DE19544720C1

DE19544720C1 - Internal combustion engine misfiring detection method e.g. for multiple cylinder engines

Info

Publication number: DE19544720C1
Application number: DE1995144720
Authority: DE
Inventors: Michael Henn; Anton Angermaier
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 1995-11-30
Filing date: 1995-11-30
Publication date: 1997-03-13
Anticipated expiration: 2015-12-01
Also published as: WO1997020195A2; WO1997020195A3

Abstract

A misfire detection process based on the crankshaft speed of rotation is disclosed. An unsteady running value is derived from measured cylinder segment times and subsequent correction of mechanical teeth defects. By a cylinder-selective disturbance variable compensation dependent on load and speed of rotation, the disturbance caused by torsional oscillations of the crankshaft is taken into account.

Description

Verfahren zum Erkennen von Verbrennungsaussetzern bei einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine.Method for detecting misfires in a Multi-cylinder internal combustion engine.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen von Ver brennungsaussetzern bei einer Brennkraftmaschine durch Aus werten der Kurbelwellendrehzahl gemäß Oberbegriff von Patent anspruch 1.The invention relates to a method for recognizing Ver misfires in an internal combustion engine by off value the crankshaft speed according to the preamble of patent claim 1.

Das Auftreten von Verbrennungsaussetzern bei einer Brenn kraftmaschine kann einerseits zur Erhöhung der Emissionsrate von Schadstoffen und anderseits aufgrund von Nachreaktionen des unverbrannten Luft-Kraftstoffgemisches zur Zerstörung des im Abgastrakt der Brennkraftmaschine angeordneten Katalysa tors oder zumindest zu einer Beeinträchtigung seiner Konver tierungsfähigkeit führen.The occurrence of misfires in a burning On the one hand, the engine can increase the emission rate of pollutants and on the other hand due to after-reactions of the unburned air-fuel mixture to destroy the Catalytic converter arranged in the exhaust tract of the internal combustion engine tors or at least to impair its converters lead ability.

Die Erkennung von solchen Verbrennungsaussetzern wird deshalb gefordert, um die Einhaltung der gesetzlichen Grenzwerte für die Emissionen im Betrieb zu überwachen. Eine Detektion der Verbrennungsaussetzer aus der mittels Inkrementalgebern ge messenen Kurbelwellengeschwindigkeit bietet eine kostengün stige Realisierung.The detection of such misfires is therefore required to comply with legal limits for monitor emissions during operation. A detection of the Misfires from the ge using incremental encoders measured crankshaft speed offers a cost-effective Realization.

Es sind deshalb bereits eine Vielzahl von Verfahren bekannt, die zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern Segmentzeiten messen, die die Kurbelwelle während der Arbeitstakte der ein zelnen Zylinder zum Durchlaufen vorgegebener Winkelspannen benötigt. Anschließend werden aus den Segmentzeiten Laufunru hewerte berechnet und diese Werte mit Schwellwerten vergli chen, wobei in Zeiten der Schubabschaltung der Brennkraftma schine Fehler in der Segmentzeitmessung erkannt und korri giert werden (z. B. EP 0 583 496 A1).A large number of processes are therefore already known the segment times for the detection of misfires measure the crankshaft during the work cycles of a individual cylinders for running through predetermined angular ranges needed. Then the segment times become uneven calculated values and comparing these values with threshold values chen, during periods of overrun fuel cutoff Apparent errors in segment time measurement detected and corrected be greeded (e.g. EP 0 583 496 A1).

Verbrennungsaussetzer führen zu einer vorübergehenden Ver langsamung der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle, wobei dieser Effekt sehr gering ist, so daß die Winkelgeschwindig keit hochgenau ermittelt werden muß.Misfires lead to a temporary ver slow the angular velocity of the crankshaft, whereby this effect is very slight, so that the angular speed speed must be determined with high precision.

In der EP 0 576 705 A1 wird deshalb bei einem Verfahren zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern vorgeschlagen, bei der Messung der Drehzahl neben einer statischen Komponente auch die allgemeine Drehzahltendenz und zusätzlich ungleichmäßige Drehzahländerungen zu berücksichtigen, so daß auch bei stark instationärem Betrieb Fehlerkennungen weitestgehend ausge schlossen sind.EP 0 576 705 A1 therefore uses a method for Detection of misfires proposed at Measurement of the speed in addition to a static component the general trend of speed and additionally uneven Speed changes to be taken into account, so that even with strong transient operation, error detections largely eliminated are closed.

Toleranzen und Exemplarstreuungen bei der Herstellung (z. B. mechanische Zahnfehler) bzw. bei der Montage des Inkremental gebers auf der Kurbelwelle (z. B. exentrische Lagerung) führen ebenfalls zu Ungenauigkeiten bei der Messung der Winkelge schwindigkeit und damit zu möglichen Fehldetektionen bei der Verbrennungsaussetzerkennung.Tolerances and variance during production (e.g. mechanical tooth defects) or when mounting the incremental guide the encoder on the crankshaft (e.g. eccentric bearing) also to inaccuracies in the measurement of the Winkelge dizziness and thus possible false detection in the Misfire detection.

Aus der EP 0 583 495 A1 ist ein Verfahren zur Erkennung und Korrektur von Fehlern bei der Zeitmessung an sich drehenden Wellen, insbesondere an Kurbelwellen bekannt. Dabei werden Segmentzeiten gemessen, die die Welle benötigt, um sich eine definierte Winkelspanne (Segment) zu drehen und anschließend werden diese Zeiten mit einer für ein Bezugssegment geltenden Zeit verglichen. Im Schleppbetrieb der Brennkraftmaschine wird entweder ein Korrekturwert ermittelt, der zylinderindi viduell oder segmentindividuell eine Korrektur der gemessenen Segmentzeit ermöglicht.EP 0 583 495 A1 describes a method for detecting and Correction of errors in time measurement on rotating Shafts, especially known on crankshafts. In doing so Segment times measured, which the shaft needs to get a defined angular span (segment) and then these times are with a valid for a reference segment Time compared. In towing operation of the internal combustion engine either a correction value is determined, the cylinder ind vidually or segment-individually a correction of the measured Allows segment time.

Darüberhinaus beinflussen Rückwirkungen von der Straße und das mechanische Verhalten der Kurbelwelle selbst das Dreh zahlverhalten der Kurbelwelle und erschweren somit die Erken nung von Verbrennungsaussetzern. Insbesondere bei mehrzylin drigen Reihenmotoren mit einer langen Kurbelwelle treten nicht mehr zu vernachlässigende Torsionsschwingungen auf, die das Ergebnis der Verbrennungsaussetzerkennung verfälschen können. Dies kann soweit führen, daß in höheren Drehzahlbe reichen die Erkennungssicherheit mit konventionellen Verfah ren nicht mehr für alle Zylinder gewährleistet werden kann.Furthermore, it affects the effects of the road and the mechanical behavior of the crankshaft itself the rotation behavior of the crankshaft and thus complicate the erken combustion misfires. Especially with Mehrzylin third row engines with a long crankshaft torsional vibrations no longer negligible, the falsify the result of misfire detection can. This can lead to the extent that in higher speed detection reliability is sufficient with conventional methods can no longer be guaranteed for all cylinders.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzu geben, das gegenüber dem bekannten Stand der Technik eine noch genauere und zuverlässigere Detektion von Verbrennungs aussetzern ermöglicht.The invention has for its object to provide a method give the a compared to the known prior art even more accurate and reliable detection of combustion misfires enabled.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Pa tentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Er findung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.This object is achieved by the features of Pa claim 1 solved. Advantageous embodiments of the Er invention are characterized in the subclaims.

Aus den gemessenen Zylindersegmentzeiten wird nach einer Kor rektur der mechanischen Zahnfehler, die periodisch über eine Umdrehung sind, ein Laufunruhewert bestimmt. Durch eine zy linderselektive Störgrößenaufschaltung in Abhängigkeit vom Last- und Drehzahlbereich des Betriebspunktes der Brennkraft maschine wird die durch die Torsionsschwingungen der Kurbel welle hervorgerufene Störung unterdrückt. Die Werte zur Stör größenaufschaltung werden auf einem Fahrzeugprüfstand be stimmt und in zylinderindividuellen Kennfeldern abgelegt.Based on a Cor rectification of the mechanical tooth defects, which are periodically over a Revolution, a rough running value is determined. By a zy Linderselective feedforward control depending on Load and speed range of the operating point of the internal combustion engine the machine is made by the torsional vibrations of the crank wave suppressed interference suppressed. The sturgeon values size control will be on a vehicle test bench true and stored in individual cylinder maps.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention is below Reference to the schematic drawings explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Meßprinzips zur Ermittlung der Winkelgeschwindigkeit einer Kurbel welle, Fig. 1 wave is a schematic representation of the measuring principle for determining the angular velocity of a crank,

Fig. 2 Diagramme für die Differenzen der Segmentzeiten ohne Korrektur, Fig. 2 shows diagrams for the differences in the segment times without correction,

Fig. 3 Segmentzeitdifferenzen mit Korrektur durch Subtrak tion, Fig. 3 Segment time differences with correction by Subtrak tion,

Fig. 4 Segmentzeitdifferenzen mit Korrektur durch Subtrak tion und Multiplikation, und Fig. 4 segment time differences with correction by subtraction and multiplication, and

Fig. 5 ein Ablaufdiagramm zur Verbrennungsaussetzererken nung mit Störgrößenaufschaltung zur Korrektur des durch Torsionsschwingungen auftretenden Störmomentes und Fig. 5 is a flowchart for Misfire Detection with disturbance variable lock-up for correcting the disturbance torque occurring through torsional vibrations and

Fig. 6 anhand eines Diagrammes einen Vergleich der Laufun ruhewerte mit und ohne Korrektur des Torsionsmomen tes bei gemessenen Werten. Fig. 6 is a diagram of a comparison of the Laufun rest values with and without correction of the Torsionsmomen tes at measured values.

In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 ein ferromagnetische Zähne aufweisendes Geberzahnrad mit Winkelinkrementen der Breite Δϕ bezeichnet, das auf einer Kurbelwelle 2 montiert ist. Von einem magnetischen Aufnehmer 3, z. B. einem Hall- Sensor oder einem induktiven Sensor wird während der Drehbe wegung der Kurbelwelle 2 ein Spannungssignal erzeugt, das mit dem Abstand der Zahnradstirnfläche schwankt. Das Zahnrad bil det somit den Modulator zur Umformung der amplitudenanalogen Eingangsgröße Winkelgeschwindigkeit in ein frequenzanaloges Signal. Die Nulldurchgänge dieses Signals enthalten ebenfalls die Information über den momentanen Winkel. Durch die Abfolge der Zahnlücken und der ferromagnetischen Zähne des Geberzahn rads 1 ändert sich das Magnetfeld, das von einem Permanentma gneten im Sensor 3 stammt.In Fig. 1, the reference numeral 1 designates a ferromagnetic teeth encoder wheel with angular increments of width Δϕ, which is mounted on a crankshaft 2 . From a magnetic pickup 3 , e.g. B. a Hall sensor or an inductive sensor is generated during the Drehbe movement of the crankshaft 2, a voltage signal that varies with the distance of the gear face. The gear wheel thus forms the modulator for converting the amplitude-analog input variable angular velocity into a frequency-analog signal. The zero crossings of this signal also contain the information about the current angle. Due to the sequence of the tooth gaps and the ferromagnetic teeth of the encoder toothed wheel 1 , the magnetic field changes, which comes from a permanent magnet in sensor 3 .

Aus dem vom Sensor 3 gelieferten Signal erzeugt ein Diskrimi nator 4, der z. B. aus einem Schmitt-Trigger und einem Flan kendetektor bestehen kann, ein Rechtecksignal, das durch den Abstand zwischen zwei Flanken T_n, im folgenden als Segment zeit bezeichnet, gekennzeichnet ist. Die Quantisierung dieses Signals erfolgt mit Hilfe eines Zählers 5 und einer Referenz frequenz 6. Der so erhaltene Zählerstand ist mit ein Maß für die Winkelgeschwindigkeit ω. Durch Aussparen von einem oder mehreren Zähnen auf dem Geberzahnrad 1 erhält man einen Bereich 7 für eine Winkelreferenz, mit deren Hilfe der Abso lutwinkel bestimmt werden kann. Als Standard bei Impulsgebern auf der Kurbelwelle von Brennkraftmaschinen haben sich 60 Zähne minus einer Lücke von 2 Zähnen durchgesetzt.From the signal supplied by the sensor 3 generates a discriminator 4 , the z. B. can consist of a Schmitt trigger and a flan detector, a square wave signal, which is characterized by the distance between two edges T _n , hereinafter referred to as segment time. This signal is quantized with the aid of a counter 5 and a reference frequency 6 . The counter reading thus obtained is a measure of the angular velocity ω. By omitting one or more teeth on the encoder gear 1 , a region 7 is obtained for an angle reference, with the aid of which the absolute angle can be determined. 60 teeth minus a gap of 2 teeth have established themselves as the standard for pulse generators on the crankshaft of internal combustion engines.

Bestimmt man die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle mit tels eines Inkrementalgebers, indem die Zeit T_n zum Über streichen eines Zylindersegmentes gemessen wird, bei einer 6- Zylinder-Viertaktbrennkraftmaschine z. B. über 120°, kann die Wertefolge von T_n zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern herangezogen werden. If one determines the angular velocity of the crankshaft by means of an incremental encoder, by measuring the time T _n for sweeping over a cylinder segment, in a 6-cylinder, four-stroke internal combustion engine, for. B. over 120 °, the value sequence of T _{n can be used} to detect misfires.

In der Differenz zweier aufeinanderfolgender Segmentzeiten ΔT_n=T_n-T_n-1 oder der mit T³_n normierte Segmentzeitdifferenz ΔT_n/T³_n äußert sich ein Verbrennungsaussetzer dann in einem charakteristischen Einbruch im Signalverlauf. Leider weisen selbst bei stationärem Betrieb der Brennkraftmaschine ohne Verbrennungsaussetzer, d. h. bei fehlerfreiem Fall die Folgen ΔT_n bzw. ΔT_n/T³_n zylinderindividuelle Abweichungen auf, die im selben Betriebspunkt für ein bestimmtes Fahrzeug immer wie derkehren. Besonders in hohen Drehzahlbereichen erschweren diese Störungen eine sichere Erkennung von Verbrennungs aussetzern oder machen sie gar unmöglich. Fig. 2 veranschau licht dies beispielhaft für eine 4-Zylinder- Brennkraftmaschine. In der linken Hälfte der Fig. 2 sind da bei die Differenzen ΔT_n der Segmentzeiten nacheinander ent sprechend der Zündfolge 2-1-3-4 aufgetragen, während sie in der Darstellung gemäß der rechten Hälfte der Fig. 2 nach Zy lindern aufgespalten sind.In the difference between two successive segment times ΔT _n = T _n -T _n-1 or the segment time difference ΔT _n / T³ _n standardized with T³ _n , a misfire occurs in a characteristic dip in the signal curve. Unfortunately, even with stationary operation of the internal combustion engine without misfires, ie in the event of an error, the consequences .DELTA.T _n or .DELTA.T _n / T 3 _{n have} cylinder-specific deviations which always return at the same operating point for a specific vehicle. Especially in high speed ranges, these faults make reliable detection of combustion misfires difficult or even impossible. Fig. 2 illustrates this by way of example for a 4-cylinder internal combustion engine. In the left half of FIG. 2 there are the differences ΔT _{n of} the segment times successively corresponding to the firing sequence 2-1-3-4, while they are broken down in the illustration according to the right half of FIG. 2 after Zy alleviate.

Die Ursache für diese Störungen liegen zum einen in den Fer tigungstoleranzen des Geberzahnrades und zum anderen in den Torsionsschwingungen der Kurbelwelle. Während die mechani schen Ungenauigkeiten des Geberzahnrades in einem Adaptions prozeß für jedes einzelne Fahrzeug bestimmt werden müssen, sind die Torsionsstörungen kennzeichnend für einen bestimmten Fahrzeugtyp. Zur Behebung des Störeinflußes lassen sich die beiden Störquellen auftrennen, indem die Adaption der Zahn radfehler in Betriebsbereichen erfolgt, in denen keine oder nur geringe Torsionsstörungen vorliegen. Aus den für die Zahnradfehler korrigierten Werten ΔT_n bzw. ΔT_n/T³_n oder daraus abgeleiteten Größen können die Abweichungen der Segmentzeiten der einzelnen Zylinder, bedingt durch die Torsion der Kurbel welle für einen Fahrzeugtyp aus Messungen im fehlerfreien, stationären Betrieb auf einem Prüfstand bestimmt werden. Legt man die Daten in einem Kennfeld für jeden Zylinder über der Last und der Drehzahl der Brennkraftmaschine ab, kann man ei ne Störgrößenkompensation durch Subtraktion der aus dem Kenn feld interpolierten Werte durchführen.The causes of these faults are, on the one hand, the manufacturing tolerances of the master gear and, on the other hand, the torsional vibrations of the crankshaft. While the mechanical inaccuracies of the encoder gear must be determined in an adaptation process for each individual vehicle, the torsional disturbances are characteristic of a particular vehicle type. To eliminate the interference, the two sources of interference can be separated by adapting the gear wheel errors in operating areas in which there are little or no torsional disturbances. From the values ΔT _n or ΔT _n / T³ _n corrected for the gearwheel errors or the quantities derived from them, the deviations in the segment times of the individual cylinders, due to the torsion of the crankshaft for a vehicle type, can be determined from measurements in error-free, stationary operation on a test bench will. If you store the data in a map for each cylinder over the load and the speed of the internal combustion engine, you can carry out a disturbance variable compensation by subtracting the values interpolated from the map.

Werden die Signalverläufe nach Fig. 2 auf diese Weise korri giert, so ergibt sich eine Darstellung, wie sie in Fig. 3 angegeben ist.If the signal profiles according to FIG. 2 are corrected in this way, the result is a representation as shown in FIG. 3.

Die Subtraktion der Störgröße zieht im Mittel nur im Ausset zerfreien Betrieb der Brennkraftmaschine die Werte für alle Zylinder auf Nullniveau. Tritt ein Verbrennungsaussetzer auf, unterscheiden sich die Signaleinbrüche für die Segmentzeit differenzen unterschiedlicher Zylinder. Die Multiplikation mit einem zylinderindividuellen Faktor nivelliert diese un terschiedlichen Höhen im Aussetzerfall. Die Faktoren können auf einem Fahrzeugprüfstand bei Aussetzerbetrieb der Brenn kraftmaschine bestimmt und in einem Kennfeld abgelegt werden. Die Fig. 4 zeigt den Signalverlauf ΔT_n der durch die zu sätzliche Multiplikation gleichgestellten Zylinder.The subtraction of the disturbance variable only pulls the values for all cylinders to zero level when the internal combustion engine is operating without interruption. If a misfire occurs, the signal dips differ for the segment time differences of different cylinders. The multiplication by a cylinder-specific factor levels these different heights in the event of a misfire. The factors can be determined on a vehicle test bench during intermittent operation of the internal combustion engine and stored in a map. FIG. 4 shows the waveform of the _n .DELTA.T assimilated by the multiplication to additional cylinder.

In dem Verfahren nach der EP 0 576 705 A1 wird aus den gemes senen Segmentzeiten T_n für jeden Zylinder ein Laufunruhewert LU_n auf der Basis der Differenz ΔT_n zweier Zylindersegmente berechnet. Dieser wird mit einer Schwelle LUG_n verglichen, die über Kennfeldern aus der gemessenen Last, Drehzahl und Temperatur berechnet werden. Bei Überschreiten der Schwelle wird dann auf einen Aussetzer entschieden. Das in der EP 0583 496 A1 beschriebene Verfahren berücksichtigt noch mechanische Zahnradtoleranzen durch eine Korrektur der gemessenen Seg mentzeiten T_n zu TK_n:In the method according to EP 0 576 705 A1, an uneven running value LU _n is calculated from the measured segment times T _n for each cylinder on the basis of the difference ΔT _{n between} two cylinder segments. This is compared with a threshold LUG _n , which are calculated using characteristic maps from the measured load, speed and temperature. If the threshold is exceeded, a dropout is then decided. The method described in EP 0583 496 A1 also takes mechanical gear tolerances into account by correcting the measured segment times T _n to TK _n :

TK_n =(1-K_n)T_n.TK _n = (1-K _n ) T _n .

Die Korrekturfaktoren K_n werden hierbei im Betriebszustand Schubabschaltung des Motors adaptiert.The correction factors K _n are adapted in the overrun fuel cut-off mode of the engine.

Benutzt man ein solches Verfahren der Laufunruheberechnung, ohne die Störung durch Torsionsschwingungen zu berücksichti gen, ergeben sich mit zunehmenden Drehzahlen große Unter schiede der Laufunruhewerte für die einzelnen Zylinder. Durch den geringen Signalhub, den ein Aussetzer bei hohen Drehzah len und niedrigen Lasten erzeugt, kann es zu Fehldetektionen oder Nichterkennen von Aussetzern kommen.If you use such a method of smooth running calculation, without taking into account the disturbance caused by torsional vibrations gen, there are large sub with increasing speeds difference in the uneven running values for the individual cylinders. By the low signal swing that a misfire at high speed len and low loads generated, it can lead to false detections or failure to recognize dropouts.

Die Torsionsschwingungen der Kurbelwelle werden im folgenden mit einer Störgrößenaufschaltung unterdrückt. Bei einem Ab laufdiagramm eines Algorithmus zu Verbrennungsaussetzererken nung bestehen verschiedenen Möglichkeiten, eine solche Stör größenaufschaltung zu berücksichtigen:The torsional vibrations of the crankshaft are as follows suppressed with a feedforward control. With an Ab Running diagram of an algorithm for detecting misfires There are various possibilities for such a sturgeon size selection to take into account:

- The correction can already be carried out together with the correction for the mechanical gear wheel tolerances: TK n = (1-K n -KTOR n ) T n The correction factors KTOR n , which include the influence of the torsional torque, are derived from cylinder-specific characteristic fields depending on the load and speed calculated.
- The next possibility is to subtract a cylinder-specific value LUTOR n when calculating the uneven running: LU n = LU * n LUTOR n LUTOR n is in turn determined from load and speed-dependent maps for each cylinder. LU * n is the calculated uneven running without taking the torsional vibration into account
- Finally, one can also take into account the disturbance variable feed-in using cylinder-specific characteristic maps when determining the threshold value LUG n .

Aus den angegebenen Möglichkeiten der Störgrößenaufschaltung wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 5 ein Verfahren zur Verbrennungsaussetzererkennung näher erläutert, bei dem das Störmoment durch zylinderindividuelle Korrekturwerte berück sichtigt wird.A method for misfire detection is now explained in more detail with reference to FIG. 5, from which the disturbance torque is taken into account by means of cylinder-specific correction values.

In einem ersten Verfahrensschritt S1 werden die Segmentzeiten T_n gemessen, d. h. diejenigen Zeitspannen, die die Kurbelwel le benötigt, um sich während des Arbeitstaktes eines Zylin ders um einen bestimmten Kurbelwinkel zu drehen. Dies kann beispielsweise mit einer Einrichtung gemäß Fig. 1 erfolgen. Anschließend werden die gemessenen Segmentzeiten T_n im Ver fahrensschritt S2 korrigiert. Eine solche Korrektur ist not wendig, da die aufgrund von Toleranzen und Exemplarstreuungen bei der Fertigung bzw. bei der Anbringung des inkrementalen Winkelgebers, beispielsweise eines Geberrades auf der Kurbel welle auftretenden Ungenauigkeiten zu einer fehlerhaften Er mittlung der Winkelgeschwindigkeit und damit zu möglichen Fehldetektionen von Verbrennungsaussetzern führen würde. Die Zahnfehlerkorrektur im Schritt S2 erfolgt nach der BeziehungIn a first method step S1, the segment times T _{n are} measured, that is to say the time periods that the crankshaft le needs to rotate around a specific crank angle during the working cycle of a cylinder. This can be done, for example, with a device according to FIG. 1. The measured segment times T _n are then corrected in method step S2. Such a correction is neces sary, since the inaccuracies that occur due to tolerances and specimen variations in the manufacture or in the attachment of the incremental angle sensor, for example a sensor wheel on the crankshaft, lead to a faulty determination of the angular velocity and thus to possible misdetection of misfires would. The tooth error correction in step S2 takes place according to the relationship

TK_n =(1-K_n)T_n TK _n = (1-K _n ) T _n

mit T_n: gemessene, unkorregierte Segmentzeit
K_n: Korrekturfaktor
Tk_n: korrigierte Segmentzeitwith T _n : measured, uncorrected segment time
K _n : correction factor
Tk _n : corrected segment time

Die Korrekturfaktoren K_n werden hierbei im Betriebszustand der Schubabschaltung (Schleppbetrieb) der Brennkraftmaschine adaptiert, wie es beispielsweise in der EP 0 583 495 A1 be schrieben ist. Bei diesem bekannten Verfahren zur Erkennung und Korrektur von Fehlern bei der Zeitmessung an sich drehen den Wellen wird die Segmentzeit eines Bezugssegmentes eines Bezugszylinders gemessen, gespeichert und anschließend nach einander für alle Zylinder die Segmentzeiten der den einzel nen Zylindern zugehörigen Segmente gemessen. Für denselben Bezugszylinder wird zwei Kurbelwellenumdrehungen später wie der die Segmentzeit dieses Bezugssegmentes gemessen und für die einzelnen, den Zylindern der Brennkraftmaschine zugeord neten Segmente werden sukzessive Korrekturwerte berechnet und diese anschließend gemittelt.The correction factors K _n are adapted here in the operating state of the overrun fuel cutoff (towing mode) of the internal combustion engine, as described, for example, in EP 0 583 495 A1. In this known method for detecting and correcting errors in the time measurement of the shafts themselves, the segment time of a reference segment of a reference cylinder is measured, stored and then the segment times of the segments belonging to the individual cylinders are measured successively for all cylinders. For the same reference cylinder, two crankshaft revolutions later than the segment time of this reference segment are measured, and for the individual segments assigned to the cylinders of the internal combustion engine, correction values are successively calculated and these are then averaged.

Aus den auf diese Weise korrigierten Segmentzeiten TK_n, wel che die mechanischen Zahnradtoleranzen berücksichtigen, wer den im Verfahrensschritt S3 sogenannte unkompensierte Laufun ruhewerte LU^* _n nach einem beliebigen bekannten Verfahren be rechnet. Je nach Art des verwendeten Verfahrens werden dabei verschiedene dynamische Einflüsse, die beim Betrieb der Brennkraftmaschine auftreten (Beschleunigung, Verzögerung) kompensiert. Ein mögliches Verfahren zur Berechnung von Lau funruhewerten ist beispielsweise in der europäischen Pa tentanmeldung EP 0 576 705 A1 beschrieben. Gemäß diesem be kannten Verfahren wird durch Messung der aufeinanderfolgenden Zeit spannen (Segmentzeiten), die die Kurbelwelle während der Arbeitstakte der hinsichtlich der Zündfolge aufeinanderfol genden Zylinder zum Durchlaufen vorgegebener Winkel spannen benötigt, für jeden Zylinder ein Laufunruhewert ermittelt. Diese Laufunruhewerte setzen sich aus einer statischen Kompo nente, einer die allgemeine Drehzahltendenz berücksichtigen den dynamischen Komponente und einer, die Beschleunigungs- und Verzögerungsänderungen berücksichtigenden Komponente zu sammen. Diese Anteile werden dabei auf der Basis der Diffe renz der Zeit spannen direkt aufeinanderfolgender Zylinder bzw. auf der Basis der Differenz der Zeitspannen weiter aus einanderliegender Zylinder berechnet.From the segment times TK _n corrected in this way, which take into account the mechanical gear wheel tolerances, who calculates the so-called uncompensated running idle values LU ^* _n in method step S3 by any known method. Depending on the type of method used, various dynamic influences that occur during operation of the internal combustion engine (acceleration, deceleration) are compensated for. A possible method for calculating noise levels is described, for example, in European patent application EP 0 576 705 A1. According to this known method, by measuring the successive time spans (segment times) that the crankshaft requires during the work cycles of the successive cylinders with respect to the firing sequence to pass through predetermined angles, an uneven running value is determined for each cylinder. These rough running values are composed of a static component, a component that takes the general speed trend into account, the dynamic component, and a component that takes into account the changes in acceleration and deceleration. These proportions are calculated on the basis of the difference in the time spans of directly successive cylinders or on the basis of the difference in the time spans of cylinders lying further apart.

Gleichzeitig zur Messung der Segmentzeiten T_n wird im Ver fahrensschritt S4 laufend über entsprechende Sensoren die Drehzahl, die Last und die Temperatur der Brennkraftmaschine gemessen. Im Verfahrensschritt S5 werden aus über Drehzahl und Last aufgespannten, in einem Speicher einer elektroni schen Steuerungseinrichtung der Brennkraftmaschine abgelegten Kennfeldern die additiven Störgrößen LUTOR_n, welche die Tor sionsschwingung berücksichtigt, bestimmt. Für jeden Zylinder steht dabei ein eigenes Kennfeld zur Verfügung. Die Auswahl geschieht durch ein Zylinderidentifikationssignal ZYL_ID. Dieses Signal kann beispielsweise durch Bestimmung des Abso lutwinkels der Kurbelwelle mit Hilfe der Zahnlücke des Geber rades als Winkelreferenz und durch ein Signal eines Nocken wellengeberrades erhalten werden.Simultaneously with the measurement of the segment times T _n , the speed, the load and the temperature of the internal combustion engine are continuously measured in process step S4 via appropriate sensors. In method step S5, the additive disturbance variables LUTOR _n , which take the torsional vibration into account, are determined from characteristic diagrams spanned by speed and load and stored in a memory of an electronic control device of the internal combustion engine. There is a separate map for each cylinder. The selection is made by a cylinder identification signal ZYL_ID. This signal can be obtained, for example, by determining the absolute angle of the crankshaft using the tooth gap of the encoder wheel as an angle reference and by a signal from a cam shaft encoder wheel.

Die in den Kennfeldern abgelegten Werte werden auf einem Fahrzeugprüfstand für den entsprechendenden Antriebstyp be stimmt.The values stored in the maps are on a Vehicle test bench for the corresponding drive type Right.

In Verfahrensschritt S7 wird die Störgröße LUTOR_n vom unkom pensierten Laufunruhewert LU^* _n aus Verfahrensschritt S3 sub trahiert, um den kompensierten Laufunruhewert LU_n zu erhal ten. Dieser kompensierte Laufunruhewert LU_n wird im Verfah rensschritt S8 mit einem Schwellenwert LUG_n verglichen, die über Kennfeldern aus der gemessenen Last, Drehzahl und Tempe ratur der Brennkraftmaschine berechnet werden (Verfahrensschritt S7).In method step S7, the disturbance variable LUTOR _n is subtracted from the uncompensated uneven running value LU ^* _n from method step S3 in order to obtain the compensated uneven running value LU _n . This compensated uneven running value LU _n is compared in method step S8 with a threshold value LUG _n that exceeds Maps are calculated from the measured load, speed and temperature of the internal combustion engine (method step S7).

Ist der Laufunruhewert mit Störgrößenaufschaltung LU_n klei ner als der Schwellenwert LUG_n, so wird im Verfahrensschritt S9 ein Verbrennungsaussetzer registriert. Ist der Wert LU_n größer oder gleich dem Schwellenwert, so wird kein Verbren nungsaussetzer registriert (Verfahrensschritt S10). Beide Er gebnisse der Abfrage im Verfahrensschritt S8 werden einer statistischen Auswertung zugeführt, da bei einzelnen erkann ten Verbrennungsaussetzern das Risiko einer Fehldetektion aufgrund nicht reproduzierbarer Einflüsse zu groß wäre. Steu ernde Maßnahmen, wie Abschaltung der Einspritzung zu einzel nen Zylindern werden daher erst ergriffen, wenn die statisti sche Häufigkeit solcher Verbrennungsaussetzer einen bestimm ten, vorgegebenen Grenzwert überschreitet. If the uneven running value with feedforward control LU _{n is} smaller than the threshold value LUG _n , a misfire is registered in method step S9. If the value LU _{n is} greater than or equal to the threshold value, no misfire is registered (method step S10). Both results of the query in method step S8 are fed to a statistical evaluation, since the risk of incorrect detection due to non-reproducible influences would be too great for individual combustion misfires detected. Control measures, such as switching off the injection to individual cylinders, are therefore only taken when the statistical frequency of such misfires exceeds a certain, predetermined limit value.

Es zeigt sich, daß die Laufunruhewerte für einen Aussetzer für verschiedenen Zylinder leicht unterschiedlich sein kön nen, bei ansonsten gleichen Betriebsbedingungen der Brenn kraftmaschine. Dies läßt sich dadurch erklären, daß die Stö rung durch die Torsionsschwingung im Falle eines Verbren nungsaussetzers leicht variiert gegenüber dem fehlerfreien Betrieb ohne Aussetzer. Im Bedarfsfall kann zur näherungswei sen Berechtigung bei der Berechnung des kompensierten Laufun ruhewertes LU_n im Schritt S7 noch ein Faktor GFAK_n berück sichtigt werden:It turns out that the rough running values for a misfire for different cylinders can be slightly different, with otherwise the same operating conditions of the internal combustion engine. This can be explained by the fact that the malfunction due to the torsional vibration in the event of a combustion misfire varies slightly compared to fault-free operation without misfires. If necessary, a factor GFAK _{n can be taken} into account for approximate authorization when calculating the compensated uneven running value LU _n in step S7:

LU_n = GFAK_n·(LU^* _n-LUTOR_n) (S7a)LU _n = GFAK _n · (LU ^* _n -LUTOR _n ) (S7a)

GFAK_n ist ein zylinderindividueller Gewichtsfaktor, der durch ein Kennfeld über der Drehzahl bestimmt wird.GFAK _n is a cylinder-specific weight factor that is determined by a map over the speed.

Die mit diesem Verfahren erzielbaren Ergebnisse für einen 6- Zylinderreihenmotor bei einer Drehzahl von 6000 l/min und ei ner Last von 250 mg/Hub zeigt das Diagramm nach Fig. 6. In der oberen Hälfte dieser Figur sind die berechneten Laufunru hewerte LU^* _n zu bestimmten diskreten Winkeln n ohne Berück sichtigung der Torsionskorrektur aufgetragen.The results of this method for a 6-cylinder in-line engine at a speed of 6000 l / min and a load of 250 mg / stroke are shown in the diagram in FIG. 6. In the upper half of this figure, the calculated uneven running values are LU ^* _n plotted at certain discrete angles n without taking the torsional correction into account.

Die untere Hälfte der Fig. 6 zeigt die Laufunruhewerte LU_n mit Torsionskorrektur nach dem erfindungsgemäßen Verfahren für dieselbe Brennkraftmaschine im gleichem Betriebspunkt. Ver gleicht man die beiden Darstellungen miteinander, so ist er sichtlich, daß das Risiko einer Fehldetektion von Verbren nungsaussetzern durch Berücksichtigung der Störgröße Torsi onsmoment deutlich verringert werden kann. Legt man bei spielsweise den Schwellenwert LUG_n, bei dessen Überschreiten auf einen Verbrennungsaussetzer erkannt wird, auf den Wert von -50, so werden beim Verfahren ohne Korrektur Laufunruhe werte die oberhalb des Schwellenwertes liegen fälschlicher weise als Verbrennungsaussetzer registriert, obwohl die Über schreitung nicht durch einen Aussetzer herrühren, sondern aufgrund von Torsionsschwingungen der Kurbelwelle auftreten.The lower half of FIG. 6 shows the rough running values LU _n with torsion correction according to the inventive method for the same internal combustion engine at the same operating point. Comparing the two representations with each other, it is evident that the risk of mis-detection of misfires misfires can be significantly reduced by considering the disturbance torque factor. If, for example, the threshold value LUG _n , when it is detected that a misfire is detected, is set to the value of -50, uneven running values that are above the threshold value are erroneously registered as misfires in the process without correction, even though the overshoot is not exceeded a misfire, but occur due to torsional vibrations of the crankshaft.

Claims

1. A method for detecting misfires in a multi-cylinder internal combustion engine by evaluating the course of the shaft speed using the following steps:

Measuring the segment times (T _n ) that the crankshaft needs during the work cycles of the individual cylinders to pass through predetermined angular ranges,
- Correct these segment times (T _n ) with a correction factor (K _n ), which includes the mechanical tolerances of the speed sensor,
- Calculation of rough running values (LU ^* _n ) from the corrected segment times (TK _n ),
- Comparison of the rough running values (LU ^* _n ) with a threshold value (LUG _n ) and registration of a misfire when the threshold value is exceeded,
characterized by a, depending on the operating point of the internal combustion engine, feedforward control which takes into account the speed influence caused by the torsional vibrations of the crankshaft.

2. The method according to claim 1, characterized in that the feedforward control is carried out by an additional correction of the segment times (T _n ) by cylinder-specific correction factor Ren (KTOR _n ).

3. The method according to claim 2, characterized in that the correction factors (KTOR _n ) are stored depending on the load and the number of revolutions of the internal combustion engine in cylinder-specific characteristics.

4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the disturbance variable is applied according to the following relationship: TK _n = (1-K _n -KTOR _n ) T _n

5. The method according to claim 1, characterized in that the feedforward control is carried out by a correction of the rough running values (LU ^* _n ) by cylinder-specific correction factors (LUTOR _n ), which are stored as a function of the load and the speed of the internal combustion engine in cylinder-specific maps.

6. The method according to claim 5, characterized in that the disturbance variable is applied according to the following relationship: LU _n = LU ^* _n -LUTOR _n

7. The method according to claim 6, characterized in that additionally a cylinder-individual weight factor (GFAK _n ) according to the relationship LU _n = GFAK _n · (LU ^* _n -LUTOR _n ) is taken into account in the feedforward control, the speed-dependent in a map is filed.

8. The method according to claim 1, characterized in that the disturbance variable lock-in by cylinder-specific threshold values (LUG _n ) for the Laufunru values (LU _n *).