftreten unregelmäßiger Niederlei stungs- (oder Fehlzündungs-) Vorgänge der gleitende Durchschnitt des Spitzen druckwertes abnimmt. Dies führt entsprechend zu einer Senkung der Fehlzündungs- und Niederleistungsschwellenwerte, da beide vom gleitenden Durchschnitt des Spit zendruckwertes verzerrt werden. Wenn die Niederleistungs- und Fehlzündungs schwellenwerte abnehmen, verringert sich auch die Fähigkeit des Systems, Niederlei stungs- und Fehlzündungsvorgänge zu erfassen.

Ein Fehlzündungserfassungsschema, das in einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird, führt statistische Vergleiche von Spitzen- und mittleren Druckablesungen zwischen aufeinanderfolgenden Zündungen dessel ben Zylinders durch, um das Vorhandensein eines Niederleistungs- oder Fehlzün dungsvorganges zu bestimmen. Durch das Begrenzen der Bestimmung einer Zylin derfehlzündung auf die Verbrennungsaktivität, die in einem einzelnen Zylinder statt findet, kann dieses System einen Verbrennungsvorgang exakt charakterisieren, un abhängig von der Verbrennungsleistung der anderen Zylinder oder dem gleitenden Durchschnitt des Spitzendruckwertes. Zur Identifizierung eines Fehlzündungsvor ganges, vergleicht dieses Erfassungsschema den Variationskoeffizienten (Standardabweichung durch Mittelwert) der Spitzendruckwerte in einem bestimmten Zylinder mit einem optimalen Variationskoeffizientenwert, der auf mindestens einer oder mehreren der erfaßten Motordrehzahl, Kraftstoffrate und Kühlmitteltemperatur basiert. Danach vergleicht es einen gleitenden Durchschnitt der Spitzendrücke (für zwei oder mehr Zylinder) mit dem beobachteten Spitzendruckwert (für einen Zylin der). Wenn der Variationskoeffizient größer als der Schwellenwert ist und der glei tende Durchschnitt der Spitzendrücke größer als der beobachtete Spitzendruckwert ist, wird ein Fehlzündungsvorgang eindeutig festgestellt. Dieser zweiteilige Test ga rantiert, daß das System einen Niederleistungsvorgang exakt identifiziert, und daß ein Niederleistungsvorgang berichtet wird, selbst wenn der gleitende Durchschnitt der Spitzendrücke allmählich aufgrund einer Reihe von unregelmäßigen Fehlzündungs vorgängen abnimmt.

Fig. 5b zeigt graphisch das Verhältnis zwischen dem Spitzenzylinderdruck, dem Kraftstoffverbrauch und dem Variationskoeffizienten (COV). Wenn der Motor gasarm wird, nimmt der Variationskoeffizient allmählich auf einen Punkt zu, an dem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis und der Spitzenzylinderdruck optimal sind. Dieser Punkt ist als der ruhige bzw. bevorzugte Betriebspunkt (operating sweet spot) bekannt. Wenn das Luft/Kraftstoff-Gemisch ärmer wird, beginnt der Variationskoeffizient plötzlich zu steigen. Der Variationskoeffizient ist ein statistisches Maß der Übereinstimmung zwi schen einer Anzahl von Datenpunkten. Er ist gleich der Standardabweichung durch Mittelwert. Wenn die beobachteten Spitzendruckwerte für einen Zylinder von dem durchschnittlichen Spitzendruck für diesen Zylinder abweichen, nimmt die Stan dardabweichung (σ) zu. Wenn die Standardabweichung zunimmt, steigt auch der Variationskoeffizient. Da der Variationskoeffizient immer als positiver Wert angege ben wird, ist es unklar, ob ein Anstieg in dem Koeffizienten auf breite Druckabwei chungen unter den Mittelwert (als Anzeige eines Fehlzündungsvorganges) zurück zuführen ist, oder ob die Abweichungen auf breite Druckabweichungen über den Mittelwert (als Anzeige eines Hochleistungsvorganges) zurückzuführen sind. Diese Unsicherheit erfordert den zweiten Test, der bestimmt, ob der beobachtete Spitzen druckwert unter dem Mittelwert oder darüber liegt. Leider ist dieses System für Fehlalarme anfällig, insbesondere wenn der Motor nicht über einen Zeitraum in einem konstanten bzw. Beharrungszustand betrieben wurde. Wenn der Motor zum Beispiel nach einer Ruhephase erneut gestartet wird, kann unverbrannter Kraftstoff, der in ei nem Zylinder verbleibt, eine unbestimmte Wirkung auf den beobachteten Spitzen druckwert haben, so daß das Auftreten von Niederleistungs- und Fehlzündungsvor gängen irrtümlich angegeben wird.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eines Fehlzündungserfassungssystems wäre es für ein System ideal, wenn es unregelmäßige Fehlzündungsvorgänge wie auch regellose bzw. zufällige Fehlzündungsvorgänge in jedem Betriebszustand des Motors exakt identifizierte.

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm des Motorfehlzündungserfassungssystems gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das System weist einen Prozessor 611 auf, der des weiteren ein Durchschnittsdruckberechnungsmodul 603, ein Spitzendruckberechnungsmodul 604, ein Optimal-Schwellenwertberech nungsmodul 605 und ein Fehlzündungserfassungsmodul 606 aufweist. Die Aus gänge von den Modulen 603, 604 und 605 sind an den Eingang des Fehlzündungs erfassungsmoduls 606 angeschlossen. Das Fehlzündungserfassungsmodul 606 weist auch einen Prozessorspeicher 612 zum Speichern von Daten auf. Der Prozessor 611 ist ein Mikroprozessor, wie ein Motorola 68000 Mikroprozessor, der in einem Fahr zeugsteuersystem eingebaut werden kann, das bereits in einem Fahrzeug installiert ist, oder als getrenntes Verarbeitungsmerkmal hinzugefügt werden kann. Der Speicher 612 kann ein Direktzugriffsspeicher (RAM) oder jede Art von programmierbarem Speicher sein. Das System weist zusätzlich einen Drucksensor 126 auf, der an einen Analog-Digital-Wandler 602 gekoppelt ist, der seinerseits an das Durchschnitts druckberechnungsmodul 603 und das Spitzendruckberechnungsmodul 604 gekop pelt ist. Schließlich weist das System Motorbetriebssensoren 607 auf, die an den Ein gang des Optimal-Schwellenwertberechnungsmoduls 605 gekoppelt sind. Die Mo torbetriebssensoren 607 weisen einen Motordrehzahlsensor 608 und Kühlmitteltem peratursensor 610 auf, die jede dieser Motorbetriebsfunktionen abtasten.

Im Betrieb tastet der Drucksensor 126 den Spitzendruck in dem Abgaskrümmer für jeden Zylinder während eines Verbrennungszyklus ab. Um die Genauigkeit der Spit zendruckwerte zu garantieren, muß die Abtastzeit mit der tatsächlichen Zeit, zu wel cher der Druck in dem Abgaskrümmer einen Spitzenwert erreicht, in bezug auf jede Zylinderzündung synchronisiert sein. Zur Bestimmung der richtigen Abtastzeit wird ein Sensor zur Überwachung der Position der Motornockenwelle oder Kurbelwelle zu einem bestimmten Zeitpunkt verwendet. Die Abtastzeit des Drucksensors 126 muß jeder Zylinderzündung während eines Verbrennungszyklus entsprechen. Der Nocken sensor wird zur Bestimmung verwendet, welcher Zylinder zündet, indem das Nockengetriebe am oberen Totpunkt (OT) erfaßt wird und zum Beispiel 60 Grad Dre hung subtrahiert werden, um die Zündungszeit für jeden Zylinder zu schätzen.

Sobald die Zündungszeit bestimmt ist, muß die Übertragungs- oder Fortpflanzungs verzögerung für die Abgasdruckwellen, die von jedem Zylinder bei der Verbrennung freigesetzt werden, berechnet werden. Die Übertragungsverzögerung wird durch die Berechnung der Zeitdauer zwischen der Zündung des Zylinders und dem Moment, zu dem die Spitzenabgasdruckwellen den Drucksensor 126 erreichen, gemessen. Diese Zeitdauer schwankt abhängig von der Art des Motors, der Position der Zylin der, der Position des Drucksensors und anderen ähnlichen Faktoren. Folglich ist die Übertragungsverzögerung eine unveränderliche Zeitdauer, die auf einer Karte oder Tabelle für jede Motorkonstruktion bereitgestellt wird. Die Zeitdauer der Übertra gungsverzögerung wird in der Vorproduktionsphase des Motors in den Prozessor 611 programmiert, so daß die Sensoren die Spitzendrücke in dem Abgaskrümmer zum richtigen Zeitpunkt abtasten können, um schließlich mögliche Motorzylinderfehlzün dungen zu bestimmen.

Zur Gewährleistung der Exaktheit und Vollständigkeit der Spitzendruckablesungen kann der Drucksensor 126 mehrfache Abtastungen für jede Zylinderzündung vor nehmen. Durch mehrfache Abtastungen wird das Rauschen verringert, wodurch die Genauigkeit des abgetasteten Spitzendrucksignals verbessert wird. In diesem Aus führungsbeispiel tastet der Drucksensor 126 den Spitzendruck wiederholt während der Zeitdauer ab, in der die Abgaskrümmerdrücke Spitzenwerte erreichen. Der Spit zendruck für eine bestimmte Zylinderzündung wäre der höchste Druck, der bei den mehrfachen Abtastungen erfaßt wird, und wird in dem Spitzendruckerfassungsmodul 604 bestimmt.

Eine alternative Methode zum Bestimmen des Spitzendrucks in dem Spitzendrucker fassungsmodul 604 ist die Schaffung eines digitalen Bildes der gesamten Krümmer druckwellenform für jede Zylinderzündung und dann die Bestimmung des Spitzen drucksignals aufgrund der höchsten Druckablesungsabtastung in der gesamten Druckwellenform. Diese Methode liefert eine exakte Berechnung des Spitzendruck signals über die Wellenformperiode und würde die Notwendigkeit verringern, mehr fache Abtastungen vorzunehmen und Übertragungsverzögerungen, wie zuvor be schrieben, zu bestimmen.

Die abgetasteten Druckdaten werden in einem Analog-Digital-Wandler 602 digitali siert, der ein analoges Datensignal zu einem digitalen Datensignal umwandelt. Das digitalisierte Datensignal wird dann durch die Module 603 und 604 zu dem Prozessor 611 geleitet, um sowohl den durchschnittlichen Spitzendruck beziehungsweise auch den aktuellen Spitzendruck zu berechnen. In dem Durchschnittsdruckberechnungs modul 603 werden die abgetasteten Auspuffspitzendruckwerte für einen vollständi gen Verbrennungszyklus gemittelt und in dem Prozessorspeicher 612 gespeichert.

Der Prozessor 611 entwickelt einen gleitenden Durchschnitt für jede Zylinderzün dung durch die kontinuierliche Speicherung der durchschnittlichen Auspuffspitzen drücke im Speicher 612. Der Prozessor 611 vergleicht den durchschnittlichen Spit zenabgasdruck, der während eines Verbrennungszyklus erzeugt wird, mit dem aktuel len Spitzenabgasdruck eines Zylinders, um etwaige Druckänderungen aufzuzeich nen.

Der Spitzendruck für jeden Zylinder wird in dem Spitzendruckerfassungsmodul 604 bestimmt. Wenn der Drucksensor 126 den Abgasdruck überwacht, der von einem Zylinder freigesetzt wird, tastet er den höchsten Druck ab, der für jeden Zylinder während eines Verbrennungszyklus erfaßt wird. Diese Spitzendruckdaten werden in dem Spitzendruckerfassungsmodul 604 gemeinsam mit der entsprechenden Zylinder nummer gespeichert. Die Zylindernummer für den Verbrennungszyklus wird durch einen Nockenwinkeldetektor bestimmt, der einen bestimmten Nockenwinkel für jede Drehung der Nockenwelle oder Kurbelwelle in dem Motor erfaßt. Bei einem Sechs zylindermotor, der in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendet wird, weist das Nockengetriebe, das sich an der Nockenwelle befindet, sechs gleichmäßig beab standete Zähne mit einem siebenten Zahn auf, der sich zwischen zwei der Nockenge triebezähne befindet, um die OT-Position des Nockengetriebes zu erfassen. Jeder der sechs gleichmäßig beabstandeten Zähne entspricht einer Zylinderzündung. Der sie bente Zahn befindet sich unmittelbar vor dem OT des Nockengetriebes. Somit ist der siebente Zahn auf halbem Wege zwischen dem letzten Zahn und dem OT angeordnet, um das Auftreten eines vollständigen Verbrennungszyklus anzuzeigen. Wenn der Nockenwinkeldetektor den siebenten Zahn während der Drehung des Nockengetrie bes erfaßt, kann er den Prozessor 611 zurückstellen, um die Nummer jeder Zylinder zündung nach dem Erfassen des siebenten Zahns zu bestimmen. Somit kann der Pro zessor 611 jederzeit während eines Verbrennungszyklus feststellen, welcher Zylinder gezündet oder fehlgezündet hat.

Nach dem Erfassen einer Fehlzündung oder eines Niederleistungsvorganges kann ein Benutzer über eine herkömmliche akustische oder optische Vorrichtung, die an den Prozessorausgang angeschlossen ist, bestimmen, welche Zylinder fehlgezündet ha ben. Diese Information kann sich für einen Techniker als wichtig erweisen, wenn er zum Beispiel einen Verbrennungsmotor unter Verwendung des Motorzylinderfehl zündungserfassungssystems der vorliegenden Erfindung testet.

In einem Ausführungsbeispiel wird ein Druckschwellenwert in bezug auf den Motor betrieb bestimmt, um einen Mindestdruckwert zu erhalten, der von dem Spitzendruck für einen überwachten Zylinder nicht überschritten werden darf, damit das System eine vollständige oder teilweise Fehlzündung feststellt. Der Druckschwellenwert stellt einen Prozentsatz oder einen absoluten Druck dar, der von dem gleitenden Durchschnitt des Spitzendrucks am Ende eines vollständigen Verbrennungszyklus subtrahiert wird, um den Mindestdruckwert zu bestimmen, der für jeden Verbren nungszyklus anders sein kann. Sensoren 607 sind in oder an dem Motor zum Abta sten von Daten angeordnet, um einen Druckschwellenwert auf der Basis verschiede ner Motorparameter zu berechnen. Es können jedoch bestehende Sensoren zum Er fassen dieser Motorbetriebsparameter verwendet werden.

Bei der Berechnung des optimalen Schwellenwertes sollten gewisse Motorbe triebsparameter anderen Parametern vorgezogen werden. Zum Beispiel ist der wich tigste Motorbetriebsparameter, der zur Berechnung eines optimalen Druckschwel lenwertes verwendet wird, die Kraftstoffverbrauchsrate. Im wesentlichen kann der Benutzer durch Überwachung der Kraftstoffmenge, die in jedem Zylinder während eines Verbrennungszyklus verbraucht wird, exakt Anomalitäten im Kraftstoffver brauch feststellen. Schwankungen im Kraftstoffverbrauch können sich im Druck schwellenwert widerspiegeln, um anzuzeigen, ob eine Motorzylinderfehlzündung aufgetreten ist. Der zweitwichtigste Motorbetriebsparameter wäre die Motordreh zahl. Aufgrund der Drehzahl des Motors, insbesondere der Drehung der Nocken welle, könnte ein Benutzer auch feststellen, ob es Anomalitäten in der Zündung eines Motorzylinders gibt. Eine Abnahme in der Motordrehzahl zum Beispiel könnte an zeigen, daß ein Motorzylinder fehlgezündet hat. Somit ist diese Information in der Be rechnung eines exakten Druckschwellenwertes wichtig, um die Fehlzündung eines Motorzylinders zu erfassen. Die Kühlmitteltemperatur wird zur Bestimmung verwen det, ob auf Motorzylinderfehlzündungen getestet wird. Wenn der Motor kalt ist, wie durch die Kühlmitteltemperatur bestimmt, testet der Prozessor 611 nicht auf Motorzy linderfehlzündungen. Wenn aber die Kühlmitteltemperatur eine vorbestimmte Tempe ratur erreicht hat, wird ein Signal zu dem Prozessor 611 gesendet, daß dieser auf Mo torzylinderfehlzündungen testet.

Die Kraftstoffverbrauchsrate wird bestimmt und im Speicher in der Vorproduktions phase gespeichert. Dieses Maß wird zur Bestimmung der tatsächlichen Kraftstoffver brauchsrate in einem funkengezündeten Erdgasmotor als Prozentsatz der Kraftstof frate bei 100 Prozent Belastung verwendet. Die tatsächliche Kraftstoffverbrauchsrate wird unter Verwendung eines Gasmengenflußsensors und/oder anderer Sensoren be stimmt, welche die Kraftstoffmenge angeben, die in den Motor eintritt und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis bestimmen. Der Gasmengenflußsensor überwacht das Gas- oder Kraftstoffvolumen, das in die Motorzylinder strömt. Ein Abgassauerstoffsensor kann auch in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um den Restsauerstoff zu überwachen, der aus dem Motor austritt, um eine Rückmeldung über die ver brannte Kraftstoffmenge zu liefern. Ansaugluftdruck- und Ansauglufttemperatursen soren können zur Bestimmung der Luftmenge verwendet werden, die in die Motor zylinder eintritt, um schließlich das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu bestimmen. Die Kraft stoffverbrauchsratendaten werden in dem Prozessorspeicher 612 gespeichert und zur Berechnung eines Druckschwellenwertes verwendet. Wenn der Kraftstoffverbrauch in dem Motor zunimmt, stiege auch der Druckschwellenwert aufgrund des erhöhten Druckes, der sich in dem Abgas aufgrund der übermäßigen Kraftstoffverbrennung entwickelt.

Ein alternatives Verfahren zur Bestimmung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses ist die Überwachung des durchschnittlichen Spitzenabgaskrümmerdrucks während eines Verbrennungszyklus. Der durchschnittliche Spitzenabgaskrümmerdruck steigt, wenn Kraftstoff, der in den Motor eintritt, verarmt. Somit liefert ein Anstieg im durchschnitt lichen Spitzenabgaskrümmerdruck einen Hinweis auf das Luft/Kraftstoff-Gemisch, das zu einem bestimmten Zeitpunkt in den Motor einströmt. Da das Luft/Kraftstoff- Gemisch einen Hinweis auf die während eines Verbrennungszyklus verbrauchte Kraftstoffmenge liefert, wird dieses Verhältnis zur Bestimmung der Kraftstoffver brauchsrate bei Motorbelastung verwendet.

Die Motordrehzahl wird abgetastet, indem ein Sensor zur Überwachung der Drehung der Nockenwelle positioniert wird. Die Motordrehzahl wird durch Abtasten der Ge schwindigkeit zwischen jedem Zahn des Nockengetriebes bestimmt, während die Nockenwelle dreht. Wenn daher alle sechs Zähne eine Drehung vollendet haben, hat der Sensor Motordrehzahldaten für jeden Zylinder für einen vollständigen Verbren nungszyklus abgetastet. Die abgetasteten Daten werden in dem Prozessorspeicher 612 gespeichert und zur Berechnung eines optimalen Schwellenwertes verwendet. Wenn die Motordrehzahl steigt, ist ein höherer Schwellenwert erforderlich, um den erhöhten Abgasdruck auszugleichen, der sich aus der erhöhten Motordrehzahl er gibt. Dieses Ergebnis tritt aufgrund des Anstiegs im durchschnittlichen Spitzendruck in bezug auf die Drehzahl und Last auf, der den Druckschwellenwert bei steigender Drehzahl erhöht.

Der Kühlmitteltemperatursensor 610 überwacht die Temperatur des Kühlmittels, wäh rend es sich aus dem Motor zu dem Kühler bewegt. Somit ist der Sensor in der Fluid leitung angeordnet, die den Motor mit dem Kühler verbindet. Wie zuvor festgehalten, bestimmt dieser Sensor, wann mit dem Testen auf Motorzylinderfehlzündungen be gonnen wird. Sobald die Kühlmitteltemperatur einen vorbestimmten Wert erreicht, beginnt der Prozessor 611 auf Motorzylinderfehlzündungen zu testen, indem die durchschnittlichen Spitzenabgaskrümmergasdrücke abgetastet werden. Wenn die abgetasteten Daten eine hohe Kühlmitteltemperatur anzeigen, wird der optimale Druckschwellenwert erhöht, um die Schwankung der Motorkühlmitteltemperatur auszugleichen.

Die Motordrehzahl- und Kraftstoffverbrauchsratendaten werden zu dem Optimal- Schwellenwertberechnungsmodul 605 geleitet, um einen optimalen Schwellenwert zu berechnen. Die gespeicherten Motorsensordaten werden zur Berechnung des op timalen Schwellenwertes durch Indizieren der erfaßten Information in eine dreidi mensionale Tabelle oder ein Datenregister verwendet, das in dem Optimal-Schwel lenwertberechnungsmodul 605 gespeichert ist. Das dreidimensionale Datenregister enthält vorbestimmte Druckschwellenwerte, die aufgrund der berechneten Motor drehzahl- und Kraftstoffverbrauchsratendaten unterschiedlich sind. Ein vorbestimm ter Druckschwellenwert wird berechnet, während der Motor in einer Testzelle läuft. Durch Ausführung der Tests bei verschiedenen Drücken und Kraftstoffraten kann ein Druckschwellenwert für bestimmte Motorbetriebsparameter bestimmt werden. Dieser Schwellenwert beruht auf dem gewünschten Mindestdruckwert, der den tiefsten Druckwert darstellt, bei dem der Motor effizient arbeitet, wie von dem Benutzer be stimmt wird. Wie zuvor besprochen wurde, wird in einem funkengezündeten Erd gasmotor der Kraftstoff verarmt, bis eine Fehlzündung auftritt, und dann wird dem Luft/Kraftstoff-Gemisch Kraftstoff bis zu einem Punkt unmittelbar über der Fehlzün dung zugeführt, so daß der Motor effizient arbeiten kann. Dieser ist in der vorliegen den Erfindung als der Mindestdruckwert angegeben. Der optimale Schwellenwert kann als numerischer Wert oder als Prozentsatz oder als absoluter Druck angegeben werden.

In dem ersten Ausführungsbeispiel ist der optimale Druckschwellenwert die Differenz zwischen dem durchschnittlichen Spitzendruck und dem Mindestdruckwert. Wenn sich die Motorbetriebsparameter ändern, verändert sich auch der Druckschwellen wert, um Motorbetriebsschwankungen auszugleichen und einen gewünschten Min destdruckwert weiterhin aufrechtzuerhalten. Der Druckschwellenwertsprozentsatz sollte zwischen 15 und 30 Prozent, basierend auf den Motorbetriebsparametern, lie gen. Wenn zum Beispiel die Motordrehzahl 2500 U/min ist und die Kraftstoffrate 5 Milli liter pro Sekunde während eines Verbrennungszyklus beträgt, kann ein Druck schwellenwertsprozentsatz während des Testens bestimmt werden, um die Änderung im Druck darzustellen, die für den Ausgleich der erfaßten Motorzustände notwendig ist. Wenn der durchschnittliche Spitzendruck 50 PSI ist und der berechnete Druck schwellenwert 30 Prozent ist, wäre der Mindestdruckwert 35 PSI. Als absoluter Druck wäre der Druckschwellenwert in diesem Beispiel 15 PSI. Wenn die erfaßte Motordrehzahl zunimmt, kann jedoch ein höherer Druckschwellenwert erforderlich sein, um die Druckänderung infolge der Motordrehzahländerung zu berücksichtigen.

In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist der optimale Schwellenwert eine Druckdiffe renz zwischen dem Spitzenabgasdruck und dem durchschnittlichen Abgasdruck, der einen annehmbaren Verbrennungsvorgang darstellt. Wenn die Differenz zwischen dem Spitzenabgasdruck und dem durchschnittlichen Abgasdruck die optimale Druckdifferenz übersteigt, wird der Verbrennungsvorgang zumindest als Niederlei stungsvorgang bewertet und gekennzeichnet. Wie im Falle des Druckschwellenwer tes, der in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet wird, ändert sich die optimale Druckdifferenz, wenn sich die Motorbetriebsparameter ändern.

In dem dritten Ausführungsbeispiel ist der optimale Schwellenwert der äquivalente Variationskoeffizientschwellenwert für einen normalen Verbrennungsvorgang bei ei nem bestimmten Motorbetriebszustand. Zum Beispiel liegt der Variationskoeffizient für einen Motor, der normalerweise bei 3000 U/min arbeitet, zwischen 0,2 und 0,4. Wenn sich der Motorbetriebszustand ändert, verändert sich auch die annehmbare Grenze für den Variationskoeffizienten. Wenn der berechnete Variationskoeffizient außerhalb der annehmbaren Grenze liegt, ist entweder ein Hochleistungs- oder Nie derleistungsverbrennungsvorgang eingetreten. Wie zuvor bemerkt wurde, muß ein zweiter Test durchgeführt werden, um jeden Variationskoeffizient entweder als Hoch- oder Niederleistungsvorgang zu kennzeichnen.

Für den Fachmann sollte offensichtlich sein, daß der optimale Schwellenwert unter Verwendung von nur einem oder zwei der Motorbetriebsparameter berechnet wer den kann. Der optimale Schwellenwert wird im Optimal-Schwellenwertberechnungs modul 605 berechnet und zum Fehlzündungserfassungsmodul 606 für weitere Be rechnungen gesendet.

Die Fehlzündungserfassung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 7 dargestellt, die ein Fließdiagramm eines Prozesses zeigt, der von der Software im Prozessor 611 zur Bestimmung des Auftretens einer Fehlzündung, basierend auf dem berechneten durchschnittlichen Spitzendruck und Druckschwel lenwert ausgeführt wird. Der Prozeß beginnt in Block 701, wo die Kühlmitteltempera tur erfaßt wird, um zu bestimmen, ob der Prozessor 611 zum Erfassen von Motorzy linderfehlzündungen zu aktivieren ist. Wenn die Kühlmitteltemperatur über einem vorbestimmten Wert, wie 50 Grad Fahrenheit liegt, aktiviert der Prozessor 611 den Motorzylinderfehlzündungserfassungsprozeß, wie in Schritt 702 dargestellt ist. Falls nicht, wird die Kühlmitteltemperatur weiterhin überwacht, um festzustellen, wann die Temperatur den vorbestimmten Wert erreicht oder überschreitet. In Block 703 wer den Daten, die vom Drucksensor 126 abgetastet werden, in den Prozessor 611 einge lesen, beides in Fig. 6 dargestellt. Der Spitzendruck für jede Zylinderzündung wird in Block 704 bestimmt, und die Daten werden im Prozessorspeicher 612 gespeichert. Der Prozessor berechnet dann einen neuen gleitenden Durchschnitt von Spitzen drücken, basierend auf dem aktuellen Spitzendruck (für eine Zylinderzündung) und dem zuvor berechneten, durchschnittlichen Spitzendruck (für mindestens zwei Zy linderzündungen) in Block 705. In Block 706 liest der Prozessor 611 die Kraftstoff verbrauchsrate aus dem Speicher 612. Die Daten, die vom Motordrehzahlsensor ab getastet werden, werden dann in Block 707 vom Prozessor 611 gelesen. Danach be stimmt der Prozessor 611 einen Druckschwellenwert, basierend auf den Daten, die von Motorbetriebssensoren 607 erfaßt wurden, und subtrahiert den Druckschwel lenwert von dem durchschnittlichen Spitzendruck zur Bestimmung eines Mindest druckwertes. Der Prozessor 611 vergleicht dann den Spitzendruck für jeden Zylinder mit dem Mindestdruckwert zur Bestimmung, ob eine Fehlzündung aufgetreten ist. Der Druckschwellenwert wird in Block 708 auf der Basis der Daten berechnet, die in den Blöcken 706 und 707 gelesen wurden. Der Druckschwellenwert wird von dem durchschnittlichen Spitzendruck in Block 709 subtrahiert, um einen Mindestdruck wert zu erhalten. Wenn der erfaßte Spitzendruck für einen Zylinder unter dem Min destdruckwert liegt, wie in Block 710 bestimmt wird, bestimmt der Prozessor 611 die Nummer des fehlzündenden Zylinders in Block 711. Die Motorzylinderfehlzün dungsdaten werden dann dem Bediener angezeigt oder zur späteren Gewinnung bzw. Auswertung in Block 713 gespeichert. Wenn der aktuelle Spitzendruck nicht unter dem Mindestdruckwert liegt, wird keine Fehlzündung erfaßt, wie in Block 713 dargestellt ist, und der Prozessor fährt in Block 701 mit dem Lesen von Daten aus dem Kühlmitteltemperatursensor für einen weiteren Verbrennungsvorgang fort.

Eine Motorzylinderfehlzündung wird eindeutig festgestellt, wenn der Abgaskrüm merdruck, der nach einer Zylinderzündung erfaßt wird, unter einem Mindestdruck wert liegt, der berechnet und mit dem Spitzenabgasdruck für jeden Zylinder in dem Fehlzündungserfassungsmodul 606 verglichen wird. Der Mindestdruckwert stellt den geringsten Druckwert dar, bei dem der Motor effizient arbeiten kann, basierend auf dem Abgasdruck und den Motorbetriebsparametern, die während eines Verbren nungszyklus erfaßt werden. Wenn zum Beispiel der durchschnittliche Spitzenabgas druck 50 PSI ist und der Druckschwellenwert 10 Prozent ist, ist der Mindestdruck wert 45 PSI. Jeder erfaßte Spitzenabgaskrümmerdruck unter 45 PSI würde als Fehl zündung erklärt werden, da bei 45 PSI und darüber eine ausreichende Zylinderver brennung besteht, damit der Motor effizient arbeiten kann. Ein Benutzer der vorlie genden Erfindung kann den Effizienzwert bestimmen, bei dem ein Motor laufen soll. Dieser Effizienzwert kann aufgrund des berechneten Druckschwellenwertes schwanken. Wenn der Abgasdruck für einen Zylinder unter den Effizienzwert fällt, wird eine Fehlzündung festgestellt und im Prozessorspeicher 612 aufgezeichnet.

Die Fehlzündungserfassung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorlie genden Erfindung ist in Fig. 7a dargestellt, die ein Fließdiagramm eines Prozesses zeigt, der von der Software im Prozessor 611 ausgeführt wird, wobei ein Fehlzün dungsvorgang festgestellt wird, wenn die Differenz zwischen einem beobachteten Spitzendruck und einem gleitenden Durchschnitt von Spitzendrücken größer als jene ist, die während einer normalen Verbrennung vorgefunden wird. Der Prozeß in den Blöcken 901-907 ist mit den Abläufen identisch, die in den Blöcken 701-707 aus geführt wurden, welche in dem vorhergehenden Fließdiagramm beschrieben wurden. Der Kürze wegen beginnt die Beschreibung dieses Prozesses mit Block 908. In Block 908 berechnet der Prozessor 611 einen optimalen Restwert durch Berechnung eines optimalen durchschnittlichen Drucks und eines optimalen Spitzendruckwertes aus den erfaßten Betriebsdaten des Verbrennungsmotors. Danach berechnet der Prozes sor 611 in Block 909 einen beobachteten Restwert durch Subtraktion des beobach teten Spitzendruckes von dem durchschnittlichen Spitzendruck. Der Prozessor 611 vergleicht dann in Block 911 den beobachteten Restwert für jeden Zylinder mit dem optimalen Restwert, der in Block 908 berechnet wurde. Wenn der beobachtete Restwert größer als der optimale Restwert ist, bestimmt der Prozessor 611 die Nummer des fehlzündenden Zylinders in Block 910. Die Zylinderfehlzündungsdaten werden dann dem Bediener geliefert oder zur späteren Gewinnung in Block 912 gespeichert. Wenn der beobachtete Restwert nicht größer als der optimale Restwert ist, wird kein fehlzündender Zylinder erfaßt, wie in Block 913 dargestellt ist, und der Prozessor fährt mit dem Lesen der Daten von dem Kühlmitteltemperatursensor in Block 901 für einen weiteren Verbrennungsvorgang fort.

Die Fehlzündungserfassung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorlie genden Erfindung ist in Fig. 7b dargestellt, die ein Fließdiagramm eines Prozesses zeigt, der von der Software in dem Prozessor 611 durchgeführt wird, wobei statisti sche Vergleiche der Spitzen- und mittleren Druckablesungen zwischen aufeinander folgenden Zündungen desselben Zylinders das Vorhandensein eines Niederleistungs- oder Fehlzündungsvorganges bestimmen. Der Prozeß in den Blöcken 1001-1005 ist mit den Abläufen identisch, die in den Blöcken 701-705 ausgeführt werden, wie in Fig. 7 beschrieben wurde. Der Kürze wegen beginnt die Beschreibung dieses Prozes ses mit Block 1006. In Block 1006 berechnet der Prozessor 611 eine Standardabwei chung zwischen dem letzten beobachteten Spitzendruck und dem durchschnittlichen Spitzendruck für diesen Zylinder. In Block 1007 liest der Prozessor 611 die Kraft stoffverbrauchsratendaten aus dem Speicher 612. Die Daten, die von dem Motor drehzahlsensor abgetastet werden, werden dann vom Prozessor 611 in Block 1008 gelesen. In Block 1009 berechnet der Prozessor 611 eine optimale Standardabwei chung und einen optimalen durchschnittlichen Druck aus den erfaßten Betriebsdaten des Verbrennungsmotors. Der Prozessor berechnet dann einen optimalen Variations koeffizienten durch Dividieren der optimalen Standardabweichung durch den opti malen durchschnittlichen Druck. Danach berechnet der Prozessor 611 in Block 1010 einen beobachteten Variationskoeffizienten auf der Basis der Daten, die in den Schrit ten 1005 und 1006 berechnet wurden. Der beobachtete Variationskoeffizient wird dann mit dem optimalen Variationskoeffizienten verglichen, der in Block 1009 be rechnet wurde, und der durchschnittliche Spitzendruck wird mit dem beobachteten Spitzendruck verglichen. Wenn der Variationskoeffizient größer als der Druckschwel lenwert ist und der durchschnittliche Spitzendruck größer als der beobachtete Spit zendruck ist, bestimmt der Prozessor die Nummer des fehlzündenden Zylinders in Block 1011. Die Zylinderfehlzündungsdaten werden dann dem Bediener angezeigt oder zur späteren Gewinnung in Block 1013 gespeichert. Wenn der Variationskoef fizient nicht größer als der Druckschwellenwert ist oder der durchschnittliche Spit zendruck nicht größer als der beobachtete Spitzendruck ist, wird kein fehlzündender Zylinder erfaßt, wie in Block 1014 dargestellt ist, und der Prozessor fährt in Block 1001 mit dem Lesen von Daten aus dem Kühlmitteltemperatursensor für einen weite ren Verbrennungsvorgang fort.

Sobald eine Motorzylinderfehlzündung erfaßt ist, könnte ein Bediener die Daten, die im Speicher des Prozessors 611 gespeichert sind, zur Optimierung der Leistung eines Verbrennungsmotors durch Einstellen verschiedener Motorparameter verwenden. Die Daten können auch als Eingabe in andere Motorsteuerungsalgorithmen verwen det werden, um die Motorbetriebsfunktionen zu verbessern. Zum Beispiel könnten die Motorfehlzündungserfassungsdaten zur Optimierung des Luft/Kraftstoff-Ver hältnisses, der Funkenzeitsteuerung, der Funkenenergie, von Mehrfachfunken, der Abgasklappensteuerung, der Steuerung eines geometrisch variablen Turbos und an derer verwandter Motorfunktionen verwendet werden.

Fig. 8 zeigt einen Prozeß zum Erreichen eines optimalen Kraftstoffwirkungsgrades unter Verwendung des Systems und Verfahrens zur Bestimmung einer Motorzylin derfehlzündung der vorliegenden Erfindung. In der bevorzugten Erdgasumgebung arbeitet der funkengezündete Motor mit beständiger bzw. konstanter Drehzahl, wäh rend der Kraftstoff langsam verarmt wird, bis es zu einer Motorfehlzündung kommt, wie in Block 801 dargestellt. Die Motorzylinderfehlzündung wird dann unter Ver wendung des Motorzylinderfehlzündungserfassungssystems des bevorzugten Aus führungsbeispiels erfaßt, wie in Block 802 dargestellt. Nach dem Auftreten der Fehl zündung wird der Kraftstoff dann minimal auf einen Wert nahe dem Fehlzündungs punkt erhöht, so daß der Motor so gasarm wie möglich laufen kann, wie in Block 803 dargestellt. Der Betrieb des Erdgasmotors nahe dem Fehlzündungspunkt verbessert die Kraftstoffeffizienz und Kraftstoffausnutzung deutlich.

Das hierin beschriebene System erfaßt kontinuierlich Motorzylinderfehlzündungen, wenn ein Fahrzeug in Betrieb ist. Durch effizientes und genaues Erfassen von Fehl zündungen, wie zuvor beschrieben, stellt die vorliegende Erfindung ein System und Verfahren zur Verringerung des Motorverschleißes unter Anwendung einer kosten effektiven Methode bereit.

Obwohl die Erfindung mit Bezugnahme auf die vorangehenden Ausführungsbei spiele beschrieben wurde, sollte für den Fachmann offensichtlich sein, daß die Erfin dung auf andere Weise als insbesondere hierin beschrieben ausgeführt werden kann, ohne vom Umfang und Wesen der Erfindung abzuweichen. Es ist daher klar, daß der Umfang und das Wesen der Erfindung nur durch die beiliegenden Ansprüche einge schränkt sind.

Das System und Verfahren zum Erfassen einer Motorzylinderfehlzündung in Ver brennungsmotoren wäre in jeder Umgebung nützlich, in der ein Benutzer eine kon stante Überwachung des durchschnittlichen Spitzenabgasdrucks während eines Ver brennungszyklus und der Betriebsdaten eines Motors wünscht, um festzustellen, wann der Motorbetrieb anomal oder außerhalb vorgeschriebener Toleranzen ist, wie bei stationären Energiequellen und Fahrzeugmotoren.

Claims

1. System zum Erfassen einer Motorzylinderfehlzündung in einem Verbrennungs motor, aufweisend:
ein Druckerfassungsmittel, insbesondere einen Drucksensor, das in einen Ab gaskrümmer des Verbrennungsmotors zum Erfassen des Spitzendrucks des Ab gases, das durch den Abgaskrümmer strömt, eingebaut ist;
ein Motorbetriebserfassungsmittel, insbesondere mindestens ein Motorbetriebs sensor, zum Erfassen von Betriebsdaten des Verbrennungsmotors, wobei die Be triebsdaten mindestens eine von der Drehgeschwindigkeit, Kraftstoffver brauchsrate und Kühlmitteltemperatur des Verbrennungsmotors umfassen; und
ein Datenverarbeitungsmittel, insbesondere einen Prozessor, das mit dem Mo torbetriebserfassungsmittel und dem Druckerfassungsmittel verbunden ist, zum Empfangen des erfaßten Drucks von dem Druckerfassungsmittel zum Berech nen eines Mindestdruckwertes, basierend auf den Werten der Betriebsdaten, die von dem Motorbetriebserfassungsmittel gemessen werden, und zum Vergleichen des erfaßten Drucks mit dem Mindestdruckwert, um festzustellen, ob eine Mo torzylinderfehlzündung aufgetreten ist.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorbetriebserfas sungsmittel ein Erfassungsmittel zum Überwachen und Erfassen der Betriebsda ten in Echtzeit aufweist.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Datenverar beitungsmittel ein Speichermittel zum Speichern von Daten aufweist, die von dem Druckerfassungsmittel und dem Motorbetriebserfassungsmittel erfaßt wer den.

4. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Datenverarbeitungsmittel ein Durchschnittsabgasdruckberechnungsmit tel zum Berechnen des durchschnittlichen Abgasdrucks aufweist, der von dem Druckerfassungsmittel für jeden Zylinder des Verbrennungsmotors während ei nes vollständigen Verbrennungszyklus erfaßt wird.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Datenverarbei tungsmittel ein Mindestdruckwertberechnungsmittel zum Berechnen eines Mindestdruckwertes aufweist, indem zuerst ein Druckschwellenwert unter Ver wendung der erfaßten Betriebsdaten des Verbrennungsmotors berechnet wird und der Druckschwellenwert dann von dem durchschnittlichen Abgasdruck subtrahiert wird, um den Mindestdruckwert zu erhalten.

6. System nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Datenverar beitungsmittel ein gleitendes Durchschnittsberechnungsmittel aufweist, das einen durchschnittlichen Abgasdruckwert, der von dem Durchschnittsabgas druckberechnungsmittel bestimmt wird, und einen aktuellen Abgasdruckwert mittelt, um einen gleitenden Durchschnitt des Abgasdruckwertes zu erhalten, wobei der gleitende Durchschnitt des Abgasdruckwertes den durchschnittli chen Abgasdruckwert nach jeder Zylinderzündung ersetzt.

7. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckerfassungsmittel ein Spitzendruckerfassungsmittel aufweist, zum Erfassen des höchsten Drucks, der von jedem Zylinder des Verbrennungsmotors während jedes Verbrennungszyklus freigesetzt wird.

8. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das System des weiteren ein Analog-Digital-Umsetzermittel aufweist, das mit dem Druckerfassungsmittel und dem Datenverarbeitungsmittel für den Empfang eines analogen, elektrischen Signals verbunden ist, welches den Druck in dem Abgasweg von dem Druckerfassungsmittel anzeigt, um das analoge, elektrische Signal in ein digitales Signal umzuwandeln und das digitale Signal zu dem Da tenverarbeitungsmittel zu leiten.

9. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das System des weiteren ein Spitzenerfassungsmittel aufweist, das mit dem Analog-Digital-Umsetzermittel verbunden ist, zum Empfangen des digitalen Si gnals und zum Bestimmen des maximal erfaßten Drucks auf der Basis des digita len Signals für jeden Zylinder des Verbrennungsmotors während jedes Verbren nungszyklus.

10. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckerfassungsmittel ein manometerartiger bzw. kalibrierter Drucksen sor ist.

11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der manometerartige bzw. kalibrierte Drucksensor ein piezoelektrischer Sensor ist.

12. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der manometerartige bzw. kalibrierte Drucksensor ein kapazitiver keramischer Sensor ist.

13. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckerfassungsmittel durch einen einzigen Drucksensor gebildet ist.

14. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Datenverarbeitungsmittel ein Zylindernummererfassungsmittel aufweist, zum Erfassen, welcher Zylinder während eines Verbrennungszyklus gezündet oder fehlgezündet hat.

15. System zum Erfassen einer Motorzylinderfehlzündung in einem Verbrennungs motor, vorzugsweise nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Sy stem aufweist:
einen Drucksensor, der in einen Abgaskrümmer des Verbrennungsmotors einge baut ist;
Motorbetriebssensoren, die an oder in dem Verbrennungsmotor positioniert sind, zum Erfassen der Betriebsdaten des Verbrennungsmotors, wobei die Betriebsda ten zumindest eine von der Drehgeschwindigkeit, Kraftstoffverbrauchsrate und Kühlmitteltemperatur des Verbrennungsmotor umfassen; und
einen Prozessor, der mit den Motorbetriebssensoren und dem Drucksensor ver bunden ist, zum Berechnen eines Mindestdruckwertes, um festzustellen, ob eine Motorzylinderfehlzündung aufgetreten ist, wobei der Prozessor ein Ver gleichsmittel aufweist, zum Vergleichen des Abgasdrucks, der von dem Druck sensor erfaßt wird, mit dem Mindestdruckwert, um festzustellen, ob eine Motor zylinderfehlzündung aufgetreten ist.

16. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensor in einem Durchlaß positioniert ist, der mindestens zwei der Abgaswege des Verbrennungsmotors verbindet.

17. System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß Einlässe an den Enden des Durchlasses aufweist, wobei die Einlässe einen kleineren Durchmesser haben als der Mittelbereich des Durchlasses, um ein Lecken von Abgasen zwischen den Abgaswegen einzuschränken.

18. System nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksen sor von der Mitte des Durchlasses versetzt ist, um stehende Wellen zu verhin dern, die in dem Durchlaß entstehen könnten.

19. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das System des weiteren einen Analog-Digital-Wandler aufweist, der mit dem Drucksensor und dem Prozessor verbunden ist, zum Empfangen eines ana logen, elektrischen Signals, das den Druck in dem Abgasweg von dem Druck sensor anzeigt, zum Umwandeln des analogen, elektrischen Signals in ein digita les Signal und zum Leiten des digitalen Signals zu dem Prozessor.

20. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckerfassungsmittel ein manometerartiger bzw. kalibrierter Drucksen sor ist.

21. System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der manometerartige bzw. kalibrierte Drucksensor ein piezoelektrischer Sensor ist.

22. System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der manometerartige bzw. kalibrierte Drucksensor ein kapazitiver keramischer Sensor ist.

23. System zum Erfassen einer teilweisen oder vollständigen Motorzylinderfehl zündung in einem Verbrennungsmotor, vorzugsweise nach einem der vorange henden Ansprüche, wobei das System aufweist:
ein Druckerfassungsmittel, das in einen Abgaskrümmer des Verbrennungsmotors zum Erfassen des Spitzendrucks des Abgases, das durch den Abgaskrümmer strömt, eingebaut ist;
ein Motorbetriebserfassungsmittel zum Erfassen der Betriebsdaten des Verbren nungsmotors, wobei die Betriebsdaten zumindest eine von der Drehgeschwin digkeit, Kraftstoffverbrauchsrate und Kühlmitteltemperatur des Verbrennungs motor umfassen;
ein Datenverarbeitungsmittel, das mit dem Motorbetriebserfassungsmittel und dem Druckerfassungsmittel verbunden ist, zum Empfangen des erfaßten Drucks von dem Druckerfassungsmittel, zum Umwandeln des erfaßten Drucks in einen Zylinderabgaswert, zum Berechnen eines optimalen Schwellenwertes auf der Basis der Werte der Betriebsdaten, die von dem Motorbetriebserfassungsmittel gemessen werden, und zum Vergleichen des Zylinderabgaswertes mit dem opti malen Schwellenwert, um festzustellen, ob eine teilweise oder vollständige Mo torzylinderfehlzündung aufgetreten ist.

24. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das System des weiteren ein Analog-Digital-Umsetzermittel aufweist, das mit dem Druckerfassungsmittel und dem Datenverarbeitungsmittel für den Empfang eines analogen, elektrischen Signals verbunden ist, welches den Druck in dem Abgasweg vom Druckerfassungsmittel anzeigt, zum Umwandeln des analogen, elektrischen Signals in ein digitales Signal und zum Leiten des digitalen Signals zu dem Datenverarbeitungsmittel.

25. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorbetriebserfassungsmittel ein Erfassungsmittel zum Überwachen und Erfassen der Betriebsdaten in Echtzeit aufweist.

26. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Datenverarbeitungsmittel ein Speichermittel zum Speichern von Daten aufweist, die von dem Druckerfassungsmittel und dem Motorbetriebserfas sungsmittel erfaßt werden.

27. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Datenverarbeitungsmittel ein Durchschnittsabgasdruckberechnungsmit tel zum Berechnen des durchschnittlichen Abgasdrucks aufweist, der von dem Druckerfassungsmittel für jeden Zylinder des Verbrennungsmotors während ei nes vollständigen Verbrennungszyklus erfaßt wird.

28. System nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Datenverarbei tungsmittel ein Optimal-Schwellenwertberechnungsmittel aufweist, zum Be rechnen eines optimalen Schwellenwertes durch:
Berechnen eines optimalen Schwellenwertes auf der Basis der Werte der Be triebsdaten, die von dem Motorbetriebserfassungsmittel gemessen werden; und
Subtrahieren des durchschnittlichen Abgasdrucks von dem optimalen Schwel lenwert, um den optimalen Schwellenwert zu erhalten.

29. System nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Datenverarbei tungsmittel ein Umwandlungsmittel für den erfaßten Druck aufweist, zum Um wandeln des erfaßten Drucks in einen Zylinderabgaswert durch Empfangen des digitalen Signals, und zum Bestimmen des maximalen erfaßten Drucks auf der Basis dieses digitalen Signals für jeden Zylinder des Verbrennungsmotors wäh rend eines normalen Verbrennungszyklus, um einen Zylinderabgaswert zu erhal ten.

30. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Datenverarbeitungsmittel ein Optimal-Schwellenwertberechnungsmittel aufweist, zum Berechnen eines optimalen Schwellenwertes durch:
Berechnen eines optimalen Durchschnittsdrucks und eines optimalen Spitzen druckwertes unter Verwendung der erfaßten Betriebsdaten des Verbrennungs motors; und
Berechnen eines optimalen Schwellenwertes für jeden Zylinder durch Subtra hieren des optimalen Spitzendrucks von dem optimalen durchschnittlichen Ab gasdruck.

31. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Datenverarbeitungsmittel ein Umwandlungsmittel für den erfaßten Druck aufweist, zum Umwandeln des erfaßten Drucks durch:
Empfangen des digitalen Signals und für die Bestimmung des maximalen erfaß ten Drucks auf der Basis dieses digitalen Signals für jeden Zylinder des Ver brennungsmotors während eines normalen Verbrennungszyklus, um einen ma ximalen erfaßten Druck zu erhalten; und
Subtrahieren des maximalen erfaßten Drucks von dem durchschnittlichen Ab gasdruck, um den Zylinderabgaswert zu erhalten.

32. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Datenverarbeitungsmittel ein Standardabweichungsberechnungsmittel aufweist, das eine Standardabweichung zwischen einem Spitzendruck und ei nem durchschnittlichen Abgasdruck berechnet.

33. System nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß das Datenverarbei tungsmittel ein Optimal-Schwellenwertberechnungsmittel aufweist, zum Be rechnen eines optimalen Schwellenwertes durch:
Berechnen einer optimalen Standardabweichung und eines optimalen Durch schnittsdrucks unter Verwendung der erfaßten Betriebsdaten des Verbren nungsmotors; und
Berechnen eines optimalen Schwellenwertes durch Dividieren der optimalen Standardabweichung durch den optimalen Mittelwert, um den optimalen Schwellenwert zu erhalten.

34. System nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß das Datenverarbei tungsmittel ein Berechnungsmittel für den erfaßten Druck aufweist, zum Be rechnen des erfaßten Drucks durch:
Empfangen des digitalen Signals und für die Bestimmung des maximalen erfaß ten Drucks auf der Basis des digitalen Signals für jeden Zylinder des Verbren nungsmotors während eines normalen Verbrennungszyklus, um einen maxima len erfaßten Druck zu erhalten; und
Berechnen einer Standardabweichung zwischen dem maximalen erfaßten Druck und dem durchschnittlichen Abgasdruck;
Berechnen eines Zylinderabgaswertes durch Dividieren der Standardabwei chung durch den durchschnittlichen Abgasdruck, um den Zylinderabgaswert zu erhalten.

35. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Datenverarbeitungsmittel ein gleitendes Durchschnittsberechnungsmit tel aufweist, das einen durchschnittlichen Abgasdruckwert, der von dem Durch schnittsabgasdruckberechnungsmittel bestimmt wird, und einen aktuellen Ab gasdruckwert mittelt, um einen gleitenden Durchschnitt des Abgasdruckwertes zu erhalten, wobei der gleitende Durchschnitt des Abgasdruckwertes den durchschnittlichen Abgasdruckwert nach jeder Zylinderzündung ersetzt.

36. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckerfassungsmittel ein Spitzendruckerfassungsmittel aufweist, zum Erfassen des höchsten Drucks, der von jedem Zylinder des Verbrennungsmotors während jedes Verbrennungszyklus freigesetzt wird.

37. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckerfassungsmittel ein manometerartiger bzw. kalibrierter Drucksen sor ist.

38. System nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß der manometerartige bzw. kalibrierte Drucksensor ein piezoelektrischer Sensor ist.

39. System nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß der manometerartige bzw. kalibrierte Drucksensor ein kapazitiver keramischer Sensor ist.

40. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckerfassungsmittel durch einen einzigen Drucksensor gebildet ist.

41. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Datenverarbeitungsmittel ein Zylindernummererfassungsmittel aufweist, zum Erfassen, welcher Zylinder während eines Verbrennungszyklus vollständig gezündet, teilweise oder vollständig fehlgezündet hat.

42. Verfahren zum Erfassen einer Motorzylinderfehlzündung in einem Verbren nungsmotor, aufweisend die Schritte:
Erfassen des Abgasdrucks, der von dem Verbrennungsmotor erzeugt wird;
Erfassen von Betriebsdaten des Verbrennungsmotors, wobei die Betriebsdaten zumindest eine von der Drehgeschwindigkeit, Kraftstoffverbrauchsrate und Kühlmitteltemperatur des Verbrennungsmotors umfassen;
Berechnen eines Mindestdruckwertes, korrespondierend zu den Betriebsdaten;
Vergleichen des Mindestdruckwertes mit dem Abgasdruck; und
Erzeugen eines Signals, das anzeigt, ob der Abgasdruck geringer als der Min destdruckwert ist, um das Auftreten einer Motorzylinderfehlzündung festzustel len.

43. Verfahren nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Be rechnens des Mindestdruckwertes den Schritt des Berechnens eines durch schnittlichen Abgasdrucks für einen vollständigen Verbrennungszyklus und den Schritt des Berechnens eines Druckschwellenwertes unter Verwendung der Betriebsdaten des Verbrennungsmotors und des Subtrahierens des Druck schwellenwertes von dem durchschnittlichen Abgasdruck aufweist, um den Mindestdruckwert zu erhalten.

44. Verfahren nach Anspruch 42 oder 43, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfah ren des weiteren den Schritt des Erfassens einer Motorzylindernummer aufweist, zum Bestimmen, welcher Zylinder während eines Verbrennungszyklus gezündet oder fehlgezündet hat.

45. Verfahren nach einem der Ansprüche 42 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren des weiteren den Schritt des Erfassens eines Luft/Kraftstoff-Ver hältnisses aufweist, zum Bestimmen des Luft-Kraftstoff-Gemisches, das während eines Verbrennungszyklus in jeden Zylinder eintritt.

46. Verfahren zum Erfassen einer Motorzylinderfehlzündung in einem Verbren nungsmotor zum Bestimmen eines optimalen Motorbetriebsgrades, vorzugs weise nach einem der Ansprüche 42 bis 45, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Senken der Kraftstoffmenge, die einem oder mehreren Zylindern eines Verbren nungsmotors zugeführt wird, um eine Motorzylinderfehlzündung zu verursa chen;
Erfassen der Motorzylinderfehlzündung in dem Verbrennungsmotor, die durch die unzureichende Kraftstoffversorgung verursacht wird, durch Berechnen ei nes Mindestdruckwertes, entsprechend zumindest einer von der Drehge schwindigkeit, Kraftstoffverbrauchsrate und Kühlmitteltemperatur des Verbren nungsmotors, und Vergleichen des Mindestdruckwertes mit einem gemessenen Abgasdruck;
Erzeugen eines Signals, das anzeigt, ob der Abgasdruck geringer als der Min destdruckwert ist, um das Auftreten einer Motorzylinderfehlzündung festzustel len; und
Erhöhen der Kraftstoffmenge, die dem einen oder den mehreren Zylindern ab hängig von der erfaßten Fehlzündung zugeführt wird, auf einen ausreichenden Wert, um einen Betrieb des Verbrennungsmotors ohne das Auftreten von Mo torzylinderfehlzündungen bei einem optimalen Kraftstoffwirkungsgrad zu er möglichen.

47. Verfahren in einem Verbrennungsmotor zum Erfassen einer vollständigen oder teilweisen Motorzylinderfehlzündung, wobei der Verbrennungsmotor ein Druck erfassungsmittel aufweist, das in einen Abgaskrümmer eingebaut und an ein Motorbetriebserfassungsmittel angeschlossen ist, das seinerseits an ein Daten verarbeitungsmittel angeschlossen ist, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 42 bis 46, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Erfassen eines Spitzendrucks von Abgas, das von dem Verbrennungsmotor er zeugt wird;
Umwandeln des erfaßten Drucks in einen Zylinderabgaswert;
Erfassen von Betriebsdaten des Verbrennungsmotors, wobei die Betriebsdaten zumindest eine von der Drehgeschwindigkeit, Kraftstoffverbrauchsrate und Kühlmitteltemperatur des Verbrennungsmotors umfassen;
Berechnen eines optimalen Schwellenwertes, korrespondierend zu den Be triebsdaten; und
Vergleichen des Zylinderabgaswertes mit dem optimalen Schwellenwert zur Be stimmung, ob eine teilweise oder vollständige Motorzylinderfehlzündung aufge treten ist.

48. Verfahren nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Um wandelns des erfaßten Drucks in einen Zylinderabgaswert den Schritt des Emp fangens des digitalen Signals und zum Bestimmen des maximalen erfaßten Drucks auf der Basis des digitalen Signals für jeden Zylinder des Verbren nungsmotors während eines normalen Verbrennungszyklus aufweist, um einen Zylinderabgaswert zu erhalten.

49. Verfahren nach Anspruch 47 oder 48, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Berechnens eines optimalen Schwellenwertes die Schritte aufweist:
Berechnen eines optimalen Schwellenwertes auf der Basis der Werte der Be triebsdaten, die von dem Motorbetriebserfassungsmittel gemessen werden; und
Subtrahieren des durchschnittlichen Abgasdrucks von dem optimalen Schwel lenwert, um des optimalen Schwellenwert zu erhalten.

50. Verfahren nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Be rechnens eines optimalen Schwellenwertes die Schritte aufweist:
Berechnen eines optimalen Durchschnittsdrucks und eines optimalen Spitzen druckwertes unter Verwendung der erfaßten Betriebsdaten des Verbrennungs motors; und
Berechnen eines optimalen Schwellenwertes für jeden Zylinder durch Subtra hieren des optimalen Spitzendrucks von dem optimalen durchschnittlichen Ab gasdruck.

51. Verfahren nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Um wandelns des erfaßten Drucks in einen Zylinderabgaswert die Schritte aufweist:
Empfangen des digitalen Signals und zum Bestimmen des maximalen erfaßten Drucks auf der Basis des digitalen Signals für jeden Zylinder des Verbren nungsmotors während eines normalen Verbrennungszyklus, um einen maxima len erfaßten Druckwert zu erhalten; und
Subtrahieren des maximalen erfaßten Drucks von dem durchschnittlichen Ab gasdruck, um einen Zylinderabgaswert zu erhalten.

52. Verfahren nach einem der Ansprüche 47 bis 51, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Berechnens eines optimalen Schwellenwertes die Schritte auf weist:
Berechnen einer optimalen Standardabweichung und eines optimalen Durch schnittsdrucks unter Verwendung der erfaßten Betriebsdaten des Verbren nungsmotors; und
Berechnen eines optimalen Schwellenwertes durch Dividieren der optimalen Standardabweichung durch den optimalen Mittelwert, um den optimalen Schwellenwert zu erhalten.

53. Verfahren nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Ver gleichens des Spitzendrucks mit dem optimalen Schwellenwert die Schritte auf weist:
Berechnen einer Standardabweichung zwischen dem Spitzendruck und dem durchschnittlichen Abgasdruck;
Berechnen eines Variationskoeffizienten durch Dividieren der Standardabwei chung durch den durchschnittlichen Abgasdruck, um den Variationskoeffizien ten zu erhalten; und
Vergleichen des Variationskoeffizienten mit dem optimalen Schwellenwert und Feststellen zumindest einer teilweisen Fehlzündung, wenn der Variationskoeffi zienten größer als der optimale Schwellenwert ist und der durchschnittliche Ab gasdruck größer als der Spitzendruck ist.

54. Verfahren nach einem der Ansprüche 47 bis 53, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren des weiteren den Schritt des Erfassens einer Motorzylindernum mer aufweist, zur Bestimmung, welcher Zylinder während eines Verbrennungs zyklus gezündet oder fehlgezündet hat.

55. Verfahren nach einem der Ansprüche 47 bis 54, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren des weiteren den Schritt des Erfassens eines Luft/Kraftstoff-Ver hältnisses aufweist, zur Bestimmung des Luft-Kraftstoff-Gemisches, das wäh rend eines Verbrennungszyklus in jeden Zylinder eintritt.