SE520578C2 - Förfarande för registrering av feltändning med hjälp av varvtalsvariationer - Google Patents

Description

lO 15 20 25 520 578 2 Säkerheten med vilken feltändningar kan upptäckas enligt detta förfarande, avtar självfallet ju mindre enskilda feltändningar påverkar vevaxelns varvtal.

Feltändningsregistreringens tillförlitlighet sjunker därför med ökande antal cylindrar i förbränningsmotorn och med ökande varvtal såväl som med avtagande last.

Mot denna bakgrund är uppfmningens syfte att åstadkomma ett förfarande som förbättrar säkerheten i feltändningsregistrering i förbran" ningsmotorer med högt cylindertal även vid höga varvtal och liten last.

Detta syfte uppnås genom de egenskaper som anges i den kärmetecknande delen av kravet l. Fördelaktiga vidareutvecklingar av uppfinningen beskrivs i de osjälvständiga kraven.

Den uppfinningsenliga utvärderingen av differensen mellan segmenttidssigrialer filtrerade med olika snabba lågpassfilter beror på följande fysikaliska bakgrund och innebär följande fördelar: Vid en feltändning frigörs inte energi i motorn såsom förutsett. Genom den på grund av detta uteblivna acceleration av vevaxeln uppträder en eller flera förlängda segmenttider. Denna händelse inträffar inom en mycket kort tidsperiod. De båda lågpassfiltren kan endast följa den med olika fördröjningar. Vid bildandet av differensen mellan de två filterutgångssigrialema visar sig därför i samband med en feltändning en tidsbegränsad ändring av filterdifferensen. Med andra ord: F ilterdifferensens förlopp visar när feltändningar uppträder bestämda kännetecken, vars uppfinningsenliga utvärdering leder till en förbättrad igenkännmgssäkerhet.

Det är vidare fördelaktigt att bildandet av ñlterdifferenssignal enligt krav 1, elirninerar den för feltändningar ointressanta oförändrade andelen av segmenttidssignalen. Däremot bibehålls segmenttidsvariationer med frekvenser mellan vevaxelns och kamaxelns varvfrekvens vid differensbildandet. 10 15 20 25 520 578 _) Bildandet av en filterdifferenssigrial enligt uppfinningen leder till en tydlig signal, i syrmerhet när de av feltändningar orsakade segmenttidsändringarna befinner sig i detta frekvensområde, alltså verkar över flera segment, såsom är fallet i syrmerhet vid höga varvtal. Därigenom lämpar sig det uppfinningsenliga förfarandet i syrmerhet för feltändningsregistrering i det området som hittills har varit kritiskt avseende igenkänningssäkerhet, nämligen vid höga varvtal.

Företrädesvis förmedlas ett mått för ändringarna på basis av frlterdífferensens förlopp mellan två i samma riktning på varandra följande passeringar av nollnivån i filterdifferensen.

Nämnda mått för ändringarna kan förmedlas utan stora problem, genom att successivt på varandra följande värden för filterdifferensen värdemässigt summeras, varvid filterdifferensvärdena även kan vägas.

En Vägning av filterdifferenskurven med filterdifferensens arnplitud är speciellt fördelaktig, dvs. med avståndet av minimivärdet från det därpå följande maximum, respektive omvänt.

I stället för en utvärdering av filterdifierensen mellan två nollpunkter kan även ett förhandsbestämt område omkring en enda nollpunkt användas. Företrädesvis används då en passering av nollnivån från negativa värden till positiva värden.

Fördelen med denna variant visar sig i den oftast brantare stigningen genom nollnivån från minus till plus jämfört med den motsatta riktningen. Med denna effekt " inträffar en mindre påverkan på grund av dynamisk motordrift och stokastiska störningar.

Utföringsexempel på uppfinningen kommer i den följande beskrivningen att beskrivas med hänvisning till ritningarna. 10 20 25 520 578 4 I detalj visar figur 1 ett utföringsexempel på uppfinningen i ett blockdiagrarn. Figur 2a visar förloppet av segmenttider och figur 2b visar förloppet av den uppfinningsenligt bildade filterdifferensen.

Figur 1 visar en förbränningsmotor 1 med ett vinkelgivarhjul 2 som uppbär markeringar 3, en vinkelsensor 4, block 5 och 6 som vardera representerar ett lågpassfilter, en kopplingspunkt 7 för att bilda filterdififerensen, dvs. för att bilda differensen mellan utsignalema från lågpassfiltren, ett block 8 som symboliserar bildandet av ett mått för ändringarna i filterdifierensen, ett block 9 för att jämföra utgängssigrialen från blocket 8 med ett tröskelvärde och ett organ 10 som registrerar tröskelvärdesöverskridandena i blocket 9 som feltändningar, dvs. visar, räknar och/eller sparar.

Funktionsblocken realiseras företrädesvis genom programmering av en dator, i vilken en räkneenhet mellan ett ingångsblock och ett utgångsblock förmedlar data på ett känt sätt, i vilket program lagrade i ett minne används.

Den roterande rörelsen hos det med förbränningsmotoms vevaxel kopplade vinkelgivarhjulet omvandlas med hjälp av vinkelsensom 4, som är realiserad som en iridulrtivsensor, till en elektrisk signal, vars periodförlopp är en avbild av hur markeringama periodiskt passerar vinkelsensom 4. Tiden mellan en ökning och en minskning av signalrnätaren motsvarar därmed den tid under vilken vevaxeln har roterat vidare över ett vinkelornråde motsvarande en markering.

Vinkelgivarhjulet är indelat i segment, varvid varje segment uppvisar ett förhandsbestämt antal markeringar och omfattar det dödläge som finns i varje cylinders förbränningstald. Onikring denna punkt är ett rotationsvinkelområde (pk definierat, som exempelvis vid en fyracylindrig motor sträcker sig över hälften av vinkelgivarhjulets markeringar. De till ett vevarelvarv tillhörande vinkelorrtrådena kan vara åtskilda från varandra, ansluta till varandra eller även överlappa. I det första fallet finns det markeringar som inte hör till något vinkeloniråde, i det andra fallet 10 20 25 520 578 5 tillhör varje markering ett vinkelområde, och i det tredje fallet kan vid varje tillfälle samma markering tillhöra olika vinkelområden. Godtyckliga längder och lägen är därmed möjliga för vinkelområdena.

De till respektive vinkelområde tillhörande segrnenttiderna lågpassfiltreras parallellt i blocken 5 och 6, varvid i detta utföringsexempel lågpassfiltret 6 skall vara det snabbare. I blocket 7 subtraheras signalen från det snabbare lågpassfiltret fiån signalen från det långsammare lågpassfiltret.

Segmenttidsförlängningen i fallet med en feltändning och även den förkortning som uppträder i anslutning till denna visar sig härnâst i signalen från det snabbare filtret och först fördröjt i signalen från det långsammare filtret. Därigenom visar sig hämäst ett negativt förlopp för frlterdifferensen, och ett positivt förlopp i anslutning till detta.

I blocket 8 förmedlas ett mått för ändringen i ñlterdifferensen. Därtill kan exempelvis en förmedling av nollpunkterna tjäna, kompletterat med en uppsurrimering av värdena av filterdifferensen mellan två på varandra följande passeringar av nollnivån i samma riktning. Värdet av summan är då ett mått på ändringen i differensen mellan filterutgångarna. När detta mått i blocket 9 överskrider ett förhandsbestämt tröskelvärde, värderas detta i blocket 10 såsom varande en feltändning, dvs. räknas och/eller sparas och/eller visas som en sådan.

I figur 2a är tiderna ts i vilka vinkelområdena passeras på grund av vevaxelns roterande rörelse utsatta. Det har därvid antagits att det firms en feltändning i cylinder k. Den med feltåndning förbundna minskningen i vridmoment leder till en ökning av det tillhörande tiden ts.

Figur 2b visar förloppet av den uppfinningsenligt bildade filterdifferensen vid inverkan av en feltändning. 10 15 30 520 578 6 Hos den visade varianten används filterdifferensens passering av nollnivån från plus till minus. Om en sådan föreligger, förmedlas ett mått för ändringarna i filterdifferensen på basis av dess förlopp mellan två i samma riktning förekommande nollnivåpasseringar. Därtill kan, exempelvis efter en första nollnivåpassering från plus till minus, värdena av filterdifferensen i takt med segmenttidernas följd värdemässigt summeras, tills en sådan nollnivåpassering ånyo inträffar. Då sätts värdet av summan till noll och summeringen börjar på nytt. Också efter en längsta varaktighet som skall tillämpas, avbryts summeringen.

Såsom visas i figur 2b, kommer summan av de summerade värdena att förstöras med ökande signalamplitudutslag. Små värden av summan, såsom de uppträder vid stokastiska variationer av filterdifferensen omkring nollnivåii, kommer därvid inte att överskrida ett tröskelvärde som skall tillämpas. F eltändningar leder däremot till stora värden av summan och kan därför igenkännas på grund av överskridandet av tröskelvärdet.

Före eller efter surnmeringen kan filterdifferensvärdena därtill förses med vägningsfalctorer. Som sådana lämpar sig i synnerhet differenser mellan maxirna och minima i filterdifferenskurvan i det utvärderade området mellan de betraktade nollpunkterna.

I en variant av förfarandet används filterdifferensens nollnivåpassering från minus till plus. Om en sådan föreligger beräknas en parameter utifrån summan av filterdifferensvärdena från ett förhandsbestämt område omkring nollpunkten och används som mått för ändringarna i differensen. Summan kan även vägas multiplikativt med dififerensen mellan filterdifferensens maximum och minimurn i detta område. Området kan till exempel ligga centrerat omkring nollpunkten och ha ungefär samma längd som ett kamaxelvarv. Fördelen med denna variant ligger i att filterdifferenskiirvan oftast är brantare vid passeringen av nollnivån från minus till plus (i motsättning till den motsatta riktningen 'från plus till minus) och till följd av detta mindre påverkan från dynamisk motordrift och stokastiska stömingar. 10 15 20 25 520 578 7 Det beskrivna förfarandet visar icke-linjära kombinatiomn av storheter härledda från filterdifferenskurvan. De tar hänsyn både till själva signalamplitudutslaget, dess minima och maxima inom ett litet område, såväl som filterdifferensktirvans förhållanden i frekvensområdet i form av nollpunkternas läge. Med andra ord: de baseras på letandet efter en bestämd karaktäristisk kun/form i det tidigare förmedlade signalförloppet. Denna karaktäristiska kurvfonn kännetecknas av ett kun/minimum < noll och ett därpå följande maximum > noll, vilka måste inträffa inom ett kamaxelvaiv. Det kan noteras, som Supplement, att hänsyn måste tas till filtrens korrekta fasläge, inbördes och i förhållande till den betraktade segmenttiden med index n under filtreringen. Det snabba filtret kan exempelvis realiseras genom ett bildande av ett medelvärde av segmenttider under ett halvt kamaxelvarv, och det långsamma filtret motsvarande genom framtagandet av ett medelvärde över ett större område, exempelvis ett helt kamaxelvarv, omfattande nämnda halva kamaxelvarv.

Det på detta sätt bildade filterdifferensvärdet kan altemativt förses med vägningsfaktorer före eller efter summeringen.

Lämpade vägningsfaktorer är i synnerhet differensvärdena vid det lokala minimum och vid det lokala maximum i området omkring nollpunktema. Dessa kan förmedlas och skillnadsvärdet mellan dessa värden kan användas som vägningsfalctor.

I det uppfinningsenliga förfarandet kan exempelvis värdena för differens eller vägningsfaktorernas värden eller differensens och vägningsfaktoremas värden kvadreras.

Claims (10)

1. 0 20 520 578¿,:1.,, 8 _ P.Ans. Nr 9703694-1 2002-*11-01 Patentkrav l. Förfarande för registrering av feltändningar i en intern förbränningsmotor med en vevaxel och ett givarhjul kopplat till vevaxeln, och en sensor, varvid feltändningar registreras på basis av ett tidsförlopp av rotationsrörelsen hos givarhjulet och givar- hjulet har förbestämda segment som passerar sensorn, vilket förfarande innefattar följande steg: sensorn används för att registrera segmenttider i vilka segmenten passerar sen- sorn så att sensorn alstrar en sensorsignal vilken representerar segmenttiderna; - sensorsignalen matas såsom insignal till ett första och ett andra lågpassfilter pa- rallellkopplade med varandra, så att en första och en andra utsignal alstras, vilka reagerar olika snabbt på ändringar i insignalen; - differensen mellan den första och den andra utsignalen bildas, vilken differens varierar med tiden; - ett mått för ändringen i differensen bildas; - måttet jämförs med ett tröskelvärde, och - en rörelse av måttet över tröskelvärdet bedöms som en feltändning.

2. Förfarande enligt krav 1, varvid nämnda differens definierar en nollnivåpassering när differensen går från negativ till positiv eller omvänt och varvid förfarandet vida- re innefattar stegen att: differensens nollnivåpasseringar i en förhandsbestämd riktning bestäms, måttet bildas på basis av ett förlopp av differensen mellan två på varandra föl- jande nollnivåpasseringar. Lo.) .

3. Förfarande enligt krav 2, vidare innefattande stegen att: differensen bildas i takt med en följd av nämnda segmenttider; Um l0 15 l x) 520 “Pärt 9 - differensens på varandra följande värden mellan nämnda nollnivåpasseringar summeras - den på detta sätt framkomna summan används som mått för ändringama i diffe- YCIISCII.

4. Förfarande enligt krav 3, varvid de på varandra följande värdena före eller efter summeringen förses med vägningsfaktorer.

5. Förfarande enligt krav 4, vidare innefattande stegen att värdena för differensen bestäms vid det lokala minimum och det lokala maximum mellan nämnda två nollnivåpasseringar; differensvärdet mellan dessa värden bestäms; och differensvärdet används såsom vägningsfaktor.

6. Förfarande enligt krav 5, varvid åtminstone en av följande kvadreras: värdena för nämnda differens; värdena för vägningsfaktorerna och värdena för differensen och vägnings faktorerna.

7. Förfarande enligt krav 2 varvid det första lågpassfiltret är ett snabbt lågpassfilter och det andra lågpassfiltret är ett lågpassfilter som är långsammare än det första lågpassfiltret, varvid nollnivåpasseringarna har en förhandsbestämd övergång från positiva till negativa värden när värdet från det första lågpassfiltret subtraheras från värdet från det andra lågpassfiltret när differensen bildas och nollnivåpasseringarna har en förhandsbestämd övergång från negativa till positiva värden när värdet från det andra lågpassfiltret subtraheras från värdet från det första lågpassfiltret.

8. Förfarande enligt krav l vidare innefattande stegen att - en nollnivfåpassering av differensen i en förhandsbestämd riktning bestäms; - värdena för differensen från ett förhandsbestämt område omkring nöllpunkten summeras; och 10 520 s7sg,,¿ 10* I. - summan används såsom ett mått för ändringarna i differensen.

9. F örfarande enligt krav 8 vidare innefattande stegen att värdena av differensen från ett fbrhandsbestämt område omkring nollpunkten sum- meras, värdena av differensen från det förhandsbestämda området bestäms vid det lokala minimum och vid det lokala maximum; differensvärdet mellan nämnda värden bestäms; och de summerade värdena vägs med skillnadsvärdet.

10. Förfarande enligt krav 9 varvid det förhandsbestämda området ungefär innefat- tar differenserna vilka bildas under ett kamaxelvarv och det förhandsbestämda om- rådet symmetriskt innefattar nollpunkterna.