DE4035958A1

DE4035958A1 - Zuend- und/oder einspritzanlage fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE4035958A1
Application number: DE19904035958
Authority: DE
Inventors: Helmut Roth; Wolfram Becker; Claus-Dieter Nusser; Wolfgang Schmidt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1990-11-09
Filing date: 1990-11-09
Publication date: 1992-05-14
Also published as: GB2250347A; JPH04265442A; GB9123806D0; DE4035958C2

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Zünd- und/oder Einspritzanlage nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Es ist schon eine Zünd- und/oder Einspritzanlage für eine Brenn kraftmaschine aus der DE-OS 25 07 138 bekannt, die eine maximale und minimale Änderung der Drehwinkelgeschwindigkeit zwischen Zwei Zündungen erfaßt und über diese dynamische Größe (Δ ω) Rückschlüsse auf den Verbrennungsverlauf zieht, um so ein Stellsignal zur Regelung des Kraftstoff-Luftgemisches zu gewinnen, welches eine Annäherung an die Magerlaufgrenze ermöglicht. Weiterhin ist es aus der US-PS 46 91 288 bekannt, die Drehwinkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle einmal entweder zu Beginn oder am Ende eines Zündinter valls und in der Mitte eines Intervalls zu ermitteln und so Rück schlüsse über die Arbeitsweise der Zündanlage zu ziehen. Diese Ver fahren können durch das Überwachen der Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle Aussagen über die Arbeitsweise der Zündanlage machen. Da jedoch die Drehgeschwindigkeit z. B. nur zu Beginn oder am Ende und in der Mitte eines Intervalls ermittelt wird, kann es vorkommen, daß Verbrennungsaussetzer entweder überhaupt nicht oder nur mit Ver zögerung erkannt werden.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Zünd- und/oder Einspritzanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat gegenüber dem Bekannten den Vorteil, daß die Momentandrehzahl mit einer sehr hohen Auflösung (z. B. Marken auf dem Drehzahlgeberrad alle 6° Kurbel winkel) erfaßt und so Verbrennungsaussetzer oder unregelmäßige Verbrennungen sofort erkannt werden, um geeignete Schutzmaßnahmen einzuleiten.

Die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen stellen eine vor teilhafte Weiterbildung und Verbesserung der im Hauptanspruch an gegebenen Drehzahlüberwachung dar. Besonders vorteilhaft ist der sich der Aussetzererkennung anschließende Vergleich mit der Zünd folge, wodurch der betroffene Zylinder erkannt wird, was zur Folge hat, daß an diesem Zylinder sofort die entsprechenden Maßnahmen zum Schutz eines Katalysators eingeleitet werden können. Die Erfassung von Verbrennungsaussetzern über die Messung der Momentandrehzahl beziehungsweise Winkelgeschwindigkeit ist mit der Erfassung der Zeit zwischen jeweils zwei Marken möglich, kann aber auch über eine Amplitudenbewertung erfolgen.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 den Prinzipaufbau der Überwachung der Winkelgeschwindigkeit und Fig. 2 ein Steuergerät der Zünd- und Einspritzanlage mit PLL-Schaltkreis und Fig. 3 das Struktogramm für die Auswertung im Mikrocomputer.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Fig. 1 zeigt ein Drehzahlgeberrad 1 auf dem mit sehr geringem Winkelabstand Marken 2 aufgebracht sind, die in einem Sensor 3 einen Impuls auslösen. Dem Sensor 3 ist über eine Verbindung 4 eine Dreh zahlauswerteschaltung 5 nachgeschaltet. Die Drehzahlauswerte schaltung 5 befindet sich mit einem Mikrocomputer 6 in einem Steuer gerät 7, wobei der Mikrocomputer 6 Signale aus der Drehzahlauswerte schaltung 5 erhält. Der Mikrocomputer 6 ist über eine Verbindungs leitung 8 mit einer Zündendstufe 9 verbunden, die über einen Ver teiler 10 vier Zündkerzen 11 bis 14 ansteuert. Der Mikrocomputer 6 ist außerdem mit einer Fehleranzeige 15 und vier Einspritzventilen 16 bis 19 verbunden.

Die eben beschriebene Zünd- und Einspritzanlage hat folgende Wirkungsweise. Das vom Motor getriebene Drehzahlgeberrad 1 wird mit einer bestimmten Winkelgeschwindigkeit entsprechend den Motorzu standskriterien bewegt, wobei es bei jeder ordnungsgemäß ver laufenden Zündung mit erfolgter Verbrennung eine Winkelbe schleunigung erfährt. Jede Marke 2 löst in dem Sensor 3 einen Impuls aus; bei beispielsweise 60 Marken wird alle 6 Grad Kurbelwinkel ein Impuls ausgelöst und an die Drehzahlauswerteschaltung 5 weiterge geben. Im Mikrocomputer 6 wird aus den Zeitabständen zwischen zwei Impulsen die Momentandrehgeschwindigkeit berechnet. Am Mikrocomputer 6 liegen noch weitere Informationen, wie Drehzahl, Last, Betriebs zustand der Klimaanlage usw. an. Unter Berücksichtigung dieser Betriebsparameter wird die Momentandrehzahl mit einer gemittelten Drehzahl z. B. von Zündung zu Zündung also über 180° Kurbelwellen winkel bei einem 4-Zylindermotor verglichen und so bei einem Absinken der Momentandrehzahl von der gemittelten Drehzahl um 8-10% nach einer ordnungsgemäßen Zündung ein fehlender Beschleunigungs schub detektiert. Wird also bei unveränderten Betriebsparametern des Motors eine fehlende positive Beschleunigung ermittelt, wird damit ein Verbrennungsaussetzer erkannt. Über die Verbindungsleitung 8 wird dann ein Vergleich mit der Zündfolge durchgeführt, um den fehlerhaft arbeitenden Zylinder zu ermitteln und die entsprechende Einspritzung an diesem Zylinder abzuschalten sowie eine Fehleranzeige 15 zu betätigen und den Fehler in einem Speicher abzulegen. Durch den Vergleich mit der Zündfolge wird die übliche Lücke auf Drehzahlgeberrädern nicht als Fehler erkannt, sondern als Referenz signal für den Beginn einer Umdrehung gewertet, das heißt, es werden damit keine Fehleranzeigemaßnahmen eingeleitet.

Der Aufbau der Anlage nach dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 ent spricht außerhalb des Steuergerätes 7 dem der Fig. 1, d. h. es existiert ein Drehzahlgeberrad 1 mit Marken 2 und Sensor 3. Bei diesem Drehzahlgeberrad entsteht durch die Drehzahl bei stationären Zuständen des Motors eine kontinuierliche, stabile Signalfrequenz am Sensor 3. Verbrennungsaussetzer und ein damit verbundener fehlender Beschleunigungsschub führen zu Frequenzeinbrüchen. Diese Frequenz einbrüche werden im Steuergerät 6 über einen PLL-Schaltkreis 20 untersucht, d. h. zu jeder Frequenz ergibt sich eine zugehörige Spannung. Frequenzeinbrüche erzeugen somit auswertbare Spannungs schwankungen. Diese Spannungsschwankungen werden über einen A/D-Wandler 21 an den Mikroprozessor 6 weitergegeben, der nun wie in Fig. 1 beschrieben, eine Auswertung vornimmt.

Die Auswertung der Spannungsschwankungen kann auch mit Hilfe einer Komparator-Schaltung erfolgen, indem bei konstanten Betriebsbe dingungen zum gemittelten Drehzahlwert eine Schwellenunterschreitung detektiert wird. Um die Auswertung mittels Komparatorschaltung auch bei instationären Betriebszuständen zu verwenden, müssen dafür geeignete Filter eingesetzt werden.

Nach dem Erkennen eines Verbrennungsaussetzers und der Zuordnung zu dem entsprechenden Zylinder wird dieser durch Abschalten der Ein spritzventile nicht mehr angesteuert, so daß kein unverbranntes Kraftstoff-Luftgemisch ausgestoßen wird. Diese Maßnahme sichert bei gleichzeitiger Fehleranzeige den Katalysator vor Überhitzung und damit vor Zerstörung.

Es ist weiterhin möglich, eine fehlende positive Beschleunigung mit Hilfe einer Amplitudendemodulationsschaltung über die Amplitudenbe wertung der Geberimpulse durchzuführen, so hängt beispielsweise bei induktiven Geberrädern die Amplitude von der Drehzahl und vom Ab stand der Marken ab. Nach einer erfolgten Zündung wird die Dreh zahlgeberamplitude jeweils zu einem konstanten Zeitpunkt nach der Zündung kontrolliert - fehlte die Verbrennung, so liegt die Am plitude z. B. 1,4 V niedriger als die zuvor gemessene und zwischen gespeicherte Amplitude bei einer intakten Verbrennung unter gleichen Betriebsbedingungen.

Dieser Amplitudenabfall wird über einen A/D-Wandler und den Mikro computer durch Vergleich erfaßt und mittels vorgegebenem Schwellwert ausgewertet. Ebenso können aber auch die Amplituden des Gebersignals jeweils an zwei vorgegebenen aufeinanderfolgenden Zeitpunkten nach einer Zündung gemessen und miteinander verglichen werden. Im Falle einer höheren zweiten Amplitude wird eine Beschleunigung, im Falle einer um einen vorgegebenen Schwellwert beziehungsweise Betrag niedrigeren zweiten Amplitude wird ein Zündaussetzer detektiert.

Da auch unrunde Geberräder gebräuchlich sind, hätten diese auch bei konstanter Geschwindigkeit eine Amplitudenmodulation. Diese Tatsache kann man jedoch speziell für jede Brennkraftmaschine im Mikro computer ermitteln und abspeichern und bei der Auswertung ent sprechend berücksichtigen.

In Fig. 3 ist ein Struktogramm dargestellt. Es zeigt wie die Aus wertung der erfaßten Größen im Mikrocomputer 6 erfolgt. Im Programm schritt 22 werden alle für die Auswertung benötigten Betriebs parameter, wie z. B. Drehzahl, Last, Betriebszustand der Klimaanlage usw., erfaßt. Anschließend wird im Programmschritt 23 die Momentan drehzahl n_mom aus den Zeitabständen zwischen zwei Impulsen des Sensors 3 berechnet. In einem Programmschritt 24 wird eine gemittel te Drehzahl z. B. von Zündung zu Zündung ermittelt. Die Programm schritte 23 und 24 führen zu dem Programmschritt 25. Hier wird die Momentandrehzahl n_mom mit der gemittelten Drehzahl verglichen. Weicht bei gleichen Betriebsbedingungen die Momentandrehzahl n_mom von der gemittelten Drehzahl um mindestens 8 ... 10% ab, d. h. n_mom 0,92 n so wird im Programmschritt 26 ein Verbrennungsaus setzer erkannt. Anschließend wird im Programmschritt 27 über einen Vergleich mit der Zündfolge der fehlerhaft arbeitende Zylinder detektiert. Nach der Zylinderzuordnung werden im Programmschritt 28 die entsprechenden Schutzmaßnahmen, eine Fehleranzeige sowie eine Fehlerspeicherung durchgeführt. Letztendlich bewirkt der Programm schritt 29 einen Rücksprung an den Anfang des Struktogramms, so daß bei der nächsten Zündung eine erneute Auswertung erfolgen kann. Wurde beim Vergleich 25 keine nennenswerte Abweichung der Momentan drehzahl n_mom von der gemittelten Drehzahl erkannt, so wird im Programmschritt 30 eine ordnungsgemäße Verbrennung ermittelt und es erfolgt der Rücksprung im Programmschritt 29.

Claims

1. Zünd- und/oder Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, bei der die Drehzahl der Kurbelwelle in einer Steuerschaltung anhand von Marken auf einem Drehzahlgeberrad mit einem Sensor überwacht wird und die Winkelgeschwindigkeit den bei ordnungsgemäßer Zündung und/oder Verbrennung in den einzelnen Zylindern jeweils einen Beschleunigungsschub erfährt, dadurch gekennzeichnet, daß die Momentandrehzahl durch die Vielzahl der Marken (2) am Umfang des Drehzahlgeberrades (1) mit einer derart hohen Auflösung ermittelt wird, daß die Steuerschaltung (7) durch Vergleich vom Drehzahlwerten einen fehlenden Beschleunigungsschub nach jedem Zündzeitpunkt sofort erkennt.

2. Zünd- und/oder Einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Steuerschaltung (7) einen gemittelten Drehzahlwert zwischenspeichert, diesen mit dem Wert der Momentandrehzahl ver gleicht und bei einem Absinken der Momentandrehzahl von der ge mittelten Drehzahl um einen bestimmten Wert, vorzugsweise 8 bis 10%, unter Beachtung von Motorzustandskriterien einen Verbrennungsaussetzer erkennt.

3. Zünd- und/oder Einspritzanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (7) aus den Zeitabständen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Gebersignalen die Momentandreh zahl errechnet.

4. Zünd- und/oder Einspritzanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (7) aus der Frequenz der aufeinanderfolgenden Gebersignale die Momentandrehzahl errechnet.

5. Zünd- und/oder Einspritzanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pll-Regelkreis die durch fehlende Verbrennung hervorgerufene Drehzahländerung detektiert.

6. Zünd- und/oder Einspritzanlage nach einem der vorherigen An sprüche 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zu einem vorgegebenen Zeitpunkt nach einer Zündung eine Amplitudenmessung des Gebersignals erfolgt, deren Meßwert mit dem Meßwert der zwischengespeicherten vorherigen Gebersignalamplitude verglichen wird, so daß die Steuer schaltung (7) beim Auftreten einer um einen vorgegebenen Schwellwert niedrigeren Drehzahlgeberamplitude einen Verbrennungsaussetzer detektiert.

7. Zünd- und/oder Einspritzanlage nach einem der vorherigen An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils an zwei vorgegebenen aufeinanderfolgenden Zeitpunkten nach einer Zündung eine Amplituden messung des Gebersignals erfolgt, deren Meßwerte miteinander ver glichen werden, so daß die Steuerschaltung (7) im Falle einer um einen vorgegebenen Schwellwert niedrigeren zweiten Drehzahlgeber amplitude einen Verbrennungsaussetzer detektiert.

8. Zünd- und/oder Einspritzanlage nach einem der vorherigen An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch fehlenden Be schleunigungsschub erkannte Verbrennungsaussetzer mit der vorge gebener Zündfolge verglichen und so der fehlerhaft arbeitende Zylinder ermittelt wird.

9. Zünd- und/oder Einspritzanlage nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß nach dem Diagnostizieren des fehlerhaft arbeitenden Zylinders eine Fehleranzeige (15) betätigt und der Fehler ge speichert wird.

10. Zünd- und/oder Einspritzanlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß beim Erkennen eines Verbrennungsaussetzers die Einspritzventile des betreffenden Zylinders nicht mehr angesteuert werden.