DE4118580C2 - - Google Patents
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Description
Das Folgende betrifft Verfahren zum Erkennen von Verbrennungs
aussetzern in einem mehrzylindrigen Verbrennungsmotor. Wenn
im folgenden von Mehrfachaussetzern die Rede ist, soll dies
anzeigen, daß mehrere Zylinder von Aussetzern betroffen
sind. In diesen Zylindern wird in der Praxis in jedem oder
fast jedem Verbrennungstakt die Verbrennung aussetzen.
Zum Erkennen von Verbrennungsaussetzern in Zylindern sind
zahlreiche Verfahren bekanntgeworden. Von diesen interessie
ren im folgenden nur diejenigen, die mit sogenannten Laufun
ruhegrößen arbeiten. Diese Größen beschreiben im wesentli
chen Drehzahlschwankungen des Motors. Je stärker die Dreh
zahl aufgrund von Aussetzern schwankt, desto größer ist in
der Regel der Wert der Laufunruhegröße. Überschreitet der
aktuelle Laufunruhewert einen Schwellwert, der typischerwei
se aus einem Kennfeld abhängig von aktuellen Werten von Be
triebsgrößen ausgelesen wird, ist dies das Zeichen dafür,
daß im betreffenden Zylinder Aussetzer vorliegen.
Eine Übersicht über verschiedene Systeme (Verfahren und Vor
richtungen) zum Erkennen von Verbrennungsaussetzern ist in
DE-A 41 38 765 gegeben. Auf diese Übersicht wird der Kürze
halber verwiesen. Es sei hier lediglich angemerkt, daß Lauf
unruhewerte typischerweise einen Grundterm und einen Korrek
turterm aufweisen. Der Grundterm ist z. B. die Differenz
zwischen den Zeitspannen, in denen im aktuellen und im vori
gen Verbrennungstakt jeweils ein bestimmter Winkelbereich
von der Kurbelwelle überstrichen wird. Dreht der Motor
gleichmäßig, ist diese Differenz Null. Zu Abweichungen vom
Wert Null kommt es bei Aussetzern, aber auch bei Beschleuni
gungen oder Verzögerungen. Zur Kompensation derartiger Stör
effekte, wie der Beschleunigungen oder Verzögerungen, dient
der Korrekturterm. Dieser ist z. B. die Differenz der Zeit
spannen, in denen im letzten und vorletzten Verbrennungstakt
die genannte Winkelspanne überstrichen wurde. Liegt eine
konstante Beschleunigung oder Verzögerung ohne Aussetzer
vor, sind die genannten Differenzen, die den Grundterm bzw.
den Korrekturterm bilden, gleich, weswegen sich als Lauf
unruhewert der Wert Null ergibt, wenn die Laufunruhegröße
dadurch gebildet wird, daß der Korrekturterm vom Grundterm
abgezogen wird. Um neben konstanten Beschleunigungen oder
Verzögerungen auch kompliziertere Störfälle möglichst genau
kompensieren zu können, werden Korrekturterme oft aufwendi
ger berechnet, wobei insbesondere Medianbildung von großem
Vorteil ist. Die Korrekturterme können zum Berücksichtigen
mehrerer Störungen auch mehrgliedrig sein.
Aus der DE 31 04 698 C2 ist ein Prüfstandverfahren zum Erkennen eines
nicht normal arbeitenden Zylinders einer Brennkraftmaschine bekannt.
Dabei werden zunächst Laufunruhewerte für einzelne Zylinder aus
Drehzahlschwankungen bestimmt. Die für einen Zylinder aufeinander
folgend bestimmten Laufunruhewerte werden gemittelt und die Mittel
werte mehrerer Zylinder werden miteinander verglichen. Übersteigt
die Differenz der Mittelwerte einen Grenzwert, erfolgt eine Fehler
anzeige und durch weitere Schritte wird der Zylinder ermittelt, der
möglicherweise nicht normal arbeitet.
Aus der DE 39 17 978 A1 ist es bekannt, bei der Messung der Laufunruhe
einer Brennkraftmaschine Gruppen der Kombinationen von Zylindern zu
betrachten.
Trotz des Aufwandes, der beim Berechnen des Wertes von Lauf
unruhegrößen getrieben wird, kommt es in der Praxis immer
wieder zu Fehlerkennungen, d. h. es werden entweder einem
einwandfrei arbeitenden Zylinder Aussetzer zugeordnet, oder
ein fehlerhaft verbrennender Zylinder wird nicht als solcher
erkannt. Diese Fehlerkennungen treten insbesondere bei Mehr
fachaussetzern auf.
Es bestand demgemäß das Problem, ein System zum möglichst
fehlerfreien Erkennen von aussetzenden Zylinder in einem
mehrzylindrigen Verbrennungsmotor anzugeben.
Aufgrund weiter unten näher erläuterter Beobachtungen und
Überlegungen hat sich herausgestellt, daß die genannten
Fehlerkennungen im Fall von Mehrfachaussetzern insbesondere
dadurch bedingt sind, daß der Schwellwert, mit dem der je
weils aktuelle Laufunruhewert verglichen wird, bei Mehrfach
aussetzern modifiziert werden muß. Ist der Schwellwert, wie
er aus einem adressierbar über Werte von Betriebsgrößen
adressierbaren Kennfeld ausgelesen wird, für einen Motor mit
einem einzelnen aussetzenden Zylinder appliziert, muß dieser
Schwellwert erniedrigt werden, wenn im Fall von Mehrfachaus
setzern noch zuverlässig erkannt werden soll, welches die
einzelnen Zylinder sind, die von Aussetzern betroffen sind.
Demgemäß ist ein erfindungsgemäßes System zum Zuordnen von
Aussetzern zu Zylindern bei erkannten Mehrfachaussetzern in
einem mehrzylindrigen Verbrennungsmotor so ausgebildet, daß
es
- - Laufunruhewerte für Einzelaussetzer von Zylindern in be liebiger Weise bestimmt;
- - einen jeweils aktuellen, für Einzelaussetzer geltenden Laufunruheschwellwert abhängig von aktuellen Werten von Be triebsgrößen bestimmt;
- - den Laufunruheschwellwert erniedrigt, wenn Mehrfachausset zer erkannt sind;
- - und auf Aussetzer in einem Zylinder schließt, wenn der Laufunruhewert für diesen Zylinder den erniedrigten Laufun ruheschwellwert übersteigt.
Bei Versuchen hat sich herausgestellt, daß es in der Praxis
ausreicht, den Laufunruheschwellwert unabhängig von der Zahl
der Mehrfachaussetzer jeweils um denselben Faktor zu ernied
rigen, z. B. um 20%.
In der Schilderung des Standes der Technik wurde angegeben,
daß Laufunruhegrößen typischerweise aus einem Grundterm und
einem Korrekturterm gebildet werden. Zum Beispiel ist der
Korrekturterm die Differenz aus Zeitspannen im letzten und
vorletzten Verbrennungstakt. Hat nun die Einzelzylinderer
kennung ergeben, daß der in der Zündfolge vorletzte Zylinder
Aussetzer aufweist, ist offensichtlich, daß der Korrektur
term falsch berechnet wird. Das erfindungsgemäße System ist
daher vorteilhafterweise so ausgebildet, daß es im Fall
einer Laufunruhegröße mit Grund- und Korrekturterm
- - den Korrekturterm mindestens für diejenigen Zylinder, für die Aussetzer erkannt wurden, so modifiziert, daß er durch Aussetzer möglichst wenig beeinflußt wird;
- - die endgültigen Laufunruhewerte der genannten Zylinder mit Hilfe des jeweiligen modifizierten Korrekturterms bestimmt;
- - und endgültig auf Aussetzer in einem Zylinder schließt, wenn der endgültige Laufunruhewert den erniedrigten Laufun ruheschwellwert übersteigt.
Für das Modifizieren des Korrekturterms sind zahlreiche Va
rianten möglich, von denen weiter unten einige näher be
schrieben werden. Die jeweils optimale Variante hängt insbe
sondere von der Art der Berechnung des Korrekturterms ab.
Das erfindungsgemäße System setzt voraus, daß die Tatsache,
daß Mehrfachaussetzer vorliegen, bereits erkannt wurde. Ein
erfindungsgemäßes System zum Erkennen von Mehrfachaussetzern
in einem mehrzylindrigen Verbrennungsmotor ist so ausgebil
det, daß es
- - Laufunruhewerte für Einzelzylinder in beliebiger Weise be stimmt;
- - eine vorgegebene Anzahl von Summentermen mit jeweils glei chem Vorzeichen, die Laufunruhewerte oder Differenzen sol cher Werte sind, aufsummiert;
- - und auf Mehrfachaussetzer schließt, wenn mindestens eine Summe einen vorgegebenen Summenschwellwert überschreitet.
Der Hintergrund für diese Maßnahme sei am Fall eines soge
nannten Bankaussetzers erläutert. Bei einem Bankaussetzer
weisen alle Zylinder einer Zylinderbank Aussetzer auf, also
z. B. alle drei Zylinder auf einer Seite eines V-Sechszylin
dermotors. Es wechseln sich dann Verbrennungen und Aussetzer
von einem Zylinder zum anderen ab. Dies bedeutet, das die
Laufunruhewerte mit jeweils gleichem Betrag abwechselnd po
sitiv und negativ sind. Das Aufsummieren mit gleichem Vor
zeichen kann entweder dadurch erfolgen, daß die Beträge der
Laufunruhewerte aufsummiert werden, oder es kann dadurch er
folgen, daß alle positiven und alle negativen Werte jeweils
für sich aufsummiert werden und dann entweder jede Summe mit
einem Schwellwert verglichen wird oder die Differenz der
Summen gebildet wird und diese mit einem Schwellwert vergli
chen wird.
Bei geschickter Art der Summenbildung ist das erfindungsge
mäße System unmittelbar dazu in der Lage, nicht nur Mehr
fachaussetzer zu erkennen, sondern zugleich zu erkennen,
welche Zylinder von Aussetzern betroffen sind. Dies sei wie
der am Beispiel des genannten Bankaussetzers erläutert. Wenn
vorgegeben wird, daß zwei Gruppen von Zylindern gebildet
werden, die genau den Bänken entsprechen, und dann in jeder
Gruppe die Summenwerte aufsummiert werden, muß sich im Fall
eines Bankaussetzers eine besonders hohe Differenz zwischen
den Summen für die beiden Gruppen ergeben. Wird ein entspre
chender hoher Schwellwert überschritten, zeigt dies demgemäß
nicht nur an, daß Mehrfachaussetzer vorliegen, sondern es
ist zugleich klar, daß es ein Bankaussetzer sein muß, und
aus dem Vorzeichen der Differenz der Summenwerte ist er
sichtlich, welches die aussetzende Bank ist.
Sind bei einer anderen Motorkonstruktion andere Arten von
Sammelaussetzern statt Bankaussetzern besonders wahrschein
lich, empfiehlt es sich, entsprechend zwei Gruppen zu bil
den, von denen die eine diejenigen Zylinder enthält, die vom
Sammelaussetzerfall betroffen sind, und die andere Gruppe
die restlichen Zylinder enthält. Ansonsten wird entsprechend
verfahren, wie für den Bankaussetzer beschrieben.
Fig. 1a bis 1e Diagramme betreffend Zeitspannen in jeweils
sechs aufeinanderfolgenden Verbrennungstakten (I bis VI) für
den Fall konstanter Drehzahl ohne Aussetzer (a), linear er
höhter Drehzahl ohne Aussetzer (b), konstanter Drehzahl mit
einem Einzelaussetzer (c), konstanter Drehzahl mit zwei auf
einanderfolgenden Aussetzern (d) und konstanter Drehzahl mit
einem Bankaussetzer (e);
Fig. 2 Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems
in vorrichtungsmäßiger Blockdarstellung;
Fig. 3 Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems
in verfahrensmäßiger Flußdiagrammdarstellung; und
Fig. 4 Auflistung von Gleichungen für Laufunruhewerte, Sum
menterme und Summen.
Bevor ein erfindungsgemäßes System zum Erkennen von Mehr
fachaussetzern und zum Zuordnen von Aussetzern zu Zylindern
beschrieben wird, sei anhand von Fig. 1 eine Problematik er
läutert, wie sie beim Festlegen von Schwellwerten zum Erken
nen von Aussetzern auftritt.
In allen Teilfiguren
a bis e von Fig. 1 ist die x-Richtung
die Zeitachse (t). Nach oben ist die Zeitspanne aufgetragen,
innerhalb der von der Kurbelwelle ein vorgegebener Winkelbe
reich überstrichen wird, z. B. der Winkelbereich von -30°
vor Beginn eines Verbrennungstaktes bis 30° nach Beginn des
genannten Taktes für einen jeweiligen Zylinder I bis VI. Die
für jeden Zylinder gemessene Zeitspanne ist durch ein Kreuz
gekennzeichnet. Bei konstanter Drehzahl ohne Aussetzer (Fig.
1a), haben alle Zeitspannen den Wert T0. Der Wert von T0 ist
in den anderen Fig. 1b bis 1e als gestrichelte Bezugslinie
eingezeichnet.
Der Laufunruhewert für den Zylinder IV ist z. B. durch
(T_IV-T_III)-(T_III-T_II) gegeben. Der vordere Klam
merausdruck ist der Grundterm der Laufunruhegröße und der
hintere Klammerausdruck ist der Korrekturterm. Beide Terme
weisen bei konstanter Drehzahl ohne Aussetzer den Wert Null
auf.
Wenn die Drehzahl linear erhöht wird, wie in Fig. 1b darge
stellt, verkürzen sich die genannten Zeitspannen von einem
Zylinder zum nächsten. In Fig. 1b ist angenommen, daß die
Änderung von einer Zeitspanne zur nächsten jeweils eine Ver
kürzung um eine beliebige Einheit sei. In diesem Fall hat
der wie vorstehend definierte Grundterm den Wert -1/2, was
auch für den Korrekturterm gilt, so daß der Laufunruhewert
wiederum Null ist.
Fig. 1c betrifft den Fall eines einzelnen aussetzenden Zy
linders, hier des Zylinders II. Für diesen Zylinder kommt es
zu einer Verlängerung der genannten Zeitspanne. Angenommen
ist eine Verlängerung um zwei willkürlich gewählte Einhei
ten. Da die Drehzahl konstant bleiben soll, muß zumindestens
in einem Teil der anderen Zylinder eine Verkürzung der je
weiligen genannten Zeitspanne auftreten. Gemäß Fig. 1c lie
gen solche Verkürzungen für die Zylinder I, V und VI vor.
Der Fall von Fig. 1d betrifft Aussetzer in zwei aufeinander
folgenden Zylindern, hier den Zylindern II und III. Für die
se Zylinder treten wieder verlängerte Zeitspannen auf, wie
auch für Zylinder IV, während für die anderen Zylinder die
Zeitspannen verkürzt sind.
Fig. 1e betrifft einen Bankaussetzer, d. h. einen Mehrfach
aussetzerfall, bei dem alle Zylinder einer Bank ausfallen,
hier die Zylinder I, III und V. Für diese Zylinder sind die
genannten Zeitspannen verlängert, während sie für die ande
ren verkürzt sind.
Es sei nun angenommen, daß ein Fahrzeug mit den Aussetzern
in einem Zylinder gemäß Fig. 1c einen leicht ansteigenden
Berg mit vorgegebenen Werten von Drehzahl und Last hoch
fahre. Wenn zwei Zylinder ausfallen, gemäß Fig. 1d, kann
dasselbe Fahrzeug mit derselben Drehzahl und Last angenom
menerweise nur noch auf einer ebenen Straße fahren. Wenn
schließlich eine ganze Bank ausfällt, also drei Zylinder
gemäß Fig. 1c, kann das Fahrzeug die genannte Drehzahl bei
der genannten Last nur noch bei Fahrt auf leicht abfallender
Strecke halten. Nun ist aber offensichtlich, daß dann, wenn
ein Fahrzeug bergauf fährt und plötzlich eine Verbrennung
ausfällt, der Motor stärker verzögert wird als dann, wenn
das Fahrzeug leicht bergab fährt und eine Verbrennung aus
fällt. Anders ausgedrückt, je höher das vom Motor aufzubrin
gende Drehmoment ist, desto stärker wird die Drehzahlverrin
gerung bei Ausfall einer Verbrennung sein. Der Laufunruhe
wert nimmt also mit fallendem Drehmoment ab. Werden nun
Schwellwerte zum Vergleich mit Laufunruhewerten für den Fall
eines einzelnen Zylinders mit Aussetzern auf einem Prüfstand
für unterschiedliche Drehzahlen und Lasten aufgenommen und
in ein Kennfeld eingeschrieben, tritt das Problem auf, daß
diese Schwellwerte für Mehrfachaussetzer zu hoch sind, da,
wie vorstehend erläutert, bei Mehrfachaussetzern bei jeweils
vorgegebener Drehzahl und Last das Drehmoment geringer ist
als im Fall von Aussetzern in einem einzelnen Zylinder.
Die eben erläuterte Erkenntnis nutzt das nachstehend be
schriebene System in solcher Weise, daß es dann, wenn es er
kannt hat, daß Mehrfachaussetzer vorliegen, die aus einem
Kennfeld ausgelesenen Schwellwerte für den Vergleich mit
laufenden Unruhewerten erniedrigt. Alternativ könnten im
Fall von Mehrfachaussetzern die aus dem Kennfeld ausgelese
nen Schwellwerte konstant gehalten werden und dafür die zu
nächst berechneten Laufunruhewerte vergrößert werden.
Das nachstehend beschriebene System nutzt jedoch noch eine
weitere Erkenntnis, die ebenfalls aus den Fig. 1c bis 1e er
kennbar ist. Es ist nämlich so, daß zwar die Größe des
Sprungs von einer Zeitspanne zur nächsten mit zunehmender
Aussetzerzahl immer kleiner wird, daß jedoch die Summe der
Beträge der Sprünge immer größer wird. So ist im Beispiel
von Fig. 1c für den einzelnen Zylinder mit Aussetzern ein
maximaler Sprung von -1 auf +2 eingezeichnet, für den Fall
von Fig. 1d mit zwei aufeinanderfolgenden Zylindern mit Aus
setzern ein maximaler Sprung von -1 1/2 auf +1 und für den
Fall des Bankaussetzers gemäß Fig. 1e ein maximaler Sprung
von +1 auf -1 und umgekehrt. Die Summe aller Differenzen
ändert sich jedoch in umgekehrter Richtung, sie ist nämlich
für Fig. 1c mit dem Wert 6 minimal und für Fig. 1e mit dem
Wert 10 maximal, während der Wert 8 für den Fall von Fig. 1d
in der Mitte liegt. Mehrfachaussetzer lassen sich also durch
besonders hohe Summenwerte erkennen. Um hierbei den Einfluß
von Beschleunigungen oder Verzögerungen gering zu halten,
ist es von Vorteil, als Summenterme nicht unmittelbar die
Differenzen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zeitspannen
zu verwenden, sondern die Summenterme komplizierter zu bil
den, was weiter unten näher erläutert wird.
In der Blockdarstellung eines erfindungsgemäßen Systems
(Fig. 2) ist ein Berechnungsblock 10 zum Berechnen der vor
stehend genannten Laufunruhewerte und Summen vorhanden. Die
ser Berechnungsblock erhält Signale KWW zum jeweils aktuel
len Kurbelwellenwinkel und Zeittaktsignale t zugeführt. Die
berechneten Summen liefert dieser Berechnungsblock 10 an
einen Mehrfachaussetzer-Erkennungsblock 11, dem auch Summen
schwellwerte von einem Summenschwellwertblock 12 zugeführt
werden. Dieser Summenschwellwertblock 12 ist vorzugsweise
als Kennfeld realisiert, das über die jeweils aktuellen
Werte der Drehzahl n und der Last L adressierbar ist. Im
Mehrfachaussetzer-Erkennungsblock 11 werden die berechneten
Summen mit dem jeweils aktuellen Summen-Schwellwert vergli
chen. Wird aufgrund des Vergleichs ein Mehrfachaussetzerfall
erkannt, wird ein Erkennungssignal ausgegeben, das verschie
dene Funktionen ausübt. Die eine Funktion ist die, daß es in
einem Schwellwertabsenkblock 13 von einem Multiplikations
faktor 1 auf einen Multiplikationsfaktor 0,8 umschaltet. Mit
diesem Faktor wird ein Laufunruhe-Schwellwert multipliziert,
wie er aus einem Laufunruhe-Schwellwertblock 14 jeweils ak
tuell ausgelesen wird. Dieser Laufunruhe-Schwellwertblock 14
ist vorzugsweise als Kennfeld ausgeführt, das über die je
weils aktuellen Werte der Drehzahl n und der Last L adres
sierbar ist. Das Multiplikationsergebnis aus dem aktuellen
Laufunruheschwellwert und dem genannten Faktor wird an einen
Vergleichsblock 15 geliefert, in dem Laufunruhewerte vom
Berechnungsblock 10 mit dem durch den Faktor modifizierten
Laufunruheschwellwert verglichen werden. Der Vergleichsblock
15 gibt für einen Zylinder nach dem anderen ein Signal aus,
das anzeigt, ob der jeweilige Zylinder Aussetzer aufweist
oder nicht. Diese Vergleiche erfolgen im Fall von Mehrfach
aussetzern zweimal. Es wird nämlich zunächst auf Grundlage
der ursprünglichen Laufunruhewerte untersucht, welche Zylin
der wohl Aussetzer aufweisen. Ist dies festgestellt, werden
die Korrekturterme in den Laufunruhewerten so modifiziert,
daß sie von Meßwerten aus den vermutlich aussetzerbehafteten
Zylindern möglichst unabhängig sind. Mit den so modifizier
ten Laufunruhewerten werden die genannten Vergleiche wieder
ausgeführt.
Zeigt das Signal vom Mehrfachaussetzer-Erkennungsblock 11
an, daß keine Mehrfachaussetzer vorliegen, wird im Schwell
wert-Absenkungsblock 13 auf den Faktor 1 geschaltet, und im
Vergleichsblock 15 werden die genannten Vergleiche nur ein
mal auf Grundlage der ursprünglichen Laufunruhewerte ausge
führt.
Der eben beschriebene Funktionsablauf des erfindungsgemäßen
Systems ist im Flußdiagramm von Fig. 3 detaillierter darge
stellt. Da die Blöcke dieses Flußdiagramms relativ ausführ
lich beschriftet sind, wird an dieser Stelle auf eine Wie
dergabe des aus dem Flußdiagramm unmittelbar Ersichtlichen
verzichtet. Es werden jedoch anhand von Fig. 4 Beispiele für
das Berechnen von Laufunruhewerten und Summentermen in
Schritt s3.1, das Aufsummieren von Summentermen gemäß
Schritt s3.2 und, direkt nachfolgend, das Modifizieren von
Laufunruhewerten gemäß Schritt s3.15 erläutert.
Gleichung (1) von Fig. 4 betrifft das Berechnen eines Lauf
unruhewertes LU(i) für einen Zylinder i mit einem Grund- und
einem Korrekturterm, wie weiter oben anhand von Fig. 1 er
läutert. Der Grundterm nutzt Zeitspannen für die Zylinder i
und i-1, während der Korrekturterm Zeitspannen für die Zy
linder i-1 und i-2 verwendet. Die Gleichungen (2) und (3)
veranschaulichen Fälle, wie die Laufunruhegröße LU(i) im
Fall eines Aussetzers im Zylinder i-2 modifiziert werden
kann, um den Korrekturterm von der Zeitspanne T(i-2) unab
hängig zu machen. Gemäß Gleichung (2) wird der Grundterm aus
ganz anderen Zeitspannen gebildet, nämlich denen für die Zy
linder i-3 und i-4. Gemäß Gleichung (3) wird dagegen die
Zeitspanne T(i-2) simuliert, nämlich als Mittelwert der
Zeitspannen für den vorausgehenden und den nachfolgenden Zy
linder, also die Zylinder i-1 und i-3.
Anhand der Gleichungen (4) und (5) wird eine weitere Varian
te zum Modifizieren des Korrekturterms erläutert. Gemäß
Gleichung (4) wird angenommen, daß der Korrekturterm als
Mittelwert über die Zeitspannen aller Zylinder ZZ gebildet
wird. Es sei nun angenommen, daß bereits festgestellt wurde,
daß der letzte Zylinder in der Zählfolge mit Aussetzern be
haftet ist. Dann findet gemäß Gleichung (5) die Zeitspanne
von diesem Zylinder keine Berücksichtigung mehr, und es wird
nur noch über die Zeitspannen von ZZ-1 Zylindern gemittelt.
Nach den vorstehenden Varianten zum Schritt s3.15 seien nun
Varianten zum Schritt s3.1 erläutert. Es handelt sich hier
zunächst um Varianten betreffend die Berechnung des Laufun
ruhewertes LU(i). Beispiele hierfür sind die Gleichungen (1)
und (4). Eine Übersicht über weitere Beispiele ist in der
bereits eingangs genannten Schrift DE-A 41 38 765 gegeben.
Weitere Variationen von Schritt s3.1 sind diejenigen der
Summentermberechnung. Zur Veranschaulichung dienen die Glei
chungen (6) bis (8). Gemäß Gleichung (6) wird als Summenterm
ST(i) für einen Zylinder unmittelbar der Laufunruhewert
LU(i) verwendet, gemäß Gleichung (7) wird die Differenz zwi
schen zwei aufeinanderfolgenden Laufunruhewerten verwendet,
und gemäß Gleichung (8) wird die Differenz zwischen dem
Laufunruhewert für einen aktuellen Zylinder und dem Mittel
wert der Laufunruhewerte für den vorigen und den nachfolgen
den Zylinder berechnet. Je mehr Aufwand getrieben wird,
desto zuverlässiger wird in der Regel die nachfolgende Aus
wertung. Für Sonderfälle ist es jedoch auch möglich, sehr
zuverlässige Aussetzererkennungen mit Hilfe der Laufunruhe
werte LU(i) als Summenterme zu erzielen. Dies wird weiter
unten anhand des Beispiels der Gleichungen (13) bis (15) er
läutert.
Die einfachste Summenbildung, wie sie in Schritt s3.2 ausge
führt wird, ist diejenige von Gleichung (9), gemäß der die
Summe der Beträge über die Summenterme ST(i) für alle Zylin
der gebildet wird. Diese Summe kann pro 720° Kurbelwellenum
drehung einmal gebildet werden, oder sie kann mit jedem Ver
brennungstakt aktualisiert werden.
Erfolgt ein Aktualisieren mit jedem Verbrennungstakt, ist
die gleitende Mittelwertberechnung gemäß Gleichung (10)
zweckmäßiger. Hier wird jede berechnete Summe S bei der
nächsten Berechnung der Summe als Summe S_VOR aus der vori
gen Berechnung mit einem Gewichtungsfaktor c (vorzugsweise
zwischen 0,95 und 0,99) gewichtet, und der neue Summenterm
wird mit dem Faktor 1-c berücksichtigt.
Wenn sichergestellt sein soll, daß in die Berechnung immer
nur Werte aus einem Winkelbereich von 720° Kurbelwinkel ein
gehen, ist die Summenbildung gemäß Gleichung (11) von Vor
teil. In dieser Gleichung sind die Summenterme ST Differenz
terme, also z. B. solche gemäß einer der Gleichungen (7)
oder (8).
Die Gleichungen (12) bis (14) betreffen den Fall einer ein
fachen Bankaussetzererkennung. Es werden nämlich zwei Grup
pen von Summen gebildet, eine erste Summe S1 für die unge
radzahligen Zylinder und eine Summe S2 für die geradzahligen
Zylinder, wobei in jeder Summe unmittelbar die Laufunruhe
werte verwendet werden. Diese Laufunruhewerte haben bei
einem Bankaussetzer in jeder Gruppe jeweils dasselbe Vorzei
chen, sind also in der einen Gruppe alle positiv und in der
anderen alle negativ. Dadurch, daß die Summation nicht be
tragsmäßig erfolgt, ist sichergestellt, daß besonders hohe
Gruppensummen nur dann erhalten werden, wenn tatsächlich ein
Bankaussetzer vorliegt. Ein solcher kann demgemäß zuverläs
sig festgestellt werden, wenn mindestens eine der Gruppen
summen über einem Summenschwellwert liegt. Noch zuverlässi
ger wird das Ergebnis, wenn gemäß Gleichung (14) die Diffe
renz zwischen den beiden Gruppensummen gebildet wird und
der so erhaltene Summenwert mit einem Summenschwellwert ver
glichen wird.
Das Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems ge
mäß den Fig. 2 und 3 nutzt drei Einzelprinzipien, die auch
einzeln oder in Doppelkombinationen anwendbar sind. Das
erste Prinzip ist dasjenige der Mehrfachaussetzererkennung
durch Summenbildung. Das zweite Prinzip ist dasjenige der
Schwellwertabsenkung für Laufunruhewerte im Fall von Mehr
fachaussetzern. Das dritte Prinzip ist dasjenige des Modifi
zierens von Laufunruhewerten im Fall von Mehrfachaussetzern
in solcher Weise, daß der Korrekturterm beim Berechnen eines
jeweiligen Laufunruhewertes von Aussetzern möglichst unab
hängig ist.
Beim Ausführungsbeispiel zum zweitgenannten Prinzip wurde
davon ausgegangen, daß Laufunruheschwellwerte für Aussetzer
nur in einem einzelnen Zylinder vorbestimmt sind. In diesem
Fall ist der jeweilige Laufunruheschwellwert im Fall von
Mehrfachaussetzern zu erniedrigen. Sollten jedoch Laufun
ruheschwellwerte für Mehrfachaussetzer vorgegeben sein, wä
ren diese Schwellwerte im Fall des Fehlens von Mehrfachaus
setzern zu erhöhen.
Im Flußdiagramm von Fig. 3 wird ein allgemeines Aussetzer
erkennungsverfahren mit einer Summe gemäß einer der Glei
chungen (9) bis (11) ausgeführt. Jedoch kann es dann, wenn
Gruppenaussetzer in einem Motor die wahrscheinlichste Mehr
fachaussetzerart darstellen, zweckmäßig sein, zunächst eine
Gruppenaussetzererkennung auszuführen, z. B. die Blockaus
setzererkennung gemäß den Gleichungen (12) bis (14). Liegt
tatsächlich der untersuchte Gruppenaussetzer vor, sind zu
gleich mit dem Feststellen dieser Aussetzerart die betroff
enen Zylinder bekannt. Es kann dann darauf verzichtet wer
den ein komplizierteres Mehrfachaussetzererkennungsverfahren
mit anschließender Zylinderfeststellung auszuführen.
Claims (13)
1. Verfahren zum Erkennen von Aussetzern in mehreren Zylindern eines
mehrzylindrigen Verbrennungsmotors, bei dem
- - aus Drehzahlschwankungen Laufunruhewerte für die einzelnen Zylinder bestimmt werden,
- - für eine vorgegebene Anzahl von Summentermen, die aufeinander folgend bestimmte Laufunruhewerte verschiedener Zylinder oder aus diesen Laufunruhewerten gebildete Differenzwerte sind, die Summe der Beträge dieser Summenterme oder jeweils eine Teilsumme aus den positiven Summentermen oder den negativen Summentermen gebildet wird, und
- - auf Aussetzer in mehreren der Zylinder geschlossen wird, wenn entweder die Summe der Beträge der Summenterme, die Teilsumme der positiven Summenterme, die Teilsumme der negativen Summenterme oder die Differenz der beiden genannten Teilsummen einen jeweils vor gegebenen Schwellwert übersteigt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es
so ausgebildet ist, daß es als Summenterm unmittelbar einen
jeweiligen Laufunruhewert verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es
so ausgebildet ist, daß es als Summenterm für einen Zylinder
die Differenz der Laufunruhewerte für benachbarte Zylinder
verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es
so ausgebildet ist, daß es als Summenterm für einen Zylinder
die Differenz zwischen dem Laufunruhewert für diesen Zylin
der und dem Mittelwert der Laufunruhewerte für die benach
barten Zylinder verwendet.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß es so ausgebildet ist, daß es die Summen
terme betragsmäßig aufsummiert.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß es so ausgebildet ist, daß es
- - zwei Gruppen von Zylindern vorgibt, für die bekannt ist, daß bei einem vorbestimmten Mehrfachaussetzertyp die Zylin der der einen Gruppe negative und die Zylinder der anderen Gruppe positive Summenterme liefern;
- - und für jede der beiden Gruppen die Summe bildet.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es
so ausgebildet ist, daß es
- - die Differenz der Summen bildet;
- - auf Mehrfachaussetzer vom vorbestimmten Typ schließt, wenn diese Summendifferenz einen Summendifferenz-Schwellwert überschreitet;
- - und abhängig vom Vorzeichen der Summendifferenz die Mehr fachaussetzer den Zylindern einer der beiden Gruppen zuord net.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß es so ausgebildet ist, daß es einen je
weils aktuellen Schwellwert abhängig von aktuellen Werten
von Betriebsgrößen bestimmt.
9. Verfahren zum Zuordnen von Aussetzern zu Zylindern bei er
kannten Mehrfachaussetzern in einem mehrzylindrigen Verbren
nungsmotor, das so ausgebildet ist, daß es
- - Laufunruhewerte für einzelne Zylinder in be liebiger Weise bestimmt;
- - einen jeweils aktuellen, für Aussetzer in einem einzelnen Zylinder geltenden Laufunruheschwellwert abhängig von ak tuellen Werten von Betriebsgrößen bestimmt;
- - den Laufunruheschwellwert erniedrigt, wenn Mehrfachausset zer erkannt sind;
- - und auf Aussetzer in einem Zylinder schließt, wenn der Laufunruhewert für diesen Zylinder den erniedrigten Laufun ruheschwellwert übersteigt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es
so ausgebildet ist, daß es den Laufunruheschwellwert unab
hängig von der Zahl der aussetzenden Zylinder jeweils um
denselben Faktor erniedrigt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß es so ausgebildet ist, daß es im Fall
einer Laufunruhegröße mit Grund- und Korrekturterm
- - den Korrekturterm mindestens für diejenigen Zylinder, für die Aussetzer erkannt wurden, so modifiziert, daß er durch Aussetzer möglichst wenig beeinflußt wird;
- - die endgültigen Laufunruhewerte der genannten Zylinder mit Hilfe des jeweiligen modifizierten Korrekturterms bestimmt
- - und endgültig auf Aussetzer in einem Zylinder schließt, wenn der endgültige Laufunruhewert den erniedrigten Laufun ruheschwellwert übersteigt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß es
so ausgebildet ist, daß es Meßwerte im Korrekturterm, die zu
einem aussetzerbehafteten Zylinder gehören, durch den jewei
ligen Mittelwert der entsprechenden Meßwerte der nächstbe
nachbarten nicht von Aussetzern betroffenen Zylindern er
setzt.
13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß es
so ausgebildet ist, daß es den Korrekturterm jeweils so be
rechnet, daß er keinen Meßwert von einem aussetzerbehafteten
Zylinder enthält.
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