DE10009779A1

DE10009779A1 - Verfahren zur Klopfregelung einer Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE10009779A1
Application number: DE10009779A
Authority: DE
Inventors: Steffen Franke; Oskar Torno; Axel Heinstein; Carsten Kluth; Werner Haeming; Michael Baeuerle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-03-01
Filing date: 2000-03-01
Publication date: 2001-09-06
Also published as: BR0108752A; WO2001065110A2; KR20020080459A; WO2001065110A3; US20030154958A1; JP2003525392A; CN1406317A; US6769402B2; EP1264105A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Klopfregelung einer Verbrennungskraftmaschine, wobei an den Zylindern der Verbrennungskraftmaschine eine Klopferkennung durchgeführt wird und in Abhängigkeit einer erkannten klopfenden Verbrennung in wenigstens einem der Zylinder eine Spätverstellung eines Zündzeitpunktes um einen vorgebbaren Wert erfolgt, wobei das System wenigstens zwei Auswerteelektroniken umfasst und jeder dieser Auswerteelektroniken wenigstens ein Zylinder zugeordnet ist und die Auswertung von den Zylindern zugeordneten Klopfsensorsignalen durch die jeweils zugeordnete Auswertelektronik erfolgt und die Klopferkennung und die Vorgabe des Zündzeitpunktes durch eine Regelelektronik erfolgt und die Auswerteelektroniken auf ihre Funktion überwacht werden. DOLLAR A Es ist vorgesehen, dass bei Erkennen einer Funktionsstörung wenigstens einer der Auswerteelektroniken (30) der wenigstens eine dieser Auswerteelektronik zugeordneten Zylinder (12, 14) in die Regelung wenigstens eines Zylinders (16, 18) mit intakter Auswerteelektronik (32) gekoppelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Klopf regelung einer Verbrennungskraftmaschine mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.

Stand der Technik

Es ist bekannt, bei Verbrennungskraftmaschinen eine sogenannte Klopfregelung durchzuführen. Hierbei wird ein Verbrennungsvorgang in den Zylindern der Ver brennungskraftmaschine auf klopfende Verbrennungen überwacht. Klopfende Verbrennungen sind durch charak teristische Schwingungen gekennzeichnet, die mittels sogenannter Klopfsensoren, die an dem Gehäuse der Verbrennungskraftmaschine angeordnet sind, erfasst werden können. Eine klopfende Verbrennung ist bei spielsweise abhängig von einer Qualität eines ver wendeten Kraftstoffes, einer Verdichtung des Kraft stoff-Luft-Gemisches in den Zylindern und/oder einem Zündzeitpunkt. In Abhängigkeit des Erkennens einer klopfenden Verbrennung erfolgt eine sogenannte Spät verstellung eines Zündzeitpunktes um einen vorgeb baren Betrag. Da eine Spätverstellung des Zündzeitpunktes zu Drehmomenteinbußen und Kraftstoffmehrver brauch führen, ist bekannt, die Verbrennungskraft maschine möglichst nahe an einer sogenannten Klopf grenze zu fahren. Die Klopfregelung übernimmt hierbei das möglichst nahe Heranfahren der Verbrennungskraft maschine an die Klopfgrenze. Entsprechend der tat sächlichen mit den Klopfsensoren ermittelten Signale wird hier eine Regelung des Zündzeitpunktes durch geführt.

Bekannt ist, eine Klopferkennung mittels Klopf sensoren, die üblicherweise als Körperschallsensoren ausgebildet sind, durchzuführen. Denkbar ist auch der Einsatz von Ionenstromsensoren oder Drucksensoren. Jedem dieser Klopfsensoren ist wenigstens ein Zylin der der Verbrennungskraftmaschine zugeordnet. Das Steuergerät besitzt zwei Auswerteelektroniken, denen die Sensoren zugeordnet sind, mittels derer eine zylinderselektive Auswertung der Sensorsignale er folgt. Die Auswerteschaltung liefert das Ergebnis der aufbereiteten Sensorsignale an eine Regelelektronik, die üblicherweise in einem Motorsteuergerät inte griert ist. Hier erfolgt eine zylinderindividuelle Klopferkennung und eine Berechnung einer Zündwinkel spätverstellung sowie eine Berechnung des Zündzeit punktes.

Während des bestimmungsgemäßen Einsatzes der Klopf regelung werden die Auswerteelektroniken durch eine Diagnose ständig auf ihre Funktion überwacht. Wird eine Funktionsstörung festgestellt, wird automatisch auf eine Sicherheits-Klopfregelung umgestellt um eine Schädigung der Verbrennungskraftmaschine auszu schließen. Diese Sicherheits-Klopfregelung besteht darin, dass eine Sicherheits-Spätverstellung der Zündzeitpunkte für alle Zylinder der Verbrennungs kraftmaschine erfolgt. Hierbei ist jedoch nachteilig, dass jede Spätverstellung des Zündzeitpunktes, und somit des Zündwinkels, weg vorn optimalen Zündwinkel eine Verschlechterung des Wirkungsgrades und eine Verminderung der Leistung der Verbrennungskraft maschine und somit einen erhöhten Kraftstoffverbrauch bewirken. Bei Turbo-Verbrennungskraftmaschinen kann es in Verbindung mit einer Spätverstellung des Zünd zeitpunktes zu einer Ladedruckabsenkung kommen, die zu Leistungsverlusten bis zu 40% führen kann.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet den Vorteil, dass bei Aus fall oder Funktionsstörung einer Auswerteelektronik der Klopfregelung eine Sicherheits-Spätverstellung der Zündzeitpunkte für alle Zylinder der Verbren nungskraftmaschine nicht erforderlich ist. Dadurch, dass bei Erkennen einer Funktionsstörung wenigstens einer der Auswerteelektroniken, der wenigstens eine dieser Auswerteelektronik zugeordnete Zylinder an die Regelung wenigstens eines Zylinders mit intakter Auswerteelektronik gekoppelt wird, wird vorteilhaft erreicht, dass nicht automatisch alle Zylinder der Verbrennungskraftmaschine in die maximale Sicher heits-Spätverstellung umgeschaltet werden, sondern der wenigstens eine Zylinder, dem die funktionsgestörte Auswerteelektronik zugeordnet ist, durch einen anderen Zylinder der Verbrennungskraftmaschine, dessen Auswerteelektronik funktionsfähig ist, geführt wird. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Zylin der, deren Auswerteelektronik in Ordnung sind, wei terhin mit einem optimalen Zündzeitpunkt betrieben werden können, während lediglich der wenigstens eine Zylinder, dessen Auswerteelektronik funktionsgestört ist, mit einer Spätverstellung des Zündzeitpunktes betrieben wird, die jedoch unterhalb der bisher bekannten Sicherheits-Spätverstellung liegt. Somit wird insgesamt erreicht, dass der Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine nur unwesentlich ver schlechtert ist. Insbesondere bietet diese Führung des die defekte Auswerteelektronik aufweisenden Zylinders die Möglichkeit, dass dieser auch im Falle einer Funktionsstörung seiner Auswerteelektronik nahe an seiner Klopfgrenze betrieben werden kann.

Bei Ausfall einer Auswerteelektronik wird für die dieser Auswerteelektronik zugeordneten Zylinder eine Leitzylinderfunktion aktiviert. Dies bedeutet, die Zylinder der defekten Auswerteelektronik werden durch Zylinder einer intakten Auswerteelektronik geführt. Die Klopferkennung und die Entscheidung, welche Zylinder die Führung der der ausgefallenen Auswerte elektronik zugeordneten Zylinder übernehmen, sowie die Berechnung der resultierenden Zündwinkelspätver stellungen werden von der zentralen Regelelektronik (Motorsteuergerät) durchgeführt. Erst wenn alle Aus werteelektroniken als defekt erkannt sind, wird eine einheitliche Sicherheitsspätverstellung für alle Zy linder aktiviert.

Bei der Leitzylinderfunktion wird wenigstens ein Zylinder einer intakten Auswerteelektronik als Leit zylinder ausgewählt. Die Zündwinkelverstellungen des wenigstens einen geführten Zylinders werden aus denen des wenigstens einen Leitzylinders abgeleitet. Hier bei ergeben sich vorzugsweise mehrere Möglichkeiten. So kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass eine Zünd winkelverstellung des geführten Zylinders gleich einem Zündwinkel des Leitzylinders ist. Ferner ist bevorzugt, wenn die Zündwinkelverstellung des wenig stens einen geführten Zylinders einer Zünd winkelverstellung des wenigstens einen Leitzylinders zuzüglich eines Sicherheitsoffsets (Spätverstellung von der Klopfgrenze weg) entspricht.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Spätverstellung des Zünd winkels bei dem wenigstens einen geführten Zylinder nach einem Klopfereignis am Leitzylinder in einem Schritt erfolgt. Ferner ist bevorzugt, wenn die Spät verstellung bei dem wenigstens einen geführten Zylin der nach einem Klopfereignis bei dem wenigstens einen Leitzylinder in mehreren kleinen Schritten erfolgt.

Schließlich ist bevorzugt vorgesehen, dass als Leit zylinder der Zylinder festgelegt wird, der die größte Spätverstellung des Zündzeitpunktes verwendet. Schließlich ist noch bevorzugt, wenn während der Initialisierung der Regelelektronik beziehungsweise der Auswerteelektroniken festgelegt wird, welche der Zylinder als Leitzylinder in den jeweiligen, einer Auswerteelektronik zugeordneten Gruppen in Frage kommen.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungs beispiel anhand der zugehörigen Zeichnung, die sche matisch eine Klopfregelung einer Verbrennungskraft maschine zeigt, näher erläutert.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Figur zeigt schematisch eine Verbrennungskraft maschine 10, die insgesamt vier Zylinder 12, 14, 16 und 18 umfasst. Jedem der Zylinder 12, 14, 16 und 18 ist ein Klopfsensor 20, 22, 24 und 26 zugeordnet. Die Klopfsensoren erfassen Körperschallschwingungen, die von Verbrennungen in den Zylindern 12, 14, 16 und/oder 18 hervorgerufen werden. Die Klopfsensoren 20, 22, 24, 26 sind mit Auswerteelektroniken 30 und 32 verbunden. Hierbei ist der Auswerteelektronik 30 der Klopfsensor 20 und der Klopfsensor 22 und der Auswerteelektronik 32 der Klopfsensor 24 und der Klopfsensor 26 zugeordnet. Die Auswerteelektroniken 30 und 32 sind entweder digital, analog oder in Mischtechnik realisiert. Die Auswerteelektroniken 30 oder 32 sind in ein Motorsteuergerät 28 integriert, dem die von den Klopfsensoren 20, 22, 24, 26 ge lieferten und aufbereiteten Signale zugeführt werden. Das Motorsteuergerät 28 umfasst unter anderem wenig stens einen Mikroprozessor 33 und wenigstens ein Speichermittel 34, in dem Regelalgorithmen für die Komponenten 36 abgelegt sind, die die Verbrennung in den Zylindern 12, 14, 16 und 18 beeinflussen. Die Komponenten 36 sind beispielsweise Stellglieder zur Verstellung einer Zündung der Verbrennungskraft maschine 10.

Den Auswerteelektroniken 30 und 32 ist ein Diagnose baustein 38 zugeordnet, der permanent die Funktion der Auswerteelektroniken 30 und 32 während deren bestimmungsgemäßen Einsatzes überwacht. Der Diagnose baustein 38 ist in dem Motorsteuergerät 28 implemen tiert. Der Diagnosebaustein kann körperlich durch den wenigstens einen Mikroprozessor 33 realisiert sein, der eine entsprechende Routine abarbeitet.

Die in der Figur schematisch dargestellte Klopf regelung zeigt folgende Funktion:

Während des Betriebes der Verbrennungskraftmaschine 10 wird mittels der Klopfsensoren 20, 22, 24 und 26 ständig die Verbrennung in den einzelnen Zylindern 12, 14, 16 und 18 überwacht. Entsprechend hierbei aufgenommener Körperschallschwingungen erfolgt über die Auswerteelektroniken 30 und 32 beziehungsweise das Datensteuergerät 28 eine Regelparametervorgabe an die Komponenten 36, so dass eine klopfende Verbrennung in den Zylindern 12, 14, 16 und 18 unter drückt wird. Mittels der Regelparameter werden hier bei die Zylinder 12, 14, 16 und 18 nahe an ihrer Klopfgrenze gefahren.

Durch den Diagnosebaustein 38 (Steuergerät 28) werden die Auswerteelektroniken 32 und 34 ständig auf ihre Funktion überwacht. Tritt beispielsweise in der Auswerteelektronik 30 eine Funktionsstörung auf, wird dies von dem Diagnosebaustein 38 erfasst. Hierauf wird von dem Diagnosebaustein 38 veranlasst, dass für die Klopfregelung der Zylinder 12, 14 eine Leit zylinderfunktion aktiviert wird. Hierdurch werden die Zylinder 12, 14 durch die der Auswerteelektronik 32 zugeordneten Zylinder geführt. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass die Zylinder 16 und 18 weiterhin optimal klopfgeregelt über die Auswerteelektronik 32 betrieben werden. Gleichzeitig erfolgt eine Akti vierung einer Leitzylinderfunktion für die Klopf regelung der Zylinder 12, 14, so dass diese auch weiterhin klopfgeregelt betrieben werden. Insgesamt ergibt sich somit, dass die Zylinder 16 und 18 optimal klopfgeregelt gefahren werden, während die Zylinder 12 und 14 trotz eines Defektes der ihnen zugeordneten Auswerteelektronik 30 relativ nahe an ihrer Klopfgrenze gefahren werden können. Die Zylin der 12 und 14 werden somit durch die Zylinder 16 und 18 geführt. Diese Führung führt dazu, dass keiner der Zylinder 12, 14, 16 und 18 der Verbrennungskraft maschine 10 mit der Sicherheits-Spätverstellung des Zündzeitpunktes, mit den hiermit verbundenen, bereits erwähnten Nachteilen, gefahren werden muss. Insgesamt ergibt sich somit eine deutliche Leistungs- und Wirkungsgradverbesserung der Verbrennungskraftmaschi ne 10 bei defekter Auswerteelektronik 30.

Nach weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbei spielen kann selbstverständlich vorgesehen sein, dass jedem der Zylinder 12, 14, 16 und 18 eine eigene Auswerteelektronik zugeordnet ist, die entsprechend im Fehlerfalle umschaltbar ist. Auch können bei Ver brennungskraftmaschinen 10 mit mehr als vier Zylin dern entsprechende Zylindergruppen jeweils einer Auswerteelektronik zugeordnet sein.

Ferner kann vorgesehen sein, dass nicht jeder Zylinder 12, 14, 16, 18 mit einem eigenen Klopfsensor 20, 22, 24, 26 überwacht wird. Hier kann auch ein Klopfsensor mehreren, beispielsweise zwei Zylindern, zugeordnet sein.

Claims

1. Verfahren zur Klopfregelung einer Verbrennungs kraftmaschine, wobei an den Zylindern der Verbren nungskraftmaschine eine Klopferkennung durchgeführt wird und in Abhängigkeit einer erkannten klopfenden Verbrennung in wenigstens einem der Zylinder eine Spätverstellung eines Zündzeitpunktes um einen vor gebbaren Wert erfolgt, wobei das System wenigstens zwei Auswerteelektroniken umfasst und jeder dieser Auswerteelektroniken wenigstens ein Zylinder zugeord net ist und die Auswertung von den Zylindern zugeord neten Klopfsensorsignalen durch die jeweils zugeord nete Auswerteelektronik erfolgt und die Klopferken nung und die Vorgabe des Zündzeitpunktes durch eine Regelelektronik erfolgt und die Auswerteelektroniken auf ihre Funktion überwacht werden, dadurch gekenn zeichnet, dass bei Erkennen einer Funktionsstörung wenigstens einer der Auswerteelektroniken (30) der wenigstens eine dieser Auswerteelektronik zugeordnete Zylinder (12, 14) an die Regelung wenigstens eines Zylinders (16, 18) mit intakter Auswerteelektronik (32) gekoppelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer Auswerteelektronik (30, 32) wenigstens zwei Zylinder (12, 14, 16, 18) zugeordnet sind und bei Ausfall einer dieser Auswerteelektroniken (30) die diesen zugeordneten Zylinder (12, 14) von Zylindern (16, 18) einer anderen Auswerteelektronik (32) geführt werden.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Zylinder (16, 18) als Leitzylinder dient und aus dem Zünd winkel beziehungsweise der Spätverstellung des min destens einen ausgewählten Leitzylinders (16, 18) ein Zündwinkel bestimmt wird, aus welchem die Zündwinkel der geführten Zylinder (12, 14) abgeleitet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündwinkel beziehungsweise die Spätverstel lung des Leitzylinders (16, 18) für die geführten Zylinder (12, 14) verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Klopfereignis in einem Leitzylinder (16, 18) eine Spätverstellung des Zündwinkels für den Leitzylinder (16, 18) und für die geführten Zylinder (12, 14) erfolgt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündwinkel des min destens einen Leitzylinders (16, 18) zur Bestimmung der Zündwinkel der geführten Zylinder (12, 14) mit einem Sicherheits-Offset in Richtung von der Klopf grenze weg beaufschlagt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spätverstellung des Zündwinkels der geführten Zylinder (12, 14) nach einem Klopfereignis im Leitzylinder (16, 18) in mehreren kleineren Schritten erfolgt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spätverstellung des Zündwinkels der geführten Zylinder (12, 14) nach einem Klopfereignis im Leitzylinder (16, 18) in einem einzigen Schritt erfolgt.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Leitzylinder (16, 18) der Zylinder verwendet wird, der die größte, die kleinste oder eine mittlere Spätverstellung des Zündwinkels aufweist.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass als Leitzylinder (15, 18) der Zylinder verwendet wird, der bei einer Ersteinstellung (Applikation) der Zündanlage festge legt wird.