ITMI960905A1

ITMI960905A1 - Procedimento per riconoscere mancate combustioni

Info

Publication number: ITMI960905A1
Application number: IT96MI000905A
Authority: IT
Inventors: Manfred Mezger; Asmus Volkart; Klaus Ries-Mueller; Rainer Frank; Sigrid Hafner
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 1995-05-19
Filing date: 1996-05-07
Publication date: 1997-11-07
Also published as: CN1136133A; DE19518411A1; JPH08312445A; FR2734326A1; IT1282569B1; FR2734326B1; ITMI960905A0; US5726352A; KR960041689A

Description

DESCRIZIONE

Stato delia tecnica

L 'invenzione riguarda,un procedimento ,. per riconoscere mancate combustioni per motori_ endotermici come,quelli impiegati per l'azionamento di. autoveicoli.

_Mancate combustioni portano ..ad un aumen- -to delle_sostanze inquinarii emesse dur_ante_l'esercizio del motore endotermico ed inoltre possono portare ad un danneggiamento di un c.atalizzatore nel.trat-. to deL gas di scarico del motore. Per soddisfare a-'-requisiti di legge relativi all sorveglianza On board di funzioni rilevanti dei gas di-scarico ènecessario un riconoscimento di mancate combustioni -nell'intera gamma del numero di giri e.del carico.- 1 A tale riguardo è noto .che durante il funzionamento con mancate combustioni,si verificano variazioni ca- -ratteristiche dell'andamento del numero di giri del motore endotermico rispetto al-funzionamento,normale senza .mancate combustioni. Con il_raffronto,di questi andamenti,del numero di giri è possibili,.distinguere tra funzionamento normale senza mancate combustioni e funzionamento con mancate combustioni, _ Un procedimento operante su questa base è già noto dal DE-OS-4138 765.

Conformemente a questo noto procedimento ad ogni cilindro è associato un intervallo dell'angolo dell'albero a gomiti indicato come segmento. Il tempo di segmento in cui l'albero a gomiti percorre questo intervallo angolare dipende fra l'altro dalla energia convertita nella cadenza di combustione. Mancate combustioni portano ad un aumento dei tempi di segmento rilevati sincronicamente all'accensione. Conformemente al noto procedimento da differenze di tempi di segmento viene calcolata una misura per la irregolarità di funzionamento del motore, laddove vengono calcolatorbamente compensati aggiuntivamente lenti processi dinamici, ad esempio l'aumento del numero di giri del motore nel caso di una accelerazione del veicolo. Un valore di irregolarità di funzionamento, calcolato in tal modo per ogni accensione, viene parimenti raffrontato sincronicamente con l'accensione con un valore di soglia prestabilito. Un superamento :di questo valore di soglia eventualmente dipendente ’ da parametri di esercizio, come carico e numero di ' giri, viene valutato come mancata combustione,

La sicurezza con cui conformemente a qu6sto procedimento è possibile riconoscere mancate combustioni , diminuisce naturalmente in misura tanto maggiore quanto meno singole mancate combustioni influen zano il numero di giridell'albero a gomiti. Pertanto essa diminuisce al crescere.del numero dei cilindri del motore endotermico ed al crescere del numero di giri nonché al diminuire,del carico.

Davanti .a questa situazione l'invenzione si pone il compito di .indicare un procedimento-, che migliora ulteriormente la sicurezza di -riconoscimento di mancate combustioni per motori endotermici con alto numero di cilindri, anche nel caso di alti numeri' di giri e carichi modesti.

Questo problema viene risolto con la combinazione di caratteristiche della rivendicazione 1»1

Elementi sostanziali della soluzione ini dicata consistono in primo luogo nell'impiego di una grandezza vettoriale come grandezza -di-test dell»irre golarità di funzionamento. Ciò significa: invece di confrontare due valori ha luogo un raffronto di due oppure più vettori pluridimensionali-, laddove-un vettore viene formato rispettivamente per ogni accensione da tempi di segmento misurati attuali, Questo vettore viene raffrontato con almeno un vettore di riferimento caratteristico ad esempio per il funzionamento-con mancate combustioni o il funzionamento normale. I vettori di riferimento adì-esempio vengono-determinati- empiricamente per punti di -funzionamento -individuali e memorizzati in-campi caratteristici. In talmodo il noto raffrontomonodimensionale-di una grandezza di test dell 'irregolarità, di funzionamento coniun valore di soglia viene ampliato ad un raffronto fluìdimensionale. Questo ampiamento a più.di-mensioni fa aumentare la .sicurezza di riconoscimento delle mancate combustioni in gamme critiche del· carico/numero di giri tuttavia soitanto quano il-vettore di riferimento è adattato di volta in volta bene all'attuale punto di funzionamento -definito dal carico e dal numero di giri.-Per evitane una pluralità di-vettoridi riferimento per tutti gli accoppiamenti carico/ numero di giri verificantisi anche nel caso di accelerazioni positive e negative, la formazione vettoriale delia grandezza test della-irregolarità-di funzionamento viene combinata con la compensazione dinamica dei.singoli .elementi vettoriali. Ossia: processi-dinamici denti, ad esempio l'aumento del numero di giri del motorenel caso di una accelerazione del veicolo, vengono compensati calcolatoriamente con la formazione dei singoli elementi del vettore dell 'irregolarità di funzionamento. Di conseguenza con un numero definì di vettori di riferimento che.sono stati forma -ti di volta in volta per. condizioni stazionarie, è possibile effettuare anche un- .ri cono scine et o_di man -cate combustioni in stati di . esercizi o non stazionari. Nel seguito l'invenzione viene illustrata dettagliata. mente con riferimento ai-disegni.

In particolare:

la figura 1 mostra il-campo tecnico dell 'invenzione,

- le figura 2 rappresenta- un -calcolatore adatto alla attuazione del procedimento secondo l'invenzione,

la figura -3 illustra il noto principio per formare tempi di segmento-come base di una misura per la irregolarità di funzionamento sulla base- di misurazioni del numero di. giri,

la- figura 4 presenta l 'influenza di - una accelerazione sulla misurazione di tempi di -segmento, la figura 5 illustra uno schema-di funzio namento come esempio,di realizzazione del procedimento secondo l’invenzione, e

la figura 6 illustra il raffronro secondo l 'invenzione di grandezze vettoriali -per ricono scere mancate combustioni,

- la figura 7 illustra un Ensemble di vettori di riferimento, individuali di punti di esereizio., mediante un campo caratteristico 4x4 in funzione di carico,e numero di giri del motore endotermico·

La figura i mostra un motore endotermico 1 con una ruota.2 di trasduttore angolare, portante mareaggi 3, nonché un sensore angolare 4.ed una,parete di,comando 5, La,rotazione della,ruota del trasduttore angolare, accoppiata con l’albero a gomiti del motore endotermico con l'ausilio del sensore,angolare 4 , realizzato come sensore induttivo viene convertita in un segnale elettrico, la cui periodicità rappresenta,ima rappresentazione del passaggio periodico dei marcaggi 3 davanti al.sensore angolare 4· La durata,fra un aumento ed una caduta del.livello di .segnale corrisponde pertanto al.tempo,in cui l'albero a gomitila ruotato ulteriormente su un intervallo angolare corrispondente all*entità del marcaggio. Questi intervalli di tempo nell’apparecchio di, comando 5 è realizzato come calcolatore vengono elaborati ulteriormente a formare una misura LUT per la irregolarità di funzionamento del motore endotermico. Esempi di calcoli LUT vengono presentati più avanti.. Il calcolatore impiegato a tale scopo,puòessere strutturato ad esempio come rappresentato.nella figura 2. In base a ciò una.unità di calcolo 2.1 fa da intermediaria fra un blocco di entrata -2.2 ed un blocco di uscita 2.3 utilizzando programmi e dati memorizzati in una memoria 2.4. ;La figura 3a mostra esemplificativamente una divisione della ruota di trasduttore angolare in quattro segmenti, laddove ogni segmento presenta un numero prestabilito di marcaggi, Il mareaggio OTK è associato a quel punto morto superiore del movimento del pistone del k-esimo cilindro di unjnotore endotermico, in questo esempio ad otto cilindri, che si trova nella cadenza _di combustione di questo cilindro, Attorno a questo punto è definito un intervailo_dell' angolo di rotazione φk, che in questo esempio si . estende su un quarto dei marcaggi della ruota del trasduttore angolare. Analogamente alle cadenze di combustione dei rimanenti cilindri sono associati intervalli angolari φ1 fino a φ 8, laddove in,questo caso si parte dal principio a quattro tempi, in cui Inalbero a gomiti per un completo ciclo di lar . voro ruota due volte, Pertanto_ad esempio l'intervallo 1 del primo cilindro corrisponde allintervallo φ 5 del quinto cilindro ecc. Gli intervalli angolari relativi ad un giro dell'albero a gomiti possono essere reciprocamente peparati, possono raccordarsi l'uno alljpltro o sovrapporsi, Nel primo caso,esistono marcagli che .non sono associati ad alcun intervallo angolare, nel secondo caso ogni mareaggio appartiene -ad esattamente un intervallo-angolare e nel terzo ca-. so rispettivamente gli stessi marcaggi possono essere associati a differenti intervalli,angolari.Sono pertanto pensabili posizioni e lunghezze a piacere degli,intervalli angolari. ;Nella figura 3b sono riportati i tempi ts, nei quali gli intervalli angolari vengono-per-. corsi damovimento rotatorio dell'albero.a gomiti.-In tal caso si è supposta una mancata..combustione-nel cilindro k. La mancanza di coppia collegata-con questamancanza porta-ad un aumento del.relativo-intervallo di tempo ts. Gli intervalli di tempo ts pertan to rappresentano già.una misura per l'irregolarità di -funzionamento adatta in via di principio perriconoscere mancate combustioni. Con adeguata elaborazione degli intervalli di tempo ts,.specialmente con-la-fornazione di differenze di vicini intervalli di tempo e normalizzazione di .queste differenze sulla terza potenza dell'intervallo di tempo ts (i)a formare una cadenza di accensione con indice i,il valore della orregolarità di funzionamento.riceve la dimensione di una accelerazione e, come è risultato empiricamente, presenta un migliorato rapporto segnaie/rumore. ;la figura 4 illustral 'influenza di variazioni del numero di giri sul rilevamento -delle durate ts. E'rappresentato il caso di una diminuzlone del numero di giri, come quella che si vecifica tipicamente nella fase di rilascio di un autoveicolo· Per compensare,questo effetto., che si manifesta con un prolungamento relativamente uniforme dei tempi rilevati ts,.è noto ad.esempio il fatto di formare. un termine di correzione K e di tener .così,conto nel calcolo del valore delle irregolarità di funzionamento, del fatto che viene compensato l'effetto di pro-. lungamento, ;La figura 5 mostra un esempio di realiz -zazione del procedimento secondo l'invenzione Dopo . il rilevamento di tempi di .segmento ts(i) nella fase Si, nella fase.S2 vengono formati valori delle,irre--golarità di funzionamento Lut(i) come,funzione dei tempi di segmento rilevati. In tal.caso l'indice i indica una determinata cadenza di accensione, cosicchéi valori delle irregolarità di funzionamento vengono -attualizzati sincronicamente.all'accensione. Nell'ambito del procedimento secondo l'invenzione questi-singo li valori dell'irregolarità di funzionamento vengonoconsiderati come elementi di un vettore dell'irregolarità di funzionamento LUT(i). Da valori consecutivi delle irregolarità di funzionamento Lut(i+1). ;nella fase S3 viene formato un vettore LUT(i) dell ' irregolarità di funzionamento che nell'esempio di realizzazione riferito ad un motore ad otto cilindri per una cadenza di accensione-con indice i possiede la seguente forma: ;;; ;; In altre parole: in questo caso per un motore a z cilindri viene formato un vettore a z di-, laddove di volta i n volta si è tenut o conto del valori delle irregolarità di ;che sono stati formati durante un ciclo dilavororispettivamente durante un iro dell'albero a camme. Con i valori-di parametri di esercizio a esempio,ca rico e numero di giri, attuali nell 'istante della cadenza di accensione i, nella fase S4 viene raggiunto aiindirizzo un campo. caratteristico , in ui sono- me morizzati vettori di rif erimento individuali dei .· punti ..di esercizio. Sarebbe- pensabile ad esempio -uncampo caratteristico quattro volte quattro in fun-L zione di carico e numero di giri, in cui- sono -memorizzati i vettori di riferìmento Rn≡.(Rn(i),Rn(i+1 ,Rn(i+7)) , che sono caratteristici per funzionamento norma e esente da mancate combustioni Un tale campo caratieristico è rappresentato nella figura 7. ;Successivamente una fas.e.SS serve a determinare una dimensione di distanza fra gli attuali vettori-di irregolarità di funzionamento e vettori di riferimento Rn. Questa può essere ad esempio la . distanza euclidea Ae. ;; ;; Alternativamente è possibile pensare anche l’impiego di altre dimensioni di sistanza a piacare.. Se la_distanza Ae in una fase S6 supera un valore di soglia prestabilito_SA, allora ciò viene valutato come comparsa di una mancata combustione e viene incrementato ad esempio nella fase S7 un contatore di errori, ad esempio viene contata progressivamente una variabile F. Se il numero F di errori oppure la freqpenza uguale al numero di^errori' per unità di tempo, con cui sono comparse mancate combustioni, supera un valore prestabilito FS, il che viene controllato mediante la fase s8, ciò può essere indicato ad esempio al conducente dell autoveicolo inserendo una lampada di errore nella fase 'S9. ;Il calcolo di un singolo valore di irre golarità di funzionamento Lut(i) per una cadenza di accensione con indice i nella fase S2, in cui ha luogo una compensazione di lenti effetti dinamici, può essere effettuato ad esempio nel modo seguente.1 Lut(i) = termine di base - termine di correzione K-per la compensazione dinamica ;;; ;; Generalizzando su z cilindri la norma corrispondente risulta: ; - ;;con (z) — uguale numero dei cilindri del motore endotermico, ;-La formazione del vettore dell'irregolarità di funzionamento LUT(i) nella fase S3 può avvenire per il -fatto che si considerano valori .di,irregolarità di -funzionamento consecutivi relativi a cadenze di accensione con indici i, i+1, i+2, come elementi con vettore dell'irregolarità di funzionamento LUT(i). Ossia : da singoli elementi vettoriali Lut(i) -secondo l'invenzione nell'esempio di realizza -zione riferito ad un motore ad otto cilindri per una cadenza -di accenzione con indice i viene formato un.vettore _ _ ;;; ;; -- Una alternativa a questa formazione vet- _ toriale consiste nel considerare i segmenti ts(i) direttamente come misura per la irregolarità di funzionamento e di formare il vettore dell’irregolarità di funzioname_nto nel modo seguente:' ;;; ;; E’ anche possibile determinare il vettore dell'irregolarità di funzionamento da differenze di tempi di segmenti: ;; ;; Inoltre è ..possibile rappresentare il vet-tore dell'irregolarità di funzionamento ad esempio _ nel seguente modo come differenza di un vettore di ba se B e di un vetto.re di correzione dinamico K: ;; _ ;;z) = -numero di cilindri_del.motore-endotermico ;e(p)= valore fisso. ;In entrambi gli esempi di realizzazione precedenti si possono anche realizzare-di volta in volta al posto delle differenze ts(i+j)-ts(i+3-1) con j=1 2 z i tempi (ts(i+j))/(ts(i )) normalizzati su ts(i). ;Per formare una dimensione-di distanza fra i vettori attuali dell*irregolarità di funzionamento e i vettori di riferimento-Rn nella fase S5 è possibile,impiegare,ad esempio la distanza euclidea

Ae.

Il valore Ae illustrato insieme ad un vettore LUT dell'irregolarità di funzionamento e-ad un vettore di riferimento Rn nella figura 6. Come alternativa alle fasi S4, S5, S6 rappresentate nella figu- — ra si può prestabilire anche per ciascun intervallo - — del numero di giri di carico un vettore-di riferimento Ra 'che è caratteristico per l'esercizio con mancate combustioni. In questo,caso una mancata-combustione viene riconosciuta quando la distanza fra il vettore LUT di (i), formato per una cadenza di accensione (i), e il relativo vettore di riferimento Ra scende-a-1-disotto di un prestabilito valore di soglia.

Come iulteriore alternativa si prende in considerazione un raffronto con -due.vettori,di riferimento Ra, Rn, Questa alternativa è caratterizzata dal fatto che per rispettivamente un intervallo del numero-di giri di carico sono prestabiliti almeno-, due vettori di riferimento Rn e Ra., laddove Rn è prestabilito per il funzionamento normale senza mancate combustioni mentre Ra è prestabilito per funzionameli ti con mancate combustioni, e inoltre dal fatto che viene riconosciuta una mancata combustione, quando la distanza dal vettore LUT di (i), formato,per una cadenza di.accensione, e dal vettore Rn è superiore alla distanza dal vettore Ra.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per ric.onoscere_mancate 1 combustioni in un motore endotermico..pluricilindrico, con le seguenti fasi: _ - rilevamento dell'intervallo di tempo ts(i), in cui l'albero a gomiti del motore endotermi-. co percorre un prestabilito intervallo delliangolo di rotazione (φ ) per ogni cadenza di -accensione (i) del motore endotermico, -calcolo di una misura Lut.(.i) per l ' irre -golarità di funzionamento del motore endotermico, par- . tendo da almeno un tempo rilevato ts(i) per ogni cadenza di accensione (i) del.motore endotermico.,. - formazione di-una grandezza vettoriale LUT(i) da almeno due misure lut.(i), lut(j), con le . almeno due misure come elementi vettoriali .per ogni csdenza di accension (i), -calcolo della distanza fra il..vettore LUT(i) e almeno un_prestabilito vettore di riferimen to Rn e oppure Ra, - riconoscimento di una mancata combustio ne, quando la distanza fra i due vettori soddisfa ad una condizione prestabilita.
2 , Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato,dal fatto che per il calcolo di un singolo-elemento vettoriale (Lut.)di (i).-viene -formata una-grandezza di correzione (.
K) per liinfluenza di variazioni del numero di -giri medio- dei motore endotermico per la compensazione,di questa influenza sui tempi .rilevati(ts(i) e se ne tiene conto per il calcolo di un.singolo elemento vettoriale, 3.
Procedimento secondo-la rivendicazione 1 oppure 2, caratterizzato.dal.fatto,che per ' differenti-gamme di carico/numero di giri del moto-1 re endotermico si impiegano differenti vettori di riferimento, 4, Procedimento secondo la rivendicazio ne 3 , caratterizzato dal fatto che per rispettiva— mente una gamma del numero..di giri di carico è 1 _ prestabilito un vettore di rif erimento Rn^ che è. caratteristico per-funzionamento normaie senza mancate combustioni, nonché dal fatto che viene riconosciuta una mancata combustione quando la distanza fra il vettore LUT(i) formato per una cadenza di accensione (i), e il relativo vettore di riferimento Rn supera un valore di soglia,prestabilito, 5· Procedimento secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che per rispettivamente una-gamma del numero di giri di carico è prestabilito un vettore di.riferimento Ra, che è caratteristico per il funzionamento con mancate combustioni', nonché dalfatto che..viene riconosciuta una mancata -combustione.quando la distanza fra il vettore.
LUT(i) formato per una cadenza di accensione (i),-e il relativo vettore.di riferimento Ra scende al disotto di un valore di soglia prestabilito.
6, Procedimenro.secondo la rivendicazio ne 3, caratterizzato dal fatto che per rispettivamente una gamma del numero di giri di carico sono presta biliti almeno due vettori di riferimento Rn e Ra, laddove Rn è prestabilite per .funzionamento normale senza mancate combustioni mentre Ra è prestabilito per funzionamento con mancate combustioni, nonché dal fatto che viene riconosciutauna mancata combustione quando la distanza fra il lettore LUT di (i), formato per una .cadenza di accensione (i), e il vettore Rn è superiore alla.distanza dal vettore Ra.-.
Procedimento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che per calcolare un singolo elemento vettoriale (tu.t) di (i)la grandezza di ' correzione (K) viene.sottratta da un termine-di base (B), laddove (B) e (KJ vengono formati.rispettivamente da singoli tempi associati ts(i-j),....,ts(i),.....ts(i+j) 8.
Procedimento secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che (Lut.)-di (i) viene formato come
con. ( z) — numero dei cilindri del motore endotermico , 9 · Procedimento secondo la rivendicazio- . ne 1, caratterizzato dal fatto che il vettore (iut) di (i) viene formato come . ._ con (z) ==_.numero dei cilindri del motore endotermico, _
10, Procedimento secondo la rivendicarzione 1, caratterizzato dal .fatto .che.i tempi_rilevati ts(i) forniscono direttamente la jnisura per la irregolarità di funzionamento, nonché .dal fatto che il vettore (Lut) di (i) viene formato come.

con (z) = numero dei cilindri,del motore,endotermico,_ _
11, Procedimento secondo„la rivendicazione 1, caratteriz-zato dal.fatto che_come misura Lut per l ' irregolarità di funzionamento vengono formate differenze di tempi ts(i ) , nonché dal fatto che il vettore LUT(i) viene formato come _

con (z) = numero dei cilindri del motore endotermico.
12. Procedimento zione 7, caratterizzato dal fatto che il (Lut di (i) viene formato,come

e (z) = numero dei cilindri del motore endotermico e (p) = valore fisso*
13. Procedimento secondo la rivendicazione li oppure 12, caratterizzato dal fatto che al posto delle differenze tsf i+i )-vs( i+j+1) i=1,2,... z vengono utilizzati i tempi-(t≤X t s(i )-) normalizzati su ts(i). 14· Procedimento secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto. che gli intervalli dell' angolo di rotazione assuono una posizione a piacere ed una lunghezza a piacere.