DE102014109568A1 - Method for detecting a knocking combustion - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Erkennen einer klopfenden Verbrennung eines Verbrennungsmotors, die durch eine Vorentflammung ausgelöst wird, wobei ein Klopfsignal erfasst wird, wobei ein Abgassignal erfasst wird, und wobei das Klopfsignal und das Abgassignal ausgewertet werden, um eine klopfende Verbrennung zu erkennen.A method of detecting a knocking combustion of an internal combustion engine, which is triggered by a pre-ignition, wherein a knock signal is detected, wherein an exhaust gas signal is detected, and wherein the knock signal and the exhaust gas signal are evaluated to detect a knocking combustion.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen einer klopfenden Verbrennung gemäß Patentanspruch 1 und ein Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens gemäß Patentanspruch 9. The invention relates to a method for detecting a knocking combustion according to
Aus
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zum Erkennen einer klopfenden Verbrennung, insbesondere zum Erkennen von Vorentflammungen bereitzustellen, die meist mit einer klopfenden Verbrennung einhergehen. The object of the invention is to provide an improved method for detecting a knocking combustion, in particular for detecting pre-ignition, which is usually accompanied by a knocking combustion.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und das Steuergerät gemäß Anspruch 9 gelöst. Ein Vorteil des beschriebenen Verfahrens besteht darin, dass nicht nur ein Klopfsignal eines Klopfsensors verwendet wird, um eine Vorentflammung zu erkennen, sondern dass auch ein Abgassignal berücksichtigt wird. Auf diese Weise kann eine präzisere und genauere Erkennung eines klopfenden Vorganges des Verbrennungsmotors erreicht werden. Zudem kann eine bessere Differenzierung einer klopfenden Verbrennung und einer Vorentflammung erreicht werden. The object of the invention is achieved by the method according to
In einer Ausführungsform wird als Abgassignal das Signal einer Lambdasonde verwendet. Dieses Verfahren bietet den Vorteil, dass in der Regel keine weiteren Sensoren eingebaut werden müssen, da Lambdasonden bei den meisten Fahrzeugen bereits verbaut sind. In one embodiment, the signal of a lambda probe is used as the exhaust gas signal. This method offers the advantage that as a rule no further sensors have to be installed, since lambda probes are already installed on most vehicles.
In einer weiteren Ausführungsform wird eine Vorentflammung erkannt, wenn das Klopfsignal über einem ersten Vergleichswert liegt, und wenn das Abgassignal über einem zweiten Vergleichswert liegt. Dadurch wird eine einfache und präzise Erfassung einer klopfenden Verbrennung ermöglicht. In a further embodiment, pre-ignition is detected when the knock signal is above a first comparison value and when the exhaust signal is above a second comparison value. This allows easy and accurate detection of knocking combustion.
In einer weiteren Ausführungsform wird das Verfahren dadurch verbessert, dass als zweiter Vergleichswert ein zeitlicher Gradient verwendet wird. Somit wird das Abgassignal zur Erkennung einer klopfenden Verbrennung mit einem vorgegebenen zeitlichen Gradienten verglichen. Versuche haben gezeigt, dass bei einer klopfenden Verbrennung Ablagerungen im Brennraum des Verbrennungsmotors gelöst werden, wodurch Kohlenwasserstoffe in das Abgas gelangen. Dadurch wird eine Änderung des Abgassignals, insbesondere eine Änderung der Lambdasondenspannung erzeugt. Die Änderung der Lambdasondenspannung kann dazu verwendet werden, um mithilfe des Abgassignals eine klopfende Verbrennung zu erfassen. In a further embodiment, the method is improved by using a temporal gradient as the second comparison value. Thus, the exhaust signal for detecting a knocking combustion is compared with a predetermined time gradient. Experiments have shown that in a knocking combustion deposits are dissolved in the combustion chamber of the internal combustion engine, causing hydrocarbons get into the exhaust gas. This produces a change in the exhaust gas signal, in particular a change in the lambda probe voltage. The change in lambda probe voltage may be used to detect knocking combustion by means of the exhaust signal.
In einer weiteren Ausführungsform wird das Abgassignal zeitlich um eine Gaslaufzeit versetzt zum Klopfsignal ausgewertet und berücksichtigt. Diese Vorgehensweise ist erforderlich, da der Klopfsensor bei einer klopfenden Verbrennung sofort ein entsprechendes Klopfsignal erfasst. Im Gegensatz dazu wird eine Abgasänderung durch eine klopfende Verbrennung zeitlich später durch einen Sensor erfasst, der sich im Abgastrakt befindet. In a further embodiment, the exhaust gas signal is evaluated in time offset by a gas running time to the knock signal and taken into account. This procedure is necessary because the knock sensor immediately detects a corresponding knock signal during a knocking combustion. In contrast, a change in exhaust gas due to a knocking combustion is detected later in time by a sensor located in the exhaust tract.
Versuche haben gezeigt, dass bereits eine Änderung von 5%, insbesondere von 15% des Abgassignals gegenüber einem Sollwert auf eine stark klopfende Verbrennung hinweist. Die Änderung um 5% bzw. um 15% erfolgt innerhalb eines festgelegten Zeitrahmens, der in der Größenordnung einer Zeitdauer einer Verbrennung liegt. Experiments have shown that even a change of 5%, in particular of 15% of the exhaust gas signal with respect to a desired value indicates a strongly knocking combustion. The 5% or 15% change occurs within a set timeframe of the order of one combustion period.
In einer weiteren Ausführungsform wird bei Erkennen einer Vorentflammung wenigstens eine Gegenmaßnahme gegen die Vorentflammung ausgeführt. Die Gegenmaßnahme kann beispielsweise in einer Gemischanfettung, einer Einspritzausblendung, einer Änderung der Einspritzstrategie, einer Änderung der Steuerzeit für die Einspritzung und/oder einer Änderung des Mitteldrucks liegen. Mithilfe der beschriebenen Gegenmaßnahmen kann eine weitere Vorentflammung und eine Unterbrechung des intermittierenden Motorbetriebszustandes eingeleitet werden. In a further embodiment, upon detection of a pre-ignition at least one countermeasure against the pre-ignition is carried out. The countermeasure may, for example, be a mixture enrichment, an injection suppression, a change in the injection strategy, a change in the control time for the injection and / or a change in the mean pressure. By means of the described countermeasures, a further pre-ignition and an interruption of the intermittent engine operating state can be initiated.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen The invention will be explained in more detail below with reference to FIGS. Show it
Die Klopfsensoren
Zudem sind Abgasturbolader
Die von einer Selbstzündung ausgelöste klopfende Verbrennung unterscheidet sich aufgrund ihres frühen Gemischumsetzungszeitpunktes in der Intensität in Bezug auf Druck und Temperatur deutlich von einer kontrolliert fremdgezündeten Verbrennung. Die klopfende Verbrennung erzeugt einen erhöhten Körperschall, der mithilfe des Klopfsensors
Ein aktueller Trend der verbrauchsgetriebenen Hubraumreduzierung in Kombination mit steigenden Mitteldruckanforderungen im Bereich niedriger Drehzahl von Verbrennungsmotoren mit Abgasturboaufladung begünstigt das Auftreten von Verbrennungsanomalien wie Selbstzündungen und Vorentflammungen. Diese zum Teil von Ablagerungen im Brennraum des Zylinders hervorgerufenen, stark bauteilbelastenden Ereignisse können zu einer Beschädigung oder auch zu einer Zerstörung des Verbrennungsmotors führen. Besonders bei Kraftstoffen, die eine hohe Anzahl schwer siedender Bestandteile enthalten, kommt es unter Umständen zu Versottungserscheinungen im Brennraum der Zylinder, die unter höherer Motorlast zu längeren Phasen einer intermittierenden Verbrennung, d.h. einem Wechsel zwischen Selbstzündung und Fremdzündung führen können. Dieser unkontrollierte Motorbetriebszustand sollte frühzeitig erkannt werden und durch entsprechende Maßnahmen abgebrochen bzw. unterbunden werden. A current trend in consumption-driven displacement reduction in combination with increasing low-pressure medium-pressure requirements of turbocharged internal combustion engines favors the occurrence of combustion anomalies such as auto-ignition and pre-ignition. This, partly caused by deposits in the combustion chamber of the cylinder, heavily component-loading events can lead to damage or even destruction of the internal combustion engine. Especially with fuels containing a high number of high-boiling constituents, there may be accumulations of segregation in the combustion chamber of the cylinders which, under higher engine load, lead to longer periods of intermittent combustion, i. a change between auto-ignition and spark ignition can lead. This uncontrolled engine operating condition should be detected early and stopped or prevented by appropriate measures.
Neben dem erhöhten Körperschall führt die klopfende Verbrennung zu einem verstärkten Reinigungseffekt des Brennraums. Die sich von den im Brennraum befindlichen Bauteilen lösenden Kohlenwasserstoffe können zu einer schlagartigen Anreicherung des Verbrennungsgases in der Abgasanlage führen. Versuche haben gezeigt, dass dadurch Änderungen im Abgassignal, insbesondere Erhöhungen der Lambdasondenspannung im Bereich von 5 bis 15% auftreten können. In addition to the increased structure-borne noise, the knocking combustion leads to an increased cleaning effect of the combustion chamber. The dissolving from the components located in the combustion chamber hydrocarbons can lead to a sudden enrichment of the combustion gas in the exhaust system. Experiments have shown that this can cause changes in the exhaust gas signal, in particular increases in the lambda probe voltage in the range of 5 to 15%.
Das Steuergerät
Das Steuergerät
Beispielsweise kann das Steuergerät
Im unteren Diagramm ist der zeitliche Verlauf eines Abgassignals
Das beschriebene Verfahren kann auch bei einem Verbrennungsmotor mit mehr oder weniger Zylindern eingesetzt werden. The method described can also be used in an internal combustion engine with more or fewer cylinders.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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2014
- 2014-07-09 DE DE102014109568.5A patent/DE102014109568A1/en active Pending
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