DE3923757A1 - Kraftstoffregler fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftstoffregler für Brennkraftmaschinen, mit einer Vielzahl von Zylindern und ei­ ner Vielzahl von Kraftstoffeinspritzdüsen zur Zuführung von Kraftstoff in die Zylinder.

Insbesondere bezieht sie sich auf einen Kraftstoffregler, mit dem sich die Kraftstoffzufuhr zu einem einzelnen Zylinder, bei dem eine Fehlzündung aufgetreten ist, unterbrechen läßt.

Elektronische Kraftstoffeinspritzanlagen für Brennkraftma­ schinen in Kraftfahrzeugen finden immer weitere allgemeine Verbreitung. Bei diesen Anlagen errechnet ein Mikroprozessor anhand verschiedener Betriebskenndaten wie Motordrehzahl, an­ gesaugte Luftmenge, Temperatur der Ansaugluft und Betriebs­ temperatur des Motors ein optimales Verhältnis für das Luft­ Kraftstoff-Gemisch. Elektromagnetisch gesteuerte Kraftstoff­ einspritzdüsen werden in diesem Fall so angesteuert, daß ein Luft-Kraftstoff-Gemisch im optimalen Verhältnis vorliegt.

Viele Kraftfahrzeuge sind mit Katalysatoren ausgerüstet, die Schadstoffanteile aus den Auspuffgasen des Motors herauslö­ sen. Im typischen Fall handelt es sich hierbei um Dreiwege­ Katalysatoren, die gleichzeitig Kohlenmonoxid und Kohlenwas­ serstoffe oxidieren und Stickoxide (N O _x ) reduzieren.

Gelegentlich kann es zu einem Bruch bei verschiedenen Teilen, zu unzulänglichen elektrischen Verbindungen oder zu Funk­ tionsstörungen in den Anlagenteilen kommen und in deren Folge läuft der Verbrennungsvorgang in einem oder mehreren Zylin­ dern eines Motors nicht mehr einwandfrei ab, es kommt zur so­ genannten "Fehlzündung". Aufgrund einer Fehlzündung strömt ein Gemisch aus unverbranntem Kraftstoff und Luft in den Ka­ talysator, wo plötzlich eine chemische Reaktion abläuft, die zu einem enormen Temperaturanstieg des Katalysators führt. Unter diesen Bedingungen kann der Katalysator nicht mehr ein­ wandfrei arbeiten, so daß schadstoffbelastete Abgase in die Atmosphäre ausströmen. Der Temperaturanstieg führt außerdem zu einer Qualitätsverminderung des Katalysators und verkürzt dessen Lebensdauer. Sollte außerdem bei einem abgestellten bzw. geparkten Kraftfahrzeug geschnittenes Gras oder ein an­ deres brennbares Material mit dem Katalysator in Berührung gelangen, wenn dessen Temperatur infolge einer Fehlzündung noch über dem Regelwert liegt, so besteht die Möglichkeit, daß es zum Brand kommt.

Zur Verhinderung derartiger problematischer Situationen wur­ den bereits verschiedene Vorrichtungen vorgeschlagen, die ei­ ne Fehlzündung feststellen und die Kraftstoffzufuhr zum Motor unterbrechen, wenn eine Fehlzündung aufgetreten ist. Bei­ spielsweise wird in der offengelegten japanischen Patentan­ meldung Nr. 63-63933 eine Vorrichtung beschrieben, die den Fehlzündungszustand feststellt, indem sie den Druck im Inne­ ren der Zylinder einer Brennkraftmaschine mißt. Steht fest, daß es in einem Zylinder zur Fehlzündung gekommen ist, wird die Kraftstoffzufuhr zu allen Kraftstoffeinspritzdüsen des Motors abgeschaltet.

In der US-Patentschrift Nr. 43 66 794 wird ein Verfahren zur Kraftstoffregelung beschrieben, bei welchem zur Feststellung einer Fehlzündung die an der Primärspule einer Zündspule des Motors anliegende Spannung mit einem vorgegebenen Wert ver­ glichen wird. Wird festgestellt, daß eine Fehlzündung vor­ liegt, wird die Kraftstoffeinspritzung abgeschaltet, indem die Einspritzmenge auf Null verringert wird.

Bei diesen und anderen herkömmlichen Regelsystemen wird die Kraftstoffzufuhr zu allen Zylindern unterbrochen und damit der Motor abgeschaltet, auch wenn es nur in einem einzigen Zylinder zur Fehlzündung gekommen ist. Damit muß das Fahrzeug in die Reparaturwerkstatt abgeschleppt werden, obwohl die noch normal arbeitenden Zylinder ausreichen würden, um das Fahrzeug noch mit eigener Kraft in die Werkstatt fahren zu lassen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Kraft­ stoffregler für Brennkraftmaschinen zu entwickeln, bei dem sich die Fehlzündung in einem einzelnen Motorzylinder fest­ stellen und die Kraftstoffzufuhr nur zu dem betreffenden Zy­ linder abschalten läßt, während die übrigen Zylinder noch im Normalbetrieb weiterarbeiten können.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Kraftstoffregler für Brennkraftmaschinen zu entwickeln, der das Vorliegen einer Fehlzündung anhand der Drehzahl des Mo­ tors feststellen kann.

Diese Aufgaben werden mit einem Kraftstoffregler der eingangs genannten Art gelöst, der eine Einrichtung zur Erfassung ei­ ner Fehlzündung bei einem Zylinder der Brennkraftmaschine, und eine Abschalteinrichtung zur Unterbrechung der Kraft­ stoffzufuhr nur zu dem Zylinder, bei dem die Fehlzündung auf­ getreten ist, aufweist.

Mit dieser erfindungsgemäßen Maßnahme verhindert die Ab­ schalteinrichtung, daß die Kraftstoffeinspritzdüse eines Zy­ linders, bei dem eine Fehlzündung vorliegt, diesem Zylinder noch weiter Kraftstoff zuführt, während die Kraftstoffein­ spritzdüsen für die übrigen Zylinder weiterhin normal funk­ tionieren.

Bei der Einrichtung zur Erfassung einer Fehlzündung kann es sich um jede Vorrichtung oder Maßnahme handeln, die dazu ge­ eignet ist, den Fehlzündungszustand in einem einzelnen Motor­ zylinder zu erfassen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbei­ spiel ist diese Einrichtung als eine Vorrichtung ausgebildet, die anhand des Drucks, der während des Arbeitshubs in jedem Zylinder herrscht, feststellt, ob es zur Fehlzündung gekommen ist.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dieser Einrichtung um eine Vorrichtung, die die Ver­ änderung der Drehzahl des Motors zwischen vorgegebenen Win­ kelstellungen der Kurbelwelle erfaßt. Die Einrichtung zur Er­ fassung einer Fehlzündung stellt das Vorliegen dieses Zu­ stands fest, wenn der Abfall der Drehzahl bzw. der prozentu­ ale Abfall der Drehzahl einen vorgegebenen Wert überschrei­ tet, was als Hinweis auf ein Absinken des Drehmoments infolge der Fehlzündung erfaßt wird.

Zur Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr zu einem Zylinder mit Fehlzündung können verschiedene Möglichkeiten eingesetzt wer­ den. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird jede Kraftstoffeinspritzdüse über einen Leistungsverstärker be­ trieben, während die Einrichtung, die die Kraftstoffeinsprit­ zung unterbindet, Schaltkreise aufweist, die jeweils mit den Leistungsverstärkern verbunden sind. Wird einer der Schalt­ kreise angesteuert, wird der damit verbundene Leistungsver­ stärker abgeschaltet, und damit ist die zugehörige Kraft­ stoffeinspritzdüse außer Betrieb gesetzt. Die Schaltkreise werden unabhängig voneinander durch einen Mikroprozessor ge­ steuert, so daß sich die Kraftstoffzufuhr zu einem Zylinder mit Fehlzündung unterbrechen läßt, ohne daß sich dies auf die Kraftstoffzufuhr zu den übrigen Zylindern nachteilig aus­ wirkt.

Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel verhindert eine Zentraleinheit, daß die Kraftstoffeinspritzdüse dem fehlzündenden Zylinder weiter Kraftstoff zuführt, wobei diese Zentraleinheit den Zähler steuert, der an die Einspritzdüse einen Einspritzimpuls abgibt.

Die Erfindung läßt sich bei verschiedenen Kraftstoffeinsprit­ zanlagen einsetzen, unter anderem auch bei Einspritzsystemen, die kontinuierlich arbeiten, die nacheinander Kraftstoff ein­ spritzen, und bei denen die Einspritzdüsen im Gruppenbetrieb arbeiten.

Nachstehend wird nun die Erfindung anhand bevorzugter Ausfüh­ rungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be­ schrieben und erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kraftstoffreglers im Einsatz bei einem Sechszylinder­ motor;

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispie­ les der Steuereinheit aus Fig. 1;

Fig. 3 ein schematisches Schaltungsdiagramm eines Ausfüh­ rungsbeispiels des Schaltkreises für einen Leistungs­ verstärker aus Fig. 2;

Fig. 4a ein Ablaufdiagramm der Hauptroutine und

Fig. 4b das Ablaufdiagramm der Routine zur Bearbeitung eines Unterbrechungszustands, wobei diese beiden Routinen in der Zentraleinheit gemäß Fig. 2 ablaufen.

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbei­ spiels der Steuerung aus Fig. 1;

Fig. 6 ein Ablaufschema einer Routine zur Bearbeitung eines Unterbrechungszustands, wie sie in der Zentraleinheit gemäß Fig. 5 abläuft, und

Fig. 7 ein Taktungsschema, aus dem das Ausgangssignal des Kurbelwinkelmessers, der Zeitraum zur Erfassung der Motordrehzahl und die Ansteuersignale für die Kraft­ stoffeinspritzdüsen jeweils in Abhängigkeit von der Zeit ersichtlich sind.

Die nachstehende Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeich­ nung bezieht sich auf eine Reihe bevorzugter Ausführungsbei­ spiele eines erfindungsgemäßen Kraftstoffreglers. Fig. 1 zeigt dabei schematisch einen erfindungsgemäßen Kraftstoff­ regler beim Einsatz in Verbindung mit einem Viertakt-Otto­ motor 1 für Kraftfahrzeuge. Der dargestellte Motor 1 besitzt hier zwar sechs Zylinder, doch ist die Anzahl der Zylinder nicht ausschlaggebend, so daß sich der erfindungsgemäße Reg­ ler bei einem Motor mit jeder beliebigen Anzahl von Zylindern einsetzen läßt.

Gemäß Fig. 1 weist der Motor 1 eine Luftansaugleitung 3 auf, die mit sechs Zylindern verbunden ist. Am Einströmende der Luftansaugleitung 3 befindet sich ein Luftfilter 2, während im Inneren der Ansaugleitung 3 eine Drosselklappe 4 drehbar angeordnet ist. Auf dem Motor 1 sind sechs elektromagnetisch betätigbare Kraftstoffeinspritzdüsen 51-56 angebracht, die jeweils einem der sechs Zylinder zugeordnet sind. Die Kraft­ stoffeinspritzdüsen werden von einer Steuerung 20 angesteu­ ert. Über einen Auspuffkrümmer 6 und ein Auspuffrohr 7 werden die Abgase aus dem Motor 1 nach außen geleitet.

In der Luftansaugleitung 3 ist ein Lufteinlaßfühler 8 vorge­ sehen, der die in den Motor angesaugte Luftmenge erfaßt. Die­ ser Fühler erzeugt ein analoges Spannungssignal entsprechend der Luftansaugmenge und gibt dieses Spannungssignal an die Steuerung 20 ab.

In der Luftansaugleitung 3 befindet sich außerdem ein Luft­ temperaturfühler 9 vom Typ eines Thermistors, der die Tempe­ ratur der einströmenden Luft erfaßt. Er erzeugt ein analoges Spannungssignal entsprechend der Temperatur der angesaugten Luft und gibt dieses Spannungssignal ebenfalls an die Steue­ rung 20 ab.

Auf dem Motor 1 befindet sich ein Wassertemperaturfühler 10 vom Typ eines Thermistors. Er faßt die Temperatur des Kühl­ wassers und erzeugt ein entsprechendes analoges Spannungssig­ nal, das an die Steuerung 20 weitergeleitet wird. Ein Kurbel­ winkelmesser 11 erzeugt bei vorgegebenen Winkelstellungen der Kurbelwelle des Motors 1 Ausgangsimpulse, die der Steuerung 20 zugeleitet werden. Bei einem Sechszylindermotor erzeugt der Kurbelwinkelmesser 11 im typischen Fall einen Ausgangs­ impuls pro Drehung der Kurbelwelle um 120°.

Ein Leerlaufschalter 12 ist auf der Drosselklappe 4 montiert und erfaßt, ob der Öffnungswinkel der Drosselklappe 4 unter einem vorgegebenen Wert liegt. Das von ihm erzeugte Ausgangs­ signal wird der Steuerung 20 zugeleitet.

Anhand der Ausgangssignale des Lufteinlaßfühlers 8, des An­ saugluft-Temperaturfühlers 9, des Wassertemperaturfühlers 10, des Kurbelwinkelmessers 11 und des Leerlaufschalters 12 er­ rechnet die Steuerung 20 die entsprechende Kraftstoffmenge, die dem Motor 1 zuzuführen ist, während sie die Kraftstoff­ einspritzdüsen 51 bis 56 so ansteuert, daß diese auch die be­ rechnete Menge in die Zylinder leiten.

Fig. 2 veranschaulicht ein erstes Ausführungsbeispiel der Steuerung 20 aus Fig. 1. Der Betrieb der Steuerung 20 wird durch einen Mikroprozessor 200 gesteuert, der nachstehend als Zentraleinheit bezeichnet wird. Ein Umdrehungszähler 201 ist mit dem Kurbelwinkelmesser 11 verbunden und erzeugt entspre­ chend dem zeitlichen Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Ausgangsimpulsen des Kurbelwinkelmessers 11 ein Ausgangssig­ nal. Außerdem übermittelt er synchron mit den Motorumdrehun­ gen an eine Unterbrechungssteuerung 202 ein Unterbrechungs­ signal. Nach Eingang des Unterbrechungssignals gibt die Un­ terbrechungssteuerung 202 über eine Busleitung 212 an die Zentraleinheit 200 ein Unterbrechungssignal ab. Im Ansprechen auf dieses Unterbrechungssignal läuft in der Zentraleinheit 200 eine Routine zur Bearbeitung des Unterbrechungszustands ab, während sie auch die dem Motor 1 zuzuführende Kraftstoff­ menge berechnet.

Der Zentraleinheit 200 gehen über einen Digitaleingang 203 digitale Signale zu, wie sie beispielsweise vom Leerlauf­ schalter 12 kommen, sowie ein Anlaßsignal von einem Anlaß­ schalter 13, der einen nicht dargestellten Anlasser ein- und ausschaltet. Über den Digitaleingang 203 geht auch ein Ein­ gangssignal ein, das von einem nicht dargestellten Fehlzün­ dungsfühler 16 kommt. Der Fehlzündungsfühler 16 kann fest­ stellen, ob in einem der Zylinder des Motors eine Fehlzündung aufgetreten ist; er bildet die Einrichtung zur Feststellung einer Fehlzündung. Zu diesem Zweck kann jede geeignete Ein­ richtung 16 eingesetzt werden, beispielsweise der Fühler, der in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 63-63 993 beschrieben ist und anhand des Drucks in jedem Zylinder wäh­ rend des Arbeitshubs eine Fehlzündung ermittelt.

Ein Analogeingang 204 umfaßt einen Analog-Multiplexer und ei­ nen A/D-Wandler. Der A/D-Wandler setzt die analogen Signale aus dem Lufteinlaßfühler 8, vom Lufttemperaturfühler 9 und vom Kühlwasser-Temperaturfühler 10 in digitale Signale um und leitet diese nacheinander der Zentraleinheit 200 zu.

Die Ausgangssignale des Umdrehungszählers 201, der Unterbre­ chungssteuerung 202, des Digitaleingangs 203 und des Analog­ eingangs 204 werden über die Busleitung 212 an die Zentral­ einheit 200 übermittelt.

Zur Stromversorgung der Zentraleinheit 200 ist eine Batterie 14 vorgesehen, die den Strom über einen Stromschlüssel 15 und eine Versorgungsschaltung 205 zuführt.

Über die Busleitung 212 sind mit der Zentraleinheit 200 ein RAM-Speicher 206 und ein ROM-Speicher 207 verbunden. Der RAM- Speicher 206 dient zur zeitweiligen Datenspeicherung, während im ROM-Speicher 207 das von der Zentraleinheit 200 abzuarbei­ tende Programm und verschiedene Konstanten abgelegt sind.

Ein Zählwerk 208 in Form eines Abwärtszählers mit einem Regi­ ster steuert die Dauer jedes Einspritzvorgangs der Kraft­ stoffeinspritzdüsen 51 bis 56. Der Zähler 208 erhält aus der Zentraleinheit ein Signal für die einzuspritzende Kraftstoff­ menge und setzt dieses Signal dann in einen Impuls um, dessen Breite die Dauer des Einspritzvorgangs für jede Kraftstoff­ einspritzdüse festlegt.

Das Ausgangssignal des Zählwerks 208 geht sechs Leistungsver­ stärkern 209 zu, die als Treiber bzw. Ansteuerelemente für die Kraftstoffeinspritzdüsen fungieren. Jeder Leistungsver­ stärker 209 ist mit einer anderen Kraftstoffeinspritzdüse 51 bis 56 verbunden. Alle sechs Verstärker 209 werden über den­ selben Zähler 208 angesteuert.

Jeder der Leistungsverstärker 209 läßt sich durch einen ent­ sprechenden Schaltkreis 210 für den Verstärker ein- oder aus­ schalten, wobei dieser Schaltkreis zwischen den Verstärker 209 und die Busleitung 212 geschaltet ist. Im Ansprechen auf ein Signal von der Zentraleinheit 200 kann jeder Schaltkreis 210 den mit ihm verbundenen Verstärker 209 abschalten und da­ mit den Betrieb der entsprechenden Kraftstoffeinspritzdüse unterbinden.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel für einen Verstärker 209 mit dem zugehörigen Schaltkreis 210. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfaßt jeder Verstärker 209 einen Transistor 2090, dessen Ba­ sis über Reihenwiderstände R 1 und R 2 an eine Stromversorgung angeschlossen ist. Das Ausgangssignal des Zählers 208 wird an die Anschlußstelle der Widerstände R 1 und R 2 angelegt. Der Kollektor dieses Transistors 2090 ist mit einer der Kraft­ stoffeinspritzdüsen verbunden, während sein Emitter an Masse gelegt ist. Der Schaltkreis 210 umfaßt einen Transistor 2100 und einen Widerstand R 3. Die Basis des Transistors 2100 ist mit der Zentraleinheit 200 über den Widerstand R 3 verbunden, sein Kollektor ist mit der Basis des Transistors 2090 verbun­ den, und sein Emitter liegt an Masse. Bei diesem Aufbau kann der Verstärker 209 von der Zentraleinheit 200 dadurch ein- und ausgeschaltet werden, daß die an der Basis des Transi­ stors 2100 anliegende Spannung geregelt wird. Schaltet die Zentraleinheit 200 den Transistor 2100 ein, kann der Transi­ stor 2090 die entsprechende Kraftstoffeinspritzdüse nicht mehr mit Strom versorgen, so daß über diese Düse kein Kraft­ stoff mehr in den Zylinder gelangt, unabhängig vom Ausgangs­ signal des Zählers 208. Somit stellt der Schaltkreis 210 die Einrichtung zur Abschaltung der Kraftstoffzufuhr und zur Un­ terbindung des Betriebs der Kraftstoffeinspritzdüse an einem Zylinder dar, bei dem eine Fehlzündung aufgetreten ist.

Nach Ablauf einer voreingestellten Zeit erzeugt eine Zeit­ schaltung 211 ein Signal, das an die Zentraleinheit 200 wei­ tergeleitet wird.

Fig. 4a zeigt ein Ablaufdiagramm für das Hauptprogramm, das in der Zentraleinheit 200 abläuft. Nachstehend wird nun die Funktionsweise des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 unter Be­ zugnahme auf dieses Ablaufdiagramm näher erläutert.

Werden der Stromschlüssel 15 und der Anlaßschalter 13 betä­ tigt, um den Motor 1 anzulassen - was Arbeitsschritt SO ent­ spricht - beginnt die Abarbeitung des Programms in der Zen­ traleinheit. Im Programmschritt S 1 läuft die Initialisierung ab. Im Schritt S 2 werden die digitalen Werte, die der Kühl­ wassertemperatur und der Ansauglufttemperatur entsprechen, aus dem Analogeingang 204 in die Zentraleinheit 200 eingele­ sen. Im Programmschritt S 3 wird Korrekturfaktor K für die Kraftstoffeinspritzung anhand der gemessenen Temperaturwerte berechnet, worauf das Ergebnis im RAM-Speicher 206 abgelegt wird. Nach Abschluß des Programmschritts S 3 kehrt das Pro­ gramm zum Schritt S 2 zurück. Im Normalfall durchläuft die Zentraleinheit entsprechend dem Steuerprogramm wiederholt die Programmschritte S 2 und S 3.

Geht aus der Unterbrechungssteuerung 202 ein Unterbrechungs­ signal 202 ein, so unterbricht die Zentraleinheit 200 sofort die Programmabarbeitung, auch wenn sie sich mitten in der Hauptroutine befindet, und schaltet auf Programmschritt S 40 einer entsprechenden Routine zur Bearbeitung von Unterbre­ chungen um, deren Ablaufdiagramm in Fig. 4b dargestellt ist.

Zunächst geht im Programmschritt S 41 ein Signal vom Umdre­ hungszähler 201 ein, das den zeitlichen Abstand zwischen auf­ einanderfolgenden Ausgangsimpulsen des Kurbelwinkelmessers 11 anzeigt, worauf die Zentraleinheit 200 die Motordrehzahl nach der Formel

Drehzahl = X / zeitl. Impulsabstand

errechnet, wobei X eine Konstante ist. Im Programmschritt S 42 geht vom Analogeingang 204 ein Signal für die angesaugte Luftmenge ein. Im nächsten Schritt S 43 wird eine Grundein­ spritzmenge aus der Motordrehzahl, aus der Luftansaugmenge und aus vorgegebenen Konstanten rechnerisch ermittelt.

Im Programmschritt S 45 wird anhand des Ausgangssignals des Fehlzündungsfühlers 16 ermittelt, ob bei dem Zylinder, in dem gerade der Arbeitshub abläuft, eine Fehlzündung vorliegt. Kam es zu einer Fehlzündung, schaltet die Routine zum Programm­ schritt S 46 weiter und setzt ein Kennzeichen als Hinweis auf die Fehlzündung eines bestimmten Zylinders. Wird im Programm­ schritt S 45 keine Fehlzündung festgestellt, schaltet die Rou­ tine direkt zum Arbeitsschritt S 47 weiter.

Im Programmschritt S 47 wird geprüft, ob eine Fehlzündungsmar­ kierung gesetzt wurde. Wurde eines der Fehlzündungskennzei­ chen gesetzt, wird der Verstärkerschaltkreis 210 für die Kraftstoffeinspritzdüse des Zylinders, bei dem die Fehlzün­ dung vorliegt und der durch Setzen der Fehlzündungsmarkierung kenntlich gemacht wurde, eingeschaltet. Und zwar wird dabei der Transistor 2100 aktiviert, die Basis des Transistors 2090 wird auf Massepotential geschaltet, und damit wird der Lei­ stungsverstärker 209 außer Betrieb gesetzt. Infolgedessen wird der Betrieb der angeschlossenen Kraftstoffeinspritzdüse unterbunden.

Im Programmschritt S 48 wird im Zähler 208 ein Signal gesetzt, das repräsentativ für die in die Zylinder einzuspritzende Kraftstoffmenge ist, worauf der Zähler 208 einen Ausgangsim­ puls erzeugt, dessen Impulsbreite der Einspritzmenge ent­ spricht. Dieser Impuls wird allen Leistungsverstärkern 209 zugeleitet, und damit arbeiten die Kraftstoffeinspritzdüsen an allen Zylindern ohne Fehlzündung korrekt weiter.

Wird im Arbeitsschritt S 47 festgestellt, daß keines der Fehl­ zündungs-Kennzeichen gesetzt wurde, schaltet die Routine zum Programmschritt S 49 weiter; damit arbeiten alle Kraftstoff­ einspritzdüsen. Im Programmschritt S 50 erfolgt die Rückkehr ins Hauptprogramm.

Wird somit bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel fest­ gestellt, daß bei einem bestimmten Zylinder eine Fehlzündung vorliegt, so wird sofort der Leistungsverstärker für die Kraftstoffeinspritzdüse nur dieses einen Zylinders abgeschal­ tet, während die übrigen Zylinder normal weiterarbeiten. Da­ mit kann der Motor mit den anderen Zylindern weiterlaufen. Da dem Zylinder mit der Fehlzündung kein Kraftstoff mehr zuge­ führt wird, kann in den Katalysator kein unverbrannter Kraft­ stoff einströmen. Auf diese Weise läßt sich eine Überhitzung des Katalysators verhindern und damit seine Beschädigung, während aus dem Katalysator keine schadstoffbelasteten Abgase nach außen strömen und darüber hinaus die Gefahr einer Brand­ ursache vermieden wird.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein herkömmlicher Fehlzündungsfühler 16 eingesetzt, der die Fehl­ zündung anhand des Innendrucks in einem Zylinder während des Arbeitshubs feststellt. Fig. 5 zeigt nun ein zweites Ausfüh­ rungsbeispiel einer Steuerung für einen erfindungsgemäßen Kraftstoffregler, bei der die Fehlzündung anhand von Verände­ rungen in der Drehzahl des Motors beim Auftreten der Fehlzün­ dung festgestellt wird, wofür das Ausgangssignal des Umdre­ hungszählers 201 die Information liefert. Dieses Ausführungs­ beispiel ist nicht mit einem Fehlzündungsfühler 16 bzw. mit Verstärkerschaltkreisen 210 ausgestattet, während es in jeder anderen Hinsicht den gleichen Aufbau wie das Ausführungsbei­ spiel aus Fig. 2 zeigt.

Die Zentraleinheit 200 gemäß Fig. 5 arbeitet das gleiche Hauptprogramm ab wie die Steuerung aus Fig. 4a. In der Funk­ tionsweise unterscheidet sich dieses Ausführungsbeispiel von dem aus Fig. 2 nur in der Routine, die die Zentraleinheit 200 zur Verarbeitung einer Unterbrechungsinformation durchläuft, sobald von der Unterbrechungssteuerung 202 eine Unterbrechung angefordert wird. Fig. 6 zeigt ein Ablaufdiagramm für diese andere Unterbrechungsroutine.

Im Programmschritt S 60 springt die Zentraleinheit aus dem Hauptprogramm in die Routine zur Verarbeitung von Unterbre­ chungszuständen. Im Programmschritt S 61 geht vom Umdrehungs­ zähler 201 ein Signal ein, das dem Zeitintervall zwischen zwei vorgegebenen Kurbelwellenwinkeln entspricht. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel erzeugt der Kurbelwellenmesser 11 jedesmal einen Ausgangsimpuls, wenn die Kurbelwelle sich um jeweils 120° weitergedreht hat, und damit ist das vom Umdre­ hungszähler 201 kommende Signal ein Hinweis auf die Zeit, die die Kurbelwelle zur Drehbewegung um 120° benötigt. Im Ar­ beitsschritt S 62 wird aus der gemessenen Zeit nach der Formel

Drehzahl = X / zeitl. Abstand der Ausgangsimpulse

die Drehzahl rechnerisch ermittelt, wobei X eine Konstante ist. Die berechnete Drehzahl wird anschließend im RAM-Spei­ cher 206 abgespeichert.

Anschließend wird im Programmschritt 63 ermittelt, ob im Mo­ tor Betriebsbedingungen herrschen, die eine Prüfung zur Fest­ stellung einer Fehlzündung erfordern. Im allgemeinen wird bei diesem Ausführungsbeispiel die Fehlzündung nur dann ermit­ telt, wenn der Motor gleichförmig läuft oder wenn er sich im Leerlauf befindet, und wenn das Getriebe in Ruhestellung ge­ schaltet ist. Zur Feststellung des gleichförmigen Motorbe­ triebs kann eine Einrichtung vorgesehen sein, die anhand von Veränderungen in der Luftansaugmenge einen Beschleunigungszu­ stand erfaßt. Anhand des Ausgangssignals des Leerlaufschal­ ters 12 läßt sich ermitteln, ob der Motor leer läuft, und an­ hand des Ausgangssignals eines nicht dargestellten Ruheschal­ ters bzw. Geschwindigkeitsfühlers läßt sich feststellen, ob sich der Motor im Ruhezustand befindet. Entsprechende Ein­ richtungen zur Feststellung des gleichförmigen Motorbetriebs, des Motorleerlaufs und des Ruhezustands sind dem Fachmann allgemein gut bekannt, so daß eine genauere Erläuterung ihres Aufbaus und ihrer Funktionsweise sich hier erübrigt.

Wird im Programmschritt S 63 festgestellt, daß sich die Motor­ betriebsbedingungen zur Feststellung einer Fehlzündung eig­ nen, schaltet die Routine zum Programmschritt S 64 weiter. Wird im Programmschritt dagegen festgestellt, daß nicht auf Fehlzündung zu prüfen ist, schaltet diese Routine zum Schritt S 67 weiter.

Im Programmschritt S 64 wird die Veränderung der vorhergehen­ den Drehzahl (die im Programmschritt S 62 beim vorhergehenden Durchlauf der Unterbrechungs-Verarbeitungsroutine im RAM- Speicher 206 abgespeichert wurde) gegenüber der augenblickli­ chen Drehzahl rechnerisch ermittelt (die genau zu diesem Zeitpunkt im RAM-Speicher 206 erfaßt wurde). Im Arbeits­ schritt S 45 wird dann diese Drehzahldifferenz mit einem Soll­ bzw. Vergleichswert verglichen.

Ist der absolute Betrag der Drehzahlveränderung größer als der Referenzwert und hat sich die Drehzahl verringert, wird das Auftreten einer Fehlzündung festgestellt. Im Arbeits­ schritt S 66 wird dann ein Fehlzündungs-Kennzeichen in Zuord­ nung zu dem Zylinder gesetzt, in dem zu diesem Zeitpunkt der Arbeitshub abläuft.

Liegt dagegen der absolute Betrag der Drehzahlveränderung un­ ter dem Vergleichswert oder ist er gleich diesem Sollwert, beziehungsweise ist der absolute Betrag der Veränderung grö­ ßer als der Vergleichswert, während sich die Motordrehzahl jedoch erhöht hat, wird festgestellt, daß am Zylinder keine Fehlzündung vorliegt, worauf die Routine zum Arbeitsschritt S 67 weiterschaltet.

Die in den Programmschritten S 64 bis S 66 vorgenommene Ermitt­ lung einer Fehlzündung wird nun unter Bezugnahme auf das Tak­ tungsschema gemäß Fig. 7 näher erläutert. Dabei bezeichnet (a) das Ausgangssignal des Kurbelwellenmessers, während mit (b) die Zeit der Messung der Motordrehzahl angegeben ist. Die Taktungen (c) bis (e) zeigen den jeweiligen Zustand in den ersten drei Zylindern an, während die Taktungen (f) bis (h) die Treiberimpulse für die Kraftstoffeinspritzdüsen 51 bis 53 für die ersten drei Zylinder veranschaulichen. Nach jeder An­ stiegsflanke des Ausgangssignals des Kurbelwellenmessers 11 wird die Routine zur Verarbeitung von Unterbrechungszuständen zum Ablauf gebracht. Der Pfeil A gibt den Zeitpunkt einer Un­ terbrechungsanforderung an, die von der Unterbrechungssteue­ rung an die Zentraleinheit 200 geht.

Zum Zeitpunkt A wird die augenblickliche Drehzahl (während des Arbeitshubs des Zylinders Nr. 2) mit der vorangegangenen Drehzahl (während des Arbeitshubs des Zylinders Nr. 1) ver­ glichen. Kommt es während des Arbeitshubs im Zylinder Nr. 2 zur Fehlzündung, fällt das Ausgangsdrehmoment des Motors plötzlich ab, so daß die augenblickliche Drehzahl zum Zeit­ punkt A erheblich kleiner als die vorher erfaßte Drehzahl ist. Damit ist der Betrag der Drehzahlveränderung größer als der Vergleichswert, während die Zentraleinheit 200 eine Fehl­ zündung im Zylinder Nr. 2 feststellt. Der Kurbelwinkelmesser 11 und der Umdrehungszähler 201 bilden somit zusammen mit der Zentraleinheit 200 eine Einrichtung zur Erfassung einer Fehl­ zündung in einem bestimmten Zylinder des Motors.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Kurbelwinkelmesser 11 so aufgebaut, daß der Ausgangsimpuls, der während des Ar­ beitshubs im Zylinder Nr. 1 auf einem hohen Pegel erzeugt wird, länger dauert als bei den anderen Zylindern. Wird nun der Impuls des Kurbelwinkelmessers 11 für Zylinder Nr. 1 als Vergleichswert eingesetzt, so kann auf diese Weise zwischen den einzelnen Zylindern unterschieden und damit festgestellt werden, bei welchem Zylinder eine Fehlzündung vorliegt. Im Programmschritt S 46 wird ein Fehlzündungs-Kennzeichen für den betreffenden Zylinder gesetzt und im RAM-Speicher 206 abge­ speichert.

Wie die Kurven (F) bis (h) in Fig. 7 veranschaulichen, wird jede Kraftstoffeinspritzdüse während des Ausschubtaktes des entsprechenden Zylinders angesteuert. Eine Kraftstoffein­ spritzdüse führt einem Zylinder in der Zeit Kraftstoff zu, die mit "ON" in der Zeichnung gekennzeichnet ist.

Es wird nun nochmals auf Fig. 6 Bezug genommen, wo im Ar­ beitsschritt S 67 vom Analogeingang 204 ein Signal für die Luftansaugmenge eingeht. Im Programmschritt S 68 wird anhand der Motordrehzahl und der Luftansaugmenge die Grundeinspritz­ menge errechnet. Im Arbeitsschritt S 69 wird der Korrekturfak­ tor K für die Kraftstoffeinspritzung, der in der Hauptroutine rechnerisch ermittelt wurde, aus dem RAM-Speicher 206 ausge­ lesen, worauf die Grundeinspritzmenge mit dem Korrekturfaktor K für die Kraftstoffeinspritzung angepaßt wird. Im Arbeits­ schritt S 70 wird geprüft, ob für den Zylinder, in den Kraft­ stoff eingespritzt werden soll, das Fehlzündungs-Kennzeichen gesetzt wurde. Wurde diese Markierung gesetzt, so wird im Zähler 208 der korrigierte Kraftstoffeinspritzbetrag gesetzt, worauf das Zählwerk 208 einen Ausgangsimpuls erzeugt, der während des Ausschubtaktes eines Zylinders dem Leistungsver­ stärker 209 unter Zuordnung zu dem betreffenden Zylinder zu­ geleitet wird, woraufhin die zugehörige Kraftstoffeinspritz­ düse den Zylinder mit Kraftstoff versorgt. Wurde dagegen das Fehlzündungs-Kennzeichen für den betreffenden Zylinder ge­ setzt, wird Programmschritt S 71 übersprungen, so daß dem Zy­ linder kein Kraftstoff zugeführt wird. Im Programmschritt S 72 erfolgt abschließend der Rücksprung ins Hauptprogramm.

Damit wird bei Auftreten einer Fehlzündung wie beim ersten Ausführungsbeispiel die Kraftstoffzufuhr zu dem Zylinder un­ terbrochen, bei dem eine Fehlzündung aufgetreten ist, während die anderen Zylinder im Normalbetrieb weiterarbeiten können. Somit wird verhindert, daß unverbrannter Kraftstoff in den Katalysator einströmen kann und daß sich der Katalysator er­ hitzt.

In den Programmschritten S 64 bis S 76 gemäß Fig. 6 wird eine Fehlzündung dadurch festgestellt, daß die Drehzahlveränderung berechnet und mit einem Sollwert verglichen wird. Es ist je­ doch auch möglich, eine Fehlzündung dadurch festzustellen, daß die Veränderung der der Drehzahl zugeordneten Information gemessen wird, wobei die Drehzahl auf den invertierten Zeit­ wert bezogen ist. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, eine Fehlzündung durch Vergleich der prozentualen Veränderung der Drehzahl ((augenblickliche Drehzahl - vorangegangene Drehzahl) / vorangegangene Drehzahl) mit einem vorgegebenen Wert festzustellen.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 wurde die Drehzahl zwischen aufeinanderfolgenden Ausgangsimpulsen des Kurbelwin­ kelmessers 11 gemessen, die jeweils einer Drehbewegung der Kurbelwelle um 120° entsprechen. Wird nun die Motordrehzahl während eines kürzeren Zeitraums (beispielsweise vom oberen Totpunkt bis 30° vor dem oberen Totpunkt bei jedem Zylinder) während des Arbeitshubs berechnet, also bei höchstem Drehmo­ mentwert, so ist die Drehmomentveränderung und die Verände­ rung in der Drehzahl beim Auftreten einer Fehlzündung deutli­ cher ausgeprägt, und damit läßt sich das Vorliegen einer Fehlzündung noch genauer feststellen.

Bei dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 5 wird der Betrieb der Kraftstoffeinspritzdüse an einem Zylinder mit Fehlzündung da­ durch unterbunden, daß im entsprechenden Zählwerk 208 kein Kraftstoffeinspritzbetrag gesetzt wird. Es ist stattdessen jedoch möglich, den Regler in der Ausführungsform gemäß Fig. 5 mit Verstärkerschaltkreisen 210 auszurüsten und den Ver­ stärker 209 für einen fehlzündenden Zylinder genauso wie bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel abzuschalten.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 wurde für den Fall näher erläutert, daß die Kraftstoffeinspritzdüsen gleichzeitig an­ gesteuert werden, während bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 davon ausgegangen wurde, daß die Kraftstoffeinspritz­ düsen nacheinander angesteuert werden. Die vorliegende Erfin­ dung läßt sich jedoch auch zur Regelung von Kraftstoffein­ spritzdüsen in der Weise einsetzen, daß die Einspritzung kon­ tinuierlich oder sequentiell erfolgt, oder daß die Kraft­ stoffeinspritzdüsen gruppenweise angesteuert werden.

Claims (9)

1. Kraftstoffregler für Brennkraftmaschinen, mit einer Viel­ zahl von Zylindern und einer Vielzahl von Kraftstoffein­ spritzdüsen zur Zuführung von Kraftstoff in die Zylinder, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (16) zur Erfassung einer Fehlzün­ dung bei einem Zylinder der Brennkraftmaschine, und durch eine Abschalteinrichtung (209, 210) zur Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr nur zu dem Zylinder, bei dem die Fehl­ zündung aufgetreten ist.

2. Kraftstoffregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (16) zur Erfassung einer Fehlzündung Mittel zur Messung des Drucks in jedem Zylinder der Brennkraftmaschine während des Arbeitshubs in jedem Zy­ linder aufweist.

3. Kraftstoffregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (16) zur Erfassung einer Fehlzündung Mittel zum Messen der Drehzahl der Brennkraftmaschine während des Arbeitshubs in jedem Zylinder aufweist, sowie eine Einrichtung (Arbeitsschritt S 45) zur Feststellung, daß die Drehzahl zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ar­ beitshüben um mehr als einen vorgegebenen Betrag absinkt.

4. Kraftstoffregler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Betrag einer vorbestimmten Drehzahl entspricht.

5. Kraftstoffregler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Betrag ein vorbestimmter prozentualer Anteil der Drehzahl während des vorangegangenen Arbeits­ hubs ist.

6. Kraftstoffregler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Messen der Drehzahl der Brennkraftma­ schine einen Kurbelwinkelmesser (11) aufweisen, der bei vorgegebenen Winkelstellungen der Kurbelwelle der Brenn­ kraftmaschine (1) Impulse erzeugt, sowie eine Einrichtung (211) zur Messung des zeitlichen Abstands zwischen auf­ einanderfolgenden Impulsen vom Kurbelwinkelmesser (11).

7. Kraftstoffregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschalteinrichtung (209, 210) zur Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr einen Leistungsverstärker (209) zum Betreiben der Kraftstoffeinspritzdüsen (51-56) sowie ei­ nen Schaltkreis (210) aufweist, mit dessen Hilfe der Lei­ stungsverstärker (209) ein- und ausschaltbar ist.

8. Kraftstoffregler für Brennkraftmaschinen mit einer Viel­ zahl von Zylindern und mit einer jedem Zylinder zugeord­ neten Kraftstoffeinspritzdüse, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (11) zur Erfassung der Drehzahl der Brennkraftmaschine zwischen vorgegebenen Winkelstel­ lungen derselben, und durch eine Einrichtung (16) zur Er­ fassung einer Fehlzündung bei einem Zylinder der Brenn­ kraftmaschine unter Ermittlung eines Absinkens der erfaß­ ten Drehzahl der Brennkraftmaschine (1) zwischen vorgege­ benen Winkelstellungen um mehr als einen vorgegebenen Be­ trag, sowie durch eine Abschalteinrichtung (209, 210) zur Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr nur zu dem Zylinder, bei dem die Fehlzündung aufgetreten ist.

9. Kraftstoffregler für eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Kraftstoffeinspritzdüsen (51-56), die jeweils einem Zylinder der Brennkraftmaschine (1) zu­ geordnet sind; durch eine Zähleinrichtung (208) zur Abga­ be eines Kraftstoffeinspritzimpulses an jede Kraftstoff­ einspritzdüse (51-56); durch eine Vielzahl von Schalt­ kreisen (210), von denen jeder mit einem Leistungsver­ stärker (209) verbunden ist und durch welche der entspre­ chende Leistungsverstärker außer Betrieb schaltbar ist; durch eine Einrichtung (16) zur Erfassung einer Fehlzün­ dung bei einem Zylinder, und durch eine Einrichtung (200), die den Schaltkreis (210), der nur dem Zylinder entspricht, bei dem eine Fehlzündung aufgetreten ist, so ansteuert, daß nur der dem fehlzündenden Zylinder zuge­ ordnete Leistungsverstärker (209) abgeschaltet wird.