DE102009057744A1

DE102009057744A1 - Verfahren zur Klopfregelung eines Verbrennungsmotors unter Berücksichtigung der Oktanzahl

Info

Publication number: DE102009057744A1
Application number: DE102009057744A
Authority: DE
Inventors: Dirk Martin
Original assignee: AVL Software and Functions GmbH
Current assignee: AVL Software and Functions GmbH
Priority date: 2009-12-10
Filing date: 2009-12-10
Publication date: 2011-06-16
Anticipated expiration: 2029-12-11
Also published as: DE102009057744B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur adaptiven Klopfregelung eines Verbrennungsmotors von Kraftfahrzeugen in Abhängigkeit von einer Oktanzahl (ROZ) eines verwendeten Kraftstoffes, mit folgenden Schritten:

– Bestimmen derjenigen Motorzylinder, bei denen Klopfsignale mittels mindestens einem Klopfsensor dedektiert werden;
– Verstellen eines den bestimmten Motorzylindern zugeordneten Zündwinkels;
– Speichern von Werten der verstellten Zündwinkel in jeweils einem dem einzelnen Motorzylinder zugeordneten Luftmasse-Verbrennungsmotorgeschwindigkeits-Kennfeld das in Bereiche unterteilt ist, zu welchen jeweils ein Zündwinkelwert zu geordnet wird;
– Auswählen derjenigen Bereiche (41, 42, 43, 44) zur Bildung einer ersten Menge an Bereichen (41–44), deren Zündwinkelwerte gemäß einem vorbestimmten Auswahlmodus zur Berechnung eines Mittelwertes (IgAgKnkCorrnAvg) eines Klopf korrekturwertes vorgesehen sind;
– Auswählen derjenigen Bereiche (45–48) zur Bildung einer zweiten Menge an Bereichen (45–48) aus der ersten Menge an Bereichen (41–44), bei denen die größte Gefahr eines Klopfens besteht;
– Ermitteln der Oktanzahl des Kraftstoffes aus der zweiten Menge an Bereichen (45–48) und gespeicherten maximal und minimal möglichen Oktanzahlen des Kraftstoffes; und
– Berechnen eines Korrekturwertes des Zündwinkels, der die ermittelte Oktanzahl des Kraftstoffes berücksichtigt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur adaptiven Klopfregelung eines Verbrennungsmotors von Kraftfahrzeugen in Abhängigkeit von einer Oktanzahl eines verwendeten Kraftstoffes.
Das Klopfen in einem Verbrennungsmotor ist eine Frühzündung des Benzin-Luftgemisches. Durch die Verdichtung und die Wärme in den Zylindern des Otto-Motors kann es zu vorzeitigen Selbstzündungen des Benzin-Luftgemisches kommen. Dies entspricht dem Klopfen. Unverzweigte Kohlenwasserstoffe neigen zu dieser Frühzündung während verzweigte und ungesättigte Kohlenwasserstoffe sowie Aromate eine relative hohe Klopffestigkeit besitzen. Die Klopffestigkeit wird bei Benzin durch die Oktanzahl ausgedrückt. Das Klopfen entsteht oft bei Motoren mit einer hohen Verdichtung.
Unter Klopffestigkeit versteht man die Eigenschaft des verwendeten Kraftstoffes, in einem Otto-Motor nicht unkontrolliert durch Selbstentzündung zu verbrennen, welches dem Klopfen entspricht, sondern präzise durch den Zündfunken, die Einspritzung oder die Kompression gesteuert zu werden.
Wie bereits erwähnt, beeinflusst unter anderem die Oktanzahl des Kraftstoffes die ungewollten Selbstzündungen eines Verbrennungsmotors, die als Klopfen bekannt sind. Der Zahlenwert der Oktanzahl bis 100 gibt an, wie viel % – Volumenanteil Isooktan C₈H₁₈ (ROZ = 100) sich in einer Mischung n-Heptan C₇H₁₆ (ROZ = 0) befinden muss, damit dieser die gleiche Klopffestigkeit aufweist wie der zu prüfende Kraftstoff. Zum Beispiel würde eine Oktanzahl von ROZ = 95 eines Bezins bedeuten, dass dessen Klopffestigkeit einem Gemisch aus 95 Vol.-% Isooktan und 5 Vol.-% n-Heptan entspricht.
Herkömmlicherweise fördert ein Kraftstoff mit zu niedriger Oktanzahl, welches eine Kennzahl für die Klopffestigkeit ist, ebenso wie eine hohe Verdichtung des Gemisches innerhalb des Verbrennungsmotors das Klopfen innerhalb des Motors. Da es sich bei dem Klopfen um eine unkontrollierten Verbrennung oder eine Selbstentzündung des Kraftstoffes handelt, wird bei Auftreten eines Klopfens eine kontrollierte Verbrennung angestrebt.
Hierfür kann der Zündwinkel und somit der Zündzeitpunkt in Richtung spät verschoben werden, um hierdurch die Hitzeentwicklung in den Expansionstakt zu verschieben.
Der Zündwinkel des einzelnen Zylinders eines Verbrennungsmotors steht auch für den Zündzeitpunkt. Der Zündwinkel wird stets kurbelwellensynchron und zylinderindividuell bezogen auf den oberen Totpunkt (OT) berechnet.
Ungünstig ist, dass das sogenannte Klopfen als kritischer Betriebszustand die Lebensdauer des Verbrennungsmotors ungünstig beeinflusst. Bekannt ist eine sogenannte Klopfregelung, die beim Sensieren des Klopfens eines Zylinders der Brennkraftmaschine den Zündwinkel in Richtung „spät” verschiebt. Hierdurch lässt sich der Klopfzustand beseitigen. Nach Ablauf einer bestimmten Zeit folgt eine Rückführung des Zündwinkels in Richtung „früh”. Diese Rückführung wird vorzugsweise stufenförmig vorgenommen, dass heißt, bei der „spät”-Verstellung wird der Zündwinkel um eine relativ hohe Stufe verstellt, die bei der Rückführung in relativ kleineren, jeweils in Stufenbreite von einander beabstandeten Stufensprüngen solange wieder abgebaut wird, bis es erneut zu einem Klopfzustand führt beziehungsweise ein Vorgabewert des Zündwinkels erreicht ist, ohne dass ein Klopfzustand auftritt.
Ferner ist ein Adaptions-Kennfeld vorgesehen, das in Abhängigkeit von der Größe von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine unterteilte Bereiche aufweist. In jedem Bereich wird der Wert einer Zündwinkelspätverstellung, der während des Betriebs in diesem Bereich ermittelt wurde, beim Verlassen dieses Bereiches gespeichert. Dies kann auch der Wert der Zündwinkelspätverstellung sein, der beim Verlassen des Bereichs gerade vorliegt. Wird der Bereich gewechselt, also ein neuer Bereich angefangen, so startet die Betriebsführung mit dem Wert der Zündwinkelspätverstellung, der beim Anfahren dieses Bereichs dort abgespeichert ist. Erweist sich dieser als für den vorliegenden Betriebszustand zu groß, dass heißt, er ist zu weit in Richtung „spät” verstellt, so wird er nach dem erwähnten Klopfregelalgorithmus zurückgeführt.
Nachteilhaft ist bei derartigen Verfahren zur adaptiven Klopfregelung, dass die Oktanzahl des verwendeten Kraftstoffes, die maßgeblich Einfluss auf das Klopfen eines Verbrennungsmotors hat, nicht berücksichtigt wird. Häufig ist auch nicht bekannt, welcher Kraftstoff mit welcher Oktanzahl in dem Fahrzeug vorhanden ist.
Demzufolge liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur adaptiven Klopfregelung eines Verbrennungsmotors von Kraftfahrzeugen in Abhängigkeit von einer Oktanzahl eines verwendeten Kraftstoffes zu Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur adaptiven Klopfregelung eines Verbrennungsmotors von Kraftfahrzeugen in Abhängigkeit von einer Oktanzahl (ROZ) eines verwendeten Kraftfahrzeuges mit folgenden Schritten zur Verfügung gestellt:

– Bestimmen derjenigen Motorzylinder bei denen Klopfsignale mittels mindestens einem Klopfsensor detektiert werden;
– Verstellen eines den bestimmten Motorzylindern zugeordneten Zündwinkels,
– Speichern von Werten der verstellten Zündwinkel in jeweils einem dem einzelnen Motorzylinder zugeordneten Luftmasse-Verbrennungsmotorgeschwindigkeitskennfeld, das in Bereiche unterteilt ist, zu welchen jeweils ein Zündwinkelwert zugeordnet wird,
– Auswählen derjenigen Bereiche (41, 42, 43, 44) zur Bildung einer ersten Menge an Bereichen (41–44), deren Zündwinkelwerte gemäß einem vorbestimmten Auswahlmodus zur Berechnung eines Mittelwertes (IgAgKnkCorrnAvg) eines Klopfkorrekturwertes vorgesehen sind;
– Auswählen derjenigen Bereiche (45–48) zur Bildung einer zweiten Menge an Bereichen (45-48) aus der ersten Menge an Bereichen (41–44), bei denen die größte Gefahr eines Klopfens besteht;
– Ermitteln der Oktanzahl des Kraftstoffes aus der zweiten Menge an Bereichen (45–48) gespeicherten maximal und minimal möglichen Oktanzahlen des Kraftstoffes; und
– Berechnen eines Korrekturwertes des Zündwinkels, der die ermittelte Oktanzahl des Kraftstoffes berücksichtigt.

Ein derartiges Verfahren ermöglicht die Reduzierung und Unterbindung des Klopfens eines Verbrennungsmotors unter Berücksichtigung der Oktanzahl des verwendeten Kraftstoffes, so dass eine optimierte adaptive Klopfregelung, bei der als zusätzlicher Parameter die Oktanzahl des Kraftstoffes in Berechnungen berücksichtigt wird, möglich ist.
Vorteilhaft ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zu Ermitteln der Oktanzahl ein Oktanzahlkorrekturfaktor ermittelbar, der ein erstes Verhältnis des Mittelwertes eines Klopfkorrekturwertes der Zündwinkelwerte zu einem Differenzwert derjenigen Zündwinkel, die bei den maximal und minimal möglichen Oktanzahlen des Kraftstoffes vorliegen, umfasst.
Ebenso wird zum Ermitteln der Oktanzahl ein Wert eines Multiplikationsproduktes aus dem ersten Verhältnis und einem Differenzwert aus den maximal und minimal möglichen Oktanzahl des Kraftstoffes von der maximal möglichen Oktanzahl abgezogen.
Zum Berechnen eines Korrekturwertes des Zündwinkels wird ein temporärer Zündwinkelkorrekturfaktor berechnet, der sich aus dem Mittelwert eines zweiten Verhältnisses von der Summe sämtlicher Zündwinkelwerte, die der ersten Menge an Bereichen zugeordnet sind, zu dem Differenzwert derjenigen Zündwinkelwerte, die bei den maximal und minimal möglichen Oktanzahlen des Kraftstoffes vorliegen, und gegebenenfalls dem Abzug eines Offset Wertes zusammensetzt.
Zudem werden bei jeder Berechnung eines neuen temporaren Zündwinkelkorrekturfaktors die gespeicherten Zündwinkelwerte von sämtlichen Bereichen des Kennfeldes um den Wert des Produktes aus dem Differenzwert des vorherigen und des neuen Zündwinkelkorrekturfaktors und dem zugeordneten Differenzwerten derjenigen Zündwinkelwerte, die bei dem maximal und minimal möglichen Oktanzahlen des Kraftstoffes vorliegen, verändert. Hierbei kann es sich sowohl um eine Subtraktion als auch um eine Addierung handeln.
Vorteilhaft wird der Zündwinkelkorrekturfaktor erhöht, wenn der Mittelwert eines Klopfkorrekturwertes einen vorbestimmten ersten Wert übersteigt. Ebenso kann der Zündwinkelkorrekturfaktor erniedrigt werden, wenn der Mittelwert eines Klopfkorrekturwertes unterhalb eines vorbestimmten zweiten Wertes hegt.
Erfindungsgemäß weist ein Gesamt-Klopfkorrekturwert die Summe des Klopfkorrekturwertes (langsamer Klopfkorrekturwert), eines Schnellkorrektur-Klopfkorrekturwertes und eines oktanzahlabhängigen Korrekturwertes auf.
Für die Durchführung eines solchen Verfahrens ist eine Steuereinrichtung verantwortlich, die mit einem oder mehreren Klopfsensoren, welche den Zylindern zugeordnet sind und mit Einrichtungen zum Einstellen von Zündwinkeln der Motorzylinder verbunden sind.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorteile und Zweckmäßigkeiten sind der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung zu entnehmen. Hierbei zeigen:
1 Ein schematischen Blockschaltbild zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
2 in einem Diagramm die Abhängigkeit von Zündwinkel und Luftmasse und ihr Verlauf in Abhängigkeit von der Oktanzahl (RON, ROZ);
3 ein Diagramm des Zündwinkel-Verstellverlaufes gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren;
4 in die Abbildung eines Luftmasse-Verbrennungsmotorgeschwindigkeits-Kennfeldes mit einzelnen Zündwinkelwerten für die Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren;
5 die Darstellung mehrerer Kennfelder für insgesamt vier Zylinder des Verbrennungsmotors;
6 ein Flussdiagramm zu dem Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahren, und
7 Diagramme, die den Zeitverlauf mit dem erfindungsgemäßen Verfahren berechneten Größen wiedergeben.
In 1 werden in einem schematischen Blockschaltbild Ausschnitte einer Vorrichtung für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Eine Steuereinrichtung 1 umfasst einen Mikrokontroller 2, der über eine Drehzahlgebeeinrichtung 6 die Größe der momentanen Drehzahl des Verbrennungsmotors erhält.
Ebenso erhält der Mikrokontroller 2 Signale von einem Analogdigitalwandler 5, der mit einer Klopfsensor- Auswerteschaltung 4, die wiederum mit einem Klopfsensor 3 verbunden ist, in Kontakt steht. Bei dem Klopfsensor 3 handelt es sich um einen oder mehrere Klopfsensoren pro Zylinder und um entsprechende Vervielfachung für die Anwendung der Steuereinrichtung 1 auf sämtliche Zylinder und damit sämtliche Klopfsensoren 3.
Die Klopfsensor-Auswerteschaltung 4 wertet die von dem Klopfsensor 3 detektierten Klopfsignale aus und wandelt sie über den Analogdigitalwandler 5 in von dem Mikrokontroller verwertbare Signale um.
Der Mirkokontroller 2 steuert in Antwort auf die detektierten Klopfsignale und die eingehenden Drehzahlwerte eine Zündwinkelsteuerung 7 an, die als Zündwinkelverstell-Einrichtung den Zündwinkel in der Zündeinrichtung 8 verstellen kann.
Unter der Heranziehung der 2, 3 und 4, die in einem Diagramm den Verlauf der Luftmasse eines Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von dem Zündwinkel, welcher über die Ordinate aufgetragen ist, und in Abhängigkeit von der ROZ- oder RON-Zahl des Kraftstoffes zeigt, wobei in 2 in einem Diagramm der Zündwinkel-Verstellverlauf und Signale eingezeichnet sind und in 4 ein Kennfeld mit zugeordneten Zündwinkelwerten dargestellt ist, werden Grundlagen des erfindungsgemäßen Verfahrens wiedergegeben.
In 2 ist eine Zündwinkel-Luftmasse-Kennlinie 11 wiedergegeben, die bei Verwendung eines Kraftstoffes mit maximaler RON- bzw. ROZ-Zahl als Oktanzahl vorliegen wird. Gemäß der Kennlinie 12 ist eine Kennlinie wiedergegeben, die bei Verwendung eines Kraftstoffes mit den minimal möglichen RON bzw. ROZ-Zahl vorliegen würde. Zwischen diesen beiden Kennlinien 11, 12 liegt eine dritte Kennlinie 13, welche den Verlauf des Zündwinkel-Luftmasseverhältnisses wiedergibt bei Verwendung eines Kraftstoffes mit der tatsächlichen, also momentan bestehenden Oktanzahl.
Der Darstellung ist zu entnehmen, dass zwischen zwei gewählten Punkten 16, 17 bei einer bestimmten Luftmasse ein erster und ein zweiter Klopfkorrekturwert 14, 15 für die Zündwinkelwerte vorgesehen ist. Der erste Klopfkorrekturwert 15 entspricht dem langsamen Klopfkorrekturwert (IgAgknkCorrnLangsam) und der zweite Klopfkorrekturwert 14 entspricht dem Oktanzahl abhängigen Klopfkorrekturwert (IgAgCorrnRON). Beide Werte ergeben zusammen einen durchschnittlichen Klopfkorrekturwert bzw. den Mittelwert eines Klopfkorrekturwertes, der dafür verwendet wird, um die ROZ-Zahl des verwendeten Kraftstoffes zu berechnen.
Zusätzlich zu diesen beiden Korrekturwerten, die durch den Kurvenverlauf 21 (IgAgknkCorrnLangsam) und 23 (IgAgCorrnRON) in 3 bei verschiedenen Klopfereignissen, wie es beispielsweise zu dem Zeitpunkt 24 auftritt, dargestellt werden, gibt es noch einen kurzfristig agierenden Schnellkorrektur-Klopfkorrekturwert (IgAgKnkCorrnSchnell). Sämtliche drei Klopfkorrekturwerte werden als Summe zu einem Gesamt-Klopfkorrekturwert (IgAgknkCorrn) zusammengefasst. Dies geht aus nach folgender Formel 1 hervor
Ein Differenzwert (DeltaIgAgRONMax) derjenigen Zündwinkelwerte, die bei dem maximalen und minimalen möglichen Oktanzahlen des Kraftstoffes vorliegen, wird durch den Doppelpfeil 18 wiedergegeben.
Gemäß der nachfolgenden Formel 2
kann die Oktanzahl des tatsächlich verwendeten Kraftstoffes dadurch bestimmt werden, dass die Oktanzahl des maximal möglich verwendbaren Kraftstoffes angesetzt wird. Von diesem Wert wird ein gemäß nachfolgenden Ausführungen noch näher dargestellter Mittelwert (IgAgKnkCorrnAvg), der sich aus den beiden Klopfkorrekturwerten (IgAgKnkCorrnLangsam) und (IgAgCorrnRON) zusammensetzt, verwendet. Dieser Mittelwert des Klopfkorrekturwertes wird geteilt durch den Differenzwert (DeltaIgAgRONMax). Dieser Quotient wird multipliziert mit der Differenz aus der maximal möglichen Oktanzahl und der minimal möglichen Oktanzahl. Ein sich hieraus ergebender Gesamtwert gemäß Formel 2 ergibt dann die Oktanzahl des tatsächlich verwendeten Kraftstoffes.
In 4 sind in einem Luftmasse-Verbrennungsmotorgeschwindigkeits-Kennfeld verschiedene Bereiche angeordnet, zu welchen jeweils ein Zündwinkelwert zugeordnet ist. Jeder Zylinder weist ein derartiges Kennfeld auf. Die jeweiligen Bereiche 31 unterscheiden sich in ihren Zündwinkelwerten in Abhängigkeit von der Drehzahl bzw. Motorgeschwindigkeit, die über die Abszisse aufgetragen ist und den damit einhergehenden Luftmasse-Strom, der über die Ordinate aufgetragen ist.
Bei einer Korrektur des Zündwinkels mittels der Berechnung des Klopfkorrekturwertes (IgAgKnkCorrnLangsam) findet ein Durchlaufen mehrerer Bereiche 31 statt, um den in Antwort auf ein detektiertes Klopfen verstellten Zündwinkel von „spät” wieder auf „früh” umzustellen.
In 5 wird in insgesamt vier Luftmasse-Geschwindigkeits-Kennfeldern, wovon jedes einem Zylinder zugeordnet ist, das erfindungsgemäße Verfahren näher dargestellt. Zunächst werden diejenigen Bereiche zur Bildung einer ersten Menge an Bereichen 41–44 (in schattierter Darstellung) ausgewählt, deren zugeordneter Zündwinkelwert gemäß einem vorbestimmten Auswahlmodus zur Berechnung eines Mittelwertes des Klopfkorrekturwertes (IgAgKnkCorrnAvg) vorgesehen sind.
Anschließend werden aus denjenigen Bereichen 41–44 zur Bildung einer zweiten Menge an Bereichen 45–48 aus der ersten Menge an Bereichen diejenigen Bereiche ausgewählt, bei denen die größte Gefahr eines Klopfens besteht. Diese sind mit der Zahl 1 bezeichnet. Anschließend werden die sich aus der gemeinsamen Schnittmenge ergebenen Bereiche, welche die Berechungsklopflern-Betriebspunkte (CtKnkLrn) wiedergeben, dazu verwendet, um als Basis für die anzusetzende Mittelwerte bzw. Mittelwertbildungen zu dienen. Das heißt, es werden diejenigen Zündwinkelwerte verwendet, die in diesen Bereichen bzw. Betriebspunkten, wobei der gelernte Betriebspunktindex in einem Ringspeicher abgespeichert ist, ausgewählt worden sind.
In dem Beispiel von 5 ergeben sich somit für den Zylinder 1 sechs Werte, für den Zylinder 2 vier Werte, für den Zylinder 3 fünf Werte und für den Zylinder 4 drei Werte. Diese Werte der Zündwinkel, die in diesen Bereichen 45–48 zugeordnet sind, werden dafür verwendet, um den langsamen Klopfkorrekturwert (IgAgKnkCorrnLangsam) [1...] und die Differenzwerte aus den maximalen und minimalen möglichen Oktanzahlen des Kraftstoffes (DeltaIgAgRONMax) [1...] zu bestimmen und hieraus den Mittelwert (IgAgKnkCorrnAvg) des Klopfkorrekturwertes herauszuermitteln. Dies geht aus nachfolgender Formel 3
In dieser Formel 3 wird ebenso der Oktanzahlkorrekturfaktor (FacAdRON) ermittelt, der ein erstes Verhältnis des Mittelwertes (IgAgKnkCorrnAvg) eines Klopfkorrekturwertes der Zündwinkelwerte zu einem Differenzwert (DeltaIgAgRONMax) derjenigen Zündwinkelwerte, die bei den maximalen und minimalen möglichen Oktanzahlen des Kraftstoffes vorliegen, umfasst. Hiervon wird ein Mittelwert (average) gebildet und ggf. ein Off-Set Wert abgezogen, um hierdurch falsche Detektionen zu kompensieren. Dieser Faktor dient dann zur Berechnung der Oktanzahl des tatsächlich verwendeten Kraftstoffes. Berücksichtigt werden hierbei sämtliche Zündwinkelkorrekturen.
Aus nachfolgender Formel 4
ist ersichtlich, dass ein temporärer Zündwinkelkorrekturfaktor anhand der bestimmten Betriebspunkte (CtKnkLrn) und den hieraus ermittelbaren zweiten Verhältnis von der Summe sämtlicher Zündwinkelwerte zu dem Differenzwert (DeltaIgAgRONMax) derjenigen Zündwinkelwerte, die bei den maximal und minimal möglichen Oktanzahlen des Kraftstoffes vorliegen, ermittelbar ist.
Hieraus ergibt sich dann ein temporärer Zündwinkelkorrekturfaktor ggf. wiederum unter Abzug eines Off-Set-Wertes, der dafür verwendet werden kann, um das Kennfeld in seinen Zündwinkelwerten zu verändern und hierfür werden bei jeder Berechnung eines neuen temporären Zündwinkelkorrekturfaktors die gespeicherten Zündwinkelwerte von sämtliche Bereichen des Kennfeldes um den Wert des Produktes aus dem Differenzwert (FacAdRONIgAg) des vorherigen und des neuen Zündwinkelkorrekturfaktors und den zugeordneten Differenzwert (DeltaIgAgRONMax_MapIp) derjenigen Zündwinkelwerte, die bei den maximal und minimal möglichen Oktanzahlen des Kraftstoffes vorliegen, verändert.
Unter Bezugnahme auf 6, worin ein Verfahrensablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Flussdiagramm wiedergegeben wird, wird die Berechnung des Oktanzahlwertes nochmals gezeigt.
Nach einem Start 61 findet eine Überprüfung 63 statt, ob mehr als die Berechnungsklopflern-Betriebspunkte gelernt worden sind. Sofern dies verneint wird, findet eine Rückkopplung über Schleife 62 statt. Sofern dies bejaht wird, wird geprüft, ob ein neuer Betriebspunkt gelernt worden ist (vgl. Bezugszeichen 64). Wenn dies nicht der Fall ist, findet eine Rückschleife 65 statt. Sofern dies der Fall ist, wird in einer If-Abfrage 66 festgestellt, ob die Mittelwert-Adaptions-Kennfeldwerte, also die Zündwinkelwerte, für die vorher ausgewählten Zylinder und/oder Betriebspunkte größer als ein vorgegebener Wert, nämlich einem Thresholdwert 1 (thd 1), also oberhalb eines oberen Totpunktes einer Totzone (vergleiche 7a), sind. Sofern dies nicht der Fall ist, wird geprüft, ob dieser Mittelwert kleiner als ein vorbestimmter zweiter Wert, nämlich einem Thresholdwert 2 (thd 2), also unterhalb eines unteren Totpunktes einer Totzone (vergleiche 7a), ist. Dies entspricht dem Bezugszeichen 69. Wenn dies der Fall ist, wird gemäß Abschnitt 70 der Zündwinkelkorrekturfaktor (FacAdRONIgAg) nach unten gesetzt.
Ebenso wird bei einer Bejahung gemäß der Abfrage 66 eine Veränderung durchgeführt. Dies entspricht einer Erhöhung des Zündwinkelkorrekturfaktors gemäß Bezugzeichen 67.
Wenn in den Abfrageschritten 66 und 69 jeweils ein Nein als Antwort ergeht, so wird gemäß Bezugzeichen 71 direkt eine Berechnung der Oktanzahl des Kraftstoffes angestrebt, wie es in dem Abschnitt 68 wiedergegeben wird. Anschließend findet eine Rückkoppelung über die Schleife 72 statt.
Die Berechnung der Oktanzahl gemäß dem Abschnitt 68 wird gemäß der oben erwähnten Formel 2 durchgeführt.
In 7 ist in Diagrammen der Zündwinkel-Stellverlauf gemäß dem Anpassungsprozess nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wiedergegeben. Zu jedem Zeitpunkt 81 findet eine erneute langsame Zündwinkelkorrektur statt. Immer dann wird ein temporärer Zündwinkelkorrekturfaktor (FacAdRONIgAgTmp) entsprechend verändert.
Sobald der Verlauf des Zündwinkelkorrekturfaktors einen toten Bereich 89 gemäß 82, 85, 86 verlässt, also über ein Thresholdwert thd 1 geht, findet eine vorzugsweise stufenartige Erhöhung 93, 97, 98 des Zündwinkelkorrekturfaktors (FacAdRONIgAg), wie oben beschrieben, statt.
Ebenso findet bei einer Unterschreitung des Bereiches 89, also unter einen Thresholdwert thd 2 geht, eine Erniedrigung 100 des Zündwinkelkorrekturfaktors (FacAdRONIgAg) durch eine Adaption/Korrektur statt. Dies wird beispielsweise in den Abschnitten 90 der Kurve wiedergegeben. Dagegen wird in den Abschnitten 82, 83, 85, 86 eine Überschreitung des Bereiches 89 und somit eine Erhöhung des Zündwinkelkorrekturfaktors durch eine Adaption wiedergegeben. Der Abschnitt 88 liegt innerhalb des Bereiches 89.
In 7b wird der Korrekturverlauf des Zündwinkelkorrekturfaktors durch die Kurven 91 und 92 bei Stattfinden des Ereignisses einer langsamen Korrektur bzw. Adaption wiedergegeben. Es ist festzustellen, dass in dem Abstand 96 derjenige Korrekturwert wiederzufinden ist, der auf die Oktanzahl des Kraftstoffes zurückzuführen ist. Dagegen ist in dem Abstand 95 derjenige Korrekturwert zu finden, der den Oktanzahlkorrekturfaktor (FacAdRON) für den verwendeten Kraftstoff wiedergibt.
Die Bezugszeichen 91, 101 sowie 92, 93, 97, 98, 99, 100 geben den Verlauf des Oktanzahlkorrekturfaktors (FacAdRON) und des Zündwinkelkorrekturfaktors (FacAdRONIgAg), wieder.
Hierbei ist zu erwähnen, dass der Abstand, wie beispielsweise mit Bezugszeichen 95 gezeigt, zwischen dem Verlauf des Oktanzahlkorrekturfaktors und des Zündwinkelkorrekturfaktors den Wert des temporären Zündwinkelfaktors, wie beispielsweise mit Bezugszeichen 102 gezeigt, entspricht.
Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Bezugszeichenliste

1: Steuereinrichtung
2: Mikrokontroller
3: Klopfsensor
4: Klopfsensor-Auswerteschaltung
5: Analogdigitalwandler
6: Drehzahlgebeeinrichtung
7: Zündwinkelsteuerung
8: Zündeinrichtung
11: Zündwinkel-Luftmasse-Kennlinie
12: Kennlinie
13: Kennlinie
14: Zweiter Klopfkorrekturwert
15: Erster Klopfkorrekturwert
16: Gewählter Punkt
17: Gewählter Punkt
18: Doppelpfeil
21: Kurvenverlauf
23: Kurvenverlauf
31: Bereiche
41–44: Bereiche zur Bildung einer ersten Menge
45–48: Bereiche zur Bildung einer zweiten Menge
61: Start
62: Schleife
63: Überprüfung
64: Betriebspunkt
65: Rückschleife
66: Hilfs-Abfrage
67: Erhöhung des Zündwinkelkorrekturfaktors
68: Abschnitt zur Berechnung der Oktanzahl
69: Vorbestimmter zweiter Wert
70: Heruntersetzen des Zündwinkelkorrekturfaktors
71: Direkte Berechnung der Oktanzahl des Kraftstoffes
72: Schleife
81: Zeitpunkt
82–87: Abschnitte
88: Abschnitt
89: Bereich
91: Kurve
92, 93, 97, 98, 99, 100: Verlauf des Oktanzahlkorrekturfaktors und des Zündwinkelkorrekturfaktors
95: Korrekturabschnitt
96: Korrekturabschnitt

Claims

Verfahren zur adaptiven Klopfregelung eines Verbrennungsmotors von Kraftfahrzeugen in Abhängigkeit von einer Oktanzahl (ROZ) eines verwendeten Kraftstoffes, mit folgenden Schritten: – Bestimmen derjenigen Motorzylinder, bei denen Klopfsignale mittels mindestens einem Klopfsensor detektiert werden; – Verstellen eines den bestimmten Motorzylindern zugeordneten Zündwinkels; – Speichern von Werten der verstellten Zündwinkel in jeweils einem dem einzelnen Motorzylinder zugeordneten Luftmasse-Verbrennungsmotorgeschwindigkeits-Kennfeld, das in Bereiche unterteilt ist, zu welchen jeweils ein Zündwinkelwert zu geordnet wird; – Auswählen derjenigen Bereiche (41, 42, 43, 44) zur Bildung einer ersten Menge an Bereichen (41–44), deren Zündwinkelwerte gemäß einem vorbestimmten Auswahlmodus zur Berechnung eines Mittelwertes (IgAgKnkCorrnAvg) eines Klopfkorrekturwertes vorgesehen sind; – Auswählen derjenigen Bereiche (45–48) zur Bildung einer zweiten Menge an Bereichen (45–48) aus der ersten Menge an Bereichen (41–44), bei denen die größte Gefahr eines Klopfens besteht; – Ermitteln der Oktanzahl des Kraftstoffes aus der zweiten Menge an Bereichen (45–48) und gespeicherten maximal und minimal möglichen Oktanzahlen des Kraftstoffes; und – Berechnen eines Korrekturwertes des Zündwinkels, der die ermittelte Oktanzahl des Kraftstoffes berücksichtigt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln der Oktanzahl (ROZ) ein Oktanzahlkorrekturfaktor (FacAdRON) ermittelt wird, der ein erstes Verhältnis des Mittelwertes (IgAgKnkCorrnAvg) eines Klopfkorrekturwertes der Zündwinkelwerte zu einem Differenzwert (DeltaIgAgRONMax) derjenigen Zündwinkelwerte, die bei dem maximal und minimal möglichen Oktanzahlen des Kraftstoffes vorliegen, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln der Oktanzahl eine Wert eines Produktes aus dem ersten Verhältnis und einem Differenzwert (Kraftstoff RON max. – Kraftstoff RON min.) aus den maximal und minimal möglichen Oktanzahlen des Kraftstoffes von der maximalen möglichen Oktanzahl abgezogen wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass zum Berechnen eines Korrekturwertes des Zündwinkels ein temporärer Zündwinkelkorrekturfaktor (FacAdRONIgAgTemp) berechnet wird, der sich aus dem Mittelwert eines zweiten Verhältnisses von der Summe (IgAgKnkCorrn-Langsam[1...CtKnkLrn]) sämtlicher Zündwinkelwerte (IgAgKnkCorrnLangsam), die ersten Menge an Bereichen (41–44) zugeordnet sind, zu dem Differenzwert (DeltaIgAgRONMax) derjenigen Zündwinkelwerte, die bei den maximal und minimal möglichen Oktanzahlen des Kraftstoffes vorliegen, und gegebenenfalls dem Abzug eines Offset-Wertes zusammensetzt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei jeder Berechnung eines neuen temporären Zündwinkelkorrekturfaktors (FacA-RONIgAgTemp) die gespeicherten Zündwinkelwerte von sämtlichen Bereichen des Kennfeldes um den Wert des Produktes aus dem Differenzwert (FacAdRONIgAg[neu-alt]) des vorherigen und des neuen Zündwinkelkorrekturfaktors und den zugeordneten Differenzwerten (DeltaIgAgRONMax_MapIp) derjenigen Zündwinkelwerte, die bei dem maximal und minimal möglichen Oktanzahlen des Kraftstoffes vorliegen, verändert werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündwinkelkorrekturfaktor (FacAdRONIgAg) erhöht wird (67), wenn der Mittelwert (IgAgKnkCorrnAvg) eines Klopfkorrekturwertes einen vorbestimmten ersten Wert übersteigt (66).
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündwinkelkorrekturfaktor (FacAdRONIgAg) erniedrigt (70) wird, wenn der Mittelwert (IgAgKnkCorrnAvg) eines Klopfkorrekturwertes unterhalb eines vorbestimmten zweiten Wertes liegt (69).
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Gesamt-Klopfkorrekturwert aus der Summe des Klopfkorrekturwertes (IgAgKnkCorrnLangsam), eines Schnellkorrektur-Klopfkorrekturwertes (IgAgKnkCorrnSchnell) und einem oktanzahlabhängigen Korrekturwert (IgAgCorrnRON) zusammensetzt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mittels einer Steuereinrichtung, die mit einem Klopfsensor und Einrichtungen zum Einstellen von Zündwinkeln der Motorzylinder verbunden ist, durchgeführt wird.