DE19632903A1

DE19632903A1 - Detecting combustion misfiring in motor vehicle four-stroke IC engine

Info

Publication number: DE19632903A1
Application number: DE19632903A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dietz; Klaus Ries-Mueller; Juergen Dr Foerster
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1995-09-25
Filing date: 1996-08-16
Publication date: 1997-03-27
Anticipated expiration: 2016-08-17
Also published as: DE19632903B4

Abstract

The method detects faults in the combustion of a z-cylinder four stroke combustion engine. The engine has a generator wheel coupled to a crank shaft to rotate in phase synchrony with the crank shaft. The wheel typically has half as many segments as cylinders which are scanned by a sensor device. The latter supplies segment time signals which represent the non-uniformity of the rotation movement of the crank shaft for each cylinder. Run unrest values for each cylinder are formed on the basis of the segment times and a fault is then analysed when the run values exceed a threshold value. The component of the run values with the crank shaft frequency are filtered out before the threshold value comparison. Preferably the signal components at the crank shaft frequency are eliminated by band pass filtering of the useful signal. Alternatively, these components may be eliminated by comb filtering of the interference component.

Description

State of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Ver brennungsaussetzern bei Verbrennungsmotoren, wie sie für den Antrieb von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden.The invention relates to a method for the detection of Ver misfires in internal combustion engines, such as for the Drive of motor vehicles are used.

Verbrennungsaussetzer führen zu einem Anstieg der im Betrieb des Verbrennungsmotors emittierten Schadstoffe und können darüber hinaus zu einer Schädigung eines Katalysators im Ab gastrakt des Motors führen. Zur Erfüllung gesetzgeberischer Forderungen zur On-Board-Überwachung abgasrelevanter Funk tionen ist eine Erkennung von Verbrennungsaussetzern im ge samten Drehzahl- und Lastbereich notwendig. In diesem Zusam menhang ist es bekannt, daß beim Betrieb mit Verbrennungs aussetzern charakteristische Änderungen des Drehzahlverlaufs des Verbrennungsmotors gegenüber dem Normalbetrieb ohne Aus setzer auftreten. Durch den Vergleich dieser Drehzahlverläu fe kann zwischen Normalbetrieb ohne Aussetzer und Betrieb mit Aussetzern unterschieden werden.Misfires lead to an increase in operation of the internal combustion engine emitted pollutants and can in addition to damage to a catalyst in the Ab the gas tract of the engine. To comply with legislative Requirements for on-board monitoring of emissions-related radio tion is a detection of misfires in the ge entire speed and load range necessary. In this together menhang it is known that when operating with combustion misfiring characteristic changes in the speed curve of the internal combustion engine compared to normal operation without off setters occur. By comparing this speed difference fe can switch between normal operation without interruptions and operation to be distinguished with dropouts.

Ein Erkennungssystem für Verbrennungsaussetzer besteht aus den Funktionsblöcken Sensorik, Signalverarbeitung und Merkmalsextraktion sowie Klassifikation. Die Sensorik erfaßt bspw. Segmentzeiten, d. h. Zeiten in denen die Kurbelwelle einen vorbestimmten Drehwinkelbereich überstreicht. Im Block Merkmalsextraktion werden aus den Segment Merkmalsignale gebildet, aus denen im nachfolgenden Klassifikationsblock Verbrennungsaussetzer bspw. durch Schwellwertvergleiche oder auch durch Anwendung neuronaler Netze oder anderer bekannter Methoden erkannt werden.A detection system for misfires consists of the function blocks sensor technology, signal processing and Feature extraction and classification. The sensor system detects e.g. segment times, d. H. Times when the crankshaft sweeps a predetermined range of rotation angles. In the block Feature extraction becomes the feature signal segment formed, from which in the following classification block Misfires, for example by comparing thresholds or also by using neural networks or other known ones Methods are recognized.

Ein auf der Basis von Schwellwertvergleichen arbeitendes System ist bereits aus der DE-OS 41 38 765 bekannt.One working on the basis of threshold value comparisons System is already known from DE-OS 41 38 765.

Nach diesem bekannten Verfahren ist einem bestimmten Bereich der Kolbenbewegung jedes Zylinders typischerweise ein als Segment bezeichneter Kurbelwellenwinkelbereich zugeordnet. Realisiert werden die Segmente bspw. durch Markierungen auf einem mit der Kurbelwelle gekoppelten Geberrad. Die Segmentzeit, in der die Kurbelwelle diesen Winkelbereich überstreicht, hängt unter anderem von der im Verbrennungstakt umgesetzten Energie ab. Aussetzer führen zu einem Anstieg der zündungssynchron erfaßten Segmentzeiten. Nach dem bekannten Verfahren wird aus Differenzen von aufeinanderfolgenden Segmentzeiten ein Maß für die Laufunruhe des Motors berechnet, wobei zusätzlich langsame dynamische Vorgänge, zum Beispiel der Anstieg der Motordrehzahl bei einer Fahrzeugbeschleunigung, rechnerisch kompensiert werden. Ein auf diese Weise für jede Zündung berechneter Laufunruhewert wird ebenfalls zündungssynchron mit einem vorbestimmten Schwellwert verglichen. Ein Überschreiten dieses gegebenenfalls von Betriebsparametern wie Last und Drehzahl abhängigen Schwellwerts wird als Aussetzer gewertet.According to this known method is a certain area the piston movement of each cylinder is typically a Assigned to the segment designated crankshaft angle range. The segments are realized, for example, by markings an encoder wheel coupled to the crankshaft. The Segment time in which the crankshaft covers this angular range sweeps depends, among other things, on the im Combustion cycle converted energy. Dropouts lead to an increase in the segment-synchronously recorded ignition times. According to the known method, differences of successive segment times a measure of the Uneven running of the engine is calculated, with additional slow dynamic processes, for example the increase in Engine speed at vehicle acceleration, arithmetically be compensated. One this way for every ignition The calculated rough running value is also ignition-synchronous compared with a predetermined threshold. On If necessary, exceed this by operating parameters how load and speed dependent threshold is considered Dropouts scored.

Die Zuverlässigkeit des bekannten Verfahrens hängt entscheidend von der Segmentzeitermittlung und damit von der Genauigkeit ab, mit der die Markierungen auf dem Geberrad bei der Fertigung hergestellt werden können. Diese mechanischen Ungenauigkeiten können rechnerisch eliminiert werden. Dazu ist es aus der DE 41 33 679 bekannt, im Schiebebetrieb die Segmentzeiten von bspw. drei unterschiedlichen Geberradsegmenten zu erfassen. Eines der drei Segmente wird als Referenzsegment betrachtet. Die Abweichungen der Segmentzeiten der beiden übrigen Segmente zur Segmentzeit des Referenzsegments werden ermittelt. Aus den Abweichungen werden Korrekturwerte so gebildet, daß die mit den Korrekturwerten verknüpften, im Schiebebetrieb ermittelten Segmentzeiten untereinander gleich sind.The reliability of the known method depends crucial from the segment time determination and thus from the accuracy with which the markings on the The encoder wheel can be manufactured during manufacture. This mechanical inaccuracies can be eliminated by calculation will. For this purpose, it is known from DE 41 33 679 in Sliding operation the segment times of three, for example different encoder wheel segments. One of the three segments is considered the reference segment. The Deviations in the segment times of the other two segments are determined at the segment time of the reference segment. Out The deviations are corrected so that the linked to the correction values, in push mode determined segment times are the same among each other.

Dieses Verfahren erfordert damit zunächst einen gewissen Aufwand bei der Steuergeräteprogrammierung und Rechenaufwand im Betrieb des Fahrzeugs.This process therefore initially requires a certain amount Effort in ECU programming and computing effort in the operation of the vehicle.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Angabe eines einfachen Verfahrens zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern, das von den mechanischen Ungenauigkeiten des Geberrades unabhängig ist.The object of the invention is to provide a simple procedure for the detection of Misfires caused by mechanical Inaccuracies of the encoder wheel is independent.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved with the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Ein wesentliches Element der Lösung besteht darin, durch eine Filterung der Segmentzeiten vor der Laufunruhewertbildung von den mechanischen Ungenauigkeiten des Geberrades unabhängig zu werden. Da sich die mechanischen Einflüsse bei jeder Kurbelwellenumdrehung wiederholen, wird erfindungsgemäß der mit der Kurbelwellenfrequenz auftretende Signalanteil im Segmentzeitsignal und dessen Oberwellen vor der Bildung des Laufunruhewertes ausgefiltert.An essential element of the solution is through a filtering of the segment times before Uneven running value formation from mechanical inaccuracies to become independent of the encoder wheel. Since the mechanical influences with every crankshaft revolution repeat, according to the invention with the Crankshaft frequency occurring signal component in the Segment time signal and its harmonics before the formation of the Uneven running values filtered out.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die Figuren erläutert.An embodiment of the invention is shown in the following Description explained with reference to the figures.

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 und verdeutlicht, wie ein Laufunruhewert durch Geberradeinflüsse verfälscht werden kann. Fig. 4 zeigt die Anteile verschiedener Frequenzen zum Segmentzeitsignal und veranschaulicht eine Bandpaß- und eine Kammsperrfilterung. Fig. 5 offenbart ein Flußdiagramm eines Beispiels einer erfindungsgemäßen Bildung der erfindungsgemäßen Filterung und Fig. 6 veranschaulicht die Wirkung der Erfindung anhand eines Vergleichs von erfindungsgemäß ermittelten Laufunruhewerten mit Laufunruhewerten, die mit Geberradeinflüssen behaftet sind. Fig. 7 veranschaulicht den Einfluß von Änderungen der Drehzahl auf die Segmentzeiten. Fig. 8 offenbart ein zweites Flußdiagramm als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung und die Fig. 9 und 10 zeigen Signalverläufe, wie sie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 8 mit und ohne Dynamikkompensation aufgenommen wurden.In particular, FIG. 1 shows the technical background of extension OF INVENTION. Fig. 2 shows a computer suitable for performing the method according to the invention. Fig. 3 illustrates the known principle of the formation of segment times as the basis for a measure of the uneven running on the basis of rotational speed measurements and shows how an uneven running value is falsified by sensor wheel influences can. Fig. 4 shows the proportions of different frequencies to the segment time signal and illustrates a band-pass and a notch filtering. FIG. 5 discloses a flow diagram of an example of an inventive formation of the filtering according to the invention and FIG. 6 illustrates the effect of the invention on the basis of a comparison of uneven running values determined according to the invention with uneven running values which are affected by sensor wheel influences. Fig. 7 illustrates the influence of changes in speed on the segment times. FIG. 8 discloses a second flow chart as a further exemplary embodiment of the invention and FIGS . 9 and 10 show signal profiles as were recorded in the exemplary embodiment of FIG. 8 with and without dynamic compensation.

Fig. 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 1 mit einer Sensorik aus einem Winkelgeberrad 2, das Markierungen 3 trägt, und einem Winkelsensor 4 sowie einen die Merkmalsextraktion symbolisierenden Block 5, einen die Klassifikation symbolisierenden Block 6 und ein Mittel 7 zum Anzeigen des Auftretens von Verbrennungsaussetzern. 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. Fig. 1 shows an internal combustion engine 1 with a sensor from an angle encoder 2, carrying the markings 3, and an angle sensor 4, and a feature extraction symbolizing block 5, a classification symbolizing block 6 and means 7 for indicating the occurrence of misfires. 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.

Die Segmentzeiten werden in den folgenden Stufen weiterverarbeitet.The segment times are in the following stages processed further.

Der dazu verwendete Rechner kann bspw. so aufgebaut sein, wie in Fig. 2 dargestellt. Danach vermittelt eine Re cheneinheit 2.1 zwischen einem Eingabeblock 2.2 und einem Ausgabeblock 2.3 unter Verwendung von in einem Speicher 2.4 abgelegten Programmen und Daten.The computer used for this purpose can be constructed, for example, as shown in FIG. 2. Thereafter, a computing 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 zwei 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 vierzylindrigen Verbrennungsmotors (z=4) zugeordnet, der im Verbrennungstakt dieses Zylinders liegt. Um diesen Punkt herum ist ein Drehwinkelbereich wk definiert, der sich in diesem Beispiel über die Hälfte der Markierungen des Winkelgeberrades erstreckt. Analog sind den Verbrennungstakten der übrigen Zylinder Winkelbereiche w1 bis w4 zugeordnet, wobei hier vom Viertaktprinzip ausgegangen wird, bei dem sich die Kurbelwelle für einen vollständigen Arbeitszyklus zweimal dreht. Daher entspricht beispielsweise der Bereich w1 des ersten Zylinders dem Bereich w3 des dritten Zylinders usw. Die Lage, Länge Anzahl der Segmente kann anwendungsspezifisch verändert werden. So sind auch sich überlappende Segmente, mehr als z Segmente pro Nockenwellenumdrehung bzw. unterschiedliche Lagen der Segmente zu den oberen Totpunkten der Zylinder möglich. Die Verwendung eines Segmentzeitsignals als Eingangssignal für die Merkmalsextraktionsstufe ist daher vorteilhaft, weil es in einer Motorsteuerung aus bereits vorhandenen Signalen berechnet werden kann. FIG. 3a shows a division of the angle encoder wheel in two 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 a four-cylinder internal combustion engine (z = 4) in this example, which lies in the combustion cycle of this cylinder. A rotation angle range wk is defined around this point, which in this example extends over half of the markings of the angle encoder wheel. Analogously, the combustion cycles of the other cylinders are assigned angular ranges w1 to w4, starting from the four-stroke principle, in which the crankshaft rotates twice for a complete work cycle. Therefore, for example, the area w1 of the first cylinder corresponds to the area w3 of the third cylinder, etc. The position, length, number of segments can be changed depending on the application. Overlapping segments, more than z segments per camshaft revolution or different positions of the segments to the top dead centers of the cylinders are also possible. The use of a segment time signal as an input signal for the feature extraction stage is therefore advantageous because it can be calculated in a motor controller from already existing signals.

Statt der Segmentzeiten kann als Eingangssignal auch der einzelnen Kurbelwellenwinkelbereichen zugeordnete mittlere Drehzahlverlauf genutzt werden.Instead of the segment times, the individual mean values assigned to individual crankshaft angle ranges Speed curve can be used.

Beispielhaft wird für die folgenden Ausführungen die oben eingeführte Teilung mit z Segmenten pro Nockenwellenumdrehung genutzt.The above is exemplified for the following explanations introduced division with z segments per Camshaft revolution used.

Weitere Eingangssignale der Merkmalsextraktionsstufe sind Motordrehzahl n, Last tl, Temperatur T und ein Signal b zur Identifikation des ersten Zylinders.Further input signals of the feature extraction level are Engine speed n, load tl, temperature T and a signal b Identification of the first cylinder.

In der Fig. 3b sind die Zeiten ts aufgetragen, in denen die Winkelbereiche durch die Drehbewegung der Kurbelwelle über strichen werden. Dabei ist zunächst eine mechanische Ungenauigkeit des Geberrades angenommen, die zur Verlängerung jeder zweiten Segmentzeit führt. Die durchgezogene Linie stellt den sich dann einstellenden Segmentzeitverlauf im aussetzerfreien Betrieb dar. In der linken Hälfte der Fig. 3b ist bei der punktierten Linie ein Aussetzer in einem Zylinder angenommen, dessen Segmentzeit ohnehin bereits durch Geberradeinflüsse vergleichsweise lang ist. Dagegen stellt die rechte Hälfte den Fall eines Aussetzers in einem Zylinder dar, dessen Segmentzeiten durch Geberadeinflüsse vergleichsweise zu kurz gemessen werden. Der mit dem Aussetzer verbundene Drehmomentausfall führt jeweils zu einem Anstieg der zugehörigen Zeitspannen ts. Die relative Verlängerungen d2 und d4 der Segmentzeiten wird als gleich angenommen.In Fig. 3b the times ts are plotted in which the angular ranges are swept over by the rotary movement of the crankshaft. First, a mechanical inaccuracy of the encoder wheel is assumed, which leads to the extension of every second segment time. The solid line represents the segment time curve that then occurs in misfire-free operation. In the left half of FIG. 3b, the dashed line assumes a misfire in a cylinder, the segment time of which is already comparatively long due to the influence of the encoder wheel. The right half, on the other hand, represents the case of a misfire in a cylinder whose segment times are measured too short by the influence of the encoder wheel. The torque failure associated with the misfire leads to an increase in the associated time periods ts. The relative extensions d2 and d4 of the segment times are assumed to be the same.

Bildet man die Laufunruhewerte durch Differenzen von aufeinanderfolgenden Segmentzeiten, ergibt sich für den Aussetzer im linken Teil eine vergleichsweise große Differenz d1, die die Schwankungsbreite d5 der Geberraddeinflüsse deutlich übersteigt. Dagegen ergibt sich für den rechten Teil eine von der Schwankungsbreite d5 u. U. nur schwer zu unterscheidende Differenz d3.If the rough running values are formed by differences of successive segment times results for the A relatively large dropout in the left part Difference d1, which is the range of fluctuation d5 Encoder wheel influences significantly exceeds. In contrast there is for the right part one of the fluctuation range d5 u. U. Difficult to distinguish difference d3.

Um auch den zur Differenz d3 zugehörigen Aussetzer sicher detektieren zu können, wird erfindungsgemäß der mit der Kurbelwellenfrequenz auftretende Signalanteil vor der Laufunruhewertbildung ausgefiltert.To ensure that the misfire associated with the difference d3 is also certain To be able to detect, according to the invention, the one with the Crankshaft frequency occurring signal component before Uneven running value formation filtered out.

Dies wird in der Fig. 4a dargestellt, die den Block 5 der Merkmalsextraktion aus der Fig. 1 detaillierter zeigt. Einem Block 4.1 wird von der Sensorik das Segmentzeitsignal ts zugeführt. Block 4.1 läßt nur den mit der Nockenwellenfrequenz auftretenden Signalanteil passieren, hat also Bandpaßcharakter, wie es auch durch Fig. 4.b symbolisiert wird, die den Anteil verschiedener Frequenzen am Segmentzeitsignal darstellt. Das gefilterte Signal wird dann im Block 4.2 zu einem Laufunruhesignal q verarbeitet und in der nachfolgenden Klassifikationsstufe auf Verbrennungsaussetzer ausgewertet.This is illustrated in FIG. 4a, which shows block 5 of the feature extraction from FIG. 1 in more detail. The sensor system supplies the block time signal ts to a block 4.1 . Block 4.1 only allows the signal component occurring at the camshaft frequency to pass, thus has a bandpass character, as is also symbolized by FIG. 4.b, which represents the component of different frequencies in the segment time signal. The filtered signal is then processed in block 4.2 into a smooth running signal q and evaluated for misfires in the subsequent classification stage.

Alternativ zu einer Bandpaßcharakteristik kann der Block 4.1 auch als Kammsperrfilter ausgestaltet sein. Der Betrag der Übertragungsfunktion H(0) eines solchen Filters ist über der Ordnung k in der Fig. 4c dargestellt. Dabei bezeichnet die Ordnung k=1 einen Signalanteil, der mit der Nockenwellenfrequenz auftritt. Daueraussetzer in einem Zylinder treten bspw. mit dieser Frequenz auf. Entsprechend bezeichnet k=2 den mit doppelter Nockenwellenfrequenz auftretenden Signalanteil usw. Das Kammsperrfilter mit der in Fig. 4c dargestellten Übertragungscharakteristik sperrt die Kurbelwellenfrequenz und deren Oberwellen, läßt also nur aussetzerrelevante Signalanteile passieren. As an alternative to a bandpass characteristic, block 4.1 can also be designed as a comb cut filter. The magnitude of the transfer function H (0) of such a filter is shown above the order k in FIG. 4c. The order k = 1 denotes a signal component that occurs at the camshaft frequency. Permanent misfires in a cylinder occur at this frequency, for example. Correspondingly, k = 2 denotes the signal component occurring at twice the camshaft frequency, etc. The comb cut filter with the transmission characteristic shown in FIG. 4c blocks the crankshaft frequency and its harmonics, so it only allows misfire-relevant signal components to pass.

Ein Ausführungsbeispiel dieses Ablaufs ist in dem Flußdiagramm der Fig. 5 offenbart, das gewissermaßen als Programmodul in einem übergeordneten Motorsteuerungsprogramm durch das Steuergerät 5, 6 aus Fig. 2 synchron zur Drehbewegung der Nockenwelle abgearbeitet wird. In einem Schritt S1 werden drehzahlsynchron die von der Sensorik bereitgestellten Segmentzeiten ts(n) eingelesen. Dabei numeriert n die Zündungen. In einem Schritt S2 wird dann die Differenz ts′ der zeitlich aufeinander folgenden Segmentzeiten ts derjenigen Zylinder gebildet, die dem gleichen Geberradsegment zugeordnet sind. Schritt S2 entspricht damit einem Ausführungsbeispiel des Filter-Blocks 4.1. Anschließend erfolgt im Schritt S3 eine Bildung von Laufunruhemerkmalssignalen q(n), bspw. durch die Berechnung von q(n)=ts′(n+1)-ts′(n).An embodiment of this sequence is disclosed in the flow chart of FIG. 5, which is processed to a certain extent as a program module in a higher-level engine control program by the control unit 5 , 6 from FIG. 2 in synchronism with the rotary movement of the camshaft. In a step S1, the segment times ts (n) provided by the sensors are read in synchronously with the speed. N numbers the ignitions. In a step S2, the difference ts' of the successive segment times ts of those cylinders which are assigned to the same sensor wheel segment is then formed. Step S2 thus corresponds to an embodiment of the filter block 4.1 . Then, in step S3, uneven running characteristic signals q (n) are formed, for example by calculating q (n) = ts ′ (n + 1) -ts ′ (n).

Ein Laufunruhewert wird an die Klassifikationsstufe weitergegeben und dort bspw. mit einem Schwellwert LUR verglichen (Schritt S4). Ein Überschreiten eines solchen ggf. von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors abhängigen Schwellwerts wird als Aussetzer gewertet, was bei genügend häufigem Auftreten zur Aktivierung der Fehlerlampe im Schritt S5 führt.A rough running value is added to the classification level passed on and there, for example, with a threshold LUR compared (step S4). Exceeding one possibly of operating parameters of the internal combustion engine dependent threshold value is evaluated as a misfire, which at sufficiently frequent occurrence to activate the error lamp leads in step S5.

Die Fig. 6 ermöglicht einen Vergleich von bei Geberradungenauigkeiten aufgenommenen Merkmalssignalen q(n) ohne Vorfilterung (Fig. 6a) und mit Vorfilterung (Fig. 6b) Dabei kann q(n) in Fig. 6a bspw. durch Differenzen q(n)=ts(n)-ts(n-1) von aufeinanderfolgenden Segmentzeiten verschiedener Segmente gebildet sein. FIG. 6 enables a comparison of feature signals q (n) recorded in the case of encoder wheel inaccuracies without prefiltering ( FIG. 6a) and with prefiltering ( FIG. 6b). Here q (n) in FIG. 6a can be determined, for example, by differences q (n) = ts (n) -ts (n-1) can be formed by successive segment times of different segments.

Deutlich erkennbar ist die sicherere Detektion von Aussetzern nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in Fig. 6b. The more reliable detection of misfires by the method according to the invention can be clearly seen in FIG. 6b.

Alternativ kann das Verfahren auch auf der Seite der Merkmalsignale bzw. Laufunruhewerte q(n) durchgeführt werden.Alternatively, the process can also be carried out on the Characteristic signals or uneven running values q (n) carried out will.

Die Merkmalsignale q(n) bzw. Lut (n) werden bspw. als Differenz aufeinanderfolgender Segmentzeiten gebildet. Diese Differenz wird noch mit einem Term korrigiert, der eine Änderung der mittleren Drehzahl, wie es bspw. beim Bremsen oder Beschleunigen des Fahrzeugs auftritt, kompensiert. Fig. 7 verdeutlicht den Einfluß von Drehzahländerungen auf die Erfassung der Zeitdauern ts. Dargestellt ist der Fall einer Drehzahlabnahme, wie sie typischerweise im Schiebebe trieb eines Kraftfahrzeuges auftritt. Zur Kompensation die ses Effektes, der sich in einer verhältnismäßig gleichförmi gen Verlängerung der erfaßten Zeiten ts äußert, wird ein Korrekturterm K gebildet, der den in der Fig. 7 mit K bezeichneten Verlängerungseffekt der Segmentzeiten widerspiegelt. Dieser Wert K wird dann so bei der Berechnung des Laufunruhewertes berücksichtigt, daß der Verlängerungseffekt kompensiert wird.The feature signals q (n) or Lut (n) are formed, for example, as the difference between successive segment times. This difference is corrected with a term that compensates for a change in the average speed, such as occurs when braking or accelerating the vehicle. Fig. 7 illustrates the influence of speed changes on the detection of the time periods ts. Shown is the case of a decrease in speed, as typically occurs in the pushing operation of a motor vehicle. To compensate for this effect, which manifests itself in a relatively uniform extension of the detected times ts, a correction term K is formed which reflects the extension effect of the segment times designated K in FIG. 7. This value K is then taken into account in the calculation of the rough running value in such a way that the extension effect is compensated for.

Dies kann über eine Berechnung der Steigung des Segmentzeitverlaufes oder durch eine Mittel- oder Medianbildung aus mehreren aufeinanderfolgenden Segmentzeiten erfolgen.This can be done by calculating the slope of the Segment time course or by a middle or Median formation from several successive Segment times occur.

Eine Möglichkeit der Kompensation besteht bspw. darin, von der Differenz der Segmentzeiten noch den Mittelwert einiger vorhergehender Segmentzeiten zu subtrahieren. Eine sich anschließende Division durch die dritte Potenz einer Segmentzeit ts(n) werden die Laufunruhewerte auf die Drehzahl normiert.One way of compensation is, for example, from the difference in segment times is still the mean of some subtract previous segment times. A yourself subsequent division by the third power of one Segment time ts (n) are the rough running values on the Speed standardized.

Die Fig. 8 stellt ein Flußdiagramm dieses Ausführungsbeispiels dar. Fig. 8 illustrates a flow chart of this embodiment.

In einem Schritt S8.1 werden drehzahlsynchron die von der Sensorik bereitgestellten Segmentzeiten ts(n) eingelesen, dabei numeriert n die Zündungen. In einem Schritt S8.2 werden dann auf die o.a. Weise Laufunruhewerte q(n) gebildet. Aus diesen wird im Schritt S8.3 eine Differenz dg gebildet. Dazu werden jeweils Laufunruhewerte herangezogen, die zum mechanisch gleichen Geberradsegment gehören, also bspw. Laufunruhewerte q(n) und q(n+z/2), wobei z der Zylinderzahl des Verbrennungsmotors entspricht. Der Wert dg wird im Schritt S8.4 mit Schwellwert LUR verglichen. Ein Überschreiten eines solchen ggf. von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors abhängigen Schwellwerts wird als Aussetzer gewertet, was bei genügend häufigem Auftreten zur Aktivierung der Fehlerlampe im Schritt S8.5 führt.In a step S8.1, the speed of the Segment times ts (n) read in by sensors, n numbers the ignitions. In a step S8.2 are then on the above Uneven running values q (n) educated. In step S8.3, these are converted into a difference dg educated. For this purpose, uneven running values are used, that belong to the mechanically identical encoder wheel segment, that is e.g. uneven running values q (n) and q (n + z / 2), where z is the Number of cylinders of the internal combustion engine corresponds. The value dg is compared with threshold LUR in step S8.4. On Exceeding one of the operating parameters of the Internal combustion engine-dependent threshold is called Dropouts are evaluated, which, if they occur frequently enough, leads to Activation of the error lamp in step S8.5 leads.

Mit anderen Worten: Eine mechanische Ungenauigkeit führt bei den Merkmalsignalen q(n) zu einem konstanten Offset. D.h. die Merkmalsignale, die dem gleichen Segment zugeordnet sind, besitzen das gleiche Niveau, abhängig vom absoluten Wert des Segmentfehlers.In other words: mechanical inaccuracy leads to the feature signals q (n) to a constant offset. I.e. the feature signals associated with the same segment are of the same level, depending on the absolute Value of the segment error.

Durch Differenzbildung der Lut-Werte (Merkmalsignale) der zum gleichen Segment gehörenden Zylinder ist somit die Erkennung von Aussetzern unabhängig vom Segmentfehler möglich.By forming the difference between the Lut values (feature signals) the cylinder belonging to the same segment is therefore the Detection of dropouts regardless of the segment error possible.

Wesentlich bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Dynamikkompensation. Fig. 9 zeigt die Laufunruhe bei Drehzahländerungen ohne Dynamikkompensation. Deutlich sind Fehlerkennungen besonders beim Drehzahlabfall erkennbar.Dynamic compensation is essential in this exemplary embodiment. Fig. 9 shows the uneven running with speed changes without dynamic compensation. Error identifications are clearly recognizable, especially when the speed drops.

Fig. 10 zeigt vergleichbare Messungen mit einer Dynamikkompensation. Hier kommt es nicht mehr zu Fehlerkennungen. FIG. 10 shows similar measurements with a dynamic compensation. Here, there are no longer any error detections.

Die Bildung der Differenz von Laufunruhewerten, wie sie bis hier beschrieben wurde, gilt für einen Motor mit gerader, d. h. durch zwei teilbarer Zylinderzahl z. In diesem Fall lassen sich z/2 Segmente auf einem sich mit der Kurbelwelle phasensynchron drehenden Geberrad definieren, und jedem Segment lassen sich jeweils zwei Zylinder zuordnen. Bei einem 4-Zylindermotor mit Zündfolge 1-3-4-2 und symmetrisch über zwei Kurbelwellenumdrehungen verteilten Zündungen sind dann bspw. der erste und der vierte Zylinder dem einen Segment und der zweite und der dritte Zylinder dem anderen Segment zugeordnet.Formation of the difference of uneven running values as they are up described here applies to a motor with a straight, d. H. by two divisible number of cylinders z. In this case can be z / 2 segments on one with the crankshaft Define phase-synchronized encoder wheel, and everyone Two cylinders can be assigned to each segment. At a 4-cylinder engine with firing order 1-3-4-2 and symmetrical Ignitions are distributed over two crankshaft revolutions then, for example, the first and fourth cylinders for one Segment and the second and third cylinders the other Assigned to segment.

In diesem Beispiel eines 4-Zylindermotors können sich die Segmente bspw. von 0-180° Kurbelwinkel, von 180-360° KW (der ersten Kurbelwellendrehung), von 0-180° KW und von 180-360° KW (der zweiten Kurbelwellendrehung) erstrecken. Anders ausgedrückt: Bei jeweils gleich großen und zur jeweiligen Zündung symmetrisch liegenden Segmenten liegen jeweils zwei Segmente deckungsgleich aufeinander, bzw. werden durch dieselben mechanischen Markierungen markiert.In this example of a 4-cylinder engine, the Segments e.g. from 0-180 ° crank angle, from 180-360 ° KW (the first crankshaft rotation), from 0-180 ° KW and Extend 180-360 ° KW (the second crankshaft rotation). In other words: With the same size and for each ignition lie symmetrical segments two segments are congruent with each other, or are marked by the same mechanical markings.

Bei einer ungeradzahligen Zylinderzahl z und symmetrisch über die Kurbelwellenwinkelspanne von 720° verteilten Zündungen sind die einzelnen Zündungen durch 720/z Winkelgrade voneinander getrennt, also für z=3 durch 240, für z=5 durch 144 Winkelgrade usw. Wenn die zugehörigen Segmente jeweils gleich groß sind und sich in ihrer Lage zur jeweiligen Zündung nicht unterscheiden, kommen die Segmente nicht mehr zur Deckung. Bspw. können sich die einzelnen Segmente bei einem 5-Zylindermotor von 0-144° KW, von 144-288° KW, von 288° KW (der ersten Kurbelwellendrehung) - 72° KW (der zweiten Kurbelwellendrehung), von 72-216° KW und von 216-360° KW erstrecken. With an odd number of cylinders z and symmetrical distributed over the crankshaft angle span of 720 ° Firings are the individual firings through 720 / z Angular degrees separated from each other, i.e. for z = 3 by 240, for z = 5 by 144 angular degrees etc. If the associated Segments are the same size and are in their position do not differentiate the respective ignition, come the segments no longer covering. E.g. can the individual Segments with a 5-cylinder engine from 0-144 ° KW, from 144-288 ° KW, from 288 ° KW (the first crankshaft rotation) - 72 ° KW (the second crankshaft rotation), from 72-216 ° KW and Extend 216-360 ° KW.

Jeweils zwei, verschiedenen Zylindern zugeordnete Segmente werden damit durch verschiedene mechanische Markierungen auf dem Geberrad definiert.Two segments each assigned to different cylinders are indicated by various mechanical markings the encoder wheel.

Unter der Voraussetzung, daß für jede Zündung ein Laufunruhewert gebildet wird, stehen dann innerhalb eines Arbeitsspiels (720° KW) keine zwei Laufunruhewerte q, für die Bildung der Differenz dg zur Verfügung, die zwar zu verschiedenen Zylindern, aber zum mechanisch gleichen Segment gehören.Provided that for each ignition one Uneven running value is then formed within one Working cycle (720 ° KW) no two uneven running values q, for the formation of the difference dg is available, which too different cylinders, but mechanically the same Belong to segment.

Um dennoch das beschriebene Verfahren durchführen zu können werden bei Motoren mit ungeradzahliger Zylinderzahl für jede Zündung zwei Laufunruhewerte ermittelt. Der erste entspricht dabei dem bisher beschriebenen Laufunruhewert q und der zweite, im weiteren als q′ bezeichnete Laufunruhewert wird in analoger Weise zur Bildung von q gebildet, allerdings auf der Basis von um 360° KW versetzten Segmentzeiten. Die auf diese Weise gebildeten, gewissermaßen virtuellen Laufunruhewerte q′ unterscheiden sich damit in ihrer relativen Lage zu den Zündungen von den Laufunruhewerten q. Analog zur Bildung von zusätzlichen Laufunruherwerten q′ ist bei ungeradzahliger Zylinderzahl die Erfassung zusätzlicher Segmentzeiten ts′ vorteilhaft, wenn das erfindungsgemäße Verfahren durch Bildung von Segmentzeitdifferenzen durchgeführt wird.In order to still be able to carry out the described method for engines with an odd number of cylinders for each Ignition determined two rough running values. The first corresponds the uneven running value q and the so far described second, hereinafter referred to as q 'uneven running value formed in an analogous manner to the formation of q, but on the basis of segment times offset by 360 ° KW. The on educated in this way, virtual so to speak Uneven running values q ′ therefore differ in their relative position to the ignitions from the rough running values q. Analogous to the formation of additional uneven running values q ′ in the case of an odd number of cylinders, the detection of additional ones Segment times ts' advantageous if the invention Process by forming segment time differences is carried out.

Claims

1. Method for detecting misfires in the combustion of a z-cylindrical four-stroke internal combustion engine which has a sensor wheel coupled to the crankshaft, which rotates in phase synchronization with the crankshaft and which typically has z / 2 segments which are sensed by a sensor device are so that the sensor device supplies segment time signals which represent the non-uniformity of the rotary motion of the crankshaft in a cylinder-individually resolved manner, in which method cylinder-irregularity values are formed individually on the basis of the segment times and a misfire is evaluated when the uneven-running value exceeds a threshold value, characterized in that the part occurring in the rough running values with the crankshaft frequency is filtered out before the threshold value comparison.

2. The method according to claim 1, characterized in that the signal component occurring at the crankshaft frequency in Segment time signal using bandpass filtering of the useful signal is eliminated.

3. The method according to claim 1, characterized in that the signal component occurring at the crankshaft frequency in Segment time signal using comb blocking filtering of the interference components is eliminated.

4. The method according to claim 1, characterized in that the signal component occurring with the crankshaft frequency by subtracting segment times that are the same Sensor wheel segment are assigned to be eliminated.

5. The method according to claim 1, characterized in that the signal component occurring with the crankshaft frequency by forming the difference between uneven running values that the are assigned to the same encoder wheel segment.

6. The method according to claim 5, characterized in that the influence of speed changes on the rough running values is compensated.

7. The method according to claim 4, characterized in that
that with an even number of cylinders one segment time is recorded for each ignition, that with an odd number of cylinders the segment time for the mechanically identical segment, offset by one crankshaft revolution, is additionally recorded,
and that the difference is formed from segment times that were recorded for segments offset by 360 ° crankshaft angles.