WO2020114775A1 - Verfahren zur rechnergestützten bestimmung von mehrfachen drehungleichförmigkeiten einer verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Verfahren zur rechnergestützten bestimmung von mehrfachen drehungleichförmigkeiten einer verbrennungskraftmaschine Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method for the computer-aided determination of multiple rotational irregularities of an internal combustion engine.
  • the internal combustion engine comprises a number of combustion chambers with moving pistons, which are mechanically connected to one another via a crankshaft in order to set the crankshaft in rotation.
  • the determination of the rotational nonuniformity is carried out with the help of Laufun resting values, which are determined continuously and sequentially during the operation of the internal combustion engine in the logical order of ignition of the combustion chambers for each combustion chamber in accordance with a predefined calculation rule from measurement variables of the combustion chamber under consideration and measurement variables of the combustion chamber just ignited are presented, with a respective uneven running value a measure of a rotational nonuniformity of the crankshaft due to the just ignited combustion chamber re.
  • An internal combustion engine thus has a cycle during which a fuel-air mixture (in the case of a gasoline engine) or air (in the case of a diesel engine) is compressed in the respective combustion chamber.
  • This cycle is the necessary preparation of the combustion partners for the subsequent ignition. If the compression, for example due to mechanical defects in the internal combustion engine, is disturbed, then proper combustion and therefore no uniform torque generation can take place.
  • a check whether uniform torque generation takes place is carried out with the help of rough running values, which are a measure of a rotational irregularity of the crankshaft as a result of different torque generation of the respective combustion chambers.
  • the typical determination of the rough running values is based on a speed determination of the crankshaft by means of a sensor wheel measurement.
  • an encoder wheel which is mechanically connected to the crankshaft in a rotationally fixed manner, is divided into geometric segments in order to assign a “torque” portion of its combustion to each combustion chamber of the internal combustion engine.
  • a respective combustion chamber is assigned a certain geometric segment as a so-called measuring segment, which is detected by a sensor system when the combustion chamber in question generates a torque.
  • the respective segment times are determined for all combustion chambers via the sensor wheel, and the uneven running can be determined from the segment times by comparing the segment times of the combustion chambers with one another.
  • the segment time is the time that a geometric segment assigned to a combustion chamber needs to move past the sensor. Since there is a relative dependency between the segment times of two logically immediately successive combustion chambers in a given calculation rule, there is an influence on the rough running values of the logically immediately successive combustion chambers.
  • the method of determining the running calm thus makes it possible to reliably determine simple errors which are caused singularly by a single combustion chamber. However, due to the alternating influencing of the uneven running values, multiple rotational nonuniformities cannot be robustly detected among one another.
  • the computer-aided determination of multiple rotational nonuniformities is carried out with the help of unsteady running values which, during the operation of the internal combustion engine, continuously follow one another in the logical order of ignition of the combustion chambers for each combustion chamber in accordance with a predefined calculation rule from measurement variables of the combustion chamber under consideration and measurement variables of the immediate one previously igniting combustion chamber can be determined.
  • a respective Laufun rest value represents a measure of rotational irregularity of the crankshaft as a result of the combustion chamber just ignited.
  • the method comprises the step a) of determining the uneven running value of a currently ignited combustion chamber, which is ignited in the logical order of ignition of the combustion chambers immediately after a logically preceding combustion chamber, whose uneven running value determined for the preceding combustion chamber has exceeded a predetermined threshold value, whereby exceeding the threshold value indicates an error in the previous combustion chamber.
  • a compensation factor is determined, which maps the influencing of the rough running values of the currently ignited combustion chamber and the preceding combustion chamber with one another.
  • step c) a compensated uneven running value of the currently ignited combustion chamber is determined from the uneven running value of the currently ignited combustion chamber and the compensation factor by means of an offset addition.
  • step d) the compensated uneven running value of the currently ignited combustion chamber is compared with the predetermined threshold value to determine whether the currently ignited combustion chamber has a fault or not.
  • the method according to the invention is based on a computational compensation of the mutually dependent uneven running values in order to be able to calculate the influencing of the uneven running values from one another. This means that the influence of an unsteady combustion chamber is calculated out for the next igniting combustion chamber, so that only the uneven running of the combustion chamber is then recognizable for all combustion chambers. This enables a robust diagnosis of multiple rotational irregularities, in particular of combustion chambers, which ignite logically one after the other and which have an error.
  • An expedient embodiment provides that a respective uneven running value is determined from the measured segment times of the currently ignited combustion chamber and the logically previously ignited combustion chamber by means of a sensor wheel which is connected to the crankshaft in a rotationally fixed manner in order to determine a crankshaft speed.
  • a respective segment time is the time that the sensor wheel requires for the rotation of a predetermined angular segment that is assigned to a respective combustion chamber.
  • the respective segment times are processed in the specified calculation rule for the immediate determination of a rough running value of the currently ignited combustion chamber (also referred to in this description as “measured combustion chamber”).
  • the compensation factor is expediently a proportional factor which theoretically results from the ratio of the segment time of the faulty combustion chamber to the segment time of the same, non-faulty combustion chamber. Since the compensation factor for a combustion chamber under consideration cannot be determined by measurement from the two segment times mentioned, since the combustion chamber either has an error or not, the compensation factor is determined in an indirect manner.
  • the compensation factor is expediently determined from a computed segment time of the assumed, non-faulty previous combustion chamber and a rough running difference value.
  • the rough running difference value results from the difference between the measured rough running value of the assumed, non-defective previous combustion chamber and a rough running value of the assumed, defective previous combustion chamber, that is to say in other words through the influence of the faulty combustion chamber which ignited immediately before.
  • All specified values or parameters can be determined by measurement or calculation directly during the operation of the internal combustion engine.
  • the determination of the compensation factor can thus take place during the operation of the internal combustion engine.
  • the compensation factor is recalculated for each pair of combustors that immediately follow each other in the logical order of igniting the combustors. This makes it possible to determine a compensated rest value for each combustion chamber.
  • a computer program product is also proposed which can be loaded directly into the internal memory of a digital computer and comprises software code sections with which the steps of the method described herein are carried out when the product is running on the computer.
  • the computer can be, for example, a control and computing unit of the vehicle.
  • the calculator can also be external to the vehicle Computing unit, in particular an engine tester.
  • the computer program product can be embodied on a portable data carrier, for example a DVD, a CD-ROM or a USB memory stick.
  • the computer program product can be present as a signal that can be loaded via a wireless or wired network.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of uncompensated uneven running values of an internal combustion engine having, for example, four combustion chambers, one of the cylinders having a rotational irregularity;
  • FIG. 2 shows a schematic representation of uncompensated uneven running values of the internal combustion engine having four combustion chambers, two combustion chambers which are ignited directly behind one another in a logical ignition sequence having a rotational nonuniformity;
  • Fig. 3 is a schematic representation of compensation according to the invention Laufun rest values of the four combustion chambers having internal combustion engine, two combustion chambers, which are ignited in a logical firing order un immediately one after the other, have a rotational nonuniformity; and
  • Fig. 4 is a flowchart illustrating the procedure of the inventive method for computer-aided determination of multiple rotational irregularities.
  • Fig. 4 shows the basic flow chart of the inventive method for computer-aided determination of multiple rotational nonuniformities of two combustion chambers of an internal combustion engine immediately following each other in logical order of ignition.
  • the method can be carried out independently of the number of combustion chambers, hereinafter also called cylinders, of the internal combustion engine.
  • the number of cylinders can be, for example, three, four, five, six, eight, ten or twelve.
  • the method can be used in gasoline engines or in diesel engines Come into play. The method could also be used in a Wankel engine.
  • the method according to the invention enables a check to be made as to whether two cylinders firing one after the other in a logical sequence produce a torque contribution that deviates from an expected torque contribution. For example, this could be due to improper combustion, e.g. due to a later ignition of a fuel-air mixture. If compression is disturbed, proper combustion and therefore no uniform generation of torque by the internal combustion engine can take place. Rotational irregularities can also be caused by mechanical defects, for example in the event of a faulty installation of a cylinder head gasket, defects in piston rings or a faulty installation of intake or exhaust valves during the production of the internal combustion engine. The consequences of such errors can be an unsteady engine speed, a loud engine noise, reduced power output and misfires due to the unsteady compression or combustion.
  • the present method enables robustly finding such faults in which multiple rotational nonuniformities of cylinders that follow one another in logical order of ignition occur .
  • the method can be carried out, for example, during the final assembly of the internal combustion engine, but also as part of maintenance in the workshop and even in regular ferry operations.
  • the computer-aided determination of multiple rotational irregularities of the internal combustion engine is based on the detection of speed fluctuations (so-called engine speed roughness) in the event of a missing or reduced combustion torque, the speed fluctuations e.g. are a result of compression or filling deviations.
  • a 4-cylinder internal combustion engine is assumed as an internal combustion engine, the cylinders of which are in a logical manner Sequence fired in order to rotate a crankshaft of the internal combustion engine, which communicates with reciprocating pistons in the cylinders.
  • a first step S1 of the method according to the invention during the rotation of the crankshaft of the internal combustion engine, the number of cylinders LU is measured for uneven running values LUR.
  • the irregular running values are recorded in the logical sequence of the ignition of the cylinders (so-called ignition sequence ZF), which is shown in FIGS. 1 to 3 in the first line with Zyl [ZF], ZF for the ignition sequence 0, 1, 2 or 3 of the 4-cylinder internal combustion engine assumed as an example.
  • the rough running values LUR are recorded in a known manner by a control unit of the internal combustion engine, the so-called engine control, for evaluating the rotational irregularity between the individual cylinders cyl.
  • the rough running values LUR are used in the present procedure.
  • a robust recording of the uneven running is mostly done in quasi-stationary operation, i.e. in an operation in which no or only minimal acceleration or deceleration of the crankshaft is requested.
  • the recording of the running rest LUR values is carried out as described in the following.
  • the irregular running values LUR are recorded, for example, according to the formula
  • t n and t n -i denote so-called segment times of a currently fired cylinder n and of the immediately logically fired cylinder n-1.
  • the index n thus denotes the number of the logical firing sequence ZF.
  • t c is a constant time that is used for an optional calibration.
  • the rough running value LUR n of the currently fired (or measured) cylinder thus correlates a current segment time t n of the currently fired cylinder with the segment time t n -i of the previously fired cylinder n-1.
  • the uneven running values LUR are calculated according to formula (1), so that due to the longer segment time of the logical cylinder [1], a significantly increased Uneven running value LUR [1] results which exceeds the predetermined threshold value SW1.
  • the method according to the invention extends this procedure by a compensation in order to be able to make a statement about its state also for the cylinder which follows the faulty cylinder in the logical firing order.
  • the currently ignited cylinder is the cylinder that is ignited in the logical order of ignition of the cylinders immediately after a logically preceding cylinder, whose uneven running value LUR n -i determined for the preceding cylinders corresponds to the predetermined threshold value SW1 (see Figures 1 to 3) has exceeded.
  • the currently igniting cylinder would be the cylinder of the firing sequence [2], which is fired after the logically preceding cylinder [1], which has an error.
  • a compensation factor f is determined in step S2, which maps the influencing of the uneven running values of the currently fired cylinder (here [2]) and the preceding cylinder (ie the cylinder immediately preceding in logical order of ignition, here [1]) .
  • step S3 a compensated & absolute uneven running value cLUR [2] (see FIG. 3) of the currently fired cylinder (here: [2]) is then determined from the (uncompensated & relative) uneven running value LUR [2] of the currently fired Cylinder and the compensation factor f.
  • step S4 there is a comparison of the compensated and absolute uneven running value cLUR of the currently fired cylinder (here: [2]) with the predetermined threshold value SW1 to determine whether the currently fired cylinder (the one immediately ignited on a faulty logically previous one Cylinder fires) has an error or not.
  • An increased uneven running value of a cylinder thus influences the subsequent cylinder of the logical firing order in a proportional manner with the compensation influence of -f 3 .
  • the uneven running difference ALURi of the cylinder having a fault [1] can be determined by analyzing the measurements of the internal combustion engine, by its behavior of the uneven running values in the event of no defect in relation to the current situation, in which there is an error.
  • the segment time ti in the event that there is no error can be determined using formula (8):
  • ti is the measured segment time of the igniting cylinder [1]
  • cu is a predefined segment width for misfire detection
  • n mot is the average engine or crankshaft speed, in particular the applied average speed for the existing segment [1].
  • the compensation factor f thus enables the uneven running difference values ALUR n and ALUR n + i to be determined for two logically sequentially firing cylinders in accordance with equation (7).
  • a compensated rough running value cLUR [2] for the cylinder [2] can be determined by adding the rough running difference value ALUR2 to the measured rough running value LUR2.
  • the method described above can be carried out during the running time of the internal combustion engine at the end of a production process of the internal combustion engine, as part of a workshop test or in ferry operation.
  • no disassembly or partial disassembly of the internal combustion engine is necessary before the complete extent of the error could be understood.
  • the method can be carried out on the basis of existing control unit functions in the internal combustion engine, since the misfire detection, which is required by law, can be used for this purpose. This requires the evaluation of the rotational irregularity between individual cylinders, which corresponds to the determination of the rough running values.
  • An essential characteristic of the present method is to determine a compensation of the detected uneven running values and, knowing a compensation value, to calculate the influence of an unsteady cylinder in the next-firing cylinder. As a result, the patient's own share of uneven running is recognizable for the next-firing cylinder.

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Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur rechnergestützten und absoluten Bestimmung von mehrfachen Drehungleichförmigkeiten einer Verbrennungskraftmaschine. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst eine Anzahl an Brennkammern mit sich bewegenden Kolben, die über eine Kurbelwelle mechanisch miteinander in Verbindung stehen, um die Kurbelwelle in Drehung zu versetzen, mit Hilfe von Laufunruhewerten (LURn-1, LURn), die während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine kontinuierlich und aufeinander folgend in der logischen Reihenfolge des Zündens der Brennkammern für jede Brennkammer gemäß einer vorgegebenen Berechnungsvorschrift aus Messgrößen der gerade betrachteten Brennkammer und Messgrößen der unmittelbar zuvor zündenden Brennkammer relativ bestimmt werden. Ein jeweiliger Laufunruhewert (LURn-1, LURn) repräsentiert ein Maß für eine Drehungleichförmigkeit der Kurbellwelle infolge der gerade gezündeten Brennkammer. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst in einem Schritt a) das Bestimmen (S1) des Laufunruhewerts (LURn) einer aktuell gezündeten Brennkammer, die in der logischen Reihenfolge des Zündens der Brennkammern unmittelbar nach einer logisch vorhergehenden Brennkammer gezündet wird, dessen für die vorhergehende Brennkammer ermittelter Laufunruhewert (LURn-1) einen vorgegebenen Schwellwert (SW1) überschritten hat und einen Fehler der vorhergehenden Brennkammer indiziert. In einem Schritt b) erfolgt das Bestimmen (S2) eines Kompensationsfaktors (f), der die Beeinflussung der Laufunruhewerte (LURn-1, LURn) der Brennkammer und der vorhergehenden Brennkammer untereinander abbildet. In Schritt c) erfolgt das Bestimmen (S3) eines kompensierten Laufunruhewerts (cLURn) der Brennkammer aus dem Laufunruhewert (LURn) der Brennkammer und dem Kompensationsfaktor (f). Schließlich erfolgt in Schritt d) der Vergleich (S4) des kompensierten Laufunruhewerts (cLURn) der Brennkammer mit dem vorgegebenen Schwellwert (SW1) zur Bestimmung, ob die Brennkammer einen Fehler aufweist oder nicht.

Description

Verfahren zur rechnergestützten Bestimmung von mehrfachen Drehungleichförmigkeiten einer Verbrennungskraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur rechnergestützten Bestimmung von mehrfachen Drehungleichförmigkeiten einer Verbrennungskraftmaschine. Die Verbrennungskraftma schine umfasst eine Anzahl an Brennkammern mit sich bewegenden Kolben, die über eine Kurbelwelle mechanisch miteinander in Verbindung, um die Kurbelwelle in Drehung zu versetzen. Die Bestimmung der Drehungleichförmigkeiten erfolgt mit Hilfe von Laufun ruhewerten, die während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine kontinuierlich und aufeinander folgend in der logischen Reihenfolge des Zündens der Brennkammern für jede Brennkammer gemäß einer vorgegebenen Berechnungsvorschrift aus Messgrößen der gerade betrachteten Brennkammer und Messgrößen der unmittelbar zuvor zündenden Brennkammer bestimmt werden, wobei ein jeweiliger Laufunruhewert ein Maß für eine Drehungleichförmigkeit der Kurbellwelle infolge der gerade gezündeten Brennkammer re präsentiert.
Bei Verbrennungskraftmaschinen wird chemische Energie in mechanische Arbeit umge wandelt. Hierzu wird in den Brennkammern eines jeweiligen Zylinders ein zündfähiges Gemisch aus einem Kraftstoff und Luft verbrannt und Verbrennungswärme erzeugt. Die Wärmeausdehnung des so entstehenden Heißgases wird genutzt, um den Kolben zu be wegen. Verbrennungskraftmaschinen, die dieses Prinzip der inneren Verbrennung nutzen, sind Otto- und Dieselmotoren. Dieses Prinzip findet analog bei Wankelmotoren Anwen dung.
Eine Verbrennungskraftmaschine weist somit einen Zyklus auf, während dem ein Kraft stoff-Luft-Gemisch (im Falle eines Ottomotors) bzw. Luft (im Falle eines Dieselmotors) in der jeweiligen Brennkammer verdichtet wird. Dieser Zyklus ist die notwendige Vorberei tung der Verbrennungspartner für die spätere Entflammung. Ist die Kompression, bei spielsweise durch mechanische Defekte der Verbrennungskraftmaschine, gestört, so kann keine ordnungsgemäße Verbrennung und damit keine gleichmäßige Drehmomenter zeugung stattfinden.
Eine Überprüfung, ob eine gleichmäßige Drehmomenterzeugung stattfindet, erfolgt mit Hilfe von Laufunruhewerten, die ein Maß für eine Drehungleichförmigkeit der Kurbelwelle in Folge unterschiedlicher Drehmomenterzeugung der jeweiligen Brennkammern darstel len. Die typische Ermittlung der Laufunruhewerte basiert auf einer Drehzahlermittlung der Kurbelwelle mittels einer Geberrad-Messung. Ein Geberrad, das drehfest mechanisch mit der Kurbelwelle verbunden ist, ist hierzu in geometrische Segmente unterteilt, um jeder Brennkammer des Verbrennungsmotors einen„Drehmomenten“-Anteil ihrer Verbrennung zuzuordnen. Einer jeweiligen Brennkammer ist dabei ein bestimmtes geometrisches Seg ment als sog. Mess-Segment zugeordnet, das von einer Sensorik erfasst wird, wenn die betreffende Brennkammer ein Drehmoment erzeugt.
Im Rahmen des Erfassens jeweiliger geometrischer Segmente erfolgt für sämtliche Brennkammern über das Geberrad eine Ermittlung jeweiliger Segmentzeiten, wobei aus den Segmentzeiten über einen Vergleich der Segmentzeiten der Brennkammern unterei nander die Laufunruhe ermittelt werden kann. Die Segmentzeit ist dabei diejenige Zeit, die ein einer Brennkammer zugeordnetes geometrisches Segment benötigt, um sich an dem Sensor vorbeizubewegen. Da in einer gegebenen Berechnungsvorschrift eine relative Ab hängigkeit zwischen den Segmentzeiten zweier logisch unmittelbar hintereinander zün dender Brennkammern besteht, ergibt sich eine Beeinflussung der Laufunruhewerte der logisch unmittelbar hintereinander zündenden Brennkammern. Das Verfahren der Laufun ruhebestimmung ermöglicht es somit, zuverlässig einfache Fehler, welche singulär durch eine einzelne Brennkammer hervorgerufen sind, zu bestimmen. Mehrfache Drehungleich förmigkeiten können aufgrund der wechselweisen Beeinflussung der Laufunruhewerte un tereinander jedoch nicht robust detektiert werden.
Hieraus ergibt sich das Problem, dass mehrfache Drehungleichförmigkeiten, d.h. bei meh reren Zylindern gleichzeitig auftretende Fehler, welche eine von einem Sollwert abwei chende Drehmomenterzeugung mittels Geberradermittelter Laufunruhe nach sich ziehen, nur schwer auffindbar sind, wenn entsprechende Zylinder nacheinander feuern. Hierdurch können Fehler entweder nicht einwandfrei lokalisiert werden, oder es sind aufwändige, zum Teil auch kostenintensive und iterative Fehlerbehebungsversuche erforderlich.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, das die Bestimmung von mehrfa chen Drehungleichförmigkeiten einer Verbrennungskraftmaschine auf einfache und zuver lässigere Weise ermöglicht. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspru ches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprü chen.
Es wird ein rechnergestütztes Verfahren zur Bestimmung von mehrfachen Drehungleich förmigkeiten einer gattungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine, die eine Anzahl an Brennkammern mit sich bewegenden Kolben umfasst, die über eine Kurbelwelle mecha nisch miteinander in Verbindung stehen, um die Kurbelwelle in Drehung zu versetzen, vorgeschlagen. Die rechnergestützte Bestimmung von mehrfachen Drehungleichförmig keiten erfolgt mit Hilfe von Laufun ruhewerten, die während des Betriebs der Verbren nungskraftmaschine kontinuierlich aufeinander folgend in der logischen Reihenfolge des Zündens der Brennkammern für jede Brennkammer gemäß einer vorgegebenen Berech nungsvorschrift aus Messgrößen der gerade betrachteten Brennkammer und Messgrößen der unmittelbar zuvor zündenden Brennkammer bestimmt werden. Dabei repräsentiert ein jeweiliger Laufun ruhewert ein Maß für eine Drehungleichförmigkeit der Kurbelwelle in Folge der gerade gezündeten Brennkammer.
Das Verfahren umfasst den Schritt a) des Bestimmens des Laufunruhewerts einer aktuell gezündeten Brennkammer, die in der logischen Reihenfolge des Zündens der Brennkam mern unmittelbar nach einer logisch vorhergehenden Brennkammer gezündet wird, des sen für die vorhergehende Brennkammer ermittelter Laufunruhewert einen vorgegebenen Schwellwert überschritten hat, wobei das Überschreiten des Schwellwerts einen Fehler der vorhergehenden Brennkammer indiziert. In einem Schritt b) erfolgt das Bestimmen ei nes Kompensationsfaktors, der die Beeinflussung der Laufunruhewerte der aktuell gezün deten Brennkammer und der vorhergehenden Brennkammer untereinander abbildet. In Schritt c) erfolgt das Bestimmen eines kompensierten Lauf unruhewerts der aktuell gezün deten Brennkammer aus dem Laufunruhewert der aktuell gezündeten Brennkammer und dem Kompensationsfaktor mittels einer Offsetaddition. Schließlich erfolgt in Schritt d) ein Vergleich des kompensierten Laufunruhewerts der aktuell gezündeten Brennkammer mit dem vorgegebenen Schwellwert zur Bestimmung, ob die aktuell gezündete Brennkammer einen Fehler aufweist oder nicht. Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf einer rechnerischen Kompensation der von einander abhängigen Laufunruhewerte, um die Beeinflussung der Laufun ruhewerte unter einander herausrechnen zu können. Dies bedeutet, der Einfluss einer unruhig laufenden Brennkammer wird bei der nächsten zündenden Brennkammer herausgerechnet, so dass dann für alle Brennkammern nur die jeweils eigene Laufunruhe erkennbar wird. Dies er möglicht eine robuste Diagnose von mehrfachen Drehungleichförmigkeiten, insbesondere von Brennkammern, die unmittelbar logisch hintereinander zünden und die einen Fehler aufweisen. Hierdurch können Reparaturen der Verbrennungskraftmaschine beschleunigt werden, da mehrfache Drehungleichförmigkeiten der Verbrennungskraftmaschine ohne weiteres sofort lokalisierbar sind. Darüber hinaus wird eine Validierung von Reparaturen vereinfacht. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass weniger Gewährleistungskosten im Service entstehen. Ferner treten weniger Wiederholreparaturen auf. Ein weiterer Vorteil ist, dass Fahrzeugausfallzeiten kürzer sind.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, dass ein jeweiliger Laufunruhewert aus ge messenen Segmentzeiten der aktuell gezündeten Brennkammer und der logisch vorher gehend gezündeten Brennkammer mittels eines Geberrades bestimmt wird, das zur Be stimmung einer Kurbelwellendrehzahl drehfest mit der Kurbelwelle verbunden ist. Dabei ist eine jeweilige Segmentzeit die Zeit, die das Geberrad für die Drehung eines vorgege benen Winkelsegments, das einer jeweiligen Brennkammer zugeordnet ist, benötigt. Die jeweiligen Segmentzeiten werden in der vorgegebenen Berechnungsvorschrift zur unmit telbaren Bestimmung eines Laufunruhewertes der aktuell gezündeten Brennkammer (in dieser Beschreibung auch als„gemessene Brennkammer“ bezeichnet) verarbeitet.
Der Kompensationsfaktor ist zweckmäßigerweise ein proportionaler Faktor, der sich aus dem Verhältnis der Segmentzeit der fehlerhaften Brennkammer zu der Segmentzeit der selben, nicht fehlerhaften Brennkammer, theoretisch ergibt. Da der Kompensationsfaktor für eine gerade betrachtete Brennkammer nicht aus den beiden genannten Segmentzei ten messtechnisch ermittelt werden kann, da die Brennkammer entweder einen Fehler aufweist oder auch nicht, erfolgt die Ermittlung des Kompensationsfaktors auf indirekte Weise.
Zweckmäßigerweise wird der Kompensationsfaktor ermittelt aus einer rechnerisch ermit telten Segmentzeit der angenommenen, nicht fehlerhaften vorhergehenden Brennkammer und einem Laufunruhe-Unterschiedswert. Der Laufunruhe-Unterschiedswert ergibt sich aus der Differenz des gemessenen Laufunruhewerts der angenommenen, nicht fehlerhaf ten vorhergehenden Brennkammer und einem Laufunruhewert der angenommenen, feh lerhaften vorhergehenden Brennkammer, d.h. mit anderen Worten durch die Beeinflus sung durch die fehlerhafte unmittelbar zuvor zündende Brennkammer.
Sämtliche angegebenen Werte bzw. Parameter können messtechnisch bzw. rechnerisch unmittelbar während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine ermittelt werden. Die Ermittlung des Kompensationsfaktors kann somit zur Laufzeit des Betriebs der Verbren nungskraftmaschine erfolgen.
Es ist weiterhin zweckmäßig, wenn zur Bestimmung des kompensierten Laufunruhewerts aus dem Kompensationsfaktor und dem zuvor für die vorhergehende Brennkammer ermit telten Laufunruhe-Unterschiedswert ein Laufunruhe-Unterschiedswert für die (aktuell ge zündete) Brennkammer ermittelt wird, wobei der errechnete Laufunruhe-Unterschiedswert als Offset und der zuletzt gemessene Laufunruhewert addiert werden. Im Ergebnis ergibt sich der kompensierte Laufunruhewert, wie wenn die unmittelbar vorhergehend gezün dete Brennkammer keinerlei Fehler aufweisen würde.
Der Kompensationsfaktor wird für jedes Paar an Brennkammern, die in der logischen Rei henfolge des Zündens der Brennkammern unmittelbar aufeinander folgen, neu berechnet. Hierdurch ist es möglich, für jede Brennkammer einen kompensierten Laufun ruhewert zu ermitteln.
Es ist weiterhin zweckmäßig, den Kompensationsfaktor, ebenso wie die Laufunruhewerte, zur Laufzeit des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine kontinuierlich zu bestimmen.
Auf diese Weise ist es möglich, in Echtzeit mehrfache Drehungleichförmigkeiten der Ver brennungskraftmaschine zu ermitteln.
Es wird ferner ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, das direkt in den internen Speicher eines digitalen Rechners geladen werden kann und Softwarecodeabschnitte um fasst, mit denen die Schritte des hierin beschriebenen Verfahrens ausgeführt werden, wenn das Produkt auf dem Rechner läuft. Der Rechner kann beispielsweise eine Steuer- und Recheneinheit des Fahrzeugs sein. Der Rechner kann auch eine fahrzeugexterne Recheneinheit, insbesondere ein Motortester, sein. Das Computerprogrammprodukt kann auf einem tragbaren Datenträger, z.B. einer DVD, einer CD-ROM oder einem USB-Spei- cherstick, verkörpert sein. Ebenso kann das Computerprogrammprodukt als ein über ein drahtloses oder leitungsgebundenes Netzwerk ladbares Signal vorliegen.
Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug nahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung von nicht kompensierten Laufunruhewerten ei ner beispielhaft vier Brennkammern aufweisenden Verbrennungskraftma schine, wobei einer der Zylinder eine Drehungleichförmigkeit aufweist;
Fig. 2 eine schematische Darstellung von nicht kompensierten Laufunruhewerten der vier Brennkammern aufweisenden Verbrennungskraftmaschine, wobei zwei Brennkammern, die in einer logischen Zündreihenfolge unmittelbar hin tereinander gezündet werden, eine Drehungleichförmigkeit aufweisen;
Fig. 3 eine schematische Darstellung von erfindungsgemäß kompensierten Laufun ruhewerten der vier Brennkammern aufweisenden Verbrennungskraftma schine, wobei zwei Brennkammern, die in einer logischen Zündreihenfolge un mittelbar hintereinander gezündet werden, eine Drehungleichförmigkeit auf weisen; und
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm, das das Vorgehen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur rechnergestützten Bestimmung von mehrfachen Drehungleichförmigkeiten illustriert.
Fig. 4 zeigt den prinzipiellen Ablaufplan des erfindungsgemäßen Verfahrens zur rechner gestützten Bestimmung von mehrfachen Drehungleichförmigkeiten von zwei in logischer Reihenfolge des Zündens unmittelbar aufeinanderfolgender Brennkammern einer Ver brennungskraftmaschine. Das Verfahren kann unabhängig von der Anzahl der Brennkam mern, nachfolgend auch Zylinder genannt, der Verbrennungskraftmaschine durchgeführt werden. Die Anzahl an Zylindern kann beispielsweise drei, vier, fünf, sechs, acht, zehn o- der zwölf betragen. Das Verfahren kann bei Ottomotoren oder bei Dieselmotoren zum Einsatz kommen. Das Verfahren könnte auch in einem Wankelmotor zur Anwendung ge langen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine Prüfung, ob zwei in logischer Reihen folge unmittelbar hintereinander zündende Zylinder einen Drehmomentbeitrag erzeugen, der von einem erwarteten Drehmomentbeitrag abweicht. Dies könnte beispielsweise auf grund von einer nicht ordnungsgemäßen Verbrennung, z.B. aufgrund einer späteren Ent flammung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs der Fall sein. Bei gestörter Kompression kann keine ordnungsgemäße Verbrennung und damit keine gleichmäßige Drehmomenterzeu gung durch die Verbrennungskraftmaschine stattfinden. Drehungleichförmigkeiten können auch durch mechanische Defekte hervorgerufen sein, beispielsweise bei einer fehlerhaf ten Installation einer Zylinderkopfdichtung, Defekten an Kolbenringen oder einer fehlerhaf ten Installation von Einlass- oder Auslassventilen während der Produktion der Verbren nungskraftmaschine. Die Folgen derartiger Fehler können aufgrund der unsteten Kom pression bzw. Verbrennung eine unruhige Motordrehzahl, ein lautes Motorgeräusch, ver ringerte Leistungsabgabe und Fehlzündungen sein.
Während die Bestimmung einer Drehungleichförmigkeit aufgrund eines einzelnen fehler haften Zylinders im Stand der Technik zuverlässig gelöst ist, ermöglicht es das vorlie gende Verfahren, derartige Fehler robust aufzufinden, bei denen mehrfache Drehun gleichförmigkeiten von Zylindern, die in logischer Reihenfolge des Zündens unmittelbar aufeinander folgen, auftreten. Das Verfahren kann beispielsweise bei der Endmontage der Verbrennungskraftmaschine, aber auch im Rahmen einer Wartung in der Werkstatt und sogar im regulären Fährbetrieb durchgeführt werden.
Die rechnergestützte Bestimmung von mehrfachen Drehungleichförmigkeiten der Ver brennungskraftmaschine basiert auf der Erkennung von Drehzahlschwankungen (sog. En gine Speed Roughness) im Falle eines ausbleibenden oder reduzierten Verbrennungsmo ments, wobei die Drehzahlschwankungen z.B. eine Folge von Kompressions- oder Fül lungsabweichungen sind.
In der nachfolgenden Beschreibung wird beispielhaft von einem 4-Zylinder-Verbrennungs- motor als Verbrennungskraftmaschine ausgegangen, dessen Zylinder in einer logischen Reihenfolge nacheinander gezündet werden, um eine Kurbelwelle des Verbrennungsmo tors, die mit sich hin- und her bewegenden Kolben in den Zylindern in Verbindung steht, in Drehung zu versetzen.
In einem ersten Schritt S1 des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt während des Dre- hens der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine das Erfassen von Laufunruhewer ten LUR der Anzahl an Zylindern. Die Erfassung der Laufunruhewerte erfolgt dabei in der logischen Reihenfolge des Zündens der Zylinder (sog. Zündfolge ZF), welche in den Figu ren 1 bis 3 jeweils in der ersten Zeile mit Zyl[ZF] angegeben ist, wobei ZF für die Zünd folge 0, 1 , 2 oder 3 des beispielhaft angenommenen 4-Zylinder-Verbrennungsmotors steht. Die Laufunruhewerte LUR werden in bekannter Weise durch ein Steuergerät der Verbrennungskraftmaschine, der sog. Motorsteuerung, zur Auswertung der Drehungleich förmigkeit zwischen den einzelnen Zylindern Zyl erfasst. Die Laufunruhewerte LUR wer den im vorliegenden Verfahren genutzt.
Eine robuste Erfassung der Laufunruhe erfolgt zumeist im quasistationären Betrieb, d.h. in einem Betrieb, in dem keine oder nur minimale Beschleunigung oder Verzögerung der Kurbelwelle angefordert wird. Die Erfassung der Laufun ruhewerte LUR erfolgt wie nach folgend beschrieben.
Die Erfassung der Laufunruhewerte LUR erfolgt beispielsweise gemäß der Formel
LURn = t"~t"-1~tc, (1 )
ln die darauf basiert, dass durch einen Fehler eines Zylinders, z.B. durch einen Kompressi onsverlust eine Drehzahlschwankung hervorgerufen wird, die proportional zur Verände rung einer Winkelbeschleunigung ist. In Formel (1 ) bezeichnen tn und tn-i sog. Segment zeiten eines aktuell gezündeten Zylinders n sowie des unmittelbar logisch zuvor gezünde ten Zylinders n-1. Der Index n bezeichnet somit die Nummer der logischen Zündfolge ZF. In Formel (1 ) ist tc eine konstante Zeit, welche für eine optionale Kalibration genutzt wird. Der Laufunruhewert LURn des aktuell gezündeten (oder gemessenen) Zylinders korreliert damit eine aktuelle Segmentzeit tn des aktuell gezündeten Zylinders mit der Segmentzeit tn-i des vorhergehend gezündeten Zylinders n-1. Somit können mittels der Laufunruhe werte LUR Relativanstiege der Zeitmessungen erfasst werden. Weist die Verbrennungs kraftmaschine keine Fehler auf, so sind die Unterschiede zwischen den Winkelbeschleuni gungen der einzelnen Zylinder nahezu 0. Hieraus ergibt sich - abhängig von der gewähl ten Kompensationszeit - ein Laufunruhewert LUR von etwa 0, d.h. LUR « 0.
Liegt demgegenüber z.B. bei dem Zylinder mit der Zündfolge ZF = n-1 ein Fehler, z.B. ein Kompressionsverlust, vor, so verlängert sich dessen Segmentzeit tn-i. Dies macht sich in einem Anstieg des Laufunruhewert LURn-i bemerkbar, d.h. LURn-i » 0. Übersteigt der Laufunruhewert LURn-i einen vorgegebenen Schwellwert SW1 (siehe Figuren 1 bis 3), in diziert dies das Vorliegen eines Fehlers, z.B. einen Kompressionsverlust und dergleichen. Der vorgegebene Schwellwert SW1 kann z.B. vorab durch Versuche oder eine numeri sche Bestimmung ermittelt worden sein. Da die Segmentzeit tn-i auch in die Berechnung des logisch darauffolgenden Zylinders (ZF = n) einfließt, wird dessen Laufunruhewert LURn kleiner als 0, d.h. LURn < 0. Allerdings kann der absolute Laufunruhewert LURn des logisch darauffolgenden Zylinders (ZF = n) nicht für eine Aussage über den Zustand des Zylinders n verwendet werden.
Dies wird anhand der Figuren 1 und 2 nochmals veranschaulicht. Wie oben ausgeführt, ergibt sich aufgrund der Bestimmung der Laufun ruhewerte LUR gemäß Formel (1 ), dass der Zylinder, der auf einen fehlerhaften Zylinder in der logischen Reihenfolge unmittelbar danach zündet, einen wesentlich kleineren, insbesondere einen deutlich negativen Laufunruhewert, aufweist. Dies ist eine Folge der gegenseitigen Beeinflussung der Laufunruhewerte zweier in logischer Reihenfolge unmittelbar aufeinanderfolgend zünden der Zylinder gemäß Formel (1 ).
Dies kann beispielsweise in der Darstellung gemäß Fig. 1 erkannt werden. In Fig. 1 sind nicht kompensierte Laufunruhewerte LUR für den beispielhaft angenommenen 4-Zylinder- motor in der logischen Zündreihenfolge Zyl[ZF] dargestellt. Es wird dabei davon ausge gangen, dass der logisch zündende Zylinder [1] einen Defekt aufweist (Defekt =„J“), wäh rend die anderen Zylinder der Zündfolge ZF = 0, 2, 3 keinen Defekt (Defekt =„N“) aufwei sen. Die Berechnung der Laufunruhewerte LUR erfolgt gemäß Formel (1 ), so dass auf grund der größeren Segmentzeit des logischen Zylinders [1] sich ein deutlich erhöhter Laufunruhewert LUR[1] ergibt, der den vorgegebenen Schwellwert SW1 übersteigt. Auf grund der größeren Segmentzeit ti für den logisch zündenden Zylinder [1] ergibt sich ein deutlich negativer Laufunruhewert LUR[2] für den unmittelbar darauf zündenden Zylinder [2] Erst der sich daran anschließende zündende Zylinder [3] weist dann wiederum einen stabilen Laufunruhewert LUR[3] nahe 0 auf.
Aufgrund der Kenntnis der Bestimmung der Laufunruhewerte LUR ist ohne weiteres rech nergestützt bestimmbar, dass der logisch zündende Zylinder [1] einen Fehler aufweist.
Fig. 2 zeigt den Fall, in dem sowohl der logisch zündende Zylinder [1] und der unmittelbar darauf zündende logische Zylinder [2] einen Defekt (Defekt =„J“) aufweisen. Da nunmehr auch der logisch zündende Zylinder [2] eine vergrößerte Segmentzeit t2 aufweist, ergibt sich ein gegenüber dem in Fig. 1 gezeigten Fall erhöhter Laufunruhewert LUR[2], der le diglich beispielhaft nahezu 0 gewählt ist. Eine eindeutige Erkennung des Fehlers des lo gisch zündenden Zylinders [2] ist daher nicht möglich, da der Absolutwert des Laufunru hewerts LUR[2] des Zylinders der Zündfolge [2] nicht aussagefähig ist, da LUR[2] « 0 auf keinen Defekt hindeutet.
Dieses aus dem Stand der Technik soweit bekannte Vorgehen erlaubt daher lediglich die sichere Feststellung einer Drehungleichförmigkeit, die von einem einzelnen fehlerhaften Zylinder der Anzahl an Zylindern der Verbrennungskraftmaschine verursacht ist. Das ge schilderte Problem geht auf den relativen Vergleichscharakter der Detektionsmethode zu rück und soll mit obliegendem Verfahren in Richtung einer absoluten Auswertung einzel ner Zylinder gelöst werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren erweitert dieses Vorgehen um eine Kompensation, um auch für den Zylinder, der in der logischen Zündreihenfolge auf einen fehlerhaften Zylin der folgt, eine Aussage über seinen Zustand treffen zu können.
In dem ersten Schritt S1 wird als aktuell gezündeter Zylinder derjenige Zylinder betrachtet, der in der logischen Reihenfolge des Zündens der Zylinder unmittelbar nach einem lo gisch vorhergehenden Zylinder gezündet wird, dessen für die vorhergehenden Zylinder ermittelter Laufunruhewert LURn-i den vorgegebenen Schwellwert SW1 (siehe Figuren 1 bis 3) überschritten hat. Mit anderen Worten würde im vorangegangen Beispiel davon ausgegangen werden, dass der Zylinder der Zündfolge ZF = n-1 einen Fehler aufweist, der zu einer verringerten Drehmomenterzeugung führt. Im vorher beschriebenen Ausfüh rungsbeispiel wäre der aktuell zündende Zylinder der Zylinder der Zündfolge [2], der nach dem logisch vorhergehenden Zylinder [1], der einen Fehler aufweist, gezündet wird.
Erfindungsgemäß erfolgt gemäß Schritt S2 die Bestimmung eines Kompensationsfaktors f, der die Beeinflussung der Laufunruhewerte des aktuell gezündeten Zylinders (hier [2]) und des vorhergehenden Zylinders (d.h. des in logischer Reihenfolge des Zündens unmit telbar vorhergehenden Zylinders, hier [1]) untereinander abbildet. In Schritt S3 erfolgt dann die Bestimmung eines kompensierten & absoluten Laufunruhewertes cLUR[2] (siehe Fig. 3) des aktuell gezündeten Zylinders (hier: [2]) aus dem (nicht kompensierten & relati ven) Laufunruhewert LUR[2] des aktuell gezündeten Zylinders und dem Kompensations faktor f. Schließlich erfolgt dann in Schritt S4 ein Vergleich des kompensierten & absolu ten Laufunruhewerts cLUR des aktuell gezündeten Zylinders (hier: [2]) mit dem vorgege benen Schwellwert SW1 zur Bestimmung, ob der aktuell gezündete Zylinder (der unmittel bar auf einem fehlerhaften logisch vorhergehend gezündeten Zylinder zündet) einen Feh ler aufweist oder nicht.
Nachfolgend wird die Bestimmung des Kompensationsfaktors f im Detail erläutert.
Im Falle eines Defekts im Zylinder 1 erhöht sich die neue Segmentzeit t-T des Zylinders [1] gegenüber einem fehlerfrei arbeitenden Zylinder [1] um den Faktor f, der den gesuchten Kompensationsfaktor darstellt: * = h * f (2), wobei der Kompensationsfaktor f größer als 1 ist, d.h. f > 1. Für den aktuell zündenden Zylinder [1] ergibt sich dann ein Laufunruhewert tl—t —tc
LURt
tl wenn kein Defekt vorliegt und ein Laufunruhewert
Figure imgf000014_0001
wenn im Zylinder [1] ein Defekt vorliegt. Der hochgestellte Index * kennzeichnet das Vor liegen eines Defekts. Die durch den Defekt hervorgerufene Differenz in den Werten der Laufunruhewerte LUR1 und LUR- für den aktuell zündenden Zylinder [1] wird als Laufun ruhe-Unterschiedswert ALURi bezeichnet und ergibt sich dann zu
Figure imgf000014_0002
Für den darauffolgenden zündenden Zylinder [2] (der den nachfolgenden Zylinder dar stellt), ergibt sich ohne jeglichen Defekt
Figure imgf000014_0003
und mit Defekt des Zylinders [1]
Figure imgf000014_0004
Der Laufunruhe-Unterschiedswert ALUR2 für den Zylinder [2] ergibt sich dann zu
Figure imgf000014_0005
Für den Fall, dass kein Fehler vorliegt, kann angenommen werden, dass alle Segmentzei ten ti, t2 in etwa gleich groß sind und der Laufun ruhewert des ersten Zylinders [1] in etwa 0 entspricht, d.h. t2 « ti und LUR1 « 0, da bei einem Zylinder, der keinen Fehler aufweist, der Laufunruhewert gemäß Formel (1 ) etwa 0 ergibt. Hieraus ergeben sich Laufunruhe- Unterschiedswerte ALURi für den ersten zündenden Zylinder [1] und ALUR2 für den da rauffolgenden zündenden Zylinder [2] gemäß
Figure imgf000014_0006
ALUR2 * f- - (6).
Die relative Veränderung der Laufunruhewerte zwischen zwei in logischer Reihenfolge un mittelbar aufeinanderfolgend zündenden Zylinder ergibt sich daher durch die Verrechnung der Formeln (5) und (6) zu
Figure imgf000015_0001
Hieraus ergibt sich für den zweiten Laufunruhe-Unterschiedswert ALUR2
ALUR2 * -f3 * ALUR1.
Ein erhöhter Laufunruhewert eines Zylinders beeinflusst somit den darauffolgenden Zylin der der logischen Zündreihenfolge in proportionaler Weise mit dem Kompensationsein fluss von -f3.
Die Bestimmung des Kompensationsfaktors f ist nun wie folgt: der Lauf unruhe- Unter schiedswert ALURi des einen Fehler aufweisenden Zylinders [1 ] kann durch eine Analyse der Messungen der Verbrennungskraftmaschine ermittelt werden, indem sein Verhalten der Laufunruhewerte bei keinem Defekt im Verhältnis zur gegenwärtigen Situation, in der ein Fehler vorliegt, vorgenommen wird. Die Segmentzeit ti für den Fall, dass kein Fehler vorliegt, kann durch Formel (8) ermittelt werden:
(8),
Figure imgf000015_0002
worin ti die gemessene Segmentzeit des zündenden Zylinders [1 ], cu eine vordefinierte Segmentbreite für eine Fehlzündungserkennung und nmot die mittlere Motor- bzw. Kurbel wellendrehzahl ist, insbesondere die anliegende mittlere Drehzahl für das vorhandene Segment [1] Der Kompensationsfaktor f kann dann mit Hilfe der Formeln (3) unter An nahme von LUR[1]=0 ohne Defekt und Gleichung (8) ermittelt werden. Damit erlaubt es der Kompensationsfaktor f, die Laufunruhe-Unterschiedswerte ALURn und ALURn+i für zwei logisch aufeinander folgend zündende Zylinder entsprechend der Gleichung (7) zu ermitteln. Durch die Kenntnis des Kompensationsfaktors f kann ein kom pensierter Laufunruhewert cLUR[2] für den Zylinder [2] ermittelt werden, indem der Laufunruhe-Unterschiedswert ALUR2 auf den gemessenen Laufunruhewert LUR2 aufad diert wird. Hieraus ergibt sich ein im Vergleich zu Fig. 2 absolut erhöhter Laufun ruhewert, der im Falle eines Fehlers oberhalb der vorgegebenen Schwelle SW1 zum Liegen kommt und damit eindeutig einen Fehler indiziert. Liegt im Zylinder [2] hingegen kein Fehler vor, wird der kompensierte Laufun ruhewert CLUR2 in etwa 0, jedoch wesentlich unterhalb des vorgegebenen Schwellwerts SW1 liegen. Ausgewertet wird dann der kompensierte Laufunruhewert CLUR2 indem dieser mit dem vorgegebenen Schwellwert SW1 verglichen wird.
Das oben beschriebene Verfahren kann zur Laufzeit der Verbrennungskraftmaschine am Ende eines Produktionsvorgangs der Verbrennungskraftmaschine, im Rahmen einer Werkstattprüfung oder auch im Fährbetrieb durchgeführt werden. Durch das beschriebene Verfahren ist keine Zerlegung oder Teilzerlegung der Verbrennungskraftmaschine erfor derlich, bevor man das komplette Fehlerausmaß verstehen konnte.
Das Verfahren lässt sich auf Basis vorhandener Steuergerätefunktionen in der Verbren nungskraftmaschine durchführen, da hierzu die Erkennung von Verbrennungsaussetzern, die gesetzlich gefordert ist, genutzt werden kann. Diese benötigt die Auswertung der Dre hungleichförmigkeit zwischen einzelnen Zylindern, welche der Ermittlung der Laufunruhe werte entspricht.
Es ist unerheblich, mit welchem Drehzahlbasiertem Verfahren die relativen Laufunruhe werte ermittelt werden. Ein wesentliches Kennzeichen des hier vorliegenden Verfahrens besteht darin, eine Kompensation der erfassten Laufunruhewerte zu ermitteln und in Kenntnis eines Kompensationswerts den Einfluss eines unruhig laufenden Zylinders beim nächstzündenden Zylinder herauszurechnen. Dadurch wird für den nächstzündenden Zy linder jeweils der eigene Anteil der Laufunruhe erkennbar. Bezugszeichenliste
LURn-1, LURn Laufunruhewerte
LUR nicht kompensierte Laufun ruhewerte
cLUR kompensierte Laufunruhewerte
ALURn-i, ALURn Laufunruhe-Unterschiedswerte
SW1 Schwellenwert
f Kompensationsfaktor
51 Bestimmen der relativen Laufunruhewerte
52 Bestimmen eines Kompensationsfaktors
53 Bestimmen eines kompensierten und absoluten Lauf unruhewerts
54 Vergleich eines kompensierten Laufunruhewerts
tn-i, tn Segmentzeiten

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur rechnergestützten Bestimmung von mehrfachen Drehungleichför migkeiten einer Verbrennungskraftmaschine, die eine Anzahl an Brennkammern mit sich bewegenden Kolben umfasst, die über eine Kurbelwelle mechanisch mitei nander in Verbindung stehen, um die Kurbelwelle in Drehung zu versetzen, mit Hilfe von Laufunruhewerten (LURn-i, LURn), die während des Betriebs der Ver brennungskraftmaschine kontinuierlich und aufeinander folgend in der logischen Reihenfolge des Zündens der Brennkammern für jede Brennkammer gemäß einer vorgegebenen Berechnungsvorschrift aus Messgrößen der gerade betrachteten Brennkammer und Messgrößen der unmittelbar zuvor zündenden Brennkammer bestimmt werden, wobei ein jeweiliger Laufunruhewert (LURn-i, LURn) ein Maß für eine Drehungleichförmigkeit der Kurbellwelle infolge der gerade gezündeten Brennkammer repräsentiert, mit den Schritten:
a) Bestimmen (S1 ) des Laufunruhewerts (LURn) einer aktuell gezündeten
Brennkammer, die in der logischen Reihenfolge des Zündens der Brennkam mern unmittelbar nach einer logisch vorhergehenden Brennkammer gezün det wird, dessen für die vorhergehende Brennkammer ermittelter Laufunru hewert (LU Rn-i ) einen vorgegebenen Schwellwert (SW1 ) überschritten hat und einen Fehler der vorhergehenden Brennkammer indiziert; b) Bestimmen (S2) eines Kompensationsfaktors (f), der die Beeinflussung der Laufunruhewerte (LURn-i, LURn) der aktuell gezündeten Brennkammer durch die vorhergehende Brennkammer abbildet;
c) Bestimmen (S3) eines kompensierten Laufunruhewerts (cLURn) der aktuell gezündeten Brennkammer aus dem Laufunruhewert (LURn) der aktuell ge zündeten Brennkammer und dem Kompensationsfaktor (f);
d) Vergleich (S4) des kompensierten Laufunruhewerts (cLURn) der aktuell ge zündeten Brennkammer mit dem vorgegebenen Schwellwert (SW1 ) zur Be stimmung, ob die aktuell gezündete Brennkammer einen Fehler aufweist o- der nicht.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliger Laufun ruhewert (LU Rn-i , LU Rn) aus gemessenen Segmentzeiten (tn-i , tn) der aktuell ge zündeten Brennkammer und der logisch vorhergehend gezündeten Brennkammer mittels eines Geberrades bestimmt wird, das zur Bestimmung einer Kurbelwellen drehzahl drehtest mit der Kurbelwelle verbunden ist, wobei eine jeweilige Seg mentzeit (tn-i, tn) die Zeit ist, die das Geberrad für die Drehung eines vorgegebe nen Winkelsegments benötigt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensa tionsfaktor (f) ein proportionaler Faktor ist, der sich aus dem Verhältnis der Seg mentzeit (t* n) der fehlerhaften Brennkammer zu der Segmentzeit (tn) derselben, nicht fehlerhaften Brennkammer ergibt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensationsfaktor (f) ermittelt wird aus einer rechnerisch ermittelten Segmentzeit (tn-i) der angenommenen, nicht fehlerhaften vorhergehenden Brenn kammer und einem Laufunruhe-Unterschiedswert (ALURn-i), der sich ergibt aus der Differenz des gemessenen Laufunruhewerts (LURn-i) der angenommenen, nicht fehlerhaften vorhergehenden Brennkammer und einem Laufunruhewert (LUR* n-i) der angenommenen, fehlerhaften vorhergehenden Brennkammer.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des kompensierten Laufunruhewerts (cLURn) aus dem Kom pensationsfaktor (f) und dem zuvor für die vorhergehende Brennkammer ermittel ten Laufunruhe-Unterschiedswert (ALURn-i) ein Laufunruhe-Unterschiedswert (ALURn) für die Brennkammer ermittelt wird, wobei der Laufunruhe-Unterschieds wert (ALURn) und der ermittelte Laufunruhewert (LURn) addiert werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensationsfaktor (f) für jedes Paar an Brennkammern, die in der logi schen Reihenfolge des Zündens der Brennkammern unmittelbar aufeinander fol gen, neu berechnet wird.
7. Computerprogrammprodukt, das direkt in den internen Speicher eines digitalen Computers geladen werden kann und Softwarecodeabschnitte umfasst, mit denen die Schritte gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgeführt werden, wenn das Produkt auf einem Computer läuft.
PCT/EP2019/081941 2018-12-07 2019-11-20 Verfahren zur rechnergestützten bestimmung von mehrfachen drehungleichförmigkeiten einer verbrennungskraftmaschine Ceased WO2020114775A1 (de)

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