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EP0943055B1 - Procede et dispositif de determination du flux ionique sur les moteurs a combustion interne - Google Patents

Procede et dispositif de determination du flux ionique sur les moteurs a combustion interne Download PDF

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Publication number
EP0943055B1
EP0943055B1 EP98943636A EP98943636A EP0943055B1 EP 0943055 B1 EP0943055 B1 EP 0943055B1 EP 98943636 A EP98943636 A EP 98943636A EP 98943636 A EP98943636 A EP 98943636A EP 0943055 B1 EP0943055 B1 EP 0943055B1
Authority
EP
European Patent Office
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signal
ion
masking
current signal
offset
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP98943636A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0943055A1 (fr
Inventor
Markus Ketterer
Achim Guenther
Udo Niessner
Juergen Foerster
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP0943055A1 publication Critical patent/EP0943055A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0943055B1 publication Critical patent/EP0943055B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P17/00—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
    • F02P17/12—Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current

Definitions

  • DE-A-3128027 discloses a device for detecting knocking in internal combustion engines with at least one sensor measuring the ion current, a comparison device being provided for comparing the ion current signal of an ignited cylinder with the ion current signal of an unignited cylinder, and where In each case, an integrator of the comparison device (10) is connected upstream, which integrates the ion current of the ignited and the non-ignited cylinder within a measuring window.
  • the gases involved can be ionized by chemical and physical processes. If a voltage is applied to two electrodes that protrude from the gas, a current can be measured. This is referred to below as the ion current.
  • the spark plug is usually used as a measuring probe. After applying a voltage between the center electrode and After the ignition spark has subsided, the ion current can reach ground be measured.
  • a fade-out can be Ion current measurement signal lead to signal jumps, which for example in a subsequent knock detection Leads to false detections.
  • the ignition process is without disturbing the Hide measurement signal.
  • Analog technology is used to evaluate the ion current signal implemented processes and components, e.g. Short-term integrators, or realized in digital technology Methods and components for use. It is common that Measurement signals of several cylinders in succession to these resources switch to save costs (multiplexing). The Multiplexing is without crosstalk between the Execute cylinder channels. It must also be prevented that the shorter cylinder-specific signal sections lead to a reduction in the quality of the offset correction. Improve security and robustness of Engine control and diagnostic functions by using them Signals with improved signal-to-noise ratio for feature formation.
  • the object of the invention is to provide a Process that solves the problems mentioned.
  • Figure 1 The integration of the method and the device in the technical environment is shown in Figure 1 in the form of a Block diagram clarified. Specific configurations of the essential signal processing blocks are shown in Figure 2 to Figure 4 including signal examples in more detail explained.
  • the complete signal processing chain is shown in detail in FIG.
  • the combustion process (2) which is initiated by the ignition (1). If the mixture is properly burned, ionization takes place in the combustion chamber.
  • the means (3) is used to generate and measure an ion current signal (s1), which allows conclusions to be drawn about the ionization process during the mixture combustion.
  • a means (4) in which the masking and offset value correction of the ion current signal takes place according to the invention.
  • the ion current signals (s2) from different cylinders are advantageously combined to form a sum signal (s3).
  • a unit (6) comprising an anti-aliasing filter (6.1) and an analog / digital converter (6.2) can be used to convert the ion current signal (s3), which is continuous in terms of time and value, into a digital signal sequence (s4).
  • a feature generator (7) extracts feature vectors (s5) specific to the cylinder from the digital signal sequence (s4). On the basis of these feature vectors (s5), misfiring occurs in the following classifier (8).
  • a control unit (10) is required to control the ignition (1) and the means (4) according to the invention for offset correction and masking.
  • the method according to the invention for offset value correction and for spark masking of the ion current signal (s1) generated with the aid of means (3) is illustrated in FIG. 2.
  • the signal (s1c) is generated from the signal (s1) in such a way that the signal (s1) is looped through within a defined measurement window area and is switched to a constant substitute value (s1b) outside this measurement window area.
  • the proportion of the spark in the ion current (s1) is masked with this substitute value (s1b).
  • the substitute value (s1b) should correspond in magnitude to the residual offset of the ion current signal (s1).
  • the substitute value (s1b) is determined individually for each cycle shortly before the ignition process by means of a sample and hold circuit (4.2).
  • the ion current signal (s1) is not accessed directly for the determination of the hold value (s1b), but rather a signal (s1a) which has been cleaned out of interference.
  • the signal (s1) can be cleaned up with an adapted filter (4.1) as an example.
  • Subtracting the substitute value (s1b) from the auxiliary signal (s1c) finally produces the output signal (s2).
  • This signal (s2) is characterized in that it is free of jumps and is cleaned from ignition influences and from a current offset caused by shunts.
  • the subsequent signal multiplexing (5) is shown in FIG.
  • the signals from a plurality of cylinders can advantageously be combined in the form of temporal multiplexing to form a common signal (s3). Due to the measurement window masking in (4), mutual influence of the multiplexed signals is excluded. This greatly reduces the resources required for signal transmission and the subsequent digitization.
  • an anti-aliasing filter (6.1) can advantageously also be connected into the signal path. By appropriate design of this filter there is also the possibility of adapting the signal (s3) specifically to lower sampling rates.
  • a discrete signal sequence (s4) is available at the output of the analog / digital converter (6.2).
  • cylinder-specific feature vectors are formed from the signal (s4).
  • a possible implementation of the feature generator (7) is shown as an example in FIG.
  • the medium (7.1) is used to split the continuous data stream (s4) into the individual cylinder parts.
  • a two-dimensional feature vector can then be formed for each cylinder-specific combustion cycle, consisting of the maximum ion current value and the short-term integral over the ion current measurement window.
  • a downstream classifier (8) can be based on the Feature vectors (s5) by comparison with accordingly calculated thresholds a distinction from regular Make burns and misfires.
  • FIGS. 5 and 6 Based on the method presented, a alternative method, which is illustrated by FIGS. 5 and 6 is explained, can be used.
  • This alternative method replaces that in FIG. 1 described means 3, 4, 5 and 10, uses the signal the combustion process (2) and provides a signal s8.3 that processed according to the invention in the same way as signal s3 becomes.
  • an ion current is advantageously selected in the selection unit (8.1) from a plurality of different cylinders.
  • This ion current signal is measured using means (8.2) before it experiences the offset correction and masking of the ignition spark according to the invention in means (8.3).
  • the masking of the ignition spark and the offset correction are illustrated in FIG. 6.
  • the means (8.3.5) are used to switch to a constant value previously defined according to the invention, which does not allow a jump in the signal (s8.3).
  • a new offset value is first formed with the means (8.3.1) and (8.3.2), which is subtracted from the original signal from means (8.2) with means (8.3.4).
  • the determination of the offset value is completed according to the invention before the ignition spark is visible in the ion current signal.
  • the signal from the combustion process (2) can be cleaned up with an adapted filter (8.3.1) as an example.
  • the means (8.3.5) are used to switch back to the output of the means (8.3.4).
  • the determined value from means (8.3.1) is held in the sample and hold circuit (8.3.2) until the next switching of means (8.3.5) and (8.1), so that according to means (8.3.5) an offset value-adjusted and interference-adjusted according to the invention Signal (s8.3) is available for further processing in means (6).
  • a control unit 8.4 is required for the timing of means 1, 8.1, 8.2 and 8.3.

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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Claims (20)

  1. Procédé de traitement de signaux de courant ionique d'un moteur à combustion interne ayant au moins un cylindre, selon lequel
    par une correction de décalage et un masquage on forme un second signal,
    la correction de décalage se fait par la mesure du signal de courant ionique dans le cylindre avant chaque opération d'allumage en détectant le niveau du signal de courant ionique du cylindre pour en déduire une valeur de décalage et jusqu'à l'opération d'allumage suivante on soustrait la valeur de décalage du signal de courant ionique,
    et le masquage se fait en remplaçant le signal de courant ionique pendant une opération d'allumage par la valeur de décalage.
  2. Procédé de traitement de signaux de courant ionique d'un moteur à combustion interne comportant au moins un cylindre, selon lequel
    par une correction de décalage et un masquage on forme un second signal,
    on saisit la correction de décalage en ce qu'avant l'opération d'allumage on saisit le niveau du signal de courant ionique du cylindre et on en déduit une valeur de décalage que l'on retranche du signal d'origine de courant ionique,
    et le masquage se fait pendant l'opération d'allumage et la détermination qui précède de la valeur de décalage, en remplaçant le signal de courant ionique par une valeur constante fixée préalablement.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2,
    caractérisé en ce qu'
    il y a plusieurs cylindres et à partir des seconds signaux de plusieurs cylindres du moteur à combustion interne on forme un troisième signal, et dans le cas de la revendication 1, les seconds signaux sont regroupés après la correction de décalage et le masquage des deux signaux par un multiplexeur, et dans le cas de la revendication 2, avant la correction de décalage et le masquage une unité de sélection sélectionne les signaux ioniques des différents cylindres.
  4. Procédé selon la revendication 3,
    caractérisé en ce que
    le troisième signal ainsi préparé est traité par un procédé de détection de cliquetis.
  5. Procédé selon les revendications 1 à 4,
    caractérisé en ce que
    les valeurs de décalage obtenues sont utilisées pour être comparées à des valeurs de seuil fixes ou dépendant de l'état de fonctionnement pour le diagnostic du système d'allumage et de l'état des bougies (encrassage de bougies).
  6. Procédé selon les revendications 3 à 5,
    caractérisé en ce que
    par une intégration en temps court du troisième signal à l'intérieur des fenêtres de mesure associées aux différents cylindres, on obtient une première caractéristique utilisée pour la détection d'un raté par comparaison avec des seuils fixes ou dépendant de l'état de fonctionnement.
  7. Procédé selon les revendications 3 à 5,
    caractérisé en ce que
    par l'exploitation de la valeur maximale du troisième signal à l'intérieur des fenêtres de mesure associées aux différents cylindres, on obtient une troisième caractéristique permettant une détection de ratés par comparaison à des valeurs de seuil fixes ou dépendant de l'état de fonctionnement.
  8. Procédé selon la revendication 6 ou 7,
    caractérisé en ce qu'
    on utilise la première et la seconde caractéristique dans un espace de caractéristique à deux dimensions pour détecter des ratés d'allumage.
  9. Procédé selon les revendications 3 à 5,
    caractérisé en ce que
    le troisième signal est soumis à un filtrage passe-bas et à une conversion analogique/numérique et il est utilisé dans un microcalculateur approprié comme base d'autres fonctions de commande de moteur.
  10. Procédé selon les revendications 6 à 8,
    caractérisé en ce qu'
    on effectue la détection de ratés après une numérisation dans le microcalculateur.
  11. Dispositif de traitement de signaux de courant ionique d'un moteur à combustion interne comprenant au moins un cylindre,
    selon lequel, par une correction de décalage et un masquage on forme un second signal, et
    on effectue la correction de décalage en saisissant le niveau du signal de courant ionique du cylindre par la mesure du signal de courant ionique dans le second cylindre, avant chaque opération d'allumage, et on en déduit une valeur de décalage et on retranche cette valeur de décalage du signal de courant ionique jusqu'à l'opération d'allumage suivante,
    et le masquage consiste à remplacer le signal de courant ionique par la valeur de décalage pendant une opération d'allumage.
  12. Dispositif de traitement de signaux de courant ionique d'un moteur à combustion interne comportant au moins un cylindre,
    selon lequel, par une correction de décalage et un masquage on forme un second signal,
    la correction de décalage se fait en saisissant le niveau du signal de courant ionique du cylindre avant une phase d'allumage et on en déduit une valeur de décalage que l'on retranche du signal d'origine de courant ionique,
    et on effectue le masquage en ce que pendant une phase d'allumage et la détermination de la valeur de décalage faite précédemment, on remplace le signal de courant ionique par une valeur constante fixée préalablement.
  13. Dispositif selon la revendication 11 ou 12,
    caractérisé en ce qu'
    il y a plusieurs cylindres et à partir des seconds signaux des différents cylindres du moteur à combustion interne on forme un troisième signal, et selon la revendication 11, après la correction de décalage et le masquage on regroupe les seconds signaux avec un multiplexeur et dans le cas de la revendication 12, avant la correction de décalage et le masquage, on sélectionne les signaux de courant ionique des différents cylindres par une unité de sélection.
  14. Dispositif selon la revendication 13,
    caractérisé en ce que
    le troisième signal ainsi préparé est ensuite traité par un procédé de détection de cliquetis.
  15. Dispositif selon les revendications 11-14,
    caractérisé en ce que
    les valeurs de décalage obtenues sont utilisées pour la comparaison avec des valeurs de seuil fixes ou dépendant de l'état de fonctionnement pour diagnostiquer le système d'allumage ou l'état des bougies (encrassage des bougies).
  16. Dispositif selon les revendications 13 à 15,
    caractérisé en ce que
    par intégration brève du troisième signal à l'intérieur de la fenêtre de mesure associée aux différents cylindres, on obtient une première caractéristique permettant une détection de ratés d'allumage par comparaison à des valeurs de seuil fixes ou dépendant de l'état de fonctionnement.
  17. Dispositif selon les revendications 13 à 15,
    caractérisé en ce que
    par l'exploitation de la valeur maximale du troisième signal à l'intérieur de fenêtres de mesure associées aux différents cylindres, on obtient une deuxième caractéristique permettant une détection de ratés par comparaison à des valeurs de seuil fixes ou dépendant de l'état de fonctionnement.
  18. Dispositif selon la revendication 16 ou 17,
    caractérisé en ce qu'
    on utilise la première et la seconde caractéristique dans un espace de caractéristique à deux dimensions pour détecter des ratés d'allumage.
  19. Dispositif selon les revendications 13 à 15,
    caractérisé en ce qu'
    on soumet le troisième signal à un filtrage passe-bas et à une conversion analogique/numérique et on l'utilise dans un microcalculateur approprié comme base d'autres fonctions de commande de moteur.
  20. Dispositif selon les revendications 16 à 18,
    caractérisé en ce qu'
    on effectue la détection de ratés après numérisation dans un microcalculateur.
EP98943636A 1997-10-07 1998-07-03 Procede et dispositif de determination du flux ionique sur les moteurs a combustion interne Expired - Lifetime EP0943055B1 (fr)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19744163A DE19744163A1 (de) 1997-10-07 1997-10-07 Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung des Ionenstroms an Brennkraftmaschinen
DE19744163 1997-10-07
PCT/DE1998/001839 WO1999018350A1 (fr) 1997-10-07 1998-07-03 Procede et dispositif de determination du flux ionique sur les moteurs a combustion interne

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EP0943055A1 EP0943055A1 (fr) 1999-09-22
EP0943055B1 true EP0943055B1 (fr) 2003-10-01

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US (1) US6185500B1 (fr)
EP (1) EP0943055B1 (fr)
JP (1) JP2001507426A (fr)
DE (2) DE19744163A1 (fr)
WO (1) WO1999018350A1 (fr)

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