JP3896165B2

JP3896165B2 - 失火の検出方法

Info

Publication number: JP3896165B2
Application number: JP22051393A
Authority: JP
Inventors: アンゲルマイアーアントン; フォークトトーマス; ヴィーアマンフレート
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1992-08-14
Filing date: 1993-08-13
Publication date: 2007-03-22
Anticipated expiration: 2022-03-22
Also published as: JPH06185400A; EP0583496B1; EP0583496A1; US5377536A; DE59204440D1

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、クランク軸の角速度が測定されかつ該角速度の測定に誤差があっても信頼出来る失火検出が可能である、多シリンダ内燃機関における失火の検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
失火は、廃ガス触媒器が後置接続されている内燃機関では触媒器の損傷を招来する。というのは、燃焼されなかった燃料−空気混合気の再反応によって触媒器に高温が生じるからである。触媒器の使用に無関係に、失火によって廃ガスの品質が劣化される。
【０００３】
失火の検出のためにクランク軸の瞬時の角速度を測定する種々の方法が公知である。失火は、クランク軸の角速度の一時的な緩慢化を来す。このことを検出するために、クランク軸が所定の角度間隔だけ回転する時間間隔（セグメント時間）が測定される。その際時間測定は通例、クランク軸またはそれに連結されている軸におけるマーキングによってまたはこの軸に取り付けられているホイールを用いて行われる。これらのマーキングまたはこのホイールは、それに適しているセンサによって走査される。
【０００４】
測定されたセグメント時間は直接使用されず、それらから、所謂回転不安定値が計算され、それらの場合に使用の方法に応じて、内燃機関の作動の際（加速、減速）に発生する種々のダイナミックな影響が補償される。この形式の方法は例えば、ヨーロッパ特許出願第９２１１１０７８．９号明細書に記載されている。
【０００５】
それから回転不安定値は前以て決められたしきい値と比較されかつこのしきい値を下回った際（失火の際に負の回転不安定値が生じる方法が使用される場合）ないしこのしきい値を上回った際（失火の際に正の回転不安定値が生じる方法が使用される場合）、失火が検出される。それから場合によって、例えば当該の噴射ノズルの遮断のような制御措置を講ずることができる。
【０００６】
この方法は、セグメント時間の測定の際に誤差が発生しないときにしか誤差なく機能しない。
【０００７】
このような誤差は例えば、種々異なったセグメントの大きさ、歯成形の精度、マーキングホイールにおけるディスクのふれおよびセンサにおける誤差から生じる可能性がある。
【０００８】
例えばマーキングされたセグメントがその隣接セグメントより大きければ、クランク軸の緩慢化は歪みを受けかつ誤って失火が検出される。
【０００９】
【発明の課題】
従って本発明の課題は、セグメント時間の測定の際の誤差にも拘らず、信頼出来る失火検出を保証しかつ誤った検出を回避することを可能にする、失火の検出方法を提供することである。
【００１０】
【発明の概要】
この課題を解決するための方法は、請求項１に記載されている。その他の請求項にはこの方法の有利な実施例が記載されている。
【００１１】
セグメント時間の測定の際に誤差を検出しかつ補正するために、本発明の方法では、内燃機関が失火検出を許容しない作動状態−例えば燃料供給が遮断されているときの、推進力遮断の状態−にあるときの時間において、測定されたセグメントの大きさを基準セグメントと比較し、差異を検出しかつ個々のセグメントに対して補正値を計算する方法が使用される。
【００１２】
その際、シリンダに個々に対応付けられているクランク軸セグメントに対して連続的に補正値が計算される。
【００１３】
これらは引き続いて、例えば移動平均化の形において平均化される。
【００１４】
平均化は必要である。その理由は、セグメントの体系的な誤差に、センサの切換精度における公差または通例の振動またはパワトレインからの障害のようなランダムな誤差が重畳されている可能性があるからである。
【００１５】
これらのシリンダに個々の補正値は、繰り返される計算に際して限界値に接近する。論理的には、この限界値に達した際にようやく、発生した誤差の完全な補正が可能である。しかし実際には、この限界値に例えば９５％達した際に申し分ない誤差補正が行われることから出発している。
【００１６】
限界値への接近を迅速に行うために、補正値の計算の開始時に、その都度新しく計算された値が強く関連付けられる平均化を採用することができる。それから補正値を計算するためのサイクル数が大きくなったとき、その都度新しく計算された値を僅かにしか関連付けない平均化に移行することができ、このことは、ランダムな誤差も僅かしか関連付けられない点で有利である。
【００１７】
補正値の、この限界値への接近に相応して、回転不安定のしきい値が整合される。補正値がまだ著しく誤差を伴っている、補正値の計算の開始時において、誤検出を排除するために、回転不安定のしきい値は、失火が負の回転不安定値を生ずる方法が使用される場合には、比較的低い値にセットされ、もしくは失火が正の回転不安定値を生ずる方法の場合には、高い値にセットされる。
【００１８】
それから、補正値の精度が改善されるに従って、しきい値は相応に規定値に高められるかもしくは下降される。
【００１９】
これらの規定値は有利には、特性マップに、誤差のないセグメント測定の場合に対する作動量に依存して、記憶されている。
【００２０】
最も最初の機関作動の場合、使用の平均化定数に依存して、補正値を計算するために必要なサイクル数が計算され、そのサイクル数が経過した後、補正値がセグメント時間測定における誤差を所望の精度（例えば９５％）で補正する。
【００２１】
更に、サイクル計数器および補正値が、前以て決めることができる値、有利には零によって初期化される。
【００２２】
実行されたサイクル数および必要とされるサイクル数は不揮発性メモリに記憶されるので、内燃機関の次の作動開始時にスタート値としてそれらを基礎として使用することができる。
【００２３】
【実施例】
次に本発明を図示の実施例につき図面を用いて詳細に説明する。
【００２４】
ここで参照する回転不安定値を求めるための方法では、失火が発生したとき、計算される回転不安定値は負である。
【００２５】
内燃機関の一番最初の作動開始時において、サイクル計数器およびセグメントに対する補正値は前以て決めることができる値、この実施例においては零によって初期化される。引き続く作動開始時ではその都度、最後の作動において求められかつ記憶された値がスタート値として使用される。
【００２６】
ステップＳ１において、内燃機関はそのときどんな作動状態にあるかが検査される。
【００２７】
推進力遮断の作動状態が存在するとき、即ち燃料供給が遮断されているとき、セグメントに対する新しい補正値が計算される。このために、ステップＳ２において、すべてのシリンダに対してそれぞれのシリンダに対応付けられたセグメントのセグメント時間ＴＧｎが測定される。基準セグメントとの比較によって、セグメント時間の偏差が検出されかつステップＳ３において、そこから、ここでは詳しく説明しない方法に従って、シリンダに個々に対応付けられたセグメントに対する補正値Ｋｎが計算される。これらの補正値はステップＳ４において平均化され、例えば次式に従って移動平均化される：
ＫＭ_ｎ＝ＫＭ_ｎ−１＊（１−ＭＩＴＫＯ）＋Ｋ_ｎ＊ＭＩＴＫＯ
上式中
ＫＭｎ平均化された補正値、
Ｋｎ平均化されない補正値、
ＭＩＴＫＯ０および１の間の値領域を有する平均化定数
である。
【００２８】
この平均化によって、体系的なセグメント誤差に重畳される可能性があるランダムな誤差は取り除かれる。
【００２９】
平均化定数ＭＩＴＫＯは、冒頭に述べたように、これまで計算された補正値の数に依存しているようにすることができる。最初、まだ僅かな補正値Ｋｎしか計算されていないとき、即ち僅かなサイクルしか経過していないとき、平均化定数ＭＩＴＫＯは大きく、例えば０．２に選択される。これにより、その都度新しく計算された補正値Ｋｎが平均値形成に大きくかかわってくる。平均化された補正値が達しようとする限界値ＫＧｎへの迅速な近似が行われる。このようにして、セグメント誤差を“学習し”かつそれらを相応に補正することができる。しかし不都合なことにランダムな誤差も著しくかかわっている。
【００３０】
それ故に後で、既に多くのサイクルが経過したとき、平均化定数は一層小さな値、例えば０．０２にセットされる。
【００３１】
以下に説明するサイクル計数器によってその数が決められる、既に計算された補正値に相応する平均化定数のこの追跡は、複数の段階において行うこともできる。
【００３２】
ステップＳ５において、これまでの補正値は新しく平均化された補正値に置換される。
【００３３】
ステップＳ６において、サイクル計数器ＺＺは１だけ高められる。
【００３４】
サイクル計数器の値が高ければ高い程、即ち既に経過したサイクル数が大きければ大きい程、計算された補正値は平均化されたセグメント誤差を一層良好に補正する。
【００３５】
サイクル計数器の状態は不揮発性メモリに記憶されているので、内燃機関の新しい作動開始の際にスタート値としてこの計数状態にアクセスすることができる。
【００３６】
その後再び、内燃機関のそのときの作動状態が検出されるステップＳ１に戻る。
【００３７】
内燃機関が推進力遮断の作動状態になければ、失火検出を実施することができる。このために、ステップＳ７においてクランク軸セグメントのセグメント時間ＴＧｎが測定されかつこれまで計算された補正係数ＫＭｎによって補正される（ＴＫｎ）。そこからステップＳ８において、ここに詳しく説明しない方法に従って、ダイナミックな機関特性を必要に応じて考慮して、シリンダ個々の回転不安定値ＬＵｎが求められる。
【００３８】
この回転不安定値ＬＵｎは、ステップＳ９において、修正されたしきい値ＭＬＵＧｎと比較される。
【００３９】
この修正されたしきい値ＭＬＵＧｎは、ステップＳ１０に示されているように、内燃機関のそのときの作動量に依存して特性マップから、そこに誤差のないセグメント時間測定を前提として記憶されているしきい値ＬＵＧｎを取り出すことによって、得られる。
【００４０】
その場合このしきい値は、ステップＳ１１において次式に従って修正される：
ＭＬＵＧｎ＝ＬＵＧｎ−（Δα／α＊ＴＧｎ＊Ｆ）＊（ＢＳ−ＺＺ）／ＢＳ
ただし上式中
Δα／α セグメント時間測定の際に発生する可能性がある相対的な最大誤差。測定の
ために使用される、クランク軸に取り付けられた歯付きホイールの場合、こ
の誤差はとりわけ、測定ホイールの製造公差に依存している
Ｆ測定不安定値の計算のために使用される方法に依存した係数
ＭＬＵＧｎ回転不安定の修正されたしきい値
ＬＵＧｎ特性マップから取り出される、回転不安定のしきい値
ＺＺ補正係数を計算するためにこれまで経過したサイクルの数
ＢＳセグメント誤差が例えば９５％まで補正されている、補正係数の限界値への
接近を実現するために必要なサイクル数。ＢＳは、補正値計算の際に使用さ
れる平均化定数の逆数値に正比例しておりかつ次式
ＢＳ＝−１ｎ（Ｇ）／ＭＩＴＫＯ
に従って計算され、ただしＧは、補正されたセグメント時間が誤差のないセ
グメント時間に比してまだ有している残留誤差であり、即ちここでは例えば
０．０５である。
【００４１】
即ちしきい値の修正は、サイクル計数器ＺＺの値に依存している。
【００４２】
サイクル計数器ＺＺが開始値零を有すると、しきい値は値（Δα／α＊ＴＧｎ＊Ｆ）だけ低減される。サイクル計数器ＺＺの値が大きくなるに従って、修正されたしきい値ＭＬＵＧｎは、下から、特性マップから読み出されたしきい値に接近する。
【００４３】
この修正は、ＺＺ＝ＢＳのとき、中止される。
【００４４】
それから、失火検出に対して、特性マップからのしきい値が直接使用される。
【００４５】
ステップＳ９における比較の際に回転不安定値ＬＵｎが修正されたしきい値ＭＬＵＧｎより小さければ、失火が検出される（ステップＳ１２）。これに対してそれが修正されたしきい値ＭＬＵＧｎより大きいかまたは等しいとき、失火は登録されない（ステップＳ１３）。
【００４６】
失火の発生の際に正の回転不安定値が生じる方法では、勿論、しきい値は正でありかつそれは初期フェーズにおいて比較的大きな値への修正が行われる。その際失火は、この正のしきい値を上回ったとき、検出される。
【００４７】
両方の場合が、ステップＳ１４において、統計学的評価部に供給され、そこで個々に検出された失火では、噴射ノズルの遮断のような制御措置をまだ行わず、この種の失火の統計学的な頻度が所定の限界値を上回ったときようやく行われる。
【００４８】
引き続いて再び、内燃機関の作動状態が検出されるステップＳ１に戻る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を説明するための概略図である。
【符号の説明】
ＴＧセグメント時間、Ｋ補正値、ＴＫ補正されたセグメント時間、ＬＵ回転不安定値、ＭＵＬＧしきい値

Claims

クランク軸が個々のシリンダの動作サイクルの間に、前以て決めることができる角度間隔（セグメント）を回転経過するのに必要なセグメント時間（ＴＧｎ）を測定することによって多シリンダ内燃機関における失火を検出する方法において、
−内燃機関が推進力遮断の作動状態にある、即ち燃料供給が遮断されている時間において、
−測定されたセグメント時間（ＴＧｎ）を基準セグメントのセグメント時間（ＴＧ０）と比較し、これにより個々のセグメント大きさの差異を求めかつシリンダに個々に対応付けられているセグメントに対してそれぞれ補正値（Ｋｎ）を計算し、
−そして、内燃機関が推進力遮断の作動状態にない時間において、
−測定されたセグメント時間（ＴＧｎ）と前記補正値（Ｋｎ）とを用いて補正されたセグメント時間（ＴＫｎ）を求め、次に前記補正されたセグメント時間（ＴＫｎ）から回転不安定値（ＬＵｎ）を求め、
−該回転不安定値（ＬＵｎ）をしきい値（ＭＬＵＧｎ）と比較し、
−かつ失火を、失火の発生の際に計算される回転不安定値が負である方法が使用される場合には前記不安定値（ＬＵｎ）が前記しきい値（ＭＬＵＧｎ）より小さいときに検出し、ないし失火の発生の際に計算される回転不安定値が正である方法が使用される場合には前記回転不安定値（ＬＵｎ）が前記しきい値（ＭＬＵＧｎ）より大きいときに検出し、
−前記しきい値（ＭＬＵＧｎ）は、失火の発生の際に計算される回転不安定値が負である方法が使用される場合には、前記補正値（Ｋｎ）がまだ計算されていない、内燃機関の初期の作動において比較的小さい値を有しかつ後続の前記補正値（Ｋｎ）の計算の進行につれて大きな値に高められ、又は、
前記しきい値（ＭＬＵＧｎ）は、失火の発生の際に計算される回転不安定値が正である方法が使用される場合には、前記補正値（Ｋｎ）がまだ計算されていない、内燃機関の初期の作動において比較的大きな値を有しかつ後続の前記補正値（Ｋｎ）の計算の進行につれて小さな値に低減される
ことを特徴とする失火の検出方法。
回転不安定のしきい値（ＭＬＵＧｎ）の低減ないし上昇は、線形に行われる、請求項１記載の失火の検出方法。
線形性係数の大きさは、連続的に計算される補正係数（Ｋｎ）が限界値（ＫＧｎ）に接近する時間に依存している、請求項２記載の失火の検出方法。
回転不安定のしきい値（ＭＬＵＧｎ）の低減ないし上昇は、連続的に計算される補正値（Ｋｎ）が限界値（ＫＧｎ）に接近する関数に従っている、請求項１記載の失火の検出方法。