ITMI961891A1

ITMI961891A1 - Procedimento per il riconoscimento di irregolarita' di combustione in corrispondenza di uno o piu' cilindri che funzionano costantemente

Info

Publication number: ITMI961891A1
Application number: IT96MI001891A
Authority: IT
Inventors: Andrea Lohmann; Klaus Ries-Mueller; Juergen Foerster
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 1995-09-21
Filing date: 1996-09-13
Publication date: 1998-03-13
Also published as: IT1286923B1; DE19535094B4; JPH09126042A; US5893042A; FR2739140A1; DE19535094A1; FR2739140B1

Description

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Le irregolarità di combustione comportano un aumento delle sostanze nocive emesse durante il funzionamento del motore endotermico e possono inoltre causare un danno al catalizzatore nel tratto di scarico del motore. Per rispettare le norme legislative, per il controllo a bordo di funzioni importanti per i gas di scarico, è necessario un riconoscimento delle irregolarità di combustione nel campo del numero dei giri e nell'ambito del carico. In questo contesto, è noto il fatto che durante il funzionamento con irregolarità di combustione si verificano delle variazioni caratteristiche dell'andamento del numero dei giri del motore endotermico rispetto al funzionamento normale senza irregolarità. Mediante il confronto di questi andamenti del numero dei giri è possibile differenziare fra il funzionamento normale senza irregolarità ed il funzionamento con irregolarit à

Un*sistema di riconoscimento per irregolarità di combustione è costituito dai blocchi funzionali sensoric i , di elaboraz ione de l s egna le e dell ' estrazione delle caratteristiche nonché di classificazione ( fig . 1 ) · La sensorica rileva per esempio dei tempi di segmento, cioè dei tempi, in cui 1 ' albero a manovelle copre un predeterminato capo angolare di rotazione. Nel blocco di estrazione delle caratteristiche, dai tempi di segmento vengono formati dei segnali caratteristici, da cui, nel successivo blocco di classificazione, vengono riconosciute delle irregolarità di combustione per esempio mediante confronti del valore di soglia oppure anche mediante applicazione di reti neurali o di altri noti metodi.

Un sistema che lavora sulla base di confronti dei valori di soglia è già noto dal documento DE-OS 4138 765.

Secondo questo noto procedimento, i segmenti vengono per esempio realizzati mediante demarcazioni su una ruota rivelatrice accoppiata con 1'albero a manovelle. Il tempo di segmento, in cui l'albero a manovelle copre questo ambito angolare, dipende fra l’altro dall'energia trasformata nel tempo di combustione., te irregolarità comportano un aumento dei tempi di segmento rilevati in modo sincrono con 1 'accensione'. Secondo il noto procedimento, dalle differenza disi tempi di segmento viene calcolata una misura per l'irregolarità di funzionamento del motore, laddove in aggiunta a ciò vengono compensati mediante calcolo dei lenti processi dinamici, per esempio, l'aumento del numero dei giri del motore nel caso di un'accelerazione dell'autoveicolo. Un valore di irregolarità di funzionamento, calcolato in questo modo per ogni accensione, viene confrontato in modo sincrono all'accensione con un prestabilito valore di soglia. Un superamento di questo valore di soglia, dipendente eventualmente da parametri di funzionamento come il carico ed il numero di giri, viene valutato quale irregolarità. Questo procedimento si basa infine sull'estrazione delle caratteristiche nell'ambito temporale.

Dai documenti US 5200 899 e US 5239 473 sono noti ulteriori procedimenti che, per l'estrazione delle caratteristiche, sfruttano la trasformazione dei segnali del numero di giri nell'ambito della frequenza per mezzo di trasformazioni discrete di Fuorier. La rappresentazione dei risultati rivela un'applicazione a blocchi della trasformazione ai segnali del numero dei giri, laddove un blocco potrebbe per esempio essere fermato da ’m’ segnali di numero di giri rilevati durante un g'iro di albero a gomiti. In questo modo, però, le Singole irregolarità non vengono risolte in modo ottimale. Eseguendo invece la trasformazione in modo scorrevole, vale a dire se si sposta il blocco di valutazione da ’m ' segnali di numero di giri rispettivamente a meno di una rotazione dell'albero a gomiti, allora ne risultano degli svantaggi nel riconoscimento di irregolarità costanti.

Questi procedimenti rappresentano evidentemente dei risultati di un'analisi a blocchi nel campo della frequenza e non si occupano dell'ulteriore valutazione delle caratteristiche ottenute.

Rispetto a ciò, l'invenzione contiene un completo sistema di classificazione per irregolarità di combustione. Essa si basa su un segnale caratteristico, il quale viene ottenuto mediante valutazione di oscillazioni del numero dei giri mediante modulazione del segnale. L'ottenimento di un tale segnale caratteristico è descritto nella domanda di brevetto DE 19531845.5 che viene d'ora in poi presupposta quale completamente pubblicata. Riassumendo brevemente, la suddetta domanda descrive un procedimento per il riconoscimento di irregolarità di combustione che lavora sulla base di un primo segnale, in cui si riproduce la disuniformità del movimento rotatorio dell’alberò a gomiti del motore endotermico, ed in cui viene generato un secondo segnale che risulta periodico e la cui durata periodica corrisponde alla durata periodica di un segnale di lavoro del motore endotermico od a questa durata periodica divisa da un numero intero k e che presenta un rapporto di fase fisso per il movimento rotatorio ed in cui il secondo segnale viene modulato e filtrato con un segnale basato sul primo segnale ed in cui il terzo segnale modulato che proviene dalla modulazione e dalla filtrazione viene impiegato per il riconoscimento di irregolarità di combustione e per l'identificazione del corrispondente cilindro. Il terzo segnale rappresenta, con riferimento al successivo stadio di classificazione, un segnale caratteristico d'entrata, cui viene riprodotta la disuniformità del movimento rotatorio dell'albero a manovelle del motore endotermico nell'ordine 'k'.

Il segnale caratteristico così ottenuto comprende sia informazioni di frequenza, che informazioni di ambito temporale, per cui viene sostanzialmente aumentata la distanza rumore segnale per i successivi stadi di classificazione.

Limitandosi durante l'estrazione delle caratteristiche sul primo ordine, cioè a k = 1, non è possibile riconoscere irregolarità costanti di cilindri dispaiti simmetricamente nella sequenza d'accensione.

Inoltre , alcune combinazioni di irregolarità costanti di più cilindri ( irregolarità multiple) presentano delle parti nel primo ordine che comportano un falso riconoscimento quale irregolarità costante di un cilindro e causano un'errata identificazione dei cilindri.

Sullo sfondo di questi fatti, l'invenzione si pone il compito di permettere un affidabile riconoscimento di irregolarità costanti in uno o più cilindri, in particolare nell’ambito critico a basso carico ed elevato numero di giri e di cilindri.

Questo compito viene risolto mediante le caratteristiche della rivendicazione indipendente. Alcuni ulteriori perfezionamenti dell'invenzione formano oggetto delle rivendicazioni dipendenti.

A tale scopo, l'elemento essenziale dell'invenzione si riferisce alla classificazione. Mediante valutazione di supplementari segnali caratteristici, ai quali sono associati ulteriori ordini, l'invenzione qui presentata permette il riconoscimento di irregolarità costanti in uno o più cilindri e permette quindi un riconoscimento ed un ' identificazione su cilindro di irregolarità costanti in un cilindro.

Un vantaggio dell ' invenzione è costituito dal fatto che vengono elaborate le informazioni dell'ambito di tempo e di frequenza presenti nel segnale caratteristico impiegato per l'elaborazione, aumentando così sostanzialmente la distanza segnale rumore.

Alcuni esempi esecutivi dell'invenzione verranno a seguito descritti con riferimento ai disegni, nei quali:

la fig. 1 illustra il campo tecnico dell'invenzione,

- la fig. 2 illustra un esempio esecutivo in una rappresentazione a blocchi funzionali,

- la fig. 3 illustra un tipico segnale d'entrata ts(n) dello stadio d'estrazione della caratteristica con irregolarità costanti in uno o più cilindri di un motore a 12 cilindri.

Le figg. 4, 5 e 6 rappresentano a titolo d'esempio le ripercussioni di combinazioni di irregolarità all'interno dei valori dei segnali caratteristici di diversi ordini.

La fig. 1 illustra un motore endotermico 1 con una sensorica, costituita da una ruota rivelatrice d'angolo 2 che supporta demarcazioni e da un sensore d'angolo 4, nonché un blocco 5 che rappresenta simbolicamente l'estrazione delle caratteristiche, un 6 che simbolizza la classificazione ed un mezzo 7 per indicare la presenza di irregolarità di combustione. Il movimento rotatorio della ruota rivelatrice d’angolo accoppiata con l'albero a manovelle del motore endotermico viene trasformato, con l'ausilio del sensore d'angolo 4, realizzato quale sensore induttivo, in un segnale elettrico, la cui periodicità rappresenta una riproduzione del passaggio periodico delle demarcazioni 3 in corrispondenza del sensore d'angolo 4. Il periodo fra una salita ed una caduta del livello del segnale corrisponde quindi al tempo in cui l'albero a manovelle ha effettuato una rotazione su una zona d'angolo corrispondente alla dimensione della demarcazione.

I tempi di segmento vengono elaborati nei successivi stadi, come risulta illustrato nell'esempio esecutivo della fig. 2.

II segnale ts(n) del sensore è all'entrata dello stadio di elaborazione del segnale e dell'estrazione delle caratteristiche. All'interno di questo stadio può avvenire un'elaborazione del segnale mediante compensazione dinamica. Lo stadio di modulazione del segnale serve per l'estrazione di segnali caratteristici qll(n) a qlk(n), i quali sono associati al primo fino al all'ordine 'k'. La formazione dei segnali caratteristici può avvenire corrispondentemente al modo descritto nella domanda di brevetto 19531845.5. Il numero necessario degli ordini dipende dal numero dei cilindri e recita:

per il numero di cilindri = 3: k = 1

per il numero di cilindri = 4: k = 1, 2

per il numero di cilindri = 5: k = 1, 2

per il numero di cilindri = 6:k= lf2f3

per il numero di cilindri = 8:k= l/ 2, 4

per il numero di cilindri = 12: k= 1, 2, 3, 4, 6.

I segnali caratteristici specifici per l'ordine vengono applicati rispettivamente ad un generatore del segnale di riferimento e successivamente ad un formatore di grandezza.

II generatore di segnale di riferimento è caratterizzato dal fatto che, nel caso di piccole variazioni del segnale caratteristico d'entrata, il segnale di riferimento corrisponde al segnale d'entrata filtrato mediante passabasso e che nel caso di grandi variazioni del segnale, il segnale di riferimento viene congelato, finché non si verificano nuovamente delle variazioni del segnale.

Successivamente, i segnali caratteristici vengono sottoposti, dopo la formazione della grandezza, ad un confronto del valore di soglia. I valori di soglia possono essere dipendenti dal campo caratteristico.

La fig. 3 illustra un tipico segnale d'entrata ts(n) con irregolarità costanti ed una pluralità di cilindri nel caso di un motore a 12 cilindri con 2000 giri/min. ed il 32 % di carico. Risulta evidente la piccola distanza di disturbo nel caso di irregolarità di banco, in cui un cilindro su due funziona in modo irregolare. La sequenza di accensione recita:

1- 12 - 5 - 8 - 3 - 10 - 6 - 7 - 2 - 11 - 4 - 9.

Le figg. 4, 5 e 6 illustrano a titolo d'esempio le conformazioni di combinazioni di irregolarità all'interno dei segnali di grandezza caratteristica, i ‘quali sono associati a diversi ordini.

I segnali caratteristici presentano le seguenti caratteristiche :

Nel segnale caratteristico per il primo ordine viene chiaramente riprodotta 1'irregolarità costante di un cilindro. Le irregolarità multiple costanti distribuite asimmetricamente sui cilindri provocano un'ampiezza più. grande di circa dell' 1,5. Le irregolarità multiple costanti e le irregolarità di banco distribuite simmetricamente a coppie sui cilindri non generano alcune parti. La breve parte dei cilindri 1+6 è da ricondurre al disinserimento sfalsato nel tempo di entrambi i cilindri.

Nel segnale caratteristico per il secondo ordine, le irregolarità distribuite simmetricamente a coppie sui cilindri generano delle parti che superano almeno del doppio quelle delle irregolarità costanti in corrispondenza di un cilindro. Le irregolarità multiple costanti distribuite asimmetricamente sui cilindri presentano in questo ordine delle parti, mentre le irregolarità di banco non sono rilevabili. Quasi tutti i tipi di irregolarità costanti generano più o meno delle parti accentuate nel sesto ordine. Le parti dell 'irregolarità di banco superano almeno di cinque volte quelle dell'irregolarità costante in corrispondenza di un cilindro.

Queste caratteristiche formano la base per l'ulteriore valutazione dei segnali caratteristici nella fig. 2. I segnali caratteristici, dopo la formazione della grandezza, vengono sottoposti ad un confronto del valore di soglia. I valori di soglia possono essere dipendenti dal campo caratteristico.

All'atto del superamento del primo valore di soglia da parte del valore del primo segnale caratteristico associato al primo ordine , viene temporaneamente riconosciuta un ' irregolarità su un cilindro.

Ali ' atto del superamento di almeno un valore di soglia da parte del valore degli ulteriori segnali caratteristici d'entrata, i quali rappresentano degli ordini più alti, oppure all'atto del superamento del secondo valore di soglia più elevato da parte del valore del primo segnale caratteristico, viene commutato in modo attivo il segnale di riconoscimento per irregolarità costanti su una molteplicità di cilindri ecm(n).

Per mezzo di un'ulteriore concatenazione logica, viene garantito che nel caso di un segnale di riconoscimento attivo per irregolarità costanti su più cilindri, il segnale di riconoscimento per irregolarità costanti in corrispondenza di un cilindro ecs(n) viene commutato in modo costantemente inattivo e, nel caso di un segnale di riconoscimento inattivo per irregolarità costanti su più cilindri, il segnale di riconoscimento temporaneamente impostato per irregolarità costanti su un cilindro viene commutato verso l'esterno.

Claims

RIVENDICAZIONI 1 . Procedimento per il riconoscimento di irregolarità di combustione sulla base di un primo segnale caratteristico d ' entrata , in cui viene riprodotta la disuniformità del movimento rotatorio (sulla base del numero di giri o dei tempi di segmento) del motore endotermico all'interno del primo ordine, il cui valore viene confrontato con un primo valore di soglia e con un secondo valore di soglia più grande, nonché sulla base di ulteriori segnali caratteristici d'entrata, in cui viene riprodotta la disuniformità del movimento di rotazione (sulla base del numero dei giri o dei tempi di segmento) del motore endotermico vali'interno di ulteriori ordini, il cui numero dipende dal numero dei cilindri del motore endotermico ed i cui valori vengono confrontati rispettivamente con un valore di soglia associato ad ogni ordine, caratterizzato dal fatto che - all'atto del superamento del primo valore di soglia mediante il valore del primo segnale caratteristico d'entrata viene riconosciuta innanzi tutto un'irregolarità costante di un cilindro e - che, all'atto del superamento di almeno un valore di soglia mediante il valore degli ulteriori segnai^, caratteristici d ' entrata associati oppure all'atto del superamento del secondo valore di soglia da parte del valore del primo segnale caratteristico, diventa attivo un segnale di riconoscimento per irregolarità costanti in più cilindri e - che, nel caso del segnale di riconoscimento attivo per irregolarità costanti in più cilindri, il segnale di riconoscimento per irregolarità costanti in un cilindro viene commutato costantemente in modo inattivo e - che, nel caso di un segnale di riconoscimento inattivo per irregolarità costanti in più cilindri, viene commutato verso l'esterno il temporaneo segnale di riconoscimento per irregolarità costanti in un cilindro.
2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato da fatto che - nel percorso del segnale dei singoli segnali caratteristici d'entrata, prima o dopo la formazione del valore assoluto per il confronto del valore di soglia viene commutato un generatore di segnali di riferimento e - che in questo generatore di segnali di riferimento avviene un livellamento del segnale mediante filtrazione a passabasso lineare o non
3. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che, nel caso di un segnale di riconoscimento inattivo per irregolarità costanti in più cilindri e nel caso di un segnale di riconoscimento attivo per irregolarità costanti in un cilindro, avviene un'identificazione del cilindro che funziona irregolarmente ed una commutazione verso l'esterno.
4. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che, nel caso di un segnale di riconoscimento attivo per irregolarità costanti in più cilindri, dai segnali caratteristici avviene un'identificazione almeno dei due cilindri che funzionano in modo costantemente irregolare.