DE4117488C2

DE4117488C2 - Steuerverfahren und Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit mindestens zwei Zylindern

Info

Publication number: DE4117488C2
Application number: DE4117488A
Authority: DE
Inventors: Yoichi Kadota
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-06-18
Filing date: 1991-05-28
Publication date: 2002-02-07
Anticipated expiration: 2011-05-29
Also published as: KR920001072A; JP2611506B2; JPH0450450A; DE4117488A1; US5152178A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit mindestens zwei Zylindern, welche ausgebildet sind eine Fehlfunktion eines mit dem Verbrennungsmotor verbundenen Sensors festzustellen.

Ein System, bei dem eine Steuervorrichtung verwendet wird, die in der Lage ist, eine Störung eines Sensors zu beurteilen, besitzt im allgemeinen den in Fig. 4 gezeigten Aufbau, bei dem ein Bezugszeichen 1 eine Maschine bzw. einen Verbrennungsmotor, ein Bezugszeichen 2 einen Sensor, der die Umdrehungsanzahl der Maschine 1 erfasst und der an der Maschine 1 angebracht ist, und ein Bezugszeichen 3 die Steuervorrichtung kennzeichnet. Der Sensor (Maschinenumdrehungsgeschwindigkeitssensor) 2 erzeugt ein Signal a mit einer Frequenz proportional zur Umdrehungszahl der Maschine 1 und ein Signal b zur Unterscheidung der Zylinder Nr. 1, 2, . . . der Maschine 1, wobei die Signale a und b der Steuervorrichtung 3 zugeführt werden. Die Steuervorrichtung 3 ist dazu ausgelegt, eine Kraftstoffsteuerung und eine Zündzeitpunktsteuerung an der Maschine 1 auf der Grundlage der Signale a, b des Sensors 2 durchzuführen und zu erfassen, dass der Sensor 2 fehlerhaft geworden ist. Wenn die Steuervorrichtung 3 die Beurteilung eines Störungszustandes des Sensors 2 durchführt, betreibt sie das Gesamtsystem in fail-safe Richtung, d. h. in Richtung auf einen sicheren Betriebszustand.

Fig. 5 ist ein Zeitdiagramm zur Darstellung eines herkömmlichen Verfahrens zur Beurteilung eines Störungszustandes eines Sensors 2 .

Die Fig. 5a und 5b zeigen einen Zeitverlauf in den Ausgangssignalen a und b; Fig. 5c zeigt einen Zeitverlauf, um die Zylinder Nr. 1, 2, . . . der Maschine 1 zu erfassen; Fig. 5d zeigt einen Zeitverlauf, um die Störung des Sensors 2 zu erfassen. Bei dem herkömmlichen Verfahren der Beurteilung der Störung des Sensors 2 wird die Beurteilung der Störung des Sensors 2 durchgeführt, wenn der Pegel des Ausgangssignals a oder des Ausgangssignals b des Sensors 2 sich für einen vorbestimmten Zeitrum t₁ oder länger während des Betriebs der Maschine 1 nicht ändert, wie in Fig. 5 dargestellt.

Obwohl die herkömmliche Technik der Beurteilung der Störung des Sensors in der Steuervorrichtung die Störung des Sensors korrekt beurteilt, wenn das Ausgangssignal des Sensors für eine vorbestimmte Zeit oder länger nicht bereitgestellt wurde, wurde der folgende Nachteil gefunden. Es war nämlich unmöglich, die Beurteilung der Störung des Sensors durchzuführen, wenn ein Zustand ohne Änderung des Ausgangssignals des Sensors für einen Zeitraum t₂ (t₂ < t₁) aufgrund von Kontaktfehlern in der Verdrahtung zwischen dem Sensor und der Steuervorrichtung oder aufgrund von externem Rauschen auf der Verdrahtung sich fortsetzte oder wenn ein anormales Signal vom Sensor abgegeben wurde. Ferner existierte das Problem der Verkürzung der Lebensdauer der Maschine, falls ein ungeeigneter Zylinder durch das anormale Signal ausgewählt wurde und die Kraftstoffzufuhr und die Zündsteuerung für den ungeeigneten Zylinder durchgeführt wurden.

DE 37 01 714 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung rechnergesteuerter Stellglieder. Dabei geht es bei dem Verfahren um die Verbesserung der Schnelligkeit und Zuverlässigkeit der Überwachung. Zu deren Erzielung werden bei rechnergesteuerten Stellgliedern sowohl der Ausgang des Rechners als auch der Stellausgang des Stellgliedes überwacht. Aus den entnommenen Signalproben können bestimmte Störfälle ermittelt werden durch fortlaufendes Vergleichen der Signalproben mit Sollwerten. Bei Abweichungen der Signalproben von den Sollwerten werden Schaltsignale erzeugt und einem Rechner und/oder Signalgeber zugeführt. Bei mehrmaliger Abweichung der entnommenen Signalprobe von dem Sollwert innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne wird ein Schaltsignal erzeugt. Daraufhin kann eine Korrektur oder eine Anzeige des Störfalles erfolgen.

DE 39 33 836 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Zylindererkennung bei einer Brennkraftmaschine. Dabei erzeugt ein Positionssensor Ausgangspulse, welche vorbestimmte Positionen für jeden Kolben der Zylinder repräsentieren. Basierend auf den erzeugten Daten, insbesondere auf der Pulsperiode und der Pulsbreite, erkennt ein Mikrocomputer einen Bezugszylinder der Maschine und gibt eine Serie von Datenwerten aus, wobei jeder Wert den Bezugszylinder oder einen anderen Zylinder der Maschine bezeichnet. Der Bezugszylinder wird durch eine 1 gekennzeichnet, die anderen Zylinder als 0. Die Datenserie aus 1 und 0 wird zeitweise in einem ersten Schieberegister als erste Serie gespeichert und mit einer Normalserie verglichen um festzustellen, ob die erste Serie normal ist oder nicht. Eine normale Serie besteht aus einer 1 gefolgt von einer Anzahl von Nullen, die der um eins verringerten Zahl der Zylinder entspricht, woraufhin wieder eine 1 mit einer identischen Reihe von Nullen folgt, usw. Die erste Serie wird einer Maschinensteuerung nur dann übermittelt, wenn sie als Normalserie erkannt wurde. Es sollen keine fehlerhaften Signale an die Maschinensteuerung geliefert werden.

DE 38 17 920 A1 offenbart eine Überwachungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine. Dabei erzeugt ein Zylinderbezeichnungssensor ein Zylinderbezeichnungssignal für einen bestimmten Zylinder, beispielsweise für den ersten Zylinder, und ein Kurbelwinkelsensor ein Kurbelwinkelsignal, welches mit einem vorbestimmten Kurbelwinkel synchron ist. Die Ansteuerzeit für die einzelnen Kraftstoffeinspritzventile in den Zylindern wird auf Grundlage dieser Signale berechnet. Die offenbarte Lehre betrifft die Erfassung von Fehlzündungen in einer Brennkraftmaschine und nicht die Erkennung einer Fehlfunktion bei der Zylindererfassung.

DE 33 29 247 C2 offenbart ein Verfahren zur Steuerung der Einspritzung von. Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern. Dabei wird davon ausgegangen, dass zwei Sensoren, nämlich ein Sensor für den oberen Totpunkt (im folgenden mit TDC- Sensor bezeichnet) und ein Zylinderunterscheidungssensor (im folgenden mit CYL- Sensor bezeichnet) jeweils Signale erzeugen und diese an eine elektronische Steuereinheit (ECU) geben. Das geschilderte Verfahren stellt fest, wenn sich der CYL-Sensor als abnorm bzw. regelwidrig verhält. Gemäß der offenbarten Lehre empfängt die elektronische Steuereinheit ECU im Falle von vier Zylindern ein CYL-Signal gefolgt von vier TDC-Signalen. Danach folgt wieder ein CYL-Signal, sofern der CYL-Sensor normal funktioniert. Ein Zählwert N wird von seinem anfänglichen Wert oder voreingestellten Wert NCYL (NCYL = 5 im Falle von vier Zylindern) jedes Mal um 1 reduziert, wenn ein Impuls des TDC-Signals eintrifft. Wenn fünf solche Reduzierungen ausgeführt worden sind, wird der Zählwert N auf Null gesetzt. Im Falle des Eintreffens eines CYL-Signals wird der Zählwert zurück auf den Wert NCYL gesetzt. Wenn der Zählwert den Wert 0 annimmt, dann wird der CYL-Sensor als abnorm betrachtet und eine Sicherheitstätigkeit ausgeführt.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Feststellung einer Fehlfunktion eines Sensors, der mit einem Verbrennungsmotor verbunden ist und zwei unterschiedliche Signale ausgibt, zu verbessern.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie durch eine Steuervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5.

Eine vollständigere Erläuterung der Erfindung und viele der damit verbundenen Vorteile gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen genau hervor, in denen:

Fig. 1 ein Zeitdiagramm zeigt, das die Zeitverläufe im Betrieb eines Ausführungsbeispiels der Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 2 ein Diagramm zeigt zur Klärung, wie ein Fehler, der in der Vorrichtung auftritt, beurteilt wird;

Fig. 3 ein Zeitdiagramm zeigt zur Erläuterung der Unterscheidung der Zylinder der Maschine;

Fig. 4 ein Zeitdiagramm zeigt, das den Aufbau eines Ausführungsbeispiels der Steuervorrichtung darstellt; und

Fig. 5 ein Zeitdiagramm zeigt zur Erklärung, wie die Störung einer herkömmlichen Steuervorrichtung beurteilt wird.

Die Steuervorrichtung beurteilt eine Störung eines Sensors (Umdrehungsgeschwindigkeitssensors) 2 durch Erfassung eines regelmäßigen Musters, das durch die Kombination von zwei Signalen a und b erhalten wird, die von dem Umdrehungsgeschwindigkeitssensor 2 abgegeben werden, um dadurch die Zylinder einer Maschine (Verbrennungskraftmaschine) 1 zu unterscheiden.

Fig. 3 ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel der Unterscheidung von vier Zylindern Nr. 1, 2, 3, 4 in der Maschine 1 auf der Grundlage eines regelmäßigen Musters darstellt, das durch Kombination von zwei Signalen (Ausgangssignalen) a und b des Umdrehungsgeschwindigkeitssensors 2 erzielt wird. Fig. 3a zeigt den Zeitverlauf des Ausgangssignals a des Umdrehungsgeschwindigkeitssensors 2; Fig. 3b zeigt den Zeitverlauf des Ausgangssignals b und Fig. 3c zeigt den Zeitverlauf der Erfassung der vier Zylinder Nr. 1, 2, 3, 4 durch Verwendung der Steuervorrichtung 3 gemäß der vorliegenden Erfindung.

Die Zylinder Nr. 1, 2, 3, 4 der vorliegenden Maschine 1 werden durch Zeitsteuerung beim Abfallen des Ausgangssignals a unterschieden. Wenn der Pegel des Ausgangssignals b beim Anstieg des Ausgangssignals a x ist und der Pegel des Ausgangssignals b beim Abfallen des Ausgangssignals a y ist, wird die folgende Zylinderunterscheidung bewirkt durch Kombination von x und y.

Wenn die Pegel x und y jeweils "L" und "L" sind, wird der erste Zylinder Nr. 1 erkannt. Wenn die Pegel x und y jeweils "L" und "H" sind, wird der Zylinder Nr. 2 erkannt. Wenn die Pegel x und y jeweils "H" und "L" sind, wird der dritte Zylinder Nr. 3 erkannt. Wenn die Pegel x und y jeweils "H" und "H" sind, wird der vierte Zylinder Nr. 4 erkannt. Wenn der, Umdrehungsgeschwindigkeitssensor 2 normal arbeitet, wird demnach die Unterscheidung der Zylinder Nr. 1, 2, 3, 4 sequentiell und korrekt durchgeführt. In diesem Fall wird, nachdem der vierte Zylinder Nr. 4 erkannt worden ist, der erste Zylinder Nr. 1 als nächster erkannt.

Fig. 1 zeigt ein Zeitdiagramm zur Erläuterung des Betriebs eines Ausführungsbeispiels der Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Störung des Umdrehungsgeschwindigkeitssensors 2 zu erfassen, die aufgrund der Tatsache resultiert dass ein Zustand ohne Veränderung im Ausgangssignal a, b des Umdrehungsgeschwindigkeitssensors 2 für einen Zeitraum t₂ (t₂ < t₁) aufgrund von Kontaktversagen der Verdrahtung oder externem Rauschen auf der Verdrahtung oder aufgrund eines anormalen Signals a, b das vom Umdrehungsgeschwindigkeitssensor 2 bereitgestellt wird, sich fortsetzt, was für das herkömmliche Störungsverfahrenssystem unmöglich war.

Fig. 1a zeigt den Zeitverlauf des Ausgangssignals a;

Fig. 1b zeigt den Zeitverlauf des Ausgangssignals b;

Fig. 1c zeigt die durch die Kombination der Ausgangssignale a und b erkannten Zylinder Nr. 1, 2, 3, 4; Fig. 1d zeigt die Zylinder Nr. 1, 2, 3, 4, die für einen Fall geschätzt werden, dass eine korrekte Information von den Signalen a, b des Umdrehungsgeschwindigkeitssensors 2 bereitgestellt wird; Fig. 1e zeigt die Anzahl der Fehlereignisse (i) im Fehlererfassungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn das Ausgangssignal b des Umdrehungsgeschwindigkeitssensors 2 für eine kurze Zeit t₂ anhält; und Fig. 1f zeigt die Anzahl der Fehler (ii) entsprechend einem anderen Fehlererfassungssignal, zur Referenz, wenn das Ausgangssignal b des Umdrehungsgeschwindigkeitssensors 2 für eine kurze Zeit t₂ stehen bleibt. Wie in Fig. 1c dargestellt, werden die Zylinder als Nr. 1, Nr. 2, Nr. 3 . . . durch Kombination der Ausgangssignale a und b beim Abfall des Ausgangssignals a unterschieden und die unterschiedenen Zylinder Nr. 1, 2, 3, 4 werden jeweils und sequentiell mit den erwarteten Zylindern Nr. 1, 2, 3, 4 verglichen. Wenn der unterschiedene Zylinder Nr. 1, 2, 3, 4 nicht mit dem erwarteten Zylinder Nr. 1, 2, 3, 4 übereinstimmt, wird die Zahl der Fehlereignisse von diesem Zeitpunkt gezählt. Wenn ein Zählwert, d. h. die Zahl der Fehlereignisse, einen vorbestimmten Wert erreicht, wird die Störung des Umdrehungsgeschwindigkeitssensors 2 beurteilt, bzw. festgestellt.

Die Anzahl der Fehlereignisse in jedem der Fehlererfassungssysteme (i), (ii) zeigt die erkannte Anzahl von Fehlererfassungen an, bei der die unterschiedenen Zylinder Nr. 1, 2, 3, 4, wie in Fig. 1c dargestellt, und die erwarteten Zylinder Nr. 1, 2, 3, 4, wie in Fig. 1d dargestellt, voneinander abweichen. Das Fehlererfassungssystem (i) ist ein derartiges System, dass die Zahl der Fehlereignisse festgehalten wird, wenn der unterschiedene und der erwartete Zylinder Nr. 1, 2, 3, 4 in Übereinstimmung sind. Andererseits ist das Fehlererfassungssystem (ii) ein derartiges System, dass die Anzahl der Fehlereignisse heruntergezählt wird. In beiden Fehlererfassungssystemen (i) und (ii) wird die Beurteilung der Störung des Umdrehungsgeschwindigkeitssensors 2 durchgeführt, wenn die Anzahl der Fehlereignisse einen Wert mehr als eine vorbestimmte Zahl (n1) erreicht.

Fig. 2a ist ein Diagramm, das ein Ergebnis darstellt, das durch das erste Fehlererfassungssystem (i) erzielt wird; Fig. 2b ist ein Diagramm, das ein Ergebnis darstellt, das durch das zweite Fehlererfassungssystem (ii) erreicht wird, und Fig. 2c zeigt die Zylindererfassungszone.

Wie in Fig. 2c dargestellt, in einem Fall, dass normale Erfassungsperioden, in denen der unterschiedene mit dem erwarteten Zylinder Nr. 1, 2, 3, 4 übereinstimmt, und fehlerhafte Erfassungsperioden, in denen der unterschiedene Zylinder Nr. 1, 2, 3, 4 sich von dem erwarteten Zylinder Nr. 1, 2, 3, 4 unterscheidet, alternativ auftreten, ist verständlich, dass das zweite Fehlererfassungssystem eine längere Zeit braucht als das erste Fehlererfassungssystem bei der Beurteilung der Störung des Umdrehungsgeschwindigkeitssensors 2. Da in dem zweiten Fehlererfassungssystem die Anzahl der Fehlereignisse heruntergezählt wird, wenn der erfasste mit dem erwarteten Zylinder Nr. 1, 2, 3, 4 übereinstimmt (während das erste Fehlererfassungssystem die Zahl der Fehlererfassung hält), braucht nämlich das zweite Fehlererfassungssystem eine längere Zeit, bis die Zahl der Fehlerereignisse die Störungsbeurteilungszahl (n1) erreicht, so dass der Umdrehungsgeschwindigkeitssensor 2 als fehlerhaft erkannt wird.

Wie oben beschrieben, ist die Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung derart aufgebaut, dass die Zylinder der Maschine durch Erfassung der Muster unterschieden werden, die durch Kombination der beiden Ausgangssignale des Umdrehungsgeschwindigkeitssensors erhalten werden; wenn das regelmäßige Muster nicht erfasst wird durch Fehlfunktion des Umdrehungsgeschwindigkeitssensors und die Zylinderunterscheidung nicht korrekt durchgeführt werden kann, wird die Zahl der Fehlereignisse aufwärts gezahlt; wenn ein Zählwert (eine Fehlererfassungszahl) einen vorbestimmten Wert erreicht, wird beurteilt, dass der Umdrehungsgeschwindigkeitssensor fehlerhaft wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird demnach die Zylinderunterscheidung durchgeführt, ob die Zylinder korrekt unterschieden werden oder nicht auf der Grundlage des Ausgangssignals, das vom Umdrehungsgeschwindigkeitssensor erzeugt wird.

Dementsprechend kann eine negative Beurteilung der unterschiedenen Zylinder durchgeführt werden, selbst während einer Zeit, wenn der Umdrehungsgeschwindigkeitssensor in einem anormalen Zustand hält oder ein anormales Ausgangssignal vom Umdrehungsgeschwindigkeitssensor aufgrund von externem Rauschen erzeugt wird. Demnach ist eine korrekte Beurteilung der Störung des Umdrehungsgeschwindigkeitssensors erzielbar.

Entsprechend der Steuervorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung wird die Störung des Sensors, wie oben beschrieben, beurteilt, wenn das regelmäßige Muster, das durch die Information erzielt wird, die von dem Sensor ausgegeben wird, nicht erfasst werden kann. Demgemäss ist eine korrekte Beurteilung erzielbar, selbst wenn ein Zustand ohne Veränderung des Ausgangssignals vom Umdrehungsgeschwindigkeitssensor aufgrund von Kontaktfehlfunktion der Verdrahtung und externem Rauschen auf die Verdrahtung sich für kurze Zeit fortsetzt oder wenn ein anormales Signal vom Umdrehungsgeschwindigkeitssensor abgegeben wird.

Claims

1. Verfahren zur Feststellung einer Fehlfunktion eines mit einem mindestens zwei Zylinder (Nr. 1, Nr. 2, . . .) aufweisenden Verbrennungsmotor (1) verbundenen Sensors (2), wobei der Sensor (2) zwei unterschiedliche Signale (a, b) erzeugt, umfassend:
Erfassung der Zylinder (Nr. 1, Nr. 2, . . .) des Verbrennungsmotors (1) aus einem Vergleich der Zuordnung der zwei unterschiedlichen Signale (a, b),
Vergleichen des jeweils erfassten Zylinders (Nr. 1, Nr. 2, . . .) mit dem jeweils erwarteten Zylinder (Nr. 1, Nr. 2, . . .) und Feststellen eines Fehlereignisses bei Nichtübereinstimmung, und
Zahlen der Fehlereignisse und Feststellen einer Fehlfunktion des Sensors (2), wenn die Zahl der gezahlten Fehlereignisse eine vorbestimmte Schwelle (n1) überschreitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gezahlte Zahl der Fehlereignisse gehalten wird, auch wenn eine Übereinstimmung des erfassten Zylinders (Nr. 1, Nr. 2, . . .) mit dem erwarteten Zylinder (Nr. 1, Nr. 2, . . .) festgestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, die gezählte Zahl der Fehlereignisse herabgezählt wird, wenn eine Übereinstimmung des erfassten Zylinders (Nr. 1, Nr. 2, . . .) mit dem erwarteten Zylinder (Nr. 1, Nr. 2, . . .) festgestellt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder (Nr. 1, Nr. 2, . . .) durch Vergleichen der Anstiegs- und Abfallflanken des einen Signals (a) mit dem Pegel des anderen Signals (b) erfasst werden.

5. Steuervorrichtung (3) für einen Verbrennungsmotor (1) mit mindestens zwei Zylindern (Nr. 1, Nr. 2, . . .), welche ausgebildet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 auszuführen.