DE102019130705B4 - Method for operating an internal combustion engine and engine control device - Google Patents
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Abstract
Es ist ein Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors vorgesehen, bei dem in dem Fall, dass ein Klopfen in einem Zylinder des Verbrennungsmotors detektiert (12) wird, ein Zündzeitpunkt für den Zylinder um einen vordefinierten Standardwert zu einen späteren Zeitpunkt verschoben (16) wird, überprüft (18) wird, ob eine Steigerung einer Kühlung des Zylinders und/oder eines in den Zylinder geführten Kraftstoff/Luft-Gemisches möglich ist, und in dem Fall, dass die Steigerung der Kühlung möglich ist, eine Kühlleistung für die Kühlung um ein vordefiniertes Leistungsinkrement erhöht (20) und im Wesentlichen gleichzeitig ein Zündzeitpunkt für den Zylinder um ein vordefiniertes Zündwinkel-Inkrement zu einen früheren Zeitpunkt verschoben (22) wird, wobei die Steigerung der Kühlung mittels einer Wassereinspritzung realisiert ist. In dem Fall, dass ein Klopfen in dem Zylinder nicht mehr detektiert (24) wird, wird die Kühlleistung reduziert wird, wobei nachdem sämtliche zuvor vorgenommenen Erhöhungen der Kühlleistung zurückgenommen wurden, der Zündzeitpunkt für den Zylinder solange zu einem früheren Zeitpunkt verschoben wird, bis ein vordefinierter Ausgangswert für den Zündzeitpunkt erreicht wird oder ein Klopfen in dem Zylinder detektiert wird.A method for operating an internal combustion engine is provided in which, in the event that knocking is detected (12) in a cylinder of the internal combustion engine, an ignition timing for the cylinder is shifted (16) by a predefined standard value to a later point in time (18) whether an increase in cooling of the cylinder and/or a fuel/air mixture fed into the cylinder is possible, and in the event that the increase in cooling is possible, a cooling capacity for cooling by a predefined capacity increment is increased (20) and essentially at the same time an ignition point for the cylinder is shifted to an earlier point in time by a predefined ignition angle increment (22), the cooling being increased by means of water injection. In the event that knocking in the cylinder is no longer detected (24), the cooling capacity is reduced, and after all previously made increases in cooling capacity have been reversed, the ignition timing for the cylinder is shifted to an earlier point in time until a predefined starting value for the ignition timing is reached or knocking is detected in the cylinder.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors sowie eine Motorsteuereinrichtung, mit deren Hilfe ein Klopfen in einem Zylinder des Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs vermieden werden kann.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine and an engine control device with the aid of which knocking in a cylinder of the internal combustion engine of a motor vehicle can be avoided.
Um einen möglichst hohen Wirkungsgrad bei einem Verbrennungsmotor zu erreichen, soll der maximale Zylinderdruck bei der Verbrennung eines Kraftstoff/Luft-Gemisches in dem Zylinder kurz nach dem oberen Totpunkt liegen. Insbesondere bei einer hohen abgeforderten Leistung des Verbrennungsmotors und/oder einem zu frühen Zündzeitpunkt kann eine ungünstige Zündung des Kraftstoff/Luft-Gemisches in dem Zylinder vorkommen, die zu einem als „Klopfen“ bezeichneten Verhalten des Zylinders führt, bei dem beispielsweise hörbare hochfrequente Schwingungen im Zylinderdruckverlauf auftreten, die zu Beschädigungen führen können.In order to achieve the highest possible efficiency in an internal combustion engine, the maximum cylinder pressure during combustion of a fuel/air mixture in the cylinder should be just after top dead center. Unfavorable ignition of the fuel/air mixture in the cylinder can occur, particularly when the combustion engine requires a high level of performance and/or the ignition point is too early Cylinder pressure curve occur, which can lead to damage.
Aus
Aus
Es besteht ein ständiges Bedürfnis einen Verbrennungsmotor mit einem hohen Wirkungsgrad im Wesentlichen klopffrei zu betreiben.There is a constant need to operate an internal combustion engine with a high level of efficiency, essentially without knocking.
Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die einen effizienten Betrieb eines Verbrennungsmotors mit wenig Klopfen ermöglichen.It is the object of the invention to indicate measures that enable efficient operation of an internal combustion engine with little knocking.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Motorsteuereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7.The object is achieved according to the invention by a method having the features of claim 1 and an engine control device having the features of claim 7.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.Preferred configurations of the invention are specified in the dependent claims and the following description, each of which individually or in combination can represent an aspect of the invention.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors vorgesehen, bei dem in dem Fall, dass ein Klopfen in einem Zylinder des Verbrennungsmotors detektiert wird, ein Zündzeitpunkt für den Zylinder um einen vordefinierten Standardwert zu einen späteren Zeitpunkt verschoben wird, überprüft wird, ob eine Steigerung einer Kühlung des Zylinders und/oder eines in den Zylinder geführten Kraftstoff/Luft-Gemisches möglich ist, und in dem Fall, dass die Steigerung der Kühlung möglich ist, eine Kühlleistung für die Kühlung um ein vordefiniertes Leistungsinkrement erhöht und im Wesentlichen gleichzeitig ein Zündzeitpunkt für den Zylinder um ein vordefiniertes Zündwinkel-Inkrement zu einen früheren Zeitpunkt verschoben wird. Die Steigerung der Kühlung ist mittels einer Wassereinspritzung realisiert.According to the invention, a method for operating an internal combustion engine is provided in which, in the event that knocking is detected in a cylinder of the internal combustion engine, an ignition point for the cylinder is shifted by a predefined standard value to a later point in time, it is checked whether an increase in a Cooling of the cylinder and/or a fuel/air mixture fed into the cylinder is possible, and in the event that the increase in cooling is possible, a cooling capacity for the cooling is increased by a predefined power increment and essentially at the same time an ignition timing for the Cylinder is shifted to an earlier point in time by a predefined ignition angle increment. The increase in cooling is realized by means of water injection.
In dem Fall, dass ein Klopfen in dem Zylinder nicht mehr detektiert wird, wird die Kühlleistung reduziert. Der zuvor verschobene Zündzeitpunkt wird bei der Reduzierung der Kühlleistung zunächst beibehalten. Wenn das aufgetretene Klopfen wieder verschwunden ist, kann zunächst die Kühlleistung reduziert werden, um eine unnötig hohe Durchflussrate eines Kühlmittels, insbesondere Wasser, zu reduzieren. Dadurch kann eine Pumpenleistung zur Förderung des Kühlmittels reduziert werden. Eine Verbesserung der Situation, die zum Klopfen geführt hat, kann zunächst durch eine plötzliche oder allmähliche Reduzierung der Kühlleistung auf den ursprünglichen Wert vor dem Klopfen genutzt werden. Beispielsweise kann die über einen bestimmten Zeitraum erfolgte Kühlung dazu geführt haben, dass sich eine Temperatur einer Zylinderinnenwand nachhaltig reduziert hat, wodurch eine Gefahr, dass Klopfen auftritt, sich auch im nachfolgenden Betrieb nachhaltig reduziert hat. Die erhöhte Kühlleistung wird in dieser Situation nicht mehr benötigt.In the event that knocking in the cylinder is no longer detected, the cooling capacity is reduced. The previously shifted ignition point is initially retained when the cooling capacity is reduced. When the knocking that has occurred has disappeared again, the cooling capacity can first be reduced in order to reduce an unnecessarily high flow rate of a coolant, in particular water. As a result, pump performance for conveying the coolant can be reduced. An improvement in the situation that caused knocking can first be used by suddenly or gradually reducing the cooling capacity to the original value before knocking. For example, the cooling that has taken place over a certain period of time can have the result that the temperature of an inner cylinder wall has been reduced over the long term, as a result of which the risk of knocking occurring has also been reduced over the long term during subsequent operation. The increased cooling capacity is no longer required in this situation.
Nachdem sämtliche zuvor vorgenommenen Erhöhungen der Kühlleistung zurückgenommen wurden, wird der Zündzeitpunkt für den Zylinder zu einem früheren Zeitpunkt verschoben. Eine auch durch die zuvor erhöhte Kühlleistung in dem Zylinder erreichte Verbesserung der Verbrennung kann durch eine Verschiebung des Zündzeitpunkts zu einem früheren Zeitpunkt genutzt werden. Der Verbrennungsmotor kann dadurch besonders nahe an der Klopfgrenze betrieben werden. Falls während der Verschiebung des Zündzeitpunkts zu einem früheren Zeitpunkt ein Klopfen detektiert wird, kann das Verfahren erneut gestartet werden.After any previously made increases in cooling capacity have been reversed, the ignition timing for the cylinder is rescheduled to an earlier point in time. An improvement in combustion achieved by the previously increased cooling capacity in the cylinder can be used by shifting the ignition point to an earlier point in time. As a result, the internal combustion engine can be operated particularly close to the knock limit. If knocking is detected earlier during the spark timing shift, the method may be restarted.
Dabei wird der Zündzeitpunkt für den Zylinder solange zu einem früheren Zeitpunkt verschoben bis ein vordefinierter Ausgangswert für den Zündzeitpunkt erreicht wird oder ein Klopfen in dem Zylinder detektiert wird. Eine Verschiebung des Zündzeitpunkts über den ursprünglich vorgesehenen gegebenenfalls drehzahlabhängigen und/oder lastabhängigen Ausgangswert hinaus ist dadurch vermieden. Trotz der Verschiebung des Zündzeitpunkts zu einem früheren Zeitpunkt kann ein Klopfen vermieden werden.The ignition point for the cylinder is shifted to an earlier point in time until a predefined starting value for the ignition point is reached point is reached or knocking is detected in the cylinder. This prevents the ignition point from being shifted beyond the originally intended initial value, which may be speed-dependent and/or load-dependent. In spite of the advance of the ignition timing, knocking can be avoided.
Durch die Verschiebung des Zündzeitpunkts zu einen späteren Zeitpunkt kann in der Regel ein Klopfen gut verhindert werden. Als vordefinierter Standardwert kann der Kurbelwellenwinkel um einen Betrag ΔKW+ von 0,5°< ΔKW+ ≤ 5,0° , insbesondere 1,5°≤ ΔKW+ ≤ 4,5° und vorzugsweise ΔKW+ ≤ 3,0 ± 0,5° zu einen späteren Zeitpunkt verschoben werden, wobei vorzugsweise der vordefinierte Standardwert in Abhängigkeit von dem aktuellen Betriebsverhalten des Kraftfahrzeugmotors verschieden ausgewählt wird. Dadurch kann in einem als kritisch betrachteten Betriebspunkt ein höherer Standardwert und in einem als weniger kritisch betrachteten Betriebspunkt ein niedriger Standardwert für die Durchführung des Verfahrens ausgewählt werden. Allerdings kann dadurch auch der maximale Zylinderdruck bei der Verbrennung zu einem späteren Zeitpunkt verschoben werden, der weiter vom oberen Totpunkt entfernt ist, wodurch der Wirkungsgrad reduziert wird und die Effizienz des Betriebs des Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs sinkt. Dies kann durch die Erhöhung der Kühlleistung zumindest teilweise kompensiert werden. Hierbei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass in dem Moment, in dem die Kühlleistung erhöht wird, der vordefinierte Standardwert für die standardmäßige Verschiebung des Zündzeitpunkts zu einen späteren Zeitpunkt zu groß gewählt sein kann. Der vordefinierte Standardwert ist insbesondere für den Fall dimensioniert, dass eine weitere Kühlung nicht möglich ist, damit das Klopfen so schnell wie möglich sicher beseitigt wird. Wenn allerdings eine weitere Kühlung noch möglich ist, kann die Kühlung einen Beitrag dazu leisten das Klopfen zu verhindern, wobei dieser Beitrag eine mit diesem Beitrag korrelierende Verschiebung des Zündzeitpunkts zu einem früheren Zeitpunkt ermöglicht. Die eigentlich vorgesehene Verschiebung des Zündzeitpunkts um den vordefinierten Standardwert zu einem späteren Zeitpunkt wird in dem Fall, dass eine Erhöhung der Kühlung vorgenommen wurde, um das vordefinierte Zündwinkel-Inkrement zumindest teilweise rückgängig gemacht. Der Zündwinkel kann dadurch nur soweit zu einem späteren Zeitpunkt verschoben werden, wie es unter der Berücksichtigung des Effekts der erhöhten Kühlung unbedingt erforderlich ist. Die sicherheitsorientierte Verschiebung des Zündzeitpunkts zu einem späteren Zeitpunkt um den Standardwert wird in dem Fall einer zusätzlichen Kühlung um das Zündwinkel-Inkrement zumindest teilweise rückgängig gemacht, um die Verschiebung des Zündwinkels auf das zur Vermeidung von Klopfen notwendige Ausmaß begrenzen zu können, so dass ein effizienter Betrieb eines Verbrennungsmotors mit wenig Klopfen ermöglicht ist.By shifting the ignition timing to a later point in time, knocking can generally be effectively prevented. As a predefined standard value, the crankshaft angle can be increased by an amount ΔKW + of 0.5°<ΔKW + ≦5.0°, in particular 1.5°≦ΔKW + ≦4.5° and preferably ΔKW + ≦3.0±0.5 be shifted to a later point in time, the predefined standard value preferably being selected differently depending on the current operating behavior of the motor vehicle engine. As a result, a higher standard value can be selected for carrying out the method at an operating point which is regarded as critical and a lower standard value for carrying out the method at an operating point which is regarded as less critical. However, this can also shift the maximum cylinder pressure during combustion to a later point in time, which is further away from top dead center, which reduces the efficiency and the efficiency of the operation of the internal combustion engine of a motor vehicle. This can be at least partially compensated for by increasing the cooling capacity. This exploits the knowledge that at the moment when the cooling capacity is increased, the predefined standard value for the standard shift in the ignition point to a later point in time can be too large. The predefined default value is dimensioned in particular for the case that further cooling is not possible, so that the knocking is safely eliminated as quickly as possible. However, if further cooling is still possible, the cooling can make a contribution to preventing knocking, which contribution makes it possible to shift the ignition timing to an earlier point in time, which correlates with this contribution. The actually intended shifting of the ignition point by the predefined standard value at a later point in time is at least partially reversed by the predefined ignition angle increment if the cooling was increased. As a result, the ignition angle can only be shifted to a later point in time to the extent that is absolutely necessary, taking into account the effect of the increased cooling. The safety-oriented shifting of the ignition point to a later point in time by the standard value is at least partially reversed in the case of additional cooling by the ignition angle increment in order to be able to limit the shift in the ignition angle to the extent necessary to avoid knocking, so that an efficient Operation of an internal combustion engine is enabled with little knocking.
Die Erhöhung der Kühlleistung kann insbesondere ohne ein hinterlegtes Korrekturdatenfeld durchgeführt werden. Dadurch ist es nicht erforderlich ein Zündkennfeld zu korrigieren und/oder zu verwenden, wodurch eine Regelung des Zündzeitpunkts und/oder der Kühlleistung entsprechend schnell erfolgen kann. Die Anzahl der im Zylinder stattfindenden Klopf-Ereignisse kann dadurch reduziert werden. Zudem ist es möglich auch Kraftstoffe zu verwenden, die eine geringere Klopffestigkeit haben, beispielsweise Kraftstoffe mit einer Oktanzahl von kleiner ROZ 98. Da ein Klopfen zumindest anteilig durch eine Erhöhung der Kühlleistung und dadurch weniger oder sogar gar nicht aufgrund einer Verschiebung des Zündzeitpunkts vermieden wird, kann die Verhinderung des Klopfens nahezu ohne eine signifikante Leitungsreduzierung des Verbrennungsmotors erfolgen.The cooling capacity can be increased in particular without a stored correction data field. As a result, it is not necessary to correct and/or use an ignition map, as a result of which the ignition point and/or the cooling capacity can be regulated correspondingly quickly. As a result, the number of knock events occurring in the cylinder can be reduced. It is also possible to use fuels that have a lower knock resistance, for example fuels with an octane number of less than 98 RON. Since knocking is at least partially avoided by increasing the cooling capacity and thus less or not at all due to a shift in the ignition point, the prevention of knocking can be done almost without a significant power reduction of the internal combustion engine.
Die Erhöhung der Kühlleistung kann insbesondere in Abhängigkeit von dem gewählten vordefinierte Zündwinkel-Inkrement erfolgen, das vorzugsweise in Abhängigkeit von dem aktuellen Betriebsverhalten des Kraftfahrzeugmotors verschieden ausgewählt wird. Je nach aktuellem Betriebsverhalten des Kraftfahrzeugmotors kann für das vordefinierte Zündwinkel-Inkrement ein Betrag ΔKW- von 0,5°≤ ΔKW- ≤ 4,0°, insbesondere 1,0°≤ ΔKW- ≤ 3,0° und vorzugsweise ΔKW- ≤ 2,0 ± 0,5° vorgegeben werden. Besonders bevorzugt ist der Betrag ΔKW- des vordefinierten Zündwinkel-Inkrements zu Verschiebung des Zündzeitpunkts auf einen früheren Zeitpunkt um einen Differenzbetrag von mindestens 0,5° kleiner als der Betrag ΔKW+ des vordefinierten Standardwerts zu Verschiebung des Zündzeitpunkts auf einen späteren Zeitpunkt. Die Verlagerung des Zündzeitpunkts auf einen früheren Zeitpunkt kann insbesondere in mehreren Teilschritten erfolgen, solange die Kühlleistung noch erhöht werden kann. Zur Erhöhung der Kühlleistung kann insbesondere die Durchflussrate des Kühlmittels bei dem gewählten Zündwinkel-Inkrement bezogen auf die maximale Durchflussrate um 3% bis 10%, insbesondere um 4% bis 7% und vorzugsweise um 5% ± 0,5% erhöht werden. Dies ermöglicht es die zur Verfügung stehende maximal mögliche Erhöhung der Durchflussrate für eine Verschiebung des Zündzeitpunkts auf einen früheren Zeitpunkt moderat auszunutzen, ohne dass ein instabiles Überschwingen der Regelung des Zündzeitpunkts mit Hilfe der Anpassung der Kühlleistung zu befürchten ist. Die Erhöhung der Durchflussrate und die Verschiebung des Zündzeitpunkts auf einen früheren Zeitpunkt kann insbesondere mehrfach wiederholt werden, um einen Betriebspunkt anzusteuern, der besonders nah an der Klopfgrenze liegt.The cooling capacity can be increased in particular depending on the selected predefined ignition angle increment, which is preferably selected differently depending on the current operating behavior of the motor vehicle engine. Depending on the current operating behavior of the motor vehicle engine, an amount ΔKW- of 0.5°≤ ΔKW - ≤ 4.0°, in particular 1.0°≤ ΔKW - ≤ 3.0° and preferably ΔKW - ≤ 2 .0 ± 0.5° can be specified. The amount ΔKW− of the predefined ignition angle increment for shifting the ignition point to an earlier point in time is particularly preferably smaller by a difference of at least 0.5° than the amount ΔKW + of the predefined standard value for shifting the ignition point to a later point in time. The ignition point can be shifted to an earlier point in time, in particular in several partial steps, as long as the cooling capacity can still be increased. To increase the cooling capacity, the flow rate of the coolant can be increased by 3% to 10%, in particular by 4% to 7% and preferably by 5%±0.5%, based on the maximum flow rate at the selected ignition angle increment. This makes it possible to moderately utilize the available maximum possible increase in the flow rate for shifting the ignition point to an earlier point in time without having to fear unstable overshooting of the control of the ignition point with the aid of the adjustment of the cooling capacity. Increasing the flow rate and shifting the ignition point to an earlier point in time can, in particular, be repeated several times to control an operating point that is particularly close to the knock limit.
Insbesondere werden in dem Fall, dass immer noch ein Klopfen in dem Zylinder detektiert wird, die Schritte Verschieben des Zündzeitpunkts für den Zylinder um den vordefinierten Standardwert zu einen späteren Zeitpunkt, Überprüfen, ob eine Steigerung einer Kühlung des Zylinders und/oder des in den Zylinder geführten Kraftstoff/Luft-Gemisches möglich ist, und in dem Fall, dass die Steigerung der Kühlung möglich ist, Erhöhen der Kühlleistung für die Kühlung um das vordefinierte Leistungsinkrement und im Wesentlichen gleichzeitiges Verschieben des Zündzeitpunkt für den Zylinder um das vordefinierte Zündwinkel-Inkrement zu einen früheren Zeitpunkt wiederholt. Falls der bisherige Regeleingriff nicht ausreichen sollte das Klopfen zu verhindern, kann die Verschiebung des Zündzeitpunkts erneut durchgeführt werden. Falls auch in diesem Schleifendurchlauf immer noch eine Erhöhung der Kühlleistung möglich ist, kann erneut die Kühlleistung erhöht und die Verschiebung des Zündwinkels um das Zündwinkel-Inkrement rückgängig gemacht werden. Wenn eine Erhöhung der Kühlleistung nicht möglich ist, beispielsweise weil eine für diesen Zweck vorgesehene maximale Kühlleistung bereits erreicht ist, bleibt es bei der Verschiebung des Zündwinkels um den Standardwert, ohne dass eine teilweise Kompensation vorgenommen wird. Der mehrfache Durchlauf ermöglicht es für den Standardwert, sowie für das vordefinierte Leistungsinkrement der Erhöhung der Kühlleistung und das mit dem Leistungsinkrement korrelierende Zündwinkel-Inkrement geringere Beträge vorzusehen, so dass eine entsprechend feinere Regelung möglich ist. Der Verbrennungsmotor kann dadurch besonders nahe an der Klopfgrenze betrieben werden, so dass der maximale Zylinderdruck bei der Verbrennung möglichst kurz nach dem oberen Totpunkt vorliegen kann.In particular, in the event that knocking is still detected in the cylinder, the steps of shifting the ignition timing for the cylinder by the predefined standard value to a later point in time, checking for an increase in cooling of the cylinder and/or in-cylinder guided fuel/air mixture is possible, and in the event that the increase in cooling is possible, increasing the cooling power for the cooling by the predefined power increment and essentially simultaneously shifting the ignition timing for the cylinder by the predefined ignition angle increment repeated earlier. If the previous control intervention is not sufficient to prevent knocking, the ignition timing can be shifted again. If the cooling capacity can still be increased in this loop run, the cooling capacity can be increased again and the shift in the ignition angle by the ignition angle increment can be reversed. If it is not possible to increase the cooling capacity, for example because a maximum cooling capacity provided for this purpose has already been reached, the ignition angle is shifted by the standard value without partial compensation being undertaken. The multiple run makes it possible to provide smaller amounts for the standard value and for the predefined power increment of increasing the cooling power and the ignition angle increment correlating with the power increment, so that a correspondingly finer regulation is possible. As a result, the internal combustion engine can be operated particularly close to the knock limit, so that the maximum cylinder pressure during combustion can be present as shortly after top dead center as possible.
Besonders bevorzugt werden sämtliche zuvor vorgenommenen Erhöhungen der Kühlleistung gleichzeitig zurückgenommen. Der für die Erhöhung der Kühlleistung erforderliche Energieeinsatz kann dadurch besonders schnell zurückgefahren werden. Dies bietet sich insbesondere an, wenn die erhöhte Kühlleistung über einen eher längeren Zeitraum beibehalten wird, bevor die Kühlleistung reduziert werden darf.It is particularly preferred that all previously made increases in the cooling capacity are simultaneously withdrawn. The energy input required to increase the cooling capacity can be reduced particularly quickly as a result. This is particularly useful if the increased cooling capacity is maintained over a longer period of time before the cooling capacity can be reduced.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Kühlleistung solange um jeweils das vordefinierte Leistungsinkrement reduziert, bis erneut ein Klopfen in dem Zylinder detektiert wird oder sämtliche zuvor vorgenommenen Erhöhungen der Kühlleistung zurückgenommen sind. Die Kühlleistung kann dadurch in dem gleichen Ausmaß reduziert werden, wie sie zuvor erhöht wurde. Dies erleichtert es einen optimalen Wert für die Kühlleistung zu regeln, bei dem der Verbrennungsmotor besonders nahe an der Klopfgrenze betrieben werden kann. Dies bietet sich insbesondere an, wenn die erhöhte Kühlleistung über einen eher kürzeren Zeitraum beibehalten wird, bevor die Kühlleistung reduziert werden darf.In a further specific embodiment, the cooling capacity is reduced by the predefined capacity increment in each case until knocking in the cylinder is detected again or all previously made increases in the cooling capacity have been withdrawn. The cooling capacity can thereby be reduced to the same extent as it was previously increased. This makes it easier to regulate an optimal value for the cooling capacity at which the combustion engine can be operated particularly close to the knock limit. This is particularly useful if the increased cooling capacity is maintained over a rather short period of time before the cooling capacity is allowed to be reduced.
Insbesondere wird zunächst eine vordefinierte Wartezeit abgewartet, bevor eine Reduktion der Kühlleistung vorgenommen wird. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Erhöhung der Kühlleistung einen Effekt in dem Zylinder erreichen kann. Hierbei kann berücksichtigt werden, dass die Erhöhung der Kühlleistung nur mit einer gewissen Totzeit und mit einem eher integralen Regelverhalten auf die Situation in dem Zylinder Einfluss nehmen kann. Ein instabiles Schwingen eines mit Hilfe des Verfahrens realisierten Regelkreises kann dadurch vermieden werden. Die Wartezeit kann insbesondere in Abhängigkeit vom Betriebspunkt und/oder dem Betriebsverhalten, und/oder der Außentemperatur oder sonstigen Einflussfaktoren gewählt sein. Beispielsweise kann ein Betrieb in einem
als kritisch betrachteten Betriebspunkt eine höhere Wartezeit und in einem als weniger kritisch betrachteten Betriebspunkt eine niedrigere Wartezeit vorgegeben werden. Eine geeignete Wartezeit t kann beispielsweise 0,05 s ≤ t ≤ 1,0 s, insbesondere 0,1 s ≤ t ≤ 0,7 s, vorzugsweise 0,2 s ≤ t ≤ 0,5 s und besonders bevorzugt t = 0,3 s ± 0,05 s betragen.In particular, a predefined waiting time is initially awaited before the cooling capacity is reduced. This can ensure that the increase in cooling capacity can achieve an effect in the cylinder. It can be taken into account here that the increase in the cooling capacity can only influence the situation in the cylinder with a certain dead time and with a more integral control behavior. As a result, unstable oscillation of a control circuit implemented with the aid of the method can be avoided. The waiting time can be selected in particular as a function of the operating point and/or the operating behavior and/or the outside temperature or other influencing factors. For example, an operation in a
a longer waiting time at an operating point considered critical and a lower waiting time at an operating point considered less critical. A suitable waiting time t can be, for example, 0.05 s≦t≦1.0 s, in particular 0.1 s≦t≦0.7 s, preferably 0.2 s≦t≦0.5 s and particularly preferably t=0, 3 s ± 0.05 s.
Die Steigerung der Kühlung ist mittels einer Verwendung einer Wassereinspritzung realisiert. Wasser wird mittels eines Injektors zur Wassereinspritzung in ein Saugrohr im Bereich eines Einlassventils eines Zylinders gespritzt. Eine Wassereinspritzung unmittelbar in einen Brennraum eines Zylinders ist ebenfalls denkbar. Das Wasser hat somit eine kühlende Eigenschaft, womit die Temperatur im Brennraum sinkt und bereits ein Klopfen vermieden werden kann.The increase in cooling is realized by using water injection. Water is injected into an intake manifold in the area of an intake valve of a cylinder by means of an injector for water injection. Water injection directly into a combustion chamber of a cylinder is also conceivable. The water therefore has a cooling property, which reduces the temperature in the combustion chamber and knocking can already be avoided.
Die Erfindung betrifft ferner eine Motorsteuereinrichtung zum Betrieb eines Verbrennungsmotors mit Mitteln zur Ausführung des Verfahrens, das wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann. Die sicherheitsorientierte Verschiebung des Zündzeitpunkts zu einem späteren Zeitpunkt um den Standardwert mit Hilfe der Motorsteuereinrichtung wird in dem Fall einer zusätzlichen Kühlung um das Zündwinkel-Inkrement zumindest teilweise rückgängig gemacht, um die Verschiebung des Zündwinkels auf das zur Vermeidung von Klopfen notwendige Ausmaß begrenzen zu können, so dass ein effizienter Betrieb eines Verbrennungsmotors mit wenig Klopfen ermöglicht ist. Die Motorsteuereinrichtung kann insbesondere mit einem Klopfsensor zur Detektion eines Klopfens in dem Zylinder verbunden sein. Zudem kann die Motorsteuereinrichtung eine Kühlleistung zur Kühlung des Zylinders und/oder zur Kühlung eines Kraftstoff/Luft-Gemischs für den Zylinder mittels der Wassereinspritzung steuern. Die Motorsteuereinrichtung kann auch mit einer Einstelleinrichtung zur Steuerung eines Zündzeitpunkts im Zylinder verbunden sein. Zudem ist es möglich, dass in der Motorsteuereinrichtung gegebenenfalls veränderliche Werte für den vordefinierten Standardwert zur Verschiebung des Zündzeitpunkts auf einen späteren Zeitpunkt, das vordefinierte Leistungsinkrement zur Steigerung der Kühlung und das vordefinierte Zündwinkel-Inkrement zur Verschiebung des Zündzeitpunkts auf einen früheren Zeitpunkt hinterlegt sind.The invention also relates to an engine control device for operating an internal combustion engine with means for executing the method, which can be designed and developed as described above. The safety-oriented shifting of the ignition point to a later point in time by the standard value with the help of the engine control device is at least partially reversed in the case of additional cooling by the ignition angle increment in order to be able to limit the shifting of the ignition angle to the extent necessary to avoid knocking, so that efficient operation of an internal combustion engine with little knocking is enabled. In particular, the engine control device can be connected to a knock sensor for detecting knocking in the cylinder. In addition, the engine control device can provide a cooling capacity for cooling the cylinder and/or for cooling a fuel/air mixture for the Control cylinders using water injection. The engine control device can also be connected to an adjustment device for controlling an ignition timing in the cylinder. It is also possible for the engine control unit to store variable values for the predefined standard value for shifting the ignition point to a later point in time, the predefined power increment for increasing cooling and the predefined ignition angle increment for shifting the ignition point to an earlier point in time.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigt:
-
1 : eine schematische Darstellung eines Regelkreises für ein Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors.
-
1 : a schematic representation of a control loop for a method for operating an internal combustion engine.
Der in
Nachfolgend erfolgt eine Überprüfung 18, ob eine Kühlung des Zylinders und/oder des Kraftstoff/Luft-Gemischs gesteigert werden kann. Wenn dies der Fall ist, weil beispielsweise noch keine Wassereinspritzung in den Zylinder oder eine maximal vorgesehene Wasserrate für die Wassereinspritzung noch nicht erreicht ist, erfolgt nachfolgend eine Steigerung 20 der Kühlleistung um ein vordefiniertes Leistungsinkrement, wobei ebenfalls eine Verschiebung 22 des Zündzeitpunkts zu einem früheren Zeitpunkt um ein mit dem vordefinierten Leistungsinkrement korrelierenden vordefiniertes Zündwinkel-Inkrement. Ein ohne die Berücksichtigung eines durch die Kühlung erreichten Klopf-Vermeidungs-Effekts um den Standardwert verschobene Zündzeitpunkt kann durch das mit dem vordefinierten Leistungsinkrement korrelierende vordefiniertes Zündwinkel-Inkrement zumindest teilweise rückgängig gemacht werden, so dass eine unnötig starke Verschiebung des Zündzeitpunkts vermieden ist. Wenn die Überprüfung 18 ergibt, dass eine Steigerung 20 der Kühlleistung nicht mehr möglich ist, werden die Verfahrensschritte der Steigerung 20 der Kühlleistung und der Verschiebung 22 des Zündzeitpunkts um das Zündwinkel-Inkrement übersprungen, so dass es bei der Verschiebung 16 des Zündzeitpunkts auf einen späteren Zeitpunkt um den Standardwert bleibt.A
Nachfolgend erfolgt eine erneute Überprüfung 24, ob das Klopfen im Zylinder immer noch vorliegt. Wenn dies der Fall ist, wird die erste Schleife 14 erneut durchgeführt, indem erneut die Verschiebung 16 des Zündzeitpunkts auf einen späteren Zeitpunkt um den Standardwert erfolgt und gegebenenfalls erneut die Steigerung 20 der Kühlleistung und die gleichzeitige Verschiebung 22 des Zündzeitpunkts zu einem früheren Zeitpunkt um das Zündwinkel-Inkrement durchgeführt wird.A
Wenn die erneute Überprüfung 24 ergibt, dass kein Klopfen im Zylinder vorliegt, wird zunächst eine vordefinierte Wartezeit abgewartet und danach eine Reduktion 26 der zuvor erhöhten Kühlleistung vorgenommen. Danach erfolgt eine weitere Überprüfung 28, ob ein Klopfen vorliegt. Wenn dies nicht der Fall ist, kann eine Beendigung 30 des Verfahrens erfolgen und zum Normalbetreib zurückgekehrt werden. Eine Anpassung des Zündzeitpunkts kann in diesem Fall der regulären standardmäßigen Motorsteuerung überlassen werden. Wenn die weitere Überprüfung 28 jedoch ergibt, dass immer noch ein Klopfen vorliegt, kann über eine dadurch ausgebildete zweite Schleife 32 das Verfahren mit dem Start der ersten Schleife 14 erneut durchgeführt werden. In diesem Fall kann es sein, dass die Reduktion 26 der Kühlleistung zu früh und/oder zu stark vorgenommen wurde und die Kühlleistung durch das Durchlaufen der ersten Schleife 14 wieder auf einen geeigneten Wert eingeregelt wird, bei dem das Klopfen wieder verschwindet.If the renewed
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