DE3933826A1

DE3933826A1 - Motorregler fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3933826A1
Application number: DE3933826A
Authority: DE
Inventors: Toshio Iwata
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-10-12
Filing date: 1989-10-10
Publication date: 1990-04-19
Also published as: KR930002381B1; US4971010A; KR900006670A; JPH02102377A; DE3933826C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Motorregelvorrichtung für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine, und insbesondere auf einen Motorregler, der feststellen kann, wann in einem Zylin der des Motors eine Fehlzündung vorliegt, und die Kraftstoff zufuhr zu dem betreffenden Zylinder unterbricht, während die übrigen Zylinder weiterarbeiten können.

Wenn in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine eine Fehlzün dung vorliegt, so gibt der Motor im Abgas unverbrannten Kraftstoff und Luft ab. Gelangen unverbrannter Kraftstoff und Luft in den Katalysator des Motors, so stellt sich eine plötzliche chemische Reaktion ein, die einen starken Temperaturanstieg im Katalysator verursacht. In diesem Zustand kann der Kataly sator nicht richtig arbeiten, während gefährliche Abgase nach außen in die Atmosphäre ausgestoßen werden. Der starke Tempe raturanstieg führt außerdem zur Beschädigung bzw. Qualitäts einbuße des Katalysators und verkürzt dessen Lebensdauer. Ist ein Kraftfahrzeug außerdem abgestellt und kommen unter Um ständen geschnittenes Gras oder andere brennbare Stoffe mit dem Katalysator in Berührung, wenn dieser infolge von Fehl zündungen heißer als im Normalzustand ist, besteht die Mög lichkeit, daß es zum Brand kommt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Motorreg ler für Brennkraftmaschinen zu schaffen, der Zündaussetzer in einem der Zylinder des Motors feststellen und die Kraftstoff zufuhr zu dem betreffenden Zylinder unterbrechen kann, wäh rend der Motor mit den normal arbeitenden Zylindern weiter laufen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Motorregelvor richtung der eingangs genannten Art gelöst, welche die fol genden Einrichtungen aufweist:

- eine Erfassungseinrichtung, die anhand des Wertes eines Mo torbetriebsparameters die Anzahl der Zylinder im Motor er faßt, die nicht zünden,
- eine erste Kraftstoff-Steuereinrichtung, die vorübergehend die Kraftstoffzufuhr nacheinander zu jedem Zylinder des Mo tors unterbricht, wenn die Erfassungseinrichtung den Zu stand erfaßt, daß in einem Zylinder keine Zündung stattfin det,
- eine Erkennungseinrichtung zur Erkennung eines fehlzünden den Zylinders anhand einer Veränderung in der Anzahl der Zylinder, die die Erfassungseinrichtung bei Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr zu einem Zylinder als Zylinder erfaßt, in denen keine Zündung stattfindet, und
- eine zweite Kraftstoff-Steuereinrichtung, die die Kraft stoffzufuhr zu dem Zylinder unterbricht, den die Erken nungseinrichtung erfaßt hat.

Liegt in einem Zylinder eines Motors ein Zündaussetzer vor, so sinkt die Temperatur im Abgas ab. Je größer die Anzahl der fehlzündenden Zylinder, desto stärker dieser Temperaturab fall. Durch Vergleich der Abgastemperatur mit einer Bezugs temperatur, die von der Motordrehzahl und vom Luftansaugdruck abhängig ist, läßt sich der Zylinder ermitteln, in dem eine Fehlzündung vorliegt. Wird das Vorliegen einer Fehlzündung erfaßt, so läßt sich der betreffende Zylinder dadurch ermit teln, daß nacheinander die Kraftstoffzufuhr zu jedem einzel nen Zylinder unterbrochen und dabei ermittelt wird, ob da durch eine Veränderung in der Abgastemperatur auftrifft. Wird die Kraftstoffzufuhr zu einem Zylinder unterbrochen, in dem keine Fehlzündung vorliegt, so steigt die Abgastemperatur des Motors weiter an. Wird andererseits die Kraftstoffzufuhr zu einem Zylinder unterbrochen, in dem tatsächlich eine Fehlzün dung vorliegt, so tritt keine Veränderung in der Abgastempe ratur ein, woran sich der fehlzündende Zylinder erkennen läßt.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung be stehen die erste und die zweite Kraftstoffsteuereinrichtung sowie die Erkennungseinrichtung für die Zylindererkennung aus einem Mikrorechner.

Nachstehend wird nun die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Motorregelvorrichtung,

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm des Funktionsablaufs des Ausfüh rungsbeispiels aus Fig. 1 bei Erkennung eines Zylin ders, in dem eine Fehlzündung vorliegt,

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm einer Routine, die im Ausführungs beispiel aus Fig. 1 bei der Unterbrechung der Kraft stoffzufuhr zu einem fehlzündenden Zylinder abläuft, und

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Abgastemperatur bei einem Motor und der Anzahl der Zylinder mit Fehlzündung bzw. Zündaussetzern.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Blockschaltbild eines Ausfüh rungsbeispiels der Erfindung wurde zwar der Fall dargestellt, daß es sich um einen Vierzylindermotor 5 handelt, doch wurde die Anzahl der Zylinder willkürlich festgelegt.

Jeder Zylinder des Motors 5 ist jeweils mit einer entspre chenden Kraftstoff-Einspritzdüse 4a-4 d ausgerüstet. Die Drehzahl, der Ansaugluftdruck und die Abgastemperatur des Mo tors 5 werden jeweils von einem Drehzahlmesser 6, einem Druckfühler 7 und einem Temperaturfühler 8 erfaßt. Diese Meß fühler erzeugen Ausgangssignale, die einer Erfassungseinrich tung 1 zugeleitet werden, die die Fehlzündung des Motors 5 anhand der von den Meßfühlern 6 bis 8 eingehenden Ausgangs signale feststellt. Die Fehlzündungsmeldeeinrichtung 1 er zeugt ein Ausgangssignal, das einen Hinweis auf die Anzahl der Zylinder liefert, die aus irgendeinem Grund nicht zünden.

Dieses Ausgangssignal wird zu einem Einspritzregler 3 über mittelt, der die Funktion der Kraftstoff-Einspritzdüsen 4 a bis 4 d regelt bzw. steuert, sowie zu einer Erkennungseinrich tung 2 zur Feststellung eines bestimmten fehlzündenden Zylin ders, die anhand des Ausgangssignals von der Fehlzündungsmel deeinrichtung 1 erkennt, in welchem Zylinder eine Fehlzündung vorliegt.

Der Einspritzregler 3 arbeitet im Ansprechen auf Steuer- und Regelsignale von der Fehlzündungserfassungseinrichtung 1 und von der Erkennungseinrichtung 2. Der Einspritzregler 3 bildet eine erste Kraftstoffregeleinrichtung, die die Kraftstoffzu fuhr nacheinander zu jedem Zylinder des Motors unterbricht, sobald die Fehlzündungsmeldeeinrichtung erfaßt, daß bei einem Zylinder Fehlzündung vorliegt, sowie eine zweite Kraftstoff regeleinrichtung, die die Kraftstoffzufuhr zu dem Zylinder unterbricht, den die Erkennungseinrichtung erfaßt hat.

Vorzugsweise bestehen die Erkennungseinrichtung 2 und der Kraftstoff-Einspritzregler 3 aus einem Mikrorechner.

Die Fehlzündung in einem Zylinder läßt sich in der vorstehend erläuterten Weise durch Erfassung der Abgastemperatur eines Motors feststellen. Fig. 4 veranschaulicht die Beziehung zwi schen der Abgastemperatur T _e und der Anzahl der Zylinder, in denen eine Fehlzündung vorliegt. Aus dieser graphischen Dar stellung wird deutlich, daß die Abgastemperatur T _e umso stär ker sinkt, je mehr Zylinder fehlgezündet werden, wobei sich die Anzahl der Zylinder, in denen eine Fehlzündung vorliegt, durch Vergleich der Abgastemperatur T _e mit Bezugstemperatur werten T ₁ und T ₂ ermitteln läßt. Liegt die Abgastemperatur T _e über dem Vergleichswert T ₁, so läuft die Zündung in allen Zy lindern normal ab. Liegt der Wert T _e zwischen den Vergleichs werten T ₁ und T ₂, so liegt bei einem Zylinder eine Fehlzün dung vor, während bei einer Abgastemperatur T _e unter T ₂ bei zwei Zylindern Fehlzündung aufgetreten ist. Die Bezugstempe raturwerte T ₁ und T ₂ hängen von der Ansauglufttemperatur P des Motors und von der Motordrehzahl n _e ab. Die Beziehung zwischen den Bezugstemperaturwerten T ₁ und T ₂, dem Druck P und der Drehzahl n _e läßt sich empirisch ohne Schwierigkeiten feststellen und in einer Tabelle in einem nicht dargestellten Motorregler für den Zugriff durch die Fehlzündungsmeldeein richtung 1 abspeichern.

Die Meldeeinrichtung 1 zur Erfassung einer Fehlzündung er zeugt ein Ausgangssignal, dessen Wert sich entsprechend der Anzahl der Zylinder verändert, bei denen eine Fehlzündung an hand des Werts der Abgastemperatur T _e relativ zu den Ver gleichstemperaturwerten T ₁ und T ₂ festgestellt wird.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 der Funk tionsablauf bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 erläu tert, wobei diese beiden Figuren jeweils ein Ablaufdiagramm einer Routine zur Erkennung eines fehlzündenden Zylinders und einer Routine zur Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr zu dem Zylinder darstellen, bei dem eine Fehlzündung vorliegt. Zunächst wird in Arbeitsschritt S 1 (Fig. 2 ) festgestellt, ob der vom Druckfühler 7 erfaßte Druck P in der Ansaugluft unter einem Bezugsdruckwert P _o liegt. Ist dies nicht der Fall, steht fest, daß der Motor im hochbelasteten Bereich läuft, so daß die nachfolgenden Arbeitsschritte übersprungen werden und die Routine zum Anfang zurückspringt.

Liegt der Druckwert unter dem Bezugsdruckwert P _o, so wird im Arbeitsschritt S 2 festgestellt, ob die vom Temperaturfühler 8 erfaßte Abgastemperatur T _e unter dem ersten Bezugstemperatur wert T ₁ gemäß Fig. 4 liegt, der seinerseits eine Funktion der Motordrehzahl n _e und des Ansaugluftdrucks P darstellt. Der erste Bezugstemperaturwert T ₁ wird anhand der Ausgangssignale vom Drehzahlmesser 6 und vom Druckfühler 7 durch Querbezug zu einer Wertetabelle ermittelt. Liegt T _e nicht unter T ₁, steht fest, daß keine Fehlzündung aufgetreten ist, worauf das Pro gramm zum Anfang zurückspringt. Liegt jedoch der Fall T _e < T ₁ vor, steht fest, daß bei mindestens einem Zylinder eine Fehl zündung vorliegt, so daß im Arbeitsschritt S 3 ein Zähler n, der zum Zählen der Zylinder verwendet wird, auf 0 gesetzt, und beim Schritt S 4 der Zähler um 1 inkrementiert wird. (Es wird hier von dem Fall ausgegangen, daß nur bei einem Zylinder des Motors eine Fehlzündung vorliegt, und damit erzeugt die Meldeeinrichtung 1 ein Ausgangssignal, das auf die Fehlzündung bei nur einem Zylinder hinweist.)

Im Programmschritt S 5 wird die Kraftstoffeinspritzung an der Einspritzdüse für den Zylinder #n vorübergehend (beispiels weise für einen Arbeitszyklus des Motors) abgeschaltet, wor auf die Abgastemperatur T _e nochmals gemessen wird. Im näch sten Arbeitsschritt S 6 wird die Abgastemperatur T _e mit dem zweiten Bezugstemperaturwert T ₂ gemäß Fig. 4 verglichen, der eine Funktion der Drehzahl n _e und des Ansaugluftdrucks P dar stellt und durch Querbezug zu einer Tabelle in gleicher Weise wie beim ersten Bezugstemperaturwert T ₁ ermittelt wird.

Liegt bei Zylinder #n ein Zündaussetzer vor, so hat die Ab schaltung der Kraftstoffzufuhr zu diesem Zylinder im Pro grammschritt S 5 keinerlei Auswirkung auf die Abgastemperatur T _e, so daß die Abgastemperatur T _e höher als der Bezugswert T ₂ ist und das Ausgangssignal der Fehlzündungs-Meldeeinrichtung 1 unverändert bleibt.

Arbeitet andererseits der Zylinder #n normal, so sinkt infol ge der vorübergehenden Abschaltung seiner Kraftstoffzufuhr die Abgastemperatur T _e unter den Vergleichswert T 2 weiter ab. Die Erfassungseinrichtung 1 kann zwischen einem Temperaturab fall infolge einer tatsächlich aufgetretenen Fehlzündung und einem Temperaturabfall infolge der Unterbrechung der Kraft stoffzufuhr zu einem Zylinder nicht unterscheiden. Sinkt nun die Abgastemperatur T _e unter den Vergleichswert T ₂ ab, er zeugt die Erfassungseinrichtung 1 deshalb ein Ausgangssignal, das die Fehlzündung bei zwei Zylindern meldet.

Dementsprechend wird im Arbeitsschritt S 6 unter der Voraus setzung, daß T _e nicht kleiner als T ₂ ist, festgestellt, daß bei Zylinder #n eine Fehlzündung vorliegt, worauf im Arbeits schritt S 7 das n-te Bit eines Erkennungsregisters K(n) zur Erkennung eines Zylinders mit Fehlzündung auf 1 gesetzt wird und das Programm zum Schritt S 8 weiterschaltet. Wird anderer seits im Programmschritt S 6 festgestellt, daß T _e kleiner als T ₂ ist, schaltet die Routine direkt zum Schritt S 8 weiter.

In diesem Programmschritt S 8 wird ermittelt, ob n größer oder gleich 4 ist. Trifft dies zu, so wurden alle Zylinder über prüft (da vier Zylinder vorgesehen sind), worauf das Programm zum Anfang zurückkehrt. Ist n dagegen kleiner als 4, so schaltet die Routine zum Programmschritt S 4 zurück und durch läuft nochmals die Schritte S 4 bis S 7, bis alle Zylinder auf Fehlzündung überprüft wurden.

Nachdem die Routine gemäß Fig. 2 abgearbeitet wurde, durch läuft der Einspritzregler 3 die Routine gemäß Fig. 3, um die Kraftstoffzufuhr zu dem Zylinder, bei dem eine Fehlzündung vorliegt, zu unterbrechen. Im Programmschritt S 11 (Fig. 3) wird geprüft, ob das Erkennungsregister K(n) zur Erkennung eines Zylinders mit Fehlzündung auf 0 gesetzt ist. Ist dies der Fall, so steht fest, daß bei keinem Zylinder eine Fehl zündung vorliegt, worauf das Programm zum Anfang zurückschal tet.

Ist das Register dagegen nicht auf 0 gesetzt, so wird im Pro grammschritt S 12 ermittelt, welches Bit im Erkennungsregister K(n) gleich 1 ist. Da bei Zylinder #n eine Fehlzündung vor liegt, ist dementsprechend das n-te Bit auf 1 gesetzt, so daß im Arbeitsschritt S 13 die Kraftstoffeinspritzdüse für den Zy linder #n abgeschaltet wird; anschließend schaltet das Pro gramm zum Anfang zurück.

Auf diese Weise wird die weitere Zufuhr von Kraftstoff zu ei nem Zylinder, bei dem eine Fehlzündung vorliegt, über die Kraftstoff-Einspritzdüse dieses Zylinders verhindert, während die anderen Zylinder des Motors normal weiterarbeiten können. Damit wird verhindert, daß nicht verbrannter Kraftstoff in den Katalysator gelangen kann, während sich vermeiden läßt, daß der Katalysator schädliche Abgase nach außen abgibt und durch plötzlich einsetzende chemische Reaktionen mit dem un verbrannten Kraftstoff eine Qualitätseinbuße erleidet. Des weiteren wird auch die Brandgefahr verhindert, die ansonsten infolge einer sehr starken Erwärmung des Katalysators und dessen Berührung mit geschnittenem Gras oder anderen brennba ren Stoffen gegeben wäre.

Claims

1. Motorregelvorrichtung für eine mehrzylindrige Brennkraft maschine, gekennzeichnet durch

- eine Erfassungseinrichtung (1), die anhand des Wertes eines Motorbetriebsparameters die Anzahl der Zylinder im Motor (5) erfaßt, die nicht zünden,
- eine erste Kraftstoff-Steuereinrichtung (3), die vor übergehend die Kraftstoffzufuhr nacheinander zu jedem Zylinder des Motors (5) unterbricht, wenn die Erfas sungseinrichtung (1) den Zustand erfaßt, daß in einem Zylinder keine Zündung stattfindet,
- eine Erkennungseinrichtung (2) zur Erkennung eines fehlzündenden Zylinders anhand einer Veränderung in der Anzahl der Zylinder, die die Erfassungseinrichtung bei Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr zu einem Zylinder als Zylinder erfaßt, in denen keine Zündung stattfin det, und
- eine zweite Kraftstoff-Steuereinrichtung (3), die die Kraftstoffzufuhr zu dem Zylinder unterbricht, den die Erkennungseinrichtung (2) erfaßt hat.

2. Motorregelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebspa rameter die Abgastemperatur (T _e) des Motors (5) ist.

3. Motorregelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungs einrichtung (1) zur Erfassung einer Fehlzündung eine Ein richtung zum Vergleich der Abgastemperatur (T _e) des Mo tors (5) mit einem Bezugstemperaturwert (T ₁, T ₂) auf weist, welcher von der Drehzahl (n _e) und vom Ansaugluft druck (P) des Motors (5) abhängig ist.

4. Verfahren zum Regeln einer mehrzylindrigen Brennkraftma schine, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

- Erfassung des Werts eines Betriebsparameters des Mo tors, dessen Betrag sich mit steigender Zahl der Zylin der verändert, bei denen eine Fehlzündung vorliegt,;
- Erfassung der Fehlzündung durch Vergleich des Motorbe triebsparameters mit einem Bezugswert;
- vorübergehende Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr nach einander zu jedem Zylinder des Motors, wenn eine Fehl zündung erfaßt wurde,
- Ermittlung, ob sich bei vorübergehender Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr zu einem bestimmten Zylinder der Wert des Betriebsparameters verändert;
- Feststellung, daß in dem betreffenden Zylinder eine Fehlzündung vorliegt, wenn sich bei vorübergehender Un terbrechung der Kraftstoffzufuhr zu diesem Zylinder der Wert des Betriebsparameters verändert, und
- Abschaltung der Kraftstoffzufuhr zu dem betreffenden Zylinder, wenn festgestellt wurde, daß darin eine Fehl zündung vorliegt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebspa rameter die Abgastemperatur (T _e) des Motors ist.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugswert eine erste Bezugstemperatur (T ₁) ist, die von der Dreh zahl (n _e) und vom Ansaugluftdruck (P) des Motors abhängig ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Verfah rensschritt, in dem festgestellt wird, daß in dem betref fenden Zylinder eine Fehlzündung vorliegt, unter anderem die Abgastemperatur (T _e) mit einer zweiten Bezugstempera tur (T ₂) verglichen wird, die von der Drehzahl des Motors (n _e) und vom Ansaugluftdruck (P) abhängig ist und unter der ersten Bezugstemperatur (T ₁) liegt.