DE3933826A1 - Motorregler fuer brennkraftmaschinen - Google Patents
Motorregler fuer brennkraftmaschinenInfo
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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 (7)
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.
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