DE69125194T2

DE69125194T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Detektierung eines Verbrennungsdefekts in einem Zylinder einer inneren Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE69125194T2
Application number: DE69125194T
Authority: DE
Inventors: Shinpei Nakaniwa
Original assignee: Atsugi Unisia Corp; Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-01-09
Filing date: 1991-01-02
Publication date: 1997-07-17
Anticipated expiration: 2011-01-03
Also published as: EP0437212B1; DE69125194D1; EP0437212A3; US5105657A; EP0437212A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen einer Fehlzündung in einem Zylinder eines Motors mit innerer Verbrennung. Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen einer Fehlzündung in einem Zylinder basierend auf einer Umdrehungsänderung des Motors mit innerer Verbrennung.
Es existiert eine Vorrichtung zum Erfassen einer Fehlzündung in einem Zylinder eines Motors mit innerer Verbrennung, die einen Fehlzündungsunterscheidungswert berechnet, der näherungsweise dem Änderungsbetrag des mittleren effektiven Drucks basierend auf der Umlaufperiode des Motors entspricht, und die eine Fehlzündung in einem Zylinder auf der Basis dieses Unterscheidungswerts beurteilt (siehe ISATA- Paper "Experiences with a new method for measuring the engine roughness" 1979, von R. Latsch, E. Mausner, V. Bianchi, und die japanische Patentanmeldung Hei 1-275046).
Spezieller werden beispielsweise die oberen TDC-Perioden (TDC = Top Dead Center = oberer Totpunkt) (180º für einen 4-Zylindermotor mit innerer Verbrennung) sequentiell gemessen, wobei "halb" die TDC-Periode eines halben Zyklusses vorher darstellt, "alt" die TDC-Periode eines Zyklusses vorher darstellt, und "neu" die letzte TDC-Periode darstellt, wobei ein Wert LU, der näherungsweise dem Betrag der mittleren effektiven Druckänderung entspricht (dem Betrag einer mittleren effektiven Druckänderung während des Verbrennungshubprozesses) durch das Einsetzen dieser TDC-Perioden in die folgende Gleichung berechnet wird.
LU = (halb - alt) - (neu - alt)/alt
Der Wert LU, der aus der obigen Gleichung erhalten wird, wird mit einem schnittpegel SL (Minuswert) verglichen, der in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Motors, beispielsweise einer Motorlast und einer Motordrehzahl, eingestellt wurde. Wenn LU unter den Schnittpegel SL fällt oder gleich demselben ist, wird angenommen, daß der mittlere effektive Druck aufgrund einer Fehlzündung abgenommen hat, und daß der Zylinder, der während der letzten TDC-Periode, "neu", die bei der Berechnung von LU verwendet wurde, dem Verbrennungshubprozeß unterzogen wurde, als ein Zylinder mit Fehlzündung erfaßt wird. In anderen Worten heißt das, daß der Zylinder, in dem die Fehlzündung aufgetreten ist, auf der Basis einer negativen Änderung des mittleren effektiven Drucks erfaßt wird, und daß der Wert LU zur Fehlzündungsunterscheidung verwendet wird, so daß dieser Wert LU hierin nachfolgend als ein "Fehlzündungsunterscheidungswert" betrachtet wird.
Wenn aufeinanderfolgende Fehlzündungsunterscheidungswerte LU negativ sind und wenn zumindest einer der Werte gleich oder kleiner als der Schnittpegel SL ist, wird der frühere Fehlzündungsunterscheidungswert LU als das Auftreten einer Fehlzündung anzeigend betrachtet.
In einem Auslaufzustand eines Fahrzeugs nimmt der Pegel des mittleren effektiven Drucks als Ganzes signifikant ab, so daß sogar das Vorliegen eines fehlgezündeten Zylinders nicht deutlich als eine Schwankung der Motordrehzahl erscheinen muß. In dem Auslaufzustand existiert daher kein Unterschied zwischen den Unterscheidungswerten LU, die von dem Vorliegen und dem Fehlen eines fehigezündeten Zylinders stammen, weshalb die Erfassung eines fehlgezündeten Zylinders basierend auf dem Fehlzündungsunterscheidungswert unmöglich oder sehr schwierig sein kann.
Folglich würde die frühere Warnung über das Vorliegen eines fehlgezündeten Zylinders gestrichen werden, was die fehlerhafte Erfassung eines fehigezündeten Zylinders als die ordnungsgemäße Verbrennung aufweisend, zur Folge hat. Dies verschlechtert die zuverlässigkeit der Erfassung von fehlgezündeten Zylindern.
Gemäß der obigen Erfassung eines fehlgezündeten Zylinders basierend auf dem Fehlzündungsunterscheidungswert LU ist es möglich, einen fehlgezündeten Zylinder mit einer hohen Genauigkeit zu erfassen, wenn eine Fehlzündung beispielsweise in einem einzelnen spezifischen Zylinder kontinuierlich vorliegt; jedoch kann eine fehlerhafte Erfassung eines fehlgezündeten Zylinders auftreten, wenn eine Fehlzündung manchmal in einem Zylinder auftritt.
Wenn eine einzelne, nicht kontinuierliche Fehlzündung wie oben erwähnt auftritt, schwankt der Umlauf des Motors nach dem Auftreten der Fehlzündung aufgrund einer von der Fehlzündung stammenden Reduzierung des mittleren effektiven Drucks, so daß der Fehlzündungsunterscheidungswert LU, der mit der Umlaufschwankungswiderspiegelung auf denselben berechnet wird, sich stark zu der negativen Seite hin ändern kann, wie in dem Fall einer Fehlzündung, die in einem Zylinder auftritt. Daher existiert die Möglichkeit, nach dem Auftreten einer einzelnen Fehlzündung einen nicht fehlgezündeten Zylinder als einen fehlgezündeten Zylinder zu erfassen.
Ferner kann sich in einem Fall, in dem eine Fehlzündung in einem instabilen Umlauf zustand oder einem Umlaufzustand geringer Geschwindigkeit des Motors auftritt, beispielsweise während eines Leerlaufbetriebs, der Fehlzündungsunterscheidungswert LU, der einem Zylinder zugeordnet ist, der die normale Verbrennung aufweist, aufgrund einer unregelmäßigen Umlaufänderung des Motors, die von dem Auftreten einer Fehlzündung stammt, stark zu der negativen Seite hin ändern, selbst, wenn ein einzelner spezifischer Zylinder kontinuierlich Fehlzündungen aufweist. Dies wird eine fehlerhafte Erfassung des fehlgezündeten Zylinders bewirken.
Hinsichtlich des Schnittpegels SL, der mit dem Fehlzündungsunterscheidungswert LU verglichen werden soll, wie oben erwähnt wurde, wird im voraus eine Schnittpegeltabelle mit den richtigen Werten für einzelne Betriebszustände des Motors, beispielsweise eine Motorlast und eine Motordrehzahl, vorbereitet, um eine Änderung des Fehlzündungsunterscheidungswerts LU aufgrund der Zustände zu bewältigen. Folglich nimmt die Anzahl von Schritten zum Finden des Schnittpegels SL, der mit dem Unterscheidungswert verglichen wird, zu, und eine größere Speicherkapazität ist für die Schnittpegel SL erforderlich.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Zuverlässigkeit des Erfassens von fehlgezündeten Zylindern zu verbessern.
Um die oben genannte Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung zu lösen, verhindert ein Verfahren zum Erfassen eines fehlgezündeten Zylinders eines Motors mit innerer Verbrennung basierend auf einer Kurbelwinkelgeschwindigkeit eines Motors mit innerer Verbrennung die Erfassung eines fehlgezündeten Zylinders zumindest unter einer Bedingung, in der ein Drosselventil, das in einem Luftansaugsystem des Motors angeordnet ist, vollständig geschlossen ist.
In einem Auslaufzustand eines Fahrzeugs erscheint das Vorliegen/Fehlen einer Fehlzündung nicht deutlich als eine Änderung der Kurbelwinkelgeschwindigkeit, wobei eine Unterscheidung des Vorliegens/Fehlens der Fehlzündung nicht möglich ist. Daher wird ein vollständig geschlossener Zustand eines Drosselventils als eine Bedingung für den Auslaufzustand erfaßt, wobei die Erfassung eines fehlgezündeten Zylinders verhindert ist, wenn das Drosselventil vollständig geschlossen ist, wodurch eine fehlerhafte Erfassung eines nicht fehlgezündeten Zylinders, der vorliegt, selbst wenn tatsächlich ein fehlgezündeter Zylinder existiert, verhindert wird.
Wenn nur der vollständig geschlossene Zustand des Drosselventils als eine Bedingung zur Verhinderung einer Fehlzündungserfassung verwendet wird, wird die Fehlzündungserfassung stets verhindert, selbst in einem normalen Leerlaufzustand. Es ist daher bevorzugt, daß der vollständig geschlossene Zustand des Drosselventils und eine Kurbelwinkelgeschwindigkeit, die gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, als Bedingungen verwendet werden, um die Erfassung eines fehlgezündeten Zylinders zu verhindern, wodurch die Erfassung eines fehlgezündeten Zylinders in einem normalen Leerlaufzustand sichergestellt wird.
Eine Vorrichtung zur Erfassung eines fehlgezündeten Zylinders eines Motors mit innerer Verbrennung gemäß der vorliegenden Erfindung weist folgende Merkmale auf: eine Winkelgeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Kurbelwinkelgeschwindigkeit des Motors; eine Fehlgezündeter-Zylinder-Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines fehlgezündeten Zylinders basierend auf der Kurbelwinkelgeschwindigkeit; eine Vollständig-Geschlossen-zustand-Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines vollständig geschlossenen Zustands eines Drosselventils, das in einem Luftansaugsystem des Motors angeordnet ist; und eine Fehlzündungserfassungs-Verhinderungseinrichtung zum Verhindern, daß die Fehigezündeter-Zylinder-Erfassungseinrichtung einen fehlgezündeten Zylinder zumindest unter einer Bedingung, in der der vollständig geschlossene Zustand des Drosselventils erfaßt wurde, erfaßt.
Bei dieser Anordnung ist bei dem vollständig geschlossenen Zustand des Drosselventils, der den Auslaufzustand eines Fahrzeugs einschließt, verhindert, daß die Fehlgezündeter- Zylinder-Erfassungseinrichtung einen fehlgezündeten Zylinder basierend auf der Kurbelwinkelgeschwindigkeit erfaßt, wodurch die fehlerhafte Erfassung zur Auslaufzeit verhindert ist, die die Genauigkeit der Erfassung eines fehlgezündeten Zylinders beeinträchtigt.
Wenn die Fehlzündungserfassungs-Verhinderungseinrichtung entworfen ist, um die Erfassung eines fehlgezündeten Zylinders zu verhindern, wenn der vollständig geschlossene Zustand des Drosselventils erfaßt ist und die Kurbelwinkelgeschwindigkeit gleich oder größer als ein vorbestimmter Pegel ist, können die Bedingungen zum Verhindern der Fehlzündungserfassung weiter beschränkt sein, um einen fehlgezündeten Zylinder in einem größeren Bereich zu erfassen.
Weitere Aufgaben und Vorteile ebenso wie Abweichungen der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen offensichtlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das einzelne Komponenten des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist eine schematische Ansicht eines Systems des ersten Ausführungsbeispiels;
Fig. 3 bis 5 sind Flußdiagramme, die zeigen, wie die Erfassung einer Fehlzündung in einem Zylinder gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel gesteuert wird;
Fig. 6 ist eine graphische Darstellung, die die Erhöhungsänderung der Drehzahl zur Zeit eines Auslaufens zeigt;
Fig. 7 ist ein Zeitdiagramm, das zeigt, wie sich ein mittlerer effektiver Druck durch das Auslaufen ändert; und
Fig. 8 und 9 sind graphische Darstellungen, die die richtigen und falschen Zustände der Erfassung einer Fehlzündung in einem Zylinder gemäß unterschiedlichen Betriebszuständen des Motors zeigen.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Bezugnehmend auf die Fig. 2 - 9 erfolgt eine Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Erfassen eines fehlgezündeten Zylinders eines Motors mit innerer Verbrennung gemäß der vorliegenden Erfindung; das erste Ausführungsbeispiel weist die Komponenten auf, die in dem Blockdiagramm von Fig. 1 gezeigt sind.
Gemäß Fig. 2, die den Systemaufbau des ersten Ausführungsbeispiels zeigt, weist ein Viertakt-Vierzylinder-Motor 1 mit innerer Verbrennung eine nicht dargestellte Kurbelwelle auf, auf der eine Signalscheibenplatte 2 angebracht ist. Die Scheibenplatte 2 ist aus einem magnetischen Material hergestellt und weist 120 zahnartige vorsprünge auf, die auf der Peripherie derselben mit Abständen von jeweils 3º des Kurbelwinkels (3º CA; CA = Crank Angle = Kurbelwinkel) ausgebildet sind. Ein elektromagnetischer Aufnehmer 3 ist in der Nähe der Peripherie der Scheibenplatte 2 befestigt, um die Vorsprünge bei 3º CA derart zu erfassen, daß ein offener Anschluß des Magneten des Aufnehmers 3 durch die Vorsprünge der Scheibenplatte 2 entsprechend der Drehung der Kurbelwelle geöffnet und geschlossen wird, so daß induzierte elektromotorische Pulssignale erhalten werden. Das heißt, daß in einem Intervall von jeweils 3º CA durch die Funktion der Scheibenplatte 2 in Zusammenarbeit mit dem Aufnehmer 3 ein Erfassungssignal erzeugt wird.
Ferner ist auf einer seitlichen Oberfläche der Signalscheibenplatte 2 ein Paar von Erhebungen 2a und 2b gebildet, die koaxial auf dem gleichen Kreis um die Rotationswelle herum angeordnet sind. Ein elektromagnetischer Aufnehmer 4 ist gegenüberliegend der seitlichen Oberfläche der Scheibenplatte 2, angeordnet. Der Aufnehmer 4 erfaßt den TDC durch das Erfassen der Erhebungen 2a und 2b&sub1; so daß induzierte elektromotorische Pulssignale mit einem Intervall von jeweils 180º CA erhalten werden. Das heißt, daß durch die Funktion der Erhebungen 2a und 2b der Scheibenpiatte 2 im Zusammenwirken mit dem Aufnehmer 4 ein Erfassungssignal mit einem Intervall von jeweils 180º CA erzeugt wird.
In diesem Fall ist die Erfassungsposition des Aufnehmers 4 derart angeordnet, daß die Erhebungen 2a und 2b zu einem Zeitpunkt erfaßt werden, der mit der Position des oberen Totpunkts (TDC-Position) synchronisiert ist, wodurch die TDC-Position des Kompressionshubs in jedem Zylinder beispielsweise aus dem Zündsignal in dem TDC-Erfassungssignal erfaßt werden kann.
Das induzierte elektromotorische Kraftausgangssignal von den Aufnehmern 3 und 4 ist jeweils die Eingabe zu entsprechenden Nulldurchgangskomparatoren 5 und 6, wobei in jedem derselben die induzierte elektromotorische Kraft in ein Pulssignal umgewandelt wird, das eine Nullspannungsmitte gemäß dem Pegel der induzierten elektrornotorischen Kraft bezüglich des Pegels 0V aufweist. Diese Pulssignale werden ferner durch die zugeordneten Signalformgebungsschaltungen 7 und 8, die mit den Komparatoren 5 bzw. 6 verbunden sind, geformt, um einen niedrigen Pegel von 0V aufzuweisen.
Die Signalformgebungsschaltung 7 gibt ein Pulssignal aus, das mit einem Intervall von 3º CA ansteigt (oder abfällt) (hierin nachfolgend als 3º-CA-Puls bezeichnet). Das 3º-CA- Pulsausgangssignal von der Schaltung 7 ist das Eingangssignal zu einem Zeitgeber-1 einer Steuereinheit 9, die einen Computer aufweist, der die Operation zur Erfassung einer Fehlzündung in einem Zylinder durchführt und die Kraftstoffzuführung zu dem Motor 1 steuert. Der Zeitgeber 1 zählt die Pulszahl des 3º-CA-Pulssignals.
Ferner gibt die zweite Signalformgebungsschaltung 8 ein Pulssignal aus, das in einem Intervall von 180º CA an der Position des TDC in jedem Zylinder ansteigt (oder abfällt) (hierin nachfolgend als TDC-Puls bezeichnet). Das TDC-Pulsausgangssignal von der Schaltung 8 ist das Eingangssignal zu einem Trigger-1 der Steuereinheit 9.
Die Steuereinheit 9 empfängt ferner ein AN/AUS-Signal von einem Leerlaufschalter 11, das in einer vollständig geschlossenen Position eines Drosselventils 10, das in einem Luftansaugsystem des Motors 1 angeordnet ist, d.h. der Leerlaufposition, eingeschaltet wird.
Die Steuereinheit 9 mißt die Periode des TDC-Pulssignals, d.h. die Periode von 180º CA (TDC) für den Vierzylindermotor 1 dieses Ausführungsbeispiels. Die Steuereinheit 9 zählt durch die Verwendung des TDC-Pulses als einem Trigger ferner die 3º-CA-Pulse und erfaßt den Zeitpunkt einer Unterbrechungsoperation zum Durchführen des Fehlzündungserfassungsprogramms z.B. bei etwa ATDC 150, um die Fehlzündung in dem Zylinder in einem Intervall der 180º-CA-Periode zu erfassen.
Es sei bemerkt, daß eine optische Einrichtung als die Einrichtung zum Erfassen der Umlaufposition der Kurbelwelle anstelle des oben beschriebenen Einrichtungstyps unter Verwendung der induzierten elektromotorischen Pulse verwendet werden kann, bei der Schlitze in der Signalscheibenplatte gebildet sind, so daß die Umlaufposition der Kurbelwelle durch das Erfassen des Lichts, das die Schlitze der Scheibenplatte durchdringt, erfaßt wird.
Ein Programm zur Erfassung einer Fehlzündung in einem Zylinder gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird hierin nachfolgend bezugnehmend auf das Flußdiagramm von Fig. 3 beschrieben. Das Programm wird durchgeführt, wobei der Computerbetrieb zu dem Zeitpunkt genau nach dem TDC, der durch das Zählen der 3º-CA-Pulse erfaßt wird, als Reaktion auf den TDC-Puls unterbrochen wird.
Es sei bemerkt, daß die einzelnen Bestandselemente der vorliegenden Erfindung, die Fehlgezündeter-Zylinder-Erfassungseinrichtung und die Fehlzündungserfassungs-Verhinderungseinrichtung als Einrichtungen vorgesehen sind, die durch Software in der Steuereinheit 9 realisiert sind, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Die Erfassung des vollständig geschlossenen Zustands bei dem Ausführungsbeispiel entspricht dem Leerlaufschalter 11, während die Winkelgeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung durch einen Sensorabschnitt realisiert ist, der durch eine Kombination der Erhebungen 2a und 2b der Signalscheibenplatte und des elektromagnetischen Aufnehmers 4 und der Zeitmeßfunktion der Steuereinheit 9 aufgebaut ist.
Zuerst wird in einem Schritt 1 (in Fig. 3 als S1 bezeichnet, wobei andere Schritte auf die gleiche Art und Weise bezeichnet sind) der AN/AUS-Zustand des Leerlaufschalters 11 beurteilt. Wenn hierbei beurteilt wird, daß der Leerlaufschalter 11 auf AN eingestellt ist und das Drosselventil 10 vollständig geschlossen ist, springt der Ablauf zu einem Schritt 2, in dem beurteilt wird, ob die Motordrehzahl N (Kurbelwinkelgeschwindigkeit), die auf der Basis der 180º-CA-Periode berechnet wird, einen vorbestimmten Pegel (beispielsweise 1200 rprn (1200 U/min)) überschreitet oder nicht. Wenn im Schritt 2 beurteilt wird, daß die Motordrehzahl N den vorbestimmten Pegel überschritten hat, wird dieses Programm beendet, um eine Fehlzündungserfassung zu verhindern.
Zur Auslaufzeit eines Fahrzeugs (das Getriebe ist für einen unwirksamen Antrieb auf die neutrale Position eingestellt, wobei das Drosselventil vollständig geschlossen ist) tritt zum einen, selbst wenn eine Fehlzündung stattfindet, kaum eine Änderung in dem mittleren effektiven Druck Pi, die durch diese Fehlzündung bewirkt wird, auf, zum anderen spiegelt sich der Einfluß dieser Fehlzündung nicht in der Kurbelwinkelgeschwindigkeit wider (siehe Fig. 7 und 9). Zum Auslaufzeitpunkt kann daher ein fehlgezündeter Zylinder nicht mit einer hohen Genauigkeit basierend auf der Kurbelwinkelgeschwindigkeit erfaßt werden, so daß, wenn die Motordrehzahl N gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, der Betriebszustand des Motors berücksichtigt wird, um das Auslaufen einzuschließen, wobei keine Erfassung eines fehlgezündeten Zylinders ausgeführt wird, wodurch die Unterscheidung des Auftretens oder des Nicht-Auftretens einer Fehlzündung verhindert wird.
Wenn die normale Erfassung eines fehlgezündeten Zylinders zur Auslaufzeit durchgeführt wird, wird, selbst wenn das Vorliegen eines fehlgezündeten Zylinders erfaßt wurde, beurteilt, daß kein fehigezündeter Zylinder mehr existiert. Bei der Meldung des Ergebnisses der Erfassung zu einem Fahrer, usw., wird der Fahrer falsche Informationen bezüglich der Fehlzündungserfassung besitzen, wodurch die Zuverlässigkeit der Fehlzündungserfassung beeinträchtigt ist. Im Gegensatz dazu ist es, wenn die Erfassung eines fehlgezündeten Zylinders zur Auslaufzeit gestrichen ist, wie es bei diesem Ausführungsbeispiel durchgeführt wird, möglich, zu verhindem, daß das Erfassungsergebnis, das anzeigt, daß kein fehlgezündeter Zylinder vorliegt, zumindest zur Auslaufzeit jemals ausgegeben wird, wodurch die Zuverlässigkeit verbessert ist.
Selbst bei einem vollständig geschlossenen Drosselventil 10 steigt, wenn die Motordrehzahl N gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Pegel ist, die Erhöhung, die näherungsweise proportional zu dem mittleren effektiven Druck Pi ist, wie in Fig. 6 gezeigt ist, und der dargestellte mittlere effektive Druck Pi ändert sich derart, daß das Auftreten einer Fehlzündung beurteilt werden kann (siehe Fig. 8). Wenn ein solcher Betriebsbereich als die normale Fehlzündungserfassungsregion betrachtet wird, ist daher die Betriebsregion, in der eine Fehlzündungserfassung möglich ist, verbreitert.
Obwohl es möglich sein kann, eine fehlerhafte Erfassung zur Auslaufzeit nur beim vollständig geschlossenen Zustand des Drosselventils als der Bedingung für dieselbe zu verhindern, ist es bevorzugt, die obige Bedingung, die die Motordrehzahl einschließt, hinzuzufügen, da dies die Möglichkeiten der Erfassung eines fehlgezündeten Zylinders erhöht.
Es sollte bemerkt werden, daß das Verfahren, das aus den oben genannten Schritten 1 und 2 besteht, der Fehlzündungserfassungs-Verhinderungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht.
Wenn im Schritt 1 beurteilt wird, daß der Leerlaufschalter 11 auf AUS eingestellt ist, oder wenn im Schritt 2 beurteilt wird, daß die Motordrehzahl N gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Pegel ist, ändert sich der dargestellte mittlere effektive Druck Pi aufgrund des Auftretens einer Fehlzündung signifikant, wobei die Fehlzündungserfassung auf der Basis der 180º-CA-Periode (Kurbelwinkelgeschwindigkeit) ausgeführt werden kann, wie in Fig. 8 gezeigt ist. Der Fluß springt daher zu nachfolgenden Schritten, einschließlich des folgenden Schritts 3, zur Erfassung eines fehlgezündeten Zylinders.
Im Schritt 3 werden die TDC-Periodenwerte vom letzten Wert Tneu bis Talt 4, was der Wert vier Durchläufe vorher ist, erneuert und gespeichert; die TDC-Periode (180º für den Vierzylindermotor) wird als das Intervall des TDC-Pulseingangssignals gemessen. Im folgenden Schritt 4 wird der Fehlzündungsunterscheidungswert LU unter Verwendung der letzten Periode Tneu, der von einer Umdrehung vorher Talt 2, d.h. der Periode von einem halben Zyklus vorher, und der von zwei Umdrehungen vorher Talt 4, d.h. der Periode von-einem Zyklus vorher, die im Schritt 3 erhalten werden, aus der folgenden Gleichung berechnet:
LU = (Talt2 - Talt4) - (Tneu - Talt2)/Talt4 × (Motordrehzahl N)²/vorbestimmter Wert
Der Abschnitt in der Gleichung mit Ausnahme des Multiplikatorterms (Motordrehzahl N)²/vorbestimmter Wert, der näherungsweise gleich dem Änderungsbetrag des gezeigten mittleren effektiven Drucks Pi ist, wird berechnet. Der Pegel des Fehlzündungsunterscheidungswerts LU, der gemäß einer Gleichung, die keinen Kompensationsterm einschließt, berechnet wird, (Motordrehzahl N)²/vorbestimrnter Wert, der von der Drehzahl des Motors abhängt, ändert sich stark abhängig von der Motordrehzahl N und zeigt eine Tendenz dahingehend, daß, je geringer die Drehzahl ist, desto größer der Absolutwert des Unterscheidungswerts LU ist. Folglich wird der Unterscheidungswert LU stärker erhöht je höher die Drehzahl ist, so daß für jeden Umlaufbereich näherungsweise der gleiche Pegel des Unterscheidungswerts LU berechnet wird, wodurch die Präzision der Fehlzündungserfassung basierend auf dem Unterscheidungswert LU ohne irgendeinen Einfluß der Motordrehzahl N beibehalten wird. Es sollte bemerkt werden, daß der vorbestimmte Wert, durch den das Quadrat der Motordrehzahl N des Motors dividiert wird, dazu dient, die Stellen des Unterscheidungswerts LU anzupassen, wenn ein Unterschied der Anzahl von Stellen der Motordrehzahl N des Motors existiert.
Da für jeden Umlaufbereich auf die obige Art und Weise näherungsweise der gleiche Pegel des Unterscheidungswerts LU berechnet wird, kann der Schnittpegel SL ungeachtet der Motordrehzahl konstant eingestellt sein.
Wenn der Unterscheidungswert LU im Schritt 4 eingestellt ist, wird in einem nächsten Schritt 5 beurteilt, ob der Unterscheidungswert LU negativ ist oder nicht und eine Abnahme in dem mittleren effektiven Druck darstellt.
Wenn der Fehlzündungsunterscheidungswert LU negativ ist, springt der Ablauf zu einem Schritt 6, in dem der Wert LU mit dem voreingestellten Schnittpegel SL (fester Wert) verglichen wird.
Wenn beurteilt wird, daß der Entscheidungswert LU unter dem Schnittpegel SL ist, springt der Ablauf zu einem Schritt 7, in dem eine Flag "Flag" beurteilt wird. Eine "1" wird in einem Schritt 18 in der Flag "Flag" gesetzt (wie nachfolgend beschrieben werden soll), wenn der Unterscheidungswert LU negativ ist, wohingegen die Flag auf "0" rückgesetzt wird, wenn der Wert LU Null oder größer ist.
Daher wird, wenn die "Flag" im Schritt 7 als Null beurteilt wird, wird angenommen, daß der Unterscheidungswert LU zu der anfänglichen Zeit, zu der der Wert LU negativ wird, als unterhalb des Schnittpegels SL beurteilt wird. In diesem Fall wird auf der Basis des letzten Werts LU dieses Durchlaufs angenommen, daß der Zylinder, der als die Ursache für die Abnahme des gezeigten mittleren effektiven Drucks Pi vorhergesagt wurde, der fehlgezündete Zylinder ist, woraufhin der Ablauf zu einem Schritt 8 springt.
Im Schritt 8 wird abhängig von dem Zylinder, der zu dem TDC gerade vor dem Kompressions-TDC gehört, ein Zylinder in dem Verbrennungshub, der die TDC-Periode, die zuletzt abgetastet wurde, beeinflußt, spezifiziert, wobei der spezifizierte Zylinder als der fehlgezündete Zylinder bestimmt wird, der auf der Basis des Werts LU dieses Durchlaufs erfaßt werden soll.
Wenn der Kornpressions-TDC dieses Durchlaufs beispielsweise zu dem Zylinder #2 gehört, und wenn die Zündreihenfolge #1 T#3T#4T#2 ist, findet der Kompressionshub spezieller ausgedrückt in dem Zylinder #4 gerade vor dem Kompressions- TDC statt. Der Verbrennungszustand des Zylinders #4 beeinflußt die Messung der Periode Tneu, basierend auf der der Unterscheidungswert LU berechnet wird.
Daher wird das Auftreten einer Fehlzündung in dem Zylinder #4 auf der Basis des Werts LU, der bei diesem Durchlauf als unterhalb des Schnittpegels SL beurteilt wird, erfaßt. Danach springt der Ablauf zu einem Schritt 9, in dem der Zählwert C4 des Zählers zum Zählen der Fehlzündungsauftrittsanzahl um "1" erhöht wird.
In gleicher Weise wird angenommen, daß die Fehlzündung in dem Zylinder stattfindet, der in dem Verbrennungshub unmittelbar vor dem Kompressionshub des Zylinders ist, der bei diesem Durchlauf dem Kompressions-TDC zugeordnet ist. Basierend auf der obigen Annahme werden die Fehlzündungs-Erfassungsanzahlen C1 bis C3 für die jeweiligen Zylinder erhöht (Schritte 10 bis 12).
Andererseits stellt, wenn beurteilt wird, daß die "Flag" "1" ist, die "Flag" den Zustand dar, in dem der Wert LU negativ gehalten ist. In diesem Fall wurde durch Experimente bestätigt, daß es richtig ist, den fehlgezündeten Zylinder auf der Basis des Unterscheidungswerts LU, der zuerst negativ wird, zu spezifizieren. Daher wird der Zylinder, bei dem der Verbrennungshub zwei Durchläufe vorher stattgefunden hat, als ein fehlgezündeter Zylinder erfaßt, wobei die Fehlzündungserfassungsanzahlen C1 bis C4 für die jeweiligen Zylinder auf der Basis des Erfassungsergebnisses inkrementiert werden.
In dem Fall, daß der fehlgezündete Zylinder spezifiziert ist und die Fehlzündungsanzahl des Zylinders wie oben erläutert hochgezählt wird, während im Schritt 6 beurteilt wird, daß der Fehlzündungsunterscheidungswert LU negativ, aber gleich oder größer als der Schnittpegel SL ist, wird in der "Flag" in einem Schritt 18 eine "1" gesetzt.
Wenn ferner im Schritt 5 beurteilt wird, daß der Unterscheidungswert LU gleich oder größer als Null ist, springt der Ablauf zu einem Schritt 19, in dem eine "0" in die "Flag" gesetzt wird.
Nachdem die Flag in Schritt 18 oder Schritt 19 eingestellt wurde, springt der Ablauf zu einem Schritt 20, in dem der Zählwert "cnt" des Zählers zum Zählen der Ausführungsanzahl des Programms mit einem vorbestimmten Wert, beispielsweise 1.000, verglichen wird.
Wenn in diesem Fall der Zählwert "cnt" kleiner als der vorbestimmte Wert ist, wird der Wert "cnt" in einem Schritt 21 um "1" inkrementiert und das Programm wird beendet. Wenn der Wert "cnt" den vorbestimmten Wert erreicht hat, wird der Wert "cnt" in einem Schritt 22 auf Null rückgesetzt. Nachfolgend wird das Auftreten der Fehlzündung für den Zylinder angezeigt, für den in den Schritten 23 bis 30 beurteilt wurde, daß sein Fehlzündungserfassungsverhältnis ein vorbestimmtes oder größeres ist.
Im Schritt 23 würden die Daten von C1, in dem die Fehlzündungserfassungsanzahl des Zylinders #1 eingestellt ist, mit einem vorbestimmten Wert (beispielsweise 40) verglichen, um zu beurteilen, ob die Fehlzündung des Zylinders #1 häufiger als eine vorbestimmte Anzahl von Malen erfaßt wurde. Wenn der Zählwert "cnt" gleich oder größer als der vorbestimmte Wert ist, springt der Ablauf zum Schritt 24, in dem das Fehlzündungsauftreten des Zylinders #1 auf dem Armaturenbrett des Fahrzeugs, in dem der Motor 1 befestigt ist, angezeigt wird, wobei der Fahrer über das Auftreten eines derartigen Ereignisses in Kenntnis gesetzt wird.
In gleicher Weise werden die Daten von C2 bis C4, in denen jeweils die Fehlzündungserfassungsanzahlen der Zylinder #2 bis #4 registriert sind, mit einem vorbestimmten Wert verglichen, um dadurch zu beurteilen, ob die Fehlzündungshäufigkeit jedes Zylinders höher als ein vorbestimmter Wert ist. Wenn ein Zylinder existiert, bei dem die Fehlzündung häufiger als die vorbestimmte Anzahl von Malen stattfindet, wird das Auftreten der Fehlzündung für diesen Zylinder auf die gleiche Weise, wie oben erläutert wurde, angezeigt (Schritte 25 bis 30).
Nachdem die Fehlzündungshäufigkeit jedes Zylinders durch das Vergleichen der Fehlzündungszählwerte C1 bis C4 jeweils mit dem vorbestimmten Wert beurteilt wurde, werden C1 bis C4 in einem Schritt 31 auf Null rückgesetzt. Danach werden während einer vorbestimmten Periode, während der der Zählwert "cnt" auf einen vorbestimmten Wert inkrementiert wird, neue Daten der Fehlzündungserfassungsanzahl für jeden Zylinder jeweils in C1 bis C4 eingestellt.
Die einzelnen Prozesse der Schritte 53 bis 72 in dem Flußdiagramm, das in Fig. 4 gezeigt ist, entsprechen der Fehlgezündeter-Zylinder-Erfassungseinrichtung.
Die Fehlzündungserfassung ist nicht auf diejenige begrenzt, die basierend auf dem Fehlzündungsunterscheidungswert LU durchgeführt wird, sondern kann abhängig davon, ob die Umlaufdauer T auf oder über einen vorbestimmten Wert zunimmt, durchgeführt werden, wie in dem Flußdiagramm von Fig. 4 gezeigt ist. Bei diesem Beispiel entsprechen die Funktionen, die in dem Flußdiagramm in Fig. 4 dargestellt sind, den Bestandselementen der Fehlgezündeter-Zylinder-Erfassungseinrichtung und der Fehlzündungserfassungs-Verhinderungseinrichtung, welche in Fig. 1 gezeigt sind.
Das Programm, das in den Flußdiagramm von Fig. 4 gezeigt ist, wird wie das, das in dem Flußdiagramm von Fig. 3 gezeigt ist, für jeden ADTC 15º ausgeführt. Zuerst wird wie bei den vorher genannten Schritten 1 und 2 in Schritten 51 und 52 beurteilt, ob die Erfassungsverhinderungsbedingungen derart, daß das Drosselventil 10 vollständig geschlossen ist, und daß die Motordrehzahl N gleich einem vorbestimmten Pegel oder größer ist, erfüllt sind.
Wenn die Bedingungen zum Verhindern der Fehlzündungserfassung nicht erfüllt sind, springt der Ablauf zu der Sequenz von Schritten beginnend mit Schritt 53, um eine Fehlzündung sunterscheidung durchzuführen.
Im Schritt 53 werden, wie in dem vorher genannten Schritt 3 die Werte der TDC-Periode (180º für den Vierzylindermotor) des letzten Werts Tneu bis Talt 4, welches der Wert vier Durchläufe zuvor ist, erneuert und gespeichert; die TDC-Periode wird als das Intervall des TDC-Pulseingangssignals gemessen.
Im nächsten Schritt 54 wird der Mittelwert der TDC-Perioden des letzten Tneu bis Talt 4, welches der Wert vier Durchläufe zuvor ist, erfaßt und als der Schnittpegel SL eingestellt.
Im nachfolgenden Schritt 55 wird der Schnittpegel SL, der als die mittlere Periode plus einer bestimmten Abweichung α, die variabel mit der Motorlast und der Motordrehzahl als Parameter eingestellt wird, erfaßt wurde, mit der letzten Periode Tneu verglichen.
Die vorbestimmte Abweichung α, die im Hintergrundprozeß durch das Programm, das in dem Flußdiagramm in Fig. 5 dargestellt ist, eingestellt wird, wird aus einer Tabelle wiedergewonnen, in der die vorbestimmte Abweichung α für jeden Betriebsbereich, der durch einen Parameter, der die Motorlast darstellt, beispielsweise den elementaren Kraftstoffeinspritzbetrag Tp oder dergleichen, der beispielsweise durch eine elektronisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzvorrichtung eingestellt wird, und einen Parameter "Motordrehzahl N" basierend auf der letzten Motorlast und der Motordrehzahl N beurteilt wird, gespeichert ist. Diese vorbestimmte Abweichung α ermöglicht, daß die Genauigkeit der Fehlzündungserfassung für jeden Betriebszustand entsprechend dem Unterschied des Periodenänderungspegels zu dem Zeitpunkt, zu dem eine Fehlzündung auftritt, beibehalten wird.
Wenn im Schritt 55 Tneu > SL + α, was bedeutet, daß Tneu eine Abweichung gleich oder größer als einen vorbestimmten Pegel aufweist und die mittlere Periode überschreitet, wird angenommen, daß die letzte Periode Tneu aufgrund der Reduzierung des inneren Drucks des Zylinders, der durch die Fehlzündung bewirkt wird, auf oder über den vorbestimmten Pegel zugenommen hat. Das Auftreten der Fehlzündung wird daher beurteilt und der Fluß springt zu einem Schritt 56.
Im Schritt 56 wird der Zylinder, der sich gegenwärtig in dem Verbrennungshubprozeß befindet, festgelegt, und der Zylinder, der vor dem letztgenannten Zylinder gezündet wurde, wird als der fehlgezündete Zylinder betrachtet.
In anderen Worten heißt das, daß bei einer Zündreihenfolge von #1T#3T#4T#2, wenn der Zylinder #2 sich gegenwärtig in dem Verbrennungshubprozeß befindet, betrachtet wird, daß die letzte Periode Tneu anzeigt, daß die TDC-Periode, die in den vorherigen Verbrennungshubprozeß des Zylinders #4 überlappt, gemessen wird. Daher wird beurteilt, daß der Zylinder #4 der fehlgezündete Zylinder ist, wobei C1 bis C4, die die Fehlzündungserfassungsanzahlen der jeweiligen Zylinder anzeigen, inkrementiert werden (Schritte 57 bis 60), wie dies für C1 bis C4 geschieht, wie in dem Flußdiagramm in Fig. 3 gezeigt ist.
Wenn im Schritt 55 beurteilt wird, daß Tneu < SL + α, besitzt die letzte Periode Tneu keine Abweichung bezüglich der mittleren Periode, die gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, wobei beurteilt wird, daß keine Fehlzündung stattgefunden hat. Der Ablauf springt dann über die Schritte 56 bis 60 zu dem Schritt 61.
Die folgenden Schritte einschließlich Schritt 61 dienen zum Anzeigen eines fehlgezündeten Zylinders basierend auf dem Fehlzündungserfassungsverhältnis gemäß den Schritten 20 bis 31 in dem Flußdiagramm, das in Fig. 3 gezeigt ist, so daß die Beschreibung derselben hier weggelassen wird.
Wie oben erwähnt wurde, wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der Zylinder angezeigt und gemeldet, wenn die Fehlzündungsfrequenz eines Zylinders größer als ein vorbestimmter Wert wird. Es sei jedoch bemerkt, daß zusätzlich zu einer solchen Anzeige- und Meldungs-Funktion, eine Ausfallsicherungssteuerung ausgeführt werden kann, beispielsweise das Stoppen der Kraftstoffzufuhr zu dem fehlgezündeten Zylinder.
Obwohl bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Fehlzündung in einem Vierzylindermotor mit innerer Verbrennung erfaßt wird, kann dasselbe ebenso auf einen Sechszylinder- oder einen Achtzylinder-Motor angewendet werden, wobei ferner eine komplexere Unterscheidungslogik bei einer Fehlzündungserfassung, die auf einem Fehlzündungsunterscheidungswert LU basiert, verwendet werden kann, solange die Fehlzündungserfassung auf der Kurbelwinkelgeschwindigkeit basiert.

Claims

1. Ein Verfahren zum Erfassen eines fehlgezündeten Zylinders basierend auf einer Kurbelwinkelgeschwindigkeit eines Motors (1) mit innerer Verbrennung, gekennzeichnet durch

die Verhinderung der Erfassung eines fehlgezündeten Zylinders zumindest unter der Bedingung, daß ein Drosselventil (10), das in einem Luftansaugsystem des Motors angeordnet ist, vollständig geschlossen ist.

2. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Erfassung eines fehlgezündeten Zylinders verhindert ist, wenn das Drosselventil (10) vollständig geschlossen ist und die Kurbelwinkelgeschwindigkeit gleich oder größer als ein vorbestimmter Pegel ist.

3. Vorrichtung zum Erfassen eines fehlgezündeten Zylinders eines Motors (1) mit innerer Verbrennung mit folgenden Merkmalen:

einer Winkelgeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung (2) zum Erfassen einer Kurbelwinkelgeschwindigkeit des Motors (1);

einer Fehlgezündeter-Zylinder-Erfassungseinrichtung (9) zum Erfassen eines fehlgezündeten Zylinders basierend auf der Kurbelwinkelgeschwindigkeit; und

einer Vollständig-Geschlossen-Zustand-Erfassungseinrich tung zum Erfassen eines vollständig geschlossenen Zustands eines Drosselventils (10), der in einem Luftansaugsystem des Motors angeordnet ist;

gekennzeichnet durch

eine Fehl zündungserfassungs-Verhinderungseinrichtung (9) zum Verhindern, daß die Fehlgezündeter-Zylinder-Erfassungseinrichtung einen fehlgezündeten Zylinder erfaßt, zumindest unter der Bedingung, daß der Vollständig-Geschlossen-Zustand des Drosselventils (10) erfaßt wurde.

Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 3, bei der die Fehlzündungserfassungs-Verhinderungseinrichtung die Erfassung eines fehlgezündeten Zylinders verhindert, wenn der Vollständig-Geschlossen-Zustand des Drosselventils (10) erfaßt ist und die Kurbelwinkelgeschwindigkeit gleich oder größer als ein vorbestimmter Pegel ist.