DE69622944T2 - Fehlzündungs-Detektor für Verbrennungsmotor - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die Erkennung von Fehlzündungen im normalen Fahrbetrieb von Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen und insbesondere auf die Erfassung des Grundbeschleunigungswertes in einer Weise, die die Erkennung eines hohen Anteils von Fehlzündungen ermöglicht, z. B. von 50% Fehlzündungen.
• Die Überwachung der Kurbelwellenbeschleunigung in Brennkraftmaschinen ist eine bevorzugte Technik zur Erkennung von Fehlzündungen in einzelnen Zylinderzündtakten während des Betriebes des Motors.
• US-A-5,095,742 offenbart ein Verfahren und Gerät zur zuverlässigen Erkennung von Fehlzündungen in einer Brennkraftmaschine unter reellen Fahrbedingungen durch die Überwachung von Schwankungen der Motordrehzahl zwischen aufeinanderfolgenden Zündintervallen. Eine Durchschnittsbeschleunigung über eine Reihe von Zündintervallen wird von einem Einzelbeschleunigungsmeßwert abgezogen, der einem bestimmten Zündintervall entspricht, um so eine Beschleunigungsabweichung zu erstellen, die dann in ein zu erwartendes Drehmoment umgerechnet wird, so daß ein Leistungsverlustmaß erstellt werden kann. Die Leistungsverlustmessung zeigt das Auftreten einer Fehlzündung mit einem hohen Rauschverhältnis an. Die aus der Fehlzündungserkennung abgeleiteten Informationen können eingesetzt werden, der Zerstörung eines katalytischen Wandlers bzw. sog. Katalysators durch unverbranntes Kraftstoffgemisch vorzubeugen, und sie können dazu eingesetzt werden, die Fahrbarkeit des Fahrzeuges zu verbessern, indem eine Korrektur vorgenommen oder auf fällige Wartungsarbeiten am Fahrzeug hingewiesen wird. Die Fehlzündungserkennung wird dadurch realisiert, daß vorhandene Sensoren und Prozessoren eingesetzt werden, und sie ist so ausgelegt, daß sie in Echtzeit an Bord des Fahrzeuges durchgeführt werden kann.
• US-A-5,361,629 offenbart ein Gerät und ein Verfahren zur Erfassung von Fehlzündungen, das zur Erkennung von Fehlzündungen in den Zylindern einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist. Das Verfahren beinhaltet die Erfassung der Drehung einer Kurbelwelle und die Berechnung einer Kurbelwellengeschwindigkeit anhand der erfaßten Drehung der Kurbelwelle. Das Verfahren beinhaltet auch die Kompensierung der berechneten Kurbelwellengeschwindigkeit ausgehend von einem vorgegebenen Zylinder. Das Verfahren beinhaltet des weiteren einen Vergleich entweder der berechneten oder der kompensierten Kurbelwellengeschwindigkeit mit einem vorgegebenen Kurbelwellengeschwindigkeitsbereich zur Bestimmung, ob sie in diesem Bereich liegt, und die Zählung einer Fehlzündung, wenn entweder die berechnete oder die kompensierte Kurbelwellengeschwindigkeit innerhalb eines vorgegebenen Kurbelwellengeschwindigkeitsbereiches liegt.
• EP-A-0 609 451 offenbart ein Verfahren zur Erkennung von Fehlzündungen, das in der Lage ist, das Auftreten einer Fehlzündung genau festzustellen, ohne daß dabei ein Fehlzündungsmeßfehler enthalten ist, der der nach dem Auftreten einer Fehlzündung entstehenden vibrationsbedingten Zunahme oder Abnahme der Kurbelwellendrehzahl zuzuschreiben ist, und darüber hinaus zu diesem Zweck keine besondere Ausstattung erfordert. Die Winkelbeschleunigungen ΔΩn-2, ΔΩn-1, ΔΩn und ΔΩn+1 in denjenigen Winkelbereichen der Kurbelwelle, die dem vorangehenden Zylinder, zwei einer Fehlzündungserkennung zu unterziehenden Zylindern, und dem nachfolgenden Zylinder entsprechen, werden nacheinander von einem Prozessor berechnet, dem die Impulsausgänge von einem Kurbelwellenwinkelsensor zugeführt werden. Wenn die Werte ΔΩn-1 und ΔΩn deutlich gegenüber den Werten ΔΩn-2 und ΔΩn-1 abnehmen, wird probeweise entschieden, daß in den beiden zu untersuchenden Zylindern eine Fehlzündung aufgetreten ist. Steigt dann der Wert ΔΩn+1 merklich im Vergleich zu dem Wert ΔΩn an, wird die Rückkehr zu einer normalen Verbrennung festgestellt, und das Auftreten einer Fehlzündung in den beiden zu überwachenden Zylindern wird als definitiv bestimmt.
• Ein weiteres System zur Erkennung von Fehlzündungen anhand von Kurbelwelleninformationen ist in den US-Patentschriften 5,044,195; 5,056,360 und 5,109,695 offenbart. Bei diesem System wird die Bestimmung einer Beschleunigungsabweichung verwendet, die die Differenz zwischen der Momentbeschleunigung für eine Zündung in einem einzelnen Zylinder und einer geschätzten Grundbeschleunigung darstellt. Insbesondere wird die Grundbeschleunigung als Medianwert über eine Reihe von Zylinderbeschleunigungen bestimmt, die die Zündung in dem interessierenden Zylinder mit einschließen.
• Das vorstehende System bietet eine akzeptable Empfindlichkeit (d. h. eine zuverlässige Erfassung und niedrige Fehlalarmrate) bei niedrigen Fehlzündungsraten, so daß eine Fehlzündungserfassung über die Kurbelwelle überhaupt machbar wird. Dem typischen, hier zur Bestimmung der Grundbeschleunigung eingesetzten Verfahren mangelt es jedoch an der Fähigkeit, hohe Fehlzündungsraten zu erfassen (insbesondere wenn 50% der Zylinderzündtakte Fehlzündungen sind). Genauer gesagt werden bisherige Ausmittelungsverfahren (einschließlich der Median-Mittelwertbestimmung) durch die Gegenwart von Fehlzündungsdaten unannehmbar verzerrt, wenn diese Fehlzündungen 50% der Daten in dem Ausmittelungsfenster ausmachen.
• Zwar können Fehlzündungsraten von 50% ein seltener Vorfall sein, und auch wird eine solche Bedingung durch den rauhen Motorlauf sofort spürbar sein, dennoch kann es wünschenswert sein, eine solche Bedingung elektronisch zu erkennen, so daß sie aufgezeichnet und/oder korrigiert werden kann. Außerdem kann bei manchen Motoren und manchen Arten von Zündsystemen eine Fehlzündungsrate von 50% aus dem Versägen einer einzelnen Komponente resultieren (z. B. beim Ausfall einer Zündspule in einem verteilerlosen Vierzylindermotor mit einem Zweifunken-Zündsystem mit zwei Zündspulen).
• Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, daß sie einen Grundbeschleunigungswert bestimmt, der eine zuverlässige Fehlzündungserkennung auch bei Fehlzündungsraten von bis zu 50% gewährleistet.
• Einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge wird ein Verfahren zur Erfassung von Fehlzündungen in einzelnen Zylindern in einer Brennkraftmaschine gestellt, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Verfahren folgende Schritte aufweist:
• Messen der Motorbeschleunigung für jedes von mehreren Zylinderarbeitstakten bzw. -"Ereignissen" während des Betriebes des besagten Motors;
• Wählen eines der besagten Zylinderereignisse zur Fehlzündungserfassung;
• Bestimmen einer Grundbeschleunigung über eine Reihe der besagten Zylinderereignisse, welche das ausgewählte Zylinderereignis enthalten;
• Bestimmen einer Beschleunigungsabweichung des besagten gewählten Zylinderereignisses von der besagten Grundbeschleunigung; und
• Erfassen einer Fehlzündung in besagtem gewähltem Zylinderereignis anhand der besagten Beschleunigungsabweichung;
• worin besagte Grundbeschleunigung dadurch bestimmt wird, daß eine Medianwert-Beschleunigung über besagte Reihe von Zylinderereignissen gebildet wird, bis eine Fehlzündung erkannt wird, und worin die besagte Grundbeschleunigung unter Einsatz einer versetzten Medianwert-Beschleunigung über besagte Reihe von besagten Zylinderereignissen unmittelbar nach der Erkennung der Fehlzündung bestimmt wird, wobei besagte versetzte Medianwert- Beschleunigung einer Kurbelwellenbeschleunigungsmessung entspricht, die einen nächsthöheren Wert als den echten Medianwert hat.
• Die Erfindung liefert außerdem nach einem zweiten Aspekt eine Vorrichtung zur Erfassung von Fehlzündungen in einzelnen Zylinderarbeitstakten einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine, wie sie nachstehend in Patentanspruch 6 ausgeführt ist. Das obengenannte Ziel kann mit einem Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen 1 und 3 erzielt werden, und mit einer Vorrichtung gemäß dem unabhängigen Vorrichtungsanspruch 6. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
• Die Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beispielartig näher erläutert werden, dabei zeigt:
• Fig. 1: einen Graphen, der die momentane Beschleunigung über der Kurbelwellendrehstellung bei normal arbeitenden und fehlzündenden Zylindern darstellt;
• Fig. 2: ein schematisches und ein Blockdiagramm, welches die Mess- und Berechnungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
• Fig. 3: eine Reihe von Beschleunigungsmessungen für aufeinanderfolgende Zündintervalle eines Motors mit der entsprechenden Benennung zur Bezeichnung aufeinanderfolgender Zylinderarbeitstakte;
• Fig. 4: einen Graphen, welcher die Beschleunigungsrohdaten darstellt, wobei eine Fehlzündungsrate von 25% eingeführt ist (d. h. bei 1 von 4 Zylindern);
• Fig. 5: einen Graphen, welcher eine aus Fig. 4 abgeleitete mediangefilterte Beschleunigung darstellt;
• Fig. 6: einen Graphen, der die Beschleunigungsabweichung darstellt, wie sie als Differenz zwischen den Datenwerten der Fig. 4 und 5 erzielt wird;
• Fig. 7: einen Graphen, der die Beschleunigungsrohdaten bei Fehlzündungen mit einer Fehlzündungsrate von 50% darstellt (d. h. bei 2 von 4 Zylindern);
• Fig. 8: einen Graphen, welcher die aus Fig. 7 abgeleitete mediangefilterte Beschleunigung darstellt;
• Fig. 9: einen Graphen welcher die Beschleunigungsabweichung darstellt, die als die Differenz der Datenwerte aus den Fig. 7 und 8 erzielt wird;
• Fig. 10: eine geordnete Reihe von Beschleunigungswerten zur Bestimmung eines Medianwertes und eines versetzten Medianwertes;
• Fig. 11: einen Graphen, der die Beschleunigungsrohdaten bei einer Fehlzündungsrate von 50% darstellt und mit Fig. 7 identisch ist;
• Fig. 12: einen Graphen, welcher die aus der Fig. 11 abgeleiteten, mit dem versetzten Median gefilterten Werte darstellt;
• Fig. 13: einen Graphen, welcher die Beschleunigungsabweichung darstellt, die daraus ermittelt wird, daß die durch den versetzten Medianwert gefilterten Werte aus Fig. 12 als Basislinie eingesetzt werden;
• Fig. 14: einen Graphen, der die Beschleunigungsrohdaten bei einer Fehlzündungsrate von 25% darstellt (d. h. bei 1 von 4 Zylindern) und mit Fig. 4 identisch ist;
• Fig. 15: einen Graphen, welcher die aus Fig. 14 abgeleiteten, mit dem versetzten Median gefilterten Beschleunigungswerte darstellt;
• Fig. 16: einen Graphen, welcher die Beschleunigungsabweichung darstellt, die aus der Differenz zwischen den Datenwerten der Fig. 14 und 15 ermittelt wird;
• Fig. 17: ein Flußdiagramm, welches ein allgemeines Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt; und
• Fig. 18: ein Flußdiagramm, welches eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt.
• Bei einem typischen Viertakt-Verbrennungsmotor beinhalten die vier Takte den Ansaugtakt, den Verdichtungs- o. Kompressionstakt, den Arbeitstakt und den Auslaßtakt. Wie Fig. 1 zeigt, sind die Arbeitstakte der jeweiligen Zylinder in einer besonderen Reihenfolge in bezug auf die Kurbelwellenstellung angeordnet. Außerdem überlappen sich die Arbeitstakte der verschiedenen Zylinder in jedem beliebigen Motor mit mehr als vier Zylindern. Ein Motorzyklus umfaßt 720º Kurbelwellendrehung, während welcher jeder Zylinder jeden einzelnen seiner Takte durchläuft.
• Die Kurve 10 in Fig. 1 zeigt die ungefähren Beschleunigungsschwankungen während des Motorbetriebes. Eine Beschleunigungsspitze 11 tritt während des Zündintervalls von Zylinder Nr. 1 auf, und andere Maxima in der Beschleunigungskurve treten etwa immer an einem Punkt auf, der einem richtig zündenden Zylinder entspricht. Tritt eine Fehlzündung auf, so daß von einem Zylinder keine nennenswerte Leistung während seines Zündintervalls erzeugt wird, dann verzögert die Kurbelwelle, wie es bei 12 angedeutet ist.
• Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung zur Messung der Drehintervalle der Kurbelwelle und zur Verarbeitung der Daten zur Erkennung von Fehlzündungen. Ein System zur Erfassung der Motordrehstellung beinhaltet einen Rotor 20 mit Blenden 21, 22 und 23, die sich mit der Kurbelwelle 24 drehen (das vorliegende Beispiel zeigt einen Dreiblendenrotor für einen Sechszylindermotor, während ein Zweiblendenrotor für einen Vierzylindermotor verwendet werden kann). Die Blenden 21-23 laufen zwischen einem Hall- Sensor 25 und einem Permanentmagneten 26 durch und erzeugen so ein Profil-Zündimpulssignal (profile ignition pulse - PIP), wenn sich die Kurbelwelle 24 dreht. Die Blenden 21-23 sind so angeordnet, daß sie in einer vorgegebenen Stellung gegenüber dem oberen Totpunkt des jeweiligen Zylinders eine steigende Flanke im PIP-Signal produzieren. Das PIP-Signal zeigt tatsächlich die Annäherung an den oberen Totpunkt für zwei Motorzylinder an, wovon sich einer dem Arbeitstakt nähert und der andere sich einem Ansaugtakt nähert, da es zwei vollen Kurbelwellenumdrehungen bedarf, um einen Motorzyklus zu vollenden.
• Ein Zylinder-Identifizierungssensor (CID) 27 ist an eine (nicht dargestellte) Nockenwelle angeschlossen, um herauszufinden, welcher der beiden Zylinder sich nun gerade im Arbeitstakt befindet. Die Nockenwelle führt je eine Umdrehung auf zwei Umdrehungen der Kurbelwelle 24 aus. Das resultierende CID-Signal enthält dann Sprünge, die einen Zylinder identifizieren, der sich seinem Arbeitstakt nähert. Ein Taktgeber 28 empfängt das PIP-Signal und das CID-Signal und mißt eine bestimmte Zeitspanne zwischen vorgegebenen Motorstellungen, die durch die PIP- und CID-Signale bestimmt werden. Der verstrichene Zeitraum für jedes Geschwindigkeitsmeßintervall i wird vom Taktgeber 28 an einen Beschleunigungsbestimmungsblock 30 ausgegeben. Ein Beschleunigungsrohwert A(i) wird anhand des verstrichenen Zeitraumes und des bekannten oder angenommenen Drehintervalls bestimmt, das dem Intervall i entspricht.
• Ein Grundbeschleunigungsblock 31 erhält die aufeinander folgenden Rohbeschleunigungsdaten aus Block 30. Die gesammelten Rohwerte werden durch einen Ausmittelungsfilter geschickt, um so die Grundbeschleunigung i zu bestimmen. Die Rohbeschleunigung und die Grundbeschleunigung werden einem Beschleunigungsabweichungsblock 32 zugeführt, der die Differenz dieser beiden Werte bildet. Die resultierende Beschleunigungsabweichung Di wird einem Fehlzündungserkennungsprozeß 33 zugeführt. So kann z. B. die Beschleunigungsabweichung zu einem zu erwartenden Drehmoment skaliert werden, das den momentanen Motorbetriebsbedingungen entspricht, um so einen Leistungsverlustwert zu bilden. Wird ein Fehlzündungszustand erkannt (z. B. wenn Fehlzündungen mit einer größeren als einer vorgegebenen Gesamthäufigkeit auftreten), dann wird ein Anzeigesignal an eine Fehlzündungskontrolleuchte (MIL) 34 gekuppelt, um den Fahrer auf diesen Zustand aufmerksam zu machen.
• In einer bevorzugten Ausführungsform sind der Taktgeber 28 und die Blöcke 30-33 als Teil einer Mikrosteuerung ausgeführt, mit jeweils zugeordnetem Speicher und Programmanweisungen.
• Fig. 3 zeigt einen Strom von Rohbeschleunigungsmessungen in bezug auf ein spezifisches Zeitintervall i. Ein Gleitfenster 35, das vorzugsweise auf eine Rohbeschleunigungsmessung Ai zentriert ist, liefert die Eingangsdaten für einen Ausmittelungsfilter zur Ableitung der Grundbeschleunigung. Die Reihe der Beschleunigungsmessungen zur Bestimmung des Beschleunigungsmittelwertes enthält also eine ungerade Zahl von aufeinanderfolgenden Beschleunigungsmessungen mit dem jeweils interessierenden Beschleunigungswert in der Mitte. Wenn N die Zahl der Zylinder in dem Verbrennungsmotor ist, dann ist die Zahl der Beschleunigungsmessungen innerhalb einer solchen Reihe zur Berechnung einer Durchschnittsbeschleunigung (d. h. die Breite des Gleitfensters) vorzugsweise wenigstens gleich N-1. Bei den repräsentativen Daten für einen 4-Zylindermotor, wie sie in den Fig. 5-16 dargestellt sind, wird z. B. ein Fenster mit einer Breite von 5 Beschleunigungsmessungen verwendet. Es können jedoch auch andere Fensterbreiten verwendet werden (es können sogar Fenster mit einer geradzahligen Breite verwendet werden, wenn der Median-Mittelwert so angepaßt wird, daß er eine gerade Zahl von Proben verarbeiten kann).
• Dem bisherigen Stand der Technik zufolge wird der Grundbeschleunigungswert (der auch als der Bruttobeschleunigungswert für das interessierende Intervall bekannt ist) durch die Bildung eines zentralen bzw. Medianmittelwertes bestimmt. In anderen Worten werden die Rohbeschleunigungswerte in dem Gleitfenster ihren Werten nach geordnet, und der Wert in der Mitte der geordneten Reihe wird als Durchschnitt genommen. Das Fenster enthält so die gleiche Zahl von Werten, die größer als der Medianwert sind, wie die Zahl von Werten, die kleiner als der Medianwert sind.
• Die Arbeitsweise eines Fehlzündungsdetektors, der den obigen Medianwertfilter (mit einer Medianbreite von 5) einsetzt, ist in den Fig. 4-9 dargestellt. Fig. 4 zeichnet Rohbeschleunigungswerte eines 4-Zylindermotors auf, bei dem einer der vier Zylinder wiederholt Fehlzündungen liefert. Außerdem arbeitet der Motor mit einer schwankenden Grundbeschleunigung, weil Änderungen der Betriebsbedingungen oder der externen Last auftreten. Fig. 5 zeigt die Ergebnisse der Medianwert-Ausmittelung der Daten aus Fig. 4 bei Verwendung eines Gleitfensters und des echten Medianwertes in jedem Gleitfenster. Die Fig. 5 zeigt also eine Grundbeschleunigung, die die Bruttobeschleunigung des Motors ohne die Wirkung der Fehlzündungen darstellt. Durch Bilden der Differenz zwischen den Daten der Fig. 4 und 5 entsteht eine Beschleunigungsabweichung, die in Fig. 6 dargestellt ist und die Wirkung der Fehlzündungen hervorhebt. Mit den Daten aus der Fig. 6 ist es nun möglich, Fehlzündungen durch einen Vergleich mit einem Schwellenwert zu identifizieren, insbesondere nach weiterer Verarbeitung wie z. B. der Bildung von Leistungsverlustwerten, wie sie in den zuvor genannten Patentschriften offenbart ist.
• Fig. 7 zeigt Rohbeschleunigungswerte für einen 4-Zylindermotor, jedoch mit einer Fehlzündungsrate von 50%, wo zwei Zylinder des Vierzylindermotors abgeschaltet sind, so daß Fehlzündungen an jedem zweiten zündenden Zylinder auftreten. Fig. 8 zeigt die aus Fig. 7 gewonnenen mediangefilterten Werte. Es ist erkennbar, daß bei dieser Fehlzündungsrate von 50% mit Fehlzündungen in abwechselnden Zylindern die Daten, die über den echten Zentral- bzw. Medianwert gefiltert wurden, keine genaue Grundlinie der Brutto-Motorbeschleunigung mehr herzustellen vermögen. Die in Fig. 9 dargestellte Beschleunigungsabweichungskurve bietet keine zuverlässige Kennzeichnung der Fehlzündungen und zeigt, daß die Erkennung von Fehlzündungen bei Fehlzündungsraten von 50% ungenau ist, wenn Beschleunigungsdaten verwendet werden, die durch den echten Medianwert gefiltert wurden.
• Der echte Median-Mittelwert zur Bestimmung der Grundbeschleunigung arbeitet zufriedenstellend bei Fehlzündungsraten unter 50%, weil der Medianwert von Fehlzündungen praktisch unberührt bleibt, bis diese die Hälfte aller Zündungen ausmachen, von wo ab die Erkennung dann versagt. Andere Arten von Mittelwerten (wie z. B. ein arithmetisches Mittel) sind auch von dem Einschluß der Fehlzündungen in den Durchschnittswert betroffen, aber bei dem arithmetischen Mittel beginnt die Verschlechterung der Erkennungsleistung schon bei sehr viel niedrigeren Fehlzündungswerten und verschlimmert sich mit zunehmender Fehlzündungsrate.
• Die vorliegende Erfindung verwendet eine geänderte Form des Medianwertfilters, die von Fehlzündungsraten von 50% praktisch unberührt bleibt. Bei dieser Erfindung wird der echte Medianwert durch einen versetzten Medianwert ersetzt. In anderen Worten wird hier nach der Sortierung der in einem Fenster enthaltenen Rohbeschleunigungsmessungen nach ihrem Wert, statt den Medianwert als Filterausgang zu wählen, ein größerer Wert verwendet (vorzugsweise der nächsthöhere Wert). So werden, wie Fig. 10 zeigt, Rohbeschleunigungsmessungen in einem Gleitfenster mit einer Breite von sieben in einer Reihenfolge von einem Ordnungswert Nr. 1 (OV&sub1;) bis zu einem Ordnungswert Nr. 7 (OV&sub7;) geordnet. In dieser geordneten Reihe entspricht der Medianwert dem Wert OV&sub4;. Werden die Messungen nach von OV&sub1; bis OV&sub7; zunehmendem Wert geordnet, dann wird der versetzte Medianwert mit einem höheren Wert als der echte Medianwert OV&sub4; gewählt. Vorzugsweise wird der nächsthöhere Wert OV&sub5; als versetzter Medianwert gewählt. Rein technisch gesehen ist der in dieser Erfindung verwendete modifizierte Medianwert gar kein Zentralwert bzw. Median mehr. Es wird vielmehr ein Nicht-Medianwert eingesetzt, der durch eine geringfügige Änderung in jedem beliebigen Algorithmus erzielt werden kann, der eine Medianfunktion ausführt.
• Die verbesserte Leistung der vorliegenden Erfindung ist bei der 50%-Fehlzündungsrate in den Fig. 11-13 dargestellt. Fig. 11 zeigt Rohbeschleunigungswerte bei einer Fehlzündungsrate von 50%. Fig. 12 zeigt die mit dem versetzten Medianwert gefilterte Grundbeschleunigung. Durch Einsatz dieser Technik mit versetztem Medianwert wird die richtige Funktion der Grundbeschleunigung in Fig. 12 wiederhergestellt. Damit kann auch die in Fig. 13 dargestellte Beschleunigungsabweichung das Auftreten von Fehlzündungen wieder deutlich machen.
• Die Fig. 14-16 veranschaulichen, daß der Einsatz des versetzten Medianwertes auch bei Fehlzündungsraten von weniger als 50% richtig funktioniert. Fig. 14 zeigt Rohbeschleunigungsdaten bei einer Fehlzündungsrate eins-von-vier (25%). Die Fig. 15 und 16 zeigen die Grundbeschleunigung und die Beschleunigungsabweichung, die mit den echten Medianwert-Filterdaten aus den Fig. 5 und 6 vergleichbar sind.
• Das bevorzugte Verfahren der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 17 dargestellt. Bei Schritt 40 werden die Rohbeschleunigungswerte gemessen. Die Rohbeschleunigungswerte aus einem Gleitfenster werden in Schritt 41 ihrer Größe nach geordnet. In Schritt 42 wird der versetzte Beschleunigungsmedianwert bestimmt, um dann in Schritt 43 anhand der unter Einsatz des versetzten Medianwertes bestimmten Grundbeschleunigung eine Beschleunigungsabweichung zu ermitteln. In Schritt 44 wird die Beschleunigungsabweichung mit einem Schwellenwert verglichen (vorzugsweise nach einer weiteren Verarbeitung mit anderen Motorparametern), wobei das Ergebnis des Vergleiches entweder eine korrekte Zündung, eine Fehlzündung oder eine nicht interpretierbare "no-test"-Bedingung identifiziert, wie es in den genannten früheren Patentschriften beschrieben ist. Durch den Einsatz eines versetzten Medianwertes können Fehlzündungsraten bis zu, und einschließlich 50% zuverlässig erkannt werden.
• Die Verwendung der mit einem versetzten Medianwert erzielten Ergebnisse liefert eine Grundbeschleunigungsschätzung, die geringfügig höher als die mit dem echten Medianwert durchgeführte Schätzung liegt. Dadurch sind die resultierenden Werte für die Beschleunigungsabweichung geringfügig niedriger (negativer). In der großen Mehrzahl der Fälle hat diese geringfügige Senkung der Beschleunigungsabweichung keine nennenswerten Auswirkungen. Es besteht jedoch ein Potential, Rauschanteil der Schätzung zu senken, der auf den unregelmäßigen Ausschlägen der Beschleunigungsabweichung in positiver Richtung basiert, wie es die zuvor genannte Patentschrift 5,109,695 beschreibt. Diese Senkung des geschätzten Rauschens kann durch eine entsprechende Einstellung der "no-test"-Schwelle kompensiert werden. Die Reduzierung der Beschleunigungsabweichungswerte kann auch die Wahrscheinlichkeit von Fehlalarmen erhöhen (weil die Rauschwerte bis unter die Erkennungsschwelle für Fehlzündungen fallen können), es handelt sich aber in der Regel um eine sehr geringfügige Abweichung von dem mit dem echten Median erzielten Ergebnis. Der Einsatz des versetzten Medianwertes kann auch kurze Abstürze der Beschleunigungsabweichung bei plötzlichen Beschleunigungsübergängen bewirken, die bei Verwendung eines echten Medians nicht auftreten würden. Für einen merklichen Abfall der Beschleunigungsabweichung wären aber schon ganz erhebliche Beschleunigungsübergänge erforderlich, so daß ein merklicher Abfall sehr selten, wenn überhaupt, auftreten würde.
• Trotzdem wäre es angesichts dieser Überlegungen angeraten, den versetzten Zentral- bzw. Medianwert nur vorübergehend beim Auftreten von Fehlzündungen einzusetzen, während der echte Medianwert in der großen Mehrzahl der Fälle eingesetzt wird. Wenn ein permanenter Wechsel von dem echten Median zum versetzten Median merkliche Nebenwirkungen erzeugen würde, dann könnte also der versetzte Median während der Fehlzündungserkennung dynamisch an- und abgeschaltet werden. Ein Grundversatz von null bei der Bestimmung des Medians ergibt einen echten Medianwert und wird die meiste Zeit eingesetzt; er wird in dieser alternativen Ausführungsform der Erfindung nur für einen vorgegebenen Zeitraum nach jeder Fehlzündungserkennung auf eins eingestellt (oder auf einen anderen positiven Wert). Da die erste Fehlzündung, die bei einer Fehlerrate von 50% Fehlzündungen auftritt, von dem normalen Erkennungsverfahren mit echtem Median erkannt wird, erlaubt ein anschließendes Umschalten auf den versetzten Median eine Fehlzündungserkennung mit 50% oder kleineren Häufigkeitsraten. Zum Schutz gegen die Möglichkeit, daß eine Fehlzündung in einer nicht interpretierbaren bzw. "no- test"-Periode auftritt, wird vorzugsweise auch das "no-test"- Kriterium dazu herangezogen, den Einsatz des versetzten Medians auszulösen.
• Diese alternative Ausführungsform ist weiter im einzelnen in Fig. 18 dargestellt. Beim Auslösen des Fehlzündungserkennungsverfahrens wird in Schritt 50 ein Versatz-Merker und ein Ereigniszähler gesetzt. In Schritt 51 werden dann Rohbeschleunigungswerte gemessen, und die Rohbeschleunigungswerte innerhalb eines Gleitfensters werden in Schritt 52 ihrer Größe nach geordnet. In Schritt 53 wird eine Prüfung vorgenommen, um zu bestimmen, ob der Versatz-Merker gesetzt ist. Ist der Versatz- Merker gesetzt, dann wird in Schritt 54 der versetzte Medianwert zur Bestimmung der Grundbeschleunigung verwendet. Die Beschleunigungsabweichung Di wird in Schritt 55 bestimmt. Wurde dagegen in Schritt 53 festgestellt, daß der Versatz-Merker nicht gesetzt war, dann wird in Schritt 56 der echte Medianwert zur Bestimmung der Grundbeschleunigung eingesetzt, und die Beschleunigungsabweichung Di wird in Schritt 55 anhand der Grunddaten dieses echten Medianwertes ermittelt. Ausgehend von der Beschleunigungsabweichung wird dann in Schritt 57 eine Fehlzündungsbestimmung vorgenommen und aufgezeichnet.
• In Schritt 58 wird geprüft, ob die Fehlzündungsmeldung einer Fehlzündung oder einer "no-test"-Bedingung entspricht (d. h. daß sie keiner richtigen Zündung entspricht). Trifft keine dieser beiden Bedingungen zu, wird bei Schritt 60 geprüft, ob der Versatz-Merker gesetzt ist. Ist er nicht gesetzt, geht das Programm zu Schritt 51 zurück und mißt einen anderen Rohbeschleunigungswert. Ist der Versatz-Merker gesetzt, wird der Zähler bei Schritt 61 um eins zurückgenommen. In Schritt 62 wird geprüft, ob der Zeitverzug gleich null ist. Wenn nicht, kehrt das Programm zurück zu Schritt 51 und mißt die Rohbeschleunigung. Ist der Zähler bis auf null abgestuft worden, wird der Versatz- Merker bei Schritt 63 zurückgesetzt, und es wird zu Schritt 51 zurückgegangen.
• Ergibt die Prüfung in Schritt 58, daß die Fehlzündungsmeldung von einer Fehlzündung oder einer "no-test"-Bedingung herrührt, wird in Schritt 64 der Versatz-Merker gesetzt, und der Ereigniszähler wird in Schritt 65 auf einen vorgegebenen Wert P eingestellt. Danach geht das Programm zurück zu Schritt 51.
• Bei der Anwendung des in Fig. 18 dargestellten Verfahrens wird ein versetzter Medianwert zur Bestimmung der Grundbeschleunigung eingesetzt, und zwar beim Starten des Fehlzündungsdetektors und danach bei Auftreten einer Fehlzündung oder einer nicht interpretierbaren "no-test"-Bedingung. Der versetzte Medianwert wird für eine vorgegebene Anzahl P von Fehlzündungsmeldungen weiterverwendet. Der Wert von P entspricht vorzugsweise in etwa einem Motorzyklus. Wenn P aufeinanderfolgende normale Zündungen festgestellt worden sind, geht das Verfahren zurück zum Einsatz des echten Medianwertes zur Bestimmung der Grundbeschleunigung, wenigstens bis zur nächsten Erfassung einer Fehlzündung oder einer "no-test"-Bedingung.
• Statt den Versatz wie in Fig. 18 dynamisch zu wechseln, verwendet eine alternative Ausführungsform den versetzten Medianwert in einem spezifischen "50%-Fehlzündungsdetektor", der gleichzeitig mit einem "normalen Fehlzündungsdetektor" läuft, bei dem der echte Median verwendet wird. In noch einer weiteren alternativen Ausführungsform kann die Anwendung eines versetzten Medianwertes ausgehend von der besonderen Verteilung der Daten um den echten Zentral- bzw. Medianwert ausgelöst werden (z. B. durch eine Analyse der Größendifferenzen), was jedoch zusätzliche Rechnerkapazitäten erfordern würde.

Claims (6)

1. Verfahren zur Bestimmung der Brutto-Motorbeschleunigung eines N-Zylinder-Verbrennungsmotores über ein Zeitintervall, welches mehrere Zylinderereignisse beinhaltet, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Messen der Kurbelwellenbeschleunigung, die einem jeden einer Reihe von aufeinanderfolgenden Zylinderereignissen während des Betriebes des besagten Motores entspricht;

Wählen eines Zylinderereignisses, das einem Moment entspricht, für welchen die Brutto-Motorbeschleunigung bestimmt werden soll; und

Zuordnen der besagten Brutto-Motorbeschleunigung zu einem Wert, der im wesentlichen gleich einer versetzten Medianbeschleunigung über eine Reihe der besagten Zylinderereignisse ist, die besagtes gewähltes Zylinderereignis einschließt, wobei besagte Reihe einen echten Medianwert hat, wobei besagte versetzte Medianbeschleunigung einer Kurbelwellenbeschleunigungsmessung entspricht, die den nächsthöheren Wert als der besagte echte Medianwert hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin besagter versetzter Median in einem Verfahren bestimmt wird, das folgende Schritte aufweist:

Ordnen aller besagten Kurbelwellenbeschleunigungsmessungen in besagter Reihe nach ihrem Wert; und

Wählen einer Kurbelwellenbeschleunigungsmessung, die unmittelbar neben einem Medianwert der besagten geordneten Messungen liegt.

3. Verfahren zur Erkennung von Fehlzündungen in einzelnen Zylinderereignissen in einem Verbrennungsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes Verfahren folgende Schritte aufweist:

Messen der Motorbeschleunigung für jedes einer Reihe von Zylinderereignissen während des Betriebes des besagten Motors;

Wählen eines der besagten Zylinderereignisse zur Erfassung von Fehlzündungen;

Bestimmen einer Grundbeschleunigung über eine Reihe von besagten Zylinderereignissen, die besagtes gewähltes Zylinderereignis mit einschließen;

Bestimmen einer Beschleunigungsabweichung des besagten gewählten Zylinderereignisses von besagter Grundbeschleunigung; und

Erfassen einer Fehlzündung des besagten gewählten Zylinderereignisses in Reaktion auf besagte Beschleunigungsabweichung;

worin besagte Grundbeschleunigung unter Verwendung einer Medianbeschleunigung aus besagter Reihe von besagten Zylinderereignissen bestimmt wird, bis eine Fehlzündung erfaßt wird, und worin besagte Grundbeschleunigung unter Verwendung einer versetzten Medianbeschleunigung über besagte Reihe von Zylinderereignissen bestimmt wird, unmittelbar nachdem besagte Fehlzündung erfaßt worden ist, wobei besagte versetzte Medianbeschleunigung einer Kurbelwellenbeschleunigungsmessung entspricht, die den nächsthöheren Wert als der echte Medianwert aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, worin der versetzte Median weiterverwendet wird, bis eine vorgegebene Anzahl von aufeinanderfolgenden Zylinderereignissen erfaßt wird, die keine Fehlzündungen sind.

5. Verfahren nach Anspruch 3, worin eine "no-test"-Bedingung in Reaktion auf vorgegebene Kriterien erfaßt wird, und worin besagte Grundbeschleunigung unter Verwendung eines versetzten Medianwertes bestimmt wird, unmittelbar nachdem besagte "no- test"-Bedingung erfaßt worden ist.

6. Vorrichtung zur Erfassung von Fehlzündungen in einzelnen Zylinderereignissen eines mehrzylindrigen Verbrennungsmotores, folgendes beinhaltend:

einen Kurbelwellendrehungssensor (25),

einen Prozessor zur Analyse der Signale von besagtem Drehungssensor (25) pur Bestimmung von Fehlzündungen, und

Mittel (34) zur Abgabe einer Funktionsfehleranzeige, wenn Fehlzündungen mit einer vorgegebenen Häufigkeit auftreten, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessor (33) ausgelegt ist,

die Motorbeschleunigung zu messen, die jedem von mehreren Zylinderereignissen während des Betriebes des besagten Motors entspricht,

eines der besagten Zylinderereignisse zur Fehlzündungserkennung zu wählen,

eine versetzte Medianbeschleunigung über eine Reihe von besagten Zylinderereignissen zu bestimmen, welche besagtes gewähltes Zylinderereignis enthalten, wobei besagte versetzte Medianbeschleunigung einer Kurbelwellenbeschleunigungsmessung entspricht, die einen nächsthöheren Wert als der echte Medianwert hat,

eine Beschleunigungsabweichung des besagten gewählten Zylinderereignisses von besagter versetzter Medianbeschleunigung zu bestimmen, und

eine Fehlzündung des besagten gewählten Zylinderereignisses anhand besagter Beschleunigungsabweichung zu erkennen.