DE4138765A1

DE4138765A1 - Verfahren und vorrichtung zum bestimmen eines laufunruhewertes einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4138765A1
Application number: DE4138765A
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl Ing Klenk; Winfried Dipl Ing Dr Moser; Werner Dipl Ing Hess
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-01-10
Filing date: 1991-11-26
Publication date: 1992-07-16
Anticipated expiration: 2011-11-27
Also published as: DE4138765C2

Description

Das Folgende betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Bestimmen eines Laufunruhewertes einer Brennkraftmaschine. Laufunruhewerte dienen zum Beurteilen, ob eine Brennkraftmaschine Zündaussetzer aufweist.

Im folgenden wird häufig der Begriff "Zündtakt" verwendet. Dieser soll denjenigen Takt eines Viertaktmotors beschreiben, in dem komprimiertes Luft/Kraftstoff-Gemisch eigentlich nach erfolgter Zündung verbrennen sollte. Der Begriff "Zündtakt" bezeichnet den genannten Takt ganz allgemein, also unabhängig davon, ob tatsächlich Zündung stattfindet oder ob ein Zündaussetzer vorliegt.

Ebenfalls häufig verwendet wird die Bezeichnung "oberer Totpunkt eines Zylinders vor dessen Zündtakt". Es handelt sich hier um denjenigen oberen Totpunkt des Kolbens eines Zylinders, den der Kolben vor dem Zündtakt einnimmt.

Stand der Technik

Im Stand der Technik sind seit über zehn Jahren zwei unterschiedliche Prinzipien zum Bestimmen eines Laufunruhewertes einer Brennkraftmaschine bekannt. Gemäß dem ersten Prinzip werden pro Zündtakt zwei Kurbelwellenwinkelsektorzeitspannen gemessen und voneinander abgezogen, während gemäß dem zweiten Prinzip pro Zündtakt jeweils nur eine derartige Zeitspanne gemessen wird und diese von einer zu einem anderen Zündtakt gehörenden Zeitspanne abgezogen wird.

Im folgenden werden öfters die Begriffe lineare Beschleunigung bzw. lineare Verzögerung verwendet. Hierunter wird folgender Sachverhalt verstanden: Werden die Kurbelwinkelsektorzeitspannen über der Zeit aufgetragen, so führt eine lineare Beschleunigung zu einem linearen Verlauf mit negativer Steigung, eine lineare Verzögerung zu einem linearen Verlauf mit positiver Steigung.

Ein Verfahren gemäß dem ersten Prinzip ist z. B. in DE-A-25 07 138 (US-A-40 44 234) beschrieben. Für jeden Zylinder werden zwei Kurbelwellenwinkelsektoren festgelegt, von denen der eine vor dem und der andere hinter dem oberen Totpunkt des Zylinders vor dessen Zündtakt liegt. Für jeden Kurbelwellenwinkelsektor werden die Sektorzeitspannen gemessen, innerhalb denen die vorgegebenen Kurbelwellenwinkelsektoren überstrichen werden. Aus den zu einem Zündtakt n gehörenden beiden Sektorzeitspannen wird eine erste Differenz gebildet, um einen Laufunruhe-Grundterm zu gewinnen. Aus den beiden Sektorzeitspannen für einen benachbarten Zündtakt wird eine zweite Differenz gebildet, wodurch ein Laufunruhe- Korrekturterm gewonnen ist. Dieser dient zum Korrigieren von Differenzen im Grundterm, die durch Beschleunigungen oder Verzögerungen bedingt sind. Das Korrigieren des Grundterms erfolgt durch Subtrahieren des Korrekturterms, wodurch der Laufunruhewert erhalten wird. Ohne Zündaussetzer ist dieser Laufunruhewert bei konstanter Drehzahl oder bei linearer Beschleunigung oder Verzögerung Null. Überschreitet der Laufunruhewert dagegen einen vorgeschriebenen Schwellwert, ist dies ein Zeichen für Aussetzer.

Verfahren gemäß dem zweiten Prinzip sind unter Hinweis auf weiteren Stand der Technik in DE-A-39 17 978 beschrieben.

Bei diesem Prinzip wird für jeden Zylinder nur ein einziger Kurbelwellenwinkelsektor festgelegt. Eine erste Differenz wird aus den zwei Sektorzeitspannen zweier unterschiedlicher Zündtakte gebildet, wodurch wiederum ein Laufunruhe-Grundterm gewonnen wird. Eine zweite Differenz wird aus den zwei Sektorzeitspannen für zwei Zündtakte gewonnen, die gleich weit voneinander beabstandet sind wie diejenigen Zündtakte, deren Sektorzeitspannen zum Bilden der ersten Differenz dienten. Diese zweite Differenz ist wiederum ein Laufunruhe- Korrekturterm. Erneut wird der Grundterm durch Subtrahieren des Korrekturterms korrigiert, wodurch der Laufunruhewert erhalten wird. Bei diesem zweiten Verfahren kommt es darauf an, die zur Differenzbildung herangezogenen Sektorzeitspannen so zu legen und auszuwählen, daß sich Zündaussetzer in den gebildeten Differenzen möglichst stark auswirken. Lineare Beschleunigungen und Verzögerungen sind jedoch wiederum durch die doppelte Differenzbildung kompensiert.

Bei beiden Prinzipien besteht der Nachteil, daß Auswirkungen durch nichtlineare Beschleunigungen oder Verzögerungen nur schlecht kompensiert werden. Es besteht demgemäß das Problem, Verfahren und Vorrichtungen zum Bestimmen eines Laufunruhewertes einer Brennkraftmaschine anzugeben, bei denen das Bestimmen des genannten Wertes so erfolgt, daß Auswirkungen von nichtlinearen Beschleunigungen und Verzögerungen möglichst gut kompensiert sind.

Darstellung der Erfindungen

Die im folgenden angegebenen Erfindungen sind Anwendungen eines Korrekturprinzips auf die oben angegebenen prinzipiellen Verfahren zum Bestimmen eines Laufunruhewertes. Das Korrekturprinzip besteht darin, daß ein Korrekturterm durch Medianbildung erzeugt wird. Bei der Medianbildung erfolgt nicht ein Summieren mehrerer Werte und ein Dividieren durch die Anzahl der Werte, sondern Werte werden der Größe nach geordnet, und der mittlere Wert stellt den Median dar. Es hat sich gezeigt, daß diese Medianbildung ausgezeichnet dazu geeignet ist, Effekte von Beschleunigungen und Verzögerungen für eine größere Klasse als der linearen vollständig zu kompensieren. Bei besonderer Ausgestaltung des Prinzips können auch sogenannte Bankaussetzer, d. h. Aussetzer, bei denen alle Zylinder einer von zwei Zylinderbänken nicht mehr zünden, sicher erkannt werden.

Nachdem das eben genannte Prinzip erkannt war, stellte sich die Erkenntnis ein, daß es nicht unbedingt erforderlich ist, Differenzen von Zeitspannendifferenzen zu bilden, um Laufunruhewerte zu berechnen, sondern daß auch unmittelbar Differenzen von Zeitspannen verwendet werden können, wobei jedoch die eine Zeitspanne keine unmittelbar gemessene, sondern eine bearbeitete, vorzugsweise eine durch Medianbildung erzeugt, ist. Es stellte sich jedoch heraus, daß auch Mittelwertbildungen vorgenommen werden können. Demgemäß beschäftigen sich weitere erfindungsgemäße Verfahren mit Mittelwertbildungen beim Bestimmen des Laufunruhewerts einer Brennkraftmaschine.

Das erste erfindungsgemäße Verfahren ist auf beide oben genannte Prinzipien mit Differenzbildung von Zeitspanndifferenzen anwendbar. Bei ihm wird wie folgt vorgegangen:

- für jeden Zylinder wird mindestens ein Kurbelwellenwinkel sektor bezogen auf den oberen Totpunkt des jeweiligen Zylinders vor dessen Zündtakt festgelegt und für jeweilige Zündtakte werden die Sektorzeitspannen gemessen, innerhalb denen die vorgegebene Kurbelwellenwinkel überstrichen werden,
- und für jeweils einen Zündtakt n wird
- - eine erste Differenz aus zwei Sektorzeitspannen gebildet, um einen Laufunruhe-Grundterm zu gewinnen,
- - durch Medianbildung aus mehreren Sektorzeitspannendifferenzen für Zündtakte um den jeweils interessierenden Zündtakt n herum ein Korrekturterm gewonnen,
- - und der Grundterm durch Subtrahieren des Korrekturterms korrigiert, wodurch der Laufunruhewert erhalten wird.

Das zweite erfindungsgemäße Verfahren stellt die Anwendung des Medianprinzips auf ein Verfahren dar, bei dem erstmals nicht mit Differenzen auf Sektorzeitspannen, sondern unmittelbar mit Sektorzeitspannen gearbeitet wird. Es wird wie folgt verfahren:

- für jeden Zylinder wird ein jeweils gleicher Kurbelwellenwinkelsektor bezogen auf den oberen Totpunkt des jeweiligen Zylinders vor dessen Zündtakt festgelegt, und es wird für jeden Zylinder die Sektorzeitspanne gemessen, innerhalb der der vorgegebene Kurbelwellenwinkelsektor überstrichen wird.
- und für jeweils einen Zündtakt n wird
- ein Mehrfunktionsterm durch Medianbildung aus mehreren Sektorzeitspannen für Zündtakte um den jeweils interessierenden Zündtakt n herum gewonnen,
- und der Mehrfunktionsterm wird von der Sektorzeitspanne für den interessierenden Zündtakt n abgezogen, wodurch der Laufunruhewert erhalten wird.

Das dritte und vierte erfindungsgemäße Verfahren nutzen Erkenntnisse aus dem eben genannten Verfahren und wandeln dieses dahingehend ab, daß statt einer Medianbildung eine Mittelwertbildung vorgenommen wird. Es hat sich allerdings herausgestellt, daß die Mittelwertbildung erheblich schlechter geeignet ist, beim Bestimmen von Laufunruhewerten Effekte zu kompensieren, wie sie durch nichtlineare Beschleunigungen oder Verzögerungen bedingt sind. Jedoch stellen auch diese Verfahren eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik dar.

Beim dritten erfindungsgemäßen Verfahren wird fast genau wie beim zweiten erfindungsgemäßen Verfahren vorgegangen, lediglich mit dem Unterschied, daß statt einer Medianbildung eine Mittelwertbildung aus mehreren Sektorzeitspannen für Zündtakte um den jeweils interessierenden Zündtakt n herum erfolgt.

Das vierte erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß

- für jeden Zylinder zwei Kurbelwellenwinkelsektoren festgelegt werden, von denen der eine vor dem und der andere hinter dem oberen Totpunkt des jeweiligen Zylinders vor dessen Zündtakt liegt, und für jeden Zylinder die Sektorzeitspannen gemessen werden, innerhalb denen die vorgegebenen Kurbelwellenwinkelsektoren überstrichen werden,
- und für jeweils einen Zylinder n
- - eine erste Differenz aus den zwei zu dem Zündtakt gehörenden Sektorzeitspannen gebildet wird, um einen Lauf unruhe-Grundterm zu gewinnen,
- - ein Laufunruhe-Korrekturterm durch Mittelwertbildung aus mehreren Sektorzeitspannendifferenzen für Zündtakte um den jeweils interessierenden Zündtakt n herum gewonnen wird,
- und der Grundterm durch Subtrahieren des Korrekturterms korrigiert wird, wodurch der Laufunruhewert erhalten wird.

Die beigefügten abhängigen Ansprüche beschäftigen sich ausschließlich mit vorteilhaften Ausgestaltungen und Weiterbildungen der ersten beiden erfindungsgemäßen Verfahren mit der Medianbildung. Für gute Kompensation von Beschleunigungen und Verzögerungen ist es von besonderem Vorteil, für die Medianbildung die Sektorzeitspannen(differenzen) für jeweils gleich viele Zündtakte vor und nach dem interessierenden Zündtakt n zu verwenden. Für sicheres Detektieren von Bankaussetzern ist es von Vorteil, mindestens einen der äußeren Sektorzeitspannen(differenz)werte durch Mittelwertbildung aus zwei aufeinanderfolgenden Sektorzeitspannen(differenzen) zu bilden oder mindestens einen der beiden äußeren Sektorzeitspannen(differenz)werte unter Auslassen einer Sektorzeitspanne(differenz) an die anderen Sektorzeitspannen(differenzen) auszuschließen.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen gemäß den Vorrichtungsansprüchen sind so ausgebildet, daß sie die erfindungsgemäßen Verfahren ausüben.

Zeichnung

Fig. 1: Flußdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum Bestimmen eines Laufunruhewertes einer Brennkraftmaschine;

Fig. 2: Tabelle zum Erläutern der Differenzen, wie sie bei einem Verfahren gebildet werden, das nur eine Kurbelwellenwinkelsektorzeitspanne pro Zündtakt mißt;

Fig. 3: Tabelle entsprechend der von Fig. 2, jedoch für ein Verfahren, das pro Zündtakt zwei Kurbelwellenwinkelsektorzeitspannen mißt;

Fig. 4a bis 4e.D: Darstellungen des Berechnungsblocks im Flußdiagramm von Fig. 1 für unterschiedliche Verfahren;

Fig. 5a bis 5f: Diagramme zeitlich aufeinanderfolgender Werte von Sektorzeitspannen und Sektorzeitspannendifferenzen für unterschiedliche dynamische Fälle des Betriebs einer Brennkraftmaschine.

Fig. 6: Schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Bestimmen eines Laufunruhewertes einer Brennkraftmaschine.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Beim Verfahren gemäß dem Flußdiagramm von Fig. 1 wird nach dem Start des Verfahrens, der mit dem Einschalten der Zündung der Brennkraftmaschine zusammenfällt, in einem Schritt s1 der Kurbelwellenwinkel gemessen. In einem Schritt s2 wird untersucht, ob der gemessene Winkel mit dem Anfang eines Kurbelwellenwinkelsektors für einen Zündtakt n+m übereinstimmt. Ist dies der Fall, wird in einem Schritt s3 der Anfangszeitpunkt tA_n+m für den Sektor erfaßt. Es folgt dann wiederum Schritt s1. Ergibt sich beim nächsten Erreichen von Schritt s2, daß die genannte untersuchte Übereinstimmung nicht vorliegt, wird anschließend in einem Schritt s4 überprüft, ob inzwischen das Ende des Sektors zum Zündtakt n+m erreicht ist. Ist dies nicht der Fall, folgt erneut Schritt s1, andernfalls ein Schritt s5, in dem der Endzeitpunkt tE_n+m für den Sektor erfaßt wird. Anschließend wird in einem Schritt s6 die Kurbelwellenwinkelsektorzeitspanne T_n+m für den Zündtakt n+m aus den Werten für den Anfangs- und den Endzeitpunkt berechnet.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß der Zählwert n für die Zündtakte durchläuft. Findet z. B. der Tausendste Zündtakt im Zylinder 1 (bezogen auf die Zündfolge der Zylinder) statt, sind vier Zylinder vorhanden und werden insgesamt sieben Zeitspannen zum Berechnen des Laufunruhewertes für den Zylinder 1 im Zündtakt n, hier 1000, benötigt, müssen für diese Berechnung die Sektorzeitspannen vom Zündtakt 997 bis 1003 genutzt werden. Hier ist als n=1000 und m=3. Es interessiert jedoch auch der Laufunruhewert für den Zündtakt 1001, der im Zylinder 2 stattfindet. Bezogen auf diesen Zündtakt ist n=1001 und die Zeitspanne T₁₀₀₀₊₃ ist für diesen Zylinder die Zeitspanne T₁₀₀₁₊₂.

Vorstehend wurde davon ausgegangen, daß pro Zündtakt n nur eine Sektorzeitspanne gemessen wird. Wie eingangs erläutert, ist jedoch auch ein zweites Prinzip bekannt, bei dem pro Zündtakt n zwei Sektorzeitspannen gemessen werden. Es muß dann für jede der beiden Sektorzeitspannen untersucht werden, wann der jeweilige Anfang und wann das jeweilige Ende vorliegt und die zugehörigen Zeitpunkte müssen erfaßt werden, um aus diesen die beiden Sektorzeitspannen berechnen zu können.

Wenn alle für das Berechnen eines Laufunruhewertes zu einem Zündtakt n erforderlichen Sektorzeitspannen zur Verfügung stehen, erfolgt in einem Schritt s7 das Berechnen des Laufunruhewertes LU. Beispiele für Berechnungsarten sind in den Varianten von Fig. 4 dargestellt.

Nach dem Berechnen des Laufunruhewertes in Schritt s7 wird in einem Schritt s8 untersucht, ob das Ende des Verfahrens erreicht ist, z. B. ob die Zündung der Brennkraftmaschine ausgeschaltet wurde. Ist dies der Fall, wird das Verfahren beendet, andernfalls folgt wiederum der genannte Ablauf ab Schritt s1.

Der dargestellte Verfahrensablauf beschäftigt sich nicht damit, wie der Laufunruhewert ausgewertet wird. Dies erfolgt typischerweise durch Vergleichen des Laufunruhewertes mit einer Schwelle. Es können jedoch auch erheblich kompliziertere Auswertungen vorgenommen werden. Hierzu wird beispielshaft auf die bereits oben genannte Schrift DE-A-39 17 978 verwiesen. Das Auswerteverfahren ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindungen. Bei diesen geht es nur um das Problem, wie beim Berechnen des Laufunruhewertes Effekte möglichst gut kompensiert werden, die aus Beschleunigungen und Verzögerungen resultieren.

Bei Verfahren, die nur eine einzige Sektorzeitspanne pro Zündtakt messen, bestehen weite Grenzen im Wählen des Kurbelwellenwinkel sektors. Er darf jedoch nicht länger sein als 720°/Z (Z = Zylinderzahl), da es ansonsten kaum mehr möglich ist, entscheiden zu können, von welchem Zylinder ein Zündaussetzer herrührt. Vorzugsweise soll der verwendete Kurbelwellenwinkelsektor zumindest teilweise im Zündtakt liegen. Bevorzugt ist eine symmetrische Lage um den oberen Totpunkt des Zylinders vor dessen Zündtakt, mit einem Winkelbereich von ±720°/2Z.

Wird zum Berechnen des Laufunruhewertes ein Verfahren mit zwei Kurbelwellenwinkelsektoren genutzt, von denen der eine vor dem und der andere hinter dem oberen Totpunkt eines jeweiligen Zylinders vor dessen Zündtakt liegt, können entweder in etwa gleich große Kurbelwellenwinkelsektoren verwendet werden, oder die Sektoren können in ihrer Länge so aufeinander abgestimmt werden, daß sich im Fall eines Betriebs der Brennkraftmaschine ohne Zündaussetzer im wesentlichen zwei gleiche Sektorzeitspannen einstellen. Letzteres ist von besonderem Vorteil, da sich dann besondere Mustererkennungsmöglichkeiten ergeben. Derartige Auswerteverfahren sind Gegenstand einer älteren Anmeldung (DE-40 28 131).

Fig. 2 listet Differenzen D von Zeitspannen für ein Verfahren auf, das jeweils nur eine Zeitspanne pro Zündtakt mißt. Die Differenz D_n für den Zündtakt n berechnet sich aus den Zeitspannen T_n+1 für den Zündtakt n+1 und T_n für den Zündtakt n. Dies gilt für die vorstehend genannte bevorzugte Lage der Sektoren symmetrisch zu den genannten oberen Totpunkten.

Fig. 3 listet demgemäß auf, wie die Differenzen D von Zeitspannen für Verfahren berechnet werden, die zwei Sektorzeitspannen pro Zündtakt n messen. Die Differenz D_n für den Zündtakt n wird aus der im Kompressionstakt vor dem Zündtakt n gemessenen Zeitspanne TK_n und der im Expansionstakt, also im Zündtakt n selbst gemessenen Zeitspanne TE_n gebildet.

Gemäß Fig. 4a erfolgt die Berechnung des Laufunruhewertes LU in Schritt s7 des Flußdiagramms von Fig. 1 mit Hilfe einer Medianbildung. In bezug auf die verwendete Formel wird auf Fig. 4a in Zusammenhang mit den Fig. 2 und 3 verwiesen. Es sei angemerkt, daß der in der Gleichung aufgeführte Quotient T³ als T_n³ oder als TK_n³ berechnet werden kann, abhängig davon, ob die in der Gleichung angegebenenDifferenzen D gemäß Fig. 2 oder gemäß Fig. 3 berechnet werden. Statt der dritten Potenz einer einzigen Zeit kann auch z. B. ein Produkt aus drei unterschiedlichen Zeiten verwendet werden, also z. B. T_n-1×T_n×T_n-1. Es ist jedoch auch möglich, nur durch einen quadratischen oder einen einfachen Zeitterm zu dividieren, wenn dies bei der Auswertung entsprechend berücksichtigt wird. In diesem Zusammenhang wird auf die bereits mehrfach erwähnte Schrift DE-A-39 17 978 verwiesen. Das durch die Gleichungen der Fig. 4a, 2 und 3 gegebene Verfahren wird in seiner Wirkung im folgenden durch die Fig. 5a bis 5c veranschaulicht.

Bevor auf die Fig. 5a bis c im einzelnen eingegangen wird, sei das folgende Allgemeine zu den Fig. 5a bis f angemerkt. Alle diese Figuren stellen Doppeldiagramme dar, wobei das obere Diagramm Zeitspannen über der Zündtaktzahl und das jeweilige untere Diagramm Differenzen aus aufeinanderfolgenden Zeitspannen, ebenfalls aufgetragen über den Zündtakten, darstellt. Die Meßwerte der Zeitspannen für einen jeweiligen Zündtakt n und die berechneten Differenzwerte für diesen jeweiligen Zündtakt sind in allen Figuren durch ein "X" gekennzeichnet. Benachbarte Zeitspannen oder Differenzen, die zur Berechnung des Laufunruhewertes LU herangezogen werden, sind auch durch "x" gekennzeichnet.

Fig. 5a betrifft den Fall idealen Motorlaufs bei konstanter Drehzahl. Alle Zeitspannen T sind gleich lang und demgemäß sind alle Differenzen Null. Es ist unmittelbar ersichtlich, daß dann auch der Median Null ist, der ja dadurch gebildet wird, daß die zur Berechnung herangezogenen Werte der Größe nach geordnet werden und der mittlere in der Reihenfolge als Median herausgegriffen wird. Da beide Terme der Differenzgleichung 4a Null sind, ist auch der Laufunruhewert LU_n=0.

Fig. 5b betrifft den Fall linearer Verzögerung. Fortschreitend mit den Zündtakten werden die gemessenen Zeitspannen um jeweils gleiche Differenzen größer. Die Gleichheit der Differenzen ist aus Fig. 5b erkennbar. Der Median des Differenzwertes entspricht wegen der Gleichheit aller Differenzen genau der für den Zündtakt n geltenden Differenz D_n. Es gilt also wiederum LU_n=0.

Die Darstellung von Fig. 5c schließlich betrifft den Fall nichtlinearer Verzögerung. Die gemessenen Zeitspannen T wachsen von Zündtakt zu Zündtakt an, und zwar um zunehmende Differenzbeträge, wie aus dem unteren Diagramm von Fig. 5c erkennbar. Da für die Medianbildung gemäß der Gleichung von Fig. 4a zwei Differenzwerte vor demjenigen für den Zündtakt n und zwei danach verwendet werden, von denen die ersten beiden unter demjenigen für den Zündtakt n und die beiden anderen über demselben liegen, liegt der Differenzwert für den Zündtakt n in der Mitte, wodurch der Median dieser fünf Differenzwerte mit dem Differenzwert T_n für den Zündtakt n identisch ist. Demgemäß gilt wiederum genau LU_n=0. Dieses Ergebnis wäre mit einer Mittelwertbildung nicht erzielbar. Aufgrund der zunehmend größer werdenden Differenzen würde der Mittelwert der fünf Differenzwerte nicht dem dritten der fünf Werte, also dem Wert D_n entsprechen, sondern er wäre etwas größer, wie dies in Fig. 5c durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist.

Probleme ergeben sich beim Bestimmen der Laufunruhen mit Hilfe der Formel von Fig. 4a dann, wenn ein sogenannter Bankaussetzer vorliegt, d. h. ein Fall, bei dem alle Zylinder in einer von zwei Zylinderbänden ausfallen. Die Zeitspannen T sind dann abwechselnd höher und niedriger, wie in Fig. 5d dargestellt. Die Differenzen D nehmen demgemäß abwechselnd positive und negative Werte ein. Der Differenzwert für den Zündtakt n ist wiederum zugleich Median, weswegen die Differenz aus dem Differenzwert D_n und dem Medianwert erneut Null ist, so daß sich kein Zündaussetzer feststellen läßt.

Diesem Mangel läßt sich leicht durch Abändern der Formel von Fig. 4a in einer Weise abhelfen, wie sie durch die Formel von Fig. 4b oder die Formel von Fig. 4c angegeben ist, wobei der Fall von Fig. 4b durch Fig. 5e und der von Fig. 4c durch Fig. 5f veranschaulicht ist.

Bei der Formel gemäß Fig. 4b in Verbindung mit den Fig. 2 oder 3 werden zur Medianbildung als äußere Werte solche herangezogen, die durch Mittelwertbildung aus zwei aufeinanderfolgenden Zeitspannendifferenzen gebildet sind. Da die Differenzen abwechselnd mit gleich großen Beträgen positiv und negativ sind, sind die genannten Mittelwerte Null. Diese Werte liegen zwischen den genannten positiven und negativen Werten, so daß der Medianwert Null wird, also vom Differenzwert D_n für den Zündtakt n abweicht. Demgemäß ergibt sich ein von Null abweichender Wert für den Laufunruhewert LU_n.

Es wird darauf hingewiesen, daß dieses Ergebnis besser ist als ein solches, das erzielbar wäre, wenn ein Mittelwert gebildet würde. Die Mittelwertbildung ist durch Fig. 5d veranschaulicht. Wenn der Mittelwert aus den fünf für die Medianbildung gemäß Fig. 5d vorgesehenen Werten gebildet wird, er gibt sich ein leicht unter Null liegender Wert, da drei der fünf Werte unter Null und zwei der Werte mit gleichen Beträgen über Null liegen. Im Fall des Ausnutzens von Werten gemäß Fig. 5d hat die Mittelwertbildung also einen Vorteil gegenüber der Medianbildung, jedoch erlangt die Medianbildung sofort wieder einen Vorteil, wenn sie nur geringfügig abgewandelt wird, wie durch Fig. 5d veranschaulicht und erläutert, um das Auswerteverfahren an ihre besonderen Eigenschaften anzupassen.

Noch vorteilhafter als die Variante gemäß Fig. 4b und Fig. 5e ist diejenige gemäß Fig. 4c und Fig. 5f. Zur Medianbildung werden nun nämlich nicht mehr außer dem Differenzwert für den Zündtakt n die Differenzen für die zwei Zündtakte davor und die zwei Zündtakte danach verwendet, sondern die beiden äußeren Differenzen schließen unter Auslassen einer Differenz an die anderen Differenzen an. Dadurch liegen nun vier der verwendeten Werte auf der positiven Seite, während alleine die Differenz für den Zündtakt n auf der negativen Seite liegt. Der Median stimmt demgemäß mit dem positiven Differenzwert überein. Da dieser vom negativen Differenzwert D_n abgezogen wird, ergibt sich für den Laufunruhewert LU_n ein Wert, der doppelt so groß ist wie die Differenz D_n. Dadurch stellt sich ein sehr vorteilhaftes Signal/Rausch-Verhältnis ein.

Aus den Fig. 5e und 5c ist unmittelbar erkennbar, daß die beschriebenen Vorteile bereits dann erreicht werden, wenn nur einer der beiden äußeren Medianwerte durch Mittelwertbildung oder durch Überspringen einer Differenz gebildet wird.

Die bisherigen Ausführungsbeispiele bezogen sich auf das Berechnen von Laufunruhewerten LU mit Hilfe des Bildens von Differenzen von Sektorzeitspannendifferenzen, wobei es uner heblich war, ob die Zeitspannendifferenzen aus zwei Zeitspannen für einen einzelnen Zeittakt n oder aus Zeitspannen für unterschiedliche Zündtakte n gebildet wurden. Das Bilden von Differenzen aus Differenzzeitspannen wird bei allen herkömmlichen Verfahren angewandt. Es hat sich nun aber herausgestellt, daß die Medianbildung bestens dazu geeignet ist, Laufunruhewerte durch eine einfache Differenz aus der Zeitspanne T_n für den Zündtakt n und einen Medianwert um diese Zeitspanne herum zu berechnen, wie durch die Formel von Fig. 4d angegeben. Die Tatsache, daß mit dieser Berechnung nicht nur die Effekte konstanter, sondern auch linearer und nicht linearer Be schleunigungen und Verzögerungen kompensiert werden können, ist unmittelbar aus dem oberen Diagramm von Fig. 5c ersichtlich. Unabhängig von der Art der Beschleunigung oder Verzögerung ist die Sektorzeitspanne T_n für den Zündtakt n die mittlere von mehreren aufeinanderfolgenden Zeitspannen T_n-2 bis T_n+2 für Zündtakte um den Zündtakt n herum. Demgemäß fällt der Median in allen Fällen mit der Sektorzeitspanne T_n für den Zündtakt n selbst zusammen. Der Laufunruhewert LU_n ist demgemäß Null. Was das Erkennen von Bankaussetzern angeht, stellen sich wieder dieselben Probleme ein, wie anhand des unteren Diagramms von Fig. 5d für die Differenzverfahren erläutert. Aber auch dieses Problem läßt sich wieder durch andere Wahl der äußeren Zeitspannen lösen, wie aus den oberen Diagrammen der Fig. 5e und 5f entsprechend zu den erläuterten unteren Diagrammen der genannten Figuren erkennbar. Vorzugsweise erfolgt also die Medianbildung aus den Zeitspannen T_n-3, T_n-1, T_n, T_n+1 und T_n+3.

Es wird darauf hingewiesen, daß in Fig. 4d angegeben ist, daß der Median um T_n berechnet wird. Damit soll ausgesagt werden, daß die Medianbildung entsprechend erfolgen kann wie für die Differenzen anhand der Fig. 4a bis 4c erläutert. Die Medianbildung um T_n herum kann also entweder mit fünf direkt aufeinanderfolgenden unmittelbar gemessenen Zeitspannen er folgen oder mit drei mittleren unmittelbar gemessenen und zwei äußeren gemittelten Zeitspannen oder fünf unmittelbar gemessenen Zeitspannen, von denen die äußeren unter Auslassen einer Zeitspanne an die anderen Zeitspannen anschließen.

Das Berechnen von Laufunruhewerten mit Hilfe von Zeitspannen und Medianwerten aus Zeitspannen ist erheblich einfacher als das Berechnen von Laufunruhewerten aus Differenzen von Zeitspannen und Medianwerten von Differenzen von Zeitspannen. Trotz dieser Vereinfachung zeigte sich bei Versuchen, daß keine Verschlechterung der Auswerteergebnisse eintritt. Dies ist aus obiger Erläuterung zu den Doppeldiagrammen der Fig. 5c bis 5f auch gut verständlich.

Angesichts der eben beschriebenen Vereinfachung wurde versucht, das durch Fig. 4d verabschaulichte Verfahren dadurch abzuwandeln, daß der als Mehrfunktionsterm zur Differenzbildung und zur Korrektur dienender Medianterm durch einen Mittelwertterm ersetzt wurde. Wie anhand der Fig. 5c bis 5f erläutert, wirkt ein Mittelwertterm ganz anders als ein Medianterm und ist bei weitem nicht so gut geeignet, Fehler zu kompensieren, die durch Beschleunigungen oder Verzögerungen oder durch Bankaussetzer hervorgerufen sind. Jedoch stellt auch die Mittelwertbildung bereits einen Fortschritt zum Stand der Technik dar. Die Mittelwertbildung ist durch die Fig. 4e.T und 4e.D veranschaulicht, wobei die Formel gemäß Fig. 4e.T für den Fall gilt, daß der Laufunruhewert unmittelbar durch Abziehen des Mittelwerts von Zeitspannen für Sektoren um den Zündtakt n herum von der Zeitspanne T_n für den Zündtakt n selbst bei einem Verfahren gewonnen wird, das nur eine Zeitspanne pro Zündtakt mißt, während Fig. 4e.D den Fall betrifft, daß der Laufunruhewert LU_n dadurch gewonnen wird, daß von der Differenzzeitspanne D_n für den Zündtakt n der Mittelwert von Differenzzeitspannen für Zündtakte um den Zündtakt n herum abgezogen wird, wobei alle Differenzen sol che gemäß Fig. 3 sind.

Fig. 6 zeigt schematisch einen Verbrennungsmotor 10 mit einer von einem Impulsgeber 11 abgetasteten Zahnscheibe 12 auf dem der Antriebsseite entgegengesetzten Ende der Kurbelwelle. Das Signal vom Impulsgeber 11 gelangt zu einem Steuergerät 13, das ein Mittel 14 zum Messen der vorstehend genannten Kurbelwellenwinkelsektoren und ein Mittel 15 zum Bestimmen des genannten Laufunruhekorrekturterms aufweist.

Die Mittel 14 zum Messen von Sektorzeitspannen kann so aus gebildet sein, daß es Zeitspannen mißt, in denen vorgegebene Kurbelwellenwinkelsektoren überstrichen werden, von denen jeweils mindestens einer für jeweils einen Zylinder bezogen auf den oberen Totpunkt des jeweiligen Zylinders vor dessen Zündtakt festgelegt ist. Es kann speziell so ausgebildet sein, daß es Zeitspannen mißt, in denen vorgegebene Kurbel wellenwinkelsektoren überstrichen werden, von denen jeweils einer für jeweils einen Zylinder, bezogen auf den oberen Totpunkt des jeweiligen Zylinders vor dessen Zündtakt festgelegt ist. Schließlich kann es speziell so ausgebildet sein, daß es Zeitspannen mißt, in denen vorgegebene Kurbelwellenwinkelsektoren überstrichen werden, von denen für jeden Zylinder jeweils zwei so festgelegt sind, daß der eine vor und der andere hinter dem oberen Totpunkt des jeweiligen Zylinders vor dessen Zündtakt liegt.

Das Mittel 15 zum Bestimmen eines Laufunruhe-Korrekturterms kann so ausgebildet sein, daß es für jeweils einen Zündtakt n eine erste Differenz aus zwei Sektorzeitspannen bildet, um einen Laufunruhe-Grundterm zu gewinnen, einen Laufunruhe- Korrekturterm durch Median- oder Mittelwertbildung aus mehreren Sektorzeitspannendifferenzen für Zündtakte um den jeweils interessierenden Zündtakt n herum gewinnt und den Grundterm durch Subtrahieren des Korrekturterms zu korri giert, wodurch es den Laufunruhewert erhält. Es kann weiterhin so ausgebildet sein, daß es durch Medianbildung aus mehreren Sektorzeitspannen für Zündtakte um einen jeweils interessierenden Zündtakt n herum einen Mehrfunktionsterm gewinnt und diesen Mehrfunktionsterm von der Sektorzeitspanne für genannten Zündtakt n abzieht, wodurch es den Laufunruhe wert erhält.

Welche Ausführung des Mittels 14 zum Messen von Kurbelwellen winkelsektoren zusammen mit welcher Ausführung des Mittels 15 zum Bestimmen eines Laufunruhewertes verwendet wird, hängt davon ab, welches der erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführt werden soll.

Claims

1. Verfahren zum Bestimmen eines Laufunruhewertes einer Brennkraftmaschine, bei dem

- für jeden Zylinder mindestens ein Kurbelwellenwinkelsektor bezogen auf den oberen Totpunkt des jeweiligen Zylinders vor dessen Zündtakt festgelegt wird und für jeweilige Zündtakte die Sektorzeitspannen gemessen werden, innerhalb denen die vorgegebenen Kurbelwellenwinkelsektoren überstrichen werden,
- und für jeweils einen Zündtakt n
- - eine erste Differenz aus zwei Sektorzeitspannen gebildet wird, um einen Laufunruhe-Grundterm zu gewinnen,
- - ein Laufunruhe-Korrekturterm gewonnen wird,
- - und der Grundterm durch Subtrahieren des Korrekturterms korrigiert wird, wodurch der Laufunruhewert erhalten wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

- der Korrekturterm durch Medianbildung aus mehreren Sek torzeitspannendifferenzen für Zündtakte um den jeweils interessierenden Zündtakt n herum gewonnen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Zylinder ein einziger Kurbelwellenwinkelsektor festgelegt wird, der symmetrisch zum oberen Totpunkt des Zylinders vor dessen Zündtakt liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Zylinder zwei Kurbelwellenwinkelsektoren festgelegt werden, von denen der eine vor dem und der andere hinter dem oberen Totpunkt des Zylinders vor dessen Zündtakt liegt, und die genannten Differenzen jeweils aus den zwei Sektorzeitspannen für einen Zündtakt gebildet werden.

4. Verfahren zum Bestimmen eines Laufunruhewertes einer Brennkraftmaschine, bei dem

- für jeden Zylinder ein jeweils gleicher Kurbelwellenwinkelsektor bezogen auf den oberen Totpunkt des jeweiligen Zylinders vor dessen Zündtakt festgelegt wird und für jeden Zylinder die Sektorzeitspanne gemessen wird, innerhalb der der vorgegebene Kurbelwellenwinkelsektor überstrichen wird,

- dadurch gekennzeichnet, daß für jeweils einen Zündtakt n

- ein Mehrfunktionsterm durch Medianbildung aus mehreren Sektorzeitspannen für Zündtakte um den jeweils interessierenden Zündtakt n herum gewonnen wird,
- und der Mehrfunktionsterm von der Sektorzeitspanne für den interessierenden Zündtakt n abgezogen wird, wodurch der Laufunruhewert erhalten wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Medianbildung die Sektorzeitspan nen(differenzen) für jeweils gleich viele Zündtakte vor und nach dem interessierenden Zündtakt n verwendet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Sektorzeitspannen(differenzen) für jeweils zwei Zündtakte vor und nach dem interessierenden Zündtakt n verwendet wer den.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der äußeren Sektorzeitspan nen(differenz)werte durch Mittelwertbildung aus zwei aufein anderfolgenden Sektorzeitspannen(differenzen) gebildet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der beiden äußeren Sektor zeitspannen(differenz)werte unter Auslassen einer Sektor zeitspannen(differenz) an die anderen Sektorzeitspannen (differenzen) anschließt.

9. Verfahren zum Bestimmen eines Laufunruhewertes einer Brennkraftmaschine, bei dem

dadurch gekennzeichnet, daß für jeweils einen Zündtakt n

- ein Mehrfunktionsterm durch Mittelwertbildung aus mehreren Sektorzeitspannen für Zündtakte um den jeweils interessierenden Zündtakt n herum gewonnen wird,
- und der Mehrfunktionsterm von der Sektorzeitspanne für den interessierenden Zündtakt n abgezogen wird, wodurch der Laufunruhewert erhalten wird.

10. Verfahren zum Bestimmen eines Laufunruhewertes einer Brennkraftmaschine, bei dem

- für jeden Zylinder zwei Kurbelwellenwinkelsektoren festgelegt werden, von denen der eine vor dem und der andere hinter dem oberen Totpunkt des jeweiligen Zylinders vor dessen Zündtakt liegt, und für jeden Zylinder die Sektor zeitspannen gemessen werden, innerhalb denen die vorgegebenen Kurbelwellenwinkelsektoren überstrichen werden,
- und für jeweils einen Zündtakt n
- - eine erste Differenz aus den zwei zu dem Zündtakt gehörenden Sektorzeitspannen gebildet wird, um einen Laufunruhe- Grundterm zu gewinnen,
- - ein Laufunruhe-Korrekturterm gewonnen wird,
- - und der Grundterm durch Subtrahieren des Korrekturterms korrigiert wird, wodurch der Laufunruhewert erhalten wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

- der Korrekturterm durch Mittelwertbildung aus mehreren Sektorzeitspannendifferenzen für Zündtakte um den jeweils interessierenden Zündtakt n herum gewonnen wird.

11. Vorrichtung zum Bestimmen eines Laufunruhewertes einer Brennkraftmaschine, mit

- einem Mittel (14) zum Messen von Sektorzeitspannen, in denen vorgegebene Kurbelwellenwinkelsektoren überstrichen werden, von denen jeweils mindestens einer für jeweils einen Zylinder bezogen auf den oberen Totpunkt des jeweiligen Zylinders vor dessen Zündtakt festgelegt ist;
- und einem Mittel (15) zum Bestimmen eines Laufunruhe-Korrekturterms, das so ausgebildet ist, daß es für jeweils einen Zündtakt n eine erste Differenz aus zwei Sektorzeitspannen bildet, um einen Laufunruhe-Grundterm zu gewinnen, einen Laufunruhe-Korrekturterm gewinnt und den Grundterm durch Subtrahieren des Korrekturterms zu korrigiert, wodurch es den Laufunruhewert erhält;

dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Bestimmen des Laufunruhe-Korrekturterms speziell so ausgebildet ist, daß es den Korrekturterm durch Medianbildung aus mehreren Sek torzeitspannendifferenzen für Zündtakte um den jeweils interessierenden Zündtakt n herum gewinnt.

12. Vorrichtung zum Bestimmen eines Laufunruhewertes einer Brennkraftmaschine, mit

- einem Mittel (14) zum Messen von Sektorzeitspannen, in denen vorgegebene Kurbelwellenwinkelsektoren überstrichen werden, von denen jeweils einer für jeweils einen Zylinder bezogen auf den oberen Totpunkt des jeweiligen Zylinders vor dessen Zündtakt festgelegt ist;

gekennzeichnet durch

- ein Mittel (15) zum Bestimmen eines Laufunruhe-Korrekturterms, das so ausgebildet ist, daß es durch Medianbildung aus mehreren Sektorzeitspannen für Zündtakte um einen jeweils interessierenden Zündtakt n herum einen Mehrfunktions term gewinnt und diesen Mehrfunktionsterm von der Sektorzeitspanne für genannten Zündtakt n abzieht, wodurch es den Laufunruhewert erhält.

13. Vorrichtung zum Bestimmen eines Laufunruhewertes einer Brennkraftmaschine, mit

gekennzeichnet durch

- ein Mittel (15) zum Bestimmen eines Laufunruhe-Korrekturterms, das so ausgebildet ist, daß es durch Mittelwertbildung aus mehreren Sektorzeitspannen für Zündtakte um einen jeweils interessierenden Zündtakt n herum einen Mehrfunktionsterm gewinnt und diesen Mehrfunktionsterm von der Sektor zeitspanne für genannten Zündtakt n abzieht, wodurch es den Laufunruhewert erhält.

14. Vorrichtung zum Bestimmen eines Laufunruhewertes einer Brennkraftmaschine, mit

- einem Mittel (14) zum Messen von Sektorzeitspannen, in de nen vorgegebene Kurbelwellenwinkelsektoren überstrichen werden, von denen für jeden Zylinder jeweils zwei so festgelegt sind, daß der eine vor und der andere hinter dem oberen Totpunkt des jeweiligen Zylinders vor dessen Zündtakt liegt;
- und einem Mittel (15) zum Bestimmen eines Laufunruhe-Korrekturterms, das so ausgebildet ist, daß es für jeweils einen Zündtakt n eine erste Differenz aus zwei Sektorzeitspannen bildet, um einen Laufunruhe-Grundterm zu gewinnen, einen Laufunruhe-Korrekturterm gewinnt und den Grundterm durch Subtrahieren des Korrekturterms zu korrigiert, wodurch es den Laufunruhewert erhählt;

dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Bestimmen des Laufunruhe-Korrekturterms speziell so ausgebildet ist, daß es den Korrekturterm durch Mittelwertbildung aus mehreren Sektorzeitspannendifferenzen für Zündtakte um den jeweils interessierenden Zündtakt n herum gewinnt.