EP0615582B1

EP0615582B1 - Zündanlage für brennkraftmaschinen

Info

Publication number: EP0615582B1
Application number: EP92923383A
Authority: EP
Inventors: Ulrich Mayer; Peter Kaltenbrunn; Wolfgang Hoeptner; Karsten Mischker
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-12-05
Filing date: 1992-11-12
Publication date: 1996-03-27
Anticipated expiration: 2012-11-12
Also published as: EP0615582A1; JP3231324B2; DE59205878D1; ES2085654T3; JPH07501594A; DE4140147A1; US5490489A; WO1993011356A1

Abstract

Es wird eine Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einer Überwachungsschaltung (9) vorgeschlagen, die dazu dient, bei auftretenden fehlerhaften Zündungen entsprechende Notmaßnahmen zum Schutz des Katalysators einzuleiten. Die Zündanlage umfaßt zu diesem Zweck eine Auswerteeinrichtung (10), die das Zündungs-Diagnose-Signal (ZÜND OK) einer statistischen Wichtung unterzieht und beim Überschreiten einer vorgegebenen Schwelle des gewichteten Zündungs-Diagnose-Wertes (ZÜNTAB) entsprechende Notmaßnahmen einleitet, wobei die Auswertung stetig weitergeführt wird, so daß beim anschließenden Unterschreiten der Fehlerschwelle (AFSDZU) eine Heilung erkannt wird und die Notmaßnahmen zurückgenommen werden.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Zündanlage für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon für Zündanlagen eine Zündkreisüberwachung bekannt, bei der bei jeder Zündung von einem Zündstromsensor ein Sensorsignal erzeugt wird, das in einen Speicher abgelegt und nach jeder Zündung ausgelesen wird. Der Speicherinhalt wiederum wird vor jeder nächsten Zündung zurückgesetzt, so daß bei einem fehlenden Sensorsignal ein Zündausfall erkannt wird. Diese Zündkreisüberwachung bietet aber keine Möglichkeit, die Häufigkeit von Zündaussetzern bzw. die Belastung der Zündanlage aufgrund der Zündaussetzer, zu erfassen. So ist beispielsweise ein einzelner Zündaussetzer dem dann eine sehr große Anzahl ordnungsgemäßer Zündungen folgt, vernachlässigbar, jedoch gleiche Anzahl Zündaussetzer wie ordnungsgemäße Zündungen nachteilig.
Aus DE-A-40 16 307 ist eine Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einer Überwachungsschaltung zur Erzeugung eines digitalen Zündungs-Diagnose-Signals bekannt.
Bei dieser Anlage setzt eine zentrale Steuereinheit das Zündungs-Diagnose-Signal vor jeder Zündung auf ein erstes vorbestimmtes Niveau und schaltet das Zündungs-Diagnose-Signal entweder nach jeder ordnungsgemäßen oder nach jeder nicht ordnungsgemäßen Zündung, wobei die Zündung von einem im Zündkreis angeordneten Sensor überwacht wird, vom Sensorsignal abhängig auf ein zweites Niveau.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Zündanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß ein Zündungs-Diagnose-Signal erfaßt und zylinderselektiv ausgewertet wird.
Dabei wird für jeden Zylinder nach einer Zündung das Zündungs-Diagnose-Signal in einer Auswerteeinrichtung statistisch gewichtet, so daß erst bei einer bestimmten Anzahl Zündaussetzer in einer vorgebbaren Zeit die Schwelle zum Einleiten von Notmaßnahmen zum Schutz des Katalysators überschritten wird. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß die Zündung in dem Zylinder nicht unterbrochen werden muß, und so dieser Zylinder die Möglichkeit der Heilung hat.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Zündanlage möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß zur Bildung des gewichteten Zündungs-Diagnose-Wertes bei einer fehlerhaften Zündung ein Betrag, der größer als 1 ist, zum vorherigen Diagnose-Wert hinzuaddiert und bei einer ordnungsgemäßen Zündung der Wert 1 abgezogen wird. Der Wert, der bei einer fehlerhaften Zündung hinzuaddiert wird, wird in der Applikation für jeden Motortyp ermittelt. Die Schwelle, ab welcher Notmaßnahmen eingeleitet werden, wird ebenfalls in der Applikation festgelegt. Letztendlich sei noch als Vorteil zu erwähnen, daß der gewichtete Zündungs-Diagnose-Wert (ZÜNTAB) bei Erreichen eines applizierbaren Maximalwertes (AFXDZU) auf diesen begrenzt wird und über den Abstand der Fehlerschwelle (AFSDZU) zum Maximalwert (AFXDZU) die Zahl der korrekten Zündugnen bis zu einer Heilungserkennung eines vorher deekten Zylinders festgelegt wird.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 den Prinzipaufbau einer Zündanlage zur Erfassung des Zündungs-Diagnose-Signals, Figur 2 ein Zündungs-Diagnose-Signal, Figur 3 den Programmablauf zur Wichtung des Zündungs-Diagnose-Signals und Figur 4 ein Diagramm des gewichteten Zündungs-Diagnose-Wertes für einen Zylinder.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Figur 1 ist eine verteilerlose Zündeinrichtung dargestellt, die aus einem Mikroprozessor 1, Zündspulen 2 und 3, wobei durchaus auch noch mehr Zündspulen angeschlossen sein können, was mit den gestrichelten Linien angedeutet ist, Zündkerzen 4 und 5, Zündtransistoren 6 und 7, einem Zündstromsensor 8, einer Überwachungsschaltung 9 und einer im Mikroprozessor angeordneten Auswerteeinrichtung 10 besteht.
Die Wirkungsweise dieser Schaltungsanordnung soll im folgenden beschrieben werden. Die Primärwicklungen der Zündspulen 2 und 3 sind mit der Batteriespannung U_B verbunden, so daß bei einer Ansteuerung der Zündtransistoren 6 und 7 vom Mikroprozessor 1 in der entsprechenden Primärwicklung der Zündspule 2 bzw. 3 ein Ladestrom fließt. Die Schließzeiten der Zündtransistoren wird dabei von einem, im Mikroprozessor 1 enthaltenen, Zündungsrechner festgelegt. Zum Auslösen der Zündung wird der Zündtransistor in den sperrenden Zustand gebracht, so daß in den Sekundärwicklungen der Zündspulen eine Hochspannung erzeugt wird, die dann an den Zündkerzen einen Zündfunken bewirkt. Im Sekundärkreis jeder Zündspule ist ein Zündstromsensor 8 zwischen Ausgang der Sekundärwicklung und Masse angeordnet in der Art, daß vorher alle Sekundärwicklungen in einem Punkt 11 zusammengefaßt sind. Damit erfaßt der Zündstromsensor 8 die Signale aller Zündspulen. Zur Erfassung eines Zündungssignals ist es beispielsweise auch möglich, die auf die Primärseite transformierte Brennspannung zu erfassen. Das vom Zündstromsensor 8 erfaßte Zündsignal wird an eine Überwachungsschaltung 9 weitergegeben. Der Ausgang der Überwachungsschaltung wird vor jeder Zündung von dem Mikroprozessor 1 auf High-Niveau gesetzt. Bei jeder ordnungsgemäß verlaufenen Zündung wird, auf Grundlage des vom Zündstromsensor 8 übertragenen Zündungssignals der Ausgang 12 der Überwachungsschaltung von High auf Low geschaltet. Wurde keine Zündung ausgelöst bzw. ist die Zündung nicht ordnungsgemäß verlaufen, so bleibt der Ausgang 12 der Überwachungsschaltung 9 auf High-Niveau. Somit liegt an dem Ausgang 12 der Überwachungsschaltung 9 ein Zündungs-Diagnose-Signal an, welches an die Auswerteeinrichtung 10 des Mikroprozessors 1 geführt wird. Die Auswerteschaltung 10 kann über einen Vergleich mit der Zündfolge das Zündungs-Diagnose-Signal jeweils dem entsprechenden Zylinder zuordnen. Denkbar ist auch eine Schaltung, bei der der Ausgang 12 der Überwachungsschaltung 9 nach einer korrekten Zündung auf High bleibt und eine fehlerhafte Zündung ein Umschalten auf Low bewirkt. Letztendlich ist es auch möglich den Ausgang 12 vor jeder Zündung auf Low zu setzen und bei einer korrekten Zündung auf High umzuschalten bzw. auf Low zu verbleiben.
In Figur 2 ist dargestellt, wie das Zündungs-Diagnose-Signal (Zünd OK) gebildet wird. Das Diagramm zeigt den Kurbelwellenwinkel (KW) der Brennkraftmaschine. Vom Mikroprozessor 1 wird das Zündungs-Diagnose-Signal (Zünd OK) vor jeder Zündung (Z) auf 1 (High) gesetzt, damit hat dieses Zündungs-Diagnose-Signal zum Zeitpunkt der Zündung (Z) jeweils ein vorbestimmtes Niveau. Erfolgt nun im Zylinder 1 (Z1) eine Zündung, so wird das Zündungs-Diagnose-Signal (Zünd OK) vom Signal des Zündstromsensors 8 auf Null gesetzt. Wurde vom Zündstromsensor 8 kein Zündsignal übertragen, wie im vorliegenden Fall bei Zylinder 3 (Z3), so bleibt das Zündungs-Diagnose-Signal auf dem vorbestimmten Niveau (High). Damit entsteht die typische digitale Zündungs-Diagnose-Signalfolge (Zünd OK). Über die Signalfolge läßt sich das Zündungs-Diagnose-Signal in jedem Meßpunkt (MP) einem Zylinder zuordnen. Damit kann der fehlerhaft arbeitende Zylinder diagnostiziert werden.
In Figur 3 ist der Programmablaufplan im Mikroprozessor 1 für die statistische Auswertung des Zündungs-Diagnose-Signals (Zünd OK) dargestellt und soll im folgenden gemeinsam mit der Figur 4 erläutert werden.
Die Figur 4 zeigt die statistische Wichtung der zylinderselektiven Zündungs-Diagnose-Signale (Zünd OK) für einen Zylinder, wie sie im in Figur 3 dargestellten Programm abläuft. Zu Beginn des Verfahrens in Figur 3 wird in einer Abfrage 20 überprüft, ob eine Auswertung der Signale möglich ist. Dabei wird beispielsweise kontrolliert, ob die Batteriespannung U_B die erforderliche Höhe aufweist, da direkt nach dem Start U_B zu klein ist und so keine Signale erfaßt werden. Bei einem ja auf diese Frage, d.h. eine Auswertung ist möglich, wird in einem Arbeitsschritt 21 der Zylinder ausgewählt, dessen Zündungs-Diagnose-Signal (Zünd OK) gewichtet werden soll. Im folgenden Arbeitsschritt 22 wird nach dem Zündzeitpunkt (Z) nun jeweils das Zündungs-Diagnose-Signal (Zünd OK) dieses Zylinders (Z) zur Auswertung herangezogen. In einer Abfrage 23 wird überprüft, ob das Zündungs-Diagnose-Signal (Zünd OK) gleich Null ist. Ist dies der Fall, d.h. die Zündung in dem Zylinder war in Ordnung, so wird in einem Arbeitsschritt 24 von dem gewichteten Zündungs-Diagnose-Wert (ZÜNTAB) der Wert 1 abgezogen. In einer Abfrage 25 wird sodann kontrolliert, ob ZÜNTAB < 0 ist. Ist dies der Fall, so wird im Arbeitsschritt 26 der gewichtete Zündungs-Diagnose-Wert (ZÜNTAB) für diesen Zylinder auf Null zurückgesetzt. Der Nein-Ausgang der Abfrage 25 und der Arbeitsschritt 26 führen zur Abfrage 27. Wurde die Abfrage 23 mit nein beantwortet, d.h. das Zündungs-Diagnose-Signal war für diesen Zylinder nicht ordnungsgemäß, so wird der gewichtete Zündungs-Diagnose-Wert (ZÜNTAB) um einen Betrag (DAFDZU) erhöht. Dieser Betrag (DAFDZU) wird in der Applikation für jeden Motortyp festgelegt. Nach diesem Arbeitsschritt 28 wird in der Abfrage 29 kontrolliert, ob der gewichtete Zündung-Diagnose-Wert (ZÜNTAB) einen maximal zulässigen Begrenzungswert (AFXDZU) überschritten hat. Ist dies der Fall, so wird im Arbeitsschritt 30 der gewichtete Zündungs-Diagnose-Wert auf diesem maximal zulässigen Wert (AFXDZU) begrenzt. Der Nein-Ausgang der Abfrage 29 und der Arbeitsschritt 30 führt ebenfalls an die Abfrage 27. In der Abfrage 27 wird nun überprüft, ob der gewichtete Zündungs-Diagnose-Wert (ZÜNTAB) größer als eine Schwelle (AFSDZU) ist, ab deren Überschreitung Notmaßnahmen zum Schutz des Katalysators eingeleitet werden sollen. Diese Schwelle (AFSDZU) wird in der Applikation für jeden Motortyp festgelegt und kann ebenfalls in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen des Motors veränderbar sein. Dabei wird die Schwelle (AFSDZU) im allgemeinen größer als Null und kleiner oder gleich dem maximal zulässigen Wert gewählt werden. Wurde diese Schwelle (AFSDZU) vom gewichteten Zündungs-Diagnose-Wert (ZÜNTAB) überschritten, so werden im Arbeitsschritt 31 zylinderselektive Notmaßnahmen wie beispielsweise das Abschalten der Einspritzung in diesem Zylinder eingeleitet. Anschließend werden im Arbeitsschritt 32 globale Maßnahmen zum Schutz des Katalysators wie beispielsweise die Abschaltung der Lambda-Regelung vorgenommen. Der Nein-Ausgang der Abfrage 27 führt zu dem Arbeitsschritt 33, durch den keine zylinderselektiven Notmaßnahmen eingeleitet bzw. bisher in diesem Zylinder aktivierte Notmaßnahmen zurückgenommen werden. In der anschließenden Abfrage 34 wird geprüft, ob alle Zylinder (Z₁-Z_n) ordnungsgemäß arbeiten. Ist dies der Fall (Ja-Ausgang), werden im Arbeitsschritt 35 auch die globalen Notmaßnahmen zurückgenommen. Sollte jedoch noch ein Zylinder fehlerhaft arbeiten, so bleiben die globalen Notmaßnahmen aktiviert bzw. werden aktiviert. Im Arbeitsschritt 36 wird anschließend das Zündungs-Diagnose-Signal zurückgesetzt und beispielsweise in einem Speicher abgelegt. In einem Arbeitsschritt 37 wird nun die Zylindernummer um eins erhöht und die Wichtung des Zündungs-Diagnose-Signals für diesen Zylinder vorgenommen. Durch Ablegen des Zündungs-Diagnose-Signals in einem Speicher ist es möglich, beim Besuch einer Werkstatt rückblickend die Funktion der Zündanlage zu überprüfen und eventuell notwendige Reparaturen durchzuführen.
In Figur 4 ist das Zündungs-Diagnose-Signal (Zünd OK) dargestellt. Es ist deutlich zu erkennen, daß jeweils bei einer fehlerhaften Zündung (ZÜND OK =1) der gewichtete Zündungs-Diagnose-Wert (ZÜNTAB) um den Betrag (DAFDZU) im Beispielsfall um 4 erhöht und bei einer ordnungsgemäßen Zündung um 1 dekrementiert wird. Ebenfalls zu erkennen ist die Begrenzung des gewichteten Zündungs-Diagnose-Wertes (ZÜNTAB) auf einen zulässigen Maximalwert (AFXDZU) und auf den Minimalwert 0. Diesem Diagramm ist ebenfalls sehr gut zu entnehmen, daß während der Zeit des Überschreitens der zulässigen Schwelle (AFSDZU) ein Fehler in diesem Zylinder erkannt wird, so daß entsprechende zylinderselektive und globale Notmaßnahmen eingeleitet werden und gleichzeitig eine Fehleranzeige für den Fahrer erfolgt.
Der Abstand des Maximalwertes (AFXDZU) von der zulässigen Schwelle (AFSDZU) bestimmt die Zahl der korrekten Zündungen, die nacheinander an dem betroffenen Zylinder bis zum Erkennen der Heilung des Zündungs-Defekts auftreten müssen.

Claims

Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einer Überwachungsschaltung zur Erzeugung eines digitalen Zündungs-Diagnose-Signals in der Art, daß eine zentrale Steuereinheit der Zündanlage das Zündungs-Diagnose-Signal vor jeder Zündung auf ein erstes vorbestimmtes Niveau setzt und das Zündungs-Diagnose-Signal entweder nach jeder ordnungsgemäßen oder nach jeder nicht ordnungsgemäßen Zündung, wobei die Zündung von einem im Zündkreis angeordneten Sensor überwacht wird, vom Sensorsignal abhängig auf ein zweites Niveau schaltet, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswerteeinrichtung das jeweilige Niveau eines jeden Zündungs-Diagnose-Signals (Zünd OK) zylinderselektiv erfaßt und für jeden Zylinder eine statistische Wichtung mit vorhergehenden Zündungs-Diagnose-Signalen vornimmt und daß ein derart gewichteter Zündungs-Diagnose-Wert (ZÜNTAB) beim Überschreiten einer vorgegebenen Fehlerschwelle (AFSDZU) Notmaßnahmen zum Schutz eines Katalysators einleitet.
Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung den gewichteten Zündungs-Diagnose-Wert (ZÜNTAB) bei jeder fehlerhaften Zündung um einen Betrag (DAFDZU) erhöht und bei einer ordnungsgemäßen Zündung um 1 dekrementiert.
Zündanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei fehlerhafter Zündung der Betrag (DAFDZU) größer 1 ist.
Zündanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlerschwelle (AFSDZU) für jeden Motortyp in der Applikation auf Werte > 1 einstellbar ist.
Zündanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündungs-Diagnose-Wert (ZÜNTAB) auf einen applizierbaren Maximalwert (AFXDZU) begrenzt ist.
Zündanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des Maximalwertes (AFXDZU) zu der Fehlerschwelle (AFSDZU) die Zahl der korrekten Zündungen bis zur Erkennung einer Fehlerheilung bestimmt.
Zündanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Fehlerheilung der Zündungs-Diagnose-Wert (ZÜNTAB) beim Unterschreiten der Fehlerschwelle (AFSDZU) zum Rücksetzen aller Notmaßnahmen führt.
Zündanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten der Fehlerschwelle (AFSDZU) eine Speicherung des Fehlers im Fahrzeug und für den Fahrer eine Fehleranzeige vorgesehen ist.
Zündanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Fehler die Einspritzung des betreffenden Zylinders unterbrochen und die Lambda-Regelung abgeschaltet wird.