DE102022202952A1 - Method for component protection of a component arranged in a combustion chamber of an internal combustion engine of a motor vehicle and a motor vehicle driven by an internal combustion engine that can be operated using such a method - Google Patents
Method for component protection of a component arranged in a combustion chamber of an internal combustion engine of a motor vehicle and a motor vehicle driven by an internal combustion engine that can be operated using such a method Download PDFInfo
- Publication number
- DE102022202952A1 DE102022202952A1 DE102022202952.6A DE102022202952A DE102022202952A1 DE 102022202952 A1 DE102022202952 A1 DE 102022202952A1 DE 102022202952 A DE102022202952 A DE 102022202952A DE 102022202952 A1 DE102022202952 A1 DE 102022202952A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- component
- combustion chamber
- internal combustion
- combustion engine
- actual
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 201
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 12
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 5
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000003685 thermal hair damage Effects 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
- F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
- F02D35/025—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining temperatures inside the cylinder, e.g. combustion temperatures
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
- F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
- F02D35/025—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining temperatures inside the cylinder, e.g. combustion temperatures
- F02D35/026—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining temperatures inside the cylinder, e.g. combustion temperatures using an estimation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
- F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
- F02D35/028—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the combustion timing or phasing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/30—Controlling fuel injection
- F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
- F02D2041/389—Controlling fuel injection of the high pressure type for injecting directly into the cylinder
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bauteilschutz eines in einem Brennraum eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs angeordneten Bauteils, mit einer Motorsteuerung, durch die für jeden Betriebspunkt des Verbrennungsmotors zumindest im Bereich höherer Last eine optimale Verbrennungsschwerpunktlage steuerbar ist und durch die eine IST-Bauteiltemperatur des Bauteils und eine auf das Bauteil wirkende IST-Brennraumtemperatur im Brennraum, beide insbesondere in Abhängigkeit des jeweiligen Betriebspunktes des Verbrennungsmotors, ermittelt werden, wobei bei einem Erfassen des Erreichens oder Überschreitens einer kritischen MAX-Bauteiltemperatur des Bauteils durch die Motorsteuerung in mindestens einem für das Bauteil kritischen Betriebspunkt des Verbrennungsmotors, in dem die MAX-Bauteiltemperatur erreicht oder überschritten wird, die IST-Brennraumtemperatur im Brennraum reduziert wird.The invention relates to a method for component protection of a component arranged in a combustion chamber of an internal combustion engine of a motor vehicle, with an engine control through which an optimal center of combustion position can be controlled for each operating point of the internal combustion engine, at least in the area of higher load, and through which an actual component temperature of the component and a Actual combustion chamber temperature acting on the component in the combustion chamber, both in particular depending on the respective operating point of the internal combustion engine, are determined, whereby when the engine control system detects the reaching or exceeding of a critical MAX component temperature of the component in at least one operating point that is critical for the component Internal combustion engine in which the MAX component temperature is reached or exceeded, the ACTUAL combustion chamber temperature in the combustion chamber is reduced.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bauteilschutz eines in einem Brennraum eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs angeordneten Bauteils sowie ein verbrennungsmotorisch angetriebenes Kraftfahrzeug, das nach einem derartigen Verfahren betreibbar ist.The invention relates to a method for protecting components of a component arranged in a combustion chamber of an internal combustion engine of a motor vehicle and to a motor vehicle driven by an internal combustion engine that can be operated using such a method.
Verbrennungsmotoren werden, bedingt durch die aktuelle Gesetzgebung und des generellen CO2-Reduktionsbedarfs, permanent im Bereich des optimalen Verbrennungsschwerpunkts geregelt. In den Bereichen, in denen der Verbrennungsmotor klopfbegrenzt ist, erfolgt eine Regelung der Zündung an der Klopfgrenze, um den Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors zu maximieren.Due to current legislation and the general need for CO 2 reduction, combustion engines are permanently regulated in the area of the optimal center of combustion. In the areas in which the internal combustion engine is limited by knock, the ignition is regulated at the knock limit in order to maximize the efficiency of the internal combustion engine.
Hierbei wird unter der Klopfgrenze der Zeitpunkt beim Betrieb eines Verbrennungsmotors verstanden, ab dem eine unkontrollierte Verbrennung des Kraftstoffs bei Otto-Motoren erfolgt. Temperatur und Druck steigen stark an, wodurch weitere Zündkerne entstehen, die sich mit Schallgeschwindigkeit überlagern. Hierdurch treten Druckspitzen auf, die Kolben, Lager, Zylinderkopf, Ventile und Zündkerzen beschädigen können. Durch die Reflexion kommt es zu einer hochfrequenten Schwingung im Zylinderdruckverlauf, welche hörbar ist. Dieses wird bei Otto-Motoren „Klopfen“ und bei Diesel-Motoren „Nageln“ genannt.The knock limit refers to the point in time during the operation of an internal combustion engine from which uncontrolled combustion of the fuel occurs in gasoline engines. The temperature and pressure increase sharply, creating more ignition nuclei that overlap at the speed of sound. This causes pressure peaks that can damage pistons, bearings, cylinder heads, valves and spark plugs. The reflection causes a high-frequency oscillation in the cylinder pressure curve, which can be heard. This is called “knocking” in gasoline engines and “nagging” in diesel engines.
Ein Betreiben des Verbrennungsmotors nahe der Klopfgrenze führt zu frühen Zündzeitpunkten, die zu einer hohen thermischen Belastung von Bauteilen im Verbrennungsmotor, insbesondere von Injektoren, führen können, was zu einem Motorschaden führen kann.Operating the internal combustion engine close to the knock limit leads to early ignition times, which can lead to high thermal stress on components in the internal combustion engine, in particular on injectors, which can lead to engine damage.
Eine Aufgabe eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ist, ein Verfahren zum Bauteilschutz eines in einem Brennraum eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs angeordneten Bauteils sowie ein verbrennungsmotorisch angetriebenes Kraftfahrzeug, das nach einem derartigen Verfahren betreibbar ist, vorzuschlagen, bei dem die Gefahr einer thermischen Beschädigung des Bauteils reduziert ist.One object of an exemplary embodiment of the invention is to propose a method for component protection of a component arranged in a combustion chamber of an internal combustion engine of a motor vehicle and a motor vehicle driven by an internal combustion engine that can be operated using such a method, in which the risk of thermal damage to the component is reduced.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Bauteilschutz eines in einem Brennraum eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs angeordneten Bauteils, mit einer Motorsteuerung, durch die für jeden Betriebspunkt des Verbrennungsmotors zumindest im Bereich höherer Last eine optimale Verbrennungsschwerpunktlage steuerbar ist und durch die eine IST-Bauteiltemperatur des Bauteils und eine auf das Bauteil wirkende IST-Brennraumtemperatur im Brennraum, beide insbesondere in Abhängigkeit des jeweiligen Betriebspunktes des Verbrennungsmotors, ermittelt werden, wobei bei einem Erfassen des Erreichens oder Überschreitens einer kritischen MAX-Bauteiltemperatur des Bauteils durch die Motorsteuerung in mindestens einem für das Bauteil kritischen Betriebspunkt des Verbrennungsmotors, in dem die MAX-Bauteiltemperatur erreicht oder überschritten wird, die IST-Brennraumtemperatur im Brennraum reduziert wird.This object is achieved by a method for component protection of a component arranged in a combustion chamber of an internal combustion engine of a motor vehicle, with an engine control through which an optimal center of combustion position can be controlled for each operating point of the internal combustion engine, at least in the area of higher load, and through which an actual component temperature of the component and an ACTUAL combustion chamber temperature acting on the component in the combustion chamber, both in particular depending on the respective operating point of the internal combustion engine, are determined, wherein when the engine control system detects the reaching or exceeding of a critical MAX component temperature of the component in at least one critical for the component Operating point of the internal combustion engine in which the MAX component temperature is reached or exceeded, the ACTUAL combustion chamber temperature in the combustion chamber is reduced.
Dadurch, dass die IST-Brennraumtemperatur im Brennraum reduziert wird, sobald von der Motorsteuerung ein Erreichen oder Überschreiten einer kritischen MAX-Bauteiltemperatur des Bauteils erfasst wird, kann das Bauteil vor einer thermischen Beschädigung beschützt werden.By reducing the ACTUAL combustion chamber temperature in the combustion chamber as soon as the engine control system detects that a critical MAX component temperature of the component has been reached or exceeded, the component can be protected from thermal damage.
Das Betreiben des Verbrennungsmotors derart, dass im Bereich höherer Last eine optimale Verbrennungsschwerpunktlage umfasst, kann das Betreiben des Verbrennungsmotors nahe der Klopfgrenze umfassen.Operating the internal combustion engine in such a way that an optimal center of combustion position is achieved in the higher load range may include operating the internal combustion engine close to the knock limit.
Hierbei wird unter der Klopfgrenze der Zeitpunkt beim Betrieb eines Verbrennungsmotors verstanden, ab dem eine unkontrollierte Verbrennung des Kraftstoffs bei Otto-Motoren erfolgt. Temperatur und Druck steigen stark an, wodurch weitere Zündkerne entstehen, die sich mit Schallgeschwindigkeit überlagern. Hierdurch treten Druckspitzen auf, die Kolben, Lager, Zylinderkopf, Ventile und Zündkerzen beschädigen können. Durch die Reflexion kommt es zu einer hochfrequenten Schwingung im Zylinderdruckverlauf, welche hörbar ist. Dieses wird bei Otto-Motoren Klopfen und bei Diesel-Motoren Nageln genannt.The knock limit refers to the point in time during the operation of an internal combustion engine from which uncontrolled combustion of the fuel occurs in gasoline engines. The temperature and pressure increase sharply, creating more ignition nuclei that overlap at the speed of sound. This causes pressure peaks that can damage pistons, bearings, cylinder heads, valves and spark plugs. The reflection causes a high-frequency oscillation in the cylinder pressure curve, which can be heard. This is called knocking in gasoline engines and nailing in diesel engines.
Unter einem Betriebspunkt des Verbrennungsmotors, auch Motorbetriebspunkt genannt, ist der ausgehende Wirkungsgrad einer Motor-Leistung im Hinblick auf das Verhältnis von Antriebsleistung des Verbrennungsmotors und Übersetzung des Getriebes zu verstehen. Der Betriebspunkt kann entsprechend der Fahrsituation oder unter ökonomischen Gesichtspunkten angepasst werden.An operating point of the internal combustion engine, also called an engine operating point, is to be understood as the outgoing efficiency of an engine's output with regard to the ratio of the drive power of the internal combustion engine and the gear ratio of the transmission. The operating point can be adjusted according to the driving situation or from an economic point of view.
Um die IST-Brennraumtemperatur im Brennraum zu reduzieren, erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Reduzieren der IST-Brennraumtemperatur im Brennraum ein Reduzieren des IST-Drucks im Brennraum zum Zeitpunkt einer Zündung eines Brennstoff-Luft-Gemisches im Brennraum und/oder ein Erhöhen eines Verhältnisses vom Brennstoff zu Luft des Brennstoff-Luft-Gemisches im Brennraum umfasst.In order to reduce the actual combustion chamber temperature in the combustion chamber, it proves to be advantageous if reducing the actual combustion chamber temperature in the combustion chamber involves reducing the actual pressure in the combustion chamber at the time of ignition of a fuel-air mixture in the combustion chamber and/or increasing it a ratio of fuel to air of the fuel-air mixture in the combustion chamber.
Wenn das Reduzieren der IST-Brennraumtemperatur im Brennraum ein Reduzieren des IST-Drucks im Brennraum zum Zeitpunkt einer Zündung eines Brennstoff-Luft-Gemisches im Brennraum umfasst, ist die maximale IST-Brennraumtemperatur bezüglich eines früheren Zündzeitpunktes reduziert. Dieses ist dadurch bedingt, dass aufgrund eines reduzierten IST-Drucks im Brennraum zum Zeitpunkt der Zündung aufgrund der thermischen Zustandsgleichung in einem geschlossenen System auch die IST-Brennraumtemperatur im Brennraum reduziert ist.If reducing the ACTUAL combustion chamber temperature in the combustion chamber includes reducing the ACTUAL pressure in the combustion chamber at the time of ignition of a fuel-air mixture in the combustion chamber, the maximum ACTUAL combustion chamber temperature is reduced with respect to an earlier ignition point. This is due to the fact that the actual combustion chamber temperature in the combustion chamber is also reduced due to a reduced actual pressure in the combustion chamber at the time of ignition due to the thermal equation of state in a closed system.
Wenn das Reduzieren der IST-Brennraumtemperatur im Brennraum ein Erhöhen eines Verhältnisses von Brennstoff zu Luft des Brennstoff-Luft-Gemisches im Brennraum umfasst, kann hierdurch durch ein Erhöhen des zugeführten Brennstoffes mit dem als Kühlmittel fungierenden überschüssigen Brennstoffes gekühlt werden. Solchenfalls wird Lambda, auch Luftverhältnis oder Luftzahl genannt, erhöht.If reducing the ACTUAL combustion chamber temperature in the combustion chamber involves increasing a ratio of fuel to air of the fuel-air mixture in the combustion chamber, this can be cooled by increasing the supplied fuel with the excess fuel acting as a coolant. In this case, lambda, also called air ratio or air number, is increased.
Das Reduzieren des IST-Drucks in der Brennkammer kann unterschiedliche Mechanismen umfassen. Der IST-Druck in der Brennkammer zum Zeitpunkt einer Zündung des Brennstoff-Luft-Gemisches lässt sich einfach bewerkstelligen, wenn das Reduzieren des IST-Drucks im Brennraum zum Zeitpunkt einer Zündung des Brennstoff-Luft-Gemisches im Brennraum ein Zurücknehmen eines Zündzeitpunktes durch die Motorsteuerung umfasst.Reducing the actual pressure in the combustion chamber can involve different mechanisms. The actual pressure in the combustion chamber at the time of ignition of the fuel-air mixture can be easily achieved if reducing the actual pressure in the combustion chamber at the time of ignition of the fuel-air mixture in the combustion chamber involves reversing an ignition point by the engine control includes.
Hierdurch erfolgt die Zündung zu einem zur normalen Zündung zeitversetzten Zeitpunkt, bei der das im Brennraum vorhandene Volumen aufgrund eines Kolbenhubes ohnehin erweitert ist. Aufgrund der thermischen Zustandsgleichung ist solchenfalls mit erweitertem Volumen auch der Druck innerhalb des Volumens des Brennraums reduziert. Hierdurch ist ein Reduzieren der IST-Brennraumtemperatur im Brennraum ohne das Ansteuern oder Verzögern zusätzlicher Bauteile lediglich durch das nach hinten Verschieben des Zündzeitpunkts realisiert.As a result, ignition takes place at a time that is delayed from normal ignition, at which the volume in the combustion chamber is expanded anyway due to a piston stroke. Due to the thermal equation of state, as the volume increases, the pressure within the volume of the combustion chamber is also reduced. This means that the actual combustion chamber temperature in the combustion chamber can be reduced without activating or delaying additional components, simply by shifting the ignition point backwards.
Bei einer Weiterbildung letztgenannter Ausführungsform erweist es sich als vorteilhaft, wenn die optimale Verbrennungsschwerpunktlage für jeden Betriebspunkt des Verbrennungsmotors 7° bis 8° Gradkurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors umfasst und/oder wenn der zurückgenommene Zündzeitpunkt mit einer Lage 8,1° bis 18° Gradkurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors zusammenfällt.In a further development of the last-mentioned embodiment, it proves to be advantageous if the optimal combustion center of gravity position for each operating point of the internal combustion engine comprises a crank angle of 7° to 8° after the top dead center of a crankshaft of the internal combustion engine and/or if the reduced ignition point has a position of 8.1° to 18° degree crank angle coincides after the top dead center of the crankshaft of the internal combustion engine.
Wenn das Zurücknehmen des Zündzeitpunkts 8,1° bis 18° Gradkurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors umfasst, kann gewährleistet werden, dass seitens des Verbrennungsmotors noch ausreichend Leistung vom Verbrennungsmotor abrufbar ist.If the reversal of the ignition timing includes 8.1° to 18° crank angle after the top dead center of a crankshaft of the internal combustion engine, it can be ensured that sufficient power can still be accessed from the internal combustion engine by the internal combustion engine.
Das Zurücknehmen des Zündzeitpunktes kann technisch grundsätzlich beliebig gelöst sein. Es erweist sich als vorteilhaft, wenn das Zurücknehmen des Zündzeitpunktes in einem einzigen Schritt auf einen maximal möglichen zurückgenommenen Zündzeitpunkt erfolgt, insbesondere dass der zurückgenommene Zündzeitpunkt mit einer Lage von 18° Gradkurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors zusammenfällt oder wenn das Zurücknehmen des Zündzeitpunktes schrittweise bis Erreichen des maximal möglichen zurückgenommenen Zündzeitpunkt erfolgt, insbesondere zusammenfallend mit 1° Gradkurbelwinkelschritten der Kurbelwelle bis Erreichen von 18° Gradkurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors.Reducing the ignition timing can basically be solved in any technical way. It proves to be advantageous if the ignition timing is reduced in a single step to a maximum possible reduced ignition timing, in particular that the reduced ignition timing coincides with a position of 18 ° crank angle after the top dead center of the crankshaft of the internal combustion engine or if the ignition timing is withdrawn takes place gradually until the maximum possible retarded ignition point is reached, in particular coinciding with 1° crank angle steps of the crankshaft until reaching 18° crank angle after top dead center of the crankshaft of the internal combustion engine.
Wenn das Zurücknehmen des Zündzeitpunktes in einem einzigen Schritt erfolgt, ist eine maximal mögliche Kühlung des Bauteils ermöglicht.If the ignition timing is reduced in a single step, the maximum possible cooling of the component is possible.
Wenn das Zurücknehmen des Zündzeitpunktes schrittweise erfolgt, insbesondere zusammenfallend mit 1° Kurbelwinkelschritten der Kurbelwelle, kann der Verbrennungsmotor mit maximal möglicher Last betrieben werden, wobei das Bauteil nahe im Bereich der MAX-Bauteiltemperatur betrieben wird.If the ignition timing is reduced gradually, in particular coinciding with 1° crank angle steps of the crankshaft, the internal combustion engine can be operated with the maximum possible load, with the component being operated close to the MAX component temperature.
Darüber hinaus ist bei Ausführungsformen des Verfahrens vorgesehen, dass das Ermitteln der IST-Bauteiltemperatur des Bauteils und der auf das Bauteil wirkenden IST-Brennraumtemperatur im Brennraum, beide insbesondere in Abhängigkeit des jeweiligen Betriebspunkts des Verbrennungsmotors, ein reales Messen durch mindestens ein Sensormittel, wie Thermoelement, ein Berechnen mittels mathematischer Modellierung und/oder ein Abgleichen eines in der Motorsteuerung hinterlegten betriebspunktabhängigen Kennfelds umfasst.In addition, in embodiments of the method it is provided that the determination of the actual component temperature of the component and the actual combustion chamber temperature acting on the component in the combustion chamber, both in particular depending on the respective operating point of the internal combustion engine, involves real measurement by at least one sensor means, such as a thermocouple , a calculation using mathematical modeling and / or a comparison of an operating point-dependent map stored in the engine control.
Wenn das Ermitteln der IST-Bauteiltemperatur des Bauteils und der auf das Bauteil wirkenden IST-Brennraumtemperatur im Brennraum ein reales Messen durch mindestens ein Sensormittel umfasst, ist eine reale IST-Brennraumtemperatur sowie eine reale IST-Bauteiltemperatur des Bauteils erfassbar.If the determination of the actual component temperature of the component and the actual combustion chamber temperature acting on the component in the combustion chamber involves real measurement by at least one sensor means, a real actual combustion chamber temperature and a real actual component temperature of the component can be detected.
Wenn das Ermitteln der IST-Bauteiltemperatur des Bauteils und der auf das Bauteil wirkenden IST-Brennraumtemperatur im Brennraum ein Berechnen mittels mathematischer Modellierung und/oder ein Abgleichen eines in der Motorsteuerung hinterlegten betriebspunktabhängigen Kennfelds umfasst, kann auf das Verbauen eines realen Sensormittels verzichtet werden. Wenn die IST-Bauteiltemperatur und die IST-Brennraumtemperatur mittels mathematischer Modellierung berechnet wird, kann auf ein Hinterlegen der Daten verzichtet werden, wodurch die Motorsteuerung kompakt ausgebildet werden kann. Wenn das Ermitteln der IST-Brennraumtemperatur und der IST-Bauteiltemperatur ein Abgleich mit einem in der Motorsteuerung hinterlegten betriebspunktabhängigen Kennfelds erfolgt, kann Rechenzeit eingespart werden und eine Ansteuerung durch die Motorsteuerung zeitnahe erfolgen.If determining the actual component temperature of the component and the actual combustion chamber temperature acting on the component in the combustion chamber involves calculation using mathematical modeling and/or comparing an operating point-dependent map stored in the engine control system, it is not necessary to install a real sensor means. If the actual component temperature and the actual combustion chamber temperature are calculated using mathematical modeling, there is no need to store the data, which means that the engine control can be designed to be compact. If the determination of the ACTUAL combustion chamber temperature and the ACTUAL component temperature requires a comparison with one stored in the engine control th operating point-dependent map, computing time can be saved and control can be carried out promptly by the engine control.
Bei einer Weiterbildung letztgenannter Ausführungsform erweist es sich als vorteilhaft, wenn das in der Motorsteuerung hinterlegte betriebspunktabhängige Kennfeld zumindest ein Zuordnen eines Last-/Drehzahlzustands des Verbrennungsmotors einer IST-Bauteiltemperatur und/oder einer IST-Brennraumtemperatur umfasst.In a further development of the last-mentioned embodiment, it proves to be advantageous if the operating point-dependent map stored in the engine control includes at least an assignment of a load/speed state of the internal combustion engine to an actual component temperature and/or an actual combustion chamber temperature.
Durch das Zuordnen eines Last-/Drehzahlzustands des Verbrennungsmotors einer IST-Bauteiltemperatur und/oder einer IST-Brennraumtemperatur, ist schnell erfassbar, ob die MAX-Bauteiltemperatur erreicht ist. Solchenfalls sind Ausführungsbeispiele denkbar, bei denen der Last-/Drehzahlzustand einer IST-Brennraumtemperatur zugeordnet ist und aus dieser die IST-Bauteiltemperatur ebenfalls kennfeldbasiert oder mittels Berechnung zuordenbar, bzw. ermittelbar ist. By assigning a load/speed state of the internal combustion engine to an actual component temperature and/or an actual combustion chamber temperature, it can be quickly determined whether the MAX component temperature has been reached. In such a case, exemplary embodiments are conceivable in which the load/speed state is assigned to an actual combustion chamber temperature and from this the actual component temperature is also map-based or can be assigned or determined by means of calculation.
Darüber hinaus kann der Last-/Drehzahlzustand, insbesondere zeitabhängig, sowohl IST-Bauteiltemperatur als auch IST-Brennraumtemperatur zugeordnet sein.In addition, the load/speed state, in particular as a function of time, can be assigned to both the actual component temperature and the actual combustion chamber temperature.
Das in der Motorsteuerung hinterlegte betriebspunktabhängige Kennfeld lässt sich optimieren durch ein Aufnehmen von Fahrzustandsdaten an einem Prüfstand und ein Hinterlegen der aufgenommenen Fahrzustandsdaten in der Motorsteuerung zum Erzeugen des in der Motorsteuerung hinterlegten betriebspunktabhängigen Kennfelds.The operating point-dependent map stored in the engine control can be optimized by recording driving state data on a test bench and storing the recorded driving state data in the engine control to generate the operating point-dependent map stored in the engine control.
Das Aufnehmen der Fahrzustandsdaten an einem Prüfstand und Hinterlegen in der Motorsteuerung kann vor den Verfahrensschritten „Ermitteln der IST-Bauteiltemperatur und der IST-Brennraumtemperatur“ sowie „Reduzieren der IST-Brennraumtemperatur“ erfolgen.The driving status data can be recorded on a test stand and stored in the engine control before the process steps “Determining the actual component temperature and the actual combustion chamber temperature” and “Reducing the actual combustion chamber temperature”.
Dieses kann ferner individuell für jedes Kraftfahrzeug erfolgen oder an einem Referenzkraftfahrzeug mit gleicher Bauart und gleicher Motorisierung.This can also be done individually for each motor vehicle or on a reference motor vehicle with the same design and the same engine.
Um den Verbrennungsmotor stets mit maximal möglicher Last betreiben zu können, erweist es sich als vorteilhaft, wenn der zurückgenommene Zündzeitpunkt auf die optimale Verbrennungsschwerpunktlage vorgezogen wird, bei der der Zündzeitpunkt mit einer Lage von 7° bis 8° Gradkurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors zusammenfällt, wenn durch die Motorsteuerung ein Unterschreiten der kritischen MAX-Bauteiltemperatur des Bauteils in allen für das Bauteil kritischen Betriebspunkten des Verbrennungsmotors erfasst wird.In order to always be able to operate the internal combustion engine with the maximum possible load, it proves to be advantageous if the reduced ignition point is brought forward to the optimal combustion center position, in which the ignition point is at a position of 7° to 8° crank angle after the top dead center of the crankshaft Internal combustion engine coincides when the engine control detects that the critical MAX component temperature of the component is undershot in all operating points of the internal combustion engine that are critical for the component.
Solchenfalls wird der zurückgenommene Zündzeitpunkt wieder vorgezogen, sobald das Bauteil ausreichend abgekühlt ist, insbesondere wenn die IST-Bauteiltemperatur unterhalb der kritischen MAX-Bauteiltemperatur befindlich ist. Solchenfalls ist der Verbrennungsmotor wieder mit optimaler Verbrennungsschwerpunktlage betreibbar.In this case, the retracted ignition point is brought forward again as soon as the component has cooled down sufficiently, especially if the ACTUAL component temperature is below the critical MAX component temperature. In this case, the internal combustion engine can be operated again with the optimal combustion center position.
Bei einer Weiterbildung letztgenannter Ausführungsform erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Vorziehen des zurückgenommenen Zündzeitpunktes ein einem einzigen Schritt auf die optimale Verbrennungsschwerpunktlage, bei der der Zündzeitpunkt mit einer Lage von 7° bis 8° Gradkurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors zusammenfällt, erfolgt oder wenn das Vorziehen des zurückgenommenen Zündzeitpunktes schrittweise bis Erreichen der optimalen Verbrennungsschwerpunktlage erfolgt, insbesondere zusammenfallend mit 1° Gradkurbelwinkelschritten der Kurbelwelle bis Erreichen von 7° bis 8° Gradkurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors.In a further development of the last-mentioned embodiment, it proves to be advantageous if the reduced ignition point is brought forward in a single step to the optimal combustion center position, in which the ignition point coincides with a position of 7° to 8° crank angle after the top dead center of the crankshaft of the internal combustion engine, takes place or if the retracted ignition point is advanced gradually until the optimal combustion center position is reached, in particular coinciding with 1° crank angle steps of the crankshaft until reaching 7° to 8° crank angle after top dead center of the crankshaft of the internal combustion engine.
Wenn das Vorziehen des zurückgenommenen Zündzeitpunktes in einem einzigen Schritt erfolgt, ist der Verbrennungsmotor unmittelbar wieder mit maximal möglicher Last betreibbar. Wenn das Vorziehen des zurückgenommenen Zündzeitpunktes schrittweise erfolgt, kann das Betreiben des Verbrennungsmotors an seiner maximal möglichen Last eingependelt werden, bei der sich das Bauteil in der Nähe seiner kritischen MAX-Bauteiltemperatur befindet.If the retracted ignition timing is advanced in a single step, the internal combustion engine can immediately be operated again with the maximum possible load. If the retarded ignition timing is advanced gradually, the operation of the internal combustion engine can be leveled off at its maximum possible load, at which the component is in the vicinity of its critical MAX component temperature.
Bei dem Bauteil, das im Brennraum angeordnet ist, kann es sich um ein beliebiges Bauteil handeln. Beispielsweise kann es sich um ein Einlassventil, um ein Auslassventil, Kolben oder Dergleichen handeln. Bei einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Bauteil einen Injektor des Verbrennungsmotors umfasst, der mit einer Injektorspitze in den Brennraum hineinragt und durch den Treibstoff in den Brennraum zuführbar und/oder zündbar ist.The component that is arranged in the combustion chamber can be any component. For example, it can be an inlet valve, an outlet valve, piston or the like. In one embodiment of the method it is provided that the component comprises an injector of the internal combustion engine, which protrudes into the combustion chamber with an injector tip and through which fuel can be fed into the combustion chamber and/or ignited.
Durch den Injektor ist Treibstoff in den Brennraum zuführbar und/oder zündbar.Fuel can be fed into the combustion chamber and/or ignited through the injector.
Bei einer Weiterbildung letztgenannter Ausführungsform ist vorgesehen, dass die durch die Motorsteuerung ermittelte IST-Bauteiltemperatur eine IST-Injektorspitzen-Temperatur des Injektorspitze des Injektors umfasst.In a further development of the last-mentioned embodiment, it is provided that the actual component temperature determined by the engine control includes an actual injector tip temperature of the injector tip of the injector.
Solchenfalls kann gewährleistet werden, dass das gesamte Bauteil, insbesondere der Injektor, nicht bezüglich seiner gesamten IST-Bauteiltemperatur, beispielsweise kapazitiv betrachtet wird, sondern lediglich in einem Abschnitt, der unmittelbar der IST-Brennraumtemperatur ausgesetzt ist.In this case, it can be ensured that the entire component, in particular the injector, is not viewed in terms of its entire actual component temperature, for example capacitively, son but only in a section that is directly exposed to the ACTUAL combustion chamber temperature.
Darüber hinaus wird das Verfahren gelöst durch ein verbrennungsmotorisch angetriebenes Kraftfahrzeug, das nach einem Verfahren mit mindestens einem der zuvor genannten Merkmale betreibbar ist, mit einem Verbrennungsmotor, der mindestens einen Zylinder, in dem ein Brennraum gebildet ist, der mindestens einen Kolben, der den Brennraum auf einer Seite beweglich begrenzend im Zylinder bewegbar angeordnet und mit einer Kurbelwelle verbunden ist, und der mindestens ein im Brennraum angeordneten Bauteil umfasst, und mit mindestens einer dem Verbrennungsmotor zugeordneten Motorsteuerung, durch die für jeden Betriebspunkt des Verbrennungsmotors zumindest im Bereich höherer Last eine optimale Verbrennungsschwerpunktlage steuerbar ist und durch die eine IST-Bauteiltemperatur des Bauteils und eine auf das Bauteil wirkende IST-Brennraumtemperatur im Brennraum, beide insbesondere in Abhängigkeit des jeweiligen Betriebspunktes des Verbrennungsmotors, ermittelbar ist.In addition, the method is solved by a motor vehicle powered by an internal combustion engine, which can be operated according to a method with at least one of the aforementioned features, with an internal combustion engine which has at least one cylinder in which a combustion chamber is formed, which has at least one piston which forms the combustion chamber is movably arranged in the cylinder on one side and is connected to a crankshaft, and which comprises at least one component arranged in the combustion chamber, and with at least one engine control assigned to the internal combustion engine, through which an optimal combustion center of gravity position is achieved for each operating point of the internal combustion engine, at least in the area of higher load is controllable and through which an actual component temperature of the component and an actual combustion chamber temperature acting on the component in the combustion chamber, both in particular depending on the respective operating point of the internal combustion engine, can be determined.
Bei dem Verbrennungsmotor kann es sich um einen direkt einspritzenden OttoMotor handeln. Darüber hinaus ist es auch denkbar, dass es sich bei dem Verbrennungsmotor um einen Diesel-Motor handelt.The internal combustion engine can be a direct-injection Otto engine. In addition, it is also conceivable that the internal combustion engine is a diesel engine.
Bei einer Weiterbildung letztgenannter Ausführungsform erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Bauteil einen Injektor umfasst, der mit einer Injektorspitze in den Brennraum hineinragt und durch den Treibstoff in den Brennraum zuführbar sowie zündbar ist.In a further development of the last-mentioned embodiment, it proves to be advantageous if the component comprises an injector which protrudes into the combustion chamber with an injector tip and through which fuel can be fed into the combustion chamber and ignited.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen, aus der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens.Further features, details and advantages of the invention result from the attached patent claims, from the graphic representation and the following description of a preferred embodiment of the method.
In der Zeichnung zeigt:
-
1 Ein schematisches Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; -
2 Eine graphische Darstellung einer Zurücknahme des Zündzeitpunkts in Bezug des Gradkuppelwinkels der Kurbelwelle in Relation zu einer Reduktion der IST-Brennraumtemperatur im Brennraum.
-
1 A schematic flow diagram of an embodiment of the method according to the invention; -
2 A graphical representation of a reduction in the ignition timing in relation to the degree dome angle of the crankshaft in relation to a reduction in the ACTUAL combustion chamber temperature in the combustion chamber.
Wenn durch die Motorsteuerung erfasst wird, dass die IST-Bauteiltemperatur des Bauteils eine kritische MAX-Bauteiltemperatur des Bauteils erreicht oder überschreitet, wird in einem Schritt 102 die IST-Brennraumtemperatur im Brennraum reduziert. Hierzu wird ein IST-Druck im Brennraum zum Zündpunkt einer Zündung eines Brennstoff-Luft-Gemisches im Brennraum reduziert. Dieses erfolgt bei dem Verfahren gemäß
Das Zurücknehmen des Zündzeitpunktes durch die Motorsteuerung umfasst ein Verschieben der optimalen Verbrennungsschwerpunktlage, die bei einem Betriebspunkt des Verbrennungsmotors bei 7° bis 8° Gradkurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angesiedelt ist auf eine Lage von 8,1° bis 18° Gradkurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt der Kurbelwelle.Reducing the ignition timing by the engine control involves shifting the optimal center of combustion position, which is located at an operating point of the internal combustion engine at 7° to 8° crank angle after the top dead center of a crankshaft of the internal combustion engine, to a position of 8.1° to 18° crank angle the top dead center of the crankshaft.
Anhand von
Mit Blick in
Grundsätzlich können im Schritt 101 das Ermitteln der IST-Bauteiltemperatur des Bauteils und der IST-Brennraumtemperatur im Brennraum, durch die Motorsteuerung mittels realen Sensors erfolgen oder mittels Berechnens durch eine mathematische Modellierung. Wenn das Ermitteln ein Abgleichen eines in der Motorsteuerung hinterlegten Betriebspunkt abhängigen Kennfelds umfasst, kann in einem vorgelagerten Schritt 100 das Kennfeld erstellt werden. Dieses kann beispielsweise von Fahrzustandsdaten an einem Prüfstand und ein Hinterlegen dieser Daten in der Motorsteuerung zum Erzeugen in der Motorsteuerung hinterlegten betriebspunktabhängigen Kennfelds erfolgen.In principle, in
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Ansprüchen sowie in der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung, können sowohl einzeln, als auch in jeder beliebigen Kombination bei der Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.The features of the invention disclosed in the above description, in the claims and in the drawing can be essential both individually and in any combination in the implementation of the invention in its various embodiments.
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 100-103100-103
- VerfahrensschritteProcedural steps
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022202952.6A DE102022202952A1 (en) | 2022-03-25 | 2022-03-25 | Method for component protection of a component arranged in a combustion chamber of an internal combustion engine of a motor vehicle and a motor vehicle driven by an internal combustion engine that can be operated using such a method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022202952.6A DE102022202952A1 (en) | 2022-03-25 | 2022-03-25 | Method for component protection of a component arranged in a combustion chamber of an internal combustion engine of a motor vehicle and a motor vehicle driven by an internal combustion engine that can be operated using such a method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102022202952A1 true DE102022202952A1 (en) | 2023-09-28 |
Family
ID=87930751
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102022202952.6A Pending DE102022202952A1 (en) | 2022-03-25 | 2022-03-25 | Method for component protection of a component arranged in a combustion chamber of an internal combustion engine of a motor vehicle and a motor vehicle driven by an internal combustion engine that can be operated using such a method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102022202952A1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3022427A1 (en) | 1980-06-14 | 1982-01-07 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | CONTROL DEVICE FOR FUEL-AIR MIXTURE TREATMENT IN INTERNAL COMBUSTION ENGINES |
DE4336775A1 (en) | 1993-10-28 | 1995-05-04 | Bosch Gmbh Robert | Method and device for controlling the exhaust gas temperature in an internal combustion engine with knock control |
DE10039784A1 (en) | 2000-08-16 | 2002-02-28 | Bosch Gmbh Robert | Internal combustion engine operation method involves adjusting default torque value such that no air-fuel enrichment takes place during economy-mode |
DE102009008960A1 (en) | 2009-02-13 | 2010-10-14 | Mwm Gmbh | Method for controlling an internal combustion engine |
DE102019212085A1 (en) | 2019-08-13 | 2021-02-18 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method for protecting an internal combustion engine from excessively high exhaust gas temperatures |
-
2022
- 2022-03-25 DE DE102022202952.6A patent/DE102022202952A1/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3022427A1 (en) | 1980-06-14 | 1982-01-07 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | CONTROL DEVICE FOR FUEL-AIR MIXTURE TREATMENT IN INTERNAL COMBUSTION ENGINES |
DE4336775A1 (en) | 1993-10-28 | 1995-05-04 | Bosch Gmbh Robert | Method and device for controlling the exhaust gas temperature in an internal combustion engine with knock control |
DE10039784A1 (en) | 2000-08-16 | 2002-02-28 | Bosch Gmbh Robert | Internal combustion engine operation method involves adjusting default torque value such that no air-fuel enrichment takes place during economy-mode |
DE102009008960A1 (en) | 2009-02-13 | 2010-10-14 | Mwm Gmbh | Method for controlling an internal combustion engine |
DE102019212085A1 (en) | 2019-08-13 | 2021-02-18 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method for protecting an internal combustion engine from excessively high exhaust gas temperatures |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE112011102188B4 (en) | Starter and starting method of a compression self-igniting engine | |
DE112006002724B4 (en) | Method and apparatus for controlling fuel injection in an internal combustion engine | |
DE102013013619A1 (en) | Spark ignition direct injection engine, method of controlling a spark ignition direct injection engine, and computer program product | |
DE102017006263A1 (en) | Method for operating a spark-ignited internal combustion engine of a motor vehicle | |
DE102013001112A1 (en) | Control device of a diesel engine with turbocharger, diesel engine, method for controlling a diesel engine and computer program product | |
EP2647814A2 (en) | Method and device for controlling the engine braking operation of combustion engines | |
DE102014107208B4 (en) | REDUCED TORQUE FLUCTUATION FOR ENGINES WITH ACTIVE FUEL MANAGEMENT | |
DE102018114742A1 (en) | Engine with variable compression ratio | |
DE102015207901A1 (en) | Control unit for an internal combustion engine | |
DE102010029728A1 (en) | Injection method and device for controlling an injection process in an internal combustion engine | |
DE102022202952A1 (en) | Method for component protection of a component arranged in a combustion chamber of an internal combustion engine of a motor vehicle and a motor vehicle driven by an internal combustion engine that can be operated using such a method | |
DE112015004484B4 (en) | DIESEL ENGINE | |
DE102022202951A1 (en) | Method for component protection of a component arranged in a combustion chamber of an internal combustion engine of a motor vehicle and a motor vehicle driven by an internal combustion engine that can be operated using such a method | |
DE102013003457A1 (en) | Gas engine and operating procedures | |
DE102014006032A1 (en) | Method for operating an internal combustion engine | |
DE112006000194B4 (en) | Method and control device for operating an internal combustion engine | |
DE102016203804A1 (en) | A method of operating a dual fuel injection internal combustion engine | |
DE102016208177A1 (en) | Method for starting a direct-injection internal combustion engine | |
DE102016200870A1 (en) | Method for operating an internal combustion engine with intake manifold injection and direct injection | |
DE102014108593A1 (en) | Reduced torque fluctuation for engines with active fuel management | |
EP1881186A2 (en) | Method for operating an internal combustion engine with plural cylinders | |
DE102006061560A1 (en) | Internal combustion engine operating method for motor vehicle, involves minimizing residual gas percentage of assigned cylinders based on parameter, and reducing gas percentage as long as parameter does not fall below preset stability limit | |
DE102015216258A1 (en) | Method and apparatus for performing a diagnosis of a VCR actuator in an internal combustion engine | |
DE102015220972A1 (en) | A method of operating a exhaust-gas-fired four-cycle self-igniting internal combustion engine with partial deactivation and a self-igniting four-cycle internal combustion engine for carrying out such a method | |
DE102020003869A1 (en) | Method for operating an internal combustion engine when it is coasting down |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R084 | Declaration of willingness to licence | ||
R163 | Identified publications notified | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: STELLANTIS AUTO SAS, FR Free format text: FORMER OWNER: PSA AUTOMOBILES SA, POISSY, FR |