WO2001059422A1 - Verfahren zur verbrennungsaussetzererkennung bei mehrzylindrigen verbrennungsmotoren mit mehreren gleichzeitig zündenden zylindern - Google Patents

Verfahren zur verbrennungsaussetzererkennung bei mehrzylindrigen verbrennungsmotoren mit mehreren gleichzeitig zündenden zylindern Download PDF

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WO2001059422A1
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cylinder
crankshaft
misfire
segment
cylinders
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PCT/DE2001/000267
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Michael Lehner
Heiko Oertel
Klaus Ries-Mueller
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02P17/00—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
    • F02P17/02—Checking or adjusting ignition timing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
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    • F02D41/008—Controlling each cylinder individually
    • F02D41/0085—Balancing of cylinder outputs, e.g. speed, torque or air-fuel ratio

Definitions

  • the invention relates to a method for misfire detection in multi-cylinder internal combustion engines with several cylinders firing simultaneously with the features mentioned in the preamble of claim 1.
  • Processes for misfiring detection are used both in gasoline engines in order to identify non-circular engine operation, which can be caused by valve coking or, for example, in the case of direct-injection engines due to quality variations in the characteristics of injection valves, and to minimize them by suitable control devices, and especially by misfires to avoid deterioration of the exhaust gas values due to an engine defect and to protect the exhaust gas catalytic converter. If a motor defect visible through misfiring is recognized, the driver can be warned, for example, by a warning lamp. -? -
  • Such methods make use of the knowledge that a non-combustion within a cylinder of an internal combustion engine leads to characteristic changes in the torque curve of the engine compared to normal operation. By comparing the torque curves, a distinction can thus be made between normal operation of the engine without misfires and what is known as a misfire-prone operator. Intermittent operation of one or more cylinders contributes to the overall torque curve of the engine with a smaller contribution, this contribution being able to be determined by recording the actual torques of the cylinders by evaluating the time curve of the crankshaft or camshaft rotation. According to the generic method, a specific range of piston movement of each cylinder or other cylinders that ignite at the same time is assigned a crankshaft angle range known as a segment.
  • the segments relating to each cylinder or cylinders are realized, for example, by markings on a sensor wheel coupled to the crankshaft.
  • the segment time ie the time in which the crankshaft sweeps over the corresponding range of the segment, depends essentially on the energy converted in the combustion cycle. Misfires spark due to the lack of torque contribution to an increase in ignition-synchronized summarized segment times, which are determined for each segment by scanning the markings on the sensor wheel by a suitable sensor. The smoother the engine runs, the smaller the differences between the individual segment times.
  • a measure of the uneven running of the engine is calculated from differences in the segment times, additional basic conditions, such as the increase in engine speed during vehicle acceleration, being computationally compensated .
  • the uneven running value calculated in this way for each ignition of a cylinder or a plurality of cylinders firing simultaneously is compared in a subsequent method step with a setpoint comparison with a threshold value. If the determined uneven running exceeds the threshold value, which may depend on operating parameters such as load and speed, this is evaluated as a misfire of the cylinder in question. If misfires have been determined, their number is added. If a certain misfire rate is exceeded, for example, a suitable warning device points to this irregularity hm.
  • the method according to the invention for misfiring detection of combustion misfires offers the advantage that misfires can also be assigned when two cylinders ignite simultaneously and thus make a common torque contribution. In addition, it can be ensured that if several are ignited at the same time In spite of the fact that the distance between the uneven running values is smaller in this case, reliable detection of combustion misfires occurs.
  • a misfire in the opening crankshaft segment areas can be determined, or it can first be assumed that there is a misfire in one of the simultaneously igniting cylinders.
  • misfire of the cylinders is brought about by a suitable engine intervention. This can be, for example, the suppression of the injection for the cylinder in question.
  • the cylinder which has a misfire without engine intervention is determined by measuring the change in the uneven running values in the relevant crankshaft range with the simultaneously igniting cylinders.
  • the uneven running value can be assumed that the switched-off cylinder has no misfires and only through the induced switch-off does the crankshaft segment in question no longer provide any torque contribution at all.
  • the measurement of the change in the uneven running value can be carried out on the one hand by comparing the values before and after the cylinder shutdown, but it has proven to be particularly advantageous to measure the uneven running value within the framework of a setpoint comparison with the threshold value for the misfire and delivery rate.
  • the relevant threshold value permits reliable misfire detection and is already stored in the system as a characteristic value.
  • the further measurement of the change in the uneven running values carried out as part of the check can also be carried out by comparing the setpoint value with the threshold value for misfire detection in the case of single cylinder ignition.
  • FIG. 1 a schematic representation of the crankshaft circle segment around the ignition TDC in an 18-cylinder engine
  • FIG. 2 a flow chart of the method according to the invention.
  • the method according to the invention can be applied, for example, to an 18-cylinder engine, the engine being composed of three cylinder banks A, 3 and C stands.
  • a crankshaft revolution of 360 degrees is divided into six crankshaft segments in FIG.
  • the ignition sequence for a crankshaft revolution shown in FIG. 1 is thus exemplified as follows:
  • the individual cylinders of the cylinder bank A therefore make a torque contribution with each ignition and, analogously, the jointly igniting cylinders of the cylinder banks B and C likewise make a common torque contribution during a crankshaft segment.
  • the furdel shaft segment corresponds to the movement of a cylinder piston piston of cylinder bank A or cylinder banks B and C during the expansion phase of the internal combustion engine after the ignition point.
  • the values of the uneven running LUT which are decisive for the detection of combustion misfires result as a function of the segment times, ie. H. the times that the crankshafts, for example FIG. 1, schematically illustrate the six individual sub-segments of a total revolution.
  • Incomplete combustion or misfiring within a crankshaft segment leads to a reduced torque output within this segment, and consequently to an increase in the time span by which the crankshaft covers the corresponding segment.
  • the segment times can be scanned, for example, by a sensor wheel connected to a crankshaft or camshaft, on which the segment range limits are marked, which can be scanned by a suitable sensor.
  • the rough running values LUT are formed therefrom in a manner known from the prior art and serve as a basic value for the misfire detection.
  • FIG. 2 shows the method for misfire detection in an 18-cylinder engine with three cylinder banks A, B and C as part of a block diagram. After calculating the rough running values LUT m of a calculation unit 1, these are fed to a comparison block 2. In comparison model 2, the incoming rough running value LUT is compared with a fixed threshold value SW X.
  • the evaluation unit 2 determines that the uneven running value LUT of a segment of the cylinder bench A is greater than the threshold value SW X , there is a misfire of the cylinder in question.
  • This information can be sent to a control unit 7 which, on the basis of the determined running irregularities, calculates adjustment or correction factors individually for a change in the detection time or the ignition time of the cylinder affected by a misfire, so that after the ignition time has been corrected or E - peak time to avoid dropouts.
  • the misfires of the relevant cylinder can be paid in order to notify the driver of a possible defect in the engine, for example by lighting up a warning lamp, in the event of a corresponding number of misfires.
  • the method described so far is unproblematic for those segment areas which are assigned to the cylinder bench A with the individual igniting cylinders. If a combustion engine takes place in the simultaneously igniting cylinders of cylinder banks B and C, the torque delivered is reduced compared to the segments of cylinder bank A by only 50% of the torque reduction that would occur if one cylinder bank a cylinder failed. Since the comparative threshold value S x is selected with a corresponding safety factor, it cannot be ruled out that a misfire due to the lower torque reduction and the resulting smaller values of the uneven running LUT may result in a misfire of one of the two simultaneously igniting cylinders of the cylinder banks B and C is not recognized as a misfire.
  • the uneven running value LUT determined is fed to a second comparison means 3, which is compared with a second threshold value SW 2 . If the unsteady running LUT is less than the threshold SW t , then, according to the evaluation module 3, none of the two are identical. a cylinder misfire occurs and the combustion misfire is terminated.
  • the evaluation module 3 determines that the uneven running value LUT is greater than the second threshold value SW_, it can be assumed that one of the two simultaneously igniting cylinders has a combustion misfire.
  • a control unit 4 switches off one of the two cylinders, in the present exemplary embodiment the cylinder of the cylinder bank B.
  • the shutdown takes place, for example, by undermining the injection, which has the result that an artificial dropout is brought about for the cylinder in question.
  • the cylinder deactivation results in two possibilities for the continuously determined uneven running LUT of the two simultaneously igniting cylinders.
  • the additional method steps provide, after checking the change in the uneven running value as a result of the cylinder deactivation in the case where there is no increase in the uneven running value, the cylinder of the cylinder bank B which has been switched off by then is switched on again by a control unit 5, whereas the opposite the cylinder bench C is switched off. If there is then an increase in the uneven running values for the crankshaft segment in question, it can be concluded with absolute certainty that there is a misfiring operation on the cylinder B of the cylinder bank B that has been re-activated.
  • the checking of the uneven running value LUT to determine whether there is an increase after switching on a cylinder bank can expediently be carried out by carrying out a comparison of the uneven running values LUT with threshold values SW 3 , the threshold values SW 3 being of the order of magnitude that of the Threshold values SWi can correspond.
  • the described method according to the invention can also be used with internal combustion engines in which a cylinder for better combustion of the gas mix two spark plugs are used.
  • the method can be used to sense the failure of a spark plug, since in this case too there is a loss of torque in the corresponding crankshaft segment.
  • the threshold values SW_, SW 2 and SW 3 are adapted accordingly, since during menteinbuß ⁇ fails over a spark plug, in contrast to the use of the above method at g ⁇ schild ⁇ rt ⁇ n two simultaneously firing cylinders only to a maximum torque of 20% leads ,

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrennungsaussetzererkennung bei mehrzylindrigen Verbrennungsmotoren mit mehreren gleichzeitig zündenden Zylindern, bei dem bei jeder Kurbelwellenumdrehung Laufunruhewerte durch Messung von Segmentzeiten ermittelt werden, wobei die Segmentzeiten die der Kolbenbewegung einzelner Zylinder nach deren Zündzeitpunkt entsprechenden Zeiten umfassen, in der die Kurbelwelle einen zugehörigen Kreissegmentwinkelbereich überstreicht. Es ist vorgesehen, dass aus den ermittelten Laufunruhewerten (LUT) durch einen Sollwertvergleich mit einem Schwellwert (SW2), ein Verbrennungssaussetzer in den betreffenden Kurbelwellenkreissegmentbereichen ermittelt wird, bei einem Verbrennungssaussetzer in einem Kurbelwellensegmentbereich mit gleichzeitig zündenden Zylindern in einem dieser Zylinder ein Aussetzerbetrieb herbeigeführt wird und durch Messung der Veränderung der Laufunruhewerte im Kurbelwellensegmentbereich mit den gleichzeitig zündenden Zylindern nach Herbeiführung des durch den Motoreingriff bedingten Aussetzerbetriebes der Zylinder ermittelt wird, welcher ohne Motoreingriff einen Verbrennungsaussetzer aufweist.

Description

Verfahren zur Verbrennungsaussetzerer ennung bei mehrzylindrigen Verbrennungsmotoren mit mehreren gleichzeitig zündenden Zylindern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrennungsaussetzererkennung bei mehrzylindrigen Verbrennungsmotoren mit mehreren gleichzeitig zündenden Zylindern mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.
Stand der Technik
Verfahren zur Verbrennungsaussetzererkennung werden sowohl bei Ottomotoren eingesetzt, um einerseits einen unrunden Motorlauf, der beispielsweise durch Ventilverkokungen oder bei direkt einspritzenden Motoren durch Qualitatsstreuungen der Kennwerte von Einspritzventilen hervorgerufen werden kann, zu er- kennen und durch geeignete Regelvorrichtungen zu minimieren, andererseits vorallem um durch Aussetzer infolge eines Motordefektes bedingte Verschlechterungen der Abgaswerte zu vermeiden und den Abgaskatalysator zu schützen. Wird ein durch Aus- setzεr ersichtlicher Motordefekt erkannt, so kann αer Fahrer beispielsweise durch eine Warnlampe dar- - ? -
auf Hingewiesen werden, um eine schnellstmögliche Reparatur zu veranlassen.
Derartige Verfahren nutzen die Erkenntnis, dass ei- ne nicht erfolgende Verbrennung innerhalb eines Zylinders eines Verbrennungsmotors charakteristische Änderungen des Drehmomentverlaufes des Motors gegenüber dem Normalbetrieb nach sich zieht. Durch den Vergleich von Drehmomentverlaufen kann somit zwischen Normalbetrieb des Motors ohne Aussetzer und sogenanntem aussetzerbehaf eten Betπer unterschieden werden. Ein aussetzerbehafteter Betrieb eines oder mehrerer Zylinder tragt zum Gesamtdrehmomentverlauf des Motors mit einem geringeren Bei- trag bei, wobei sich dieser Beitrag durch eine Erfassung der Istmomente der Zylinder über eine Auswertung des zeitlichen Verlaufes der Kurbel- oder Nockenwellendrehung bestimmen lasst. Gemäß dem gat- tungsgemaßen Verfahren ist einem bestimmten Bereich der Kolbenbewegung jedes Zylinders oder menrerer gleichzeitig zündender Zylinder ein als Segment bezeichneter Kurbelwellenwinkeloεreich zugeordnet. Die zu jedem Zylinder bzw. den Zylindern genorεnden Segmente werden beispielsweise durch Markierungen auf einem mit der Kurbelwelle gekoppelten Geberrad realisiert. Die Segmentzeit, d. h. die Zeit, m der die Kurbelwelle den entsprechenden Wmkelßereich dεs Segmentes überstreicht, hangt wesentlich vom der im Verbrennungstakt umgesetzten Energie ab. Aussetzer funren infolge des mangelnden Momenten- beitrages zu einem Anstieg der zundungssynchron er- fassten Segmentzeiten, die für jedes Segment durch Abtastung der Markierungen am Geberrad durch einen geeigneten Sensor ermittelt werden. Je gleichmäßiger der Motor lauft, desto geringer fallen die Un- terschiede zwischen den einzelnen Segmentzeiten aus. Nach bereits aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, oeispielsweise der DE-OS 4138765, wird aus Differenzen der Segmentzeiten ein Maß für die Laufunruhe des Motors berechnet, wobei zusatz- liehe Rahmenbedingungen, wie beispielsweise der Anstieg αer Motorαrehzahl bei einer Fahrzeugbeschleunigung, rechnerisch kompensiert werden. Der so für ede Zündung eines Zylinders oder mehrerer gleichzeitig zündender Zylinder berechnete Laufunruhewert wird m einem anschließenden Verfahrensschπtt zun- dungssynchron m einem Sollwertvergleich mit einem Schweliwert verglichen. Überschreitet der ermittelte Laufunruhewεrt den ggf. von Betriebsparametern wie Last und Drehzahl abhangigen Schwellwert, so wird dies als Aussetzer des betreffenden Zylinders gewertet. Sind Aussetzer ermittelt worden, so wird, deren Anzahl addiert. Bei Überschreitung einer bestimmten Aussetzerrate weist dann beispielsweise eine geeignete Warnemrichtung auf diese ünregelma- ßigkeit hm.
Das beschriebene Verfahren aus dem Stand der Technik hat sich prinzipiell für Verbrennungsmotoren mit einzeln zündenden Zylindern durchaus bewahrt. Bei Verbrennungsmotoren mit mehreren gleichzeitig zündenden Zylindern ergiot sich die Problematik, dass bei einer Aussetzererkennung für ein Kurbelwellensegment, in dem beispielsweise zwei Zylinder gleichzeitig zünden, keine Erkennung dahingehend erfolgen kann, welcher der beiden Zylinder Verbren- nungsaussetzer aufweist. Darüber hinaus besteht bei Verbrennungsmotoren mit mehreren gleichzeitig zündenden Zylindern das Problem, dass bei aussetzerbehaftetem Betrieb eines dieser Zylinder der dadurch bedingte Drehmomentabfall, der an der Kurbel- welle gemessen wird, zwar vorhanden ist, aber im Gegensatz zum Aussetzen eines einzeln zündenden Zylinders erheblich geringer ausfällt, da der betreffende andere Zylinder einen normalen Verbrennungsvorgang aufweist.
Dies hat zur Folge, dass beim Vergleich der Laufunruhewerte von Kurbelwellensegmεntbereichen mit mehreren gleichzeitig zündenden Zylindern Aussetzεr aufgrund des zur Erkennung bei EinzelZündung not- wεndig höhεr angεsetzten Schwellwertes unter Umständen nicht erkannt werden.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verbrεnnungs- aussetzererkennung bietet dεmgεgεnüber dεn Vorteil, dass eine Zuordnung von Aussetzern auch dann vorgenommen werden kann, wenn zwei Zylinder gleichzeitig zünden und somit einen gemeinsamεn Drεhmomentbei- trag leisten. Darüber hinaus kann sichergestellt werden, dass bei mehreren gleichzeitig zündenden Z lmdern trotz des m diesem Falle geringeren Storabstandes der Laufunruhewerte eine sichere Erkennung von Vεrbrennungsaussetzεrn erfolgt. Diese Vorteile werdεn dadurch erzielt, dass aus den εr- mittelten Laufunruhewerten für Kurbεlwεllensεg- mentbereiche mit mehreren gleichzeitig zündenden Zylindern durch einen Sollwertverglεicn mit einem Sch εllwεrt, welcher wεrt aßig niedriger ist als der Scnwεllwεrt für die Aussetzerprufung m Kurbεl- wεllensegmentbereichen mit einzeln zündenden Zylindern, ein Verbrεnnungsaussetzer m der oetrεffendεn Kurbεl ellenkreissegmentbereichen ermittelt werαεn kann, ooei zunächst anzunehmen ist, dass ein Aussetzer m einem der gleichzeitig zündenden Zylinder vorliegt. Zur Ermittlung, welcher der Zylinder von dem Verbrennungsaussetzer betroffen ist, wird m einem der Zylinder ein Aussetzerbetriec durch einen geeigneten Motoreingriff herbeigeführt. Hierbei kann es sich beispielsweisε um diε Unterbindung dεr Einspritzung für den betreffεndεn Zylinder handeln. Nachdem ein Zylinder somit abgeschaltet oder ausge- blεndεt worden ist, wird durch Messung der Verandε- rung der Laufunruhewerte im betreffenden Kurbelwεl- lεnsεgmentbεreich mit den glεichzeitig zündenden Zylindern der Zylinder ermittelt, welcher ohne Motoreingriff einen Verbrennungsaussetzer aufweist. Bleiben αiε Laufunruhewertε gεgenubεr den vor dem Motoreingriff der Zylmderabschaltung festgestellten Werten unverändert, so war der abge- schaltete Zylinder schon vor seiner A_cSchaltung an dεr Drehmomenterzeugung nicht beteiligt. Verändert sich nach Abschaltung eines Zylinders der Laufunru- hewert so ist davon auszugehen, dass der abgeschal- tεte Zylinder keine Verbrennungsaussetzer aufweist und erst durch die herbeigeführte Abschaltung das betreffendε Kurbεlwellensegment nunmεhr ubεrhaupt keinen Drehmomentbeitrag mehr liefert. Die Messung der Veränderung der Laufunruhewertε kann zum einen durch Vergleich der Werte vor und nach der Zylm- dεrabschaltung εrfolgen, es hat sich jedoch als be- sonders vorteilhaft erwiesεn, die gemessenen Laufunruhewertε im Rahmen eines Sollwεrtvεrgleiches m t dεm Schwεllwert für diε Aussetzerεrkεnnung bεi Emzelzylmderzundung durchzufuhren. Der diesbεzug- lichε Schwεllwert εrlaubt eine sichere Aussetzεrer- kennung und ist gleichzeitig bereits als Kennwert im System gespeichert.
Weitere εpεziεllε Ausgεstaltungen des erfmdungsgε- massεn Verfahrens ergeben sich zusammen mit der technischen Lehre des Anspruches 1 aus den Merkmalen der Unteranspruche .
Es hat sich m diesem Zusammenhang als zweckmäßig erwiesen, dass zur zusätzlichen Prüfung dεs ausset- zerbehafteten Zylinders dεr Motoreingriff m einem weiterεn Verfahrensschritt auf den zuerst nicht abgeschalteten, nicht aussetzerbεhafteten Zylinder anzuwenden, wobei gleichzeitig der als aussεtzer- behaftet vorermitteltε Zylinder eingeschaltet wird. Nach Durchfuhrung dieses Vεrfahrensschritteε wird durch eine weitere Messung die Veränderung des Lau- funruhewertεs in dε betreffenden Kurbelwellensegmentbereich ermittelt. Ein entsprechendεr Anstieg der Laufunruhewertε diεnt als abschließender Hinweis darauf, dass der bereits als aussetzer- bεhaftet vorerkannte Zylinder wirklich betroffen ist, da in diesem Fall durch die entsprechende Um- schaltung beide Zylinder keinen Momentenbeitrag liefern.
Auch diε im Rahmεn der Überprüfung durchgeführte weitere Messung dεr Veränderung der Laufunruhewerte kann durch einen Sollwertvergleich mit dεm Schwεll- wεrt für die Aussetzerεrkennung bei Einzεlzylindεr- zündung erfolgen.
Zeichnungen
Das erfindungsgemäße Verfahrεn wird nachfolgend anhand dεr beigefügtεn Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Figur 1: eine schematischε Darstεllung der Kurbel- wεllεnkreissegmεnte um den Zündungs-OT bei einem 18-Zylindermotor und Figur 2: ein Flussdiagramm des εrfindungsgemäßen Verfahrεns.
Beschreibung des Ausführungsbeispiεiεs
Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise bei einem 18-Zylindermotor angewendet werden, wobei der Motor aus drei Zylinderbänken A, 3 und C be- steht. In der Figur 1 ist ein Kurbelwεllεnumlauf von 360 Grad m sechs Kurbelwellensegmente aufgeteilt. Es finden also wahrend eines Kurbelwellenumlaufes insgesamt sechs Z ndungen m verschiedenεn Zylindern des Motors statt, wobei die Zylinder der Zylinderbank A einzeln zünden, wohingegen jeweils ein Zylinder der Zylmderbanke B und C einen gemeinsamen Zundzeitpunkt haben. Die Zündfolge für eine m Figur 1 dargestellte Kurbelwellenumdrehung stellt sich somit beispielhaft wie folgt dar:
1. Zundvorgang: Zylinder 1 von Bank A
2. Zundvorgang: Zylinder 1 von Bank B gleichzeitig mit Zylinder 1 von Bank C
3. Zundvorgang: Zylinder 2 von Bank A 4. Zundvorgang: Zylinder 2 von Bank B gleichzeitig mit Zylinder 2 von Bank C
5. Zundvorgang: Zylinder 3 von Bank A
6. Zundvorgang: Zylinder 3 von Bank B gleichzeitig m t Zylinder 3 von Bank C
Die weiterεn Zündungen dεr übrigen Zylinder bauen sich analog der oben aufgεfuhrten Zündfolge auf.
Innerhalb dεr m Figur 1 dargestellten Kurbεlwεl- lεnsegmentε lεisten somit diε einzelnen Zylinder der Zylinderbank A bei jedεr Zündung einen Drehmo- mentbeitrag und analog dazu die gemeinsam zündenden Zylinder der Zylmderbanke B und C ebenfalls wahrend eines Kurbelwellensegmentes einen gemeinsamen Drεhmomentbeitrag. Die Furdelwellensegmentabschmt- te entsprechen der Bewegurg eines Zylmderkolbens kolbεrs dεr Zylinderbank A bzw. dεr Zylmderbanke B und C wahrend der Expansionsphasε des Verbrennungsmotors nach dem Zundzeitpunkt .
Die für eine Erkennung von Verbrennungsaussetzern maßgeblichen Werte der Laufunruhε LUT ergεbεn sich als Funktion dεr Sεgmentzeiten, d. h. der Zeiten, der die Kurbεlwεlle beispielsweise die Figur 1 schematisch dargestεllten sechs einzelnen Teil- segmente einer Gesamtumdrehung ubεrstrεicht . Eine unvollständige Verbrennung oder ein erbrennungsaussetzer innerhalb eines Kurbelwellensegmεntεs fuhrt zu einer verminderten Drehmomentabgabε innerhalb dieses Segmentes, und daraus resultierend zu einer Vεrlangεrung der Zeitspanne, m dεr die Kurbelwelle den entsprechenden Seg εntberεich ubεr- streicht. Die Segmentzeiten können beispielsweise durch ein mit Kurbel- oder Nockenwelle verbundenes Geberrad abgetastet werden, auf dem die Sεgmentbe- reichsgrenzen markiert sind, die über einen geeigneten Sensor abgetastεt wεrden können. Die Laufunruhewerte LUT werden daraus m aus dem Stand der Technik bekannter Weise gebildet und dienen als Grundlagewertε dεr Aussetzererkεnnung.
Bevor die ermittelten Laufunruhewerte LUT für die Aussetzererkennung genutzt werden, kennen durch Zwischenschaltung von Korrektionsgliεdεrn evtl. vorhandene Geberrad-Fehlεr (Ungεnauigλeiten dεr Markiεrung) z. B. durch Fuεlon-Adaption korrigiert werdεn. In der Figur 2 ist im Rahmen eines Blockschaltbildes das Verfahren zur Aussetzererkennung bei einem 18-Zylιndermotor Mit drei Zylinderbanken A, B und C dargestellt. Nach Berechnung der Laufunruhewerte LUT m einer Berechnungseinheit 1 werdεn diese einem Verglεichsbaustem 2 zugeleitet. Im Vergleichs- baustε 2 wird der eingehende Laufunruhewert LUT mit einem festen Schwellwert SWX verglichen. Gleichzeitig findet eine Prüfung statt, ob diε Lau- fαnrunewεrte zu einem Segmεnt dεr Zylmderbank A., d. h. zu einem einzeln zündenden Zylinder gehören oder ob der Wert den Zylinderbanken 3 und C, d. h. zwei gleichzeitig zündenden Zylindern dieser Zy- lmdεrbankε, zuzuordnen ist. Aus Gründen der Uber- sichtlichkεit ist die Abfrage, welchem dieser beiden Segmεntarten der jeweilige Laufunruhewert LUT zuzuordnen ist, m der Figur 2 nicht dargestellt.
Stellt die Auswerteeinheit 2 fest, dass der Laufunruhewert LUT eines Segmentes der Zylmderbank A großεr ist als der Ξchwellwert SWX, so liegt ein Aussetzer des betreffenden Zylinders vor. Diese Information kann einer Steuereinheit 7 zugelεitεt werden, die auf der Basis der ermittelten Laufunru- newεrte zylmdermdividuell Glε chstellungs- bzw. Korrekturfaktoren für eine Änderung der Emspπtz- zεit oder des Zundzεitpunktes des von einem Verbrennungsaussetzer betroffenen Z linders errechnet, so dass nach Korrektur von Zundzeitpunkt oder E - spπtzzeit zι unftιg Aussetzer vermieden werden. Alternativ zu der Berεchnung zylinderindividueller Gleichstεllungs- bzw. Korrekturfaktoren kann eine Zahlung der Aussetzer des betreffenden Zylinders vorgenommen werden, um den Fahrer bei einer ent- sprechenden Aussetzeranzahl auf einen möglichen Defekt am Motor beispielswεise durch das Aufleuchten einer Warnlampe hinzuweisen. Das bislang beschriebene Verfahren ist im Hinblick auf die Genauigkeit semer Aussetzεrerkennung unproblematisch für diε- jenigen Segmentbereiche, diε der Zylmderbank A mit den einzelnen zündenden Zylindern zugeordnet sind. Findet m den gleichzeitig zündenden Zylindern der Zyl derbanke B und C ein Verbrennungsaussεtzεr statt, so reduziert sich das abgegebene Drehmomεnt gεgεnuber den Segmenten der Zylmderbank A nur um 50% derjenigεn Drehmomentreduzierung, die bεi Ausfall eines Zylmderbank a Zylinders eintreten wurde. Da der zum Verglεich hεrangεzogεnε Schwellwert S x mit einem entsprεchendεn Sicherheitsfaktor ge- wählt ist, kann aufgrund der geringeren Drehmomentreduzierung und der daraus resultierεndεn kleineren Werte der Laufunruhε LUT nicht ausgeschlossen werden, dass ein Verbrennungsaussetzer eines der beiden gleichzeitig zündenden Zylinder der Zylm- derbanke B und C nicht als Aussetzer erkannt wird. Aus diεsεm Grunde wird dεr ermittelte Laufunruhe- wεrt LUT einer zweiten Verglεichsεmhεit 3 zugelεi- tεt, dεr dieser mit einem zweiten Schwellwεrt SW2 vεrglichen wird. Ist der Laufunruhewεrt LUT kleiner als der Schwellwεrt SWt, so liegt gemäß dem Auswertebaustein 3 bei keinem der beiden glεichzεi- tig zundenoen Zylinder ein Verbrennungsaussetzer vor und die Verbrεnnungsaussetzεrkεnnung wird abgebrochen.
Ermittelt der Auswertebaustein 3 dagegen, dass der Laufunruhεwert LUT großer ist als der zwεitε Schwellwert SW_, so ist davon auszugehen, dass einer der beiden gleichzεitig zundεndεn Zylinder einen Verbrennungsaussetzεr aufweist. In diesem Fall wird durch eine Steuereinheit 4 einer der beidεn Zylinder, im vorliegenden dargεstεlltεn Ausfuh- rungsbeispiel der Zylinder der Zyl derbank B, abgeschaltet. Die Abschaltung erfolgt beispielsweise durch Untero dung der Einspritzung, was zur Folge hat, dass dem betreffenden Zylinder ein künstlicher Aussetzerbetπeb herbeigeführt wird. Durch die Zyl derabschaltung εrgeben sicr für die kontinuierlich ermittelten Laufunruhewεrtε LUT der beiden gleichzeitig zündenden Zylinder zwei Moglichke tεn. Ist der abgeschaltete Zylinder gleichzeitig dεr ursprünglich mit Aussεtzern bεhaftetε Zylinder, so wird sich der Laufunruhewert nicht andern, da diesem Falle das vom zweitεn Zylinder geliεfεrtε Moment nach wie vor berεitgεstεllt wird. In diesem Falle kann ein zur weitεrεn Absicherung dienendεs Prufungsvεrfahren zusatzlichε Sicherhεit dafür ge¬ ben, dass im vorliegenden Fall der Zylinder dεr Zy¬ lmderbank B aussetzεroεhaftet ist. Diesεs Prüfver¬ fahren wird weiter unten erläutert. Die zwεitε Möglichkeit, die sich aus der Abschaltung des Zylinders der Zylinderbank B ergibt, ist eine Vergrößerung der Laufunruhewerte LUT des entsprechenden Kurbelwellensegmentes . Eine derartige Vergrößerung tritt dann auf, wenn der abgeschaltete Zylinder, d. h. in diesem Falle der Zylindεr dεr Zylindεrbank B, vor dem Abschalten nicht aussetzerbehaftet war. In diesem Fall deutet eine Vergrößerung der Laufunruhewerte darauf hin, dass nunmehr sowohl dεr aussetzerbehaftetε Zylinder der Zylinderbank C als auch der abgeschaltεtε Zylinder der Zylmderbank B keinen Drehmomemtεnbeitrag leistet. Hieraus folgt, dass am Zylinder der Zyiinderbank C Aussetzer vorliegen, die entweder mittels Gleich- steliungs- oder Korrekturfaktoren für Einspπtzzeit oder Zundzεitpunkt, berechnεt aus dem bεreit stehenden Laufunruhewertεn LUT, beseitigt werden können oder bεi Dεfεkten am Motor gezählt werden und bei entsprechεnder Anzahl dεm Fahrer gεmεldεt wer- den, damit dieser eine Instandsetzung veranlassen kann.
Somit ist durch die Tatsache, dass bei Abschaltung einεs dεr glεichzεitig zündenden Zylinder eine Er- höhung der Laufunruhewerte erfolgt oder nicht, einε Entscheidung darüber gegeben, wεlchεr der Zylmdεr der Zylinderbänkε B und C aussεt∑εrbehaftet ist.
In dεr Figur 2 sind ergänzend zwei weitere Verfah- rensschritte angegeben, die als zusätzliche Absicherung darüber dienen können, ob der durch das bislang geschildεrte Verfahren ermittelte Zylinder der Zylmderoank C wirklich aussetzεrbεhaftεt ist.
Die erg nzenden Verfahrensschrittε sehen vor, nach der Prüfung der Verandεrung dεr Laufunruhεwεrtε infolge der Zylmderabschaltung m dεm Falle, dem keine Vergrößerung des Laufunruhewertεs eintritt, der bis dahin abgeschaltete Zylinder dεr Zylmderbank B durch eine Steuereinheit 5 wieder zugeschal- tet wird, wohmgegεn der εntsprεchende Zylinder der Zylmderbank C abgeschaltεt wird. Tritt danach eine Erhöhung dεr Laufunruhewεrte für das betreffende Kurbelwellensεgment ein, so kann mit absolutεr Sicherheit daraus gεschlossεn werden, dass am wieder emgεschaltetεn Zylinder der Zylmderbank B ein aussetzerbehaftetεr Bεtrieb vorliegt.
Die Überprüfung der Laufunruhewertε LUT dahingehend, ob be ihnen eine Vergrößerung nach Aoschal- tung einer Zylmderbank vorliegt, kann zweckmassi- gεrweise dadurch gεschehen, dass ein Sollwertvergleich der Laufunruhewerte LUT mit Schwellwεrten SW3 durchgεfuhrt wird, wobei die Schwellwerte SW3 m ihrer Größenordnung demjenigen des Schwellwεrtes SWi entsprechen können.
Das geschilderte erfmdungsgemäße Verfahren kann neben dem Einsatz Verbrennungsmotoren mit mεhrε- rεn glεichzeitig zündenden Zylindern auch oεi Ver- brεnnungsmotoren eingesetzt werden, bei denen einem Zylinder zur besseren Verbrennung des Gasge- misches zwei Zundkεrzen zum Einsatz kommen. Hier kann das Verfahren dazu verwendet werden, den Ausfall einer Zundkerzε abzutastεn, da auch in diesem Fall eine Drehmomenteinbüße in dεm entsprechenden Kurbelwεllenseg ent zu verzeichnen ist. Bei Anwen¬ dung des Verfahrens sind die Schwellwerte SW_, SW2 und SW3 entsprechend anzupassen, da beim -Ausfall einer Zündkerze im Gegensatz zu der Verwendung des oben gεschildεrtεn Verfahrens bei zwei gleichzeitig zündenden Zylindern nur zu einer maximalen Drehmo- menteinbußε von 20% fuhrt. Darubεr hinaus ist es denkbar, die Laufunruhewεrtε LUT dirεkt aus den unterschiedlichen Drehmomεntwerten der einzelnen Kur- belwellensegmente zu berechnen, wobei die Drehmo- mentwerte über einen Drehmomentsensor an dεr Kur- belwelle ermittelt werdεn, ohne übεr den Umweg der Ermittlung von Segmentzεiten die Laufunrunewerte bestimmen zu müssen.

Claims

Patentanspr che
1. Verfahren zur Verbrennungsaussetzerεrkεnnung bei mehrzylindrigen Verbrennungsmotoren mit mehreren gleichzεitig zündεnden Zylindern, bei dem bei jeder Kurbelwεllenu drehung
- Laufunruhewertε durch Messung von Ξεgment- zεiten ermittelt werden, wobei die Segmentzεi- tεn die der Kolbenbewegung einzelner Zylinder nach dεren Zundzeitpunkt entsprechendεn Zeiten umfassen, in der die Kurbelwelle einen zugehörigen Kreissegmεntwinkelbereich überstreicht, aus den ermittεlten Laufunruhewerten für Kreissegmentwinkelbereiche von einzeln zündenden Zylindern durch einen Sollwertverglεich mit einem Schwellwert ein Verbrennungsaussetzer in diesen Kurbelwεllenkreissegment- bereichen ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
- aus den ermitteltεn Laufunruhεwεrtεn (LUT) für Kurbelwεllεnsεgmentbereiche mit ehrεren gleichzeitig zündenden Zylindern durch einen Sollwertvergleich mit einεm Schwεllwert (SW2) , welcher wertmaßig niedriger ist als der Schwellwεrt (SW^ für diε A-ussetzεrprufung Kurbelwellenseg entbereichen mit einzeln zündenden Zylindern, ein Verbrennungsaussetzer den betreffenden Kurbelwellenkreissεgmεnt- berεichεn angenommen wird, - bei einem angenommenen Aussetzer in einem Kurbelwellensegmentbereich mit gleichzeitig zündenden Zylindern in einem dieser Zylinder ein Aussetzεrbεtriεb durch gεεigneten Mo- toreingriff herbeigeführt wird und
- durch Messung der Verändεrung der Laufunruhewerte im Kurbelwellensεgmεntbereich mit den gleichzeitig zündenden Zylindern nach Herbeiführung des durch den Motoreingriff bedingten Aussetzerbetriεbεs dεr Zylinder ermittelt wird, welcher ohne Motoreingriff einen Verbrennungsaussetzer aufweist.
2. Verfahren zur Verbrennungsaussetzεrεrkεnnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung der Veränderung der Laufunruhewerte (LUT) im Kurbelwellensegmentbereichen mit gleichzeitig zündenden Zylindern durch einen Sollwertvergleich mit dem Schwεllwεrt (SWX) für die Aussetzεrεrkεnnung bei Einzelzy- lindεrzündung erfolgt.
3. Verfahren zur Verbrennungsaussetzεrεrkεnnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich- net, dass zur Prüfung des aussetzεrbεhaftεtεn Vεrbrεnnungsvorgangεs dεr Motorεingriff zur Hεrbεiführung dεs Aussetzerbεtriebes auf den nicht aussetzerbehafteten Zylinder angewendet wird, wobei gleichzeitig der als aussetzεrbε- haftet ermittelte Zylinder eingeschaltet wird, und
- danach durch einε wεitεrε Messung der Veränderung dεr Laufunrunewerte im betreffεnden Kurbelwellεnsεgmentberεich mit den gleichzeitig zündenden Zylindern durchgeführt wird.
4. Verfahrεn zur Verbrεnnungsaussεtzεrεrkennung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Messung der Veränderung dεr Laufunruhewerte (LUT) im Kurbelwellensegmentberei- chen mit gleichzeitig zündenden Zylindern durch einen Sollwertverglεich mit dεm Schwell- wert (SWi) für die Aussetzererkennung bεi Ein- zelzylinderzündung erfolgt.
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