DE4499853C2 - Fehlzündungserfassungsvorrichtung für einen Motor mit innerer Verbrennung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fehlzün­ dungserfassungsvorrichtung für einen Motor mit interner Ver­ brennung.

Bisher bekannte Fehlzündungserfassungsvorrichtungen für Mo­ toren mit innerer Verbrennung erfassen einen Zylinderdruck mittels eines Zylinderdrucksensors und integrieren den er­ faßten Wert über ein vorbestimmtes Intervall, um den indi­ zierten mittleren Arbeitsdruck zu erhalten. Dieser wird dann mit einem vorbestimmten Fehlzündungspegel verglichen und wenn er gleich oder unterhalb des vorbestimmten Fehlzün­ dungspegels ist, wird eine Fehlzündung festgestellt und eine Warnung erzeugt.

Aus der Zusammenfassung der DE 41 16 518 A1 ist eine Fehl­ zündungserfassungsvorrichtung mit einer Zylinderdrucker­ fassungseinrichtung, einer Berechnungseinrichtung zum Be­ rechnen der indizierten mittleren Arbeitsdrücke durch Inte­ grieren der erfaßten Zylinderdrücke und einer Fehlzündungs­ beurteilungseinrichtung zur Feststellung einer Fehlzündung durch Vergleichen des berechneten indizierten mittleren Ar­ beitsdrucks mit einem Fehlzündungspegel bekannt. Bei dieser Fehlzündungserfassungsvorrichtung ist der Fehlzündungspegel durch einen zweiten, bei einem bestimmten Kurbelwinkel be­ rechneten indizierten mittleren Arbeitsdruck vorgegeben.

Aus der DE 41 16 574 A1 ist bereits eine Fehlzündungser­ fassungseinrichtung für einen Verbrennungsmotor bekannt, die ausgehend von einem erfaßten Zylinder-Innendruck und dem Kurbelwinkel einen Betriebsfall als Fehlzündung bewertet, wenn der Zylinderinnendruck bei einem bestimmten Kurbel­ winkel hinter dem oberen Totpunkt des Kompressionshubes unter einem vorbestimmten Wert liegt. Die Erfassung der Fehlzündung erfolgt durch einen der Motorlaufzustandsände­ rung entsprechenden Fehlzündungskriterienwert, welcher in einer Kriterienwerttabelle abgespeichert ist. Der Kriterien­ wert kann entsprechend der Zündzeitgabe geändert werden. Die abgespeicherten Kriterienwerte werden aufgrund der An­ saugluftmenge als Ordinatenparameter ausgelesen und verwendet.

Aus der DE 40 02 210 A1 ist es bekannt, bei einer Fehlzündungs­ erkennung denjenigen Zylinder von der Kraftstoffzufuhr abzu­ trennen, für den Aussetzer ermittelt wurden. Eine erneut nach Abschaltung des Zylinders durchgeführte Fehlzündungs­ überprüfung dient dazu, sicherzustellen, ob in diesem Zy­ linder tatsächlich Aussetzer stattgefunden haben oder nicht.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegen­ den Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Fehlzündungser­ fassungsvorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzu­ bilden, daß eine erhöhte Genauigkeit bei der Fehlzündungser­ fassung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Fehlzündungserfassungsvorrich­ tung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Mit der vorliegenden Erfindung wird die Erfassungsgenauigkeit durch Zulassen von zeitlichen Än­ derungen, wie einer Sensorverschlechterung oder eines Abfalls des Kompressionsverhältnisses z. B. aufgrund eines Zylinderlecks, verbessert.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Fehlzündungserfas­ sungsvorrichtung für einen Motor mit innerer Verbrennung, der ein Zylinderdruckerfassungsgerät zum Erfassen von Motor­ zylinderdrücken, ein Be­ rechnungsgerät zum Berechnen von indizierten mittleren Ar­ beitsdrücken durch Integrieren der erfaßten Zylinderdrücke und ein Fehlzündungsbeurteilungsgerät zum Feststellen einer Fehlzündung durch Vergleichen der berechneten indizierten mittleren Arbeitsdrücke mit einem Fehlzündungspegel umfaßt, wie folgt aufgebaut, um Fehlzündungspegel geeignet einzu­ stellen, die zur Beurteilung in der Fehlzündungsbeurtei­ lungseinrichtung verwendet werden.

Das heißt, daß ein erneut beschreibbares Fehlzündungspegel­ speichergerät, in dem Fehlzündungspegel des indizierten mittleren Arbeitsdrucks für unterschiedliche Motorbetriebs­ bedingungen gespeichert sind, ein Motorbetriebsbedingungser­ fassungsgerät zum Erfassen der Motorbetriebsbedingungen, ein Kraftstoffabsperrerfassungsgerät zum Erfassen, ob der Kraft­ stoff an den Motor abgesperrt ist oder nicht, ein Fehlzün­ dungspegellerngerät zum Aktualisieren der Fehlzündungspegel, die einem tatsächlichen Motorbetriebszustand entsprechen, während der Kraftstoffabsperrung, auf der Grundlage der in­ dizierten mittleren Arbeitsdrücke, die durch das Berechnungsgerät berechnet wur­ den, und erneutes Schreiben der gespeicherten Werte in dem Speichergerät, und ein Fehlzündungspegelzurückgewinnungsge­ rät zum Zurückgewinnen eines Fehlzündungspegels entsprechend einer tatsächlichen Motorbetriebsbedingung aus dem Speicher­ gerät und zum Zuführen dieses an das Fehlzündungsbeurtei­ lungsgerät.

Durch einen solchen Aufbau werden die indizierten mittleren Arbeitsdrücke durch das Berechnungsgerät berechnet, wenn der Kraftstoff an dem Motor abgesperrt ist, um diese so zu den indizierten mittleren Ar­ beitsdrücken für eine Fehlzündung zu machen, und wobei die Fehlzündungspegel, die der tatsächlichen Motorbetriebsbedin­ gung entsprechen, dann auf der Grundlage dieser indizierten mittleren Arbeitsdrücke aktualisiert sind. Die Fehlzündungs­ pegel, die die Referenz für die Fehlzündungsbeurteilung be­ reitstellen, können somit geeignet beibehalten werden, was eine Verbesserung der Erfassungsgenauigkeit ermöglicht.

Hierbei kann die Motordrehzahl als ein Motorbetriebsbedin­ gungsparameter verwendet werden, und die Fehlzündungspegel des indizierten mittleren Arbeitsdrucks für unterschiedliche Motordrehzahlen sind in der Fehlzündungspegelspeicherein­ richtung gespeichert.

Überdies kann ein Fehlzündungsbeurteilungsverzögerungsgerät vorgesehen sein, um die Fehlzündungsbeurteilung durch das Fehlzündungsbeurteilungsgerät während der Kraftstoffabsper­ rung zu verzögern. In diesem Fall kann eine fehlerhafte Be­ urteilung während der Kraftstoffabsperrung vermieden werden.

Ein Warngerät kann ebenfalls vorgesehen sein, um eine War­ nung auf der Grundlage der Beurteilungsergebnisse des Fehl­ zündungsbeurteilungsgeräts zu erzeugen.

Andere charakteristische Elemente, und Funktionen und Aus­ wirkungen, die sich aus diesen ergeben, werden aus der nach­ folgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels offensicht­ lich.

Fig. 1 ist ein Funktionsblockdiagramm, das einen Aufbau der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 2 ist ein Systemdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 3 ist ein Flußdiagramm einer Fehlzündungserfassungsrou­ tine; und

Fig. 4 ist ein Flußdiagramm einer Unterroutine zum Berechnen eines indizierten mittleren Arbeitsdrucks.

Fig. 1 zeigt einen grundsätzlichen Aufbau der vorliegenden Erfindung.

Ein Zylinderdruckerfassungsgerät A erfaßt die Motorzylinder­ drücke. Ein Berechnungs­ gerät B berechnet die indizierten mittleren Arbeitsdrücke durch Integrieren der Zylinderdrücke, die durch das Zylin­ derdruckerfassungsgerät A erfaßt werden. Ein Fehlzündungsbe­ urteilungsgerät C vergleicht die indizierten mittleren Ar­ beitsdrücke, die durch das Berechnungsgerät B berechnet wurden, mit einem Fehl­ zündungspegel und stellt eine Fehlzündung fest, wenn der indizierte mittlere Arbeitsdruck niedriger ist als der Fehl­ zündungspegel.

Der Fehlzündungspegel, der in dem Fehlzündungsbeurteilungs­ gerät C verwendet wird, wird auf die folgende Art einge­ stellt.

Ein Fehlzündungspegelspeichergerät D speichert die Fehlzün­ dungspegel des indizierten mittleren Arbeitsdrucks für un­ terschiedliche Motorbetriebsbedingungen (insbesondere die Motordrehzahl) derart, daß diese erneut geschrieben werden können.

Ein Motorbetriebsbedingungserfassungsgerät E erfaßt die Mo­ torbetriebsbedingungen (genauer gesagt die Motordrehzahl).

Ein Kraftstoffabsperrerfassungsgerät F erfaßt, ob der Kraft­ stoff an den Motor abgesperrt ist oder nicht.

Ein Fehlzündungspegellerngerät G aktualisiert während der Kraftstoffabsperrung die Fehlzündungspegel, die einer tat­ sächlichen Motorbetriebsbedingung entsprechen, auf der Grundlage der indizierten mittleren Arbeitsdrücke, die durch das Berechnungsgerät B berechnet werden, und schreibt die gespeicherten Werte in dem Speichergerät D erneut.

Ein Fehlzündungspegelwiedergewinnungsgerät H gewinnt einen Fehlzündungspegel, der der tatsächlichen Motorbetriebsbedin­ gung entspricht, aus dem Fehlzündungsspeichergerät zurück, und führt diesen dem Fehlzündungsbeurteilungsgerät C zu.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun anhand der Fig. 2 bis 4 beschrieben.

Fig. 2 zeigt einen Systemaufbau.

Eine Steuerungseinheit 1, die einen Mikrocomputer ein­ schließt, führt die computermäßige Verarbeitung auf der Grundlage von Signalen von verschiedenen Sensoren aus, um den Betrieb der Kraftstoffeinspritzventile 2 und Zündspulen 3, die für jeden Zylinder eines Motors vorgesehen sind, zu steuern.

Die verschiedenen Sensoren umfassen einen Kurbelwinkelsensor 4, ein Luftflußmeßgerät 5 und einen Leerlaufschalter 6. Der Kurbelwinkelsensor 4 gibt ein Referenzsignal (einschließlich eines Zylinderdiskriminierungssignals) mit einer Periode von 720 Grad Kurbelwinkel und ein Einheits-Kurbelwinkelsignal für jede Kurbelwinkeleinheit aus. Aus diesen Signalen kann der Kurbelwinkel und ebenfalls die Motordrehzahl N erfaßt werden. Das Luftflußmeßgerät 5 ist z. B. vom Typ eines heißen Drahts, wodurch die Ansaugluftmenge Q erfaßt werden kann. Der Leerlaufschalter 6 wird aktiv, wenn die vollständig ge­ schlossene Position des Drosselventils erfaßt wird.

Für das Zylinderdruckerfassungsgerät sind Zylinderdrucksenso­ ren 7 vom piezoelektrischen Typ als Zündkerzenunterlegschei­ ben für jeden der Motorzylinder vorgesehen, um den Zylinder­ druck B zu erfassen.

Mittels dieser Anordnung berechnet die Steuerungseinheit 1 eine grundsätzliche Kraftstoffeinspritzmenge Tp = K × Q/N (wobei K eine Konstante ist) auf der Grundlage der Ansaug­ luftmenge Q und der Motordrehzahl N. Verschiedene Korrek­ turen werden dann bezüglich dieser ausgeführt, um eine ab­ schließende Kraftstoffeinspritzmenge Ti = Tp × COEF (wobei COEF verschiedene Korrekturkoeffizienten darstellt) zu be­ stimmen. Ein Treiberpulssignal mit einer Pulsbreite, die dieser abschließenden Kraftstoffeinspritzmenge Ti ent­ spricht, wird dann an die Kraftstoffeinspritzventile 2 der jeweiligen Zylinder zu einem vorbestimmten Zeitpunkt ausge­ geben, damit die Motordrehung synchronisiert ist, um so die Kraftstoffeinspritzung zu bewirken. Während der Verzögerung wird jedoch eine Kraftstoffabsperrung durch die Motordreh­ zahl N, die gleich oder oberhalb einer vorbestimmten Kraft­ stoffabsperrgeschwindigkeit ist, ausgelöst, wenn der Leer­ laufschalter 6 aktiv wird, um somit die Ausgabe des Treiber­ pulssignals an die Kraftstoffeinspritzventile 2 zu unter­ brechen. Diese Kraftstoffabsperrung wird aufgehoben, wenn die Motordrehzahl N unter eine Zurückgewinnungsdrehzahl fällt, oder der Leerlaufschalter 6 inaktiv wird.

Die Steuerungseinheit 1 bestimmt ebenfalls den Zeitpunkt auf der Grundlage der Motordrehzahl N und der grundsätzlichen Kraftstoffeinspritzmenge Tp und steuert den Betrieb der Zündspulen zu diesem Zeitpunkt, um so die Zündung zu bewir­ ken.

Zusätzlich erfaßt die Steuerungseinheit 1 eine Fehlzündung gemäß einer Fehlzündungserfassungsroutine, die in Fig. 3 ge­ zeigt ist, und erzeugt in vorbestimmten Situationen eine Warnung durch eine Warnlampe 8 oder ähnliches.

Die Fehlzündungserfassungsroutine aus Fig. 3 wird nun be­ schrieben.

Beim Schritt 1 (wobei der Schritt in den Fig. durch S be­ zeichnet ist) wird ein indizierter mittlerer Arbeitsdruck Pi berechnet. Dieser Teil entspricht dem Berechnungsgerät.

Genauer gesagt, wird dies durch die Pi Berechnungsunterrou­ tine ausgeführt, die in Fig. 4 gezeigt ist.

Das heißt, daß eine Beurteilung durchgeführt wird, ob ein vorbestimmter Integrationsstartzeitpunkt vorhanden - ist oder nicht (Schritt 101). Wenn der Integrationsstartzeitpunkt vorliegt, wird ein Zylinderdruckintegralwert ΣP gelöscht (Schritt 102), und der Zylinderdruck P wird dann für jeden Einheitskurbelwinkel abgetastet (Schritt 103), um einen ab­ getasteten Zylinderdruck P zu ΣP hinzuzufügen (Schritt 104). Dann wird eine Beurteilung durchgeführt, ob ein vorbestimm­ ter Integrationsabschlußzeitpunkt vorliegt oder nicht (Schritt 105), und die Abtastung und Integration des Zylin­ derdrucks P wird wiederholt (Schritt 103, 104) bis dieser Integrationsabschlußzeitpunkt erreicht ist. Sobald der Inte­ grationsabschlußzeitpunkt erreicht ist, wird der abschlie­ ßende integrierte Wert SP für den Zylinderdruck P der indi­ zierte mittlere Arbeitsdruck Pi (Schritt 106).

Beim Schritt 2 der Fig. 3 wird die derzeitige Motordrehzahl N ausgelesen. Dieser Teil entspricht dem Motorbetriebsbedin­ gungserfassungsgerät.

Beim Schritt 3 wird eine Beurteilung durchgeführt, ob der Kraftstoff abgesperrt ist oder nicht. Dieser Teil entspricht dem Kraftstoffabsperrerfassungsgerät. Wenn der Kraftstoff nicht abgesperrt ist, geht die Steuerung zum Schritt 4 wei­ ter, während die Steuerung zum Schritt 12 weitergeht, wenn der Kraftstoff abgesperrt ist.

Wenn der Kraftstoff nicht abgesperrt ist:

Beim Schritt 4 wird ein Fehlzündungspegel SL, der der tat­ sächlichen Motordrehzahl N entspricht, von einer Fehlzün­ dungspegeltabelle in einem RAM (rewritable storage device = erneut beschreibbares Speichergerät) wiedergewonnen, in dem die Fehlzündungspegel SL der indizierten mittleren Arbeits­ drücke Pi für unterschiedliche Motordrehzahlen N für ge­ trennte unterschiedliche Bereiche gespeichert sind. Dieser Teil entspricht dem Fehlzündungspegelwiedergewinnungsgerät.

Beim Schritt 5 werden der indizierte mittlere Arbeitsdruck Pi und der Fehlzündungspegel SL verglichen, um eine Fehlzün­ dung festzustellen. Dieser Teil entspricht dem Fehlzündungs­ beurteilungsgerät. Genauer gesagt wird, wenn Pi < SL dieser als normal festgestellt (keine Fehlzündung), während, wenn Pi < SL dieser als Fehlzündung beurteilt wird.

Wenn eine Fehlzündung Pi < SL festgestellt wird, geht die Steuerung zum Schritt 6, wo ein Fehlzündungszählwert Cn für jeden Zylinder um Eins erhöht wird. Die Steuerung geht dann zum Schritt 7, wo der Fehlzündungszählwert Cn für jeden Zy­ linder mit einem vorbestimmten Wert (z. B. 2) verglichen wird. Wenn der Fehlzündungszählwert Cn größer oder gleich dem vorbestimmten Wert ist, zeigt dies eine fortwährende Fehlzündung eines bestimmten Zylinders, und die Steuerung geht daher zum Schritt 8, wo eine Warnung erzeugt wird. Dieser Teil entspricht dem Warngerät.

Wenn ein normaler Zustand durch Pi < SL (keine Fehlzündung) im Schritt 5 festgestellt wird, oder wenn der Fehlzündungs­ zähler Cn niedriger als der vorbestimmte Wert beim Schritt 7 ist, geht die Steuerung zum Schritt 9, wo der Zündzählwert C für die Anzahl von Zündungen um 1 erhöht wird. Die Steuerung geht dann zum Schritt 10, bei dem der Zündzähler C mit einem vorbestimmten Wert (z. B. 1000) verglichen wird. Wenn der Zündzählwert c größer oder gleich dem vorbestimmten Wert ist, geht die Steuerung zum Schritt 11, bei dem der Zünd­ zählwert c und der Fehlzündungszählwert Cn gelöscht werden.

Wenn der Kraftstoff abgesperrt ist:

Beim Schritt 12 werden Daten der Fehlzündungspegeltabelle in dem RAM (erneut beschreibbares Speichergerät), in dem die Fehlzündungspegel SL der indizierten mittleren Arbeitsdrücke Pi für unterschiedliche Motordrehzahlen N (für getrennte un­ terschiedliche Bereiche) gespeichert sind, mit den indizier­ ten mittleren Arbeitsdrücken Pi während der Kraftstoffab­ sperrung erneut beschrieben, nachdem die Fehlzündungspegel SL den tatsächlichen Motordrehzahlgeschwindigkeiten N ent­ sprechen. Dieser Teil entspricht dem Fehlzündungspegellern­ gerät.

Während der Kraftstoffabsperrung wird nur der Schritt 12 ausgeführt und die Fehlzündungsbeurteilung wird weggelassen. Als ein Ergebnis wird eine fehlerhafte Beurteilung während der Kraftstoffabsperrung vermieden.

Nachdem die Kraftstoffabsperrung lediglich bei Geschwindig­ keiten, die gleich oder oberhalb einer vorbestimmten Wieder­ gewinnungsdrehzahl (z. B. 1200 U/min) ist, ausgeführt wird, können Fehlzündungspegel nicht unterhalb dieser Geschwindig­ keiten aktualisiert werden. Die Fehlzündungspegel können je­ doch bei Geschwindigkeiten zwischen dem Leerlauf und niedri­ geren Drehzahlen erhalten werden, durch Berechnen der indi­ zierten mittleren Arbeitsdrücke während der Drehung durch die Motorträgheit nach dem Abschalten des Motorschlüssel­ schalters, und Lernen der indizierten mittleren Arbeits­ drücke zu diesem Zeitpunkt für die unterschiedlichen Motor­ drehzahlen.

Bei der vorliegenden Erfindung wird eine Fehlzündungspegel­ tabelle für unterschiedliche Motordrehzahlen verwendet. Die Fehlzündungspegel der indizierten mittleren Arbeitsdrücke können jedoch für unterschiedliche Motordrehzahlbedingungen mit den Parametern für die Motordrehzahlen sowie für die La­ sten gespeichert werden. In diesem Fall kann die Last zwei Pegeln haben, eine hohe Last und eine niedrige Last. Nachdem die Kraftstoffabsperrung der niedrigen Last entspricht, wird das Lernen dann nur bei einer niedrigen Last möglich sein. Dies ist jedoch ausreichend, nachdem es bei der niedrigen Last ist, bei der die Erfassungsgenauigkeit ein Problem dar­ stellt.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der indizierte mittlere Arbeitsdruck zu dem Zeitpunkt der Kraftstoffabsper­ rung unverändert als Fehlzündungspegel verwendet. Dieser kann jedoch für die Verwendung als Fehlzündungspegel durch die Addition oder Subtraktion eines vorbestimmten Werts aktualisiert werden. Zusätzlich kann der Fehlzündungspegel­ korrekturkoeffizient durch Vergleichen der tatsächlichen Fehlzündungspegel mit den gelernten Fehlzündungspegeln ein­ gestellt werden.

Claims (4)

1. Fehlzündungserfassungsvorrichtung für einen Motor mit innerer Verbrennung, mit:
einer Zylinderdruckerfassungseinrichtung zum Erfassen von Motorzylinderdrücken;
einer Berechnungseinrichtung zum Berechnen der indizierten mittleren Arbeitsdrücke durch Integrieren der erfaßten Zylinderdrücke;
einer Fehlzündungsbeurteilungseinrichtung, um eine Fehl­ zündung durch Vergleichen des berechneten indizierten mittleren Arbeitsdrucks mit einem Fehlzündungspegel fest­ zustellen;
einer erneut beschreibbaren Fehlzündungspegelspeicherein­ richtung, in der die Fehlzündungspegel des indizierten mittleren Arbeitsdrucks für unterschiedliche Motorbe­ triebsbedingungen gespeichert sind;
einer Motorbetriebsbedingungserfassungseinrichtung zum Erfassen der Motorbetriebsbedingungen;
einer Kraftstoffabsperrerfassungseinrichtung zum Erfas­ sen, ob die Kraftstoffzufuhr zu dem Motor abgesperrt ist oder nicht;
einer Fehlzündungspegellerneinrichtung zum Aktualisieren von Fehlzündungspegeln während der Kraftstoffabsperrung, die einer tatsächlichen Motorbetriebsbedingung entspre­ chen, auf der Grundlage der indizierten mittleren Ar­ beitsdrücke, die durch die Berechnungseinrichtung berech­ net werden, und zum erneuten Beschreiben der gespeicher­ ten Werte in der Speichereinrichtung; und
einer Fehlzündungspegelwiedergewinnungseinrichtung zum Wiedergewinnen eines Fehlzündungspegels, der einer tat­ sächlichen Motorbetriebsbedingung entspricht, von der Speichereinrichtung und zum Zuführen dieses Pegels an die Fehlzündungsbeurteilungseinrichtung.

2. Fehlzündungserfassungsvorrichtung für einen Motor mit innerer Verbrennung gemäß Anspruch 1, bei der die Fehl­ zündungspegelspeichereinrichtung Fehlzündungspegel des indizierten mittleren Arbeitsdrucks für unterschiedliche Motordrehzahlen speichert.

3. Fehlzündungserfassungsvorrichtung für einen Motor mit innerer Verbrennung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem eine Einrichtung vorgesehen ist, um die Fehlzündungs­ beurteilung durch die Fehlzündungsbeurteilungseinrichtung während einer Kraftstoffabsperrung wegzulassen.

4. Fehlzündungserfassungsvorrichtung für einen Motor mit innerer Verbrennung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der eine Warneinrichtung vorgesehen ist, um eine Warnung auf der Grundlage des Beurteilungsergebnisses der Fehlzündungsbeurteilungseinrichtung zu erzeugen.