DE19610580A1

DE19610580A1 - IC engine misfire detection method

Info

Publication number: DE19610580A1
Application number: DE1996110580
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Stoss
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1996-03-18
Filing date: 1996-03-18
Publication date: 1997-09-25
Also published as: ITMI970533A1; IT1290586B1; JPH09329055A

Abstract

In the first stage of the method, there is continuous detection of RPM variations and production of a value for erratic running dependent upon the detected values. In the second stage the summation of several values is produced consecutively during a working cycle of the engine, and in a third stage the summation result is tested to check wether it falls within the set range. In a fourth stage, misfire detection is discarded if summation result is not within the set range. The summation result is low-pass filtered, and there is a test that the filtered result is within set range. The absolute sum of summation results is produced and compared with a set threshold value after low-pass filtration. Misfire values are subjected to dynamic correction.

Description

State of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Schlechtwegstrecken auf der Basis einer Auswertung der Laufunruhe einer Brennkraftmaschine.The invention relates to a method for the detection of Rough roads based on an evaluation of the Uneven running of an internal combustion engine.

Die Laufunruhe von Brennkraftmaschinen wird im Rahmen von On-Board-Diagnose-Funktionen zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern genutzt. Verbrennungsaussetzer fuhren zu einem Anstieg der im Betrieb des Verbrennungsmotors emittierten Schadstoffe und können darüber hinaus zu einer Schädigung eines Katalysators im Abgastrakt des Motors führen. Probleme bei der Auswertung der Laufunruhe zu diesem Zweck können sich aus Triebstrangschwingungen ergeben, die beim Überfahren schlechter Wegstrecken angeregt werden und die sich auf die Laufunruhe in ähnlicher Weise auswirken wie Verbrennungsaussetzer. Es besteht daher ein Interesse an einer Ausblendung der Aussetzererkennung beim Überfahren von Schlechtwegstrecken um Falschmeldungen bei der Verbrennungsaussetzererkennung zu vermeiden.The uneven running of internal combustion engines is within the scope of On-board diagnostic functions for the detection of Misfires used. Misfiring led to an increase in the operation of the internal combustion engine emitted pollutants and can also lead to a Damage to a catalytic converter in the exhaust system of the engine to lead. Problems evaluating the uneven running to this Purpose can arise from drive train vibrations that are stimulated when driving over poor distances and that affect the uneven running in a similar way as Misfires. There is therefore an interest in hiding the misfire detection when driving over Bad roads for false reports at the Avoid misfire detection.

In diesem Zusammenhang ist es aus der DE OS 43 16 409 bekannt, auf der Basis der Laufunruhewerte festzustellen, ob die Aussetzererkennung durch Drehzahlschwankungen gestört ist, die vom Triebstrang auf den Motor übertragen werden. Dazu wird die Beobachtung genutzt, daß sich das Spektrum der Laufunruhewerte im Fall von Aussetzern in zwei getrennte Bänder aufspaltet, während Triebstrangschwingungen beim Überfahren einer Schlechtwegstrecke nur zu einer Verbreiterung des Bandes der Laufunruhewerte führen. Für das zuverlässige Feststellen einer Bandverbreiterung bzw. einer Bandaufspaltung ist eine vergleichsweise hohe Anzahl von Laufunruhewerten auszuwerten.In this context it is from DE OS 43 16 409 Known to determine whether misfire detection disrupted by speed fluctuations is transmitted from the drive train to the engine. The observation that the spectrum of the Uneven running values in the event of dropouts in two separate Bands split while driveline vibrations at Driving over a rough road only to one Broaden the band of uneven running values. For the reliable detection of a band widening or a Band splitting is a comparatively high number of To evaluate uneven running values.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Angabe eines Verfahrens, das eine zuverlässige Erkennung einer Schlechtwegstrecke bereits auf der Basis weniger Laufunruhewerte ermöglicht. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The object of the invention is to provide a Procedure that reliable detection of a Bad road distance already based on fewer Uneven running values enabled. This task is accomplished with the Features of claim 1 solved.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß die Bilanz aller Kurbelwellen-Winkelbeschleunigungen bzw. Laufunruhewerte in einem vollständigen Arbeitszyklus im stationären Betrieb gleich Null ist, wenn keine störenden Triebstrangschwingungen durch eine Schlechtwegstrecke auftreten. Dies gilt auch, wenn bereits Aussetzer auftreten.The invention is based on the knowledge that the balance all crankshaft angular accelerations or Uneven running values in a complete work cycle in steady-state operation is zero if no disturbing Drivetrain vibrations through a rough road occur. This also applies if dropouts already occur.

Auf einer Schlechtwegstrecke treten dagegen starke äußere Beschleunigungen auf. Dadurch weicht die Bilanz der Beschleunigungen in einem Arbeitsspiel deutlich von Null ab. Zur Auswertung werden die Laufunruhewerte über ein vollständiges Arbeitsspiel aufaddiert und der Betrag dieser Summe wird über einen Tiefpaß gefiltert. Bei ebener Fahrbahn liefert das gefilterte Signal einen kleinen Wert und bei schlechter Wegstrecke einen großen Wert. Das Ergebnis ändert sich auch dann nicht, wenn zusätzlich ein oder mehrere Zylinder dauerhaft aussetzen. Überschreitet dieser Wert eine Schwelle, wird dies als Zeichen einer Schlechtwegstrecke interpretiert und die Aussetzererkennung ausgeblendet, d. h. deaktiviert.On the other hand, strong outer roads occur on a rough road Accelerations on. As a result, the balance sheet of the Accelerations in one work cycle clearly from zero. The uneven running values are evaluated via a total working cycle added up and the amount of this Sum is filtered through a low pass. On a level road returns the filtered signal a small value and at bad distance a great value. The result changes not even if one or more Suspend cylinder permanently. If this value exceeds one Threshold, this is a sign of a bad road interpreted and the misfire detection hidden, d. H. deactivated.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.An embodiment of the invention is described below Described with reference to the drawing.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 das technische Umfeld der Erfin dung. Fig. 2 stellt einen zur Durchführung des erfindungsge mäßen Verfahrens geeigneten Rechner dar. Fig. 3 verdeut licht das bekannte Prinzip der Bildung von Segmentzeiten als Basis eines Maßes für die Laufunruhe auf der Basis von Dreh zahlmessungen. Fig. 4 offenbart ein Flußdiagramm als Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens und die Fig. 5 verdeutlicht einen Signalverlauf beim Übergang von einer ebenen Fahrbahn auf eine Schlechtwegstrecke.In particular, FIG. 1 shows the technical background of extension OF INVENTION. Fig. 2 shows a computer suitable for carrying out the method according to the invention. Fig. 3 illustrates the known principle of the formation of segment times as the basis of a measure of the uneven running on the basis of speed measurements. FIG. 4 discloses a flow chart as an exemplary embodiment of the method according to the invention, and FIG. 5 illustrates a signal curve during the transition from a level road to a rough road.

Fig. 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Winkelgeberrad 2, das Markierungen 3 trägt, sowie einen Winkelsensor 4 und ein Steuergerät 5. Die Drehbewegung des mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekoppelten Winkelgeberrades wird mit Hilfe des als Induktivsensor realisierten Winkelsensors 4 in ein elektrisches Signal umgewandelt, dessen Periodizität ein Abbild des periodischen Vorbeistreichens der Markierungen 3 am Winkelsensor 4 darstellt. Die Zeitdauer zwischen einem Anstieg und einem Abfall des Signalpegels entspricht daher der Zeit, in der sich die Kurbelwelle über einen dem Ausmaß einer Markierung entsprechenden Winkelbereich weitergedreht hat. Diese Zeitdauern werden in dem als Rechner realisierten Steuergerät 5 zu einem Maß LUT für die Laufunruhe der Brennkraftmaschine weiterverarbeitet. Treten Aussetzer auf, kann bspw. eine Fehlerlampe 6 im Blickfeld des Fahrers eingeschaltet werden. Der dazu verwendete Rechner kann bspw. so aufgebaut sein, wie in Fig. 2 dargestellt. Danach vermittelt eine Recheneinheit 2.1 zwischen einem Eingabeblock 2.2 und einem Ausgabeblock 2.3 unter Verwendung von in einem Speicher 2.4 abgelegten Programmen und Daten. Fig. 1 shows an internal combustion engine 1 having an angle encoder 2, carrying the markings 3, and an angle sensor 4 and a controller 5. The rotary movement of the angle sensor wheel coupled to the crankshaft of the internal combustion engine is converted into an electrical signal with the aid of the angle sensor 4 , which is implemented as an inductive sensor, the periodicity of which represents an image of the periodic passing of the markings 3 on the angle sensor 4 . The time period between an increase and a decrease in the signal level therefore corresponds to the time in which the crankshaft has continued to rotate over an angular range corresponding to the extent of a marking. These time periods are further processed in the control unit 5 implemented as a computer to a dimension LUT for the rough running of the internal combustion engine. If misfires occur, an error lamp 6 can be switched on in the driver's field of vision, for example. The computer used for this purpose can be constructed, for example, as shown in FIG. 2. Thereafter, a processing unit 2.1 mediates between an input block 2.2 and an output block 2.3 using programs and data stored in a memory 2.4 .

Die Fig. 3a zeigt eine Einteilung des Winkelgeberrades in vier Segmente, wobei jedes Segment eine vorbestimmte Zahl von Markierungen aufweist. Die Markierung OTk ist demjenigen oberen Totpunkt der Kolbenbewegung des k-ten Zylinders eines in diesem Beispiel achtzylindrigen Verbrennungsmotors zuge ordnet, der im Verbrennungstakt dieses Zylinders liegt. Um diesen Punkt herum ist ein Drehwinkelbereich ϕk definiert, der sich in diesem Beispiel über ein Viertel der Markierungen des Winkelgeberrades erstreckt. Analog sind den Verbrennungstakten der übrigen Zylinder Winkelbereiche ϕ1 bis ϕ8 zugeordnet, wobei hier vom Viertaktprinzip ausgegangen wird, bei dem sich die Kurbelwelle für einen vollständigen Arbeitszyklus zweimal dreht. Daher entspricht beispielsweise der Bereich ϕ1 des ersten Zylinders dem Bereich ϕ5 des fünften Zylinders usw. Die zu einer Kurbelwellenumdrehung zugehörigen Winkelbereiche können voneinander getrennt sein, sich aneinander anschließen oder auch überlappen. Im ersten Fall gibt es Markierungen, die keinem Winkelbereich zugeordnet sind, im zweiten Fall gehört jede Markierung zu genau einem Winkelbereich und im dritten Fall können jeweils dieselben Markierungen verschiedenen Winkelbereichen zugeordnet sein. Beliebige Längen und Lagen der Winkelbereiche sind somit möglich. FIG. 3a shows a division of the angle sensor wheel into four segments, each segment having a predetermined number of markings. The mark OTk is assigned to that top dead center of the piston movement of the kth cylinder of an eight-cylinder internal combustion engine in this example, which is in the combustion stroke of this cylinder. A rotation angle range ϕk is defined around this point, which in this example extends over a quarter of the markings on the angle encoder wheel. Analogously, the combustion cycles of the other cylinders are assigned angular ranges ϕ1 to ϕ8, with the four-stroke principle starting here, in which the crankshaft rotates twice for a complete work cycle. Therefore, for example, the area ϕ1 of the first cylinder corresponds to the area ϕ5 of the fifth cylinder, etc. The angular areas associated with a crankshaft revolution can be separated from one another, adjoin one another or also overlap. In the first case there are markings that are not assigned to an angular range, in the second case each marking belongs to exactly one angular range and in the third case the same markings can be assigned to different angular ranges. Any lengths and positions of the angular ranges are possible.

In der Fig. 3b sind die Zeiten ts aufgetragen, in denen die Winkelbereiche durch die Drehbewegung der Kurbelwelle überstrichen werden. Dabei ist ein Aussetzer im Zylinder k-1 angenommen. Der mit dem Aussetzer verbundene Drehmomentausfall führt zu einem Anstieg der nachfolgenden Zeitspanne ts(k). Die Zeitspannen ts stellen damit bereits ein Maß für die Laufunruhe dar, das prinzipiell zur Erkennung von Aussetzern geeignet ist. Durch eine geeignete Verarbeitung der Zeitspannen ts, insbesondere durch die Bildung von Differenzen benachbarter Zeitspannen und Normieren dieser Differenzen auf die dritte Potenz der Zeitspanne tsi zu einem Zündtakt mit Index i erhält der Laufunruhewert die Dimension einer Beschleunigung und weist, wie sich empirisch gezeigt hat, ein verbessertes Signal/Rausch-Verhältnis auf.In FIG. 3b, the times ts are applied, in which the angular portions are scanned by the rotary motion of the crankshaft. A misfire in cylinder k-1 is assumed. The torque failure associated with the misfire leads to an increase in the subsequent time period ts (k). The time periods ts thus already represent a measure of the uneven running, which is suitable in principle for the detection of misfires. By suitably processing the time periods ts, in particular by forming differences between adjacent time periods and normalizing these differences to the third power of the time period tsi to an ignition cycle with index i, the rough running value takes on the dimension of an acceleration and, as has been shown empirically, indicates improved signal / noise ratio.

Fig. 3c verdeutlicht den Einfluß von Drehzahländerungen auf die Erfassung der Zeitdauern ts. Dargestellt ist der Fall einer Drehzahlabnahme, wie sie typischerweise im Schiebebetrieb eines Kraftfahrzeuges auftritt. Zur Kompensation dieses Effektes, der sich in einer verhältnismäßig gleichförmigen Verlängerung der erfaßten Zeiten ts äußert, ist es beispielsweise bekannt, einen Korrekturterm K zur Dynamikkompensation zu bilden und so bei der Berechnung des Laufunruhewertes zu berücksichtigen, daß der Verlängerungseffekt kompensiert wird. Fig. 3c illustrates the effect of speed changes on the detection of the time periods ts. Shown is the case of a speed decrease, as typically occurs when a motor vehicle is in overrun. To compensate for this effect, which manifests itself in a relatively uniform extension of the detected times ts, it is known, for example, to form a correction term K for dynamic compensation and to take into account when calculating the uneven running value that the extension effect is compensated for.

Ein derart korrigierter Laufunruhewert für den Zündtakt i eines z-zylindrigen Motors kann, wie in Fig. 3c für z=4 dargestellt, bspw. nach folgender Vorschrift berechnet werden:Such a corrected uneven running value for the ignition cycle i of a z-cylindrical engine can, as shown in FIG. 3c for z = 4, be calculated, for example, according to the following rule:

Lut(i) = Basisterm B - Korrekturterm K zur Dynamikkompensa tionLut (i) = base term B - correction term K for dynamic compensation tion

mit z = Zahl der Zylinder der Brennkraftmaschine.with z = number of cylinders of the internal combustion engine.

Ein Aussetzer in einem Zündtakt mit Index i bewirkt erfahrungsgemäß eine Verlängerung der nachfolgenden Segmentzeit ts(i+1). Der Basisterm B wird daher nach dieser Art der Berechnung bei einem Aussetzer deutlich positiv. Da die Bilanz aller Beschleunigungen bzw. Laufunruhewerte in einem vollständigen Arbeitszyklus im stationären Betrieb gleich Null ist, werden die Laufunruhewerte der regulär verbrennenden Zylinder leicht negativ, so daß sich in der Summe die Null ergibt.A misfire in an ignition cycle with index i causes experience has shown an extension of the following Segment time ts (i + 1). The base term B is therefore after this Type of calculation with a dropout clearly positive. There the balance of all accelerations or rough running values in a complete work cycle in stationary operation is equal to zero, the rough running values of the regular burning cylinder slightly negative, so that in the Sum is zero.

Das Flußdiagramm der Fig. 4 veranschaulicht, wie diese Erkenntnis zur Erkennung einer Schlechtwegstrecke ausgenutzt wird.The flowchart in FIG. 4 illustrates how this knowledge is used to identify a poor road.

In einem Schritt S4.1 werden die Drehzahlschwankungen der Brennkraftmaschine fortwährend erfaßt und zu Laufunruhewerten Lut als Maß für die Laufunruhe der Brennkraftmaschine verarbeitet. Der Schritt S4.2 dient zum Aufsummieren von mehreren während eines Arbeitszyklus der Brennkraftmaschine aufeinanderfolgend gebildeten Laufunruhewerten. Die Aufsummation umfaßt dabei vorzugsweise immer die letzten z Laufunruhewerte, wobei z der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine entspricht. Die Aufsummation kann aber auch mehrere Arbeitszyklen umfassen. In einem Schritt S4.3 wird der Absolutbetrag abs(SLut) des Summensignals Slut der Laufunruhewerte Lut gebildet und tiefpaßgefiltert zu einem Wert FSLut. Überschreitet der genannte Absolutbetrag einen vorgegebenen Schwellwert im Schritt S4.4, wird dies im Schritt 54.5 als Zeichen für das Überfahren einer Schlechtwegstrecke gewertet und als Folge wird die Aussetzererkennung ausgeblendet, d. h. deaktiviert.In a step S4.1, the speed fluctuations of the Internal combustion engine continuously detected and closed Uneven running values Lut as a measure of uneven running Internal combustion engine processed. Step S4.2 is used for Sum up of several during one work cycle of the Internal combustion engine successively formed Uneven running values. The summation preferably includes always the last z uneven running values, where z is the Number of cylinders of the internal combustion engine corresponds. The However, summation can also include several work cycles. In a step S4.3, the absolute amount abs (SLut) of the Sum signal Slut of the rough running values Lut formed and low pass filtered to a value FSLut. If the exceeds mentioned absolute amount a predetermined threshold in Step S4.4, this is used in step 54.5 as a sign for the Driving over a rough road is rated and as a result the misfire detection is hidden, d. H. deactivated.

Die Bildung des Absolutbetrages ermöglicht den Vergleich mit nur einem positiven Schwellwert. Wesentlich ist jedoch nur, daß das Ergebnis der Summation ohne äußere Störungen des Systems durch eine Schlechtwegstrecke innerhalb eines vorgegebenen Bereiches liegt, der auch negative Werte umfassen kann. Insofern ist auch ein Vergleich mit je einem positiven und einem negativen Schwellwert möglich, wobei die Schwellwerte den vorgegebenen Bereich begrenzen.The formation of the absolute amount enables a comparison with just a positive threshold. The only thing that is essential, that the result of the summation without external disturbances of the System through a rough road section within a predetermined range, which is also negative values may include. In this respect, there is also a comparison with one positive and a negative threshold possible, the Threshold values limit the specified range.

Die Tiefpaßfilterung dient zu einer Glättung des Signals und damit zu einer Steigerung der Zuverlässigkeit. Dies kann zu Lasten der Empfindlichkeit des Verfahrens gehen. Je nach Umfang der aufsummierten Werte und des zugrundeliegenden Systems aus Brennkraftmaschine und Aussetzererkennung kann es von Vorteil sein, auf die Tiefpaßfilterung zu verzichten und direkt die aufsummierten Laufunruhewerte auf Zugehörigkeit zu einem vorgegebenen Wertebereich zu prüfen.The low-pass filtering serves to smooth the signal and thus increasing reliability. This can be too The sensitivity of the procedure is a burden. Depending on Scope of the summed up values and the underlying Systems from the internal combustion engine and misfire detection can it may be advantageous to forego low-pass filtering and directly add up the uneven running values Check belonging to a specified value range.

Die in Lut-Ermittlung in Schritt S4.1 kann sich auf stationäre Betriebszustände, d. h. im wesentlichen Betriebszustände mit konstanter Last und Drehzahl beschränken. Sie kann jedoch auch bei der Verwendung von dynamikkorrigierten Lut in Übergangsbetriebszuständen ausgeführt werden.The Lut determination in step S4.1 can be based on stationary operating states, d. H. essentially Operating conditions with constant load and speed restrict. However, you can also use dynamically corrected lut in transitional operating states be carried out.

Fig. 5 verdeutlicht den Verlauf des in einem Ausführungsbeispiel gebildeten Signals abs(FSLut) beim Übergang von einer ebenen Fahrbahn zu einer Schlechtwegstrecke. Zunächst ist auf ebener Fahrbahn die Bilanz aller Beschleunigungen in vollständigen Arbeitszyklen gleich Null, so daß sich nach Aufsummation, Betragsbildung und Filterung ein kleines Signal ergibt. Beim Übergang zu einer Schlechtwegstrecke ist die Bilanz der Laufunruhewerte aufgrund der starken, durch die Schlechtwegstrecke angeregten Triebstrangschwingungen nicht mehr Null. Folglich ergibt sich nach Aufsummation, Betragsbildung und Filterung ein vergleichsweise großes Signal, das den vorbestimmten Schlechtwegerkennungsschwellwert überschreitet. Fig. 5 illustrates the course of the signal formed in one embodiment, abs (FSLut) during the transition from a flat road to a rough road. First, the balance of all accelerations in complete working cycles is zero on a level road, so that a small signal results after summation, formation of amounts and filtering. When transitioning to a rough road section, the balance of the rough running values is no longer zero due to the strong drive train vibrations excited by the rough road section. As a result, after summation, amount formation and filtering, a comparatively large signal results which exceeds the predetermined bad path detection threshold value.

Claims

1. Method for masking out a misfire detection based on speed fluctuations in internal combustion engines with the steps:

- Continuous detection of the speed fluctuations and formation of a measure for the uneven running on the basis of the detected values
Summation of several dimensions successively formed during an operating cycle of the internal combustion engine,
- Check whether the result of the summation lies within a predetermined range and
- Hiding the misfire detection if the result of the summation is not within the specified bandwidth.

2. The method according to claim 1, characterized in that the result of the summation is low pass filtered and that it is checked whether the low-pass filtered result is within the specified range.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the absolute amount of the result of the summation is formed and, if necessary, after the low-pass filtering a predetermined threshold value is compared.

4. The method according to claim 1, characterized in that that during an engine working cycle successive dimensions are added up.

5. The method according to claim 1, characterized in that the rough running values are subjected to a dynamic correction will.