DE4204845C2 - Fehlzündungs-Erfassungsvorrichtung für einen Brennkraftmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fehlzündungs- Erfassungsvorrichtung für einen Brennkraftmotor.

Die auf einer älteren Anmeldung beruhende, aber nicht vorveröffentlichte DE 40 35 957 C2 beschreibt ein Verfahren zur Funktionsüberwachung einer Brennkraftmaschine zum Erkennen von Zünd- bzw. Verbrennungsaussetzern. Hier wird mindestens ein Verfahren zur Verbrennungsaussetzer-Erkennung mit mindestens einem Verfahren zur Zündungsüberwachung kombiniert und die Ergebnisse der verschiedenen Verfahren zur Verminderung des Risikos von falschen Überwachungsergebnissen in der Plausibilitätsbetrachtung überprüft. Eine Vorgehensweise ist, ein Verfahren zur Laufunruhe-Messung (auf Grundlage der Drehzahl) als Verbrennungsaussetzer-Erkennung mit einer primärseitigen Überwachung der Funkenbrennspannung und/oder der Funkendauer als Verfahren zur Zündaussetzer- Erkennung zu kombinieren. Eine andere Vorgehensweise besteht darin, die Erfassung eines λ-Sonden-Signals und/oder die Erfassung der Abgastemperatur als Verbrennungsaussetzer- Erkennung mit einer primär- und/oder sekundärseitigen Spannungserfassung und/oder der Erfassung der Funkendauer zur Zündaussetzer-Erkennung zu kombinieren.

Die DE 37 24 420 A1 beschreibt ein Verfahren zum Schutz eines Abgaskatalysators einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit Fremdzündung. Hier wird eine Fehlzündung unter Bezugnahme auf eine Änderung der Winkelgeschwindigkeit festgestellt, wobei die Winkelgeschwindigkeitsmessungen zeitlich so festgelegt werden, dass die Maxima und Minima davon zuverlässig getroffen werden können.

Die JP 58-19532 A und die JP 63-263241 A beschreiben lediglich die Erfassung der Winkelgeschwindigkeit bzw. die Erfassung eines Luft/Kraftstoffgemisches zur Fehlzündungserfassung. Keine der beiden genannten japanischen Entgegenhaltungen gibt irgendeinen Hinweis in Richtung auf eine Kombination bestimmter Erfassungsprinzipien.

Die DE 39 23 757 A1 beschreibt eine Fehlzündungs- Erfassungsvorrichtung, bei der entweder der Druck in jedem Zylinder erfasst wird oder die Drehzahl zwischen zwei aufeinanderfolgenden Arbeitshüben erfasst wird. Diese Erfassungsprinzipien werden getrennt voneinander verwendet, d. h. es wird jeweils nur eine Fehlzündungs-Erfassung auf Grundlage der Drehzahl oder dem Druck vorgenommen.

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 Kraftstoff-Zuführungssystems, um dem Zylinder eine passende Luft/Kraftstoff-Mischung zuzuführen. Wenn Fehlzündung aufgrund des Ausfalls des Zündsystems auftritt, wird unverbrauchter Kraftstoff von einem fehlzündenden Zylinder abgegeben. Die Abgabe von unverbrauchtem Kraftstoff von einem Motor ist natürlich unerwünscht wegen einer möglichen Beschädigung des Katalysators des Motors und wegen anderer Gründe. 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. 58-19532 (JP 58-19532 A) beschrieben, bei dem die Winkelgeschwindigkeit einer Kurbelwelle eines Motors überwacht wird. Dabei wird entscheiden, 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 63-263241 A beschrieben, wird die Entscheidung bezüglich des Auftretens von Fehlzündung aufgrund eines Luft/Kraftstoff- Verhältnisses 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 durch Stöße oder durch 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/Kraftstoff-Verhältnis anfällig gegenüber Änderungen aufgrund anderer Ursachen als Fehlzündung. Zum Beispiel variiert das Luft/Kraftstoff-Verhältnis nach einer Beschleunigung oder Verzögerung des Motors beträchtlich. Grundsätzlich kann sich das Luft/Kraftstoff-Verhältnis 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.

Aufgabe der Erfindung ist es,

• - eine Fehlzündungs-Erfassungsvorrichtung vorzusehen, die das Auftreten von Fehlzündungen in den Zylindern eines Brennkraftmotors auch dann mit einer hohen Zuverlässigkeit erfassen kann, wenn der Brennkraftmotor im unbelasteten bzw. leichten Lastzustand betrieben wird oder Stößen bzw. Erschütterungen ausgesetzt ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Fehlzündungs- Erfassungsvorrichtung für einen Brennkraftmotor gemäß den nebengeordneten Patentansprüchen 1 und 2 gelöst.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung gibt der untergeordnete Patentanspruch 3 wieder.

Die Erfindung umfasst einen Kurbelwellen-Winkel­ geschwindigkeits-Sensor, einen Luft/Kraftstoff- Verhältnissensor, einen Motorzylinder-Drucksensor und andere Sensoren, während die Fehlzündungs-Erfassungsvorrichtung 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-Erfassungseinheiten 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.

Nachstehend wird die Erfindung anhand ihrer vorteilhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

Die Aufgabe, 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-Erfassungsvorrichtung entsprechend der Erfindung;

Fig. 4 eine Darstellung, die Änderungen eines Zeitverhältnisses zeigt, das in funktioneller Abhängigkeit zum Kurbelwinkel steht, zur Erläuterung des Betriebs der ersten Fehlzündungs- Erfassungseinheit;

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

Fig. 6 ein Flussdiagramm zur Erläuterung einer Zählwert- Verarbeitung, die zu jeden 45° CA (Kurbelwellen- Winkel) vor dem 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- Verarbeitung, die zu jedem oberen Totpunkt TDC in dem Verbrennungshub eines vorgegebenen Motorzylinders ausgeführt wird;

Fig. 8 ein Flussdiagramm zur Erläuterung einer arithmetisch-logischen Verarbeitung, die in die Fehlzündungserfassung eingebaut ist, die zu jedem 45° CA nach dem oberen Totpunkt im Verbrennungshub ausgeführt, wird;

Fig. 9 eine Kurvenverlaufsdarstellung, die eine Änderung von Zylinderdrücken 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 Fehlzündungen in dem Viertakt-Vierzylindermotor ändert;

Fig. 11 eine Darstellung ähnlich wie die in Fig. 9, die die Veränderung von Zylinderdrücken des Viertakt- Vierzylindermotors in dessen Hochdrehzahl- und Niedrig-Last-Betriebszustand zeigt; und

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

In den Fig. 1 und 2 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 (TDC) um vorgegebene Winkelabstände um jeweils 45° bezüglich des Kurbelwinkels (im folgenden mit 45° CA bezeichnet) vorausgehend bzw. nachfolgend der TDC-Winkelposition verschoben sind. Der Kurbelwinkelsensor ist auf dem Motor 1 derart angeordnet, dass er die Umdrehungs- oder Winkelstellungen der Kurbelwelle des in Fig. 2 schematisch dargestellte Motors 1 erfasst.

Der Motor 1 besitzt ferner einem Luft/Kraftstoff- Verhältnissensor 3, der in einem Abgasrohr des Motors zur Erfassung eines Luft/Kraftstoff-Gemisches 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 es im Stand der Technik bekannt ist.

Eine erste in Fig. 1 gezeigte Fehlzündungs-Erfassungseinheit 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 Fehlzündungen auf der Basis dieses Zeitverhältnisses, wie im folgenden noch in Einzelheiten beschrieben wird, zu erfassen.

Eine zweite in Fig. 2 gezeigte Fehlzündungs-Erfassungseinheit 5 ist zur Erfassung eines unnormalen mageren Luft/Kraftstoffgemisches 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- Erfassungseinheiten 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 als Fehlzündungs- Erfassungseinheit zur Abgabe eines Fehlzündungs- Erfassungssignals arbeitet, und zwar nur dann, wenn die Ausgänge der ersten und der zweiten Fehlzündungs- Erfassungseinheit 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 einen RAM zur Speicherung von Daten und einen 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/Kraftstoff-Verhältnissensor 3 und anderen Sensoren zugeführt werden, und einen Analog/Digital-Wandler A/D, um die analogen Eingangssignale in digitale Signale zu wandeln, einen Zeitzähler (zum Beispiel einen freilaufenden Zähler) zur Zählung eines Grundtaktimpulssignals zu jedem vorgegebenen Zeitintervall.

Der Motor 1 ist ferner mit einem Luftflussmessgerät 11, einem Drosselklappenöffnungssensor 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.

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- Winkelposition in dem Verbrennungshub folgt, zu drehen. Fig. 4 zeigt als Beispiel, dass nach einer Reihe von normalen Verbrennungen in einer Abfolge von Zylindern #1, #3, #4 und #2 eine Fehlzündung in einem Zylinder #1 aufgrund irgendeiner Ursache, wie zum Beispiel aufgrund des unnormalen 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-Winkelposition nachfolgt, zu drehen, aufgrund des Auftretens einer Fehlzündung größer im Vergleich mit der entsprechenden Zeit TUa für eine normale Verbrennung. Daher ist 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-Erfassungseineinheit 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 Referenzwinkeleinstellungen (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. Im 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 die TDC- Winkelposition durchläuft. 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 die TDC-Winkelposition im Verdichtungshub durchläuft. 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-Winkelposition im Verdichtungshub eines vorgegebenen Zylinders 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 der TDC- Winkelposition 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 zur TDC-Winkelposition 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/Kraftstoff-Verhältnissensors 3 realisiert wird. In diesem Zusammenhang zeigt Fig. 9 eine Kurvenverlaufsdarstellung, die Änderungen von Zylinderdrücken in einem Viertakt-Vierzylindermotor zeigt, und Fig. 10 eine Kurvenverlaufsdarstellung, die das Ausgangssignal des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors 3 unter der Annahme zeigt, dass die Motorgeschwindigkeit 1000 Umdrehungen pro Minute (UpM) ist bei vollständig geöffnetem Drosselventil. Außerdem zeigen die Fig. 11 und 12 Ansichten ähnlich wie die in 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/Kraftstoff-Verhältnissensor abgegebene Signal eine unnormale 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-Erfassungseinheit 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 einem weiteren Eingang der UND-Schaltung 6 angelegt werden kann, anstelle oder zusätzlich zu dem Ausgangssignal der zweiten Fehlzündungs-Erfassungseinheit 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 Spitzenwertes 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-Erfassungseinheit 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- Erfassungseinheit 5 verarbeitet das von dem Luft/Kraftstoff- Verhältnissensor 3 abgegebene Signal, um das Auftreten einer Fehlzündung aufgrund einer unnormalen Änderung in dem Luft/Kraftstoff-Gemisch zu bestimmen. Das Ausgangssignal, das das Ergebnis der von der zweiten Fehlzündungs- Erfassungseinheit 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-Erfassungseinheiten 4 und 5 das Auftreten einer Fehlzündung anzeigen. Das Ausgangssignal der UND-Schaltung 6 kann außerdem dazu verwendet werden, eine Fehlzündungs-Alarmlampe anzusteuern.

Durch eine logische Verarbeitung der Ausgänge von beiden Fehlzündungs-Erfassungseinheiten, 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- Erfassungseinheit 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 erfahren 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 ausgerüstete 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-Erfassungseinheit 5 nicht zwangsläufig eine fehlerhafte Erfassung vermeiden, weil das Luft/Kraftstoff-Verhältnis anfällig auf Schwankungen bei einer Beschleunigung oder Verzögerung ist. Zusätzlich kann eine Änderung in dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis 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 der erfindungsgemäßen Kombination von Fehlzündungs-Erfassungseinheiten, die jeweils auf der Basis von zueinander verschiedenen Fehlzündungs- Erfassungsprinzipien arbeiten, da ein Fehlzündungs- Erfassungssignal nur dann erzeugt wird, wenn beide Fehlzündungs-Erfassungseinheiten das Auftreten einer Fehlzündung im wesentlichen gleichzeitig bestimmen. Dadurch wird die Zuverlässigkeit für die Erfassung des Auftretens einer Fehlzündung wesentlich verbessert.

Claims (3)

1. Fehlzündungs-Erfassungsvorrichtung für einen Brennkraftmotor (1) mit

• a) einer ersten Fehlzündungs-Erfassungseinheit (4) zur Erfassung einer Fehlzündung eines Zylinders (#1-#4) auf Grundlage einer Änderung der Winkelgeschwindgkeit der Kurbelwelle des Brennkraftmotors (1);
• b) wobei die erste Fehlzündungs-Erfassungseinheit (4) vorgesehen ist
  zur Bestimmung eines Zeitverhältnisses (TU/TL, TUa/TLa, TUb/TLb) zwischen einem ersten Zeitintervall (TL, TLa, TLb), das die Kurbelwelle benötigt, um sich um einen vorgegebenen Winkel bis zum oberen Totpunkt (TDC) für den Zylinder (#1) zu drehen und einem zweiten Zeitintervall (TU, TUa, TUb), das die Kurbelwelle benötigt, um sich von dem oberen Totpunkt (TDC) für den Zylinder (#1) um den vorgegebenen Winkel weiter zu drehen;
  zum Vergleichen des Zeitverhältnisses (TU/TL, TUa/TLa, TUb/TLb) mit einem vorgegebenen Referenzwert; und
  zur Bestimmung der Fehlzündung des Zylinders (#1), wenn das Zeitverhältnis (TU/TL, TUa/TLa, TUb/TLb) größer ist als der Referenzwert;
• c) einer zweiten Fehlzündungs-Erfassungseinheit (5) zur Erfassung einer Fehlzündung des Zylinders (#1) auf Grundlage einer Änderung in dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis des von der Brennkraftmaschine (1) abgegebenen Abgases; und
• d) einer Auswerteeinheit (6), die nur dann eine Fehlzündung des Zylinders (#1) der Brennkraftmaschine bestimmt, wenn beide Fehlzündungs-Erfassungseinheiten (4, 5) gleichzeitig eine Fehlzündung erfassen.

2. Fehlzündungs-Erfassungsvorrichtung für einen Brennkraftmotor (1) mit

• a) einer ersten Fehlzündungs-Erfassungseinheit (4) zur Erfassung einer Fehlzündung eines Zylinders (#1-#4) auf Grundlage einer Änderung der Winkelgeschwindgkeit der Kurbelwelle des Brennkraftmotors (1);
• b) wobei die erste Fehlzündungs-Erfassungseinheit (4) vorgesehen ist
  zur Bestimmung eines Zeitverhältnisses (TU/TL, TUa/TLa, TUb/TLb) zwischen einem ersten Zeitintervall (TL, TLa, TLb), das die Kurbelwelle benötigt, um sich um einen vorgegebenen Winkel bis zum oberen Totpunkt (TDC) für den Zylinder (#1) zu drehen und einem zweiten Zeitintervall (TU, TUa, TUb), das die Kurbelwelle benötigt, um sich von dem oberen Totpunkt (TDC) für den Zylinder (#1) um den vorgegebenen Winkel weiter zu drehen;
  zum Vergleichen des Zeitverhältnisses (TU/TL, TUa/TLa, TUb/TLb) mit einem vorgegebenen Referenzwert; und
  zur Bestimmung der Fehlzündung des Zylinders (#1), wenn das Zeitverhältnis (TU/TL, TUa/TLa, TUb/TLb) größer ist als der Referenzwert;
• c) einer zweiten Fehlzündungs-Erfassungseinheit (5) zur Erfassung einer Fehlzündung des Zylinders (#1) auf Grundlage einer Änderung des Drucks innerhalb eines Zylinders (#1-#4) des Brennkraftmotors (1); und
• d) einer Auswerteeinheit (6), die nur dann eine Fehlzündung des Zylinders (#1) der Brennkraftmaschine bestimmt, wenn beide Fehlzündungs-Erfassungseinheiten (4, 5) gleichzeitig eine Fehlzündung erfassen.

3. Fehlzündungs-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (6) eine UND-Schaltung umfaßt, zur Ausführung einer logischen Verknüpfung der Ausgänge der beiden Fehlzündungs-Erfassungseinheiten (4, 5).