DE4204845A1 - Fehlzuendungs-erfassungsvorrichtung fuer einen brennkraftmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Fehlzündungserfassung in einem Brennkraftmotor, und insbesondere auf eine Fehlzündungs-Erfassungsvorrichtung für einen Motor eines Kraftfahrzeuges.

Fehlzünden ist ein Phänomen, das in einem Brennkraftmotor auftritt, wenn ein Zylinder des Motors nicht zündet. Fehlzünden kann als Folge einer Vielzahl von Gründen auftreten, wie zum Beispiel ein Ausfall des Zündsystems zur Erzeugung eines angemessenen Funkens in einem Zylinder oder ein Ausfall eines Krafstoff-Zuführungssystems, um dem Zylinder eine passende Luft/Kraftstoffmischung zuzuführen. Wenn Fehlzündung aufgrund des Ausfalls des Zündsystems auftritt, wird unverbrannter Kraftstoff von einem fehlzündenden Zylinder abgegeben. Die Abgabe von unverbranntem Kraftstoff von einem Motor ist natürlich unerwünscht wegen einer möglichen Beschädigung des Katalysators des Motors und wegen anderen Gründen. Deswegen ist es wünschenswert, das Auftreten von Fehlzündung in einem Motor erfassen zu können und dann die Kraftstoffversorgung an den Zylinder, in dem eine Fehlzündung aufgetreten ist, zu unterbrechen.

Unter diesen Umständen sind verschiedene Fehlzündungs-Erfassungs-Verfahren und -Vorrichtungen vorgeschlagen und für praktische Anwendungen entwickelt worden. Zum Beispiel ist eines dieser Fehlzündungs-Erfassungsverfahren in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung No. 58-1 91 532 (JP-A-58-19 532) beschrieben, bei dem die Winkelgeschwindigkeit einer Kurbelwelle eines Motors überwacht wird. Dabei wird entschieden, daß Fehlzündung auftritt, wenn eine Differenz von einer an Winkelpositionen gemessenen Winkelgeschwindigkeit, die sich vor und nach dem oberen Totpunkt in dem Verbrennungshub befinden, einen vorgegebenen Wert überschreitet. Entsprechend einem anderen Fehlzündungs-Erfassungsverfahren, wie zum Beispiel in der JP-A 6 32 63 241 beschrieben, wird die Entscheidung bezüglich des Auftretens von Fehlzündung aufgrund eines Luft/Kraftstoffverhältnisses getroffen, das zum Beispiel durch die Erfassung des Sauerstoffgehalts in einem Abgas des Motors bestimmt wird.

Die im Stand der Technik bekannten Fehlzündungs-Erfassungs-Verfahren und -Vorrichtungen leiden jedoch unter gemeinsamen Problem, nämlich daß die Fehlzündungserfassung sehr unzuverlässig ist. Für den Fall des ersten oben erwähnten Fehlzündungs-Erfassungsverfahren ist zum Beispiel eine Änderung der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle aufgrund der Fehlzündung oft zu unscheinbar, um das Auftreten von Fehlzündung mit einigermaßen hoher Zuverlässigkeit zu erfassen, besonders dann, wenn der Motor mit einer hohen Geschwindigkeit in einem unbelasteten Zustand oder in einem leichten Lastzustand betrieben wird, aufgrund eines niedrigen Reibungsverlustes und einer hohen Trägheitsenergie des Motors in diesen Betriebszuständen. Außerdem ist es leicht möglich, daß sich die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle eines in einem Kraftfahrzeug eingebauten Motors aufgrund von anderen Gründen ändert als Fehlzündung, wie zum Beispiel Stöße oder Erschütterungen, denen das Kraftfahrzeug beim Fahren über eine unebene oder schlechte Straße ausgesetzt ist. Andererseits kann für den Fall des zweiten oben erwähnten Fehlzündungs-Erfassungsverfahren eine Fehlzündung nur mit einer Verzögerung erfaßt werden aufgrund einer Zeitverschiebung zwischen dem Auftreten der Fehlzündung und der Ankunft des unverbrannten Gasgemisches an dem Ort, an dem sich der Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor befindet. Außerdem ist das Luft/Kraftstoffverhältnis anfällig gegenüber Änderungen aufgrund anderer Ursachen als Fehlzündung. Zum Beispiel variiert das Luft/Kraftstoffverhältnis nach einer Beschleunigung oder Verzögerung des Motors beträchtlich. Grundsätzlich kann sich das Luft/Kraftstoffverhältnis in einem Zylinder eines Vielfachzylindermotors von demjenigen in einem anderen Zylinder unterscheiden. Aufgrund dessen können Änderungen des Ausgangs eines Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors aufgrund anderer Ursachen fehlerhaft als Anzeichen einer Fehlzündung erfaßt werden. Mit anderen Worten besitzen die im Stand der Technik bekannten Fehlzündungs-Erfassungs- Verfahren und -Vorrichtungen den Nachteil, daß die Fehlzündungserfassung nicht mit einer befriedigenden Zuverlässigkeit ausgeführt werden kann.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile der im Stand der Technik bekannten Fehlzündungs-Erfassungstechniken zu beseitigen und eine verbesserte Fehlzündungs-Erfassungsvorrichtung zu schaffen, die das Auftreten von Fehlzündung mit einer erhöhten Zuverlässigkeit erfassen kann.

Bezüglich der obigen Aufgabe und anderer Aufgaben, die im folgenden Verlauf der Beschreibung offensichtlich werden, wird entsprechend der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Erfassung des Auftretens von Fehlzündung in einem Brennkraftmotor geschaffen, wobei die Vorrichtung eine Vielzahl von Sensoren zur Erfassung von Motorbetriebsparametern umfaßt, die sich voneinander unterscheiden und die einen Verbrennungszustand des Motors darstellen, eine Vielzahl von Fehlzündungs-Erfassungs- Einrichtungen, die im Zusammenhang mit den Sensoren vorgesehen sind, jeweils zur Verarbeitung von Ausgangssignalen der Sensoren, um dadurch das Auftreten von Fehlzündung in dem Motor unabhängig von einander zu erfassen, und eine an die Ausgänge der Vielzahl von Fehlzündungs-Erfassungseinrichtungen verbundene Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung des Auftretens von Fehlzündung, wenn wenigstens zwei der Vielzahl von Fehlzündungs-Erfassungseinrichtungen ein Auftreten von Fehlzündung im wesentlichen gleichzeitig feststellen.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung können die Sensoren einen Kurbelwellen-Winkel­ geschwindigkeits-Sensor umfassen, einen Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor, einen Motorzylinder-Drucksensor und andere Sensoren, während die Fehlzündungs-Erfassungseinrichtung einen Mikrocomputer umfassen kann, auf dem eine Software zur Verarbeitung der Ausgänge der Sensoren entsprechend laufen kann. Die Bestimmungseinrichtung kann auf einer logischen Ergebnis- oder UND-Schaltung bestehen.

Durch die Ausführung der Fehlzündungs-Erfassungsvorrichtung entsprechend der oben beschriebenen Erfindung kann die Zuverlässigkeit bei der Fehlzündungserfassung bedeutend verbessert werden, aufgrund der Tatsache, daß nur dann wenn zwei oder mehrere Fehlzündungs-Erfassungseinrichtungen mit den jeweiligen Sensoren, die mit zueinander verschiedenen Erfassungsprinzipien arbeiten und sich ergänzen können, Fehlzündungs-Anzeigesignale im wesentlichen gleichzeitig erzeugen, die Bestimmungseinrichtung ein Fehlzündungs-Erfassungssignal hervorbringt. Außerdem kann die Fehlzündungs-Erfassungsvorrichtung kostengünstig eingebaut werden, nachdem die verschiedenen vorhandenen Motorbetriebssensoren ohne wesentliche Modifikationen für einen anderen vorteilhaften Verwendungszweck benutzt werden können.

Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ersichtlich.

In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 ein Funktions-Blockdiagramm, das die allgemeine Anordnung einer Fehlzündungs­ Erfassungsvorrichtung für einen Brennkraftmotor entsprechend eines Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine schematische Darstellung, die den Aufbau eines Brennkraftmotors zeigt, auf den die Fehlzündungs-Erfassungsvorrichtung entsprechend der Erfindung angewendet werden kann;

Fig. 3 eine Kurvenverlaufsdarstellung, die eine Änderung in der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle als Funktion des Kurbelwinkels zeigt, zur Verdeutlichung des zugrundeliegenden Konzepts einer ersten Fehlzündungs-Erfassungseinrichtung entsprechend der Erfindung;

Fig. 4 eine Darstellung, die Änderungen eines Zeitverhältnisses zeigt, das im folgenden als eine Funktion von dem Kurbelwinkel definiert ist, zur Erläuterung des Betriebs der ersten Fehlzündungs­ Erfassungseinrichtung;

Fig. 5 eine Kurvenverlaufsdarstellung, die eine Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und den Zylinderdruck zeigt, zur Erläuterung wie sich der letztere beim Auftreten einer Fehlzündung ändert;

Fig. 6 ein Flußdiagramm zur Erläuterung einer Zählwert-Hol-Verarbeitung, die zu jeden 45° CA (Kurbelwellen-Winkel) vor den oberen Totpunkt TDC in dem Verbrennungshub ausgeführt wird, zur Bestätigung einer Fehlzündungs-Erfassungsverarbeitung als Antwort auf das Ausgangssignal eines Kurbelwinkelsensors;

Fig. 7 ein Flußdiagramm zur Erläuterung einer Zählwert-Hol-Verarbeitung, die zu jedem oberen Totpunkt TDC in dem Verbrennungshub eines vorgegebenen Motorzylinders ausgeführt wird;

Fig. 8 ein Flußdiagramm zur Erläuterung einer arithmetischen Verarbeitung, die in die Fehlzündungserfassung eingebaut ist, die zu jeden 45° CA nach dem oberen Totpunkt im Verbrennungshub ausgeführt wird;

Fig. 9 eine Kurvenverlaufsdarstellung, die eine Änderung von Zylinderdrucken in einem Viertakt, Vierzylindermotor zeigt, zur Erläuterung der Art und Weise, in der der Zylinderdruck durch eine Fehlzündung beeinflußt wird;

Fig. 10 eine Kurvenverlaufsdarstellung, die das Ausgangssignal des Luft/Kraftstoff­ Verhältnissensors zeigt, zur Erläuterung, wie sich das Sensorausgangssignal beim Auftreten von Fehlzündung in dem Viertakt, Vierzylindermotor ändert;

Fig. 11 eine Darstellung ähnlich wie die aus Fig. 9, die die Veränderung von Zylinderdrucken des Viertakt, Vierzylindermotors in dessen Hochgeschwindigkeits- und niedrigem Last-Betriebszustand zeigt; und

Fig. 12 eine Darstellung ähnlich wie die aus Fig. 10, die die Änderungen des Ausgangssignals des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors beim Auftreten einer Fehlzündung in einem Viertakt, Vierzylindermotor in dessen Hochgeschwindigkeits-, niedrigem Last- Betriebszustand zeigt.

Die vorliegende Erfindung wird nun in Einzelheiten zusammen mit bevorzugten oder beispielhaften Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist ein Funktions-Blockschaltbild, das die allgemeine Anordnung einer Fehlzündungs- Erfassungsvorrichtung für einen Brennkraftmotor entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, und Fig. 2 ist eine schematische Darstellung, die den Aufbau einer Umgebung des Motors darstellt, die die in Fig. 1 gezeigte Fehlzündungs-Erfassungsvorrichtung einschließt. In beiden Figuren bezeichnet die Bezugszahl 1 ganz allgemein einen Brennkraftmotor, der mit einem Kurbelwinkelsensor 2 ausgerüstet ist, der so ausgeführt ist, daß er Impulse an einer Referenz-Winkelstellung (z. B. am oberen Totpunkt oder TDC) und an vorgegebenen Winkelpositionen erzeugt, die von der Referenz-Winkelposition (oder TDC) um vorgegebene Winkelabstände um jeweils 45° bezüglich des Kurbelwinkels (im folgenden mit 45° CA bezeichnet, vorausgehend bzw. nachfolgend der TDC verschoben sind. Der Kurbelwinkelsensor ist auf dem Motor 1 derart angeordnet, daß er die Umdrehungs- oder Winkelstellungen der Kurbelwelle des in Fig. 2 schematisch dargestellten Motors 1, erfaßt.

Der Motor 1 besitzt ferner einem Luft/Kraftstoff- Verhältnissensor 3, der in einem Abgasrohr des Motors zur Erfassung eines Luft/Kraftstoffgemisches eines von dem Motor abgegebenen Abgases vorgesehen ist, beispielsweise durch Erfassen des Sauerstoffgehalts des Motorabgases, wie in Fig. 2 gezeigt. Der Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 3 kann aus einem herkömmlichen Sensorelement bestehen, das eine hohe Linearität aufweist, wie im Stand der Technik bekannt ist.

Eine erste in Fig. 1 gezeigte Fehlzündungs-Erfassungseinrichtung 4 berechnet aufgrund der von dem Ausgang des Kurbelwinkelsensors 2 abgeleiteten Kurbelwinkeldaten ein vorübergehendes oder zeitliches Verhältnis, das ein Verhältnis darstellt, zwischen einer Zeit, die die Kurbelwelle benötigt, um sich um den oben erwähnten vorgegebenen Winkelabstand zu drehen, der der Referenzstellung TDC vorangeht, und einer Zeit, die die Kurbelwelle benötigt, um sich um den vorgegebenen Winkelabstand zu drehen, der der Referenzstellung TDC folgt, um dadurch ein Auftreten von Fehlzündung auf der Basis dieses Zeitverhältnisses, wie im folgenden noch in Einzelheiten beschrieben wird zu erfassen.

Eine zweite in Fig. 2 gezeigte Fehlzündungs-Erfassungseinrichtung 5 ist zur Erfassung eines unormalen mageren Luft/Kraftstoffgemischs vorgesehen aufgrund von Daten, die aus dem Ausgang des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors 3 verfügbar sind, um dadurch das Auftreten einer Fehlzündung zu ermitteln.

Die Ausgänge der ersten und zweiten Fehlzündungs-Erfassungseinrichtungen 4 und 5, die wie oben erwähnt mit zueinander verschiedenen Erfassungsprinzipien arbeiten, sind an einen ersten bzw. zweiten Eingangsanschluß einer UND-Schaltung 6 angeschlossen, die alsßFehlzündungs-Erfassungseinrichtung zur Abgabe eines Fehlzündungs-Erfassungssignals arbeitet, und zwar nur dann, wenn die Ausgänge von beiden ersten und zweiten Fehlzündungs-Erfassungseinrichtungen 4, 5 im wesentlichen gleichzeitig das Auftreten einer Fehlzündung anzeigen.

Die UND-Schaltung 6 kann einen Mikrocomputer 10 wie in Fig. 2 gezeigt enthalten, der Speicherschaltungen enthalten kann, wie zum Beispiel ein RAM zur Speicherung von Daten und ein ROM zur Speicherung von Verarbeitungsprogrammen und einen aus einer Zentralverarbeitungseinheit oder CPU bestehenden Einzelchip-Computer, eine Eingangsschnittstelle zur Bearbeitung von Eingangssignalen, die von dem Kurbelwinkelsensor 2, dem Luft/Kraftstoffverhältnissensor 3 und anderen Sensoren zugeführt werden, und ein Analog/Digital-Wandler A/D, um die analogen Eingangssignale in digitale Signale zu wandeln, einen Zeitzähler (zum Beispiel einen frei laufenden Zähler) zur Zählung eines Grundtaktimpulssignals zu jedem vorgegebenen Zeitintervall.

Der Motor 1 ist ferner mit einem Luftflußmeßgerät 11, einem Drosselöffnungssensor 12 und einem Ansaugleitungsdrucksensor 13 wie in Fig. 2 gezeigt ausgerüstet. Auch die Ausgänge dieser Sensoren werden zur Steuerung des Motorbetriebs verwendet.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3, 4 und 5 wird nun das zugrundeliegende Prinzip der Erfindung unter der Annahme, daß es sich bei dem betreffenden Motor um einen Viertakt, Vierzylindermotor handelt beschrieben. Fig. 3 zeigt eine Kurvenverlaufsdarstellung, die eine Änderung in der Winkelgeschwindigkeit (Rad/sec.) der Kurbelwelle als Funktion des Kurbelwinkels in dem Viertakt, Vierzylindermotor in einem Zustand zeigt, in dem der Motor bei einer Geschwindigkeit von 1000 Umdrehungen pro Minute (UpM) mit vollständig geöffnetem Drosselventil läuft. Fig. 4 ist eine Darstellung zur graphischen Erläuterung einer Änderung in dem Zeitverhältnis (TU/TL), das im folgenden bei Auftreten einer Fehlzündung definiert wird. Fig. 5 ist eine Kurvenverlaufsdarstellung, um Druckänderungen innerhalb von Motorzylindern zu erläutern.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4 stellt das Verhältnis TU/TL auf der Ordinatenachse das Zeitverhältnis zwischen der Zeit TL, die die Kurbelwelle benötigt, um sich um einen vorgegebenen Winkelabstand (z. B. 45°CA) der der Referenzstellung (z. B. dem oberen Totpunkt oder TDC in dem Verbrennungshub eines vorgegebenen Motorzylinders) vorangeht, zu drehen, und der Zeit TU dar, die die Kurbelwelle benötigt, um sich um einen vorgegebenen Winkelabstand (z. B. 45° CA), der der TDC in dem Verbrennungshub folgt, zu drehen. Fig. 4 zeigt als Beispiel, daß nach einer Reihe von normalen Verbrennungen einer Abfolge von Zylindern #1, #3, #4 und #2 eine Fehlzündung in einem Zylinder #1 aufgrund irgendeiner Ursache wie zum Beispiel aufgrund des unormalen Betriebs eines Zündsystems stattfindet.

Es wird nun angenommen, daß eine Fehlzündung in dem Zylinder #1 stattfindet und das oben erwähnte Zeitverhältnis für den Fall von Fehlzündung in dem Zylinder #1 mit TUb/TLb bezeichnet wird, sowie das Zeitverhältnis für den Fall einer normalen Verbrennung darin mit TUa/TLa. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist das Zeitverhältnis TUb/TLb beträchtlich größer als das Verhältnis TUa/TLa. Das kann durch die Tatsache erklärt werden, daß für den Fall von normaler Verbrennung die Kurbelwellen-Winkelgeschwindigkeit in einem ersten Intervall TLa entsprechend dem vorgegebenen Winkelabstand der der TDC vorangeht, abnimmt und in einem zweiten Intervall TLa entsprechend dem vorgegebenen Winkelabstand der der TDC nachfolgt, ansteigt, aufgrund einer dem Verdichtungshub nachfolgenden explosiven Verbrennung, wohingegen aufgrund von Auftreten einer Fehlzündung die Winkelgeschwindigkeit weiter abnimmt, sogar in dem zweiten Intervall TLb. Mit anderen Worten wird die Zeit TUb, die die Kurbelwelle benötigt, um sich um den vorgegebenen Abstand der der TDC nachfolgt, zu drehen, aufgrund des Auftretens einer Fehlzündung größer im Vergleich mit der entsprechenden Zeit TUa für eine normale Verbrennung. Daher ist es die Erfassung des Auftretens einer Fehlzündung durch Nutzung der Tatsache möglich, daß das Zeitverhältnis TU/TL für einen vorgegebenen Zylinder aufgrund eines Auftretens eines Fehlzündens in diesen vorgegebenen Zylinder größer wird.

Nun wird die erste Fehlzündungs-Erfassungseinrichtung aufgrund der oben erwähnten Beobachtung beschrieben. Die Fig. 6 bis 8 zeigen Flußdiagramme, die beispielhaft die von der CPU oder dem Mikrocomputer 10 ausgeführte Verarbeitung erläutern, zur Erfassung des Auftretens einer Fehlzündung durch Messung der Zeiten, die die Kurbelwelle benötigt, um sich um die vorgegebenen Winkelabstände vor und nach den vorgegebenen Referenzwinkelstellungen (z. B. TDC in dem Verdichtungshub) zu drehen und durch Bestimmung des Auftretens einer Fehlzündung aufgrund des Verhältnisses der gemessenen Zeiten.

Unter Bezugnahme auf Fig. 6 beginnt die darin gezeigte Verarbeitung als Antwort auf das von dem Kurbelwinkelsensor 2 abgegebene Signal. In Schritt S1 wird ein Zeitgeber Zählwert, der durch einen Grundtaktimpuls zu jedem vorgegebenen Zeitintervall erhöht wird, zu jedem Zeitpunkt ausgelesen, zu dem eine vorgegebene Marke auf der Kurbelwelle an der Winkelstellung vorbeiläuft, die sich 45° CA vor TDC im Verdichtungshub befindet. Der ausgelesene Zählwert wird in einem Speicherbereich oder Puffer MB45 des RAM des Mikrocomputers 10 gespeichert. Somit zeigt der in dem Speicherpuffer MB45 gespeicherte Wert den Zeitpunkt an, zu dem die Marke auf der Kurbelwelle die 45° CA vor TDC in dem Verdichtungshub befindliche Stellung erreicht.

Die in Fig. 7 dargestellte Verarbeitung wird durch das Ausgangssignal des Kurbelwinkelsensors 2 jedesmal dann angeregt, wenn die Marke auf der Kurbelwelle an TDC vorbeiläuft. Insbesondere wird im Schritt S2 der Zeitgeber/Zählwert, der in Ansprechen auf den Grundtaktimpuls zu jedem vorgegebenen Zeitintervall heraufgesetzt wird, jedesmal dann ausgelesen, wenn die Marke auf der Kurbelwelle an TDC im Verdichtungshub vorbeiläuft. Der von dem Zeitgeber ausgelesene Wert wird in einem Speicherpuffer MTDC gespeichert, der sich in dem Mikrocomputer 10 befindet. Daher zeigt der in dem Speicherpuffer MTDC dargestellte Wert den Zeitpunkt an, zu dem die Marke auf der Kurbelwelle an der TDC im Verdichtungshub in einen vorgegebenen Zylinder im Verlauf dessen Umdrehung vorbeiläuft.

Fig. 8 ist ein Flußdiagramm zur Erläuterung einer arithmetischen Verarbeitung, die jedesmal dann ausgeführt wird, wenn die Marke auf der Kurbelwelle die Stellung, die sich 45° CA nach TDC in dem Verbrennungshub befindet, erreicht. Unter Bezugnahme auf Fig. 8 wird im Schritt S3 der Zeitgeber/Zählwert aufgrund des Beginns der Ausführung dieser Verarbeitung geholt und in einem Speicherpuffer MA45 gespeichert. Im Schritt S4 wird das Zeitverhältnis TU/TL entsprechend der folgenden Gleichung (1) ermittelt:

TU/TL = (MA45 - MTDC)/MTDC - MB45) (1)

In der obigen Gleichung (1) bezeichnet der Term (MA45 - MTDC) die Zeit, die die Kurbelwelle benötigt, um sich von TDC an eine Stelle, die sich 45° CA nach TDC befindet, zu drehen, und der Term (MTDC - MB45) bezeichnet die Zeit, die die Kurbelwelle benötigt, um sich von der Position 45° CA vor TDC bis nach TDC zu drehen.

Danach wird im Schritt S5 entschieden, ob das in Schritt S4 ermittelte Zeitverhältnis TU/TL größer ist als ein vorgegebener Wert oder nicht. Wenn dem so ist (JA) wird im Schritt S7 entschieden, daß eine Fehlzündung aufgetreten ist, worauf die Verarbeitung beendet wird. Andererseits wird, wenn im Schritt S5 entschieden wird, daß das Zeitverhältnis TU/TL nicht größer ist als der vorgegebene Wert entschieden, daß im Schritt 8 eine normale Verbrennung in dem in Frage kommenden Zylinder stattgefunden hat, worauf die Verarbeitung zu einem Ende kommt.

Das Signal, das die Ergebnisse der ausgeführten Bestimmung bezüglich des Auftretens einer Fehlzündung darstellt, wird an einen der Eingänge der UND-Schaltung 6 angelegt.

Als nächstes wird nun eine Fehlzündungserfassung betrachtet, die durch die Verarbeitung des Ausgangssignals des Luft/Kraftstoffverhältnissensors 3 realisiert wird. In diesem Zusammenhang zeigt Fig. 9 eine Kurvenverlaufsdarstellung, die Änderungen von Zylinderdrucken in einem Viertakt, Vierzylindermotor zeigt, und Fig. 10 eine Kurvenverlaufsdarstellung, die das Ausgangssignal des Luft/Kraftstoffverhältnissensors 3 unter der Annahme zeigt, daß die Motorgeschwindigkeit 1000 Umdrehungen pro Minute (UpM) ist mit vollständig geöffnetem Drosselventil. Außerdem zeigen die Fig. 11 und 12 Ansichten ähnlich wie die aus den Fig. 9 bzw. 10, aber diese sind unter der Annahme dargestellt, daß der Motor mit einer Geschwindigkeit von 1000 UpM unter einer leichten Belastung läuft, wobei das Drosselventil halb mit einem Ansaugleitungsdruck von Minus 400 mmHg geöffnet ist. Wie aus den Kurvenverlaufsdarstellungen in Fig. 9, 10, 11 und 12 leicht ersichtlich ist, erfährt das von dem Luft/Kraftstoffverhältnissensor abgegebene Signal eine unormale Änderung beim Auftreten einer Fehlzündung. Das gleiche gilt auch für den Zylinderdruck. Für den Fall des dargestellten Ausführungsbeispiels wird das Ausgangssignal von dem Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 3 durch die zweite Fehlzündungs-Erfassungseinrichtung 5 verarbeitet, dessen Ausgang an den anderen Eingang der UND-Schaltung 6 gelegt wird. Es soll jedoch darauf hingewiesen werden, daß ein Drucksensor für jeden Motorzylinder vorgesehen werden kann und das Ausgangssignal des Drucksensors zur Fehlzündungserfassung ähnlich verarbeitet werden kann, wobei der von der Verarbeitung des Drucksensorsignals resultierende Ausgang an einen weiteren Eingang der UND-Schaltung 6 angelegt werden kann, anstelle oder zusätzlich zu dem Ausgangssignal der zweiten Fehlzündungs-Erfassungseinrichtung 5. Nebenbei gesagt, kann die Verarbeitung des Ausgangssignals des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors oder die des Drucksensors zur Bestimmung des Auftretens von einer Fehlzündung durch Vergleich des Spitzenwerts des Ausgangssignals mit einem vorgegebenen Pegel verwirklicht werden, wie aus den Fig. 9 und 10 einfach ersichtlich ist.

Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich, bestimmt die erste Fehlzündungs-Erfassungseinrichtung 4 das Auftreten einer Fehlzündung aufgrund einer unnormalen Winkelgeschwindigkeitsänderung der Kurbelwelle durch eine Verarbeitung des von dem Kurbelwinkelsensor 2 abgegebenen Ausgangssignals, wobei das Signal, das das Ergebnis der Fehlzündungsbestimmung darstellt, an einen Eingang der UND-Schaltung 6 angelegt wird. Die zweite Fehlzündungs-Erfassungseinrichtung 5 verarbeitet das von dem Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 3 abgegebene Signal, um das Auftreten einer Fehlzündung aufgrund einer unnormalen Änderung in dem Luft/Kraftstoffgemisch zu bestimmen. Auch das Ausgangssignal, das das Ergebnis der von der zweiten Fehlzündungs-Erfassungseinrichtung durchgeführten Bestimmung darstellt, wird an den anderen Eingang der UND-Schaltung 6 angelegt, die somit nur dann ein Fehlzündungs-Erfassungssignal abgibt, wenn die Ausgänge der ersten und zweiten Fehlzündungs- Erfassungseinrichtungen 4 und 5 beide das Auftreten einer Fehlzündung anzeigen. Das Ausgangssignal der UND-Schaltung 6 kann außerdem dazu verwendet werden, eine Fehlzündungs-Alarmlampe zu beleuchten.

Durch eine logische Verarbeitung der Ausgänge von beiden Fehlzündungs-Erfassungseinrichtungen, die durch die auf dem Mikrocomputer laufende Software wie vorhergehend beschrieben realisiert werden kann, kann die Zuverlässigkeit für die Fehlzündungserfassung beträchtlich verbessert werden. Insbesondere kann die durch die erste Fehlzündungs-Erfassungeinrichtung aufgrund der unnormalen Änderung der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle durchgeführten Fehlzündungs-Erfassung alleine möglicherweise eine fehlerhafte oder falsche Fehlzündungserfassung zur Folge haben, besonders dann, wenn der Motor mit einer hohen Geschwindigkeit in einem leichtbelasteten oder unbelasteten Zustand läuft, weil in diesem Fall die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle nur eine unwesentliche oder begrenzte Änderung aufgrund eines niedrigen Reibungsverlustes und einer hohen Trägheitsenergie des Motors unterlaufen wird. Außerdem können Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle die aufgrund anderer Vorgänge als eine Fehlzündung hervorgebracht werden, wie zum Beispiel durch Stöße oder Erschütterungen, denen das mit dem Motor ausgrüstete Kraftfahrzeug im Verlauf eines Fahrens auf einer schlechten oder unebenen Straße ausgesetzt ist, eine falsche Fehlzündungserfassung zur Folge haben. Andererseits kann auch die zweite Fehlzündungs-Erfassungseinrichtung 5 nicht zwangsläufig eine fehlerhafte Erfassung vermeiden, weil das Luft/Kraftstoffverhältnis anfällig auf Schwankungen bei einer Beschleunigung oder Verzögerung ist. Zusätzlich kann eine Änderung in dem Luft/Kraftstoffverhältnis aufgrund von Fehlzündung so klein sein, daß es schwierig wird, das Auftreten einer Fehlzündung zu erfassen, obwohl es von dem Betriebszustand des Motors abhängt, wie aus Fig. 10 ersichtlich wird.

Entsprechend der Erfindung können die oben erwähnten Probleme zufriedenstellend gelöst werden mit einer Vielzahl von Fehlzündungs-Erfassungseinrichtungen, die jeweils auf der Basis von zueinander verschiedenen Fehlzündung-Erfassungsprinzipien arbeiten, da ein Fehlzündungs-Erfassungssignal nur dann erzeugt wird, wenn alle der Vielzahl von Fehlzündungs-Erfassungseinrichtungen das Auftreten einer Fehlzündung im wesentlichen gleichzeitig bestimmen. Dadurch wird die Zuverlässigkeit für die Erfassung des Auftretens einer Fehlzündung wesentlich verbessert.

Obwohl die Erfindung bezüglich der obigen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, daß vielfältige Modifikationen möglich sind, ohne von der Grundidee oder dem Umfang der Erfindung wie in den Ansprüchen definiert abzuweichen. Zum Beispiel kann die Erfindung ganz allgemein auf einen Einzylindermotor genauso wie auf einen Vielfachzylindermotor angewendet werden. Es ist daher selbstverständlich, daß alle derartigen Modifikationen in den Schutzumfang der Ansprüche fallen.

Claims (7)

1. Fehlzündungs-Erfassungsvorrichtung für einen Brennkraftmotor (1), gekennzeichnet durch
wenigstens zwei Fehlzündungs-Erfassungseinrichtungen (4, 5) zu einer zueinander unabhängigen Erfassung einer Fehlzündung, wobei die Fehlzündungs-Erfassungseinrichtungen (4, 5) auf zueinander verschiedenen Erfassungsprinzipien basierend arbeiten, und
eine Einrichtung (6), die betriebsmäßig an die Ausgänge von wenigstens zwei Fehlzündungs-Erfassungs­ Einrichtungen (4, 5) gekoppelt ist, zur Bestimmung des Auftretens einer Fehlzündung nur dann, wenn beide Ausgänge der wenigstens zwei Fehlzündungs-Erfassungseinrichtungen (4, 5) das Auftreten einer Fehlzündung anzeigen.

2. Fehlzündungs-Erfassungsvorrichtung für einen Brennkraftmotor (1), gekennzeichnet durch
eine Vielzahl von Sensoren (2, 3) zur Erfassung von Motorbetriebsparametern, die sich voneinander unterscheiden und die einen Verbrennungszustand des Motors (1) darstellen;
eine Vielzahl von Fehlzündungs-Erfassungs­ Einrichtungen (4, 5), die jeweils im Zusammenhang mit den Sensoren (2, 3) vorgesehen sind, zur Verarbeitung von Ausgangssignalen der Sensoren (2, 3) um dadurch das Auftreten einer Fehlzündung in dem Motor (1) unabhängig voneinander zu erfassen; und
eine Bestimmungseinrichtung (6), die an die Ausgänge der Fehlzündungs-Erfassungseinrichtungen (4, 5) angeschlossen ist, zur Bestimmung des Auftretens einer Fehlzündung, wenn wenigstens zwei der Fehlzündungs-Erfassungs-Einrichtungenen (4, 5) ein Auftreten einer Fehlzündung im wesentlichen gleichzeitig erfassen.

3. Fehlzündungs-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlzündungs-Erfassungseinrichtungen (4, 5) eine erste Einrichtung (4) zur Erfassung eines Auftretens einer Fehlzündung aufgrund einer Änderung in einer Winkelgeschwindigkeit einer Kurbelwelle des Motors (1) umfaßt.

4. Fehlzündungs-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung (4) ein Zeitverhältnis (TU/TL, TUb/TLb) berechnet zwischen einer Zeit (TL, TLb), die die Kurbelwelle benötigt, um sich um einen ersten vorgegebenen Winkelabstand vor einer vorgegebenen Winkel-Referenzstellung (TDC) zu drehen, und einer Zeit (TU, TUb), die die Kurbelwelle benötigt, um sich um einen zweiten vorgegebenen Winkelabstand nach der vorgegebenen Winkel-Referenzstellung (TDC) zu drehen, und ein Auftreten einer Fehlzündung bestimmt, wenn das Zeitverhältnis (TUb/TLb) einen vorgegebenen Wert (TUa/TLa) überschreitet.

5. Fehlzündungs-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlzündungs-Erfassungseinrichtungen (4, 5) außerdem eine zweite Einrichtung (5) umfaßt, die ein Auftreten einer Fehlzündung aufgrund einer Änderung in einem Luft/Kraftstoffgemisch eines von dem Motor (1) abgegebenen Abgases erfaßt.

6. Fehlzündungs-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlzündungs-Erfassungseinrichtungen (4, 5) außerdem eine dritte Einrichtung (13) umfaßt zur Erfassung eines Auftretens einer Fehlzündung aufgrund einer Änderung des Drucks innerhalb eines Motorzylinders.

7. Fehlzündungs-Erfassungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmungseinrichtung (6) eine UND-Schaltung umfaßt zur Ausführung einer logischen Verknüpfung aus den Ausgängen der Vielzahl von Fehlzündungs-Erfassungs­ Einrichtungen (4, 5).