(57)【要約】本発明は、複数のシリンダ（３）及びシリンダ（３）毎に１つの噴射装置（５）を持つ噴射システム（４）を有する内燃機関（１）の作動態様の制御方法であって、内燃機関（１）における燃料（６）の燃焼を特徴づけるディジタル測定信号を検出し、ディジタル測定信号を１つの周波数範囲に変換し、変換された測定信号を評価し、その際変換された測定信号の振幅情報により、点火の中止を検出し、点火の中止が検出されると、個々のシリンダ（３）の噴射を所定の期間順次停止し、各シリンダに対して適当なディジタル測定信号を検出して、周波数範囲に変換し、変換された測定信号の評価の際、振幅情報により停止するシリンダ（３）を確認する。更に本発明は、このような方法により内燃機関（１）の作動態様を制御する装置に関する。【選択図】図１
2010511118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ個のシリンダ（３）及びシリンダ（３）毎に１つの噴射装置（５）を持つ噴射システム（４）を有する内燃機関（１）の作動態様の制御方法であって、
ａ）内燃機関（１）における燃料（６）の燃焼を特徴づけるディジタル測定信号を検出し    、
ｂ）ディジタル測定信号を１つの周波数範囲に変換し、
ｃ）変換された測定信号を評価し、その際変換された測定信号の振幅情報により、点火の    中止を検出し、
点火の中止が検出されると、
ｄ）個々のシリンダ（３）の各々の噴射を所定の期間順次停止し、
個々のシリンダ（３）の各々に対して段階ａ）〜ｃ）を反復し、
変換された測定信号のｎ／２次の振幅情報により、中止するシリンダ（３）を確認する方法。
【請求項２】
ディジタル測定信号が、センサ車（１０）により検出される回転数信号であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ディジタル測定信号の変換が離散ハートレー変換により行われることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
段階ｃ）による変換された測定信号の評価が、変換された測定信号の低周波スペクトル成分のスペクトル分析により行われることを特徴とする、請求項１〜３の１つに記載の方法。
【請求項５】
段階ｃ）による変換された測定信号の評価が、０．５次のスペクトル成分の振幅により行われることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
段階ｃ）による変換された測定信号の評価が、変換された測定信号の低周波スペクトル成分の振幅の線形組合わせにより行われることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
段階ｃ）による変換された測定信号の評価が、スペクトル成分と失火を特徴づける閾値（Ｓ）との少なくとも１回の比較を含んでいることを特徴とする、請求項１〜６の１つに記載の方法。
【請求項８】
ディジタル測定信号が、段階ｃ）又はｅ）による評価の前に、内燃機関（１）の少なくとも２つの動作サイクルにわたって検出されることを特徴とする、請求項１〜７の１つに記載の方法。
【請求項９】
段階ｃ）又はｅ）による変換された測定信号の評価の前に、誤差を修正するための引きずり修正が行われることを特徴とする、請求項１〜８の１つに記載の方法。
【請求項１０】
段階ｃ）又はｅ）による変換された回転数測定信号の評価の前に、センサ車（１０）の測定誤差を修正するためセンサ車適合が行われることを特徴とする、請求項１〜９の１つに記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも制御装置（９）、測定装置（１０）、変換装置）（１１）及び評価装置（１２）を含んでいる、先行する請求項の１つに記載の方法により内燃機関（１）の作動態様を制御する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、独立請求項に記載の内燃機関の作動態様の制御方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  自動車における内燃機関は、シリンダへ燃料を噴射するため噴射システムを持っている。噴射システムは、それぞれ１つのシリンダに付属する複数の噴射装置を含んでいる。噴射装置には、制御装置により噴射期間が規定され、この噴射期間中にシリンダへの燃料の噴射が行われ、その際制御装置が個々の噴射装置を完全に停止することもできる。【０００３】  内燃機関において失火の発生が不可避であり、それぞれのシリンダにおいて噴射される燃料−空気混合物の燃焼が行われないため、望ましくない未燃燃料が環境へ達することがある。更にそれにより、現在の自動車に存在する排気ガス後処理システム例えば触媒の永続的な損傷が起こる可能性がある。両方の結果、排気ガスによる環境への負担が高まる。これを大幅に回避するため、国及び国際の法規（例えばＯＢＤＩＩ，Ｅ−ＯＢＤ）が存在して、特に自動車における失火を検出する装置を規定している。【０００４】  ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９６２７９９号明細書から、内燃機関における誤点火を検出するシステム及び方法が公知である。その場合燃焼にとって特有な測定信号が検出され、続いて評価のため周波数分析を受ける。しかし車両にあるコンピュータのメモリ損失を少なくし、誤点火を検出するためのルーチンの処理時間を短くする目的で、誤点火検出のみが重要である。失火の検出後停止するシリンダを確認するのを可能にするシステムは開示されてない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  本発明の基礎になっている課題は、内燃機関の作動の際失火検出とそれに続くシリンダ確認を簡単かつ急速にしかも確実に可能にする、最初にあげた種類の方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明によれば、この課題は請求項１の特徴を持つ方法によって解決される。本発明の核心は、シリンダにおける燃料の燃焼を特徴づけるディジタル測定信号が検出され、評価のためディジタル測定信号が続いて１つの周波数範囲に変換され、評価されて変換された測定信号の振幅情報により、点火の一般的な中止が検出される。後に続くシリンダ確認のため、各シリンダの噴射が所定の期間順次停止される。この期間に、燃焼を特徴づける適当なディジタル測定信号が検出され、評価のため周波数範囲に変換される。変換された測定信号の評価の結果、先行する一般的な失火検出からのｎ／２次の振幅情報との比較において、噴射装置の停止なしに変化があると、検査されるシリンダは中止するシリンダではない。検査されるシリンダの噴射装置は再び始動せしめられる。段階はすべてのシリンダに対して反復される．ｎ／２次の振幅情報に変化がないと、検査されるシリンダが確認されるべき停止したシリンダである。この方法は、自己点火内燃機関及び非自己点火内燃機関において使用可能である。【０００７】  請求項２による測定信号の検出は簡単かつ安価である。回転数測定信号を検出するセンサ車は、一般に内燃機関に存在するので、本発明による方法を実施するために、余分な測定装置は必要でない。【０００８】  請求項３によるディジタル測定信号の変換は、測定信号の特に簡単で確実な評価を可能にする。離散ハートレー変換は、実演算のみによって計算可能である。測定信号は、次数とも称される個々の角周波数に分解される。時間範囲における測定信号の評価とは異なり、離散ハートレー変換では、測定信号中の高周波妨害成分が自動的に除去される。なぜならば、離散ハートレー変換を使用すると、妨害成分の計算を原理的に止めることができるからである。【０００９】  請求項４による変換された測定信号の評価は、計算の割合が多くない。低周波スペクトル成分のスペクトル分析は簡単な評価を可能にし、妨害成分を重畳される高周波スペクトル成分を考慮する必要がない。【００１０】  請求項５による変換された測定信号の評価は、特に簡単である。０．５次のスペクトル成分の振幅は、一般に点火の中止を検出するのに充分である。【００１１】  請求項６による変換された測定信号の評価は、方法の信頼性を高める。【００１２】  請求項７による変換された測定信号の評価は、安定な燃焼の簡単かつ確実な検出を可能にし、所定の閾値により信頼性が調節可能である。【００１３】  請求項８によるディジタル測定信号の平均化は、不均一な燃焼により生じる測定信号の周期的変動の除去を可能にする。内燃機関の少なくとも２つの動作サイクルにわたるディジタル測定信号の算術平均値を形成するのがよい。【００１４】  請求項９による引きずり修正は、例えば内燃機関の慣性モーメントのように寄生効果による誤差の修正を可能にする。このため内燃機関は有利なように試験台上で引きずられ、即ち噴射なしに作動せしめられ、その際測定信号が燃焼の影響なしに検出され、変換され、かつ評価される。測定信号の評価は少なくとも１つの修正値を与え、この修正値が制御装置に記憶され、変換された測定信号の評価の際考慮される。【００１５】  請求項１０による方���は、センサ車の測定誤差の簡単な修正を可能にする。修正は回転数測定信号の変換後に行うこともできる。【００１６】  請求項１１による内燃機関の作動態様の制御方法を実施するための装置は、簡単で急速かつ確実な失火検出、及びそれに続いて停止する少なくとも１つのシリンダの確認を可能にする。装置の利点は、本発明による方法に関連して上述した装置の利点に一致している。【００１７】  装置は、シリンダに付属する少なくとも１つの噴射装置を制御する少なくとも１つの制御装置を含み、制御装置は噴射装置を所定の期間完全に停止させることもできる。更に装置は、少なくとも１つのシリンダにおける燃料の燃焼を特徴づけるディジタル測定信号、なるべく内燃機関のクランク軸に取付けられるセンサ車により検出される回転数信号を検出するための少なくとも１つの測定装置を含んでいる。【００１８】  装置の少なくとも１つの変換装置において、１つの周波数範囲へのディジタル測定信号の変換が行われる。変換された測定信号の振幅情報の評価は、少なくとも１つの評価装置において行われる。評価装置において内燃機関の点火中止が検出される場合、各シリンダにおいて所定時間噴射を順次停止することを、制御装置がインタフェースを介して指示される。評価装置において、変換された測定信号からの偏差が噴射の停止なしに検出される場合、シリンダの噴射装置を再び動作させかつ次のシリンダの噴射装置を停止する指示を、制御装置が受ける。これらの段階がすべてのシリンダに対して反復される。評価装置において、変換された測定信号からの偏差が噴射の停止なしに検出されないと、一時的に停止された噴射装置を持つシリンダが、中止するシリンダであることを確認される。１つより多いシリンダにおいて、燃焼が中止することも起こり得る。燃焼しない燃料が排出されるのを回避するため、特に中止するシリンダの噴射が停止される。【００１９】  本発明のそれ以外の利点及び特徴は、図面による発明の実施例の以下の説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】  内燃機関の作動態様を制御する装置を持つ内燃機関の原理図を示す。
【図２】  点火の中止を検出する方法の概略図を示す。
【図３】  点火の中止が検出された後シリンダ確認方法の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】  図１の内燃機関１は、複数のシリンダ３及び噴射システム４を有するシリンダブロック２を持っている。噴射システム４はシリンダ３の数に相当する数の噴射装置５を含み、燃料６を噴射する噴射装置５が各シリンダ３に付属している。クランク軸７がシリンダブロック２に設けられ、これから引出されている。シリンダ３内で発生される燃料６のエネルギを回転運動に変換するため、クランク軸７が図示しないシリンダピストンに結合されている。
【００２２】  噴射システム４は、更に内燃機関１の作動態様を制御する装置８を持っている。装置８は、所定の噴射期間値により噴射装置５を制御する制御装置９、シリンダ３内の燃料６の燃焼を特徴づけるディジタル測定信号を測定する測定装置１０、測定信号を１つの周波数範囲に変換する変換装置１１、及び変換された測定信号を評価する評価装置１２を含んでいる。測定装置１０は、クランク軸７の引出された端部に設けられて、制御装置９に信号接続されている。測定装置１０はセンサ車として構成されて、クランク軸７の回転数測定信号を検出するため、等間隔の角度標識を持っている。評価装置１２は、内燃機関１における失火を検出できるように構成されている。噴射期間値を規定するか又は噴射の開始又は停止のため、制御装置９は噴射装置５に信号接続されている
【００２３】  失火の発生は、例えば現在のクランク軸回転数又は現在のクランク軸加速度を反映するトルク変化を生じる。
【００２４】  図２で説明される本発明による方法により、ｎ個のシリンダ３を持つ内燃機関において、回転数信号から始まって点火の中止を検出することが可能である。更に図３において説明されるように、どのシリンダ３において失火が起こるかを知ることが可能である。このため回転数信号が角−周波数範囲に変換される。個々のシリンダの調整は特に低周波スペクトル成分に影響を及ぼすので、特にこれらの低周波スペクトル成分が失火の検出に利用される。
【００２５】  センサ車として構成される測定装置１０により、クランク軸７の回転数測定信号が検出される。回転するセンサ車１０の個々の角度標識の間の時間は、センサにより検出されて、制御装置９へ導かれる。制御装置９は、測定された時間をディジタル測定信号に変換する。
【００２６】  図２による方法の始めに、回転数測定信号がまず第１の修正素子１３へ供給され、この修正素子がセンサ車の測定誤差を修正するセンサ車適合を行う。このためセンサ車特に角度標識の間隔が試験台で測定され、等間隔に設けられていない角度標識の修正値が求められる。
【００２７】  修正された回転数測定信号は続いて平均素子１４へ供給されて、内燃機関１の２つの動作サイクルにわたる回転数測定信号の算術平均値が形成される。このため動作サイクルにおける互いに対応する回転数測定信号値が求められる。クランク軸７の７２０°の回転数セグメントが動作サイクルと称される。平均は、不均一な燃焼により生じる周期的な変動をなくすのに役立つ。
【００２８】  平均にされた回転数測定信号は変換装置１１の変換素子１５へ供給され、離散ハートレー変換により、回転数測定信号が角周波数範囲に変換される離散ハートレー変換は実演算によってのみ計算可能なので、変換は速やかにかつ簡単に行われる。離散ハートレー変換により回転数測定信号が個々の角周波数に分解され、この角周波数は特定次数のスペクトル成分と称される。シリンダ３における燃料６の燃焼が主として回転数測定信号の低周波スペクトル成分で行われることによって、回転数測定信号の高周波スペクトル成分の計算及び評価をやめることができる。個々のスペクトル成分は振幅及び位相によって特徴づけられ、回転数測定信号の評価のために、特の０．５次のスペクトル成分の振幅で充分である。０．５次のスペクトル成分の振幅は以下Ａ０．５と称される。
【００２９】  スペクトル成分に変換された回転数測定信号は続いて第２の修正素子１６へ供給されて、例えば内燃機関１の慣性モーメントのような寄生効果による誤差の修正のための引きずり修正が行われる。このため内燃機関１が試験台で引きずり作動せしめられ、即ち燃料６の噴射なしに作動せしめられ、対応する回転数測定信号が検出される。離散ハートレー変換により、スペクトル成分を修正するため回転数に関係する修正値が求められて、制御装置９に記憶される。これらの修正値は、第２の修正素子１６において、変換された回転数測定信号の修正のために使用される。
【００３０】  変換されかつ修正された回転数測定信号は、続いて評価装置１２の評価素子１７へ供給される。回転数測定信号の評価特に点火の中止の検出は、なるべく０．５次のスペクトル成分の振幅により行われる。点火の中止が内燃機関１のｎ個のシリンダ３の１つにあると、失火なしの正常作動と比較して、０．５次のスペクトル成分の振幅Ａ０．５の著しい増大が行われる。振幅Ａ０．５と特に評価素子１７に記憶されている閾値（Ｓ）との比較によって、この閾値（Ｓ）の超過の際、内燃機関１のｎ個のシリンダ３の少なくとも１つにおける点火の中止が推論される。閾値（Ｓ）が超過されないと、信号が停止素子１８へ送られる。点火の中止を検出する方法は、今までの段階で終わって、特定の時間間隔をおいて反復することができる。
【００３１】  振幅評価に基いて点火の中止が検出されると、少なくとも１つの中止するシリンダを確認するため、図３に示す方法がとられる。第１のシリンダから始まって、１つのループで次の段階が順次にｎ回実行される。図２の評価素子１７から、開始信号が制御装置９へ送られる。問合わせ素子１９における検査、特に制御装置９の一部から、今まで行われたループの数がｎより少ないと、制御装置９が信号を第１のシリンダ３の噴射装置１５へ送り、この噴射装置を所定期間停止する。停止の期間は少なくとも１つの動作サイクルである。この期間中に、点火の中止を検出する前の方法から、測定装置１０による回転数信号の検出により開始されて、第１の修正素子１３におけるセンサ車適合を経て、評価素子１７における変換されかつ修正された回転数測定信号の評価に至るまで、段階が実行される。ｎ／２次のスペクトル成分の求められた振幅が、点火の中止を検出するための噴射の停止なしの前の方法からのｎ／２次のスペクトル成分の振幅と相違していると、そのことから、検査されるシリンダが少なくとも１つの中止するシリンダではないことが推論され、適当な信号が制御装置９へ伝送される。
【００３２】  求められたｎ／２次のスペクトル成分の振幅が、点火の中止を検出するための前の方法からのｎ／２次のスペクトル成分の振幅と相違していないと、検査されるシリンダ３の噴射装置５が動作しているか停止しているかに関係なく、燃焼の変化が検出されず、こうして検査されるシリンダが停止するシリンダであると確認される。適当な信号が制御装置９へ伝送される。
【００３３】  問合わせ装置１９において、すべてｎ個のシリンダが検査されたことが確認されると、信号が停止素子１８へ出される。関係するシリンダの噴射装置は停止されたままで、未燃の燃料が排気ガス中へ達するのを防止する。使用者は、車両の計器盤上での適当な通報により、点火の中止していることに注意を向けられるのがよい。車両が適当な装置を持っている場合、工場へ通信を送ることもできる。方法は工場における診断方法としても使用可能である。
【００３４】  計算時間及び計算能力を節約するため、図２及び図３において説明された方法において、修正素子１３，１６及び平均素子１４を個々に又は全部なくすことも考えられる。しかしその場合方法が少し不正確になるであろう。
【００３５】  前の実施例では、修正素子１３におけるセンサ車適合及び平均手段１４における複数の動作サイクルにわたる平均が、変換素子１５における回転数測定信号の変換の前に行われた。しかしセンサ車適合及び平均は、特に変換後にも行うことができる。
【００３６】  本発明の前述した実施例は、ハートレー変換について説明された。本発明は、ハートレー変換の場合に最も有利従って最も適しているけれども、本発明は、適当な変更において、他の変換例えば高速フーリエ変換（ＦＦＴ）、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）等によっても使用可能である。
【００３７】  前述した実施例では、それぞれ１回の算術平均値形成が行われた。しかし本発明はそれだけに限定されず、幾何平均値等でも使用される。
【００３８】  要約すれば、前述した方法により、今まで公知の解決策から完全に転向して、非常に洗練されているが非常に簡単なやり方で、内燃機関の作動態様の確実な制御が実現可能であることを、確認できる。
【００３９】  本発明の原理及びその実際の使用をできるだけよく説明するため、本発明が前述した説明により開示された。しかし本発明は、もちろん適当な変更で多数の他の実施形態で実現可能である。
【符号の説明】
【００４０】  １      内燃機関
２      シリンダブロック
３      シリンダ
４      噴射システム
５      噴射装置
６      燃料
７      クランク軸
８      装置
９      制御装置
１０    測定装置
１１    変換装置
１２    評価装置
１３    第１の修正素子
１４    平均素子
１５    変換素子
１６    第２の修正素子
１７    評価素子
１８    停止阻止
１９    問合わせ素子
【図１】
2010511118.tif 000003
【図２】
2010511118.tif 000004
【図３】
2010511118.tif 000005
【国際調査報告】
2010511118.tif 000006
2010511118.tif 000007
2010511118.tif 000008
2010511118.tif 000009