DE4210647A1 - Anormalitaetserfassungseinrichtung fuer einen kraftfahrzeugmotor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anormalitätserfassungseinrichtung für einen Kraftfahrzeugmotor, die eine Fehlzündung oder Anormalität im Luft-Kraftstoffverhältnis des Motors erfassen und dadurch ein Warnsignal erzeugen kann.

Es ist vorgeschlagen worden, bei einem Kraftfahrzeugmotor das Luft-Kraftstoffverhältnis präzise zu steuern und einen Dreiwegekatalysator zu verwenden, um das vom Motor ausgestoßene Schadgas zu reinigen. Weiter hat die Forderung zugenommen, daß wenn sich die Qualität des Abgases aus irgendeinem Grunde gegenüber dem Anfangswert verschlechtert, eine Erfassung dieses Zustandes stattfindet, ein Warnsignal erzeugt wird, und eine Reparatur ausgeführt wird, um den Normalzustand wiederherzustellen.

Nachfolgend wird ein bekanntes Verfahren beschrieben, das zur Erfüllung der genannten Forderung vorgeschlagen wurde.

Fig. 6 stellt ein Diagramm dar, das eine Anormalitätserfassungseinrichtung für einen Kraftfahrzeugmotor zur Erfassung der Anormalität des vom Kraftfahrzeugmotor ausgestoßenen Abgases erfaßt. In Fig. 6 bezeichnen die Bezugszeichen: 2 - eine Luftansaugleitung; 3 - eine Einspritzvorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in die Luftansaugleitung 2; 4 - einen Luftdurchflußsensor zum Messen der Ladung des Motors (zum Beispiel die Ansaugluftmenge); 5 - einen Umdrehungsgeschwindigkeitssensor zur Erzeugung von Impulsen als Antwort auf die Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors; 6 - eine Abgasleitung; 7 - einen Katalysator zur Reinigung des Abgases; 8 - einen Sauerstoffsensor zur Erfassung der Zusammensetzung des Abgases; und 9 - ein Steuergerät, das die erforderliche Kraftstoffmenge auf der Basis verschiedener Eingabedaten ermittelt, um damit die Impulsbreite des Treibersignals der Einspritzvorrichtung 3 zu steuern sowie eine Beurteilung der Anormalität des Kraftstoffversorgungssystems durchzuführen, so daß eine Warnleuchte 10 eingeschaltet wird, wenn das Verhalten des Kraftstoffversorgungssystems als anormal erfaßt wird.

Nunmehr wird die Betriebsweise der bekannten Anormalitätserfassungseinrichtung beschrieben. Informationssignale, die vom Luftdurchflußsensor 4 und vom Umdrehungsgeschwindigkeitssensor 5 geliefert werden, werden als Hauptparameter in die Steureinrichtung 9 eingegeben, in der eine Basiskraftstoffmenge berechnet wird. Weiter wird die Basiskraftstoffmenge in Abhängigkeit davon korrigiert, ob das Abgas fett oder mager ist. Eine detaillierte Erläuterung der erwähnten Operationen unterbleibt, da sie allgemein bekannt sind.

Nachfolgend soll die Erfassung der Anormalität des Motors beschrieben werden, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht. Der Luftdurchflußsensor 4 wird als Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Ladung des Motors verwendet. Um die Ladung des Motors zu erfassen, kann eine weitere Information, wie etwa der Unterdruck in der Ansaugluftleitung, oder der Drosselventilöffnungsgrad herangezogen werden.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Erfassung eines in einem Kraftfahrzeugmotor auftretenden anormalen Zustandes, insbesondere auf die Erfassung einer Anormalität im Kraftstoffversorgungssystem oder im Zündsystem des Motors sowie insbesondere auf die Erfassung einer Fehlzündung oder Anormalität des Luft-Kraftstoffverhältnisses, wodurch die Qualität des vom Motor ausgestoßenen Abgases verschlechtert wird.

Fig. 7 stellt ein Flußdiagramm dar, das ein Beispiel für die Erfassung einer Fehlzündung liefert. Ein vom Umdrehungsgeschwindigkeitssensor 5 ausgegebenes Impulssignal wird in Schritt S1 von der Steuereinrichtung 9 empfangen. Im Schritt S2 wird die Impulsperiode des Eingangssignals gemessen. In Schritt S3 wird das Vorhandensein oder Fehlen von Fehlzündungen auf der Basis von Werten beurteilt, die auf Änderungen der Winkelgeschwindigkeit hinweisen.

Gemäß Fig. 8a, die die Periode der Impulse des Signals des Umdrehungsgeschwindigkeitssensors 5 im normalen Betriebszustand, bei fehlenden Fehlzündungen, darstellt, besitzt das Drehmoment jedes Zylinders #1, #2, #3 und #4 die gleiche Größe, so daß jede Periode im wesentlichen die gleiche Größe aufweist. Wenn jedoch eine Fehlzündung auftritt, beispielsweise beim dritten Zylinder #3 aufgrund einer verschmutzten Zündkerze oder eines Defektes der Zündspule oder des Hochspannungskabels, erzeugt der dritte Zylinder #3 kein Drehmoment.

Dementsprechend wird die Periode der Impulse unregelmäßig, wie Fig. 8b zeigt, so daß es möglich ist, das Auftreten einer Fehlzündung zu erfassen. Die Messung der Periode der Impulse und die Entscheidung über das Vorliegen einer Fehlzündung werden von einem Mikrocomputer (nicht dargestellt) in der Steuereinrichtung 9 durchgeführt.

Fig. 9 zeigt ein Flußdiagramm, das ein Beispiel für den Prozeßablauf zur Erfassung einer Anormalität im Luft-Kraftstoffverhältnis darstellt. In Schritt S4 wird die Konzentration des im Abgas enthaltenen Sauerstoffes durch den Sauerstoffsensor 8 erfaßt. In Schritt S5 führt die Steuereinrichtung 9 in bezug auf das Luft-Kraftstoffverhältnis eine Rückkopplungskorrektur als Antwort auf die erfaßte Größe der Sauerstoffkonzentration durch den Sauerstoffsensor 8 durch. Entsprechend wird in Schritt S6 die Größe der Rückkopplungskorrektur berechnet.

Fig. 10a stellt ein Diagramm zur Veranschaulichung des vom Sauerstoffsensor 8 gelieferten Ausgangssignals dar. Fig. 10b stellt ein Diagramm zur Veranschaulichung der im normalen Betriebszustand bestehenden Luft-Kraftstoffkorrekturmenge dar. Wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis aufgrund eines anormalen Zustandes des Luftdurchflußsensors 4, der Einspritzvorrichtung 3 oder der Steuereinrichtung 9 vom regulären Wertebereich abweicht, nimmt die Luft-Kraftstoffverhältniskorrekturmenge eine Größe an, deren Durchschnittswert sich auf einem Versetzungsniveau (Ce) befindet, wie Fig. 10c zeigt. Gemäß Fig. 10 ergibt sich ein großer Durchschnittswert im Vergleich zum Normalwert Ce = 0 im normalen Betriebszustand gemäß Fig. 10b.

Wenn der Versetzungswert Ce einen vorbestimmten Wert überschreitet (z. B. 30%), wird in Schritt S7 durch das Steuersystem 9 entschieden, daß eine Anormalität im Kraftstoffversorgungssystem vorliegt.

Wie beschrieben, wird also bei der bekannten Anormalitätserfassungseinrichtung eine Fehlzündung aufgrund des fehlerhaften Funktionierens der Zündkerze oder der Zündspule des Zündsystems, oder einer Anormalität im Luft-Kraftstoffverhältnis aufgrund einer anormalen Steuerung der Einspritzvorrichtung infolge eines fehlerhaften Funktionierens des Luftdurchflußsensors 4, der Einspritzvorrichtung 3 oder der Steuereinrichtung 9 erfaßt; und es wird ein Warnsignal erzeugt, so daß der Fahrer erkennen kann, daß sich das vom Motor ausgestoßene Abgas verschlechtert hat. Daraufhin kann der Fahrer den anormalen Betriebszustand in einen normalen Zustand korrigieren.

Bei der herkömmlichen Anormalitätserfassungseinrichtung für Kraftfahrzeugmotoren mit dem oben beschriebenen Aufbau sind, selbst wenn bei den Strukturkomponenten des Motors wie etwa dem Luftdurchflußsensor 4, der Einspritzvorrichtung 3, der Zündkerze, der Zündspule, und dergleichen, kein anormaler Betriebszustand vorliegt, Luftblasen in dem von der Einspritzvorrichtung 3 eingespritzten Kraftstoff vorhanden, nämlich im Falle, daß die Kraftstoffzufuhr zeitweilig knapp wird. Um ein konkretes Beispiel zu geben, tritt diese Erscheinung auf, wenn der Motor nach dem Abstellen heiß ist und erneut gestartet wird. Die Folge ist, da der zu liefernde Kraftstoff knapp wird und das Luft-Kraftstoffverhältnis einen im wesentlichen mageren Zustand zeigt. In diesem Falle wird eine Entscheidung über das Vorliegen einer Fehlzündung oder einer Anormalität im Luft-Kraftstoffverhältnis getroffen. Da aber die erwähnte Erscheinung nicht auf der Anormalität der genannten Komponenten, sondern auf einer vorübergehenden Knappheit des Kraftstoffes nach dem erneuten Starten des Motors beruht, ist es nicht sachgemäß, dem Fahrer ein Warnsignal zu liefern.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Anormalitätserfassungseinrichtung für einen Kraftfahrzeugmotor zu schaffen, bei dem die Möglichkeit eines Fehlurteils über das Vorliegen einer Anormalität in dem Falle auf ein Mindestmaß reduziert wird, daß die Komponenten des Kraftstoffversorgungssystems oder des Zündsystems normal arbeiten. Damit kann ein Fehlurteil verhindert werden.

Dieses Ziel sowie weitere Ziele der vorliegenden Erfindung werden durch Schaffung einer Anormalitätserfassungseinrichtung für Kraftfahrzeugmotoren erreicht, die folgende Komponenten aufweist:
einen Luftdurchflußsensor zur Erfassung der Ladung des Motors;
einen Umdrehungsgeschwindigkeitssensor zur Erzeugung von Impulsen als Antwort auf die Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors;
einen Sauerstoffsensor zur Erfassung der Bestandteile des Abgases des Motors;
Einspritzvorrichtungen zum Einspritzen von Kraftstoff in die Lufteinlaßleitung; und
ein Steuergerät, das die Periode der Impulse des Umdrehungsgeschwindigkeitssensors mißt, um so das Vorhandensein oder Fehlen von Fehlzündungen auf der Basis eines Wertes zu beurteilen, der eine Änderung der Winkelgeschwindigkeit, oder dergleichen, anzeigt, und/oder um über eine Anormalität des Kraftstoffzufuhrsystems zu entscheiden, die durch eine Anormalität des Luftdurchflußsensors und der Einspritzvorrichtung verursacht wird; und die ein auf der Basis der Entscheidung über das Vorliegen einer Anormalität ein Warnsignal in dem Falle unterläßt, daß die Temperatur des Kraftstoffes aufgrund einer Information über die Kraftstofftemperatur als höher beurteilt wird, als ein vorbestimmter Wert, sofern die Information von einem Temperatursensor erhalten wurde, nachdem der Motor erneut gestartet worden war, während er sich zuvor nach Stillstand auf hoher Temperatur befand, oder daß eine von einem Zeitgeber eingestellte Zeitdauer nach dem erneuten Starten des Motors noch nicht abgelaufen ist.

Eine genauere Beurteilung der Erfindung und ihrer Vorteile ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. Nachfolgend wird der wesentliche Gegenstand dieser Zeichnungen kurz beschrieben.

Fig. 1 stellt das Diagramm einer Ausführungsform der Anormalitätserfassungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dar;

Fig. 2 stellt ein Kennliniendiagramm zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen der Kraftstofftemperatur und der Zeit dar, das zur Erläuterung der Betriebsweise der in Fig. 1 dargestellten Erfassungseinrichtung dient;

Fig. 3 stellt ein Kennliniendiagramm zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen der Fehlanzeige der Kraftstoffmenge und der Kraftstofftemperatur dar, die zur Erläuterung der Betriebsweise der in Fig. 1 dargestellten Erfassungseinrichtung dient;

Fig. 4 stellt das Logikdiagramm einer Schaltung dar, die die Betätigung einer Warnleuchte verhindert, die bei Vorliegen eines anormalen Zustandes des Kraftstoffversorgungssystems oder eines Fehlurteils über das Vorliegen einer Fehlzündung ausgelöst wird und die bei der in Fig. 1 dargestellten Erfassungseinrichtung zum Einsatz kommt;

Fig. 5 stellt das Logikdiagramm einer Schaltung dar, die das Auslösen eines Warnsignals innerhalb einiger Minuten nach dem erneuten Starten des Motors verhindert, und die bei der in Fig. 1 dargestellten Erfassungseinrichtung zum Einsatz kommt;

Fig. 6 stellt das Diagramm einer bekannten Anormalitätserfassungseinrichtung für Kraftfahrzeugmotoren dar;

Fig. 7 stellt ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Prozeßablaufes bei der Fehlzündungsbeurteilung im Falle der in Fig. 6 dargestellten bekannten Anormalitätserfassungseinrichtung dar;

Fig. 8 stellt Wellenformdiagramme zur Fehlzündungsbeurteilung durch die in Fig. 6 dargestellte Anormalitätserfassungseinrichtung dar;

Fig. 9 stellt ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Prozeßablaufes bei der Anormalitätsentscheidung über das Kraftstoffversorgungssystems durch die in Fig. 6 dargestellte Anormalitätserfassungseinrichtung dar; und

Fig. 10 stellt ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Erfassung der Anormalität eines Kraftstoffversorgungssystems durch die in Fig. 6 dargestellte Anormalitätserfassungseinrichtung dar.

Bezugnehmend auf die Zeichnungen, in denen zur Kennzeichnung gleicher oder entsprechender Teile in den verschiedenen Figuren die gleichen Bezugszeichen verwendet werden, zeigt Fig. 1 das Diagramm einer Ausführungsform der Anormalitätserfassungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung für einen Kraftfahrzeugmotor. Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung entspricht derjenigen der Fig. 6, sofern ein Temperatursensor 11 hinzugefügt wird. Der Temperatursensor ist an einer Stelle auf oder in der Nähe des Motorhauptgehäuses oder des Kühlwassersystems oder des Kraftstoffversorgungssystems angebracht. Das vom Temperatursensor 11 erfaßte Signal wird an die Steuereinrichtung 9 geliefert.

Nachfolgend wird die Betriebsweise der Anormalitätserfassungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Allgemein wird ein Kraftfahrzeug der Fahrt durch Luft gekühlt. Dementsprechend ist der Temperaturanstieg des Motors beim Fahren relativ gering. Wenn jedoch der Motor abgestellt wird, werden die Abgasleitung 6 und das Motorhauptgehäuse nicht mehr gekühlt, so daß insbesondere, wenn die Außentemperatur hoch oder das Kraftfahrzeug nach einer Fahrt hoher Belastung angehalten wird, die Temperatur des Motorhauptgehäuses, der Kraftstoffleitung und des Einspritzteils rasch ansteigt, wie das Diagramm der Fig. 2 zeigt. Beispielsweise erreicht die Temperatur des Kraftstoffes in der Nähe der Einspritzvorrichtung 3 etwa 20 Minuten nach dem Abschalten des Motors eine Temperatur von mehr als 80°C.

Wenn daher der Motor, solange sich der Kraftstoff auf hoher Temperatur befindet, erneut gestartet wird, ist während einiger Minuten eine große Menge an Luftblasen im Kraftstoff enthalten, bis der Kraftstoff in Bewegung versetzt wird, so daß die Temperatur abnimmt. Selbst wenn ein neues Starten möglich ist, ist also das Luft-Kraftstoffverhältnis nach dem erneuten Starten des Motors deutlich mager, wie aus dem Kennliniendiagramm der Fig. 3 hervorgeht, so daß zufällig Fehlzündungen auftreten können oder aber der Korrekturwert Ce des Luft-Kraftstoffverhältnisses, der auf dem Signal des Sauerstoffsensors 8 beruht, groß wird und die Entscheidung über das Vorliegen einer Fehlzündung oder einer Anormalität im Luft-Kraftstoffverhältnis getroffen wird.

Da bei der vorliegenden Erfindung die Temperatur des Kraftstoffes direkt oder indirekt durch den Temperatursensor 1 erfaßt wird, wird ein Warnsignal, das auf der Basis der Entscheidung über das Vorliegen einer Anormalität erzeugt werden muß, verhindert, wenn die erfaßte Temperatur größer als ein vorbestimmter Wert T1 ist, wie aus dem Logikdiagramm der Fig. 4 hervorgeht. Wenn nämlich gemäß Fig. 4 die durch den Temperatursensor 11 erfaßte Temperatur dem vorbestimmten Temperaturwert T1 entspricht oder niedriger als dieser ist, wird keine Verbotsanweisung an die Verbotstorschaltung 13 geliefert. Somit wird im Falle der Feststellung einer Fehlzündung durch die Steuereinrichtung 9 ein Fehlzündungsentscheidungssignal 9a erzeugt, um eine (nicht dargestellte) Warnleuchte durch die ODER-Schaltung 12 und die Verbotstorschaltung 13 einzuschalten.

In ähnlicher Weise wird bei einer von der Steuereinrichtung 9 getroffenen Entscheidung über das Vorliegen einer Anormalität im Kraftstoffversorgungssystem ein Kraftstoffsystemanormalitäts-Feststellungssignal 9b erzeugt, um die Warnleuchte durch die ODER-Schaltung 12 und die Verbotstorschaltung 13 einzuschalten. Wenn aber die durch den Temperatursensor 11 erfaßte Temperatur des Kraftstoffes den vorbestimmten Temperaturwert T1 überschreitet, wird ein Verbotssignal 11a an die Verbotseingangsklemme der Verbotstorschaltung 13 angelegt, so daß die Einschaltung der Warnleuchte durch das Fehlzündungsfeststellungssignal 9a oder das von der Verbotstorschaltung 13 erzeugte Entscheidungssignal 9b über das Vorliegen einer Kraftstoffversorgungssystemanormalität verhindert wird.

Als weitere Möglichkeit zur Verhinderung der Anormalitätsentscheidung besteht darin, die Fehlzündungsentscheidung oder das Urteil über das Vorliegen einer Kraftstoffversorgungssystemanormalität selbst zu annullieren.

Obwohl es äußerst vorteilhaft ist, den Temperatursensor 11 an einer Stelle anzubringen, die eine direkte Erfassung der Kraftstofftemperatur ermöglicht, nämlich in der Nähe der Einspritzvorrichtung 3, kann die Temperatur des Kraftstoffes auch durch einen Temperatursensor zur Erfassung der Kühlwassertemperatur des Motors, oder einen Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur der Ansaugluft ermittelt werden. Diese Temperatursensoren können also unter dem Gesichtspunkt der leichten Anbringung oder der Anbringungskosten verwendet werden.

Fig. 5 stellt ein Logikdiagramm zur Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dar, die zur Verhinderung eines eine Anormalität anzeigenden Warnsignals dient. Bei dieser Ausführungsform wird das Warnsignal ohne Verwendung des Temperatursensors 11 einige Minuten nach dem Starten des Motors verhindert, in denen die Temperatur des Kraftstoffes noch entsprechend hoch ist. Gemäß Fig. 5 ist ein Zeitgeber 14, der während einer vorbestimmten Zeitdauer (beispielsweise fünf Minuten) gleichzeitig mit dem Wiederanlassen des Motors betätigt wird, an die Verbotseingangsklemme der Verbotstorschaltung 13 angeschlossen, so daß das Einschalten der Warnleuchte während des Betriebs des Zeitgebers 14 verhindert wird. Die vom Zeitgeber 14 zu setzende Zeitdauer kann in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen vor dem Abstellen des Motors (Ladung, Geschwindigkeit) und der Außentemperatur geändert werden.

Die logischen Operationen bzw. die Zeitgebersteuerung mit Einsatz des Temperatursensors 11 können leicht durch eine elektronische Schaltung oder einen Mikrocomputer durchgeführt werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird also eine Entscheidung über das Vorliegen einer Fehlzündung oder einer Anormalität im Kraftstoffversorgungssystem (Luft-Kraftstoffverhältnis) unterlassen, bzw. wird ein als Antwort auf die Entscheidung zu erzeugendes Warnsignal verhindert, wenn die Temperatur des Kraftstoffes in der Nähe der Einspritzvorrichtung hoch ist. Somit wird die Entstehung eines falschen Anormalitätsurteils verhindert, wenn die strukturellen Komponenten des Kraftstoffversorgungssystems oder des Zündsystems normal arbeiten, so daß also unnötige Entscheidungen verhindert werden.

Natürlich sind auf der Grundlage der obigen Erläuterungen zahlreiche Abänderungen und Varianten der vorliegenden Erfindung möglich. Es wird daher davon ausgegangen, daß die Erfindung im Rahmen der beigefügten Ansprüche auch in anderer Weise als in der hier beschriebenen ausgeführt werden kann.

Claims (1)

1. Anormalitätserfassungseinrichtung für einen Kraftfahrzeugmotor, die folgende Komponenten aufweist:
   einen Luftdurchflußsensor zur Erfassung der Ladung des Motors;
   einen Umdrehungsgeschwindigkeitssensor zur Erzeugung von Impulsen als Antwort auf die Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors;
   einen Sauerstoffsensor zur Erfassung der Bestandteile des Abgases des Motors;
   Einspritzvorrichtungen zum Einspritzen von Kraftstoff in die Lufteinlaßleitung; und
   ein Steuergerät, das die Periode der Impulse des Umdrehungsgeschwindigkeitssensors mißt, um so das Vorhandensein oder Fehlen von Fehlzündungen auf der Basis eines Wertes zu beurteilen, der eine Änderung der Winkelgeschwindigkeit, oder dergleichen, anzeigt, und/oder um über eine Anormalität des Kraftstoffzufuhrsystems zu entscheiden, die durch eine Anormalität des Luftdurchflußsensors und der Einspritzvorrichtung verursacht wird; und die ein auf der Basis der Entscheidung über das Vorliegen einer Anormalität ein Warnsignal in dem Falle unterläßt, wonach die Temperatur des Kraftstoffes aufgrund einer Information über die Kraftstofftemperatur höher beurteilt würde, als ein vorbestimmter Wert; sofern die Information von einem Temperatursensor erhalten wurde, nachdem der Motor erneut gestartet worden war, während er sich zuvor nach Stillstand auf hoher Temperatur befand; oder daß eine von einem Zeitgeber eingestellte Zeitdauer nach dem erneuten Starten des Motors noch nicht abgelaufen ist.