DE4035957C2

DE4035957C2 -

Info

Publication number: DE4035957C2
Application number: DE4035957A
Authority: DE
Inventors: Richard Dipl.-Ing. 7121 Ingersheim De Schleupen; Arnd-Matthias Dipl.-Ing. 7014 Kornwestheim De Langner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1990-11-09
Filing date: 1990-11-09
Publication date: 1992-10-15
Also published as: ES2087201T3; EP0484691B1; DE59107839D1; US5201293A; DE4035957A1; EP0484691A3; EP0484691A2

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Funktionsüberwachung einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der DE-AS 25 07 286 ist bereits ein Verfahren zur Ermittlung von Verbrennungsfehlern in einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei eine Überwachung der Zündung durch Auswertung des Zündstroms und eine Überwachung der Verbrennung durch Auswertung des Ionisationsstroms erfolgt. Dabei wird überprüft, ob nach jeder Zündung ein ausreichend großer Ionisationsstrom fließt. Erreicht er nicht einen vorgeschriebenen Wert, so ist das ein Zeichen für eine unvollständige Verbrennung. Es wird nun ein Fehlersignal ausgelöst, wenn das Verhältnis der Zahl der Zündungen mit vollkommener, zur Zahl der Zündungen mit unvollkommener Verbrennung einen vorgegebenen Wert unterschreitet.

Weiterhin ist ein Verfahren zur Funktionsüberwachung aus der EP-03 44 349 bekannt. Hierbei handelt es sich um eine primärseitige Überwachung der Funkendauer. Letztendlich sind für die Funktionsüberwachung einer Brennkraftmaschine zur Verbrennungsaussetzerkennung zum Beispiel das Verfahren der Laufunruheerkennung gemäß der US-PS 46 91 288, die Erfassung des Lambda-Sondensignals gemäß der WO 90/02 874 oder die Erfassung der Abgastemperatur bekannt.

Diese bekannten Verfahren zur Verbrennungsaussetzererkennung haben jedoch den Nachteil, daß die Erkennung einzelner oder statistisch verteilter Aussetzer schwierig ist. Zudem sind die Erkennungsmöglichkeiten im Bereich sehr kleiner Motorlast eingeschränkt. Außerdem hat speziell die Laufunruheerkennung den Nachteil, daß mechanische Schwingungen des Motors und Fahrbahneinflüsse die Erkennung von Aus setzern erschweren. Letztendlich sind die Bereiche, in denen die genannten Verfahren arbeiten, nicht breit genug, so weist jedes Verfahren einen Bereich sehr guter Erkennungsqualität auf und Randbereiche, in denen die Aussetzererkennung stark eingeschränkt ist.

Mit der vorliegenden Erfindung ist die Erkennungsqualität von Zünd- und Verbrennungsaussetzern zu verbessern.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat gegenüber dem Bekannten den Vorteil, daß ein Ver fahren zur Verbrennungsaussetzererkennung mit einem Verfahren zur Zündungsüberwachung so kombiniert wird, daß je nach Betriebsbe dingungen der Brennkraftmaschine mindestens ein Verfahren auswert bare Ergebnisse liefert.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens zur Funktionsüberwachung möglich.

Besonders vorteilhaft ist, daß verschiedene Verfahren so kombiniert werden, daß die Nachteile eines Verfahrens durch ein zweites Ver fahren aufgehoben werden, indem in den Betriebsbereichen der Maschine, in denen das eine dieser Verfahren ungenaue Ergebnisse liefert, dieses ausgeblendet wird.

Weiterhin ist es vorteilhaft, daß durch einen Plausibilitätsver gleich die Fehlererkennung überprüft und somit das Risiko einer irrtümlichen Fehlererkennung bei ordnungsgemäßer Zündung beziehungs weise Verbrennung vermindert wird.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 die Verfahrens-Schrittfolge einer Funktionsüberwachung durch Kombination der Laufunruheerkennung mit einer Zündaussetzeerkennung und

Fig. 2 die Verfahrens-Schrittfolge einer Kombination der Lambda-Signalauswertung oder der Abgastemperaturerfassung mit einer Zündaussetzererkennung und

Fig. 3 den Prinzipaufbau einer Brennkraftmaschine mit Erfassung der Betriebsparameter.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 werden im Programmschritt 1 verschiedene Betriebsparameter der Brennkraftmaschine wie Drehzahl, Drehmoment, Temperatur etc. zur Ermittlung des Betriebspunktes erfaßt und anschließend an eine Ab frage 2 weitergegeben. Hier wird geprüft, ob das Verfahren der Lauf unruheerkennung möglich ist und aussagekräftige Informationen in bezug auf Verbrennungsaussetzer liefert. Ein "Nein" dieser Abfrage, das heißt die Laufunruheerkennung ist als aussagekräftiges Verfahren nicht anwendbar beispielsweise bei extremen Fahrbahnverhältnissen oder sehr kleiner Motorlast, führt zum Programmschritt 3 der Über wachung der Zündaussetzerrate (ZAR). Das heißt, es wird eine Über prüfung auf Zündaussetzer vorgenommen, zum Beispiel anhand der primärseitigen Überwachung der Brennspannung und/oder der Funken dauer, wobei die Rate der Zündaussetzer erfaßt wird. Im anschließen den Programmschritt - der Abfrage 4 - wird kontrolliert, ob die Zündaussetzerrate (ZAR) über einer Schwelle liegt, die für den Katalysator eine Gefährdung wäre. Falls eine Katalysatorgefährdung vorliegt, erfolgt im Programmschritt 5 eine zylinderselektive Kraft stoffabschaltung und die Fehlerspeicherung "Zündung defekt". Im an schließenden Programmschritt 6 erfolgt der Rücksprung und bei neu anliegenden Daten der nächsten Verbrennung wiederholt sich der Ab laufplan.

Wurde im Programmschritt 2 festgestellt, daß das Laufunruheverfahren aussagekräftige Ergebnisse liefert, erfolgt im Programmschritt 7 die Ermittlung von Verbrennungsaussetzern mittels Laufunruheverfahren, wobei die Verbrennungsaussetzerrate (VAR) ermittelt wird.

In der Abfrage 8 wird kontrolliert, ob die Verbrennungsaussetzerrate (VAR) über einer für den Katalysator kritischen Schwelle liegt. Ist dies der Fall, so wird im Programmschritt 9 eine zylinderselektive Kraftstoffabschaltung und eine Fehlerspeicherung vorgenommen. An schließend erfolgt der bereits erwähnte Rücksprung im Programm schritt 6.

Wurde in der Abfrage 4 festgestellt, daß die Zündaussetzerrate (ZAR) unter der für den Katalysator kritischen Schwelle liegt, so erfolgt die Weitergabe dieser Ergebnisse an die Abfrage 10. Auch eine "Nein" -Antwort in der Abfrage 8 - ob die Verbrennungsaussetzerrate über einer bestimmten Schwelle liegt - führt zur Abfrage 10. Diesen Weg des Programmablaufs geht man, da statistisch verteilte Einzel aussetzer durch das Laufunruheverfahren nicht sicher erkannt werden. Deshalb erfolgt bei einem negativen Ergebnis dieses Verfahren der Laufunruheprüfung die Weitergabe an die Abfrage 10. In der Abfrage 10 wird geprüft, ob der Erkennungsbereich für einzelne Zündaussetzer gegeben ist. Die Erkennung von einzelnen Zündaussetzern ist nur bei Betrieb der Maschine im Schub bis Teillastbereich, also nur in einem eingeschränkten Kennfeldbereich sicher möglich. Sind die Bedingungen für die Erkennung einzelner Zündaussetzer nicht gegeben, so erfolgt im Programmschritt 6 der Rücksprung und die erneute Auswertung. Eine "Ja" -Antwort der Abfrage 10 führt zum Programmschritt 11. Hier wird kontrolliert, ob einzelne Zündaussetzer vorliegen. Sollte dies nicht der Fall sein - also ein "Nein" dieser Abfrage -, wird im Programm schritt 6 der Rücksprung durchgeführt. Werden in der Abfrage 11 einzelne Zündaussetzer erkannt, so erfolgt im Programmschritt 12 eine Fehlerspeicherung "Einzelaussetzer". Eine Abschaltung der Kraftstoffzufuhr ist in diesem Fall nicht notwendig, da sporadische Einzelaussetzer nicht zu einer Katalysatorschädigung führen. Anschließend erfolgt auch hier im Programmschritt 6 der Rücksprung an den Anfang des Programms.

Die Vorteile der Laufunruheerkennung und zwar die Erkennung eines jeden Verbrennungsaussetzers und nicht nur eines Zündaussetzers werden hierbei durch die Vorteile einer Zündaussetzererkennung er gänzt. Eine Zündaussetzererkennung hat eine gute Erkennungsmöglich keit bei statistisch verteilten Einzelaussetzern im Betriebsbereich Schub bis Teillast der Maschine sowie bei niedrigen Drehzahlen. Gleichzeitig kann sie Nachteile der Laufunruheerkennung bei mecha nischen Einflüssen weitgehend kompensieren, indem bei gestörter Laufunruheerkennung die Zündaussetzererkennung allein in Funktion bleibt. Die Zündaussetzererkennung erfolgt dabei mit einer primär seitigen Überwachung der Funken-Brennspannung und/oder der Funken brenndauer.

Fig. 2 zeigt eine Möglichkeit, Verfahren zur Verbrennungsaussetzer erkennung mit Verfahren zur Zündaussetzererkennung zu kombinieren. Zunächst werden wie bei Fig. 1 im Programmschritt 1 die ver schiedenen Betriebsparameter erfaßt. In einer anschließenden Abfrage 13 wird geprüft, ob ein Verbrennungsaussetzer erkannt wird. Hierfür stehen statt der Laufunruheerkennung nach Fig. 1 zwei weitere Ver fahren nämlich eine Lambda-Signalauswertung oder eine Abgastem peraturauswertung zur Verfügung, zwischen denen gegebenenfalls je nach Betriebsbereich der Maschine umgeschaltet wird. Sie können in bestimmten Betriebsbereichen parallel laufen, wobei ihre Ergebnisse über eine Plausibilitätsstufe miteinander verglichen werden. Beide Verfahren haben den Vorteil, daß sie nicht nur Zündaussetzer- son dern auch Verbrennungsaussetzer mit unterschiedlicher Ursache er fassen. Jedoch ist mit diesen Verfahren keine Zylinderzuordnung durchzuführen und eine Einzelaussetzererkennung problematisch be ziehungsweise bei Abgastemperaturauswertung zum Beispiel wegen zu großer Trägheit gar nicht durchzuführen. Wird kein Verbrennungs aussetzer erkannt, diese Frage 13 also mit "Nein" beantwortet, so wird in einer Abfrage 14 abhängig vom Betriebsbereich der Maschine kontrolliert, ob eine Erkennung einzelner Zündaussetzer möglich ist. Ist keine Erkennung von Einzelaussetzern möglich, wird in einem Programmschritt 15 "keine Fehlererkennung" registriert und eventuell bereits eingeleitete Schutzmaßnahmen wieder abgeschaltet. An schließend erfolgt im Programmschritt 16 ein Rücksprung und somit eine erneute Fehlererkennung, das heißt, im Programmschritt 1 des Verfahrens wird erneut eine Erfassung der Betriebsparameter vorge nommen. Erfolgt im Programmschritt 14 eine positive Antwort auf die Frage, ob die Bedingungen für eine einzelne Zündaussetzererkennung gegeben sind, so wird in einem Programmschritt 17 eine zylinder selektive Zündeinzelaussetzererkennung über einen Vergleich eines Zündaussetzers mit der Zündfolge durchgeführt und die Ergebnisse an eine Abfrage 18 weitergegeben. Wird in Abfrage 18 die Frage nach einem Zündeinzelaussetzer verneint, so folgt die Weitergabe dieses Ergebnisses an den Programmschritt 15 "keine Fehlererkennung". Der weitere Ablauf ist nun entsprechend den bereits weiter oben zu Programmschritt 15 beschriebenen Maßnahmen. Bei einer positiven Antwort der Abfrage 18, das heißt beim Vorliegen eines Einzelzünd aussetzers, erfolgt die Weitergabe dieses Ergebnisses im Programm schritt 19 in einen Speicher, der diesen Fehler speichert und eine Diagnoselampe betätigt. Anschließend erfolgt auch hier im Programm schritt 16 der Rücksprung und der erneute Start dieses Programmab laufes. Der "Ja-Ausgang" der Abfrage 13 führt zum Programmschritt 20, daß heißt, nach erkannten Verbrennungsaussetzern in Abfrage 13 wird anschließend untersucht, ob Zündaussetzer erkannt werden. Gleichzeitig wird eine statistische Erfassung der Zündaussetzerrate vorgenommen. Wird in dieser Abfrage 20 ein Zündaussetzer zum Bei spiel durch eine primärseitige Erfassung der Funkenbrennspannung und/oder der Funkenbrenndauer durch Funkenstrommessung auf der Sekundärweite der Zündspulen erkannt, erfolgt im anschließenden Programmschritt 21 eine Zylinderzuordnung des Aussetzers beispiels weise über einen Vergleich mit der Zündfolge. Dem Programmschritt 21 folgt der bereits bekannte Programmschritt 19, der den Fehler in einem Speicher ablegt und eine Diagnoselampe betätigt. Im an schließenden Programmschritt 22 werden zylinderselektive Schutzmaß nahmen zum Beispiel bei sequentieller Einspritzung das Abschalten der Einspritzung von diesem Zylinder vorgenommen. Anschließend erfolgt mit dem Programmschritt 16 der Rücksprung. Wird bei Pro grammschritt 20 kein Zündaussetzer erkannt, so kann der im Pro grammschritt 13 erkannte Verbrennungsaussetzer nicht einem Zylinder zugeordnet werden und es folgt im Programmschritt 19 ebenfalls eine entsprechende Fehlerspeicherung und das Betätigen einer Diagnose lampe. Anschließend werden im Programmschritt 23 pauschale Schutz maßnahmen durchgeführt zum Beispiel eine Bankabschaltung für die über einen Einspritzkanal versorgten Zylinder der Brennkraft maschine. Dem Programmschritt 23 folgt ebenfalls mit dem Programm schritt 16 der Rücksprung an den Anfang der Programmablaufes.

Fig. 3 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Brennkraftmaschine mit der Erfassung der benötigten Größen für die Funktionsüberwachung der Brennkraftmaschine. Eine Zündspule 24 ist mit ihrer Primärwicklung 25 einerseits an Batteriespannung UB angeschlossen und andererseits über einen Steuertransistor 26 mit Masse verbunden. Über die Primärwicklung 25 wird von einer Spannungserfassungsschaltung 27 die auf die Primärseite transformierte Brennspannung UB erfaßt und an einen Mikrocomputer 28 weitergegeben. Der Steuertransistor 26 ist an seiner Basis ebenfalls mit dem Mikrocomputer 28 verbunden.

Die Sekundärwicklung 29 ist mit einem Verteiler 30 verbunden, der wiederum dafür sorgt, daß die Hochspannung entsprechend der Zündfolge an die nicht dargestellten Zündkerzen von vier Zylindern 31 bis 34 geleitet wird. Über einen Drehzahlsensor 35 wird die Laufruhe überwacht, beziehungsweise eine auftretende Laufunruhe detektiert. Die Signale dieses Sensors 35 werden an den Mikrocomputer 28 weitergegeben. Im Mikrocomputer 28 werden alle Betriebsparameter erfaßt und entsprechend der beschriebenen Programmabläufe bearbeitet, so daß ein fehlerhaftes Arbeiten der Brennkraftmaschinen erkannt wird und entsprechende Schutzmaßnahmen eingeleitet werden.

Claims

1. Verfahren zur Funktionsüberwachung einer Brennkraftmaschine zum Erkennen von Zünd- beziehungsweise Verbrennungsaussetzern, bei dem mindestens ein Verfahren zur Verbrennungsaus setzererkennung mit mindestens einem Verfahren zur Zündungsüberwachung kombiniert wird, dadurch gekennzeichnet, daß beide Verfahren derart miteinander kombiniert sind daß in jedem Arbeitsbereich der Brennkraftmaschine mindestens eines der beiden Verfahren arbeitet und daß in denjenigen Arbeitsbereichen der Brennkraftmaschine, in denen eines der beiden Verfahren ungenaue Ergebnisse liefert, das ungenaue Ergebnisses liefernde Verfahren ausgeblendet wird mit der Folge, daß nur das jeweils andere Verfahren arbeitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verfahren zur Laufunruhemessung als Verbrennungsaussetzeerkennung mit einer primärseitigen Überwachung der Funkenbrennspannung und/oder der Funkendauer als Verfahren zur Zündaussetzeerkennung kombiniert und das Verfahren zur Laufunruhemessung bei sehr kleiner Motorlast und/oder extremen Fahrbahnverhältnissen ausgeblendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung des Lambda-Sondensignals und/oder die Erfassung der Abgastemperatur als Verbrennungsaussetzererkennung mit einer primär- und/oder sekundärseitigen Brennspannungserfassung und/oder der Erfassung der Funkendauer zur Zündaussetzeerkennung kombiniert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ergebnisse der verschiedenen Verfahren zur Verminderung des Risikos von falschen Überwachungsergebnissen in einer Plausibilitätsbetrachtung überprüft werden.