JPH09209819A - 燃焼ミスファイヤの検出方法 - Google Patents
燃焼ミスファイヤの検出方法Info
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- JPH09209819A JPH09209819A JP9016807A JP1680797A JPH09209819A JP H09209819 A JPH09209819 A JP H09209819A JP 9016807 A JP9016807 A JP 9016807A JP 1680797 A JP1680797 A JP 1680797A JP H09209819 A JPH09209819 A JP H09209819A
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- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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Abstract
小さいときの内燃機関におけるミスファイヤの検出を改
善する方法を提供する。 【解決手段】 クランク軸の回転運動の不均一性が形成
される第1の信号に基づく多シリンダ内燃機関の燃焼ミ
スファイヤの検出方法であり、ミスファイヤのない運転
で発生する不均一性から修正値が形成され、この修正値
が第1の信号と結合されて第2の信号が形成され、第2
の信号が基準値を通過したことでミスファイヤが検出さ
れる。修正値が、結合の前に、個々のシリンダごとに且
つ負荷/回転速度範囲に固有に形成され、所定の条件が
満たされるまで修正値が変化され、所定の条件が満たさ
れている第1の負荷/回転速度範囲の修正値が、他の範
囲においても、条件が満たされるまで第1の信号と結合
される。
Description
駆動に使用される内燃機関における燃焼ミスファイヤ
(不点火)の検出方法に関するものである。
放出される有害物質を増大させ、さらに排気管内の触媒
を損傷させることがある。排気関係機能のオンボードモ
ニタリングに関する法令上の要求を満たすために、全回
転速度範囲および全負荷範囲にわたりミスファイヤを検
出することが必要である。これに関して、燃焼ミスファ
イヤがある運転においては、ミスファイヤのない正常運
転に対して内燃機関の回転速度曲線に特徴的な変化が現
れることがわかっている。この回転速度曲線を比較する
ことにより、ミスファイヤのない正常運転とミスファイ
ヤがある運転とを区別することが可能である。
許公開第4138765号から既知である。
ストン運動の特定範囲に、セグメントとして示されたク
ランク軸の角度範囲が付属されている。セグメントはた
とえば、クランク軸と結合されている伝送車上のマーキ
ングにより形成される。クランク軸がこの角度範囲を通
過するセグメント時間はとくに、燃焼サイクルにおいて
変換されるエネルギーの関数である。ミスファイヤは、
点火に同期して測定されるセグメント時間を上昇させ
る。既知の方法によれば、セグメント時間の差からエン
ジンの回転不規則性の尺度が計算され、ここでさらにゆ
っくり現れる動的過程、たとえば車両の加速時における
エンジン回転速度の上昇が計算により修正される。この
ように点火ごとに計算された回転不規則値が、同様に点
火に同期して所定のしきい値と比較される。場合により
負荷および回転速度のような運転パラメータの関数でも
あるこのしきい値を超えたとき、それがミスファイヤと
して評価される。
ランク軸の回転速度がセグメント時間から求められると
きの精度に依存する。セグメント時間の測定は、製作時
に伝送車上にマーキングが形成される精度に依存する。
この機械的誤差は計算により排除することができる。こ
れに関しては、ドイツ特許公開第4133679号か
ら、惰行運転においてクランク軸の1回転につきたとえ
ば3つのセグメント時間を測定することが既知である。
3つのセグメントのうちの1つが基準セグメントとみな
される。残りの2つのセグメントのセグメント時間の、
基準セグメントのセグメント時間に対する偏差が求めら
れる。この偏差から修正値が形成されるが、修正値と結
合された、惰行運転において求められたセグメント時間
が相互に等しくなるように修正値が形成される。
いて得られた、修正値と結合されたセグメント時間の偏
差は、伝送車の製作誤差とは無関係であり、他の原因を
意味している。
が検出されるとき、ミスファイヤが原因ではない回転速
度への他の影響を考慮しなければならない。このような
影響の例として、クランク軸の回転運動に重ねられる捩
り振動が考慮されなければならない。これはとくに点火
運転における高い回転速度において発生し、個々のシリ
ンダのセグメント時間を系統的に延長または短縮させ、
これによりミスファイヤの検出をむずかしくしている。
この理由から、および個々のエンジンの摩耗または製作
誤差の相違に基づき、伝送車を適応させた後において
も、セグメント時間のばらつき幅の形で、ミスファイヤ
が原因ではない基本ノイズが残ることになる。この基本
ノイズにより、クランク軸の回転速度に対する個々のミ
スファイヤの影響が少なければ少ないほど、実際のミス
ファイヤの区別がむずかしくなる。したがって、ミスフ
ァイヤの検出の信頼度は、内燃機関のシリンダの数の増
大と共に、および回転速度の増大ならびに負荷の減少と
共に低下してくる。
ダ数が多く、回転速度が高くかつ負荷が小さいときの内
燃機関におけるミスファイヤの検出の信頼度をさらに改
善し、ミスファイヤの検出を個々のエンジンの相違に迅
速かつ正確に適合させることを可能にする方法を提供す
ることが本発明の課題である。
の本質的な要素は、点火運転において、すなわち惰行運
転以外の正常運転において個々のシリンダの修正値を求
めることにある。適合の迅速性に関する他の本質的な要
素は、少なくとも2段で行われる適応にあり、この2段
適応は、第1段においてミスファイヤ検出を個々のエン
ジンの相違に迅速に適合させ、第2段においてミスファ
イヤ検出を個々のエンジンの相違に正確に適合させる。
スファイヤ検出の検出感度が少なくとも2つの適応段の
関数として設定される。
離れて、きわめて高速の回転速度の測定が必要なときに
おいても使用可能であることは有利である。
に説明する。
度伝送車2ならびに角度センサ4および制御装置5を備
えた内燃機関1を示す。内燃機関のクランク軸と結合さ
れている角度伝送車の回転運動は、誘導センサとして形
成されている角度センサ4により電気信号に変換され、
電気信号の周期性は、マーキング3が角度センサ4を周
期的に通過する状況を示している。したがって、信号レ
ベルの立上りと立下りとの間の時間間隔は、クランク軸
がマーキングの目盛に対応する角度範囲だけ回転された
時間に対応している。この時間間隔は、コンピュータと
して形成されている制御装置5において処理されて、内
燃機関の回転不規則性に対する尺度Lutにさらに変換
される。Lutの計算の一例が以下に詳細に記載されて
いる。この計算のために使用されるコンピュータは、た
とえば図2に示すように構成してもよい。これによる
と、計算ユニット2.1は入力ブロック2.2と出力ブ
ロック2.3とを接続しかつメモリ2.4内に記憶され
ているプログラムおよびデータを利用する。
割を示し、ここで各セグメントは所定数のマーキングを
有している。マーキングOTkは、この実施例における
8シリンダ内燃機関のk番目のシリンダのピストン運動
の上死点に割り当てられ、この上死点はこのシリンダの
燃焼サイクル内に存在している。この点の周りに回転角
度範囲ψkが定義され、回転角度範囲ψkはこの実施例
においては角度伝送車のマーキングの1/4の範囲に及
んでいる。同様に、残りのシリンダの燃焼サイクルに角
度範囲ψ1ないしψ8が割り当てられ、ここでは1つの
完全作業サイクルに対しクランク軸が2回転する4サイ
クル原理から出発している。したがってたとえば、第1
のシリンダの範囲ψ1は第3のシリンダの範囲ψ5に対
応している等である。
は、相互に分離されていても、相互に接続されていても
または相互に重ね合わされていてもよい。第1のケース
においては、いかなる角度範囲にも付属されないマーキ
ングが存在し、第2のケースにおいては、各マーキング
は正確に1つの角度範囲に付属し、第3のケースにおい
ては、種々の角度範囲に同じマーキングが付属されてい
る。したがって、角度範囲の任意の長さおよび位置が可
能である。
度範囲が通過される時間tsが目盛られている。この場
合、シリンダkにおいてミスファイヤが検出されてい
る。ミスファイヤが発生するとトルクが出力されないの
で、それに付属の通過時間tsは上昇することになる。
したがって、通過時間tsは回転不規則性に対する尺度
を既に示しており、この原理はミスファイヤの検出のた
めに適している。時間間隔tsの適切な処理により、と
くに隣接する時間間隔の差を形成し、かつこの差を指数
iを有する点火サイクルにおける時間間隔tsiの3乗
で正規化することにより、回転不規則値は加速度の次元
を含み、実験から明らかにされたように、回転不規則値
のS/N比は改善される。
定に対する影響を示している。典型例として、自動車の
惰行運転において発生するような回転速度低減の例が示
されている。測定時間tsが比較的均等に変化している
この影響を補正するために、たとえば動的補正のための
修正項Kを形成すること、および回転不規則値を計算す
るとき上昇(延長)効果が修正されるように修正項Kを
考慮することが既知である。
しこのように修正された回転不規則値Lut(i)はた
とえば次式により計算することができる。
なる。
きる。本発明の本質は、内燃機関の回転運動の時間経過
の評価に基づくことである。図4は、8シリンダエンジ
ンの種々の点火サイクルi=1ないし10に対して、た
とえば上記の式により計算された回転不規則値を示して
いる。この場合、番号3を有するシリンダにおいて系統
的にグメント時間の上昇が発生し、このセグメント時間
の上昇は、この場合、既に回転不規則しきい値のすぐ近
くまで到達している。この上昇は、たとえば捩り振動に
より発生されることもある。捩り振動はとくに高い回転
速度において発生し、個々のシリンダのセグメント時間
を系統的に延長または短縮させ、これによりミスファイ
ヤの検出をむずかしくしている。この影響の個々のシリ
ンダへの分配は、特定エンジンタイプに対して、特定の
負荷/回転速度範囲に対して実験的に決定可能であり、
したがってセグメント時間の評価に使用される負荷/回
転速度特性曲線群内で与えられる修正値により、この影
響を取り除くことができる。
検出過程が、修正値を適応させた本発明による方法の一
実施態様の流れ図を示す図5の左側分岐フロー内に示さ
れ、この場合、適応とは適合された修正値の学習として
理解される。
グラムまたはメインプログラムから周期的に呼び出され
る。流れ図内で何回も発生する変数aはミスファイヤの
検出感度が適応達成度または学習達成度の関数として設
定される実施態様に関するものである。エンジンがスタ
ートしたとき、aは値1にセットされる。
5.1から開始され、このステップS5.1において点
火に同期してセグメント時間が測定され、ステップS
5.2において第1の信号に処理され、この第1の信号
内にクランク軸の回転運動における不均一性が形成され
ている。ステップS5.3において、ミスファイヤのな
い運転において系統的に発生する、たとえば捩り振動に
より形成される不均一性を補正するための修正値Kが、
負荷/回転速度特性曲線群K(n、L)から個々のシリ
ンダごとに読み込まれる。1回目のランの実行において
は、特性曲線群の値として所定の中立値または妥当値が
使用される。これらの修正値は、ランの反復実行により
順次、ミスファイヤが原因ではない系統的な不均一性を
信号処理において補正する修正値に変換される。このた
めに、ステップS5.4において、修正値が第1の信号
と結合されて第2の信号を形成し、この第2の信号は第
1の信号よりも上記の不均一性から受ける影響がはるか
に少なくなる。ステップS5.5において特性曲線群L
ur(n、L)から基準値Lurを読み込んだ後、ステ
ップS5.6において、第2の信号が基準値Lurと比
較される。第2の信号が基準値と交差したとき、ステッ
プS5.7においてこの交差がミスファイヤとして評価
される。ステップS5.8がそれに続き、ステップS
5.8において、場合により、すなわちたとえばミスフ
ァイヤが所定の頻度で発生したとき、エラー表示ランプ
6が点灯される。図5の流れ図の右側の分岐フローは、
修正値Kを個々のエンジンの特性に適応させるためのも
のである。このために、ステップS5.9において、ス
テップS5.1において点火に同期して測定されたセグ
メント時間から、修正値K′が形成される。このため
に、たとえば個々のシリンダごとに、および各負荷/回
転速度範囲に対して固有に、測定されたセグメント時間
の基準セグメント時間との偏差が形成される。次に、こ
の差が動的修正に利用され、たとえば基準セグメント時
間で割算することにより、角度に比例しかつ回転速度と
は独立の値に正規化される。このように正規化されたセ
グメント時間の偏差が低域フィルタによりフィルタリン
グされる。その結果がその範囲に固有の修正値K′を表
わし、次にこの修正値K′がその時点における修正値と
して記憶される。ステップS5.10において、学習達
成度が検査される。この場合、学習達成度は、ある程
度、この時点までに得られた修正値K′の仮の最適値に
対する偏差を示している。この偏差に対する近似値とし
て、フィルタ入力とフィルタ出力との間の差を利用して
もよい。この差は仮の最適値に近づけば近づくほど小さ
くなる。この偏差が十分に小くなると、問い合わせステ
ップS5.10において、個々のシリンダの特定の負荷
/回転速度範囲において所定の条件が満たされたものと
みなされる。ステップS5.11における問い合わせ
は、同じシリンダの他の負荷/回転速度範囲において既
に所定の条件が満たされていたか否かを決定するための
ものである。実際の範囲が条件が満たされている最初の
範囲である場合、この最初の適応段が終了したものとみ
なされる。次に、ステップS5.12は変数aを値0に
セットする。これはステップS5.6の前の基準値形成
において影響を与える。適応が少なくとも1つの範囲に
おいて終了されないかぎり、ステップS5.15におい
て、ミスファイヤの検出が応答されないように基準値が
変化される。これに対し適応が少なくとも1つの範囲に
おいて終了した場合、比較的敏感なミスファイヤ検出を
示す基準値が利用される。この場合、適応の終了状態は
問い合わせを介してステップS5.14において決定さ
れる。この場合、a=1は終了しなかったことを示し、
a=0は第1の適応段の終了を示す。この段は、ステッ
プS5.13において修正値Kがまず1つのシリンダの
すべての負荷/回転速度範囲に対する適応の第1段とし
てとられることを特徴としている。この粗い適応によ
り、伝送車の粗い不規則性または強い捩り振動が補正さ
れる。これに対し、ステップS5.10において問い合
わされた所定の条件が既に少なくとも1つの範囲におい
て満たされている場合、プログラムはステップS5.1
1を介してステップS5.14内の第2の適応段に分岐
し、ステップS5.14において範囲に対して固有に修
正値Kがとられる。したがって、この適応段は細かい適
応を行うものとみなすことができ、この適応において範
囲に固有の不規則性が学習される。範囲は負荷/回転速
度の全範囲を満たす必要はなく、たとえば図6に示すよ
うに分割されてもよい。これによれば、負荷/回転速度
範囲において、3つの範囲ないし範囲のクラスが形成さ
れる。aの記号をつけた範囲は、エンジンの運転におい
てそれが比較的頻繁に発生すること、およびミスファイ
ヤ検出の観点においてそれが比較的危険ではないことを
示している。後者は、ミスファイヤの検出においてたと
えば捩り振動等による比較的小さな外乱が予想されるこ
とを意味している。言い換えると、この範囲においては
ほとんど適応を行う必要はなく、頻繁に発生するために
適応は迅速に行われる。bの記号をつけた範囲は、この
範囲内で測定されたセグメント時間から適応値が形成さ
れることを示している。その他の範囲cは、ここで測定
されたセグメント時間に対する修正値が隣接する隣接a
および/またはbからの適応値に基づいて補間により求
められることを示している。言い換えると、ここでは他
の運転範囲からの修正値に基づいた修正値が使用され
る。
順で実行される。第1段において、適応が最初に終了し
た範囲aからの適応値が他のすべての範囲において取り
入れられ、この場合、この適応値がさらにそのあらかじ
めわかっている回転速度との関数関係から修正される。
したがって、範囲aは、適応に関して優勢であることを
示している。1つの範囲aに対する例は全回転速度スペ
クトル内の惰行運転または回転速度スペクトルの1つま
たは複数の部分間隔内の惰行運転であってもよい。この
場合、惰行運転として、たとえば、絞り弁を閉じた運転
または一定または回転速度の関数である所定の負荷しき
い値以下の運転が適用される。負荷に対する尺度は、た
とえばシリンダの充填に比例して計算される燃料の基本
供給信号tlであり、これは内燃機関のストロークに関
して正規化された吸込空気量Qから tl=Q/n(n
=回転速度) として形成してもよい。範囲aとして惰
行運転を使用することは、適合の希望とする迅速性の点
から有利である。第2段においては、残りの範囲aおよ
びbに対して既に個々に適応ないし修正値が形成されて
いる。さらに、2段適応に平行して、ミスファイヤの検
出感度が設定される。第1の適応段がまだ終了していな
いかぎり、比較的大きい基準回転不規則値Lurが使用
され、これは比較的感度の低いミスファイヤ検出に対応
している。第1の適応段が終了されると直ちに、より小
さいしきい値を使用することにより比較的感度のよいミ
スファイヤ検出に切り換えられる。
リンダおよび負荷/回転速度の関数としてのみでなく、
エンジン温度の関数として形成してもよい。
の場合、セグメントに固有でかつシリンダに固有の、種
々の負荷/回転速度範囲の部分が相互に比較されかつ妥
当性がないほどにかけ離れた修正値は考慮されない。エ
ンジンタイプの関数として、妥当な修正値の所定の範囲
が存在し、この範囲はミスファイヤのない運転において
保持される。妥当性検査の例としてこの範囲の保持がモ
ニタリングされる。
値の形成はミスファイヤの検出後停止してもよい。続い
て少なくとも1つの所定の負荷/回転速度範囲(修復範
囲)でミスファイヤの発生なしに運転が行われたとき、
修正値の形成が再び可能となる。この過程は、ミスファ
イヤの作用が外乱として学習され、これが最終的に、ミ
スファイヤが検出されなくなることを防止している。
は、たとえばステップS5.7におけるミスファイヤマ
ークのセットにより初期化してもよい。ステップS5.
1とS5.9との間で、マークがセットされているか否
かの問い合わせにより修正値形成の停止が行われてもよ
い。マークがセットされている場合、ステップS5.9
から始まる図5の右側の分岐フロー内のステップ列の実
行が中止される。言い換えると、ミスファイヤが発生し
たとき、修正値の形成は停止される。
転速度範囲(修復範囲)でミスファイヤの発生なしに運
転が行われたとき、修正値の形成が再び可能となる。図
5の実施態様において、このために、ステップS5.6
の問い合わせが否定された後、負荷および回転速度のそ
の時点の値が修復範囲内にあるか否かを問い合わせても
よい。この問い合わせが肯定の場合、ステップS5.7
においてセットされたマークは再びリセットされる。こ
れの代替態様として、場合によりセットされたマークが
ミスファイヤのない運転の後、1つの修復範囲のみでな
く複数の修復範囲もまたリセットされてもよい。
ュータである。
度の基準としてのセグメント時間を形成する既知の原理
を示す。
示す。
図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 クランク軸の回転運動における不均一性
が形成される第1の信号に基づく多シリンダ内燃機関に
おける燃焼ミスファイヤの検出方法であって、ミスファ
イヤのない運転において系統的に発生する不均一性から
修正値が形成され、前記修正値が前記第1の信号と結合
されて第2の信号が形成され、これにより前記不均一性
が前記第1の信号よりも前記第2の信号に対しより少な
い程度に影響を与え、前記第2の信号が基準値を通過し
たことによりミスファイヤが検出される、燃焼ミスファ
イヤの検出方法において、 前記修正値が、前記結合の前に、個々のシリンダごとに
且つ負荷/回転速度範囲に固有に形成され、所定の条件
が満たされるまで前記修正値が順次に変化されること、
および所定の条件が満たされている第1の負荷/回転速
度範囲の修正値が、他の範囲においても、そこにおいて
条件が満たされるまで前記第1の信号と結合されるこ
と、を特徴とする燃焼ミスファイヤの検出方法。 - 【請求項2】 前記第1の信号がセグメント時間に基づ
いて形成され、ここでセグメント時間は、内燃機関のク
ランク軸が所定の回転角度範囲として定義されたセグメ
ントを通過する時間に対応することを特徴とする請求項
1の方法。 - 【請求項3】 前記第1の信号の内の不均一性が、個々
のシリンダにおいて測定されたセグメント時間の基準セ
グメント時間からの偏差として定義されることを特徴と
する請求項2の方法。 - 【請求項4】 さらに処理された偏差が低域フィルタに
よりフィルタリングされ、該低域フィルタの入力値と出
力値とが所定の値より小さい値で相互に異なっていると
きに所定の条件が満たされているとみなされることを特
徴とする請求項3の方法。 - 【請求項5】 前記基準値が、さらに、少なくとも1つ
の範囲において所定の条件が満たされているか否かの関
数であることを特徴とする請求項1の方法。 - 【請求項6】 少なくとも1つの範囲において所定の条
件がまだ満たされていないときにミスファイヤの検出感
度が比較的低く、それ以外の場合に比較的感度がよくな
るように、前記基準値との関係が形成されることを特徴
とする請求項5の方法。 - 【請求項7】 所定の条件が満たされている、選択され
た範囲の修正値が、適応が行われていない他の運転範囲
においても使用されることを特徴とする請求項1の方
法。 - 【請求項8】 前記修正値が、個々のシリンダにおい
て、および負荷/回転速度の関数としてのみでなく、エ
ンジン温度の関数としても形成されることを特徴とする
請求項1の方法。 - 【請求項9】 前記修正値の妥当性検査が行われ、この
場合、種々の負荷/回転速度範囲のセグメントに固有で
かつシリンダに固有の部分が相互に比較されること、お
よび妥当でない偏差が発生したときには偏差のある修正
値が考慮されないこと、を特徴とする請求項1の方法。 - 【請求項10】 ミスファイヤを検出した後に前記修正
値の形成が停止され、少なくとも1つの所定の負荷/回
転速度範囲(修復範囲)がミスファイヤの発生なしに運
転されたときに再び修正値の形成が可能とされることを
特徴とする請求項1ないし4のいずれかの方法。 - 【請求項11】 1つまたは複数の負荷/回転速度範囲
が、全回転速度スペクトルにおける惰行運転または回転
速度スペクトルの1つまたは複数の部分範囲における惰
行運転に対応することを特徴とする請求項1の方法。 - 【請求項12】 絞り弁を閉じた運転、または所定の負
荷しきい値が一定または回転速度の関数であってもよい
前記所定の負荷しきい値以下の運転が、前記惰行運転と
みなされることを特徴とする請求項11の方法。
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