DE69015598T2

DE69015598T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung von Fehlzündung in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine.

Info

Publication number: DE69015598T2
Application number: DE1990615598
Authority: DE
Inventors: Shinpei Nakaniwa; Seiichi Ohtani
Original assignee: Atsugi Unisia Corp; Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1989-11-22
Filing date: 1990-11-22
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2010-11-23
Also published as: EP0433690A2; EP0433690A3; DE69015598D1; EP0433690B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erfassen einer Fehlzündung in einem Zylinder eines Motors mit innerer Verbrennung gemäß der jeweiligen Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 7. Insbesondere bezieht sie sich auf eine Vorrichtung zum Erfassen einer Fehlzündung in einem Zylinder und ein Verfahren, bei dem eine Fehlzündung in einem Zylinder derart erfaßt wird, daß ein Unterscheidungswert, der dem Betrag der mittleren effektiven Druckänderung in jedem Zylinder entspricht, auf der Grundlage der Umlaufperiode des Motors berechnet wird, und daß der Unterscheidungswert mit einem Schnittpegel verglichen wird.
Bei Motoren mit innerer Verbrennung tritt eine Fehlzündung aufgrund von Fehlfunktionen des Zündsystems oder des Kraftstoffzufuhrsystems, wie z.B. des Kraftstoffeinspritzventils, auf, oder wird durch ein Druckleck von dem Zylinder verursacht. Wenn die Fehlzündung auftritt, wird das unverbrannte Kraftstoffgemisch in das Abgassystem eingeführt, in dem das Kraftstoffgemisch im Katalysator, der darin eingebaut ist, verbrannt wird, wodurch eine Beschädigung des Katalysators verursacht wird. Eine solche thermische Beschädigung des Katalysators verursacht das Problem, daß die giftigen Komponenten des Abgases erhöht werden, da die Reinigungsfunktion des Katalysatorsystems beeinträchtigt wird.
Daher ist es notwendig, daß das Auftreten der Fehlzündung erfaßt wird und ein Alarm erzeugt wird, wenn es erfaßt ist, so daß eine Ausfall-Schutzsteuerung des Motors derart durchgeführt wird, daß die Kraftstoff zufuhr zu dem fehlgezündeten Zylinder gestoppt wird.
Eine Vorrichtung und ein Verfahren der oben genannten Art sind im ISATA-Paper "Experience with a new method for measuring the engine roughness" 1979, von R. Latsch, E. Mausner, V. Bianchi, offenbart, das eine Technik zum Unterscheiden der Fehlzündung in dem Zylinder auf der Grundlage der Drehzahländerung (Rauhigkeit) des Motors offenbart.
Im speziellen wird ein Fehlzündungs-Unterscheidungsfaktor LUn für jeden der jeweiligen Zylinder berechnet. Der Faktor LUn stellt die Motorrauhigkeit als Änderung des mittleren effektiven Drucks jedes Zylinders dar. Der fehlgezündete Zylinder wird auf der Grundlage des Unterscheidungsfaktors LUn, der wie folgt hergeleitet wird, erfaßt.
Unter der Annahme, daß M das Drehmoment, das vom Motor erzeugt wird, darstellt, W das Drehmoment von der Last darstellt, ω die Kurbelwinkelgeschwindigkeit darstellt, Θ das Trägheitsmoment darstellt, t die Zeit darstellt, T den augenblicklichen Wert der Kurbelumlaufperiode darstellt, ξ den Kurbelwinkel darstellt, J = 0,1,2,3,..., Tj zwei oder eine Kurbelwellenumlaufperiode darstellt, und Tj-1 den Wert des vorherigen Tj einen Durchlauf darstellt, sind folgende Gleichungen erfüllt.
Wenn die Gleichungen über einen Umlauf der Kurbel integriert werden, wird folgende Gleichung hergeleitet.
Unter der Annahme, daß W konstant ist und Tj = Tj-1 = Tj-2, wird folgende Gleichung hergeleitet.
Die linke Seite der obigen Gleichung entspricht im wesentlichen dem Durchschnitt des effektiven Druckänderungsbetrags ΔPi des Motors, der stark vom Auftreten einer Fehlzündung in dem Zylinder abhängt. Daher wird es durch die Berechnung der rechten Seite der Gleichung, die sich auf die Umlaufperiode bezieht, möglich, indirekt den Durchschnitt der effektiven Druckänderung zu erhalten, was es ermöglicht, den fehlgezündeten Zylinder zu spezifizieren. Demgemäß wird es möglich, den fehlgezündeten Zylinder derart zu erfassen, daß das Berechnungsergebnis der rechten Seite der Gleichung als Unterscheidungsfaktor LUn verwendet wird, um zu unterscheiden, ob der Durchschnitt des effektiven Drucks sich für jeden Zylinder stärker als ein vorbestimmter Wert ändert oder nicht.
In dem Fall entspricht der Unterscheidungsfaktor LUn näherungsweise dem Änderungsbetrag ΔPi des Durchschnitts des effektiven Drucks Pi und wird wie folgt dargestellt.
Die obige Gleichung kann vereinfacht werden, um die nachfolgend beschriebene praktische Berechnung zu vereinfachen.
Δ(ΔTj) = (Tj-1 - Tj-2) - (Tj - Tj-1),
wobei im Fall eines Vierzylinder-Motors mit innerer Verbrennung angenommen werden kann, daß Tj-1 die 180º-Periode 360º vorher darstellt, d.h. die TDC-Periode (TDC = Top Dead Center = oberer Totpunkt), die bei jedem TDC abgetastet wird, daß Tj-2 die 180º-Periode 720º vorher (zwei Umdrehungen) darstellt, und daß Tj die letzte Periode von 180º darstellt.
Ferner wird aus Gründen der leichten Berechnung Tj³ durch Tj, Tj-1 oder Tj-2 ersetzt.
Es wird die Annahme getroffen, daß die 180º-Periode 360º vorher (eine Umdrehung) mit "halb" bezeichnet wird, daß die 180º-Periode vor 720º (zwei Umdrehungen) mit "alt" bezeichnet wird, und daß die letzte 180º-Periode mit "neu" bezeichnet wird, und daß Tj³ durch Tj-2 ersetzt wird, welches die 180º-Periode 720º vorher (d.h. "alt") darstellt. Auf der Basis der oben genannten Annahme kann die Gleichung für LUn zur Unterscheidung der Fehlzündung wie folgt vereinfacht werden.
LUn = halb - alt - (neu - halb)/alt
Der Fehlzündungsunterscheidungsfaktor LUn wird auf der Grundlage der obigen Gleichung bestimmt. Z.B. wird bezüglich eines Viertakt-Motors mit innerer Verbrennung mit vier Zylindern der Unterscheidungsfaktor LUn für Zylinder #1 berechnet, wenn die 180º-Periode, die durch jeden TDC (180º) erneuert wird, gemessen wird, und das Ergebnis derselben ein solches ist, daß der letzte Wert von dem inneren Druck des Zylinders #1 in dem Verbrennungshubverfahren desselben beeinflußt wird. In diesem Fall wird "neu" aus der letzten 180º-Periode des Zylinders #1 bestimmt, "halb" wird aus der 180º-Periode, die von dem inneren Druck des Zylinders #4 bei einer Umdrehung vorher beeinflußt wird, bestimmt, und "alt" wird von der 180º-Periode, die von dem inneren Druck des Zylinders #1 bei einem Zyklus (zwei Umdrehungen) vorher beeinflußt wird, bestimmt.
Unter Verwendung des oben genannten Unterscheidungsfaktors LUn wird der fehlgezündete Zylinder grundsätzlich derart erfaßt, daß ein Zylinder als fehlgezündet unterschieden wird, wenn der Wert von LUn kleiner ist als ein vorbestimmter Schnittpegel SL (SL = Slice Level) für den Unterscheidungswert LU, wobei dieser Pegel aus den Antriebsbedingungen, wie z.B. der Motordrehzahl und der Motorlast, bestimmt wird.
Andererseits wird es notwendig, den Schnittpegel, der mit dem Unterscheidungswert LU verglichen werden soll, gemäß den Antriebsbedingungen des Motors zu ändern, da der Pegel für den Unterscheidungsfaktor LU sich geinäß den Antriebsbedingungen unterscheidet, so daß die Fehlzündung ungeachtet der Antriebsbedingungen sicher erfaßt werden kann. Zu diesem Zweck wird gemäß dem Stand der Technik vorher für jeden Motor eine Schnittpegeltabelle vorbereitet, so daß als Reaktion auf die Antriebsbedingungen ein geeigneter Schnittpegel aus der Tabelle zurückgeholt wird.
Um die Schnittpegeltabelle vorher als Reaktion auf die Antriebsbedingungen vorzubereiten, ist daher eine Anzahl von Anpassungsprozessen erforderlich, und ein ROM (ROM = Read Only Memory = Nur-Lese-Speicher) einer großen Kapazität wird benötigt, um die Tabelle zu speichern. Außerdem werden Fehlzündungen nicht korrekt erfaßt, wenn die anfänglichen Einstelldaten der Tabelle falsch sind.
Ferner wird gemäß dem Stand der Technik wie oben erwähnt die TDC-Periode gemessen, und der Fehlzündungs-Unterscheidungsfaktor LU wird auf der Grundlage der TDC-Periode berechnet. Wenn jedoch z.B. die Anzahl der Zylinder erhöht wird, tritt ein Fall ein, bei dem eine Fehlzündung auf der Grundlage der TDC-Periode nicht genau erfaßt werden kann.
Genauer gesagt beeinflußt bezüglich des Motors mit einer erhöhten Anzahl von Zylindern eine auftretende Fehlzündung in einem der Zylinder die Motorumdrehung nicht stark, wenn die übrigen Zylinder normal funktionieren, so daß die Rauhigkeit der Kurbelgeschwindigkeit aufgrund der Fehlzündung klein wird. Deshalb kann es schwierig werden, die Fehlzündung des Achtzylinder-Motors auf der Grundlage der TDC-Periode zu erfassen, selbst wenn es möglich ist, die Fehlzündung des Vierzylinder-Motors auf der Grundlage der TDC- Periode zu erfassen.
Obwohl die Fehlzündung bezüglich des Vierzylinder-Motors z.B. auf der Grundlage der Meßergebnisse der TDC-Periode korrekt erfaßt werden kann, gab es ferner die zusätzliche Anforderung, daß der Fehlzündungs-Unterscheidungswert LU weiter exakt als Reaktion auf das Auftreten der Fehlzündung geändert wird.
Außerdem wird gemäß der oben genannten Anordnung unter Verwendung des Unterscheidungsfaktors LU, bei der die Fehlzündung durch Messen der Rauhigkeit der Kurbelwinkelgeschwindigkeit für jeden Zyklus erfaßt wird, die Fehlzündung manchmal falsch erfaßt, da die Motorrauhigkeit aufgrund der Fehlzündung schwer von der aufgrund von Torsionsvibration zu unterscheiden ist, welche für eine vorbestimmte Zeit während und nach den Beschleunigungs- und Verzögerungs-Zuständen des Kraftfahrzeugs auftritt und eine Rauhigkeit der Kurbelwinkelgeschwindigkeit zur Folge hat.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Aufgabe, die Zuverlässigkeit der Fehlzündungserfassung zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß Anspruch 7 gelöst.
Gemäß der Erfindung wird der vorbestimmte Winkelbereich zum Messen der Periode derart eingestellt, daß der Bereich schmaler ist als die Periode zwischen den oberen Totpunkten des Kompressionshubs in jedem Zylinder.
Aufgrund dieser Anordnung wird es möglich, ferner die Rauhigkeit des Motors genau zu erfassen, die durch das Auftreten einer Fehlzündung verursacht wird, indem die Periode des spezifizierten Bereichs, der schmaler ist als die Periode zwischen den oberen Totpunkten im Kompressionshub jedes Zylinders hinsichtlich des Motors, bei dem die Rauhigkeit des Motors aufgrund der Fehlzündung in der Periode des oberen Kompressionstotpunkts auftritt, gemessen wird.
Gemäß einem Beispiel des Verfahrens zur Erfassung einer Fehlzündung im Zylinder der vorliegenden Erfindung wird der fehlgezündete Zylinder derart erfaßt, daß eine Periode eines vorbestimmten Winkelbereichs gemessen wird, wobei eine vorbestimmten Kurbelwinkelposition in jedem Zylinder als eine Referenzposition zum Messen der Periode, deren Bereich dem Motor eigen ist und die eine Rauhigkeit der Kurbelwinkelgeschwindigkeit, die darin auftritt, einschließt, derart eingerichtet ist, daß ein Fehlzündungs-Unterscheidungswert für jeden Zylinder auf der Grundlage der gemessenen Periode, dessen Wert näherungsweise einer Änderung des Durchschnitts des effektiven Drucks in ihrem Zylinder entspricht, berechnet wird, und daß der berechnete Unterscheidungswert mit einem vorbestimmten Schnittpegel verglichen wird.
Gemäß dem oben genannten Verfahren wird es ungeachtet der Änderung des Winkelbereichs, in dem die Rauhigkeit der Umlaufperiode aufgrund der Fehlzündung gemäß dem Unterschied der Anzahl von Zylindern deutlich auftritt, möglich, diese Änderung zu meistern und den fehlgezündeten Zylinder durch Ändern des Winkelbereichs zum Messen der Umlaufperiode gemäß den Bedingungen, wie z.B. der Zylinderzahl, genau zu erfassen.
Durch die oben genannte Anordnung wird es bezüglich des Motors, bei dem die Fehlzündung in einem Intervall, das der oberen Totpunktperiode in dem Kompressionshub entspricht, auftritt, möglich, das Auftreten einer Fehlzündung ferner zuverlässig durch Auswählen eines spezifischen Winkelbereichs in der oberen Totpunktperiode in dem Kompressionshub zu erfassen. Ferner ist es hinsichtlich des Motors, bei dem das Auftreten der Fehlzündung nicht deutlich in der Periode des oberen Totpunkts in dem Kompressionshub erscheint, möglich, das Auftreten der Fehlzündung in jedem Zylinder durch Einstellen des Bereichs zur Messung der Periode, um ein vorbestimmtes Vielfaches des Winkels, der dem Intervall zwischen den oberen Totpunkten in dem Kompressionshub entspricht, zu sein, zu erfassen.
Weitere Vorteile und Variationen der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen offensichtlich.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau der Vorrichtung zum Erfassen einer Fehlzündung im Zylinder eines Motors mit innerer Verbrennung zeigt;
Fig. 2 ist eine schematische Ansicht eines Systems;
Fig. 3A, 3B und 3C sind Flußdiagramme einer Steuerfunktion;
Fig. 4 und 5 sind Zeitdiagramme, die die Charakteristik der Funktion zum Erfassen einer Fehlzündung im Zylinder darstellen;
Fig. 6 ist eine graphische Ansicht, die die Änderung des Fehlzündungs-Unterscheidungswerts LU, der auf die Motordrehzahl und die Last des Motors anspricht, darstellt;
Fig. 7 ist eine schematische Ansicht eines Systems;
Fig. 8 bis 10 sind Flußdiagramme, die die Steuerfunktion darstellen;
Fig. 11 und 12 sind Zeitdiagramme, die die Charakteristik der Funktion zur Erfassung der Fehlzündung im Zylinder darstellen;
Fig. 13A, 13B und 13C sind Flußdiagramme, die die Steuerfunktion des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung darstellen;
Fig. 14 ist ein Zeitdiagramm, das den Periodenmeßbereich gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt; und
Fig. 15 ist eine graphische Ansicht, die die Umlaufperiodenänderung gemäß dem Auftreten der Fehlzündung in Beziehung zu dem gemessenen Winkel darstellt.
Fig. 1 stellt ein Beispiel einer schematischen Struktur der Vorrichtung zum Erfassen der Fehlzündung im Zylinder eines Motors mit innerer Verbrennung dar. Ferner sind ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung und ein Verfahren zum Erfassen einer Fehlzündung im Zylinder eines Motors mit innerer Verbrennung gemäß der vorliegenden Erfindung in den Figuren 13 bis 15 dargestellt.
Gemäß Fig. 2 umfaßt ein Viertakt-Vierzylinder-Motor mit innerer Verbrennung 1 eine nicht gezeigte Kurbelwelle, auf der eine Signalscheibenplatte 2 installiert ist. Die Scheibenplatte 2 ist aus einem magnetischen Material hergestellt und besitzt 120 zahnähnliche Vorsprünge, die auf der Peripherie derselben mit einem Intervall von jeweils 3º des Kurbelwinkels (3º CA; CA = Crank Angle = Kurbelwinkel) ausgebildet sind. Ein elektromagnetischer Aufnehmer 3 ist neben der Scheibenplatte 2 angeordnet, um die Vorsprünge bei 3º CA derart zu erfassen, daß ein offener Anschluß des Magneten des Aufnehmers 3 durch die Vorsprünge der Scheibenplatte 2 gemäß der Drehung der Kurbelwelle, auf der die Scheibenplatte installiert ist, geöffnet und geschlossen wird, so daß ein induziertes elektromotorisches Impulssignal erhalten wird. D.h. in einem Intervall von jeweils 3ºCA wird durch die Funktion der Scheibenplatte 2 in Zusammenarbeit mit dem Aufnehmer 3 ein Erfassungssignal erzeugt.
Ferner ist auf einer seitlichen oberflächeder Signalscheibenplatte 2 ein Paar von Erhebungen 2a und 2b gebildet, die koaxial auf dem gleichen Kreis um die Rotationswelle herum angeordnet sind. Ein elektromagnetischer Aufnehmer 4 ist gegenüberliegend der seitlichen Oberfläche der Scheibenplatte 2 angeordnet. Der Aufnehmer 4 erfaßt den TDC durch Erfassen der Erhebungen 2a und 2b, so daß ein induziertes elektromotorisches Impulssignal mit einem Intervall von jeweils 180º CA erhalten wird. D.h. durch die Funktion der Erhebungen 2a und 2b der Scheibenplatte 2 in Zusammenarbeit mit dem Aufnehmer 4 wird ein Erfassungssignal mit einem Intervall von jeweils 180º CA erzeugt.
In diesem Fall ist die Erfassungsposition des Aufnehmers 4 derart angeordnet, daß die Erhebungen 2a und 2b zu einem Zeitpunkt erfaßt werden, der mit der Position des oberen Todpunkts (TDC-Position; TDC = Top Death Center) synchronisiert ist, wodurch die TDC-Position des Kompressionshubs in jedem Zylinder z.B. aus dem Zündsignal und dem TDC-Erfassungssignal erfaßt werden kann.
Die induzierte elektromotorische Kraftausgabe von jedem der Aufnehmer 3 und 4 ist die Eingabe zu jedem von entsprechenden Nulldurchgangscomparatoren 5 und 6, in denen die induzierte elektromotorische Kraft in eine Impulsform mit einer Nullspannungsmitte gemäß dem Pegel der induzierten elektromotorischen Kraft hinsichtlich des OV-Pegels umgewandelt wird. Jede Impulsform wird ferner durch jede der Signalformbildungsschaltungen 7 und 8, die mit den Comparatoren 5 bzw. 6 verbunden sind, in eine Impulsform mit einem niedrigen OV-Pegel geformt.
Die Signalformbildungsschaltung 7 gibt ein Impulssignal aus, das mit einem Intervall von 3º CA (hierin nachfolgend als 3º-CA-Impuls bezeichnet) ansteigt (oder abfällt). Die 3º- CA-Impulssignalausgabe der Schaltung 7 ist die Eingabe zu einem Zeitgeber-1 einer Steuereinheit 9, die einen Computer einschließt, der die Operation zur Erfassung der Fehlzündung im Zylinder ausführt und die Kraftstoffzufuhr zum Motor 1 steuert. Der Zeitgeber-1 zählt die Impulsanzahl des 3º-CA- Impulssignals.
Ferner gibt die andere Signalformbildungsschaltung 8 ein Impulssignal aus, das mit einem Intervall von 180ºCA bei der Position des TDC in jedem Zylinder (hierin nachfolgend als TDC-Impuls bezeichnet) ansteigt (oder abfällt). Die TDC- Impulssignalausgabe der Schaltung 8 ist die Eingabe zu einem Trigger-1 der Steuereinheit 9.
Die Steuereinheit 9 mißt die Periode des TDC-Impulssignals, d.h. die Periode von 180º CA (TDC). Die Steuereinheit 9 zählt durch die Verwendung der TDC-Impulse als Trigger ferner die 3ºCA-Impulse und erfaßt den Zeitpunkt einer Unterbrechungsoperation zum Durchführen des Programms zur Erfassung der Fehlzündung, z.B. bei etwa ATDC 20º, um die Fehlzündung in dem Zylinder mit einem Intervall von 180º-CA- Perioden zu erfassen. Es sei bemerkt, daß eine optische Einrichtung als die Einrichtung zum Erfassen der rotierenden Position der Kurbelwelle anstelle des oben genannten Einrichtungstyps unter Verwendung der induzierten elektromotorischen Impulse verwendet werden kann, wie z.B. eine Anordnung, bei der Schlitze in der Signalscheibenplatte 2 gebildet sind, so daß die rotierende Position der Kurbelwelle durch Erfassen des Lichts, das durch die Schlitze der Scheibenplatte durchdringt, erfaßt wird.
Ein Programm zur Erfassung der Fehlzündung im Zylinder ist hierin nachfolgend bezugnehmend auf das Flußdiagramm von Fig. 3 (Fig. 3A, 3B und 3C) beschrieben. Das Programm wird durchgeführt, wobei die Computeroperation zu dem Zeitpunkt genau nach dem TDC, der durch Zählen der 3º-CA-Impulse erfaßt wird, als Reaktion auf den TDC-Impuls unterbrochen wird.
Es muß bemerkt werden, daß die die Bestandteile bildenden Einrichtungen, wie z.B. die Umlaufperioden-Meßeinrichtung, die Fehlzündungs-Unterscheidungswert-Berechnungseinrichtung, die Fehlzündungszylinder-Unterscheidungseinrichtung, die Schnittpegel-Änderungs- und -Einstelleinrichtung, die Änderungsverhältnis-Berechnungseinrichtung, die Schnittpegel- Einstelleinrichtung auf der Grundlage des Änderungsverhältnisses und die Schnittpegel-Einstelleinrichtung auf der Grundlage des Änderungsverhältnisses und der Umdrehungsgeschwindigkeit als Einrichtungen vorgesehen sind, die durch Software aufgebaut sind, wie in Fig. 3 dargestellt ist.
Zuerst werden in Schritt 1 (in den Zeichnungen als S1 bezeichnet, weitere Schritte sind in der gleichen Weise bezeichnet) die TDC-Periodenwerte des letzten Wertes Tneu bis Talt4, welches der Wert vier Durchläufe vorher ist, erneuert und gespeichert. Die TDC-Periode wird als das Intervall des TDC-Impulseingabesignals gemessen. Im Fall des Vierzylinder-Motors beträgt die TDC-Periode 180º.
Genauer gesagt wird der letzte 180º-Periodenwert, der als die Zeit von dem TDC gerade bevor dieses Programm ausgeführt wird bis zu dem vorhergehenden TDC erhalten wird, als Tneu eingestellt. Der Wert des vorhergehenden Tneu, der bei der vorhergehenden Programmoperation als Tneu verwendet wurde, wird in Talt1 als die Periodendaten eines Durchlaufs vorher, d.h. 180º CA vorher, eingestellt. Ähnlich werden die vorhergehenden Periodendaten Taltl in Talt2 dieses Durchlaufs als die Periodendaten zweier Durchläufe vorher, d.h. eine Umdrehung vorher, eingestellt. Ferner werden die vorhergehenden Periodendaten Talt2 in Talt3 dieses Durchlaufs als die Periodendaten dreier Durchläufe vorher, d.h. 540º CA vorher, eingestellt. Ferner werden die vorhergehenden Periodendaten Talt3 in Talt4 dieses Durchlaufs als die Periodendaten vierer Durchläufe vorher, d.h. zwei Umdrehungen vorher, eingestellt.
Im nachfolgenden Schritt 2 wird der Fehlzündungs-Unterscheidungswert LU aus den folgenden Gleichungen unter Verwendung der letzten Periodendaten Tneu, der Daten Talt2 von einer Umdrehung vorher, d.h. der Periodendaten von einem halben Zyklus vorher, und der Daten Talt4 von zwei Umdrehungen vorher, d.h. den Periodendaten von einem Zyklus vorher, die in Schritt 1 erhalten werden, berechnet.
LU = (Talt2 - Talt4) - (Tneu - Talt2)/Talt4
Die obige Gleichung hat die gleiche Bedeutung wie die folgende Gleichung, die verwendet wird, um den Unterscheidungswert LU, der näherungsweise der Änderung des Durchschnitts des effektiven Drucks in jedem Zylinder entspricht, zu berechnen. Deshalb ist es möglich, die Änderung des Durchschnitts des effektiven Drucks in dem Zylinder, der im Zustand des Verbrennungshubs in der vorhergehenden TDC-Periode ist, vorauszusetzen.
LUn = (halb - alt) - (neu - halb)/alt
Wobei "neu" die letzten 180º-Periodendaten darstellt, "halb" die 180º-Periodendaten einer Umdrehung vorher darstellt, und "alt" die 180º-Periodendaten von zwei Umdrehungen vorher darstellt.
Nachdem der Fehlzündungs-Unterscheidungswert LU in Schritt 2 berechnet ist, springt der Ablauf zu Schritt 3, indem unterschieden wird, ob der Wert LU negativ ist oder nicht, d.h. ob der Durchschnitt des effektiven Drucks abnimmt oder nicht.
Wenn der Wert LU negativ ist, was bedeutet, daß der mittlere effektive Druck abnimmt, springt der Ablauf zu Schritt 4, in dem die negativen Daten von LU zeitlich nacheinander unter Verwendung der vorangegangenen letzten negativen Daten von LU erneuert werden. D.h., die Daten werden derart erneuert, daß die letzten negativen Daten von LU, die bei diesem Durchlauf in Schritt 2 berechnet wurden, in "altlu [0]" als die letzten Daten eingestellt werden, daß die vorangegangenen negativen Daten "altlu [0]" von LU, die bei der letzten vorangegangenen Operation als negativ berechnet wurden, in "altlu [1)" eingestellt werden, daß die vorangegangenen negativen Daten LU, die vorher in das vorhergehende "altlu [1]" eingestellt wurden, in "altlu [2]" eingestellt werden, und daß die vorangegangenen negativen Daten LU, die vorher im vorangegangenen "altlu [2]" eingestellt wurden, in "altlu [3]" eingestellt werden, so daß die vier Daten des Unterscheidungswertes als die letzten negativen Daten von LU gespeichert werden.
Im nächsten Schritt 5 wird der Zähler i auf Null zurückgestellt, um die vier Daten nacheinander zu vergleichen, um den minimalen Wert der vier negativen LU-Daten abzutasten. Ferner wird zur gleichen Zeit der Wert LU, der bei diesem Durchlauf berechnet wurde, temporär als der minimale Wert "min" eingestellt.
Im Schritt 6 wird unterschieden, ob der Zähler i kleiner ist als vier oder nicht. Wenn der Zähler i kleiner ist als vier, springt der Ablauf zu Schritt 7. Im Schritt 7 werden die Daten "altlu [i]" mit den Daten "min" verglichen. Sind die Daten "altlu [i]" größer als die Daten "min", springt der Ablauf weiter zu Schritt 8, in dem die Daten von LU, die nun in "altlu [i]" eingestellt sind, durch die Daten "min" erneuert werden. Ferner wird, ungeachtet des Ergebnisses der Unterscheidung in Schritt 7, der Zähler i in Schritt 9 um 1 erhöht.
Genauer gesagt werden zuerst die letzten Daten von LU als die minimalen Daten "min" eingestellt, dann werden die Daten "min" mit den Daten "altlu [0]" verglichen. Gemäß des Ergebnisses dieses Vergleichs werden die kleineren Daten als "min" eingestellt. Die Daten "min" werden ferner mit den Daten "altlu [1]", "altlu [2]" und "altlu [3]" einzeln verglichen, so daß der kleinste Wert von den vier negativen Daten von LU abgetastet wird.
In dieser oben genannten Art und Weise werden die minimalen Daten "min" aus vier früheren negativen Daten von LU abgetastet. Danach wird in Schritt 10 das Änderungsverhältnis des Unterscheidungswertes LU aus dem absoluten Wert der Abweichung zwischen den letzten Daten von LU, die bei diesem Durchlauf in Schritt 2 berechnet wurden, und den vorangegangenen Daten von LUalt, die im vorherigen Schritt 2 der vorangegangenen Operation des Programms, der 180º CA vorher durchgeführt wurde, bestimmt. Der absolute Wert des Änderungsverhältnisses wird zu "Dlu" eingestellt.
Wenn eine Fehlzündung auftritt, wird die Abweichung von LU zwischen den Zylindern groß, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Deshalb kann in dem Fall, daß die Daten von "Dlu" kleiner sind, als ein vorbestimmter Wert, d.h. der Wert LU ändert sich nicht wesentlich, angenommen werden, das die Änderung des mittleren effektiven Drucks durch eine Ungleichmäßigkeit der Verbrennung zwischen den Zylindern verursacht wird, und nicht eine Folge einer Fehlzündung in dem Zylinder ist. Andernfalls kann in dem Fall, daß die Daten von "Dlu" größer sind, als der vorherbestimmte Wert, angenommen werden, daß die Änderung des mittleren effektiven Drucks durch das Auftreten einer Fehlzündung in dem Zylinder verursacht wird.
Im nachfolgenden Schritt 11 werden die Daten von LU, die bei diesem Durchlauf in Schritt 2 berechnet wurden, zum Zweck der nächsten Berechnung in Schritt 10 bei der nachfolgenden Operation des Programms zu "LUalt" eingestellt.
Im nächsten Schritt 12 werden die Daten von "Dlu", die den Unterschied des Wertes LU zwischen den Zylindern darstellen, unter Verwendung der Motordrehzahl korrigiert. Genauer gesagt wird angenommen, wenn die Daten von "Dlu" größer sind als der vorbestimmte Wert, daß der mittlere effektive Druck im Zylinder sich aufgrund des Auftretens einer Fehlzündung in dem Zylinder geändert hat. Jedoch unterscheidet sich die Art der Druckänderung oder des Druckunterschiedes des fehlgezündeten Zylinders im Vergleich zu den normalen Zylindern entsprechend der Motordrehzahl, wie aus Fig. 6 gesehen werden kann. D.h., der Unterschied der Daten LU zwischen den Zylindern wird groß, je nachdem, wie die Motordrehzahl gesenkt wird. Deshalb werden in Schritt 12 die Daten von "Dlu" als Reaktion auf die Motordrehzahl kompensiert, so daß "Dlu" erhöht wird, je nachdem ob die Motordrehzahl höher wird, wodurch die Daten von "Dlu" ungeachtet der Drehzahl des Motors verwendet werden können. Die Daten von "Dlu" werden derart korrigiert, daß das Quadrat der Motordrehzahl (rpm) mit dem Wert von "Dlu" multipliziert wird und durch einen vorbestimmten Wert dividiert wird, um die Figur der Größenordnung von "Dlu" anzupassen. Durch das Korrigieren der Daten von "Dlu" als Reaktion auf die Motordrehzahl, wie oben erwähnt wurde, wird es unnötig, eine Tabelle von Koeffizienten X für jede Drehzahl des Motors vorzubereiten, was es ermöglicht, Kapazität des ROMs zu sparen.
Im nächsten Schritt 13 wird der Koeffizient X zum Einstellen des Schnittpegels SL durch Korrigieren der minimalen Daten "min" auf der Basis der Daten von "Dlu", die im vorangegangenen Schritt 12 als Reaktion auf die Drehzahl korrigiert wurden und den Unterschied des Wertes LU zwischen den Zylindern darstellen, aus der Tabelle zurückgewonnen.
Wenn die Daten von "Dlu" größer sind als ein vorbestimmter Wert, wird der Koeffizient X gemäß dem erhöhten Betrag von "Dlu" als ein Wert eingestellt, der kleiner als 1 ist. Andererseits wird der Koeffizient X als ein großer Wert eingestellt, so wie "Dlu" klein wird, wenn die Daten von "Dlu" kleiner sind als ein vorbestimmter Wert. Gemäß einer derartigen Anordnung wird es möglich, eine falsche Unterscheidung der Fehlzündung aufgrund des Wertes LU, der größer ist als der Schnittpegel SL durch Einstellen des Schnittpegels als ein Wert, der kleiner ist als der minimale Wert "min" zu vermeiden, wenn "Dlu" kleiner ist, als der vorherbestimmte Wert und der Wert LU sich nicht sehr stark zwischen den Zylindern unterscheidet, die den Zustand darstellen, in dem der Motor ohne das Auftreten einer Fehlzündung arbeitet. Andererseits wird der Schnittpegel als ein Wert, der größer ist, als der minimale Wert "min" und nahe Null eingestellt, so daß die Fehlzündung durch Unterscheiden, daß der Wert LU kleiner ist als der Schnittpegel SL erfaßt wird, wenn "Dlu" größer ist als der vorbestimmte Wert und sich der Wert LU stark zwischen den Zylindern unterscheidet.
Im Schritt 13 wird wie oben erwähnt der Koeffizient X zum Bestimmen des Schnittpegels SL durch Multiplizieren des minimalen Werts "min" mit dem Koeffizienten X eingestellt. Nach dem Schritt 13 springt der Ablauf zu Schritt 14, in dem der Schnittpegel SL durch Multiplizieren des Koeffizienten X mit "min", welches der kleinste Wert ist, der aus den vier vorangegangenen negativen Daten von LU, die im Verfahren der Schritte 5 bis 9 abgetastet wurden, erhalten wurde, bestimmt. Der Schnittpegel SL, der in diesem Schritt bestimmt wurde, wird mit den Daten von LU im Schritt 15, der nachfolgend beschrieben ist, verglichen, so daß der fehlgezündete Zylinder durch Erfassen des Zylinders, in dem der mittlere effektive Druck Pi reduziert ist, unterschieden wird.
Wie oben erwähnt, wird der Schnittpegel SL auf der Grundlage des Änderungsverhältnisses "Dlu" des Unterscheidungswertes LU und der Daten von "min" bestimmt. Daher wird, wie in Fig. 4 gezeigt ist, der Schnittpegel SL als Reaktion auf den Wert LU geändert, selbst wenn die Zustände der Drehzahl und der Motorlast die gleichen sind. Demgemäß wird es möglich, eine Fehlunterscheidung einer Fehlzündung durch Einstellen des Schnittpegels SL weit unter den Wert LU im Zustand des normalen Motorbetriebs ohne das Auftreten einer Fehlzündung zu vermeiden. Es wird ferner moglich, den fehlgezündeten Zylinder durch Ändern des Wertes des Schnittpegels SL auf den Wert, der größer ist als der Wert von "min" als Reaktion auf den Pegel von LU, wenn die Fehlzündung auftritt, zuverlässig zu erfassen. Da die variable Einstellung des Schnittpegels SL ausschließlich durch das Ausführen der Anpassung des Koeffizienten X automatisiert werden kann, wird es außerdem möglich, den Anpassungsprozeß des Schnittpegels SL zu vereinfachen und Speicherkapazität des ROM zu sparen.
Im Schritt 15 wird der Schnittpegel SL, der in Schritt 14 bestimmt wurde, mit dem Wert LU, der bei diesem Durchlauf berechnet wurde, verglichen, um zu unterscheiden, ob der Wert LU kleiner ist als der Schnittpegel SL oder nicht.
Wenn unterschieden wurde, daß der Wert LU unter dem Schnittpegel SL ist, wird in Schritt 16 eine Flag unterschieden. Die Flag wird derart eingerichtet, daß sie, wenn der Wert LU negativ ist, im Schritt 27, wie später beschrieben wird, auf Eins gesetzt wird, wohingegen sie, wenn der Wert LU Null oder größer ist, im Schritt 28 auf Null gesetzt wird. Deshalb wird, wenn die Flag im Schritt 16 als Null unterschieden wurde, angenommen, daß unterschieden wurde, daß der Wert LU zur anfänglichen Zeit, zu der der Wert LU negativ wird, unter dem Schnittpegel SL ist. In diesem Fall wird auf der Grundlage des letzten Wertes LU dieses Durchlaufs angenommen, daß der Zylinder, der die Abnahme des mittleren effektiven Druckes zeigt, der fehlgezündete Zylinder ist, und der Ablauf springt zu Schritt 17.
Im Schritt 17 wird abhängig von dem Zylinder, zu dem der TDC von direkt vor dem Kompressions-TDC gehört, ein Zylinder im Verbrennungshub, der die abgetastete TDC-Periode als letztes beeinflußte, spezifiziert, und der spezifizierte Zylinder wird auf der Grundlage des Wertes LU dieses Durchlaufs als der fehlgezündete Zylinder bestimmt.
Genauer gesagt ist, z.B., wenn der Kompressions-TDC dieses Durchlaufs zu Zylinder #2 gehört, und wenn die Zündreihenfolge #1 T #3 T #4 T #2 ist, der Zylinder direkt vor dem Kompressions-TDC Zylinder #4, in welchem der Verbrennungshub stattfindet. Der Verbrennungszustand von Zylinder #4 beeinflußt die Periode, die gemessen wird und als Basis der Berechnung des Unterscheidungswertes LU verwendet wird. Daher wird das Auftreten der Fehlzündung im Zylinder #4 auf der Grundlage des Wertes LU, der bei diesem Durchlauf als unter dem Schnittpegel SL unterschieden wurde, erfaßt. Danach springt der Ablauf zu Schritt 18, in dem der Zähler zum Zählen der Fehlzündungs-Auftrittszahl erhöht wird, so daß die Zählzahl C4 um 1 erhöht wird.
Ähnlich wird vorausgesetzt, daß die Fehlzündung in dem Zylinder stattfindet, der sich gerade vor dem Kompressionshub des Zylinders, zu dem der Kompressions-TDC dieses Durchlaufs gehört, in dem Verbrennungshub befindet. Unter der oben genannten Voraussetzung werden die Fehlzündungserfassungszahlen C1 bis C3 jeweils für jeden Zylinder hochgezählt (Schritte 19 bis 21). Andererseits stellt die Flag den Zustand, in dem der Wert LU gehalten wird, um negativ zu sein, wie in Fig. 5 dargestellt ist, dar, wenn unterschieden wurde, daß die Flag auf Eins gesetzt ist. In diesem Fall ist es richtig, den fehlgezündeten Zylinder auf der Grundlage des Wertes LU, der zuerst negativ wird, zu spezifizieren. Daher wird der fehlgezündete Zylinder als der spezifiziert, der im Verbrennungshub zweier Durchläufe vorher vor dem Verbrennungshub des Zylinders, der als der letzte Kompressions- TDC-Schritt 22 spezifiziert wurde, ist.
D.h., wenn vorausgesetzt wird, daß Zylinder #4 der Zylinder des Kompressions-TDC dieses Durchlaufs ist, ist der Zylinder #3 der Zylinder im Verbrennungshub direkt vor dem Kompressions-TDC des Zylinders #4, und der Zylinder eines Durchlaufs vor dem Kompressions-TDC ist der Zylinder #1. Daher wird angenommen, daß Zylinder #1 fehlgezündet ist, wenn im Schritt 22 unterschieden wird, daß der Verbrennungszylinder der Zylinder #4 ist, und der Ablauf springt weiter zu Schritt 23, in dem das Zählregister C1 zum Hochzählen der Fehlzündungs-Erfassungszahl des Zylinders #1 um einen Schritt hochgezählt wird.
Ähnlich wird angenommen, daß Zylinder #3, #4 oder #2 fehlgezündet ist, wenn unterschieden wird, daß Zylinder #2, #1 oder #3 der Verbrennungszylinder ist, und die jeweilige Fehlzündungs-Erfassungszahl wird hochgezählt (Schritte 24 bis 26).
In dem Fall, daß der fehlgezündete Zylinder spezifiziert ist, und die Fehlzündungszahl des Zylinders wie oben erwähnt hochgezählt ist, wird die Flag im Schritt 27 auf Eins gesetzt. Ebenso wird in dem Fall, daß im Schritt 15 unterschieden wird, daß der Wert LU negativ und über dem Schnittpegel SL ist, die Flag im Schritt 27 ebenfalls auf Eins gesetzt.
Ferner springt der Ablauf weiter zu Schritt 28, in dem die Flag auf Null gesetzt wird, wenn im Schritt 3 unterschieden wird, daß der Wert LU größer als Null ist.
Nachdem die Flag in Schritt 27 oder 28 gesetzt wurde, springt der Ablauf weiter zu Schritt 29, in dem unterschieden wird, ob die Zählzahl "cnt" zum Zählen der Ausführungszahl des Programms eine vorbestimmte Zahl, z.B. eintausend, erreicht oder nicht. In dem Fall, bei dem die Zählzahl "cnt" kleiner als die vorbestimmte Zahl ist, wird die Zahl "cnt" im Schritt 30 um eins erhöht und das Programm wird beendet. Dagegen wird die Zahl "cnt" im Schritt 31 auf Null zurückgestellt, wenn die Zahl "cnt" größer als eine vorbestimmte Zahl ist. Danach wird auf der Grundlage des Fehlzündungsauftrittsverhältnisses jedes Zylinders in jedem der Schritte 32 bis 39 das Fehlzündungsauftreten bezüglich jedes Zylinders angezeigt.
Im Schritt 32 wird eine Fehlzündung des Zylinders #1 in der folgenden Art und Weise alarmiert, Die Daten von C1, in denen die Fehlzündungs-Erfassungszahl des Zylinders #1 gespeichert ist, werden mit einer vorbestimmten Zahl, z.B. 40, verglichen. D.h., es wird für die Zahl der Fehlzündungserfassung des Zylinders #1 unterschieden, ob während einer vorbestimmten Periode vom Zählstart bis zu der Zeit, zu der die Zählzahl "cnt" einen vorbestimmten Wert erreicht, eine Fehlzündung öfter als eine vorbestimmte Anzahl erfaßt wurde oder nicht. Wenn die Fehlzündungszahl größer ist als der vorbestimmte Wert, springt der Ablauf weiter zu Schritt 33, in dem das Fehlzündungsauftreten des Zylinders #1 auf dem Armaturenbrett des Fahrzeugs, in dem der Motor 1 befestigt ist, angezeigt alarmiert wird.
Ähnlich werden die Daten von C2 bis C4, in denen die Fehl zündungs-Erfassungszahlen der Zylinder #2 bis #4 jeweils gespeichert sind, mit einer vorbestimmten Zahl verglichen. Dadurch wird für die Fehlzündungshäufigkeit jedes Zylinders unterschieden, ob die Häufigkeit größer ist als ein vorbestimmter Wert oder nicht. Existiert ein Zylinder, bei dem häufiger eine Fehlzündung auftritt als eine vorbestimmte Anzahl, wird der Zylinder in der gleichen Art und Weise, wie oben bezüglich des Zylinders #1 erwähnt wurde (Schritt 34 bis 39), angezeigt und alarmiert.
Nachdem die Fehlzündungshäufigkeit jedes Zylinders durch Vergleichen der Fehlzündungs-Zählzahldaten C1 bis C4 jeweils mit der vorbestimmten Zahl unterschieden ist, werden die Daten C1 bis C4 auf Null zurückgestellt. Danach werden neue Daten der Fehlzündungs-Erfassungszahl für jeden Zylinder jeweils in C1 bis C4 eingestellt. Die neuen Daten werden während der vorbestimmten Periode erfaßt, bis die Zählzahl "cnt" eine vorbestimmte Zahl erreicht.
Wie oben erwähnt, wird der Zylinder angezeigt und ein Alarm wird ausgelöst, wenn die Fehlzündungshäufigkeit eines Zylinders größer wird als ein vorbestimmter Wert. Jedoch muß bemerkt werden, daß zusätzlich zu einer derartigen Anzeigeund Alarm-Funktion eine Ausfall-Schutzsteuerung durchgeführt werden kann, wie z.B. ein Stoppen der Kraftstoff zufuhr zu dem fehlgezündeten Zylinder.
Die Fehlzündung im Zylinder wird derart erfaßt, daß der Fehlzündungs-Unterscheidungswert LU aus den Meßergebnissen der Umlaufperiode berechnet wird, wobei der Wert LU im wesentlichen dem Änderungsverhältnis des mittleren effektiven Drucks in jedem Zylinder entspricht, und daß der fehlgezündete Zylinder auf der Grundlage des Werts LU unterschieden wird. Jedoch wird eine Rauhigkeit der Motorumdrehung nicht nur durch eine Fehlzündung verursacht, sondern auch durch eine Torsionsvibration des Kraftfahrzeugs bei Übergangsantriebsbedingungen. Daher könnte, unabhängig von der Einstellung des Schnittpegels für den Unterscheidungswert LU die Fehlzündung im Zylinder manchmal aufgrund der Torsionsvibration des Fahrzeugs fehlerfaßt werden.
Fig. 7 stellt eine Hardwarestruktur dar. Ein Zündreferenzsensor 11 gibt ein Zündreferenzsignal REF aus, das für jeden Zylinder eines Vierzylinder-Motors mit innerer Verbrennung eine Zündsteuer-Referenzposition bestimmt. Das Signal REF ist ein Impulssignal, das an einer Position 70º vor dem oberen Kompressionstotpunkt (BTDC 70º) jedes Zylinders entsteht. Ferner wurde eine Anordnung erstellt, so daß der Zündreferenzimpuls für den Zylinder #1 von denen der anderen Zylinder unterschieden werden kann.
Das Ausgabesignal REF des Sensors 11 ist die Eingabe zu einer Steuereinheit 12, die die Zündung des nicht gezeigten Vierzylinder-Motors steuert. Die Steuereinheit 12 steuert die Zündeinstellung jedes Zylinders derart, daß jeder Impuls eingerichtet ist, um jedem Zylinder auf der Grundlage des Referenzimpulses für den Zylinder #1 zu entsprechen, und daß die Einheit die gewünschte Zündwinkelposition auf der Grundlage der Referenzposition, an der das Impulssignal entsteht, erfaßt (genauer gesagt eine Startposition des Zündstroms zu der Zündspule und eine Endposition des Stroms). Es muß bemerkt werden, daß in diesem speziellen Ausführungsbeispiel die Zündreihenfolge in der Form #1 T #3 T #4 T #2 eingerichtet ist.
Ferner ist ein TDC-Sensor 13 eingerichtet, um ein TDC-Signal auszugeben, welches ein Impulssignal ist, das an einem oberen Kompressionstotpunkt jedes Zylinders (Kompressions-TDC) entsteht. Das TDC-Signal ist ebenfalls eine Eingabe für die Steuereinheit 12.
Es muß bemerkt werden, daß der Zündreferenzsensor 11 und der TDC-Sensor 13 eingerichtet sind, um rechteckige Impulssignale, wie in Fig. 7 gezeigt ist, zu bilden, z.B. durch Bilden eines Vorsprungs an einer vorbestimmten Position auf einer Signalscheibenplatte, die koaxial mit einer Nockenwelle rotiert, wobei der Vorsprung durch einen elektromagnetischen Aufnehmer erfaßt wird, um ein induziertes elektromotorisches Impulssignal mit einem Intervall des Erfassens des Vorsprungs zu erhalten, und wobei das Impulssignal durch einen Nulldurchgangs-Comparator verarbeitet wird.
Ferner ist ein Drosselsensor 14 eingerichtet, um unter Verwendung eines Potentiometers die Öffnung (TVO; TVO = Throttle Valve Opening) des Drosselventils, das den Ansaugluftbetrag zu dem Motor in Zusammenarbeit mit einem nicht gezeigten Gaspedal steuert, zu erfassen. Das TVO-Erfassungsausgabesignal des Sensors 14 ist ebenfalls eine Eingabe zu der Steuereinheit 12. Die Steuereinheit 12 ist nicht nur wirksam, um die Zündeinstellung jedes Zylinders zu steuern, sondern auch, um den fehlgezündeten Zylinder auf der Grundlage des Erfassungssignals von den oben genannten Sensoren zu erfassen und die Identifizierungszahl des fehlgezündeten Zylinders zu kodieren, um den fehlgezündeten Zylinder auf einer Anzeigevorrichtung 15, die z.B. auf dem Armaturenbrett oder in der Nähe des Fahrersitz es des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, wie später beschrieben wird, anzuzeigen.
Die Funktion der Steuerung der Fehlzündungserfassung durch die Steuereinheit 12 ist nachfolgend bezugnehmend auf die Flußdiagramme der Figuren 8 bis 10 beschrieben. Die die Bestandteile bildenden Einrichtungen, wie z.B. die Fehlzündungs-Unterscheidungswert-Berechnungseinrichtung, die Fehlzündungszylinder-Unterscheidungseinrichtung und die Fehlzündungsunterscheidungs-Verhinderungseinrichtung im Übergangsantriebszustand, sind als Softwareeinrichtungen vorgesehen, wie in den Flußdiagrammen der Figuren 8 bis 10 dargestellt ist. Ferner ist die Umlaufperioden-Meßeinrichtung aus dem TDC-Sensor 13 und der Steuereinheit 12 aufgebaut. Ferner ist die Übergangsantriebszustands-Erfassungseinrichtung aus dem Drosselsensor 14 und der Steuereinheit 12 aufgebaut.
Zuerst wird nachfolgend das Programm des Flußdiagramms, das in Fig. 8 dargestellt ist, erklärt.
Das Programm wird mit sehr kleinen Zeitintervallen (z.B. 10 Millisekunden) durchgeführt. Im Schritt 51 wird das Drosselventil-Öffnungssignal (TVO-Signal), das von dem Drosselsensor 14 ausgegeben wird, in die Einheit eingegeben. Im nächsten Schritt 52 berechnet die Einheit das Öffnungsänderungsverhältnis ΔTVO, das als das Änderungsverhältnis der Ausführungsperiode dieser Programmroutine verwendet wird.
Danach unterscheidet die Einheit im Schritt 53, ob das Verhältnis ΔTVO, das im Schritt 52 berechnet wurde, beinahe Null ist oder nicht.
Wenn unterschieden wird, daß das Verhältnis ΔTVO nicht Null ist, d.h., wenn der Motor im Zustand einer Übergangsantriebsbedingung ist, springt der Ablauf zu Schritt 54, in dem eine vorbestimmte Zahl (z.B. 300) in den Zeitgeber (tmr) eingestellt wird.
Andererseits springt der Ablauf zu Schritt 55, in dem die Einheit unterscheidet, ob der Zeitgeber (tmr) Null ist oder nicht, wenn im Schritt 53 unterschieden wird, daß das Verhältnis ΔTVO beinahe Null ist. Der Zeitgeber wird, wie oben genannt, in dem Übergangsantriebszustand, in dem sich die Drosselventilöffnung (TVO) ändert, auf eine vorbestimmte Zahl eingestellt. Daher ist kurze Zeit nach dem Schalten von dem Übergangsantriebszustand zu dem normalen Antriebszustand der Zeitgeber nicht auf Null eingestellt. Wenn im Schritt 55 unterschieden wird, daß der Zeitgeber nicht Null ist, springt der Fluß weiter zu Schritt 56, in dem der Zeitgeber durch eine Erniedrigung um 1 heruntergezählt wird.
Genauer gesagt wird der Zeitgeber im Zustand der Übergangsantriebsbedingung, die auf der Grundlage der Drosselventilöffnung unterschieden wird, auf eine vorbestimmte Zahl eingestellt. Ferner wird die Einstellzahl des Zeitgebers jedesmal, wenn das Programm ausgeführt wird, um eine Erniedrigung von 1 erniedrigt, wenn der Motorantriebszustand vom Übergangszustand zum normalen Zustand geschaltet wird. Es wurde eine Anordnung erstellt, so daß die Einstellzahl des Zeitgebers in einer vorbestimmten Zeit (Periode) abhängig von der anfänglichen Einstellzahl, beginnend vom Zeitpunkt des Schaltens in den normalen Antriebszustand, nicht Null wird. Deshalb ist es durch die Unterscheidung, ob die Zeitgeberzahl Null ist oder nicht, möglich, zu unterscheiden, ob eine vorbestimmte Zeit vergangen ist oder nicht, seit der Antriebszustand vom Übergangszustand zum normalen Zustand geschaltet ist.
Fig. 9 zeigt ein Flußdiagramm des Programms zum Einstellen des Zählers (Icnt) zum Spezifizieren des fehlgezündeten Zylinders bei der Fehlzündungszylinder-Erfassungsoperation, die bei jedem TDC, wie später beschrieben wird, ausgeführt wird. Diese Routine des Programms wird jedesmal ausgeführt, wenn der Zündreferenzsensor 11 das Referenzsignal REF mit einem Intervall von BTDC 70º ausgibt.
Das Signal REF ist derart eingerichtet, daß der Impuls für die Zündreferenz des Zylinders #1 von den anderen Impulsen unterschieden werden kann, wie vorher erwähnt wurde, um jeden Impuls einzurichten, um jedem Zylinder zu entsprechen. Gemäß dem Programm des Flußdiagramms von Fig. 9 unterscheidet die Einheit in den Schritten 61, 63, 65 und 67, für welchen Zylinder das Signal REF dieses Durchlaufs als eine Zündeinstellungsreferenz verwendet werden soll. Die Identifizierungszahl des unterschiedenen Zylinders wird in den Schritten 62, 64, 66 und 68 in den Zähler (Icnt) eingestellt.
Fig. 10 zeigt ein Flußdiagramm eines Fehlzündungs-Unterscheidungsprogramms. Dieses Programm wird bei jedem Entstehungspunkt des TDC-Impulssignals, das von dem TDC-Sensor 13 ausgegeben wird und bei jeder Kompressions-TDC-Position jedes Zylinders entsteht, ausgeführt. Zuerst unterscheidet die Einheit im Schritt 71 den Wert des Zählers (Icnt), auf den die Identifizierungszahl des Zylinders als Reaktion auf das Signal REF gemäß dem Flußdiagramm von Fig. 9 eingestellt wird. Danach berechnet die Einheit in den Schritten 72 bis 75 auf der Grundlage des Ergebnisses des Zylinderunterscheidungsprozesses in Schritt 71 den Fehlzündungszylinder-Unterscheidungswert LUn zum Erfassen des Auftretens einer Fehlzündung für jeden Zylinder.
Wenn z.B. im Schritt 71 unterschieden wird, daß Zylinder #3 in den Zähler (Icnt) eingestellt wird, wird der Kompressions-TDC des Zylinders #3 als der Trigger zum Ausführen des diesmaligen Programms, wie in Fig. 11 dargestellt ist, verwendet. Wie später detaillierter beschrieben wird, wird das Auftreten einer Fehlzündung auf der Grundlage der Änderung der Rauhigkeit der Kurbelwinkelgeschwindigkeit in jedem Zyklus erfaßt. Die letzte TDC-Periode wird vom inneren Druck (Verbrennungsdruck) des Zylinders #1 beeinflußt. Daher wird das Auftreten einer Fehlzündung im Zylinder #1 zu dieser Zeit unterschieden. Demgemäß wird in diesem Fall der Unterscheidungswert als LU(1) dargestellt, um zu klären, daß die Daten des LU, die auf der Grundlage der TDC-Periode berechnet sind, zum Unterscheiden der Fehlzündung des Zylinders #1 verwendet werden sollen. D.h., wenn nur der Wert LU, der aus der TDC-Periode berechnet ist, spezifiziert ist, ist es nicht klar, welcher Zylinder fehlgezündet ist. Folglich wird es durch das Hinzufügen des Suffix zu dem Wert LU, um den Zylinder anzuzeigen, der erfaßt werden soll, möglich, aus dem Ergebnis der Berechnung direkt zu unterscheiden, welcher Zylinder fehlgezündet ist.
Der Wert LU wird wie folgt berechnet. Zuerst wird die Entstehungsperiode (180º) des TDC-Impulsausgabesignals des TDC-Sensors 13 gemessen. Von den Meßergebnissen werden zumindest die Daten von 360ºCA vorher (eine Umdrehung, ein halber Zyklus) und die Daten von 720ºCA vorher (zwei Umdrehungen, d.h. ein Zyklus vorher) als der Wert von "halb" bzw. "alt" gespeichert. Ferner werden die letzten Daten der 180º-Periode in "neu" eingestellt. Diese Periodendaten werden in der folgenden Gleichung eingesetzt, um den Fehlzündungs-Unterscheidungswert LU zu berechnen.
LU = (halb - alt) - (neu - halb)/alt
Der Wert LU stellt den Unterschied des dargestellten mittleren effektiven Drucks, d.h. der Änderung oder der Rauhigkeit der Kurbelwinkelgeschwindigkeit in jedem Zyklus, dar. Der Wert LU ist etwa Null, wenn keine Fehlzündung auftritt. Wenn eine Fehlzündung auftritt und der dargestellte mittlere effektive Druck sich ändert, wird der Unterschied größer, so wie die Drehzahl geringer wird und die Motorlast höher wird. Der Betrag des Druckabfalls aufgrund des Auftretens einer Fehlzündung wird durch einen negativen Wert dargestellt. Demgemäß wird es möglich, daß Auftreten einer Fehlzündung durch Unterscheiden, ob der Wert LU kleiner ist als ein vorbestimmter negativer Wert oder nicht, zu erfassen.
Als Reaktion auf das Ergebnis des oben genannten Zylinderunterscheidungsverfahrens in Schritt 71 berechnet die Einheit den Unterscheidungswert LUn für den Zylinder, der zu dieser Zeit unterschieden werden soll (Schritte 72 bis 75). Hierauf unterscheidet die Einheit in Schritt 76, ob das Änderungsverhältnis ΔTVO der Drosselventilöffnung näherungsweise Null ist oder nicht.
Wenn unterschieden wird, daß das Verhältnis ΔTVO beinahe Null ist, springt der Ablauf zu Schritt 77, indem die Einheit unterscheidet, ob der Zeitgeber (tnr) gemäß dem Flußdiagramm von Fig. 8 zu Null eingestellt wird oder nicht.
Wenn im Schritt 77 unterschieden wird, daß der Zeitgeber Null sein soll, befindet sich der Motor in dem Zustand einer stabilen normalen Antriebsbedingung, da die Drosselventilöffnung TVO beinahe konstant ist und die vorbestimmte Zeit nach der Zeit, zu der der Antriebszustand vom Übergangszustand in den normalen Zustand geschaltet wurde, vergangen ist. Daher springt der Ablauf nur zu Schritt 78, indem das Fehlzündungszylinder-Unterscheidungsverfahren durchgeführt wird, wenn unterschieden wird, daß der Zeitgeber wie oben erwähnt, Null sein soll.
In dem Übergangsantriebszustand wird eine Torsionsvibration des Kraftfahrzeugs erzeugt, die die Kurbelwinkelgeschwindigkeit (TDC-Periode) stark beeinflußt, was die Fehlerfassung des fehlgezündeten Zylinders verursachen könnte. Daher wird verhindert, daß das Fehlzündungszylinder-Erfassungsverfahren im Übergangsantriebszustand, in dem die Torsionsvibration des Kraftfahrzeugs erzeugt wird, durchgeführt wird. Der Einfluß der Torsionsvibration auf die Motorumdrehung dauert eine Weile, nachdem die Drosselventilöffnung (CVO) konstant wird (siehe Fig. 12), an. Der Zeitgeber (tnr) mißt eine solche Zeitperiode, in der die Vibration noch einen Einfluß hat, nachdem der Antriebszustand von dem Übergangszustand in den normalen Zustand geschaltet ist, so daß das Fehlzündungszylinder-Erfassungsverfahren nur durchgeführt wird, nachdem die Motorumdrehungsrauhigkeit aufgrund des Übergangsantriebszustands auf ein vernachlässigbares Niveau gedämpft ist.
Folglich wird das Programm ohne Ausführung des Fehlzündungszylinder-Erfassungsverfahrens beendet, wenn im Schritt 76 unterschieden wird, daß das Änderungsverhältnis ΔTVO nicht Null ist, und wenn im Schritt 77 unterschieden wird, daß der Zeitgeber nicht Null ist, so daß die Fehlerfassung des fehlgezündeten Zylinders aufgrund der Umdrehungsrauhigkeit, die durch die Übergangsantriebsbedingungen verursacht wird, zu verhindern.
Im Schritt 78 wird z.B. bezüglich einer elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzvorrichtung ein elementarer Kraftstoffeinspritzbetrag Tp auf der Grundlage des Ansaugluftbetrags oder des Motordrucks und der Motordrehzahl bestimmt. Der Schnittpegel SL zum Unterscheiden der Fehlzündung wird auf der Grundlage der Daten der Motorlast, die durch den elementaren Kraftstoffeinspritzbetrag Tp und die Motordrehzahl N dargestellt werden, bestimmt. Aufgrund einer derartigen Anordnung, bei der der Schnittpegel SL auf der Grundlage der Motorlast und der Motordrehzahl N variabel bestimmt wird, wird es möglich, den Wert LUn als Reaktion auf die Änderung der Motorlast und der Drehzahl zu ändern, so daß die Fehlzündungserfassungsgenauigkeit erhöht wird.
Es ist zu erwähnen, daß der Schnittpegel SL als Reaktion auf den Wert von LU eingestellt werden kann.
Im nächsten Schritt 79 wird einer der Unterscheidungswerte LU(1) des LU(4), die in einem der Schritte 72 bis 75 berechnet werden, mit dem Schnittpegel SL, der im Schritt 78 bestimmt wird, verglichen. Wenn der Unterscheidungswert unter dem Schnittpegel SL liegt, wird der Zylinder der Suffixzahl des LU, d.h., der Zylinder, der vor dem Zylinder der zu dieser Zeit am oberen Totpunkt ist, gezündet ist, als der bestimmt, der fehlgezündet ist. Die Identifizierungszahl des fehlgezündeten Zylinders wird auf der Anzeigevorrichtung 15 (Schritt 80) angezeigt. Dadurch wird der Fahrer über das Auftreten einer Fehlzündung alarmiert und auf die Notwendigkeit einer Überprüfung aufmerksam gemacht.
Es sei bemerkt, daß es, wie in Fig. 5 dargestellt ist, erwünscht ist, wenn alle der fortlaufenden Unterscheidungswerte LU(1) bis LU(4) negativ sind und einer derselben unter dem Schnittpegel SL liegt, zum Zweck der Erhöhung der Erfassungszuverlässigkeit, eine derarte Einrichtung vorzunehmen, daß der Zylinder, der zuerst den negativen Wert zeigt, als fehlgezündet unterschieden wird.
Wie oben erwähnt wurde, ist die Fehlzündungszylinder-Erfassungsoperation während der Zeitperiode, zu der die Drosselventilöffnung TVO geändert wird und bis eine vorbestimmte Zeit vergangen ist, nachdem die Öffnung TVO im wesentlichen konstant wird, verhindert. Jedoch kann die Fehlzündungserfassungsoperation anstelle der oben genannten Anordnung verhindert werden, bis der Motor um eine vorbestimmte Umdrehungszahl gedreht ist, nachdem die Ventilöffnung TVO konstant wird. Ferner wird der Fehlzündungsunterscheidungswert LU auf der Grundlage der TDC-Periode berechnet und die Fehl zündung wird unter Verwendung des Wertes LU erfaßt. Hinsichtlich der Vorrichtung zum Erfassen einer Fehlzündung in einem Zylinder, die die Fehlzündung aus der Änderung oder der Rauhigkeit der Kurbelwinkelgeschwindigkeit in jedem Zyklus erfaßt, wird es möglich, die Zuverlässigkeit der Fehl zündungserfassung durch Verhinderung der Fehlzündungsunterscheidungsroutine im Übergangsantriebszustand des Motors, wie oben beschrieben wurde, zu erhöhen.
Der Wert LU wird auf der Grundlage der TDC-Periode berechnet. Der Winkelbereich zum Messen der Periode kann jedoch anders eingestellt sein, als die TDC-Periode, insbesondere zur weiteren Anhebung der Erfassungsgenauigkeit oder wenn die Fehlzündungserfassung durch Messen der TDC-Periode nicht durchgeführt werden kann. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das nachfolgend beschrieben ist, ist derart eingerichtet, daß andere Perioden als die TDC-Periode verwendet werden, um den Fehlzündungs-Unterscheidungswert LU zu bestimmen.
Die Hardwarestruktur des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist die gleiche wie die in Fig. 2.
Die Steuereinheit 9 erfaßt den fehlgezündeten Zylinder der vier Zylinder gemäß dem Flußdiagramm des Programms, das in Fig. 13 (Fig. 13A, 13B, 13C) dargestellt ist. Die Identifizierungszahl des fehlgezündeten Zylinders wird z.B. in der Nähe des Fahrersitzes des Kraftfahrzeuges angezeigt.
Es sei bemerkt, daß Fig. 13 tatsächlich zwei Programme darstellt, die voneinander verschiedene Ausführungszeitpunkte aufweisen und von einem Zwischenabschnitt des Programms an die gleiche Routine ausführen. Daher wird bei der tatsächlichen Weiterverfolgung des Flußdiagramms eines der zwei Programme ausgeführt, um den fehlgezündeten Zylinder zu erfassen.
Nachfolgend ist zuerst ist die Funktion zum Erfassen einer Fehlzündung des Zylinders auf der Grundlage der Kompressions-TDC-Periode jedes Zylinders beschrieben. Das Programm wird unterbrechend zu dem Zeitpunkt gestartet, zu dem die Eingabe des Triggers-1 empfangen wird, d.h. wenn die Kompressions-TDC-Position am Entstehungspunkt des TDC-Impuls erfaßt wird.
Zuerst wird im Schritt 91 ein freilaufender Zähler, der in jedem sehr kleinen Zeitintervall erhöht wird, auf eine Zählzahl T eingestellt. Von der Zahl T wird die Zahl MT abgezogen, die die Einstellzahl des freilaufenden Zählers in dem Verfahren für die vorangegangene Ausführung des Programms war, d.h. der Kompressions-TDC des letzten Durchlaufs. Das Ergebnis der Subtraktion stellt die hochgezählte Erhöhung Tm in einer Periode eines Intervalls zwischen den Zeitpunkten der Programmausführung dar. Das Programm wird auf der Grundlage der Kompressions-TDC-Periode, wie oben erwähnt wurde, ausgeführt. Folglich stellt die Zahl Tm die Kompressions- TDC-Periode dar. Diese Anordnung stellt die Umdrehungsperioden-Meßeinrichtung dar, die in diesem speziellen Ausführungsbeispiel derart eingerichtet ist, daß eine vorbestimmte Kurbelwinkelposition als der Kompressions-TDC eingestellt wird.
Im nächsten Schritt 92 wird der eingestellte Wert T dieses Durchlaufs als ein erneuerter Einstellwert auf MT eingestellt, um bei der nachfolgenden nächsten Ausführung dieses Programms die Daten von MT als die Daten des letzten Durchlaufs zu verwenden.
Im Schritt 93 werden die Kompressions-TDC-Periodendaten des letzten Wertes Tm0, der Wert Tm1 eines Durchlaufs vorher, der Wert Tm2 zweier Durchläufe vorher und der Wert Tm3 dreier Durchläufe vorher erneuert. Genauer gesagt werden die Daten des vorherigen Tm0, die die letzten Daten in der Programmausführung des letzten Durchlaufs waren, als die Daten Tml dieses Durchlaufs eingestellt, welche die Daten eines Durchlaufs vorher darstellen. Ähnlich werden die vorherigen Daten von Tm1 und Tm2 des letzten Durchlaufs als die Daten von Tm2 bzw. Tm3 dieses Durchlaufs eingestellt. Die Daten von Tm, die im Schritt 91 bei der Programmausführung dieses Durchlaufs berechnet werden, werden als die letzten Daten Tm0 dieses Durchlaufs eingestellt.
Im Schritt 93 wird der Durchschnitt der erneuerten TDC-Periodendaten gemäß der Gleichung berechnet und im "tm" eingestellt.
tm E Tm0 + Tm1 + Tm2 + Tm3/4
In der obigen Formel stellt Tm0 + Tm1 + Tm2 + Tm3 die Periodendaten von zwei Umdrehungen (720º CA) des Motors 1 dar, da jeder der vier Faktoren der Gleichung die Periodendaten von jeweils 180º CA darstellt. Der Durchschnitt "tm" der Gleichung stellt offensichtlich die 180º CA-Periodendaten dar. Jedoch können die Daten von "tm" als die Daten verwendet werden, die die Periode von zwei Umdrehungen des Motors darstellen, da Schwankungen der Faktoren Tm0, Tm1, Tm2 und Tm3 in der Gleichung gelöscht werden.
Danach werden im Schritt 95 die Daten von "tm", die wie oben beschrieben erhalten wurden, als die letzten Daten von "tm0" eingestellt. Ferner werden die vorher letzten Daten tm0 des letzten Durchlaufs als die Daten von "tm1" des Durchlaufs vor diesem Durchlauf (180º CA vorher) eingestellt. Die Daten tm1 des letzten Durchlaufs werden als die Daten von "tm2" zweier Durchläufe vor diesem Durchlauf (360º CA vorher) eingestellt. Die Daten tm2 des letzten Durchlaufs werden als die Daten von "tm3" dreier Durchläufe vor diesem Durchlauf (540º CA vorher) eingestellt. Die Daten tm3 des letzten Durchlaufs werden als die Daten von "tm4" vierer Durchläufe vor diesem Durchlauf (720º CA vorher) eingestellt.
Die Daten "tm" der Zwei-Umdrehungsperiode werden für jeden TDC jedes Zylinders berechnet und jeweils in der zeitlichen Reihenfolge in "tm0" bis "tm4" gespeichert. Danach wird im Schritt 111, der als die Fehlzündungs-Unterscheidungswert- Berechnungseinrichtung dient, der Unterscheidungswert LU auf der Grundlage des oben erwähnten Periodenmeßergebnisses gemäß der folgenden Gleichung berechnet.
LU E (tm2 - tm4) - (tm0 - tm2)/tm4
Bei der obigen Berechnungsgleichung stellt "tm0" die letzten Daten der Zwei-Umdrehungsperiode dar, "tm2" stellt die Daten der Zwei-Umdrehungsperiode dar, die eine Umdrehung vorher (½ Zyklus vorher) abgetastet wurden, und "tm4" stellt die Daten der Zwei-Umdrehungsperiode dar, die zwei Umdrehungen vorher (1 Zyklus vorher) abgetastet wurden. Wie oben erwähnt, entspricht der Wert LU, der aus der Zwei-Umdrehungsperiode erhalten wurde, näherungsweise dem Änderungsbetrag des mittleren effektiven Drucks in jedem Zylinder.
Bezüglich des Vierzylinder-Motors wird die Kurbelwinkelgeschwindigkeit während der TDC-Periode (180º CA-Periode) aufgrund einer Fehlzündung stark verändert, so daß der Wert LU sich abhängig von dem Auftreten einer Fehlzündung deutlich ändert, was es ermöglicht, die Fehlzündung auf der Grundlage der Kompressions-TDC-Periode (180º CA-Periode) zu erfassen.
Daher ist es nicht notwendig, die Zwei-Drehungsperiode (720º CA-Periode), wie oben im Falle der Erfassung einer Fehlzündung in einem Vierzylinder-Motor erwähnt, zu messen. Bezüglich des Beispiels des Achtzylinder-Motors wird der Motorantriebszustand jedoch beinahe unverändert gehalten, ungeachtet des Auftretens einer Fehlzündung in der Kompressions- TDC-Periode (90º CA-Periode), wie in Fig. 15 dargestellt ist. Daher kann eine Fehlzündung nicht durch die Messung der Kompressions-TDC-Periode (90º CA-Periode) des Achtzylinder-Motors erfaßt werden. Demgemäß wird es notwendig, die 360º CA-Periode oder die 720º CA-Periode zu messen.
Bezüglich des Achtzylinder-Motors kann die Periode z.B. durch Messen der Ein-Umdrehungsperiode des Motors vom Kompressions-TDC jedes Zylinders gemessen werden, wenn die 360º CA-Periode gemessen werden soll. Andererseits kann die 360º CA-Periode derart gemessen werden, daß die Kompressions- TDC-Periode (90º CA-Periode) in einer zeitlich aufeinanderfolgenden Reihenfolge gemessen und gespeichert wird, und daß danach die gespeicherten Daten der 90º CA-Periode summiert werden, um die Daten der 360º CA-Periode zu erhalten. Auf diese Weise kann die 360º CA-Periode oder die 720º CA-Periode gemessen werden, und durch die Verwendung der gemessenen Daten kann das Auftreten einer Fehlzündung zuverlässig in einem Achtzylinder-Motor erfaßt werden.
Folglich ist die oben genannte Periodenmeßanordnung für den Achtzylinder-Motor und andere Motoren, die eine Struktur aufweisen, bei der die Fehlzündung nicht aufgrund des Unterscheidungswerts LU, der auf der Grundlage der Kompressions- TDC-Periode berechnet wurde, erfaßt werden kann- sehr nützlich, da es z.B. durch Experimentieren der Messung der Periode, Änderung des Winkels, der vom TDC-Punkt bis zu dem Zweifachen, Dreifachen oder Vierfachen der TDC-Periode gemessen wird, und durch Berechnen des Wertes LU auf der Grundlage der Daten des Experiments möglich wird, die Fehlzündung auf der Grundlage der Daten der Periodenmessung genau zu erfassen.
Als nächstes wird nachfolgend das andere Programm zum Erfassen der Fehlzündung im Zylinder beschrieben. Dieses Programm wird zu einem Zeitpunkt ausgeführt, der sich von dem oben genannten Ausführungsbeispiel, das bei jedem TDC-Zeitpunkt ausgeführt wird, unterscheidet. Dieses Programm unterscheidet sich von den oben genannten Ausführungsbeispielen in den Schritten vor Schritt 111 zum Berechnen des Wertes LU im Flußdiagramm von Figur 13. Die Schritte nach dem Schritt 111 dieses Programms sind im wesentlichen die gleichen wie jene des oben genannten Ausführungsbeispiels, mit Ausnahme der Ausführungszeitpunkte.
D.h. das Programm, das nachfolgend beschrieben wird, wird jedesmal ausgeführt, wenn ein ATDC 140º erfaßt wird und nicht zu den Zeitpunkten, zu denen TDC erfaßt wird, wie bei dem vorher genannten Programm. Es sei bemerkt, daß der Ausführungszeitpunkt ATDC 140º den Zeitpunkt gerade nach der Messung der Periode des ATDC 45º bis ATDC 135º darstellt. Der Zeitpunkt ist nicht auf ATDC 140º begrenzt. Der Zeitpunkt kann innerhalb einer vorbestimmten Zeit nach ATDC 135º, der durch Zählen der 3º CA-Impulse des TDC-Impulssignals erfaßt wird.
Sobald ein ATDC 140º erfaßt ist, wird das Programm unterbrechend ausgeführt. Zuerst werden im Schritt 101 die letzten Periodendaten von ATDC 45º bis ATDC 135º, die vom Zeitgeber 3 gemessen werden, eingegeben.
Danach wird im Schritt 102 die Dateneingabe im Schritt 101 jeweils bei ATDC 140º in einer zeitlich aufeinanderfolgenden Reihenfolge als tm0, tm1, tm2, tm3 bzw. tm4 registriert, die jeweils die letzten Daten von vier Durchläufen vorher speichern. Genauer gesagt werden die vorherigen Daten von tm0, tm1, tm2 und tm3 des letzten Durchlaufs als die erneuerten Daten von tm1, tm2, tm3 bzw. tm4 dieses Durchlaufs eingestellt. Ferner wird die letzte Dateneingabe im Schritt 101 als tm0 dieses Durchlaufs eingestellt.
Im nächsten Schritt 111 wird der Unterscheidungswert LU auf der Grundlage der Periodendaten von ATDC 45º bis ATDC 135º, die jeweils bei ATDC 140º erneuert werden, berechnet. Der Wert LU wird unter Verwendung der letzten Periodendaten tm0, der Daten tm2 eines halben Zyklusses (eine Umdrehung) zuvor und der Daten tm4 von einem Zyklus (zwei Umdrehungen) vorher berechnet. Die Daten sind jeweils die Periode von ATDC 45º bis ATDC 135º.
Es sei bemerkt, daß es bezüglich des Vierzylinder-Motors möglich ist, den fehlgezündeten Zylinder durch Messen der Kompressions-TDC-Periode zu erfassen, was aus den Figuren 14 und 15 zu sehen ist. Die oben genannte Periode von ATDC 45º bis ATDC 135º entspricht dem Winkelbereich des Vierzylinder-Motors, indem der Verbrennungszustand die Kurbeldrehung stark beeinflußt, wie aus Fig. 14 zu sehen ist. Deshalb wird es durch die Messung der Periode von ATDC 45º bis ATDC 135º und Berechnen des Wertes LU auf der Grundlage der gemessenen Periodendaten möglich, den Wert LU abhängig vom Auftreten einer Fehlzündung deutlicher zu ändern, als in dem Fall, bei dem LU aus den Kompressions-TDC berechnet wurde, wie aus Fig. 14 zu sehen ist. Dadurch wird es möglich, die Zuverlässigkeit der Erfassung einer Fehlzündung im Zylinder zu erhöhen, insbesondere im Niederbelastungs-Antriebszustand, in dem der Wert LU durch das Auftreten einer Fehlzündung nicht stark geändert wird (siehe Fig. 6).
Wie oben erwähnt, wird der Wert LU entweder auf der Grundlage der Zwei-Umdrehungsperiode (720º CA-Periode), die bei jedem Kompressions-TDC gemessen wird, oder auf der Grundlage der Periode von ATDC 45º bis ATDC 135º, die jeweils bei ATDC 140º gemessen wird, berechnet. Danach wird der fehlgezündete Zylinder unter Verwendung des Wertes LU in den Schritten 112 und folgenden erfaßt. Es sei bemerkt, daß der Abschnitt der Schritte 112 bis 126 der Fehlzündungszylinder-Unterscheidungseinrichtung der vorliegenden Erfindung entspricht.
Im Schritt 112 wird unterschieden, ob der Wert LU, der im Schritt 111 dieses Durchlaufs berechnet wurde, negativ ist oder nicht. Wenn der Wert LU negativ ist, was bedeutet, daß der mittlere effektive Druck abnimmt, springt der Ablauf zu Schritt 114. Dagegen springt der Ablauf zu Schritt 113, in dem eine Flag auf Null gesetzt wird, wenn der Wert LU nicht negativ ist.
Im Schritt 114 wird der Wert LU mit dem Schnittpegel SL, der vorher als Reaktion auf die Antriebsbedingungen, wie z.B. Motorlast und Drehzahl, bestimmt wurde, verglichen. In diesem Schritt 114 wird unterschieden, ob der Wert LU kleiner ist als der Schnittpegel SL oder nicht.
Wenn unterschieden wird, daß der Wert LU kleiner ist als der Schnittpegel SL, wird danach im Schritt 115 die Flag unterschieden. Die Flag wird im Schritt 126 auf Eins gesetzt, wie nachfolgend beschrieben wird, wenn der Wert LU negativ ist. Folglich bedeutet es, wenn im Schritt 115 unterschieden wird, daß die Flag Null sein soll, daß der Wert LU zu der Zeit unter dem Schnittpegel SL ist, zu der der Wert LU erstmals negativ wird. In diesem Fall wird vorausgesetzt, daß der fehlgezündete Zylinder der ist, der die Abnahme des mittleren effektiven Drucks, die aus dem Wert LU bestimmt wird, zeigt. Danach springt der Ablauf zu Schritt 116.
Im Schritt 116 wird für den Fall, daß das Programm auf der Grundlage der TDC-Periode ausgeführt wird, der Verbrennungszylinder aufgrund des Zylinders, der zu dieser Zeit bei dem Kompressions-TDC ist, bestimmt. Wenn z.B. zu dieser Zeit der Zylinder #2 beim Kompressions-TDC ist, und wenn die Zündreihenfolge #1 T#3 T#4 T#2 ist, ist der Zylinder #4 im Verbrennungszustand direkt vor dem Kompressions-TDC des Zylinders #2. Der Wert LU wird auf der Grundlage der gemessenen TDC-Periode des Zylinders #2 berechnet, der von der Verbrennung des Zylinders #4 beeinflußt wird. Deshalb wird vorausgesetzt, daß der Zylinder #4 der fehlgezündete Zylinder, der aus dem Wert LU bestimmt wird, welcher als zu dieser Zeit unter dem Schnittpegel SL unterschieden wird, ist. Danach springt der Ablauf weiter zu Schritt 117, in dem die Zählzahl C4 des Fehlzündungsauftretens in dem Zylinder #4 um einen Schritt erhöht wird. Ähnlich wird in der gleichen wie der oben genannten Weise unterschieden, ob die anderen Zylinder fehlgezündet sind oder nicht, und die Zahl des Fehlzündungsauftretens jedes Zylinders wird in den Schritten 118 bis 120 erhöht.
Andernfalls wird, wenn im Schritt 115 entschieden wird, daß die Flag auf 1 gesetzt wird, was bedeutet, daß der Wert LU negativ gehalten ist, wie aus Fig. 5 zu sehen ist, in diesem Fall vorausgesetzt, daß der fehlgezündete Zylinder der ist, der im Verbrennungszustand zwei Durchläufe vor dem Verbrennungszustand des Zylinders am Kompressions-TDC im Schritt 121 dieses Durchlaufs ist, da der fehlgezündete Zylinder aus dem Wert LU, der erstmals negativ wird, korrekt spezifiziert wird.
Genauer gesagt ist der Verbrennungszylinder direkt vor dem TDC-Zylinder der Zylinder #3 und der Zylinder zwei Durchläufe vor dem TDC-Zylinder ist der Zylinder #1, wenn in diesem Durchlauf der Zylinder #4 am Kompressions-TDC ist. Deshalb wird vorausgesetzt, wenn der Zylinder #4 im Schritt 121 als der Verbrennungszylinder unterschieden wird, daß der Zylinder #1 fehlgezündet ist, und die Zählzahl C1 des Fehlzündungsauftretens des Zylinders #1 wird im Schritt 122 um einen Schritt erhöht. Ähnlich wird vorausgesetzt, wenn der Verbrennungszylinder Zylinder #2, #1 oder #3 ist, daß Zylinder #3, #4 oder #2 fehlgezündet ist, und die Zählzahl des Fehlzündungsauftretens des Zylinders wird in den Schritten 123 bis 125 erhöht.
Andererseits wird, wenn die Periode am Beginn von ATDC 140º abgetastet wird, der Zylinder, der in den Schritten 116 und 121 unterschieden wird, bestimmt, der zu sein, der beim nächsten Durchlauf am Kompressions-TDC ist.
Wenn der fehlgezündete Zylinder spezifiziert ist, und die Zahl des Fehlzündungsauftretens desselben erhöht ist, wie oben beschrieben wurde, genauso wenn im Schritt 114 unterschieden wurde, daß der Wert LU negativ und unter dem Schnittpegel SL ist, wird die Flag im Schritt 126 auf 1 gesetzt.
Wenn die Flag im Schritt 113 oder 126 gesetzt ist, springt der Ablauf weiter zu Schritt 127. Im Schritt 127 wird unterschieden, ob die Zählzahl "cnt" der Programmausführung eine vorbestimmte Zahl (z.B. 1000) erreicht oder nicht. Wenn die Zählzahl "cnt" nicht bis zu einer vorbestimmten Zahl hochgezählt ist, springt das Verfahren weiter zu Schritt 128, indem die Zählzahl "cnt" um einen Schritt erhöht wird, und das Programm ist beendet. Dagegen wird die Zählzahl "cnt" im Schritt 129 auf Null zurückgestellt, wenn die Zählzahl "cnt" über einer vorbestimmten Zahl ist. Danach werden Informationen des Auftretens der Fehlzündung für jeden Zylinder auf der Grundlage des Fehlzündungsauftrittsverhältnisses jedes Zylinders in den Schritten 130 bis 137 angezeigt.
Im Schritt 130 wird die Zählzahl C1 der Fehlzündungserfassungszahl des Zylinders #1 mit einer vorbestimmten Zahl (z.B. 40) verglichen. Wenn die Zahl der Fehlzündungserfassung des Zylinders #1 die vorbestimmte Zahl überschreitet, bevor die Zählzahl "cnt" der Programmausführung zu einer vorbestimmten Zahl hochgezählt ist, springt der Ablauf weiter zu Schritt 131, in dem Informationen über das Fehlzündungsauftreten des Zylinders #1 auf dem Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs, in dem der Motor 1 angebracht ist, angezeigt werden, um den Fahrer vor der Fehlzündung zu warnen.
Ähnlich wird bezüglich jedes der verbleibenden Zylinder #2 bis #4 die Fehlzündungserfassungszahl, die in dem entsprechenden Register C2 bis C4 gespeichert ist, mit der vorbestimmten Zahl verglichen, um zu unterscheiden, ob die Fehlzündungshäufigkeit jedes Zylinders größer ist, als ein vorbestimmter Wert oder nicht. Wenn die Fehlzündungshäufigkeit größer ist als der vorbestimmte Wert, werden Informationen über die Fehlzündung dieses Zylinders in der gleichen Art und Weise, wie vorher beschrieben (Schritte 132 bis 137) angezeigt.
Nach dem Vergleichen der Fehlzündungszielwerte C1 bis C4 mit der vorbestimmten Zahl, um jeweils die Fehlzündungsauftrittshäufigkeit jedes Zylinders zu unterscheiden, werden die Zählwerte C1 bis C4 im Schritt 138 auf Null zurückgesetzt. Danach wird die Fehlzündungserfassungszahl während der Zeit, bis die Zählzahl "cnt" hochgezählt ist, um die vorbestimmte Zahl zu erreichen, wiederum gezählt. Die neuen Daten der Fehlzündungserfassungszahl für jeden Zylinder werden jeweils in die Register C1 bis C4 eingestellt.
Es sei bemerkt, daß bei dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel der Schnittpegel SL als Reaktion auf den Fehlzündungs-Unterscheidungswert LU eingestellt werden kann. Ferner kann bei dem Ausführungsbeispiel das Verfahren zum Erfassen einer Fehlzündung im Zylinder im Übergangsantriebszustand verhindert werden.

Claims

1. Verfahren zum Erfassen eines fehlgezündeten Zylinders eines Motors mit innerer Verbrennung mit mehreren Zylindern, das folgende Schritte aufweist:

- Erzeugen eines Kurbelwinkelsignals;

- Messen der Periode für jeden Zylinder und für jeden Motor-Halbzyklus, während der sich die Kurbelwelle über einen vorbestimmten Winkelbereich dreht, basierend auf dem Kurbelwinkelsignal;

- Berechnen (S111) des Unterschieds zwischen einer tatsächlich gemessenen Periode und der einen halben Motorzyklus früher gemessenen Periode;

- Herleiten (S111) eines Fehlzündungs-Unterscheidungswerts (LU) aus dem Änderungsbetrag zwischen dem tatsächlichen Unterschied und dem einen halben Motorzyklus früher berechneten Unterschied;

- Unterscheiden (S112 - S129) für einen fehlgezündeten Zylinder, ob der Fehlzündungs-Unterscheidungswert (LU) eine Schwelle überschreitet,

dadurch gekennzeichnet,

daß der vorbestimmte Winkelbereich kleiner ist, als der zwischen den oberen Totpunkten des Kompressionshubs von aufeinanderfolgenden Zylindern, und den Bereich einschließt, in dem der Verbrennungszustand die Drehzahl der Kurbelwelle stark beeinflußt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Winkelbereich zwischen 45º nach dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs und 135º nach dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß der Fehlzündungs-Unterscheidungswert (LU) auf der Grundlage folgender Gleichung berechnet wird:

LU = (Talt2 - Talt4) - (Tneu - Talt2)/Ti

wobei Tneu die tatsächlich gemessene Periode ist, Talt2 die Periode ist, die einen halben Zyklus vor der aktuellen gemessen wurde, Talt4 die Periode ist, die einen Zyklus vor der aktuellen gemessen wurde und Ti entweder Tneu oder Talt2 oder Talt4 ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch

den Schritt des Erfassens (S76) eines Übergangsantriebszustands des Motors, wobei der Übergangsantriebszustand einen Beschleunigungszustand oder einen Verzögerungszustand einschließt, wobei eine Unterscheidung eines fehlgezündeten Zylinders während dem Übergangsantriebszustand und während einer vorbestimmten Zeit nach dem Erlöschen des Übergangsantriebszustands verhindert wird.

5. Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die Schwelle durch das Berechnen (S3 - S11) eines Änderungsverhältnisses des Fehlzündungs-Unterscheidungswerts (LU) und Einstellen (S13, S14) der Schwelle als Reaktion auf das Änderungsverhältnis variabel eingestellt wird.

6. Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die Motordrehzahl auf der Grundlage des Kurbelwinkelsignals berechnet wird; und

daß die Schwelle durch Berechnen eines Änderungsverhältnisses des Fehlzündungs-Unterscheidungswertes und Einstellen (S12, S13, S14) der Schwelle als Reaktion auf das Änderungsverhältnis und den quadratischen Wert der Motordrehzahl variabel eingestellt wird.

7. Vorrichtung zum Erfassen eines fehlgezündeten Zylinders eines Motors mit innerer Verbrennung mit mehreren Zylindern, die folgende Merkmale aufweist:

- eine Einrichtung zum Erzeugen eines Kurbelwinkelsignals;

- eine Meßeinrichtung zum Messen der Periode für jeden Zylinder und jeden halben Motorzyklus, während der sich die Kurbelwelle um einen vorbestimmten Winkelbereich dreht, basierend auf dem Kurbelwinkelsignal;

- eine Berechnungseinrichtung zum Berechnen (S111) des Unterschieds zwischen einer augenblicklich gemessenen Periode und der Periode, die einen halben Motorzyklus früher gemessen wurde;

- eine Herleitungseinrichtung zum Herleiten (S111) eines Fehlzündungs-Unterscheidungswerts (LU) aus dem Änderungsbetrag zwischen dem augenblicklichen Unterschied und dem Unterschied, der einen halben Motorzyklus früher berechnet wurde;

- eine Unterscheidungseinrichtung zum Unterscheiden eines fehlgezündeten Zylinders, wenn der Fehlzündungs-Unterscheidungswert (LU) eine Schwelle überschreitet,

dadurch gekennzeichnet,

daß der vorbestimmte Winkelbereich kleiner ist als der zwischen den oberen Totpunkten des Kompressionshubs aufeinanderfolgender Zylinder und den Bereich einschließt, in dem der Verbrennungszustand die Drehzahl der Kurbelwelle stark beeinflußt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,

daß die Fehlzündungs-Unterscheidungswert-Berechnungseinrichtung den Fehlzündungs-Unterscheidungswert (LU) auf der Grundlage der folgenden Gleichung berechnet:

LU = (Talt2 - Talt4) - (Tneu - Talt2)/Ti

wobei Tneu die augenblicklich gemessene Periode ist, Talt2 die Periode, die einen halben Zyklus vor dem aktuellen Zyklus gemessen wurde, ist, Talt4 die Periode ist, die einen Zyklus vor dem aktuellen Zyklus gemessen wurde und Ti entweder Tneu oder Talt2 oder Talt4 ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch

eine Übergangsantriebszustands-Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Übergangsantriebszustands des Motors, wobei der Übergangsantriebszustand einen Beschleunigungszustand oder einen Verzögerungszustand einschließt, wobei die Übergangsantriebszustands-Erfassungseinrichtung eine Unterscheidung eines fehlgezündeten Zylinders während des Übergangsantriebszustands und während einer vorbestimmten Zeit nach dem Erlöschen des Übergangsantriebszustands verhindert.

11. Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 7 bis 10, gekennzeichnet durch

eine Schwellen-Veränderungs- und -Einstell-Einrichtung zum variablen Einstellen der Schwelle durch Berechnen eines Änderungsverhältnisses des Fehlzündungs-Unterscheidungswerts (LU) und durch Einstellen der Schwelle als Reaktion auf das Änderungsverhältnis.

12. Vorrichtung nach einem beliebigen Anspruch 7 bis 10, gekennzeichnet durch

eine Einrichtung zum Berechnen der Motordrehzahl auf der Grundlage des Kurbelwinkelsignals; und

eine Schwellen-Veränderungs- und -Einstell-Einrichtung zum variablen Einstellen der Schwelle durch Berechnen eines Änderungsverhältnisses des Fehlzündungs-Unterscheidungswerts und durch Einstellen der Schwelle als Reaktion auf das Änderungsverhältnis und den quadratischen Wert der Motordrehzahl.