WO2020160965A1 - Verfahren und vorrichtung zum erkennen und unterscheiden einer ursache von mindestens einem verbrennungsaussetzer einer brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum erkennen und unterscheiden einer ursache von mindestens einem verbrennungsaussetzer einer brennkraftmaschine Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method and a device for recognizing and differentiating a cause of misfires in a
  • Internal combustion engine with several cylinders, with at least one exhaust gas tract, an exhaust gas sensor being arranged in the at least one exhaust gas tract and the measurement signal of which is characteristic of the oxygen content in the exhaust gas of the internal combustion engine.
  • the amount of fuel supplied or the ignition energy is insufficient to ignite the air / fuel mixture.
  • there may be a fault in the injection system of the internal combustion engine for example caused by an unintentional failure to open the injection valve. This means that there is no ignitable mixture in the combustion chamber and this cylinder does not make any contribution to the torque output by the internal combustion engine.
  • the cause of the fault can also be in the ignition system of the
  • Ignition control defective ignition coils or a shunt of the spark plug can cause misfiring and thus for a
  • the occurrence of combustion misfires in an internal combustion engine can, on the one hand, increase the emission rate of pollutants and, on the other hand, due to post-reactions of the unburned air-fuel mixture, destroy one arranged in the exhaust gas tract of the internal combustion engine
  • Modern internal combustion engines have a two-mass flywheel that has a first flywheel that is rigidly connected to the crankshaft
  • the dual mass flywheel can thus be described as a spring-mass system. It has a natural frequency that is dependent on the spring constants, the masses of the first and second centrifugal masses and the coefficients of friction. At certain speeds the
  • the method for detecting combustion misfires based on the evaluation of rough running values is masked out.
  • the masking is only deactivated again after a certain minimum torque has been applied to the
  • the misfire detection process is very long.
  • the object of the invention is to create a method and a device with which or with which a reliable detection of at least one
  • Combustion misfires and with or with which a reliable differentiation of a cause of the at least one combustion misfire in one
  • a method for recognizing and differentiating a cause of at least one misfire of an internal combustion engine wherein the internal combustion engine has a plurality of cylinders, at least one exhaust gas tract and an exhaust gas sensor which is arranged in the exhaust gas tract, has the following steps:
  • the internal combustion engine has several cylinders. It is consequently conceivable that the internal combustion engine has two, three, four or even more cylinders. According to one embodiment, the internal combustion engine has two or more
  • Cylinder banks each having one or more of the cylinders. It is also conceivable that the internal combustion engine has several of the exhaust tracts. This can be the case, for example, when the internal combustion engine has several cylinder banks. In such a case, each of the cylinder banks can be assigned to one of the exhaust tracts.
  • the exhaust tract is set up for an exhaust gas that is produced during the combustion of an air / fuel mixture in the cylinders, during operation of the
  • the exhaust gas sensor is arranged in the exhaust tract and is accordingly exposed to the exhaust gas from the cylinders.
  • the exhaust gas sensor is arranged in the exhaust gas tract in such a way that it is exposed to the exhaust gas from all cylinders. Accordingly, with just a single exhaust gas sensor it is possible to detect the at least one combustion misfire in all of the cylinders and to distinguish its cause.
  • the misfires in all of the cylinders can be recognized and differentiated with a single one of the exhaust gas sensors in the respective exhaust gas tracts.
  • the exhaust gas sensor measures the measurement signal over the determined first time period.
  • the measurement signal is characteristic of the oxygen content in the exhaust gas that is in the exhaust gas tract downstream of the cylinder the combustion or after the combustion has not taken place is passed on.
  • the unburned air / fuel mixture is discharged into the exhaust system and passes the exhaust gas sensor with a time delay.
  • unburned air / fuel mixture is not identical to the oxygen content of the exhaust gas of a properly burned air / fuel mixture. This difference can be measured using the exhaust gas sensor. From the measurement signal, which is characteristic of the oxygen content in the exhaust gas downstream of the cylinder, it can consequently be derived whether at least one combustion misfire occurred in one of the cylinders upstream.
  • the measurement signal is divided into measurement signal sections. The burning of the
  • the air / fuel mixture in the cylinders takes place one after the other, as a result of which exhaust gas packets that arise during combustion in the cylinder are passed on one after the other from the cylinders into the exhaust gas tract.
  • the exhaust tract is set up for the exhaust gas packages from the cylinders to the exhaust gas
  • the measurement signal can accordingly be divided into measurement signal sections
  • the cylinder-selective measurement signal curves can be derived from the measurement signal sections
  • the cylinder-selective measurement signal curves are consequently characteristic of the oxygen content in the exhaust gas packages over the first time span of the cylinders arranged upstream of the exhaust gas sensor. If, for example, three of the cylinders are arranged upstream of the exhaust gas sensor, the measurement signal of the exhaust gas sensor is divided into three cylinder-selective measurement signals and assigned to the three cylinders, whereby a cylinder-selective measurement signal can be created for each of these three cylinders. All of the upstream cylinders can be monitored individually using just one exhaust gas sensor, which simplifies the entire process. If, according to one embodiment, the internal combustion engine has four cylinders and an exhaust gas sensor which is arranged downstream of the four cylinders, then the measurement signal measured by the exhaust gas sensor can be selected in four cylinders
  • Measurement signal curves that are assigned to the four cylinders are divided. This means that from the measurement signal of the exhaust gas sensor, the corresponding
  • an initial parameter is taken into account when assigning the cylinder-selective measurement signal curves to the corresponding cylinders.
  • the initial parameter can, for example, indicate which of the cylinders emits the first exhaust gas packet into the exhaust tract at the beginning of the first time span.
  • the first time span can, for example, also begin to run when the internal combustion engine is started. It is also conceivable that the
  • Initial parameters from a control unit of the internal combustion engine is provided to the method according to this disclosure.
  • the initial parameter it is in particular simplified the corresponding measurement signal sections
  • the cylinder-selective measurement signal curves are evaluated in order to detect at least one misfire of the internal combustion engine.
  • Cylinder-selective measurement signal curves are characteristic of the oxygen content in the respective exhaust gas packages from the respective cylinders.
  • the oxygen content of the corresponding exhaust gas packet differs from the oxygen content of an exhaust gas packet that comes from a properly working cylinder. If one of the cylinder-selective measurement signal curves consequently has a characteristic curve that deviates from a normal curve, it can consequently be concluded that there is a cylinder in the corresponding upstream cylinder
  • the normal course can, for example, be stored in a memory and continuously with the by means of a computing unit
  • cylinder-selective measurement signal curves are compared.
  • the normal course can also be mapped by means of a limit band or one or two threshold values. At least one of the cylinder-selective measurement signal curves exceeds or falls below one of the threshold values, for example, or breaks out of the Limit band off, conclusions can be drawn about a combustion misfire. It is accordingly possible in a very simple manner
  • Evaluation of measurement signal curves for differentiating the cause of the at least one combustion misfire The evaluation of the cylinder-selective measurement signal curves can start, for example, as soon as at least one misfire is detected.
  • the misfire can for example be a misfire as described above.
  • the air / fuel mixture is not ignited and accordingly does not burn or does not burn completely and is passed on to the exhaust gas tract unburned or partially unburned.
  • the oxygen content of such an unburned exhaust gas package is characteristic of an exhaust gas package from a properly functioning cylinder and can accordingly be recognized from the corresponding cylinder-selective measurement signal curve.
  • the misfire can, for example, also be an injection misfire, as described above. Too little or no fuel is injected into one of the cylinders, so that no ignitable fuel, for example
  • the air / fuel mixture is present in the cylinder at the time of ignition. This air / fuel mixture is also passed unburned or partially unburned into the exhaust system.
  • the oxygen content of such an unburned exhaust gas package is characteristic in comparison to an exhaust gas package of a properly functioning cylinder and also in comparison to an exhaust gas package of a cylinder in which the air / fuel mixture was not ignited and can accordingly be selected from the corresponding cylinder
  • the evaluation is independent of other mechanical components of the internal combustion engine, so that the evaluation in each
  • the cylinder-selective measurement signal profiles are compared with one another when evaluating the cylinder-selective measurement signal profiles in order to identify the cylinder in which the combustion stopped.
  • the individual exhaust gas packages that are passed on from the cylinders into the exhaust system can easily mix with one another.
  • the exhaust gas package from the cylinder in which the combustion did not take place properly can influence the composition of exhaust gas packages that are ahead and / or the composition of subsequent exhaust gas packages. This influence can be recognized from the respective cylinder-selective measurement signal curves. Accordingly, it can be useful to precisely identify the cylinder in which the combustion is not taking place
  • the combustion stopped in that cylinder whose cylinder-selective measurement signal profile has the largest signal amplitude in comparison with the other cylinder-selective measurement signal profiles.
  • Measurement signal curves are compared with one another.
  • a signal deflection of a signal profile can be, for example, a local or a global maximum or minimum in the signal profile. If, for example, the oxygen content in the exhaust gas is characteristic due to a combustion misfire and is consequently reflected, for example, in three out of four or in four out of four of the cylinder-selective ones Measurement signal curves can again be deduced from the height of the signal deflections (the height or depth of the local or global minimum or maximum) in the four cylinder-selective measurement signal curves about the cylinder in which the combustion did not take place properly.
  • the proportion of oxygen in the exhaust gas package that originates from the cylinder in which the combustion did not take place properly is the highest compared to the other oxygen proportions of the adjacent exhaust gas packages, so that the signal deflection of the corresponding cylinder-selective
  • the measurement signal profile is most characteristic, for example the highest or the lowest, in comparison to the other cylinder-selective measurement signal profiles. Overall, it is therefore very easy to use the height or depth of the
  • At least one of the misfires is recognized as soon as at least one of the cylinder-selective measurement signal curves exceeds a first threshold value.
  • the first threshold value can, for example, be stored in the memory and continuously compared with the corresponding cylinder-selective measurement signal curves by means of the computing unit. In this way, it is very easily possible to identify combustion misfires from the corresponding cylinder-selective measurement signal curves. It is additionally also conceivable that the cylinder-selective measurement signal curves are additionally filtered, for example low-pass filtered, before they are compared with the first threshold value.
  • the second threshold value can, for example, also be stored in the memory and continuously compared with the corresponding cylinder-selective measurement signal curves by means of the computing unit.
  • the second threshold value can be greater or smaller than the first threshold value. If, for example, based on the comparison with the first threshold value, it is recognized that the combustion is in one of the cylinders did not take place properly, the at least one cylinder-selective measurement signal profile can be compared with the second threshold value. The comparison can be based on whether the at least one cylinder-selective measurement signal profile exceeds or falls below the second threshold value or not. Accordingly, the type of misfire
  • Misfiring of the misfire is differentiated as a misfire, provided that at least one of the cylinder-selective measurement signal curves only exceeds the first threshold value of the threshold values.
  • Combustion misfire the combustion misfire recognized as an injection misfire if at least one of the cylinder-selective measurement signal curves exceeds the first threshold value and the second threshold value.
  • the exhaust gas package of a cylinder in which the combustion did not take place properly due to incorrect or unsuccessful ignition has a higher proportion of oxygen compared to an exhaust gas package of a cylinder in which combustion did not take place properly due to incorrect or unsuccessful injection, so that the corresponding cylinder-selective measurement signal profile, which is characteristic of the oxygen content, has a higher or lower signal deflection compared to a cylinder-selective measurement signal profile that is characteristic of an injection misfire.
  • the second threshold value can accordingly be selected such that the corresponding deflections of the cylinder-selective measurement signal curves, depending on which type of misfire they represent, break through the second threshold value from above or below or do not break through from above or below. It is consequently possible to close the misfiring from the misfiring in a very simple manner
  • a cylinder-specific characteristic map is used for the assignment of the measurement signal sections, which maps the speed of the
  • the map is a gas transit time map.
  • the gas run time is the time that an exhaust package of the Cylinder needed up to the position in the exhaust gas tract at which the exhaust gas sensor is arranged and the measurement signal, which is characteristic of the oxygen content in the exhaust gas package, measures.
  • the gas running time is of a speed of the
  • Gas running times can for example be stored in the memory.
  • the method of the present disclosure can, for example, take into account the characteristics map and read out the appropriate gas transit time in accordance with the rotational speed and use it for the assignment of the cylinder-selective measurement signal sections. As a result, the assignment can advantageously be carried out precisely. It is also conceivable that additional parameters, such as a load, are taken into account.
  • the cylinder-selective measurement signal curves are compared with a comparison value that is characteristic of a mean value of the
  • the mean value being determined over a second period of time which is longer than the first period of time. If, for example, several combustion misfires occur one after the other in a comparatively short period of time, it can be useful for precise identification to compare the cylinder-selective measurement signal curves with the comparison value that is characteristic of the mean value of the corresponding
  • cylinder-selective measurement signal curves are additionally filtered, for example low-pass filtered. It is also conceivable that an additional value is added to the comparison value and a combustion misfire is recognized as soon as at least one of the cylinder-selective measurement signal curves occurs
  • the comparison value plus the additional value enables earnings to be adjusted.
  • several combustion misfires that occur, for example, one after the other can advantageously be recognized simply and precisely.
  • a device for recognizing and differentiating the cause of combustion misfires a
  • the device can for example be a
  • the device is part of the engine control unit or is installed as an additional control unit, for example in a vehicle with the internal combustion engine.
  • Exemplary embodiments of the present disclosure are shown in the figures and are explained in more detail using the following description. Show it:
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a block diagram
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of an internal combustion engine 10 with six cylinders CYL (0) -CYL (5), the internal combustion engine 10 being able to drive a vehicle, for example.
  • the internal combustion engine 10 has a first cylinder bank CYLB1 and a second cylinder bank CYLB2, which are arranged parallel to one another.
  • the cylinders CYL (0), CLY (2), CLY (4) are arranged in the first cylinder bank CYLB1 and the cylinders CYL (1), CLY (3), CLY (5) are arranged in the second cylinder bank CYLB2.
  • the internal combustion engine 10 has a first cylinder bank CYLB1 and a second cylinder bank CYLB2, which are arranged parallel to one another.
  • the cylinders CYL (0), CLY (2), CLY (4) are arranged in the first cylinder bank CYLB1 and the cylinders CYL (1), CLY (3), CLY (5) are arranged in the second cylinder bank CYLB2.
  • Internal combustion engine 10 also has an intake tract 11 which is set up to supply air to internal combustion engine 10.
  • the intake tract 1 1 has a throttle valve 16 which is set up for this purpose
  • the internal combustion engine 10 has a
  • Fuel supply device 12 which is adapted to the
  • the internal combustion engine 10 additionally has an exhaust tract 13A, 13B which is arranged in the direction of flow through the internal combustion engine 10 directly downstream of the cylinders CYL (0) -CYL (5).
  • the exhaust tract 13A, 13B can be divided into a first exhaust tract 13A and a second exhaust tract 13B.
  • the first exhaust tract 13A is arranged downstream of the first cylinder block CYLB1 and the second exhaust tract 13B is arranged downstream of the second cylinder block CYLB2.
  • Exhaust gas sensor 15B arranged.
  • the exhaust gas sensors 15A, 15B are arranged downstream of the cylinders CYL (0) -CYL (5).
  • a first exhaust gas catalytic converter 14A is additionally arranged in the first exhaust gas tract 13A and a second exhaust gas catalytic converter 14B is also arranged in the second exhaust gas tract 13B.
  • the exhaust gas catalytic converters 14A, 14B are arranged downstream of the respective exhaust gas sensors 15A, 15B.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a control unit 20.
  • the control unit 20 has a computing unit 21, a program memory 22, a memory 23, an air / fuel control device 24 and an error memory 25.
  • the control unit 20 is set up for this purpose from input signals ES
  • the control unit 20 can additionally be set up to control an error display device 27, which is set up to inform a driver or someone else about an error, such as for example
  • a characteristic diagram KF, a first threshold value S1 and / or a second threshold value S2 can be stored in the memory 23.
  • the characteristics map KF can be, for example, a gas flow characteristics map that is used to assign measurement signal sections
  • the control unit 20 can be, for example, an engine control unit which is set up to process a large number of data and the most varied
  • the control unit 20 can accordingly also be set up to recognize combustion misfires V of the internal combustion engine 10 and to distinguish their cause.
  • FIGS. 3 and 4 show a first diagram 100 and a second diagram 200 for detecting combustion misfires V in an internal combustion engine 10.
  • a measurement signal MS_CLY of an exhaust gas sensor 15A, 15B is evaluated over a certain time period At1.
  • the measurement signal MS_CLY is characteristic of the oxygen content in an exhaust tract 13A, 13B of an internal combustion engine 10 downstream of cylinders
  • the measurement signal MS_CLY is then, for example, from of the control unit 20 according to the embodiment from FIG. 2, in order to identify and subdivide combustion misfires V. This will be the
  • Measurement signal MS_CLY divided into measurement signal sections MS_CLY_AB.
  • the measurement signal sections MS_CLY_AB are then assigned to the corresponding cylinders CYL (0) -CYL (5) so that cylinder-selective measurement signal profiles MS_CLY_SEL (0-5) are created.
  • the cylinder-selective measurement signal curves MS_CLY_SEL (0-5) are consequently characteristic of the respective oxygen content in the exhaust tract 13A, 13B downstream of the respective cylinders CYL (0) -CYL (5).
  • the cylinder-selective measurement signal curves MS_CLY_SEL (0), MS_CLY_SEL (2), MS_CLY_SEL (4) of the cylinders CYL (0), CYL (2), CYL (4) are shown in FIGS. It is conceivable that other cylinders CYL (0) -CYL (5) or all cylinders CYL (0) -CYL (5) are evaluated.
  • the cylinder-selective measurement signal curves MS_CLY_SEL (0-5) are evaluated. According to one embodiment, at least one of the misfires V is recognized as soon as at least one of the cylinder-selective measurement signal curves MS_CLY_SEL (0-5) exceeds a first threshold value S1. The first
  • Threshold value S1 can for example be stored in the memory 23 of the control unit 20 and continuously compared by the control unit 20 with the cylinder-selective measurement signal curves MS_CLY_SEL (0-5).
  • the cylinder-selective over the time t is stored in the memory 23 of the control unit 20 and continuously compared by the control unit 20 with the cylinder-selective measurement signal curves MS_CLY_SEL (0-5).
  • MS_CLY_SEL (2), MS_CLY_SEL (4) show signal fluctuations that begin at time t1. If, for example, at least one of the signal excursions exceeds the first threshold value S1, a combustion misfire V can be indicated
  • MS_CLY_SEL (0), MS_CLY_SEL (2), MS_CLY_SEL (4) can be seen.
  • the cylinder-selective measurement signal curves MS_CLY_SEL (0-5) can be compared with a second threshold value S2. If the signal amplitude of the cylinder-selective measurement signal curves MS_CLY_SEL (0-5) exceeds the second Threshold value S2, if the misfire V can be identified as an injection misfire, the signal profile exceeds the cylinder-selective
  • the combustion misfire V can be identified as an ignition misfire.
  • the diagram 100 in Figure 3 shows the signal deflections that the second
  • Embodiment can be identified as misfiring.
  • FIG. 5 shows a third diagram 300, which differs from the second diagram 200 and the first diagram 100 in particular in that several combustion misfires V follow one another in quick succession.

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Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Erkennen und Unterscheiden einer Ursache von mindestens einem Verbrennungsaussetzer (V) einer Brennkraftmaschine (10), wobei die Brennkraftmaschine (10) mehrere Zylinder (CYL(0)-CYL(5)), mindestens einen Abgastrakt (13A, 13B) und einen Abgassensor (15A, 15B), der in dem Abgastrakt (13A, 13B) angeordnet ist, aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: - Erfassen eines Messsignals (MS_CYL)) mit dem Abgassensor (15A, 15B) über eine bestimmte erste Zeitspanne (Δt1), wobei das Messsignal (MS_CYL) charakteristisch für den Sauerstoffanteil in dem Abgastrakt (13A, 13B) ist, - Unterteilen des Messsignals (MS_CYL) in Messsignalabschnitte (MS_CYL_AB), - Zuordnen der Messignalabschnitte (MS_CYL_AB) zu den entsprechenden Zylindern (CYL(0)-CYL(5)), wodurch zylinderselektive Messsignalverläufe (MS_CYL_SEL(0-5)) erstellt werden, die charakteristisch für den jeweiligen Sauerstoffanteil stromab der jeweiligen Zylinder (CYL(0)-CYL(5)) über die bestimmte erste Zeitspanne (Δt1) sind, - Auswerten der zylinderselektiven Messsignalverläufe (MS_CYL_SEL(0-5)) zum Erkennen von mindestens einem Verbrennungsaussetzer (V) der Brennkraftmaschine (10).

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen und Unterscheiden einer Ursache von mindestens einem Verbrennungsaussetzer einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen und Unterscheiden einer Ursache von Verbrennungsaussetzern einer
Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, mit mindestens einem Abgastrakt, wobei in dem mindestens einen Abgastrakt ein Abgassensor angeordnet ist und dessen Messsignal charakteristisch für den Sauerstoffgehalt in dem Abgas der Brennkraftmaschine ist.
Verbrennungsaussetzer treten auf, wenn bei einer Brennkraftmaschine
beispielsweise die zugeführte Kraftstoffmenge oder die Zündenergie nicht ausreicht, um die Entflammung des Luft-/Kraftstoffgemisches zu realisieren. So kann zum Beispiel ein Fehler in dem Einspritzsystem der Brennkraftmaschine vorliegen, beispielsweise hervorgerufen durch ein ungewolltes Nichtöffnen des Einspritzventils. Damit liegt kein zündfähiges Gemisch im Brennraum vor und dieser Zylinder liefert keinen Beitrag zu dem von der Brennkraftmaschine abgegebenen Drehmoment. Die Fehlerursache kann jedoch auch am Zündsystem der
Brennkraftmaschine liegen, beispielsweise durch das Nichtzustandekommen eines Zündfunkens zwischen den Elektroden der Zündkerze. Auch Fehler in der
Zündungssteuerung, defekte Zündspulen oder ein Nebenschluss der Zündkerze können Ursachen für einen Zündaussetzer und damit für einen
Verbrennungsaussetzer sein.
Das Auftreten von Verbrennungsaussetzern bei einer Brennkraftmaschine kann einerseits zur Erhöhung der Emissionsrate von Schadstoffen und anderseits aufgrund von Nachreaktionen des unverbrannten Luft-Kraftstoffgemisches zur Zerstörung eines im Abgastrakt der Brennkraftmaschine angeordneten
Abgaskatalysators oder zumindest zu einer Beeinträchtigung seiner
Konvertierungsfähigkeit führen.
Die Erkennung von solchen Verbrennungsaussetzern wird deshalb von den Gesetzgebern im Rahmen einer On-Board-Diagnose gefordert, um die Einhaltung der gesetzlichen Grenzwerte für die Emission im Betrieb der Brennkraftmaschine zu gewährleisten. Verbrennungsaussetzer müssen im gesamten Last- und
Drehzahlbereich erkannt werden. Eine Detektion der Verbrennungsaussetzer aus der mittels Inkrementalgebern gemessenen Kurbelwellengeschwindigkeit bietet eine kostengünstige Realisierung.
Es sind deshalb bereits eine Vielzahl von Verfahren bekannt geworden, die zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern Segmentzeiten messen, welche die Kurbelwelle während der Arbeitstakte der einzelnen Zylinder zum Durchlaufen vorgegebener Winkelspannen benötigt. Anschließend werden aus den
Segmentzeiten Laufunruhewerte berechnet, und diese Werte mit Schwellenwerten verglichen, wobei in Zeiten der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine Fehler in der Segmentzeitmessung erkannt und korrigiert werden können. (z.B. EP 0 583 496 A1 ).
Verbrennungsaussetzer führen zu einer vorübergehenden Verlangsamung der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle. Solche
Verbrennungsaussetzererkennungsverfahren, welche die Laufunruhe der
Brennkraftmaschine anhand der schwankenden Umdrehungsgeschwindigkeit der Kurbelwelle überprüfen, haben den Nachteil, dass die beobachteten
Schwankungen der Umdrehungsgeschwindigkeit nicht nur von dem zu
überwachenden Verbrennungsvorgang herrühren können, sondern von äußeren Einflüssen auf das Fahrzeug, wie sie z.B. beim Überfahren einer unebenen
Wegstrecke durch die dadurch verursachten Erschütterungen des Fahrzeugs und durch Schwingungsanregungen der Kurbelwelle auftreten. Bei Auftreten von sogenannten Schlechtwegstrecken liefern diese laufunruhebasierten
Erkennungsverfahren keine eindeutige Aussage über das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Verbrennungsaussetzern und werden deshalb
ausgeblendet.
Moderne Brennkraftmaschinen weisen ein Zweimassenschwungrad auf, das eine erste Schwungmasse aufweist, die starr mit der Kurbelwelle der
Brennkraftmaschine gekoppelt ist, und eine zweite Schwungmasse, die über eine Kupplung mit dem Getriebe gekoppelt ist. Die beiden Schwungmassen sind durch Federn drehelastisch miteinander gekoppelt. Das Zweimassenschwungrad kann somit als Feder-Masse-System beschrieben werden. Es weist eine von den Federkonstanten, den Massen der ersten und zweiten Schwungmasse und den Reibwerten abhängige Eigenfrequenz auf. Bei bestimmten Drehzahlen der
Brennkraftmaschine kann es zu Resonanzerscheinungen kommen, die
Auswirkungen auf die Laufruhe haben können. Des Weiteren kann es bei speziellen Fahrmanövern mit hohen Drehzahlgradienten zu einem Verklemmen mechanischer Komponenten innerhalb des Zweimassenschwungrades kommen. Durch diesen Zustand kommt es in einem definierten Lastbereich zu extremen Schwingungen im Antriebsstrang. Die damit verbundene erhöhte gemessene Laufunruhe der
Brennkraftmaschine lässt eine zuverlässige Verbrennungsaussetzererkennung durch einen segmentzeitbasierten Laufunruhewert nicht mehr zu.
Aus diesem Grund wird bei Auftreten eines solchen Betriebszustandes das auf der Auswertung von Laufunruhwerten basierende Verfahren zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern ausgeblendet. Die Ausblendung wird erst wieder deaktiviert, nachdem ein bestimmtes Mindestdrehmoment an der
Brennkraftmaschine überschritten wurde, das zu einem sicheren "losreißen" der verklemmten Komponenten des Zweimassenschwungrad führt. Das bedeutet, dass die Phase der Ausblendung des laufunruhebasierten
Verbrennungsaussetzererkennungsverfahren sehr lang ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit dem bzw. mit der eine sichere Erkennung von mindestens einem
Verbrennungsaussetzer und mit dem bzw. mit der eine sichere Unterscheidung einer Ursache des mindestens einen Verbrennungsaussetzers bei einer
Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern möglich ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Offenbarung sind in den
Unteransprüchen gekennzeichnet.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung weist ein Verfahren zum Erkennen und Unterscheiden einer Ursache von mindestens einem Verbrennungsaussetzer einer Brennkraftmaschine, wobei die Brennkraftmaschine mehrere Zylinder, mindestens einen Abgastrakt und einen Abgassensor aufweist, der in dem Abgastrakt angeordnet ist, folgende Schritte auf:
Erfassen eines Messsignals mit dem Abgassensor über eine bestimmte erste Zeitspanne, wobei das Messsignal charakteristisch für den Sauerstoffanteil in dem Abgastrakt ist,
Unterteilen des Messsignals in Messsignalabschnitte,
Zuordnen der Messignalabschnitte zu den entsprechenden Zylindern, wodurch zylinderselektive Messsignalverläufe erstellt werden, die charakteristisch für den jeweiligen Sauerstoffanteil stromab der jeweiligen Zylinder über die bestimmte erste Zeitspanne sind, Auswerten der zylinderselektiven Messsignalverläufe zum Erkennen von mindestens einem Verbrennungsaussetzer der Brennkraftmaschine,
wobei bei Erkennung von mindestens einem Verbrennungsaussetzer eine
Auswertung der zylinderselektiven Messsignalverläufe zum Unterscheiden der Ursache des mindestens einen Verbrennungsaussetzers erfolgt.
Die Brennkraftmaschine weist mehrere Zylinder auf. Es ist folglich denkbar, dass die Brennkraftmaschine zwei, drei, vier oder noch mehr Zylinder aufweist. Gemäß einer Ausführungsform weist die Brennkraftmaschine zwei oder mehrere
Zylinderbänke auf, die jeweils einen der oder mehrere der Zylinder aufweisen. Es ist auch denkbar, dass die Brennkraftmaschine mehrere der Abgastrakte aufweist. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn die Brennkraftmaschine mehrere Zylinderbänke aufweist. In einem solchen Fall kann jeder der Zylinderbänke einer der Abgastrakte zugewiesen sein.
Der Abgastrakt ist dazu eingerichtet ein Abgas, das bei der Verbrennung eines Luft/Kraftstoffgemischs in den Zylindern entsteht, im Betrieb der
Brennkraftmaschine von den Zylindern aus der Brennkraftmaschine abzuführen. Der Abgastrakt ist folglich in Strömungsrichtung des Luft-/Kraftstoffgemischs bzw. des Abgases stromab der Zylinder der Brennkraftmaschine angeordnet.
Der Abgassensor ist in dem Abgastrakt angeordnet und ist dementsprechend dem Abgas der Zylinder ausgesetzt. Der Abgassensor ist gemäß einer Ausführungsform derart in dem Abgastrakt angeordnet, dass er dem Abgas aller Zylinder ausgesetzt ist. Dementsprechend ist es mit nur einem einzigen Abgassensor möglich, den mindestens einen Verbrennungsaussetzer in allen der Zylinder zu Erkennen und dessen Ursache zu unterscheiden. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist es auch denkbar, dass mehrere Abgassensoren in der Brennkraftmaschine, die mehrere Abgastrakte aufweist, angeordnet sind, wobei mindestens einer der Abgassensoren in jeweils mindestens einem der Abgastrakte angeordnet ist.
Dementsprechend können mit jeweils einem einzigen der Abgassensoren in den jeweiligen Abgastrakten die Verbrennungsaussetzer in allen der Zylindern erkannt und unterschieden werden.
Der Abgassensor misst gemäß der vorliegenden Offenbarung das Messsignal über die bestimmte erste Zeitspanne. Das Messignal ist dabei charakteristisch für den Sauerstoffgehalt in dem Abgas, das in den Abgastrakt stromab des Zylinders nach der Verbrennung bzw. nach dem Nichtstattfinden der Verbrennung weitergeleitet wird.
Sollte in einem der Zylinder die Verbrennung des Luft-Kraftstoffgemischs nicht ordnungsgemäß stattfinden, wodurch ein Verbrennungsaussetzer auftritt, dann wird das unverbrannte Luft-/Kraftstoffgemisch in den Abgastrakt abgeführt und passiert zeitversetzt den Abgassensor. Der Sauerstoffanteil des Abgases des
unverbrannten Luft-/Kraftstoffgemischs ist nicht identisch mit dem Sauerstoffanteil des Abgases eines ordnungsgemäß verbrannten Luft-/Kraftstoffgemischs. Dieser Unterschied ist mittels des Abgassensors messbar. Aus dem Messsignal, das charakteristisch für den Sauerstoffanteil in dem Abgas stromab der Zylinder ist, kann folglich abgeleitet werden, ob in einem der Zylinder stromauf mindestens ein Verbrennungsaussetzer auftrat.
Zur Zuordnung des gemessenen Messignals zu den entsprechenden Zylindern wird das Messsignal in Messsignalabschnitte unterteilt. Die Verbrennung des
Luft-/Kraftstoffgemischs in den Zylindern erfolgt zeitlich nacheinander, wodurch Abgaspakete, die bei der Verbrennung in den Zylinder entstehenden, aus den Zylindern nacheinander in den Abgastrakt weitergeleitet werden. Der Abgastrakt ist dazu eingerichtet die Abgaspakete aus den Zylindern zu dem Abgas
zusammenzuführen, das Abgas an dem Abgassensor vorbei zu transportieren und das Abgas aus der Brennkraftmaschine abzuführen. Die Zeit die ein Abgaspaket von dem Zylinder bis zum Abgassensor benötigt, kann ermittelt werden, wodurch auch ermittelt werden kann, welches Abgaspaket aus welchem der Zylinder stammt. Dementsprechend kann das Messignal in Messsignalabschnitte
entsprechend der Anzahl der Zylinder stromauf des Abgassensors unterteilt und zugeordnet werden. Mittels der Unterteilung und Zuordnung können aus den Messsignalabschnitten die zylinderselektiven Messsignalverläufe
zusammengefasst werden. Die zylinderselektiven Messsignalverläufe sind folglich charakteristisch für den Sauerstoffanteil in den Abgaspaketen über die erste Zeitspanne der stromauf des Abgassensors angeordneten Zylinder. Sind beispielsweise stromauf des Abgassensors drei der Zylinder angeordnet, wird das Messsignal des Abgassensors in drei zylinderselektive Messsignale unterteilt und den drei Zylindern zugeordnet, wodurch für diese drei Zylinder jeweils ein zylinderselektives Messsignal erstellt werden kann. Mittels nur einem einzigen Abgassensor können alle stromauf angeordneten Zylinder einzeln überwacht werden, dadurch ist das gesamte Verfahren vereinfacht. Weist gemäß einer Ausführungsform die Brennkraftmaschine vier Zylinder und einen Abgassensor auf, der stromab der vier Zylinder angeordnet ist, so kann das mit dem Abgassensor gemessene Messsignal in vier zylinderselektive
Messsignalverläufe, die den vier Zylindern zugeordnet werden, aufgeteilt werden. Somit kann aus dem Messsignal des Abgassensors die entsprechenden
zylinderselektiven Messsignalverläufe, die charakteristisch für den Sauerstoffanteil der Abgaspakete aus den vier Zylindern sind, ermittelt werden. Wenn ein
Verbrennungsaussetzer erkannt wird, kann folglich auf sehr einfache und schnelle Art und Weise ermittelt werden, in welchem der Zylinder die Verbrennung nicht ordnungsgemäß stattfand.
Gemäß einer Ausführungsform wird bei der Zuordnung der zylinderselektiven Messsignalverläufe zu den entsprechenden Zylindern ein Anfangsparameter berücksichtigt. Der Anfangsparameter kann beispielsweise angeben, welcher der Zylinder zu Beginn der ersten Zeitspanne das erste Abgaspaket in den Abgastrakt abgibt. Die erste Zeitspanne kann beispielsweise auch mit dem Starten der Brennkraftmaschine anfangen zu laufen. Es ist auch denkbar, dass der
Anfangsparameter aus einem Steuergerät der Brennkraftmaschine dem Verfahren gemäß dieser Offenbarung bereitgestellt wird. Mittels des Anfangsparameters ist es insbesondere vereinfacht die entsprechenden Messsignalabschnitte dem
jeweiligen Zylinder richtig zuzuordnen.
Die zylinderselektiven Messsignalverläufe werden ausgewertet, um mindestens einen Verbrennungsaussetzer der Brennkraftmaschine zu erkennen. Die
zylinderselektiven Messsignalverläufe sind charakteristisch für den Sauerstoffanteil in den jeweiligen Abgaspaketen aus den jeweiligen Zylindern. Bei einem
Verbrennungsaussetzer unterscheidet sich, wie oben erklärt, der Sauerstoffanteil des entsprechenden Abgaspakets von dem Sauerstoffanteil eines Abgaspakets, das aus einem ordnungsgemäß arbeitenden Zylinder stammt. Weist einer der zylinderselektiven Messsignalverläufe folglich einen charakteristischen Verlauf auf, der von einem normalen Verlauf abweicht, kann folglich darauf zurückgeschlossen werden, dass in dem entsprechenden stromauf angeordneten Zylinder ein
Verbrennungsaussetzer auftrat. Der normale Verlauf kann beispielsweise in einem Speicher hinterlegt sein und mittels einer Recheneinheit laufend mit den
zylinderselektiven Messsignalverläufen verglichen werden. Der normale Verlauf kann auch mittels eines Grenzbands oder einem oder zwei Schwellenwerten abgebildet sein. Über- oder unterschreitet mindestens einer der zylinderselektiven Messsignalverläufe beispielsweise einen der Schwellenwerte oder bricht aus dem Grenzband aus, kann auf einen Verbrennungsaussetzer zurückgeschlossen werden. Es ist dementsprechend auf sehr einfache Art und Weise möglich
Verbrennungsaussetzer zu erkennen und den entsprechenden Zylindern zuzuordnen, allein mittels der der Auswertung des Messsignals des einen einzigen Abgassensors in dem Abgastrakt.
Wird gemäß dem Verfahren der vorliegenden Offenbarung mindestens ein
Verbrennungsaussetzer erkannt, werden zudem die zylinderselektiven
Messsignalverläufe zum Unterscheiden der Ursache des mindestens einen Verbrennungsaussetzers ausgewertet. Die Auswertung der zylinderselektiven Messsignalverläufe kann dabei beispielsweise starten, sobald mindestens ein Verbrennungsaussetzer erkannt wird.
Der Verbrennungsaussetzer kann beispielsweise wie oben beschrieben ein Zündaussetzer sein. Dabei wird das Luft-/Kraftstoffgemisch nicht entzündet und verbrennt dementsprechend nicht oder nicht vollständig und wird unverbrannt oder teilweise unverbrannt in den Abgastrakt weitergeleitet. Der Sauerstoffanteil eines solchen unverbrannten Abgaspakets ist im Vergleich zu einem Abgaspaket aus einem ordnungsgemäß funktionierenden Zylinder charakteristisch und kann dementsprechend aus dem entsprechenden zylinderselektiven Messsignalverlauf erkannt werden.
Der Verbrennungsaussetzer kann beispielsweise wie oben beschrieben auch ein Einspritzaussetzer sein. Dabei wird zu wenig oder gar kein Kraftsoff in einen der Zylinder eingespritzt, sodass beispielsweise kein zündfähiges
Luft-/Kraftstoffgemisch im Zylinder zum Zündzeitpunkt vorhanden ist. Dieses Luft-/Kraftstoffgemisch wird ebenso unverbrannt bzw. teilweise unverbrannt in den Abgastrakt weitergeleitet. Der Sauerstoffanteil eines solchen unverbrannten Abgaspakets ist im Vergleich zu einem Abgaspaket eines ordnungsgemäß funktionierenden Zylinders und auch im Vergleich zu einem Abgaspaket eines Zylinders in dem das Luft-/Kraftstoffgemisch nicht entzündet wurde charakteristisch und kann dementsprechend aus dem entsprechenden zylinderselektiven
Messsignalverlauf erkannt werden und von einem charakteristischen
zylinderselektiven Messsignalverlauf, der von einem Zündaussetzer herrührt, unterschieden werden. Es ist folglich allein mittels der Auswertung der
zylinderselektiven Messsignalverläufe möglich, die Ursache des mindestens einen Verbrennungsaussetzer zu unterscheiden und beispielsweise als Zündaussetzer oder als Einspritzaussetzer zu identifizieren. Dies gestaltet die Erkennung und Unterscheidung von dem mindestens einen Verbrennungsaussetzer vorteilhaft einfach. Zudem ist die Auswertung unabhängig von anderen mechanischen Bauteilen der Brennkraftmaschine, sodass die Auswertung in jedem
Betriebszustand der Brennkraftmaschine erfolgen kann. Dadurch können andere Bauteile die stromab des Abgassensors in dem Abgastrakt angeordnet sind, wie beispielsweise ein Abgaskatalysator, vorteilhaft einfach geschützt werden.
Zusätzliche Bauteile in dem Abgastrakt oder an oder in der Brennkraftmaschine wie beispielsweise ein Kurbelwellensensor sind nicht nötig. Dadurch ist das Verfahren zusätzlich vereinfacht.
Gemäß einer Ausführungsform wird bei der Auswertung der zylinderselektiven Messsignalverläufe zur Identifikation jenes Zylinders in dem die Verbrennung aussetzte die zylinderselektiven Messsignalverläufe miteinander verglichen. Die einzelnen Abgaspakete, die aus den Zylindern in den Abgastrakt weitergeleitet werden, können sich miteinander leicht vermischen. Beispielsweise kann das Abgaspaket aus dem Zylinder, in dem die Verbrennung nicht ordnungsgemäß stattfand, die Zusammensetzung von zeitlich vorausliegenden Abgaspaketen und/oder die Zusammensetzung von zeitlich nachfolgenden Abgaspaketen beeinflussen. Diese Beeinflussung kann aus den jeweiligen zylinderselektiven Messsignalverläufen erkannt werden. Dementsprechend kann es sinnvoll sein, zur genauen Identifikation jenes Zylinders in dem die Verbrennung nicht
ordnungsgemäß stattfand, die jeweiligen zylinderselektiven Messsignalverläufe miteinander zu vergleichen. Mittels des Vergleichs können Rückschlüsse auf den Zylinder gezogen werden, in dem die Verbrennung nicht ordnungsgemäß stattfand. Dies kann die Genauigkeit der Identifikation des entsprechenden Zylinders, in dem die Verbrennung nicht ordnungsgemäß stattfand, erhöhen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform setzte in jenem Zylinder die Verbrennung aus, dessen zylinderselektiver Messsignalverlauf im Vergleich mit den anderen zylinderselektiven Messsignalverläufen den größten Signalausschlag aufweist. Bei dem Vergleich der zylinderselektiven Messsignalverläufe zur Identifikation jenes Zylinders in dem die Verbrennung nicht ordnungsgemäß stattfand, können insbesondere die Signalausschläge der jeweiligen zylinderselektiven
Messsignalverläufe miteinander verglichen werden. Ein Signalausschlag eines Signalverlaufs kann beispielsweise ein lokales oder ein globales Maximum oder Minimum in dem Signalverlauf sein. Ist beispielsweise der Sauerstoffanteil in dem Abgas aufgrund eines Verbrennungsaussetzers charakteristisch und spiegelt sich folglich beispielsweise in drei von vier oder in vier von vier der zylinderselektiven Messsignalverläufe wieder kann mittels der Höhe der Signalausschläge (der Höhe oder Tiefe des lokalen oder globalen Minimums oder Maximums) in den vier zylinderselektiven Messsignalverläufen auf den Zylinder rückgeschlossen werden, in dem die Verbrennung nicht ordnungsgemäß stattfand. Der Sauerstoffanteil in dem Abgaspaket, das aus dem Zylinder stammt, in dem die Verbrennung nicht ordnungsgemäß stattfand, ist gemäß einer Ausführungsform im Vergleich zu den anderen Sauerstoffanteilen der benachbarten Abgaspaketen am höchsten, sodass auch der Signalausschlag des entsprechenden zylinderselektiven
Messsignalverlaufs am charakteristischsten, zum Beispiel am höchsten oder am tiefsten, im Vergleich zu den anderen zylinderselektiven Messsignalverläufen ist. Insgesamt kann folglich sehr einfach mittels der Höhe oder der Tiefe der
Signalausschläge der zylinderselektiven Messsignalverläufe auf jenen Zylinder zurückgeschlossen werden, in dem die Verbrennung nicht ordnungsgemäß stattfand. Gemäß dieser Ausführungsform trat der Verbrennungsaussetzer in jenem Zylinder auf, dessen zylinderselektiver Messsignalverlauf im Vergleich zu den anderen zylinderselektiven Messsignalverläufen den größten Signalausschlag aufweist. Die Identifikation des entsprechenden Zylinders ist folglich vorteilhaft einfach.
Gemäß einer Ausführungsform wird mindestens einer der Verbrennungsaussetzer erkannt, sobald mindestens einer der zylinderselektiven Messsignalverläufe einen ersten Schwellenwert übersteigt. Der erste Schwellenwert kann beispielsweise in dem Speicher hinterlegt sein und mittels der Recheneinheit laufend mit den entsprechenden zylinderselektiven Messsignalverläufen verglichen werden. Auf diese Art und Weise ist es sehr einfach möglich, aus den entsprechenden zylinderselektiven Messsignalverläufen Verbrennungsaussetzer zu erkennen. Es ist zusätzlich auch denkbar, dass die zylinderselektiven Messsignalverläufe zusätzlich gefiltert, beispielsweise tiefpassgefiltert, werden, bevor sie mit dem ersten Schwellenwert verglichen werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird zum Unterscheiden der Ursache des mindestens einen Verbrennungsaussetzers mindestens einer der
zylinderselektiven Messsignalverläufe mit einem zweiten Schwellenwert verglichen. Der zweite Schwellenwert kann beispielsweise auch in dem Speicher hinterlegt sein und mittels der Recheneinheit laufend mit den entsprechenden zylinderselektiven Messsignalverläufen verglichen werden. Der zweite Schwellenwert kann dabei größer bzw. kleiner als der erste Schwellenwert sein. Wird beispielsweise aufgrund des Vergleichs mit dem ersten Schwellenwert erkannt, dass die Verbrennung in einem der Zylinder nicht ordnungsgemäß stattfand, kann der mindestens eine zylinderselektive Messsignalverlauf mit dem zweiten Schwellenwert verglichen werden. Der Vergleich kann darin liegen, ob der mindestens eine zylinderselektive Messsignalverlauf den zweiten Schwellenwert übersteigt bzw. unterschreitet oder nicht. Dementsprechend kann auf die Art des Verbrennungsaussetzers
rückgeschlossen werden. Dadurch ist die Unterscheidung des
Verbrennungsaussetzers vorteilhaft vereinfacht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird bei Erkennung eines
Verbrennungsaussetzers der Verbrennungsaussetzer als ein Zündaussetzer unterschieden, sofern mindestens einer der zylinderselektiven Messsignalverläufe nur den ersten Schwellenwert der Schwellenwerte übersteigt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird bei Erkennung eines
Verbrennungsaussetzers der Verbrennungsaussetzer als ein Einspritzaussetzer erkannt, sofern mindestens einer der zylinderselektiven Messsignalverläufe den ersten Schwellenwert und den zweiten Schwellenwert übersteigt.
Das Abgaspaket eines Zylinders in dem die Verbrennung aufgrund einer falschen oder nicht erfolgten Zündung nicht ordnungsgemäß stattfand, weist gemäß einer Ausführungsform im Vergleich zu einem Abgaspaket eines Zylinders in dem die Verbrennung aufgrund einer falschen oder nicht erfolgten Einspritzung nicht ordnungsgemäß stattfand, einen höheren Sauerstoffanteil auf, sodass der entsprechende zylinderselektive Messsignalverlauf, der charakteristisch für den Sauerstoffanteil ist, im Vergleich zu einem aufgrund eines Einspritzaussetzers charakteristischen zylinderselektiven Messsignalverlauf, einen höheren oder tieferen Signalausschlag auf. Der zweite Schwellenwert kann dementsprechend derart gewählt werden, dass die entsprechenden Ausschläge der zylinderselektiven Messsignalverläufe, je nachdem welche Art von Verbrennungsaussetzer sie repräsentieren, den zweiten Schwellenwert von oben oder unten durchbrechen bzw. nicht von oben oder unten durchbrechen. Es ist folglich auf sehr einfache Art und Weise möglich den Zündaussetzer von dem Einspritzaussetzer zu
unterscheiden.
Gemäß einer Ausführungsform wird zur Zuordnung der Messsignalabschnitte ein zylinderindividuelles Kennfeld herangezogen wird, das die Drehzahl der
Brennkraftmaschine berücksichtigt. Das Kennfeld ist gemäß einer Ausführungsform eine Gaslaufzeit-Kennfeld. Die Gaslaufzeit ist jene Zeit die ein Abgaspaket von dem Zylinder bis zu der Position in dem Abgastrakt benötigt, an der der Abgassensor angeordnet ist und das Messsignal, das charakteristisch für den Sauerstoffanteil in dem Abgaspaket ist, misst. Die Gaslaufzeit ist von einer Drehzahl der
Brennkraftmaschine abhängig. Ein solches Kennfeld zu den einzelnen
Gaslaufzeiten kann beispielsweise in dem Speicher hinterlegt sein. Das Verfahren der vorliegenden Offenbarung kann beispielsweise das Kennfeld berücksichtigen und entsprechend der Drehzahl die passende Gaslaufzeit herauslesen und für die Zuordnung der zylinderselektiven Messsignalabschnitte verwenden. Dadurch kann die Zuordnung vorteilhaft genau durchgeführt werden. Es ist auch denkbar, dass zusätzliche Parameter, wie beispielsweise eine Last, berücksichtigt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden zur Erkennung von mindestens einem Verbrennungsaussetzer die zylinderselektiven Messsignalverläufe mit einem Vergleichswert verglichen, der charakteristisch für einen Mittelwert der
entsprechenden zylinderselektiven Messsignalverläufe ist, wobei der Mittelwert über eine zweite Zeitspanne ermittelt wird, die zeitlich länger ist als die erste Zeitspanne. Treten beispielsweise mehrere Verbrennungsaussetzer hintereinander in einer vergleichsweise kurzen Zeitspanne auf, kann es zur genauen Identifikation sinnvoll sein die zylinderselektiven Messsignalverläufe mit dem Vergleichswert zu vergleichen, der charakteristisch für den Mittelwert der entsprechenden
zylinderselektiven Messsignalverläufe ist. Es ist insbesondere auch denkbar, dass die zylinderselektiven Messsignalverläufe zusätzlich gefiltert, beispielsweise tiefpassgefiltert, werden. Es ist auch denkbar, dass auf den Vergleichswert ein zusätzlicher Wert aufaddiert wird und ein Verbrennungsaussetzer erkannt wird, sobald mindestens einer der zylinderselektiven Messsignalverläufe den
Vergleichswert plus den zusätzlichen Wert übersteigt. Die Bildung des Mittelwerts ermöglicht insbesondere eine Ergebnisbereinigung. Dadurch können auch mehrere Verbrennungsaussetzer, die beispielsweise zeitlich hintereinander auftreten, vorteilhaft einfach und genau erkannt werden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform weist eine Vorrichtung zum Erkennen und Unterscheiden der Ursache von Verbrennungsaussetzern einer
Brennkraftmaschine eine Steuereinheit auf, die zur Steuerung eines vorgenannten Verfahrens ausgebildet ist. Die Vorrichtung kann beispielsweise eine
Motorsteuereinheit sein. Es ist auch denkbar, dass die Vorrichtung ein Teil der Motorsteuereinheit ist oder als zusätzliche Steuereinheit verbaut ist, beispielsweise in einem Fahrzeug mit der Brennkraftmaschine. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung sind in den Figuren dargestellt und werden anhand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung ein Blockschaltbild
einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine,
Fig. 2 in schematischer Darstellung eine
Steuereinheit einer Brennkraftmaschine,
Fig. 3 ein erstes Diagramm zur Erkennung von
Verbrennungsaussetzern bei einer
Brennkraftmaschine,
Fig. 4 ein zweites Diagramm zur Erkennung von
Verbrennungsaussetzern bei einer
Brennkraftmaschine,
Fig. 5 ein drittes Diagramm zur Erkennung von
Verbrennungsaussetzern bei einer
Brennkraftmaschine.
Die Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Brennkraftmaschine 10 mit sechs Zylindern CYL(0)-CYL(5), wobei die Brennkraftmaschine 10 zum Beispiel eingerichtet sein, kann ein Fahrzeug anzutreiben. Die Brennkraftmaschine 10 weist eine erste Zylinderbank CYLB1 und eine zweite Zylinderbank CYLB2 auf, die parallel nebeneinander angeordnet sind. Die Zylinder CYL(0), CLY(2), CLY(4) sind in der ersten Zylinderbank CYLB1 angeordnet und die Zylinder CYL(1 ), CLY(3), CLY(5) sind in der zweiten Zylinderbank CYLB2 angeordnet. Die
Brennkraftmaschine 10 weist außerdem einen Ansaugtrakt 1 1 auf, der dazu eingerichtet ist, der Brennkraftmaschine 10 Luft zuzuführen. Diesbezüglich weist der Ansaugtrakt 1 1 eine Drosselklappe 16 auf, die dazu eingerichtet, ist die
Luftzufuhr zu steuern. Zudem weist die Brennkraftmaschine 10 eine
Kraftstoffversorgungseinrichtung 12 auf, die dazu eingerichtet ist, die
Brennkraftmaschine 10 mit Kraftstoff zu versorgen. Die Brennkraftmaschine 10 weist zusätzlich einen Abgastrakt 13A, 13B auf, der in Strömungsrichtung durch die Brennkraftmaschine 10 unmittelbar stromab der Zylinder CYL(0)-CYL(5) angeordnet ist. Der Abgastrakt 13A, 13B kann dabei in einen ersten Abgastrakt 13A und in einen zweiten Abgastrakt 13B unterteilt werden. Der erste Abgastrakt 13A ist stromab des ersten Zylinderblocks CYLB1 angeordnet und der zweite Abgastrakt 13B ist stromab des zweiten Zylinderblocks CYLB2 angeordnet.
Gemäß der Ausführungsform aus Figur 1 ist in dem ersten Abgastrakt 13A ein erster Abgassensor 15A und in dem zweiten Abgastrakt 13B ein zweiter
Abgassensor 15B angeordnet. Die Abgassensoren 15A, 15B sind dabei stromab der Zylinder CYL(0)-CYL(5) angeordnet. In dem ersten Abgastrakt 13A ist zusätzlich ein erster Abgaskatalysator 14A und in dem zweiten Abgastrakt 13B ist zusätzlich ein zweiter Abgaskatalysator 14B angeordnet. Die Abgaskatalysatoren 14A, 14B sind stromab der jeweiligen Abgassensoren 15A, 15B angeordnet.
Die Figur 2 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Steuereinheit 20. Die Steuereinheit 20 weist eine Recheneinheit 21 , einen Programmspeicher 22, einen Speicher 23, eine Luft-/Kraftstoffsteuereinrichtung 24 und einen Fehlerspeicher 25 auf. Die Steuereinheit 20 ist dazu eingerichtet aus Eingangssignalen ES
entsprechende Ausgangssignale AS auszugeben und eine Brennkraftmaschine 10 entsprechend anzusteuern. Die Steuereinheit 20 kann zusätzlich dazu eingerichtet sein, eine Fehleranzeigevorrichtung 27 anzusteuern, die dazu eingerichtet ist, einem Fahrer oder jemand anderen einen Fehler, wie beispielsweise
Verbrennungsaussetzer V (nicht in Figur 2 gezeigt), anzuzeigen. In dem Speicher 23 kann beispielsweise ein Kennfeld KF, ein erster Schwellenwert S1 und/oder ein zweiter Schwellenwert S2 gespeichert sein. Das Kennfeld KF kann beispielsweise ein Gaslauf-Kennfeld sein, das zur Zuordnung von Messsignalabschnitte
MS_CYL_AB herangezogen wird.
Die Steuereinheit 20 kann beispielsweise eine Motorsteuereinheit sein, die dazu eingerichtet ist, eine Vielzahl von Daten zu verarbeiten und verschiedenste
Komponenten der Brennkraftmaschine 10 anzusteuern. Die Steuereinheit 20 kann dementsprechend auch dazu eingerichtet sein, Verbrennungsaussetzer V der Brennkraftmaschine 10 zu erkennen und dessen Ursache zu unterscheiden.
Die Figuren 3 und 4 zeigen ein erstes Diagramm 100 und ein zweites Diagramm 200 zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern V bei einer Brennkraftmaschine 10. Gemäß diesen Ausführungsformen wird ein Messsignal MS_CLY eines Abgassensors 15A, 15B über eine bestimmte Zeitspanne At1 ausgewertet. Das Messsignal MS_CLY ist dabei charakteristisch für den Sauerstoffanteil in einem Abgastrakt 13A, 13B einer Brennkraftmaschine 10 stromab von Zylindern
CYL(0)-CYL(5). Das Messsignal MS_CLY wird anschließend beispielsweise von der Steuereinheit 20 gemäß der Ausführungsform aus Figur 2 ausgewertet, um Verbrennungsaussetzer V zu erkennen und zu unterteilen. Dazu wird das
Messsignal MS_CLY in Messsignalabschnitte MS_CLY_AB unterteilt.
Anschließend werden die Messsignalabschnitte MS_CLY_AB den entsprechenden Zylindern CYL(0)-CYL(5) zugeordnet, sodass zylinderselektive Messsignalverläufe MS_CLY_SEL(0-5) erstellt werden. Die zylinderselektiven Messsignalverläufe MS_CLY_SEL(0-5) sind folglich charakteristisch für den jeweiligen Sauerstoffanteil in dem Abgastrakt 13A, 13B stromab der jeweiligen Zylinder CYL(0)-CYL(5). In den Figuren 1 und 2 sind die zylinderselektiven Messsignalverläufe MS_CLY_SEL(0), MS_CLY_SEL(2), MS_CLY_SEL(4) der Zylinder CYL(0), CYL(2), CYL(4) dargestellt. Es ist denkbar, dass auch andere Zylinder CYL(0)-CYL(5) oder alle Zylinder CYL(0)-CYL(5) ausgewertet werden.
Zum Erkennen von mindestens einem Verbrennungsaussetzer V werden die zylinderselektiven Messsignalverläufe MS_CLY_SEL(0-5) ausgewertet. Gemäß einer Ausführungsform wird mindestens einer der Verbrennungsaussetzer V erkannt, sobald mindestens einer der zylinderselektiven Messsignalverläufe MS_CLY_SEL(0-5) einen ersten Schwellenwert S1 übersteigt. Der erste
Schwellenwert S1 kann beispielsweise in dem Speicher 23 der Steuereinheit 20 hinterlegt sein und von der Steuereinheit 20 laufend mit den zylinderselektiven Messsignalverläufen MS_CLY_SEL(0-5) verglichen werden. In den Diagrammen 100, 200 der Figuren 3 und 4 sind über die Zeit t die zylinderselektiven
Messsignalverläufe MS_CLY_SEL(0), MS_CLY_SEL(2), MS_CLY_SEL(4) aufgetragen. Die zylinderselektiven Messsignalverläufe MS_CLY_SEL(0),
MS_CLY_SEL(2), MS_CLY_SEL(4) zeigen Signalausschläge, die zum Zeitpunkt t1 beginnen. Übersteigt beispielsweise mindestens einer der Signalausschläge den ersten Schwellenwert S1 kann auf einen Verbrennungsaussetzer V
zurückgeschlossen werden, der kurze Zeit vorher in einem der stromauf
angeordneten Zylindern CYL(0)-CYL(5) auftrat. In den Diagrammen 100, 200 der Figuren 3 und 4 ist jeweils im unteren Bereich aufgetragen, zu welcher Zeit t der Verbrennungsaussetzer V auftrat. Zeitlich versetzt ist dementsprechend der Verbrennungsaussetzer V in den zylinderselektiven Messsignalverläufen
MS_CLY_SEL(0), MS_CLY_SEL(2), MS_CLY_SEL(4) ersichtlich.
Zum Unterscheiden der Ursache des Verbrennungsaussetzer V können die zylinderselektiven Messsignalverläufe MS_CLY_SEL(0-5) mit einem zweiten Schwellenwert S2 verglichen werden. Übersteigt der Signalausschlag der zylinderselektiven Messsignalverläufe MS_CLY_SEL(0-5) den zweiten Schwellenwert S2, kann der Verbrennungsaussetzer V als ein Einspritzaussetzer identifiziert werden, übersteigt der Signalverlauf der zylinderselektiven
Messsignalverläufe MS_CLY_SEL(0-5) den zweiten Schwellenwert S2 nicht, kann der Verbrennungsaussetzer V als ein Zündaussetzer identifiziert werden. Das Diagramm 100 in Figur 3 zeigt die Signalausschläge, die den zweiten
Schwellenwert S2 übersteigen, folglich kann der Verbrennungsaussetzer V gemäß dieser Ausführungsform als Einspritzaussetzer identifiziert werden. Das Diagramm 200 in Figur 4 zeigt die Signalausschläge, die den zweiten Schwellenwert S2 nicht übersteigen, folglich kann der Verbrennungsaussetzer V gemäß dieser
Ausführungsform als Zündaussetzer identifiziert werden.
Die Figur 5 zeigt ein drittes Diagramm 300, das sich von dem zweiten Diagramm 200 und dem ersten Diagramm 100 insbesondere darin unterscheidet, dass mehrere Verbrennungsaussetzer V zeitlich kurz aufeinanderfolgen.
Dementsprechend weichen die Signalausschläge der gezeigten zylinderselektiven Messsignalverläufe MS_CLY_SEL(0), MS_CLY_SEL(2), MS_CLY_SEL(4) verhältnismäßig stark voneinander ab. Zur genauen Erkennung von den
Verbrennungsaussetzern V kann es sinnvoll sein, die zylinderselektiven
Messsignalverläufe MS_CLY_SEL(0), MS_CLY_SEL(2), MS_CLY_SEL(4) mit einem Vergleichswert zu vergleichen, der charakteristisch für einen Mittelwert der entsprechenden zylinderselektiven Messsignalverläufe MS_CLY_SEL(0),
MS_CLY_SEL(2), MS_CLY_SEL(4) ist, wobei der Mittelwert über eine zweite Zeitspanne At2 ermittelt wird, die zeitlich länger ist als die erste Zeitspanne At1.
Bezugszeichenliste
10 Brennkraftmaschine
1 1 Ansaugtrakt
12 Kraftstoffversorgungseinrichtung
13A, 13B Abgastrakt
14A, 14B Abgaskatalysator
15A, 15B Abgassensor
16 Drosselklappe
CYL(0)-CYL(5) Zylinder der Brennkraftmaschine
CYLB1 erste Zylinderbank
CYLB2 zweite Zylinderbank
20 Steuereinheit
21 Recheneinheit
22 Programmspeicher
23 Speicher
24 Luft-/Kraftstoffsteuereinrichtung
25 Fehlerspeicher
27 Fehleranzeigevorrichtung
ES Eingangssignale
AS Ausgangssignale
t Zeit
At1 erste Zeitspanne
At2 zweite Zeitspanne
t1 erster Zeitpunkt
V Verbrennungsaussetzer
MS_CYL Messsignal
MS_CYL_AB Messsignalabschnitte
MS_CYL_SEL(0-5) zylinderselektive Messsignalverläufe
51 erster Schwellenwert
52 zweiter Schwellenwert
KF Kennfeld
100 erstes Diagramm
200 zweites Diagramm
300 drittes Diagramm

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Erkennen und Unterscheiden einer Ursache von
mindestens einem Verbrennungsaussetzer (V) einer Brennkraftmaschine (10), wobei die Brennkraftmaschine (10) mehrere Zylinder (CYL(0)-CYL(5)), mindestens einen Abgastrakt (13A, 13B) und einen Abgassensor (15A, 15B), der in dem Abgastrakt (13A, 13B) angeordnet ist, aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Erfassen eines Messsignals (MS_CYL) mit dem Abgassensor (15A, 15B) über eine bestimmte erste Zeitspanne (At1 ), wobei das Messsignal (MS_CYL) charakteristisch für den Sauerstoffanteil in dem Abgastrakt (13A, 13B) ist,
Unterteilen des Messsignals (MS_CYL) in Messsignalabschnitte
(MS_CYL_AB),
Zuordnen der Messignalabschnitte (MS_CYL_AB) zu den entsprechenden Zylindern (CYL(0)-CYL(5)), wodurch zylinderselektive Messsignalverläufe
(MS_CYL_SEL(0-5)) erstellt werden, die charakteristisch für den jeweiligen Sauerstoffanteil stromab der jeweiligen Zylinder (CYL(0)-CYL(5)) über die bestimmte erste Zeitspanne (At1 ) sind,
Auswerten der zylinderselektiven Messsignalverläufe (MS_CYL_SEL(0-5)) zum Erkennen von mindestens einem Verbrennungsaussetzer (V) der
Brennkraftmaschine (10),
wobei bei Erkennung von dem mindestens einen Verbrennungsaussetzer (V) eine Auswertung der zylinderselektiven Messsignalverläufe (MS_CYL_SEL(0-5)) zum Unterscheiden der Ursache des mindestens einen Verbrennungsaussetzers (V) erfolgt.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , wobei bei der Auswertung der
zylinderselektiven Messsignalverläufe (MS_CYL_SEL(0-5)) zur Identifikation jenes Zylinders (CYL(0)-CYL(5)) in dem die Verbrennung aussetzte, die
zylinderselektiven Messsignalverläufe (MS_CYL_SEL(0-5)) miteinander verglichen werden.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei in jenem Zylinder (CYL(0)-CYL(5)) die Verbrennung aussetzte, dessen zylinderselektiver Messsignalverlauf
(MS_CYL_SEL(0-5)) im Vergleich mit den anderen zylinderselektiven
Messsignalverläufen (MS_CYL_SEL(0-5)) den größten Signalausschlag aufweist.
4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens einer der Verbrennungsaussetzer (V) erkannt wird, sobald mindestens einer der zylinderselektiven Messsignalverläufe (MS_CYL_SEL(0-5)) einen ersten Schwellenwert (S1 ) übersteigt.
5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Unterscheiden der Ursache des mindestens einen Verbrennungsaussetzers (V) mindestens einer der zylinderselektiven Messsignalverläufe (MS_CYL_SEL(0-5)) mit einem zweiten Schwellenwert (S2) verglichen wird.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei bei Erkennung des mindestens einen Verbrennungsaussetzers (V) der eine Verbrennungsaussetzer (V) als ein
Zündaussetzer erkannt wird, wenn mindestens einer der zylinderselektiven Messsignalverläufe (MS_CYL_SEL(0-5)) nur den ersten Schwellenwert (S1 ) der Schwellenwerte (S1 , S2) übersteigt.
7. Verfahren gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei bei Erkennung des mindestens einen Verbrennungsaussetzers (V) der Verbrennungsaussetzer (V) als ein
Einspritzaussetzer erkannt wird, wenn mindestens einer der zylinderselektiven Messsignalverläufe (MS_CYL_SEL(0-5)) den ersten Schwellenwert (S1 ) und den zweiten Schwellenwert (S2) übersteigt.
8. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Zuordnung der Messignalabschnitte (MS_CYL_AB) ein zylinderindividuelles Kennfeld (KF) herangezogen wird, das die Drehzahl der Brennkraftmaschine (10) berücksichtigt.
9. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Erkennung von mindestens einem Verbrennungsaussetzer (V) die
zylinderselektiven Messsignalverläufe (MS_CYL_SEL(0-5)) mit einem
Vergleichswert verglichen werden, der charakteristisch für einen Mittelwert der entsprechenden zylinderselektiven Messsignalverläufe (MS_CYL_SEL(0-5)) ist, wobei der Mittelwert über eine zweite Zeitspanne (At2) ermittelt wird, die zeitlich länger ist als die erste Zeitspanne (At1 ).
10. Vorrichtung zum Erkennen und Unterscheiden einer Ursache von mindestens einem Verbrennungsaussetzer (V) einer Brennkraftmaschine (10), wobei die Vorrichtung eine Steuereinheit (20) aufweist, die zur Steuerung eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
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