ITMI970447A1

ITMI970447A1 - Procedimento per riconoscere mancate combustioni

Info

Publication number: ITMI970447A1
Application number: IT97MI000447A
Authority: IT
Inventors: Helmut Janetzke; Guenther Koessler; Peter Stoss
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 1996-03-15
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 1998-08-28
Also published as: DE19610215A1; JPH09329054A; IT1290561B1; US5861553A

Description

Stato della tecnica

L'invenzione riguarda un procedimento per riconoscere mancate combustioni in motori endotermici, come quelli impiegati per l'Azionamento di autoveicoli ·

Mancate combustioni portano ad un incro— mento delle sostanze nocive emesse durante l'eserci— zio del motore endotermico ed inoltre possono portare ad un danneggiamento di un catalizzatore nel tratto di scarico dei gas del motore. Per soddisfare ad esi genze di legge per la sorveglianza On-Board di funzioni irrilevanti per il gas di scarico è necessario un riconoscimento di mancate combustioni nella intera gamma del numero di giri e di carico. A tale riguardo è noto che nell'esercizio con mancate c om bustioni si verificano variazioni caratteristiohe dell'andamento del numero di giri del motore

nico rispetto all'esercizio normale senza questa mancanze. Con il raffronto di auesti andamenti del nume. ro di giri è possibile distinguere fra esercizio normale ,senza mancanze ed esercizio con mancanza.

Un procedimento operante su questa base— è già noto dal DE-OS-41 38 765·

conformemente a questo procedimento ad un determi nato-intervallo del^movimento del pistone ogni cilindro è associato un intervallo dell'angolo dell'albero a gomiti indicato come segmento. Il seg· menti vengono realizzati ad esempio mediante marcagg i su una ruota di trasduttore accoppiata_con l' albero a gomiti ,.il tempo di segmento in cui l'albero a gomi-_ti sfiora questo intervallo angolare dipende fra l' a tro dall’.energia convertita nella.fase di combustiore M ancate combustioni portano ad un incremento dei tempi di segmento rilevati sincronicamente all 'accensione._ Conformemente al noto pròcedimento da differenze di tempi di segmento viene calcolata una_misura per la irre golarità di funzionamento del motore. A seconda del tipo di calcolo i cilindri con mancata combustio ne provocano valori di irregolarità di funzionamento grandi rispettivamente positivi mentre i cilindri con combustione provocano valori di irregolarità di funzionamento piccoli rispettivamente negativi , Raffrontando questi valori con una soglia dipendente dal carico e dal numero di giri si distinguono cilindri con mancata conduzione .da cilindri con combustione Dal DE-OS 41_ 18 58.0 a tale riguardo è noto che è necedsario ridurre la_soglia, con cui si tendono riconoscere mancate-combustioni di-singoli cilindri , quando-compaiono simultaneamente mancate combustioni in più cilindri.-Conformemente a questo stato della-tecnica il-valore -di soglia per il ricono scimento -di singoli cilindri con mancato combustioni .nel-caso di-mancanze multiple indipendentemente -dal numero dei cilindri con mancate combustioni viene ri dotto. in.ragione di un importo o fattore fisso.

A-fronte di -requisìti di legge relativi ad un sicuro riconoscimento di mancate.combustioni in -tutti i punti di.esercizio del motore l'invenzione si pone il compito di aumentare ulteriormente la sicurezza del riconoscimento- di mancato -combustioni specialment e per più cilindri.con mancate.combustioni Questo problema viene risolto con le caratteristiche della rivendicazione .Ulteriori vanjtaggiosi sviluppi dell'invenzione formano oggetto !delle .rivendicazioni dipendenti,

L ' invenzione si . basa sulla constatazione che la somma dei valori,dell'irregolarità- di funzionamento, formata,in funzione di un giro dell'albero camme, si annulla sia nell '.esercizio normale senza mancanze sia.anche nell'esercizio, con mancate combu stioni ,N el caso,di mancanze..permanenti in-un speci le cilindroil valore dell'.irregolarità di -funzionato associato .aumenta, mentre gli altri diminuiscono rispettivamente risultano negativi Al riguardo la distanza fra i valori di irregolarità di funzionar mento. positivi di cilindri con mancata combustione e i-valori di irregolarità di funzionamento negativi dei cilindri con regolare combustione dipende approssimativamcnt e dal numero dei cilindri conmancata combustion I valori assoluti dei valori di irregolarità di funzionamento ei valori di irregolarità di funzionamento individuali di cilindro .diminuiscono invece al crescere del numero dei cilindri interessati da mancate combustioni, cosicchè va corrispondentomente adattato il valore di soglia per il riconoscimento di singole mancate combustioni,

Secondo llinvenzione queste considerazio ni vengono valutate nel senso che la soglia di riferimento LUR, .utilizzata per riconoscere singole mar cate combustioni, viene detorminata in dipendenza dei valori di irregolarità di funzionamento, in modo che la soglia di riferimento viene calcolata dal sistema stesso sulla base di valori rilevati delle irregol arità di funzionamento,e viene adattata in maniera scorrevole al numero dei cilindri con mancate combustioni . ciò comporta il vantaggio consistente nel fatto che risulta non critica la definizione delle soglie di riferimento In una fase di applicazione, ppichè ad esempio non compare alcuna commutazione, relativamente grossolana, fra soglie grandi e soglie piccole, Da ultimo si imposta un più affida bile riconoscimento di mancate combustioni per più. cilindri con mancate combustioni,/specialmente in intervalli di esercizio critici (alto numero di giri, piccolo carico).

Esempi di realizzazione dell'invenzione vengono illustrati nella seguente descrizione con ri ferimento ai disegni

In particolare:

la figura 1 mostra l'ambito tecnico dell invenzione.

la figura 2 mostra un calcolatore adatto all'attuazione del procedimento secondo l'invenzioni la figura 3 illustra il noto principio per foriere tempi di segmento come base di una misu· ra per la irregolarità di funzionamento sulla base di misurazioni del numero di giri,

la figura 4 mostra il dato di fondo fisico e l'effetto dell'invenzione in base ad andamenti di segnale,

la figura 5 mostra uno schema di funziona. mento come esempi di realizzazione del procedimento secando l'invenzione, e

le figure 6 e 7 illustrano esempi di rea lizzazione dell'invenzione in rappresentazione a bloc— chi di funzionamento·

La figura 1 mostra un motore endotermico 1 con una ruota 2 trasduttore angolare portante marcaggi 3, nonché mostra un sensore angolare 4 ed un apparecchio di comando 5· La rotazione della ruota trasduttore angolare, accoppiata con l'albero a gomi ti del motore endotermico, con l'ausilio del sensore angolare 4, realizzato come sensore induttivo, viene convertita in un segnale elettrico, la cui periodicita rappresenta una immagine dello sfioramento periodico di marcaggi 3 sul sensore angolare 4, L'interval lo di tempo fra un aumento e una diminuzione del livello di segnale corrisponde pertanto al tempo, in cui 1'albero a gomiti ha ruotato ulteriormente su un intervallo angolare corrispondente all'entità di una mareaggio, Questi intervalli di tempo vengono tratta ti ulteriormente nell'apparecchio di comando 5, realizzato come calcolatore, a formare una misura LUT per la irregolarità di funzionamento del motore endotermico. Se si verificano mancate combustioni si può inserire ad esempio una lampada spia 6 nel campo visivo del conducente. Il calcolatore impiegano a ta le scopo può essere strutturato,ad esempio come rappresentato in figura 2. In base a ciò l'unità calco latrice 2,1 fa da intermediaria fra un blocco di entrata 2,2 ed un blocco di uscita 2,3 utilizzando prò grammi e dati memorizzati in una memoria 2,4,

La figura 3a.mostra una suddivisione del la ruota trasduttore angolare in..quattro segmenti, laddove ogni segmento presenta un..numero prestabilito di marcaggi..Il marcaggio OTk è.associato quel. punto .morto .superiore del movimento del pistone del k esimo cilindro di un otore endotermico, in questo esempio ad otto cilindri, che si trova.nella fase di combustione di questo cilindro,_Attorno a .questo punto è definito_un intervallo_dell 1angolo di rotazione 9 che in questo eserapio si.estende_su un quarto, di marcagli della ruota trasduttore angolare Analogamente alle fasi,di combustione dei rimanenti ciliri dri sono associati intervalli angolari .φ 1 fino.a φ8, laddove qui si parte dal principio a quattro tempi , in cui 1'albero a.gomiti ruota due volte .per. un ciclo di lavoro completo. Pertanto ad esempio la zona φ 1 del primo cilindro corrisponde alla.zona Cφ5 del quinto cilindro ecc, Gli.intervalli angolari relativi ad un giro dell'albero a gomiti possono es sere reciprocamente. separati , possono anche susseguirsi l'uno all'altro od anche sovrapporsi. Nel pri mn caso esistono marcassi che non sono associati ad Alcun intervallo ansolarer mentre nel secondo caso noni marcaggio appartiene ad esattamente un interval lo angolare e nel terzo caso rispettivamente gli stes si marcaggi possono essere associati a differenti in tervalli angolari. Sono pertanto possibili lunghezze e Allocazioni a piacere degli intervalli angolari.

Nella fisura 3b sono riportati tempi ts 1_ nei quali vengono sfiorati gli intervalli angolari dalla rotazione dell'albero a gomiti. In particolare si è supposto una mancata combustione nel cilindro k· La mancanza di coppia collegata con la mancata combustione porta ad un aumento del relativo intervallo di tempo ts. Gli intervalli di tempo ts pertanto rappresentano già una misura per la irregolarità di funzionamento che in via di principio è adatta al ri— conoscimento di mancate combustioni. Con un adatto trattamento degli intervalli di tempo ts. in particolare mediante la formazione di differenze di inter valli di tempo vicini e normalizzando queste diffe— renze alla terza potenza dell'intervallo di tempo tsi a formare una fase di accensione con indice i. il valore dell'irregolarità di funzionamento riceve la dimensione di una accelerazione e, come risultati» empiricamente , rapporto segnale / rumore..

La figura 3 c illustra l'influenza delle

Variazioni di numero di giri sul rilevamento degli

intervalli di tempo ts, E' rappresentato il CASO di diminuzione del numero come quella che si verifica tipicamente nella fase di rilascio

un autoveicolo .Per compensare questo effetto mani f estantesi con un allungamento relativamente uniforme dei_tempi rilevati -ts., è noto ad-esempio il fatto di formare un termine di correzione K per la compensazione dinaraica e di tenerne cosi conto in fase di c alcolo del valore della irregolarità della funzionamen

di modo che viene compensato l'effetto di allungamento .

Un valore dell 'irregolarità Hi funziona. mento in tal modo corretto per la fase di accensione i di un motore a z cilindri come presentato in figura 3cy può essere calcolato adesempioinbase

alla seguente norma:

accensione con indice i conformemente all'esperienza provoca un allungamento del successivo tempo di segmento ts (i+1l). Il termine di base pertanto in base a questo tipo di calcolo nel caso di una mancata combustione risulta decisamente positivo» Poiché il bilancio di tutte le accelerazioni rispettivamente di tutti i valori di irregolarità di funzionamento in un intero ciclo di lavoro nell'esercicizio stazionario è pari a zero, i valori di irregolarità di funzionamento dei cilindri a combustione regolare risul tane leggermente negativi, cosicché come somma si ot— tiene lo zero. I valori delle irregolarità di funzic1-namento dei cilindri con mancata combustione da un lato e dei cilindri con rosolare combustione dall'al tro lato si trovano rispettivamente in una stretta banda· La distanza fra entrambe le bande dioende dal srado di riempimento del motore. Il livello medio dei valori di irregolarità di funzionamento a seconda del numero di cilindri con mancata combustione si sposta verso valori più piccoli.

Queste relazioni vengono illustrate rial. la figura 6· Questa nelle zone tratteggiate mostranr la distribuzione dei valori di irregolarità di fun. zionamento individuali di cilindro, oer i seguenti casi

a) funzionamento senza -mancate combutionib) mancato combustioni-in-un singolo cilindro

c) mancata combustione -in.più, ad esem pio in due cilindri di un motore endotermico pluricilindrico,

Nel funzionamento senza mancate- combustio ni i valori delle irregolarità-di funzionamento individuali di cilindro nell'ambito di una determinata ampiezza di banda oscillano attorno ad un valore medio.-Se si verificano mancate-combustioni in un cilindro ciò porta alla rappresentata scissione .della banda. In particolare i .valoriii irregolarità idi funzionamento,. di importo aumentato i del cilindro presentante mancata. combustione , nella rappresentazione della figura 4, sono situati nella -banda superiore,_La bande dei valori-di irregolarità di funzio -nament o dei cilindri_non presentanti mancate, combustioni sì_sposta leggermente .verso .il-basso -e -precisemente proprio in misura tale che rimane sostanzialmente costante il valore medio.di-tutti i valori di irregolarità. di funzionamento. .La .causa di questa -costanza .sta nel fatto che rimanendo costante-il nume-_ to di giri,è nullo il .bilancio di.tutti i tempi di segmento/valori delle irregolarità di-funzionamento, esempio la banda dei valori dei cilindri con mancata -combustione oppure la-banda di vaiori dei cilindri senza- mancata combustione . In-un passo S3 viene forni to-un- valore-di riferimento LUR per il riconosciment o di singole mancate combustioni mediante correlazione di un offset con la misura menzionata» Nel passo SA ha-luogo un raffronto fra i singoli valori della irregolarità di funzionamento e il valore di riferimento .UH, Passaggi del valore di-riferimento in-un passo SS vengono valutate come-mancate combustioni .I n ca so di sufficiente frequenza dei passaggi .per il valore di riferimento ha-luogo la memorizzazione oppure la-indicazione di una informazione errata-nel passo-s6-esempio di realizzzione-di questo procedimento secondo l 'invenzione viene illustrato dalla rappre sentazio ne a bloechi di-funzionament'ò della figura 5.

A tale scopo in_un blocco 6 vengonoformati rispetti vamente i valori medi-luapm.-dei vali ri positivi e i valori medi luanm dei valori negatidell 'irregolarità di funzionamento in funzione di im giro dell'albero a camme. Dopo la formazione della differenza dluam p luapm - luanm di questi_valori medi nel blocco 6,2 ha luogo una verifica per stabilire la differenza dluam, interpretabile come distanza di banda, supera una misura preassegnata dluamr, Ciò si verifica, come mostra la figura 4, al comparire dimancate combustioni, mentre nell’esercizio senza mancate combustioni non si verifica scissione della banda Pertanto un superamento del valore.,di -soglio dluamr viene valutato. in certo qual modo come .prima condizione per la comparas di mancate combustioni. Il blocco 6.4 serve a formare il valore offset, FDLUAR, che. può essere calcolato ad esempio per il 70% della di— stanza di banda .Nel blocco 6,5 e questo valore offset viene, correlato con il valore,medio luanm dei valori negativi delle irregolarità di. funzionamento rispetti— vomente additivamente a formare un.valore di riferìmento luarnm. In altre parole: il valore.di riferimen to luarnm è vincolato in certo qual.modo al livello. eli una quantità parziale dei valori dell'irregolarità di funzionamento. Nel blocco 6,6 ha luogo un raffronto.fra i s ingoii.valori delle irregolarità di -funzionamento e il valore di riferimento così formato, e ventualnente una verifica della frequenza dei .passaggi per i valori di riferimento ed un .inserimento di una lampada spia.oppure la memorizzazione di una in-.. formazione di errore,

Un ulteriore, esempio .di realizzazione è rappresentato nella figura 7, A differenza deil.’esempio di realizzazione della figura 6 in questo caso non si -utilizza il-valore medio di una-banda come ,misura- per il livello di una quantità-parziale dei.valori delllirregolarità .di funzionamento. Al-posto diciò in un blocco 7.1 vengono formati-individualmente per cilindro valori .medi .dei .valori dell’irregolarità di .funzionamento doi cilindri individuali In un blocco 7,2 .viene .scelto il minimo luanm.di questi,valori medi e viene definito come_misura per il livello di una quantità parzialo dei valori -delle irregolarità di-funzionamento,. Da.questo minimo e da.un .offset luaroff, .determinato mediante accesso al campo di caratteristiche (blocco 7.3) nel blocco 7.4 viene for-_ mato il valore di riferimento luar. Se i singoli,valori delle irregolarità.di funzionamento. superano. questo .valore di riferimento nel blocco 7.5 ,-questo viene valutato. come mancata combustione e eventualmente, nel blocco 7.6 viene attivato un.segnale di er rore .l’accesso al _campo di catatteristiche avviene in. dipendenza di parametri di esercizio del motore endotermico, come.tempratura T, carico tle oppure numero di giri n. L’offset può essere definito ad esempio in una fase di applicazione,per un determinat.o tipo.di motore ed essere .memorizzato come campo di. caratteristiche. nella memoria 2.4.

Come misura per il livello di una quantità parziale oltre agli esempi finora rappresentati è fondamentalmente adatta ogni grandezza rappre. sentante l’andamento di una o di entrambe le bande di irregolarità di funzionamento dalla figura 4· Un esempio di una tale grandezza è la somma, formata in maniera scorrevole su una determinata zona dell1 albero a gomiti, degli importi degli scostamenti de: valori individuali di cilindro della irregolarità d: funzionamento dal loro valore medio· L'andamento di auesta grandezza.è rappresentato qualitativamente per mezzo di una linea, indicata con LUM, nella fig1-ra 4· Con segno algebrico invertito e valutato eventualmente con un fattore di adattamento a, quest3 viene di nuovo correlato ad esempio additivamente con un (valore di riferimento LURO, prestabilito e dipendente dal grado di riempimento dei cilindri, a formare un nuovo valore di riferimento LURO-a^LUM Tutti gli esempi di realizzazione hanno in comune il fatto che la soglia di riconoscimento LUR per mancate combustioni in singoli cilindri viene adattata in maniera scorrevole alle condizioni variabili con il numero e la combinazione dei cilindri con mancati3 combustioni

In tal modo, come è rilevabile dalla fi· gura 4 la soglia di riconoscimento LUR per mancate combustioni in_singoli cilindri può essere adattata. in maniera scorrevole alle condizioni variabilii e . con il numero e la combinazione dei cilindri con man cate combustioni.

Claims

RIVENDICAZIONI. 1 . Procedimento per riconoscere manc at e combustioni in motori endotermici pluricilindrici,. nel quale procedimento viene format a una misura _pe r„ l ' irre golarità di funzionamento del., motore endotermi co, individualmente-per cilindro e quest a viene-raf -frontata con un valore di riferimento, laddove la-mi sura per la irregolarità di .funzionamento viene forma· ta sulla base di tempi nei quali-l ' albero a gomiti del motore endotermico, sfiora-prestabiliti intervalli angolari, laddove inoltre un . super amento del val or e di soglia viene valutato come mancata combustione c a ratterlzzato dal fatto che . viene determinata -una nmi sura per il livello di una quantità parziale-dei valori di irregolarità di .azionamento . nonché dal fatt o che il valore di riferìmento viene formato correlando questa misura con un offset..
2. Procedimento secondo larivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che come, misura .per il livello di una quantità parziale dei valori di irregolarità di funzionamento vengono formati di_volta in volta i valori medi luapm dei valori positivi.delle irregolarità di funzionamento e oppurl i valori me— di luanm dei valori negativi delle irregol arità_di funzionamento in funzione di un giro del l'albero a camme.
3. Procedimento secondo la rivendicazione 3, caratteeizzato dal fatto,che .viene formata lac difforebza.dluam luapm - luanm di questi valori medi ,nonchè al fatto che come condizione-necessaria per la valutazione di mancate.combustioni viene verif icato se quosta.difforenza.dluam, interpretabile anche come distanza di banda, supera una-entità preas segnata dluamr, 4 » Procedimonto secondo la rivendicazione 3,.caratterizzato dal fatto.che.il.valore offset. viene calcolato in.modo da risultare inferiore all a distanza di banda. 5· Procedimento secondo la rivendicazio--ne 4, caratterizzato dal fatto..che questo -valoreoffset viene correlato, con il.valore.medio luanm dei val ori negativi delle irregolarità di. funzionamento additivamente , a .forma un. valore . di riferimento luarrum. 6 , Procedimonto .secondo .la rivendicazione 1 , caratterizzato dal. fatto che . vengono formati valori modi individuali di cilindro dei .valori di ir regolarità di funzionamento. dei cilindri.individuali e viene scelto il minimo.luamn. di .questo valore medio che viene definito come misura per il livello di una quantità parziale dei valori dell'irregolarità di funzionamento 7. procedimento-secondo. la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che da questo minimo e 'da un offset luaroff determinato mediante accesso ali ampo_di caratteristiche, viene formato il valore di riferimento luar 8. Procedimento secondo la rivendicazio— ne 7, caratterizzato dal .fatto che l'accesso al campo di caratteristiche ha luogo in .dipendenza di parametri di esercizio-del. motore endotermico, come tempo ratura, carico oppure,numero di giri. 9, Procedimento,secondo la .rivendicazione 1, catatterizzato.dal fatto che come misura-per il livello -di una quantità parziale dei valori delle irrei golarità di funzionamento si. utilizza una grandezza riflettent e .1 andamento di una o di.entrambe le bande delle irregolarità, di funzionamento,dalla figura 4. 10. Procedimento secondo la rivendicazione 9. carattcrizzato dal fatto che-come.misura- per. il livello di una quantità parziale dei valori delle irregolarità di funzionamento viene,formata -la-somma, formata in maniora scorrevole,su una determinata zona dell'albero a gomiti, degli importi.degli.,scostamenti dei, valori delle irregolarità di funzionamento individuali di cilindro dal loro valore medio. .