DE4138765C2

DE4138765C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen eines Laufunruhewertes einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4138765C2
Application number: DE4138765A
Authority: DE
Inventors: Martin Klenk; Winfried Moser; Werner Hess
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-01-10
Filing date: 1991-11-26
Publication date: 2002-01-24
Anticipated expiration: 2011-11-27
Also published as: DE4138765A1

Description

Das Folgende betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Bestimmen ei nes Laufunruhewertes einer Brennkraftmaschine. Laufunruhewerte die nen zum Beurteilen, ob eine Brennkraftmaschine Zündaussetzer auf weist.

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

Ebenfalls häufig verwendet wird die Bezeichnung "oberer Totpunkt ei nes Zylinders vor dessen Zündtakt". Es handelt sich hier um denjeni gen 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 unterschiedli che Prinzipien zum Bestimmen eines Laufunruhewertes einer Brenn kraftmaschine 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 25 07 138 A1 (US 4,044,234 A) beschrieben. Für jeden Zy linder 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 gemes sen, innerhalb denen die vorgegebenen Kurbelwellenwinkelsek toren überstrichen werden. Aus den zu einem Zündtakt n gehö renden 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 vorgegebenen Schwellwert, ist dies ein Zeichen für Aussetzer.

Verfahren gemäß dem zweiten Prinzip sind unter Hinweis auf weiteren Stand der Technik in DE 39 17 978 A1 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-Grund term 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 Sektorzeitspan nen so zu legen und auszuwählen, daß sich Zündaussetzer in den gebildeten Differenzen möglichst stark auswirken. Line are Beschleunigungen und Verzögerungen sind jedoch wiede rum durch die doppelte Differenzbildung kompensiert.

Bei beiden Prinzipien besteht der Nachteil, daß Auswirkungen durch nicht lineare Beschleunigungen oder Verzögerungen nur schlecht kompensiert werden.

Es bestand demgemäß das Prob lem, Verfahren und Vorrichtungen zum Bestimmen eines Laufun ruhewertes einer Brennkraftmaschine anzugeben, bei denen das Bestimmen des genannten Wertes so erfolgt, daß Auswirkungen von nicht linearen Beschleunigungen und Verzögerungen möglichst gut kompensiert sind.

Darstellung der Erfindungen

Die im folgenden angegebenen Erfindungen sind Anwendungen eines Korrekturprinzips auf die oben angegebenen prinzipiel len Verfahren zum Bestimmen eines Laufunruhewertes. Das Kor rekturprinzip 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 Lauf unruhewerte zu berechnen, sondern daß auch unmittelbar Dif ferenzen von Zeitspannen verwendet werden können, wobei je doch die eine Zeitspanne keine unmittelbar gemessene, son dern eine bearbeitete, vorzugsweise eine durch Medianbildung erzeugte, ist. Es stellte sich jedoch heraus, daß auch Mit telwertbildungen vorgenommen werden können. Demgemäß be schäftigen sich weitere erfindungsgemäße Verfahren mit Mit telwertbildungen beim Bestimmen des Laufunruhewerts einer Brennkraftmaschine.

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

- für jeden Zylinder wird mindestens ein Kurbelwellenwinkel sektor bezogen auf den oberen Totpunkt des jeweiligen Zy linders vor dessen Zündtakt festgelegt und für jeweilige Zündtakte werden die Sektorzeitspannen gemessen, inner halb 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 Sektorzeitspannendif ferenzen 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 von Sektorzeitspannen, sondern unmit telbar mit Sektorzeitspannen gearbeitet wird. Es wird wie folgt verfahren:

- für jeden Zylinder wird ein jeweils gleicher Kurbelwellen winkelsektor bezogen auf den oberen Totpunkt des jeweili gen Zylinders vor dessen Zündtakt festgelegt, und es wird für jeden Zylinder die Sektorzeitspanne gemessen, inner halb der der vorgegebene Kurbelwellenwinkelsektor über strichen wird,
- und für jeweils einen Zündtakt n wird
- ein Mehrfunktionsterm durch Medianbildung aus mehreren Sektorzeitspannen für Zündtakte um den jeweils interessie renden 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 das 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 schlech ter geeignet ist, beim Bestimmen von Laufunruhewerten Effek te zu kompensieren, wie sie durch nicht lineare 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, ledig lich mit dem Unterschied, daß statt einer Medianbildung eine Mittelwertbildung aus mehreren Sektorzeitspannen für Zünd takte um den jeweils interessierenden Zündtakt n herum er folgt.

Das vierte erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß

- für jeden Zylinder zwei Kurbelwellenwinkelsektoren festge legt 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 vorgege benen Kurbelwellenwinkelsektoren überstrichen werden,
- und für jeweils einen Zylinder n
- eine erste Differenz aus den zwei zu dem Zündtakt gehö renden 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 aus schließlich mit vorteilhaften Ausgestaltungen und Weiter bildungen der ersten beiden erfindungsgemäßen Verfahren mit der Medianbildung. Für gute Kompensation von Beschleu nigungen und Verzögerungen ist es von besonderem Vorteil, für die Medianbildung die Sektorzeitspannen(differenzen) für jeweils gleich viele Zündtakte vor und nach dem interessier enden Zündtakt n zu verwenden. Für sicheres Detektieren von Bankaussetzern ist es von Vorteil, mindestens einen der äu ßeren Sektorzeitspannen(differenz)werte durch Mittelwertbil dung aus zwei aufeinanderfolgenden Sektorzeitspannen(diffe renzen) zu bilden oder mindestens einen der beiden äußeren Sektorzeitspannen(differenz)werte unter Auslassen einer Sek torzeitspanne(differenz) an die anderen Sektorzeitspannen (differenzen) anzuschließen.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen gemäß den Vorrichtungs ansprüchen sind so ausgebildet, daß sie die erfindungsgemä ßen Verfahren ausüben.

Zeichnung

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

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

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

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

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

Fig. 6: Schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Be stimmen 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 Zün dung 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 überein stimmt. Ist dies der Fall, wird in einem Schritt s3 der An fangszeitpunkt 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 über prüft, 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. H. der Tausendste Zündtakt im Zylinder 1 (bezogen auf die Zündfolge der Zylin der) statt, sind vier Zylinder vorhanden und werden insge samt sieben Zeitspannen zum Berechnen des Laufunruhewertes für den Zylinder 1 im Zündtakt n, hier 1000, benötigt, müs sen 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 die sen 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 wer den, wann der jeweilige Anfang und wann das jeweilige Ende vorliegt und die zugehörigen Zeitpunkte müssen erfaßt wer den, 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 Lauf unruhewertes 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 komplizier tere Auswertungen vorgenommen werden. Hierzu wird beispiels haft auf die bereits oben genannte Schrift DE 39 17 978 A1 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 Beschleu nigungen und Verzögerungen resultieren.

Bei Verfahren, die nur eine einzige Sektorzeitspanne pro Zündtakt messen, bestehen weite Grenzen im Wählen des Kur belwellenwinkelsektors. Er darf jedoch nicht länger sein als 720°/Z (Z = Zylinderzahl), da es ansonsten kaum mehr mög lich 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 Win kelbereich 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 je weiligen Zylinders vor dessen Zündtakt liegt, können entwe der in etwa gleich große Kurbelwellenwinkelsektoren verwen det werden, oder die Sektoren können in ihrer Länge so auf einander 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 Mustererkennungs möglichkeiten ergeben. Derartige Auswerteverfahren sind Ge genstand einer älteren Anmeldung (DE 40 28 131 A1).

Fig. 2 listet Differenzen D von Zeitspannen für ein Verfah ren 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 Zünd takt n. Dies gilt für die vorstehend genannte bevorzugte Lage der Sektoren symmetrisch zu den genannten oberen Tot punkten.

Fig. 3 listet demgemäß auf, wie die Differenzen D von Zeit spannen für Verfahren berechnet werden, die zwei Sektorzeit spannen 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_n ³ oder als TK_n ³ berechnet werden kann, abhängig da von, ob die in der Gleichung angegebenen Differenzen 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 divi dieren, wenn dies bei der Auswertung entsprechend berück sichtigt wird. In diesem Zusammenhang wird auf die bereits mehrfach erwähnte Schrift DE 39 17 978 A1 verwiesen. Das durch die Gleichungen der Fig. 4a, 2 und 3 gegebene Verfah ren 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 je weilige untere Diagramm Differenzen aus aufeinanderfolgenden Zeitspannen, ebenfalls aufgetragen über den Zündtakten, dar stellt. Die Meßwerte der Zeitspannen für einen jeweiligen Zündtakt n und die berechneten Differenzwerte für diesen je weiligen Zündtakt sind in allen Figuren durch ein "X" ge kennzeichnet. Benachbarte Zeitspannen oder Differenzen, die zur Berechnung des Laufunruhewertes LU herangezogen werden, sind 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 Differenz gleichung 4a Null sind, ist auch der Laufunruhewert LU_n = 0.

Fig. 5b betrifft den Fall linearer Verzögerung. Fort schreitend mit den Zündtakten werden die gemessenen Zeit spannen um jeweils gleiche Differenzen größer. Die Gleich heit der Differenzen ist aus Fig. 5b erkennbar. Der Median der Differenzwerte 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 nicht linearer Verzögerung. Die gemessenen Zeitspannen T wachsen von Zündtakt zu Zündtakt an, und zwar um zunehmende Diffe renzbeträge, wie aus dem unteren Diagramm von Fig. 5c er kennbar. 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 Laufunruhe mit Hil fe der Formel von Fig. 4a dann, wenn ein sogenannter Bank aussetzer 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 Diffe renz 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 aufeinan derfolgenden 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 Differenz wert 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 ge bildet würde. Die Mittelwertbildung ist durch Fig. 5d veran schaulicht. Wenn der Mittelwert aus den fünf für die Median bildung gemäß Fig. 5d vorgesehenen Werten gebildet wird, ergibt sich ein leicht unter Null liegender Wert, da drei der fünf Werte unter Null und zwei der Werte mit gleichen Beträ gen über Null liegen. Im Fall des Ausnutzens von Werten ge mäß Fig. 5d hat die Mittelwertbildung also einen Vorteil ge genüber der Medianbildung, jedoch erlangt die Medianbildung sofort wieder einen Vorteil, wenn sie nur geringfügig abge wandelt wird, wie durch Fig. 5d veranschaulicht und erläu tert, um das Auswerteverfahren an ihre besondere Eigenschaf ten anzupassen.

Noch vorteilhafter als die Variante gemäß Fig. 4b und Fig. 5e ist diejenige gemäß Fig. 4c und Fig. 5f. Zur Medianbil dung 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. Da durch stellt sich ein sehr vorteilhaftes Signal/Rausch-Ver hältnis 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 Mittelwert bildung oder durch Überspringen einer Differenz gebildet wird.

Die bisherigen Ausführungsbeispiele bezogen sich auf das Be rechnen von Laufunruhewerten LU mit Hilfe des Bildens von Differenzen von Sektorzeitspannendifferenzen, wobei es unerheblich war, ob die Zeitspannendifferenzen aus zwei Zeit spannen für einen einzelnen Zündtakt n oder aus Zeitspannen für unterschiedliche Zündtakte n gebildet wurden. Das Bilden von Differenzen aus Differenzzeitspannen wird bei allen her kömmlichen Verfahren angewandt. Es hat sich nun aber heraus gestellt, daß die Medianbildung bestens dazu geeignet ist, Laufunruhewerte durch eine einfache Differenz aus der Zeit spanne T_n für den Zündtakt n und einem 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 ersicht lich. Unabhängig von der Art der Beschleunigung oder Verzö gerung 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 an geht, 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 obe ren Diagrammen der Fig. 5e und 5f entsprechend zu den erläu terten unteren Diagrammen der genannten Figuren erkennbar. Vorzugsweise erfolgt also die Medianbildung aus den Zeit spannen 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 erfolgen oder mit drei mittleren unmittelbar gemessenen und zwei äußeren gemittelten Zeitspannen oder fünf unmittelbar gemessenen Zeitspannen, von denen die äußeren unter Auslas sen 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 Zeit spannen 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 ver sucht, das durch Fig. 4d veranschaulichte Verfahren dadurch abzuwandeln, daß der als Mehrfunktionsterm zur Differenzbil dung und zur Korrektur dienende Medianterm durch einen Mit telwertterm ersetzt wurde. Wie anhand der Fig. 5c bis 5f er läutert, wirkt ein Mittelwertterm ganz anders als ein Me dianterm 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 unmit telbar 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 solche gemäß Fig. 3 sind.

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

Das 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 Tot punkt des jeweiligen Zylinders vor dessen Zündtakt festge legt ist. Schließlich kann es speziell so ausgebildet sein, daß es Zeitspannen mißt, in denen vorgegebene Kurbelwellen winkelsektoren überstrichen werden, von denen für jeden Zy linder jeweils zwei so festgelegt sind, daß der eine vor und der andere hinter dem oberen Totpunkt des jeweiligen Zylin ders 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 meh reren Sektorzeitspannendifferenzen für Zündtakte um den je weils interessierenden Zündtakt n herum gewinnt und den Grundterm durch Subtrahieren des Korrekturterms zu korrigiert, wodurch es den Laufunruhewert erhält. Es kann weiter hin so ausgebildet sein, daß es durch Medianbildung aus meh reren Sektorzeitspannen für Zündtakte um einen jeweils in teressierenden Zündtakt n herum einen Mehrfunktionsterm ge winnt 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 Kurbelwel lenwinkelsektoren zusammen mit welcher Ausführung des Mit tels 15 zum Bestimmen eines Laufunruhewertes verwendet wird, hängt davon ab, welches der erfindungsgemäßen Verfahren aus geführt 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, in nerhalb 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 festge legt werden, von denen der eine vor dem und der andere hin ter 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 Kurbelwellenwin kelsektor bezogen auf den oberen Totpunkt des jeweiligen Zylinders vor dessen Zündtakt festgelegt wird und für je den 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 interessie renden 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 ge kennzeichnet, daß für die Medianbildung die Sektorzeitspan nen für jeweils gleich viele Zündtakte vor und nach dem interessierenden Zündtakt n verwendet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Sektorzeitspannen für jeweils zwei Zündtakte vor und nach dem interessierenden Zündtakt n verwendet werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekenn zeichnet, daß mindestens einer der äußeren Sektorzeitspan nenwerte durch Mittelwertbildung aus zwei aufein anderfolgenden Sektorzeitspannen gebildet wird.

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

9. Verfahren zum Bestimmen eines Laufunruhewertes einer Brennkraftmaschine, bei dem
für jeden Zylinder ein jeweils gleicher Kurbelwellenwin kelsektor bezogen auf den oberen Totpunkt des jeweiligen Zylinders vor dessen Zündtakt festgelegt wird und für je den Zylinder die Sektorzeitspanne gemessen wird, innerhalb der der vorgegebene Kurbelwellenwinkelsektor überstrichen wird,
dadurch gekennzeichnet, daß für jeweils einen Zündtakt n
ein Mehrfunktionsterm durch Mittelwertbildung aus mehreren Sektorzeitspannen für Zündtakte um den jeweils interessie renden 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 festge legt 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 vorgege benen Kurbelwellenwinkelsektoren überstrichen werden,
und für jeweils einen Zündtakt n
eine erste Differenz aus den zwei zu dem Zündtakt gehö renden Sektorzeitspannen gebildet wird, um einen Laufun ruhe-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 de nen vorgegebene Kurbelwellenwinkelsektoren überstrichen wer den, von denen jeweils mindestens einer für jeweils einen Zylinder bezogen auf den oberen Totpunkt des jeweiligen Zy linders vor dessen Zündtakt festgelegt ist;
und einem Mittel (15) zum Bestimmen eines Laufunruhe-Kor rekturterms, das so ausgebildet ist, daß es für jeweils ei nen Zündtakt n eine erste Differenz aus zwei Sektorzeitspan nen 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 (15) zum Bestimmen des Laufunruhe-Korrekturterms speziell so ausgebildet ist, daß es den Korrekturterm durch Medianbildung aus mehreren Sek torzeitspannendifferenzen für Zündtakte um den jeweils in teressierenden Zündtakt n herum gewinnt.

12. Vorrichtung zum Bestimmen eines Laufunruhewertes einer Brennkraftmaschine, mit
einem Mittel (14) zum Messen von Sektorzeitspannen, in de nen vorgegebene Kurbelwellenwinkelsektoren überstrichen wer den, von denen jeweils einer für jeweils einen Zylinder be zogen auf den oberen Totpunkt des jeweiligen Zylinders vor dessen Zündtakt festgelegt ist;
gekennzeichnet durch
ein Mittel (15) zum Bestimmen eines Laufunruhe-Korrektur terms, das so ausgebildet ist, daß es durch Medianbildung aus mehreren Sektorzeitspannen für Zündtakte um einen je weils interessierenden Zündtakt n herum einen Mehrfunktions term gewinnt und diesen Mehrfunktionsterm von der Sektor zeitspanne für genannten Zündtakt n abzieht, wodurch es den Laufunruhewert erhält.

13. Vorrichtung zum Bestimmen eines Laufunruhewertes einer Brennkraftmaschine, mit
einem Mittel (14) zum Messen von Sektorzeitspannen, in de nen vorgegebene Kurbelwellenwinkelsektoren überstrichen wer den, von denen jeweils einer für jeweils einen Zylinder be zogen auf den oberen Totpunkt des jeweiligen Zylinders vor dessen Zündtakt festgelegt ist;
gekennzeichnet durch
ein Mittel (15) zum Bestimmen eines Laufunruhe-Korrektur terms, das so ausgebildet ist, daß es durch Mittelwertbil dung aus mehreren Sektorzeitspannen für Zündtakte um einen jeweils interessierenden Zündtakt n herum einen Mehrfunk tionsterm gewinnt und diesen Mehrfunktionsterm von der Sek torzeitspanne 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 denen vorgegebene Kurbelwellenwinkelsektoren überstrichen wer den, von denen für jeden Zylinder jeweils zwei so festgelegt sind, daß der eine vor und der andere hinter dem oberen Tot punkt des jeweiligen Zylinders vor dessen Zündtakt liegt;
und einem Mittel (15) zum Bestimmen eines Laufunruhe-Kor rekturterms, das so ausgebildet ist, daß es für jeweils ei nen Zündtakt n eine erste Differenz aus zwei Sektorzeitspan nen bildet, um einen Laufunruhe-Grundterm zu gewinnen, einen Laufunruhe-Korrekturterm gewinnt und den Grundterm durch Subtrahieren des Korrekturterms 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 Mittelwertbildung aus mehreren Sektorzeitspannendifferenzen für Zündtakte um den jeweils interessierenden Zündtakt n herum gewinnt.