DE69409308T2

DE69409308T2 - Verfahren und System zur Erfassung von Verbrennungsaussetzern bei Brennkraftmotoren

Info

Publication number: DE69409308T2
Application number: DE69409308T
Authority: DE
Inventors: Leo Luigi Di; Mario Palazzetti; Cesare Ponti
Original assignee: Magneti Marelli SpA
Current assignee: Marelli Europe SpA
Priority date: 1993-08-04
Filing date: 1994-08-02
Publication date: 1998-07-23
Anticipated expiration: 2014-08-03
Also published as: IT1260957B; DE69409308D1; EP0637738A1; US5515281A; EP0637738B1; ITTO930581A1; ITTO930581A0; ES2114636T3

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft allgemein das Problem, Verbrennungsverluste ("Zündaussetzer" oder "Fehlzündungen") beim Betrieb eines Verbrennungsmotcrs abzutasten, beispielsweise von Verbrennungsmotoren, die in Kraftfahrzeugen, z.B. Personenkraftwagen, eingebaut sind.
Unter dem Ausdruck Verbrennungsverluste (oder Fehlzündungen) ist eine anormale Situation im Normalbetrieb des Motors zu verstehen.
Das in den Zylinder eingeleitete Benzin/Luft-Gemisch erzeugt nicht die normale chemische Reaktion eines Verbrennungsmotors, sondern gelangt vollständig oder teilweise unverbrannt in den Auspuff. Als unmittelbare Auswirkung erzeugt dies einen sofortigen Verlust an Drehmoment des Motors.
Das unverbrannte Gemisch erreicht den Auspuff, wo es verbrennt und die Temperatur des Schalldämpfers erhöht.
Bei Motoren, die im Schalldämpfer mit einem Katalysator ausgestattet sind, bildet diese Erwärmung die Hauptursache für eine Beschädigung des Katalysators.
Fehlzündungen können folgende Ursachen haben:
- Fehlverhalten bei der Einspritzung,
- fehlender Funke an der Zündkerze,
- zu mageres oder zu fettes Gemisch.
Durch Fehlzündungen kann es zu größeren oder kleineren Beschädigungen in Übereinstimmung mit dem Zeitpunkt und der Anzahl der auftretenden Fehlzündungen kommen.
Beispielsweise ist eine Fehlzündung, die bei voller Motorleistung erzeugt wird, schwerwiegender als eine Fehlzündung, die bei einer Teilleistung auftritt, wobei eine Kette von Fehlzündungen (eine Reihe von aufeinanderfolgenden Verbrennungsverlusten) schwerere Beschädigungen verursacht, als eine Anzahl von einzelnen und getrennten Fehlzündungen.
0Die steigende Empfindlichkeit gegenüber Problemen des Umweltschutzes führt bekanntlich zur Festlegung von immer strengeren Vorschriften im Hinblick auf verschmutzende Emissionen von Verbrennungsmotoren sowie auf Erscheinungen, die auf derartige Emissionen zurückzuführen sind. Beispielsweise fordert die Californian OBD-2 Verordnung, die 1996 im gesamten Gebiet der Vereinigten Staaten in Kraft treten wird, unter anderem das Abtasten von Fehlzündungen.
Das Erkennen von derartigen Unregelmäßigkeiten muß dem Benützer durch die Auslösung eines Alarms (einer Signallampe auf dem Armaturenbrett, die aufleuchtet und nicht ausgelöscht werden kann) angezeigt werden. Diese Funktion dient dazu, um den Katalysator im Schalldämpfer zu schützen.
Die Anwendung der OBD-2 Verordnung könnte dem Benützer schwere Unannehmlichkeiten bereiten, da er bei jeder Auslösung des Alarms gezwungen werden könnte, eine Werkstatt aufzusuchen. Wenn andererseits der Motor mit einem automatischen Kalibriersystem für die Einspritzung ausgestattet ist, mit dem er immer genau in der Mittellage gehalten wird, wird die Möglichkeit stark herabgesetzt, daß der OBD-2 Alarm ausgelöst wird.

Beschreibung des Stands der Technik

Die bekanntesten Verfahren zum Feststellen von Fehlzündungen sind:
- Analyse jenes Signals, das den Druck im Verbrennungsraum kennzeichnet (beim Auftreten einer Fehlzündung wird eine wesentlich kleinere Druckspitze aufgezeichnet als im Normalbetrieb)
- Analyse jener Lichtemission, die durch die Verbrennung des Benzin/Luft-Gemischs erzeugt wird.
In der früheren europäischen Patentanmeldung EP-A-0,408.518 wurde die Möglichkeit beschrieben, das Auftreten von Erscheinungen eines Verbrennungsverlustes (die von einer übermäßigen Abmagerung des Benzin/Luft-Gemischs stammen) mit dem Drehmoment, das von jedem Zylinder erzeugt wird, beispielsweise dadurch zu korrelieren, daß die Drehzahl der Kurbelwelle als Eingangssignal verwendet wird. Weiters sind in den Dokumenten Wo-A-92/10733 und US-A-5,200.899 Verfahren zur Abtastung von Fehlzündungen beschrieben, wobei die Erscheinungen beim Auftreten von Verbrennungsverlusten mit jenem Drehmoment korreliert werden, das von jedem Zylinder erzeugt wird.
Was dies betrifft, so paßt die frühere europäische Patentanmeldung EP-A-0,408.518 zur Hauptrichtung der Untersuchungen, die in den italienischen Patentschriften 1,155.709, 1,180.045, 1,188.153, 1,219.341 und 1,203.578 dokumentiert sind, und in denen die Betriebskriterien für eine dynamische Drehmomentmeßvorrichtung (MDC) beschrieben sind, d.h. für ein Gerät, das hier am Beispiel einer Wärmekraftmaschine direkt liefert:
i) die Anderung des Nutzdrehmoments Cu als Funktion der Drehzahl mit Hilfe einer Prüfung während einer raschen Beschleunigung;
ii) die Anderung des Widerstandsmoments Cr als Funktion der Drehzahl; mit Hilfe einer Prüfung während der Abbremsung, wenn die Zündung eines Benzinmotors abgeschaltet wird, und wenn die Treibstoffzufuhr zu einem Dieselmotor abgeschaltet wird.
Das für den Betrieb der dynamischen Drehmomentmeßvorrichtung verwendete Prinzip (ein Prinzip, auf das sich auch diese Erfindung beziehen wird) beruht auf der Gleichung für das dynamische Gleichgewicht jenes Drehmoments, das auf eine rotierende Masse wirkt.
Bei einer Wärmekraftmaschine können zwei Fälle unterschieden werden, die den beiden eben beschriebenen Prüfarten entsprechen:
1 - beim Beschleunigen: wenn das erzeugte Drehmoment Ci, das Widerstandsmoment Cr und das Trägheitsmoment I * ω'acc gleichzeitig wirken, zeigt die Gleichung für das dynamische Gleichgewicht:
Cu = Ci -Cr = I * ω'acc
daß der Meßwert von ω'acc möglicherweise sofort auf Cu zurückgehen kann;
2 - beim Abbremsen mit abgeschaltetem Motor: wenn das Widerstandsmoment Cr und das Trägheitsmoment I * ω'acc wirken, zeigt die Gleichung für das dynamische Gleichgewicht:
Cr = I * ω'acc
daß der Meßwert von ω'acc möglicherweise sofort auf Cr zurückgeht. Es tritt daher das Problem einer Beschleunigungsmessung auf.
Das von einem Tonrad oder einem Kodierer gelieferte Drehsignal wird verarbeitet und differenziert, um die Geschwindigkeits- und Beschleunigungsinformation zu erhalten. Die beiden Signale ω und werden jeweils an den x- und y-Eingang eines entsprechend schnellen Plotters gelegt, der die beiden Kennlinien des Nutzdrehmoments und des Widerstandsmoments in Echtzeit zeichnet. Es sei darauf hingewiesen, daß es aus dem Diagramm, das von der dynamischen Drehmomentmeßvorrichtung auf die oben beschriebene Art geliefert wird, möglich ist, durch schnelle Abtastungen oder Berechnungen mehrere andere Größenkennwerte der geprüften Vorrichtung zu erhalten:
- das Drehmoment (mit Ci bezeichnet), das man aus der Summe von Cu und Cr erhält;
- das organische Nachgeben "uMDC" gemäß der Gleichung:
uMDC = Cu / (Cu * Cr) das aus dem Verhältnis zwischen dem vertikalen Segment des Diagramms, das Cu kennzeichnet, sowie jenem berechnet werden kann, das den Abstand zwischen den beiden Kennwerten Cu und Cr angibt;
- die Nutzleistung (Pu = Cu * ω), die man unter Verwendung des Produkts der Ordinate und der entsprechenden Abszisse erhält;
- die Leistung (Pi = Ci * ω), die man unter Verwendung des Produkts von Cu + Cr und der entsprechenden Abszisse erhält.
Der dynamische Meßwert des an Kolbenmaschinen liegenden Drehmoments öffnet eine Reihe von Analysemöglichkeiten, die unterschiedlichen Vorrichtungen entsprechen.
Um die Merkmale dieser Familie von Abtasteinrichtungen kurz zu beschreiben, ist es am besten, sich die Grundtheorie von dynamischen Meßvorrichtungen ins Gedächtnis zu rufen, indem Vergleiche bei der Beschreibung der Erscheinungen eher mit dem Satz von der kinetischen Energie als mit dem ersten Dynamikgesetz verwendet werden.
Wir betrachten nun einen Motor mit freier Beschleunigung. Dieser ist durch ein Trägheitsmoment I und eine Winkelgeschwindigkeit ω gekennzeichnet.
Wenn wir die kinetische Energie mit E bezeichnen und A der Winkel zwischen zwei Punkten (n, n-1) ist, zwischen denen wir die kinetische Energie messen, und wenn wir schließlich das Antriebsdrehmoment mit C bezeichnen, können wir anschreiben, daß die im Winkel A geleistete Arbeit den Wert A * C besitzt.
Auf die gleiche Weise besitzt die Differenz der kinetischen Energien an den Enden dieses Winkels den gleichen Wert, d.h.:
A * C = E&sub2; - E&sub1; = ½ * I * (ω&sub2;² - ω&sub1;²)
wobei dies bedeutet, daß bei einer bestimmten mittleren Winkelgeschwindigkeit Wm, einem bestimmten Winkel und einem bestimmten Trägheitsmoment das Drehmoment direkt aus der Differenz der gemessenen Geschwindiakeit an den beiden betrachteten Punkten berechnet werden kann, und daß die im Winkel A geleistete Arbeit mit dem Produkt der mittleren Geschwindigkeit für das Trägheitsmoment und der Geschwindigkeitszunahme gemessen wird.
Die Gleichungen, mit denen der Betrieb des oben beschriebenen Systems gesteuert wird, sind richtig, wenn sie sich auf die Trägheitsachsen beziehen. Tatsächlich kann mit Fühlern, die am Kurbelgehäuse des Motors befestigt sind, nur die relative Geschwindigkeit zwischen der Schwungscheibe und dem Kurbelgehäuse gemessen werden, wodurch in die Abtastung ein Systemfehler eingeführt wird. Dieser Fehler kann durch verschiedene Verfahren beseitigt oder beherrscht werden.
Die Vibrationsstörungen infolge der Bewegung des Kurbelgehäuses, die vom Motor selbst induziert werden, besitzen ein Intervall von 4π. Wenn man daher einen Winkel von 4π als Grundlage für die Messung von 0) nimmt, kann dieser Nachteil beseitigt werden.
Die Beseitigung jenes Fehlers, der durch Vibrationen auftritt, erhält man dadurch, daß man das Widerstandsmoment vom Wert des Nutzdrehmoments jedes Zylinders subtrahiert.
Das indizierte Drehmoment, bei dem es sich um die wichtigste Größe handelt, da es mit allen Anomalien in Beziehung steht, die sich auf die Verbrennung beziehen, ist daher ein zuverlässiger Meßwert.
Wenn das Widerstandsmoment berechnet wird, das keinen Vibrationsfehler besitzt, kann man daher aus dem indizierten Drehmoment für jeden Zylinder das Nutzdrehmoment herleiten, wobei der Vibrationsfehler beseitigt wurde.
Jener Fehler, der von einer ungenauen Abtastung der magnetischen Bezugsgrößen stammt, kann unter Verwendung des gleichen Verfahrens kompensiert werden, das oben erwähnt wurde.
Der Fehler könnte tatsächlich auf die gleiche Weise sowohl bei der Beschleunigung als auch bei der Abbremsung wiederholt werden, so daß er bei der Berechnung des indizierten Drehmoments beseitigt werden würde.
Für eine ausführliche Beschreibung der Verfahren zur Korrektur/Beseitigung der oben erwahnten Fehler und Störungen (die vorteilhaft im Gebiet dieser Erfindung verwendet werden können) sei auf die Beschreibung in der italienischen Patentschrift 1,180.045 verwiesen. Dies gilt besonders beim Auftreten von möglichen Differenzen in der Kompression, die das Ergebnis verändern können, sowie für die Anzeige eines möglichen Winkelfehlers in der Lage der Fühlerkerben auf der Schwungscheibe des Motors. Der letztgenannte Faktor stammt von kleinen Unterschieden in der Lage der Kerben (in diesem Fall vier um 90º voneinander beabstandete Kerben), die auf der Schwungscheibe vorhanden sind, die auf der Kurbelwelle sitzt. Den Winkelfehler kann man dadurch finden, daß man die Anderung des Widerstandsmoments Zylinder für Zylinder beobachtet, das als symmetrisch angenommen wird.
Der Unterschied zwischen den Zylindern wird kleiner, wenn sich die Drehzahl des Motors ändert, wodurch das Vorhandensein einer geometrischen Asymmetrie bestätigt wird. Wenn in die Berechnung der Beschleunigung geeignete Korrekturen eingeführt werden, kann man daher den Einfluß dieses Fehlers herabsetzen.
Durch diese Korrektur kann man den Minimalunterschied zwischen den Drehmomenten für die vier Zylinder erhalten, wodurch eine höhere Genauigkeit bei der Messung sichergestellt wird.

Gegenstände und Zusammenfassung der Erfindung

Gegenstand dieser Erfindung ist daher die Verwertung eines Verfahrens sowie eines verbesserten Systems zur Ermittlung von Verbrennungsverlusten (Fehlzündungen) in Verbrennungsmotoren, mit denen eine Reihe von Anforderungen optimal erfüllt werden können, unter denen an erster Stelle das Erzielen von genauen und betriebssicheren Ergebnissen sowie die mögliche Durchführung mit einfachen Prozessoren genannt werden sollen, wodurch das System in Kraftfahrzeugen als normales Gerät in der Massenfertigung eingebaut werden kann, im besonderen in Personenkraftwagen, wie sie derzeit erzeugt werden.
Erfindungsgemäß wird dieser Gegenstand mit einem Verfahren und einer Vorrichtung erreicht, die jene Merkmale besitzen, die in den beiliegenden Ansprüchen gekennzeichnet sind. Insgesamt beruht die Erfindung auf der Erkenntnis der Tatsache, daß das Erkennen von Algorithmen zum Abtasten von Fehlzündungen, das auf dem Verfahren einer dynamischen Drehmomentmessung beruht, wie dies oben beschrieben wurde, auch das sichere Erkennen von Fehlzündungen ermöglicht, wenn das Kraftfahrzeug fährt.
Eine wichtige Untersuchung hat den Einfluß der Betriebszustände des Fahrzeugs auf jenes Signal ergeben, das mit der dynamischen Meßeinrichtung gemessen wird (das indizierte Drehmoment),auf das die Fehlzündungen bezogen werden. Wenn der Motor gerade in der freien Beschleunigung läuft (das Fahrzeug steht und das Getriebe befindet sich im Leerlauf), handelt es sich beim betrachteten Trägheitsmoment (1) um das Trägheitsmoment der Schwungscheibe. Wenn das Triebwerk normal (auf der Straße) läuft, könnte das Trägheitsmoment, das das System erblickt, von der Kopplung zwischen dem Motor und dem Fahrzeug über die Kupplung abhängen.
In diesem Zusammenhang wurden folgende Versuche durchgeführt:
- es wurden mehrere Messungen des dynamischen Drehmoments in der freien Beschleunigung durchgeführt (das Fahrzeug steht und das Getriebe befindet sich im Leerlauf);
- es erfolgten mehrere Abtastungen im Abtrieb, wobei das Fahrzeug auf ebener Straße in verschiedenen Gängen und in verschiedenen Motorzuständen fuhr;
- während eines jeden Versuchs wurde künstlich zumindest eine Fehlzündung herbeigeführt;
- die Amplitude des gemessenen Signals (das indizierte Drehmoment) für jenen Zylinder, der dem Zylinder vorangeht, in dem die Fehlzündung erzeugt wurde, wurde unter verschiedenen Prüfzuständen verglichen.
Aus einer Analyse der Ergebnisse ist ersichtlich, daß die Amplitude des gemessenen, indizierten Drehmomentsignals beim Auftreten einer Fehlzündung unabhängig von den Betriebszuständen des Fahrzeugs (im Leerlauf oder unter Last) ist.
Dies zeigt, daß sich die Schwungscheibe des Motors so verhält, als ob die Kupplung ausgerückt wäre.
Zu diesem Schluß kam man dadurch, daß beispielsweise bei einem Vierzylindermotor das indizierte Drehmoment im Zylinder Nr. 2 verglichen wurde, das während eines jeden Versuchs an jenem Zeitpunkt gemessen wurde, der der Erzeugung der Fehlzündung im Zylinder Nr. 1 vorhergegangen war.
Im besonderen wurden Messungen in der freien Beschleunigung und die wichtigsten Messungen auf der Straße im zweiten und fünften Gang bei mittleren und hohen Motordrehzahlen untersucht.
Eine Verarbeitung dieser Daten zeigt, daß die Werte für das indizierte Drehmoment des Zylinders Nr. 2 sowohl unter Last als auch im Leerlauf übereinstimmen.
Das bedeutet, daß das betrachtete Trägheitsmoment in allen Betriebszuständen des Fahrzeugs immer gleich ist.
Durch dieses Ergebnis ist es möglich, nach einem Algorithmus für die Abtastung von Verbrennungsverlusten (Fehlzündungen) unabhängig von den Betriebszuständen des Fahrzeugs Ausschau zu halten.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung wird nun anhand eines nichteinschränkenden Beispiels und im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen zeigt:
Fig. 1 das Blockschaltbild des Aufbaus eines Systems zum Abtasten von Fehlzündungen in einem Verbrennungsmotor; und
Fig. 2 bis 15 Diagramme von verschiedenen Beispielen von Ausführungsformen des Verfahrens gemäß der Erfindung.
In Fig. 1 ist mit der Bezugsziffer 1 allgemein das System zum Abtasten von Fehlzündungen bezeichnet, das in einem Kraftfahrzeug angebracht werden kann, beispielsweise in einem Personenkraftwagen V.
Das System dient dazu, um einem Verbrennungsmotor M zugeordnet zu werden, der das Fahrzeug antreibt und dessen Fehlzündungen abgetastet werden sollen.
In diesem bestimmten Fall stammen die Versuchsdaten, auf die sich Fig. 2 bis 15 beziehen, von einem Fahrzeug V (Lancia Dedra 2000 CAT), das mit einer elektronischen Zünd- und Einspritzregelung K, Modell IAW 04J (erzeugt von Weber) ausgestattet war, wobei an den bestehenden elektrischen Verbindungen zwischen dieser Regelung und dem Motor M ein System von Verbindern (beispielsweise ein elektrischer T-Verbinder) angebracht wurde, das mit dem Bezugszeichen T versehen ist, um Signale abzugreifen, die mit der Phase der Kurbelwelle (PHASE), dem oberen Totpunkt (TDC) der Zylinder und der Dauer der Kraftstoffeinspritzung (ET) in die Zylinder in Beziehung stehen. Diese Signale werden einer Datenerfassungskarte ACL im Hinblick darauf zugeführt, die Daten über eine RS232 Schnittstellenleitung einer Verarbeitungsstufe P zuzuführen, beispielsweise einem Mikroprozessor oder einem äquivalenten Prozessor.
Die Verarbeitungsstufe ist (auf bekannte Art) so programmiert, daß sie den Wert des indizierten Drehmoments (C), der sich auf jeden Zylinder bezieht, ausgehend von jener Information erzeugen kann, die mit der Drehzahl des Motors M in Beziehung steht.
Dies alles erfolgt in Übereinstimmung mit Kriterien, die für sich bekannt sind, wobei es sich um jene Kriterien handelt, die oben im Zusammenhang mit den italienischen Patentschriften 1,155.709, 1,180.045, 1,188.153, 1,219.341, 1,203.578 sowie der europäischen Patentanmeldung EP-A-0,408.518 angeführt wurden. Im besonderen wird das indizierte Drehmomentsignal C bei der derzeit bevorzugten Ausführungsform in Übereinstimmung mit jenen Kriterien berechnet, die in der italienischen Patentschrift 1,180.045 ausführlich beschrieben sind. Selbstverständlich wird auch die Tatsache berücksichtigt, daß bei dieser Erfindung die Abtastung dann erfolgt, wenn das Fahrzeug V unter Last (in Traktion) steht, so daß die Angabe von möglichen Fehlzündungserscheinungen (die üblicherweise mit einer Anzeigevorrichtung, die von der Stufe P gesteuert wird, auf einer für den Lenker sichtbaren Anzeige D erfolgt - typisch auf einer Signallampe oder einem ähnlichen Anzeigeelement - während das Fahrzeug fährt.
Im allgemeinen tastet die Verarbeitungsstufe P den Wert des indizierten Drehmoments für alle Zylinder des Motors M ab, der als eine Reihe von Werten Ci erscheint, wobei i die allgemeine oder i-te reelle oder fehlende Verbrennungserscheinung kennzeichnet. Die Verarbeitungsstufe P kann daher (in Übereinstimmung mit bekannten Kriterien, die auf eine Programmierung zurückgeführt werden können, die von Fachleuten leicht ausgeführt werden kann) Verfahrensvorgänge ausführen, um im besonderen die Differenz zwischen den abgetasteten Werten von Ci für verschiedene Verbrennungen zu erhalten.
Im besonderen ist die Stufe P bei der derzeit bevorzugten Ausführungsform der Erfindung so programmiert, daß drei verschiedene Algorithmen mit den Werten Ci (einzeln und/oder kombiniert) ausgeführt werden können, die wie folgt festgelegt sind:
- Halbzyklus-Algorithmus
- Doppelzyklus-Algorithmus
- Einzelzyklus-Algorithmus

Halbzyklus-Algorithmus

Folgendes Verfahren muß durchgeführt werden, um Fehlzündungen zu erkennen:
Verarbeiten einer Geschwindigkeitsinformation, um den Wert des indizierten Drehmoments (C) herzuleiten, der mit dem überprüften Zylinder in Beziehung steht, wie dies oben erwähnt wurde;
- Ablesen der Einspritzdauer (ET), die von der zentralen Steuereinheit stammt, wiederum beim selben Zylinder.
Mit dem Verfahren gemäß der Erfindung (in all ihren hier gezeigten Ausführungsformen) ist es daher möglich, den Wert des indizierten Drehmoments für jede erwartete Verbrennung abzutasten (damit sowohl dann, wenn die Verbrennung erfolgt, als auch dann, wenn sie ausbleibt), wobei der Wert des indizierten Drehmoments eine Folge von Werten ..., Ci, ... erzeugt.
Der Halbzyklus-Erkennungsalgorithmus, der Di angibt, verwendet die Differenz zwischen Ci (das sich auf die "i-te" Verbrennung bezieht) und Ci-1 (das sich auf die "(i-1)-te" Verbrennung bezieht):
Di= Ci - Ci-c
Der Ausdruck "Halbzyklus" bezieht sich auf die Tatsache, daß Vergleiche von Drehmomenten angestellt werden, die an Zylindem gemessen werden, die in der Zündfolge aufeinander folgen, d.h. bei jeder halben Umdrehung des Motors (oder 180º) bei einem Vierzylindermotor.
Bei einer einzigen Fehlzündung (Fig. 2a und 2b) besitzt Di eine negative Spitze, auf die unmittelbar eine positive Spitze Di+1 folgt.
Das Erkennen einer einzigen Fehlzündung erfordert anfangs das Anwenden des Halbzyklus-Algorithmus, um den Spitze-zu-Spitze- Wert des PP1i-Signals zum Zeitpunkt "i" (Fig. 3) zu berechnen, wobei dies der Suche nach dem Anfang und dem Ende der einzelnen Fehlzündung entspricht:
P1ni = Ci - Ci-1 = Di
P1pi = Ci+1 - Ci = Di+1
PP1i = P1pi - P1ni
mit:
P1n = negative Spitze (Anfang der Fehlzündung)
P1p = positive Spitze (Ende der Fehlzündung)
PP1 = Spitze-zu-Spitze-Wert des Halbzyklus-Algorithmus
Nach der Bestimmung des Spitze-zu-Spitze-Werts des Signals PP1i muß ein Vergleichsschwellenwert festgelegt werden, der für das Erkennen der einzelnen Fehlzündung wesentlich ist.
Der Vergleichsschwellenwert muß mit dem erwarteten indizierten Drehmoment (Ca) von Fig. 4b in Beziehung stehen, das mit guter Annäherung der Einspritzdauer (ET) proportional ist, die zu diesem Zeitpunkt von der zentralen Steuereinheit geregelt wird:
Ca = K * ET
wobei:
K mit hoher Genauigkeit als das Verhältnis zwischen dem Maximalwert des mittleren indizierten Drehmoments der vier Zylinder (Cmax) von Fig. 4a und der maximalen Dauer der Einspritzzeit (ETmax) bei voller Motorleistung berechnet werden kann.
In der Praxis führt eine Anderung der Betriebszustände des
Motors zu einer Änderung von Ca.
Es ist daher ersichtlich, daß der Vergleichsschwellenwert, der zur Äbtastung von einzelnen Fehlzündungen verwendet wird, mit dem erwarteten Drehmoment in Beziehung stehen muß, wobei er wie folgt berechnet wird:
Vergleichsschwellenwert = c * K * ET
mit:
c = ein Koeffizient, der mögliche Störungen berücksichtigt. Wenn der Gedanke des erwarteten Drehmoments auf den Halbzyklus-Algorithmus angewandt werden soll, erhält man beim Auftreten einer einzigen Fehlzündung für die Berechnung von PP1&sub4;:
PP1i = 2 * K * ETi
ci+1 = K * ETi-1
ci+1 = K * ETi+1
Daraus folgt:
P1ni = Ci - Ci-1 = -K * ETi-1
P1pi = Ci+1 - Ci = K * ETi+1
Wenn ETi = ETi+1 gilt, erhält man:
Das Erkennen einer einzelnen Fehlzündung ist dadurch festgelegt, daß die Differenz zwischen PP1i (abhängig vom gemessenen Drehmoment) und dem Vergleichsschwellenwert (abhängig vom erwarteten Drehmoment) beurteilt wird:
PP1i > c1 * ETi * K
mit:
ETi = die Einspritzdauer, die sich auf den i-ten Zylinder bezieht, und
c1 = ein geeigneter Wert.
Der für die Abtastung des Verbrennungsverlustes erkannte Algorithmus behält seine Wirksamkeit in allen Betriebszuständen des Motors, in denen ETi größer als 0 ist.
Wenn wir uns beispielsweise in der ABSCHALT-Phase befinden (Absperrung der Treibstoffzufuhr, wenn das Gaspedal losgelassen wird), wobei ETi = 0 ist, würde die Anwendung des Halbzyklus-Algorithmus zur Anzeige einer Fehlzündung führen, die in Wirklichkeit nicht vorhanden ist.
Um diesen kritischen Zustand aufzulösen, muß eine Vorprüfung der Einspritzdauer ETi erfolgen, die ein Anwenden des Algorithmus zur Abtastung von Fehlzündungen verhindert.
Wenn gilt:
ETi < Etmin
mit:
ETmin = jener Wert der Einspritzdauer, der sich auf einen langsamen oder etwas schnelleren Lauf des Motors bezieht (in unserem Fall wurde Etmin = 4ms verwendet)
darf die Prüfung mit dem Halbzyklus-Algorithmus nicht durchgeführt werden.
Diese Vereinbarung dient dazu, um:
- falsche Erkenntnisse zu vermeiden, wenn man sich im ABSCHALT-Betrieb befindet, da es sich in diesem Zustand bei angegebenen Fehlzündungen zweifellos um einen Fehler handelt;
- das Erkennen von Fehlzündungen in jenen Situationen zu ver
hindern (beispielsweise im Langsamlauf), in denen die Abtastung von geringerer Bedeutung ist.
Der Halbzyklus-Algorithmus wurde vom Standpunkt der Versuche ausführlich geprüft. Die Prüfungen bezogen sich auf verschiedene Betriebszustände des Fahrzeugs:
- ebene oder holperige Straße
- in Bewegung oder gedrosselt bei mittleren und hohen Motordrehzahlen
- mit oder ohne Gangwechsel
Während all dieser Prüfungen wurde immer eine Fehlzündung im Zylinder 1 bei jedem fünften Motorzyklus hervorgerufen.
Die Erzeugung dieser Fehlzündungen erfolgte mit der selben zentralen Steuereinheit K mit einem geänderten Programm. Mit diesem "Fehlzündungsgenerator SW" kann man festlegen:
- die Anzahl von Fehlzündungen, die erzeugt werden sollen;
- den (die) Zylinder, auf den (die) eingewirkt werden soll;
- die Zeitpunkte, an denen die Fehlzündungen hervorgerufen werden sollen.
Die ausgeführten Versuche sind in Fig. 5 bis 7 angeführt, die als Funktion der Zeit t (oder eines Motorwinkels, der äquivalent ist) zeigen:
- Halbzyklus-Versuchsergebnis (dunkle Vollinie)
- Vergleichsschwellenwert (helle Vollinie)
- die Stelle der erzeugten Fehlzündungen (jede mit einem Kreis dargestellt);
- die Stelle der Fehlzündungen, die vom Erkennungsalgorithmus abgetastet wurden (jede erkannte Fehlzündung ist mit einem Pfeil dargestellt)
Fig. 5 zeigt eine Messung, die beim Fahren des Fahrzeugs mit hoher Geschwindigkeit auf einer unebenen Straße durchgeführt wurde, wobei der Motor in den Leerlauf geschaltet war und auf 3000 UpM gehalten wurde, um eine größere Datenmenge zu erfassen.
Diese Versuche dienen dazu, um die Auswirkungen eines unebenen Bodens auf die Leistungsfähigkeit des Algorithmus nachzuweisen, um mögliche Störungen im Signal, die durch Unebenheiten der Straße entstehen, von absichtlichen Fehlzündungen zu unterscheiden.
Wie man sieht, wurden alle Fehlzündungen abgetastet, woraus ersichtlich ist, daß der Halbzyklus-Algorithmus Meßstörungen in einem hohen Grad ausscheidet, die von der Straße erzeugt werden. Während der Messung traten teilweise Fehlzündungen auf, die vom Motor erzeugt wurden, die der Algorithmus richtigerweise ausschied.
Fig. 6 zeigt eine Messung während der Fahrt auf dem selben Straßenstück im zweiten Gang von 2800 bis 4500 UpM.
Die Fehlzündungen wurden ungeachtet von Meßstörungen von der Straße klar unterschieden, die zu den Schwingungen der Übertragung hinzugefügt wurden.
Fig. 7 bekräftigt die Betriebssicherheit des Algorithmus auch beim Vorhandensein von Gangwechseln. Im wesentlichen ähnliche Ergebnisse erhielt man beim Normalbetrieb des Fahrzeugs, das auf einer ebenen Straße im 4. Gang von 2800 bis 4500 UpM fuhr.
Es ist ersichtlich, daß der Halbzyklus-(Algorithmus) immer bis zum Zeitpunkt des Gangwechsels einschreitet. Zu diesem Zeitpunkt beginnt der Motor langsamer zu laufen, wobei die Einspritzdauer (ET) kürzer oder durch den ABSCHALT-Vorgang vollständig aufgehoben wird. Dieser Zustand wird durch die Überwachung der gemessenen Einspritzdauer erkannt, wodurch der Algorithmus bei der Prüfung der Abtastung von Fehlzündungen ausgeschlossen wird, wenn ET kleiner als Etmin (gleich 4 ms) wird.
In besonderen Zuständen, beispielsweise bei einer Abtastung, die auf einer ebenen Straße im ersten Gang erfolgt, wobei sich der Motor mit etwa 5500 UpM dreht, kommt es vor, daß die beträchtlichen Störungen im Signal so groß zu werden beginnen, daß auch eine optische Unterscheidung von erzeugten Fehlzündungen nicht möglich ist. Auf ähnliche Weise kann der Halbzyklus-Algorithmus die Fehlzündungen nicht richtig von den Meßstörungen unterscheiden.
Der Algorithmus kann daher eindeutig auf alle normalen Betriebszustände des Fahrzeugs eingehen (ebene Straße, holperige Straße, Gangwechsel), wobei jener Zylinder sicher erkannt wird, in dem die Fehlzündung abgetastet wurde. In den meisten kritischen Zuständen (hohe Motordrehzahl und geringe Belastung), wo der Störabstand größer ist, kann der Algorithmus Nachteile zeigen, die das Beifügen eines weiteren Algorithmus zum Halbzyklus-Algorithmus empfehlen (der als "Doppelzyklus- Algorithmus" bezeichnet wird), um Fehlzündungen auch in den meisten schwierigen Situationen zu erkennen.

Doppelzyklus-Algorithmus

Die Ungenauigkeiten des Halbzyklus-Algorithmus beim richtigen Abtasten von Fehlzündungen wurden in jenen Fällen erkannt, in denen der Motor mit hoher Drehzahl und niedriger Belastung arbeitet. Tatsächlich treten in diesen Situationen die Schwierigkeiten bei der Abtastung prinzipiell auf durch:
- das Ansteigen der Meßstörungen infolge der Bewegungen des Motorblocks;
- das Ansteigen von Verbrennunsasymmetrien zwischen den verschiedenen Zylindern.
Diese Anzeichen wurden in Betracht gezogen, wodurch man den Doppelzyklus-Algorithmus fand, der mit Di bezeichnet wurde und der die Differenzen zwischen Ci (das auf die Verbrennung " i" bezogene Drehmoment) und Ci-4 (das auf die Verbrennung "i-4" bezogene Drehmoment):
Di = Ci - Ci-4
verwendet.
Unter dem Ausdruck "Doppelzyklus" ist die Tatsache zu verstehen, daß ein Vergleich zwischen jenen Drehmomenten erfolgt, die am selben Zylinder gemessen werden, d.h. bei jeder zweiten Umdrehung des Motors (720º).
Bei einzelnen Fehlzündungen (Fig. 8a und 8b) zeigt der Ausgang Di immer eine negative Spitze, auf die unmittelbar eine positive Spitze Di+1 folgt.
Der Vergleich eines Zylinders mit sich selbst bietet beträchtliche Vorteile, wie z.B.:
- die beträchtliche Herabsetzung der Meßstörungen;
- die Beseitigung von systematischen Fehlern, die infolge von Asymmetrien in der Verbrennung zwischen Zylindern auftreten.
Die Anwendung des Doppelzyklus-Algorithmus ist mit der Anwendung des Halbzyklus-Algorithmus ident. Der Spitze-zu-Spitze- Wert des Signals zum Zeitpunkt "i" wird berechnet, um PP4i zu erhalten:
P4ni = Ci - Ci-4 = Di
P4pi = Ci+4 - Ci = Di+1
PP4i = P4pi - P4ni
mit:
P4n = negative Spitze (Beginn der Fehlzündung)
P4p = positive Spitze (Ende der Fehlzündung)
PP4 = Spitze-zu-Spitze-Wert des Doppelzyklus-Algorithmus
Das Erkennen von einzelnen Fehlzündungen (Fig. 9) erfolgt dadurch, daß PP4i mit dem Vergleichsschwellenwert verglichen wird:
PP4i > c4 * K + ETi
Der niedrige Pegel der in diesem Zustand vorhandenen Störungen ermöglicht die Verwendung eines geeigneten Werts als Wert für c4.
Es sei darauf hingewiesen, daß auch beim Doppelzyklus-Algorithmus die Überwachung der Einspritzdauer, wie sie beim Halbzyklus-Algorithmus eingeführt wurde, verwendet werden
Der Doppelzyklus-Algorithmus wurde überprüft, indem mehrere Versuche bei Betriebszuständen des Motors durchgeführt wurden, bei denen der Halbzyklus-Algorithmus auf Schwierigkeiten gestoßen ist. Während jeder einzelnen Prüfung wurde im Zylinder 1 bei jedem fünften Motorzyklus eine Fehlzündung erzeugt.
Die wichtigsten Messungen erfolgten auf ebener Straße im ersten Gang, wobei der Motor auf etwa 5500 UpM gedrosselt wurde (Fig. 10), sowie bei Übergangszuständen von 5000 bis 5600 UpM (Fig. 11).
Die in der Zeichnung angeführten Werte sind:
- das Ausgangssignal des Doppelzyklus-Algorithmus (dicke Vollinie)
- der Vergleichsschwellenwert (dünne Vollinie);
- die Stelle der erzeugten Fehlzündungen (jede mit einem Kreis dargestellt);
- die Stelle jener Fehlzündungen, die vom Erkennungsalgorithmus abgetastet wurden (jede erkannte Fehlzündung ist mit einem Pfeil bezeichnet)
Die Fig. zeigt klar, wie es durch die Arbeitsweise des Doppelzyklus-Algorithmus möglich ist, die absichtlichen Fehlzündungen (auch optisch) abzutasten. Die Störungen des Signals, die im Halbzyklus-Signal vorhanden sind, sind merklich herabgesetzt, wodurch das Erkennen von auftretenden Fehlzündungen leicht wird. Es sei darauf hingewiesen, daß der Halbzyklus- Algorithmus seine Wirksamkeit verliert, wenn die Motordrehzahl über 5000 UpM ansteigt, da der Störabstand schlecht zu werden beginnt. Durch die Anwendung des Doppelzyklus-Algorithmus (Fig. 10, 11) kann der Pegel der vorhandenen Störungen herabgesetzt werden, wodurch die Abtastung von auftretenden Fehlzündungen möglich wird.

Einzelzyklus-Algorithmus

Die beiden Verfahren, die für das Abtasten von Fehlzündungen beschrieben wurden, weisen einige Probleme auf:
- der Halbzyklus-Algorithmus erkennt keine zwei aufeinanderfolgenden Fehlzündungen (d.h. bei zwei Zylindern, die in der Zündfolge aufeinander folgen);
- der Doppelzyklus-Algorithmus erkennt keinen dauernd außer Betrieb befindlichen Zylinder.
Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, wurde ein weiterer Algorithmus entdeckt, um die anderen zu ergänzen, wobei der Wert von Di als Differenz zwischen Ci (das auf die "i-te" Verbrennung bezogene Drehmoment) und Ci-2 (das auf die "(i-2)-te" Verbrennung bezogene Drehmoment) berechnet wurde:
Di = Ci - Ci-2
Dieser Algorithmus wird als "Einzelzyklus" (Fig. 12a und 12b) bezeichnet, wobei auf die Tatsache Bezug genommen wird, daß die bei einem Zylinder und dem gegenüberliegenden Zylinder um eine Motorumdrehung (oder 360º) später gemessenen Drehmomente verglichen werden.
Beim Anwenden des Einzelzyklus-Algorithmus wird der Spitzezu-Spitze-Wert des Signals zum Zeitpunkt "i" ebenfalls berechnet, um PP2i zu erhalten:
P2ni = Ci - Ci-2 = Di
P2pi = Ci+2 - Ci = Di+1
PP2i = P2pi - P2ni
mit:
P2n = die negative Spitze (Beginn der Fehlzündung)
P2p = die positive Spitze (Ende der Fehlzündung)
PP2 = Spitze-zu-Spitze-Wert des Einzelzyklus-Algorithmus
Das Erkennen einer einzelnen Fehlzündung (Fig. 13) erfolgt in diesem Fall wiederum durch eine Prüfung von PP2i mit dem Vergleichsschwellenwert:
PP2i > c2 * K * ETi
Der Einzelzyklus-Algorithmus besitzt einen größeren Störpegel als der Doppelzyklus-Algorithmus, so daß es erforderlich ist, einen geeigneten Wert von c2 zu verwenden, wo dies geeignet ist. Bei diesem Algorithmus ist der Schwellenwert wiederum proportional der Einspritzdauer.
Es wurden Versuche mit dem Einzelzyklus-Algorithmus unter Bedingungen durchgeführt, bei denen die beiden Hauptalgorithmen nicht zufriedenstellend waren.
Fig. 14 zeigt die Messung auf einer ebenen Straße im zweiten Gang bei 4000 UpM, wobei die Einspritzung in den Zylinder 1 während des gesamten Versuchs unterbrochen war.
In jenem Fall, bei dem der Doppelzyklus-Algorithmus in Schwierigkeiten gerät, schreitet der Einzelzyklus-Algorithmus ein, wodurch eine sichere und richtige Abtastung der Fehlzündungen ermöglicht wird.
Fig. 15 zeigt die Messung auf einer ebenen Straße bei der Fahrt im vierten Gang von 2500 bis 3500 UpM, wobei die Fehlzündungen bei jedem fünften Motorzyklus beim Zylinder 1 und Zylinder 3 erzeugt wurden.
Mit diesem besonderen Meßzustand kann die Gültigkeit des Einzelzyklus-Algorithmus gezeigt werden, um zwei aufeinanderfolgende Fehlzündungen zu erkennen, wodurch die Wirkungslosigkeit des Halbzyklus-Algorithmus in diesem Fall bestätigt wird.

Anwendungen der Erkennungsalgorithmen

Die Suche nach einem Verfahren zum Erkennen von Fehlzündungen hat zum Auffinden und Überprüfen von drei Algorithmen geführt:
- Halbzyklus: für Situationen im Normalbetrieb des Fahrzeugs (niedrige Motordrehzahl, ebene oder holperige Straße, in Fahrt, gedrosselt oder im Gangwechsel);
- Doppelzyklus: für kritischere Betriebszustände (hohe Motordrehzahl, niedrige Belastung...)
- Einzelzyklus: für den Betrieb in jenen Fällen, bei denen der Halbzyklus und der Doppelzyklus versagen.
In Wirklichkeit kann man besser von zwei "Paaren von Algorithmen" sprechen, da der Einzelzyklus-Algorithmus sowohl dem Halbzyklus- als auch dem Doppelzyklus-Algorithmus zugeordnet ist. Auf diese Weise erhält man zwei getrennte "Konfigurationen" von den Betriebszuständen des Motors:
- Konfiguration 1 (Normalzustände) Halbzyklus und Einzelzyklus
- Konfiguration 2 (kritische Zustände) Doppelzyklus und Einzelzyklus
Es ist ersichtlich, daß die Wirksamkeit der Abtastung von Fehlzündungen in allen Betriebszuständen, wenn das Fahrzeug fährt, von der Integration der beiden Konfigurationen zu einem einzigen Aufbau bestimmt wird.
Um dies durchzuführen, muß ein Verfahren gefunden werden, das festlegt, wann das "Paar von Algorithmen" geändert werden muß, wenn sich die Betriebszustände des Motors ändern.
Das gefundene Verfahren berücksichtigt:
- die Drehzahl des Motors, die zu jenem Zeitpunkt abgetastet wird, an dem die Messung MDC/CC durchgeführt wird, sowie
- einen Schwellenwert der Motordrehzahl (Velomax), der ermöglicht, daß die Prüfungen mit einer der beiden Konfigurationen aktiviert werden.
Velomax wird auf experimentelle Weise gefunden, beispielsweise mit einem Abtastintervall für das dynamische Drehmoment in freier Beschleunigung (siehe beispielsweise die italienische Patentschrift 1,180.045), wobei die Abtastung zu jenem Zeitpunkt erfolgt, an dem die Asymmetrien der Verbrennung zwischen den verschiedenen Zylindern sowie die Vibrationsstörungen die gemessene Signalstörung erhöhen. Ein experimenteller Wert für Velomax, der sich als besonders vorteilhaft erwiesen hat, liegt bei etwa 4500 UpM.
Das bedeutet, daß infolge der Eigenschaften der "beiden Paare von Algorithmen":
- wenn die Motordrehzahl kleiner als Velomax ist, befinden wir uns in den Prüfzuständen von Konfiguration 1: Halbzyklus-Algorithmus:
PP14 < c1 * K * ETi
und Einzelzyklus-Algorithmus, der das Vorhandensein von zwei aufeinanderfolgenden Fehlzündungen abtasten kann:
PP2i > c2 * K *ETi
- wenn die Motordrehzahl größer oder gleich Velomax ist, wird für die Prüfung die Konfiguration 2 verwendet:
Doppelzyklus-Algorithmus:
PP4i > c4 * K * ETi und Einzelzyklus-Algorithmus, wenn ein inaktiver Zylinder vorhanden ist, oder wenn zumindest zwei aufeinanderfolgende Fehlzündungen im selben Zylinder auftreten:
PP2i > c2 * K ETi
Dieser Vorgang ermöglicht die Integration des Algorithmus zum Abtasten von Fehlzündungen in einen einzigen Aufbau, wodurch das Andern der Prüfkonfiguration aufgrund von Änderungen der Motordrehzahl möglich wird.
Die integrierten Algorithmen für das Abtasten von Fehlzündungen wurden mit einer Reihe von Versuchen überprüft, die bei unterschiedlichen Betriebszuständen des Fahrzeugs und des Motors durchgeführt wurden. Diese Versuche erfolgten mit der selben Meßeinrichtung, die bei den Prüfungen der einzelnen Algorithmen verwendet wurde. Die Information für die durchgeführten Prüfungen sowie die erhaltenen Ergebnisse wurden in zwei Tabellen gesammelt, die wie folgt aufgebaut sind.
Tabelle 1 zeigt eine allgemeine Information für die einzelnen Prüfungen:
- Meßbedingungen
- Bezugsindex für jede Prüfung (Nummer);
- Art des Bodens (Gelände oder ebene Asphaltstraße);
- eingelegter Gang;
- Motordrehzahl;
Art der Prüfung: PP = volle Leistung, Drosselklappe vollständig offen
PZ = gedrosselt, Drosselklappe zu 50% offen
TR = Geschwindigkeitsübergang Erzeugte Fehlzündungen:
- Zylinder: gibt jenen Zylinder oder jene Zylinder an, in denen die Fehlzündungen erzeugt wurden;
- Folge: gibt jene Frequenz an, mit der die erzeugten Fehlzündungen wiederholt wurden (1x1 Zyklus = bei jedem Motorumlauf, 1x5 Zyklen = bei jedem fünften Motorumlauf)
In der Tabelle 2 sind jene Ergebnisse angeführt, die man bei jeder Abtastung erhält:
- der Bezugsindex der Messung;
- die Anzahl von erzeugten Fehlzündungen sowie den oder die betroffenen Zylinder (CYLI1 2, 3, 4= Zylinder 1, 2, 3, 4);
- die Anzahl der von den integrierten Algorithmen abgetasteten Fehlzündungen sowie den oder die betroffenen Zylinder. Tabelle 1 - Allgemeine Information Tabelle 2 - Vergleich zwischen erzeugten und abgetasteten Fehlzündungen
Die experimentelle Überprüfung hat ergeben:
1 - die Wirksamkeit der integrierten Algorithmen bei der richtigen Abtastung der erzeugten Fehlzündungen sowie des oder der betroffenen Zylinder;
2 - die Gültigkeit des gefundenen Verfahrens (die Verwendung eines Velomax-Schwellenwerts), um die Konfiguration der Algorithmen bei der Prüfung unter sich verändernden Umgebungsbedingungen zu ändern (Art des Bodens, Motorbelastung, ...).
Wie man aus Tabelle 2 erkennt, sind die erhaltenen Ergebnisse mehr als zufriedenstellend. Alle während jedes einzelnen Versuchs erzeugten Fehlzündungen wurden von den integrierten Algorithmen erkannt.
In den bestimmten Fällen, beispielsweise bei der Abtastung Nummer 00 und Nummer 16, traten die zusätzlich abgetasteten Fehlzündungen wirklich auf, da sie vom Motor verursacht wurden.
Das Abtasten von Fehlzündungen, wie es im letztgenannten, unerwarteten Fall auftrat, bestätigt weiter die Fähigkeit der integrierten Algorithmen, das Auftreten von Fehlzündungen zu erkennen.
Unabhängig davon, daß der Betrieb in den am meisten kritischen Fällen erfolgte, um die Winkelgeschwindigkeit abzulesen, d.h. mit einer Scheibe mit vier Zähnen (und damit mit einem festen Winkelfenster von 90º), sind bei der Anwendung dieses Verfahrens keine kritischen Zustände ersichtlich.
Es soll besonders hervorgehoben werden, daß dann, wenn ein Tonrad mit mehr Zähnen vorhanden ist, oder wenn die Lage der Bezugspunkte zwanglos angeordnet werden kann, die Möglichkeit besteht, die winkelmäßige Grundlage für die Messung sowie die Phase zum oberen Totpunkt (TDC) zu optimieren, wodurch die Leistungsfähigkeit beim Abtasten von Fehlzündungen verbessert wird.
Die Erkennungsalgorithmen wurden überprüft, sowohl was die normalen Betriebszustände des Fahrzeugs als auch jene Fälle betrifft, die künstlich erschwert wurden, d.h. Zustände, die in der Praxis niemals auftreten würden.
Die Algorithmen für die Abtastung von Fehlzündungen wurden in der zentralen elektronischen Steuereinheit K dadurch ergänzt, daß nur das vorhandene Programm verändert wurde, ohne daß Probleme bei denanderen bestehenden Funktionen auftraten.

Claims

1. Verfahren zum Abtasten von Fehlzündungen in einem Verbrennungsmotor (M), dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren folgende Schritte enthält:

- Abtasten des Werts des indizierten Drehmoments des Motors (M) für jede erwartete Verbrennung, wobei eine entsprechende Folge von Werten (...,Ci,...) erzeugt wird,

- Erzeugen eines Zyklussignals (Di) als Kombination von zumindest zwei aufeinanderfolgenden Werten dieser Folge,

- Bestimmen des Spitzenwerts (PP1i; PP4i; PP2i) des Zyklussignals (Di),

- Festlegen eines Schwellenwerts (Ca), der dem erwarteten Drehmoment des Motors beim Vorhandensein einer wirkungsvollen Verbrennung entspricht, und

- Vergleichen des Spitzenwerts (Pp1i; PP4i; PP2i) mit dem Schwellenwert (Ca), um dadurch eine Fehlzündung zu erkennen, wenn sich das Ergebnis des Vergleichs vom Ergebnis des Vergleichs bei einem normalen Betrieb des Motors (M) unterscheidet.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zyklussignal (Di) als Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Werten der Folge (Ci) berechnet wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spitzenwert (Pp1i; PP4i; PP2i) als Spitze-zu-Spitze- Wert des Zyklussignals (Di) bestimmt wird.

4. Verfahren gemäß irgendeinem der bisherigen Ansprüche, wobei das Verfahren bei einem Verbrennungsmotor ausgeführt wird, bei dem die Kraftstoffeinspritzung in jeden Zylinder mit einer vorgegebenen Dauer (ET) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichsschwellenwert als Funktion dieser Einspritzdauer (ET) gewählt wird.

5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichsschwellenwert (Ca) so gewählt wird, daß er mit einer Proportionalitätskonstanten der Einspritzdauer (ET) proportional ist.

6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Proportionalitätskonstante zwischen dem Vergleichsschwellenwert (Ca) und der Einspritzdauer als Funktion des Verhältnisses zwischen dem Maximalwert des mittleren indizierten Drehmoments der Motorzylinder (M) und dem Maximalwert der Einspritzdauer (ETmax) bei voller Leistung des Motors (M) festgelegt wird.

7. Verfahren gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren weiters Schritte aufweist, in denen, während das Verfahren läuft, der Wert der Einspritzdauer (ET) abgetastet und die Abtastung von Fehlzündungen verhindert wird, wenn die Einspritzdauer unter einen Minimaiwert (ETmin) fällt.

8. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren weiters einen Schritt aufweist, in dem der Wert der Proportionalitätskonstanten mit einer weiteren Proportionalitätskonstanten in Abhängigkeit von der Auswahl jener Werte verändert wird, die in der Folge aufeinander folgen.

9. Verfahren gemäß irgendeinem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß, ausgehend von den zumindest beiden aufeinander folgenden Werten der Folge, zumindest eines der drei folgenden Zyklussignale (D1) erzeugt wird:

- ein erstes Zyklussignal, bei dem die beiden aufeinander folgenden Werte der Folge als Werte gewählt werden, die aufeinanderfolgenden, erwarteten Verbrennungen in den Zylindern entsprechen, die in der Zündfolge aufeinander folgen (Ci; Ci-1),

- ein zweites Zyklussignal, bei dem die aufeinander folgenden Werte der Folge so gewählt werden, daß sie zwei aufeinander folgenden, erwarteten Verbrennungen im selben Zylinder (Ci - Ci-4) entsprechen,

- ein drittes Zyklussignal, bei dem die beiden aufeinander folgenden Werte der Folge so gewählt werden, daß sie aufeinander folgenden, erwarteten Verbrennungen in einem Zylinder und im gegenüberliegenden Zylinder eine Motorumdrehung später (Ci - Ci-2) entsprechen.

10. Verfahren gemäß Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Proportionalitätskonstante auf eine Art gewählt wird, die sich von der Art unterscheidet, auf die das erste, zweite oder dritte Zyklussignal festgelegt wird.

11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte für die weitere Proportionalitätskonstante in Übereinstimmung damit gewählt werden, ob das erste, zweite oder dritte Zyklussignal festgelegt wird, die miteinander in relativen Verhältnissen einer jeden Motorenart stehen.

12. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren Schritte aufweist, in denen gleichzeitig zumindest zwei Signale des ersten, zweiten und dritten Zyklussignals erzeugt werden, ein entsprechender Spitzenwert für die zumindest zwei Zyklussignale festgelegt wird, die dadurch erzeugt werden, daß die auf diese Weise erzeugten Spitzenwerte mit entsprechenden Schwellenwerten verglichen werden, um dadurch gleichzeitig zwei Abtastvorgänge für Fehlzündungen auszuführen.

13. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren Schritte aufweist, in dienen die Drehzahl des Motors (M) abgetastet und dann die Drehzahl des Motors mit einem Bezugsschwellenwert (Velomax) verglichen wird, worauf ein erstes bzw. zweites Paar von Zyklussignalen in Übereinstimmung damit erzeugt wird, ob die Drehzahl des Motors kleiner oder größer als der Bezugsschwellenwert ist.

14. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugsschwellenwert (Velomax) so gewählt wird, daß er im Bereich von etwa 4500 Umdrehungen pro Minute liegt.

15. Verfahren gemäß Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Paar von Zyklussignalen das erste und zweite Zyklussignal enthält, während das zweite Paar von Zyklussignalen das zweite und dritte Zyklussignal enthält.

16. Verfahren gemäß irgendeinem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren mit einem Motor (M) ausgeführt wird, der in einem Fahrzeug angebracht ist, wobei der Motor (M) läuft, während das Fahrzeug fährt.

17. System, um das Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 15 auszuführen, dadurch gekennzeichnet, daß das System enthält:

- eine erste Fühlereinrichtung (T, K), um die Drehzahl sowie die momentane Drehphase des Motors (M), den Durchgang der Zylinder durch den oberen Totpunkt (TDC) sowie die Dauer der Kraftstoffeinspritzung (ET) in die Zylinder des Motors abzutasten,

- eine Verarbeitungsstufe (AC1, P), die so programmiert ist, um festzulegen:

- die Folge der Werte des indizierten Drehmoments (Ci) vom Drehzahlsignal des Motors (M),

- das Zyklussignal (Di) von der Folge von Werten des indizierten Drehmoments (Ci),

- den Spitzenwert (PP1i; PP4i; PP2i) des Zyklussignals (D),

den Vergleichsschwellenwert (Ca),

- einen Vergleich des Spitzenwerts (PP1i; PP4i; PP2i) mit dem Schwellenwert (Ca), um dadurch für jeden Vergleich ein entsprechendes Ergebnis festzulegen, und

- eine Anzeigeeinrichtung (D), die von der Verarbeitungsstufe (P) gesteuert wird, um das Ergebnis der Vergleiche darzustellen.

18. System gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Fühlereinrichtung ein weiters Signal erzeugt, das die Dauer jenes Zeitintervalls anzeigt, in dem Kraftstoff in die Zylinder des Motors (ET) eingespritzt wird, und daß die Verarbeitungsstufe (P) so programmiert ist, um den Vergleichsschwellenwert (Ca) vom Einspritzdauersignal (ET) zu berechnen.