DE19518394C2

DE19518394C2 - Verfahren zur Vermeidung klopfender Verbrennung bei einem Otto-Motor

Info

Publication number: DE19518394C2
Application number: DE19518394A
Authority: DE
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1995-05-19
Filing date: 1995-05-19
Publication date: 1999-08-05
Anticipated expiration: 2015-05-20
Also published as: DE19518394A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung klopfender Verbrennung bei einem Otto-Motor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Moderne Otto-Motoren sind mit Klopfregelungen ausgerüstet, um hohe Lebensdauer mit möglichst geringem Verbrauch bei gleichzeitig möglichst hohem Drehmoment bzw. hoher Leistung zu verbinden. Es sind Klopfregelungen bekannt, bei denen ein von einem Klopf sensor gemessenes und aufbereitetes Signal durch einen während der Entwicklung bzw. Abstimmung festgelegten "K-Faktor" dividiert und mit einem im Hintergrund gerechneten, zylinderindividuellen Referenzpegel verglichen wird. Dieser Referenzpegel wird beispielsweise aus dem Mittelwert der letzten Verbrennungen (meist 4 bis 16 Verbrennun gen) berechnet. Bei diesem Verfahren besteht die Gefahr, daß durch einen langsamen Übergang in den klopfenden Bereich der Referenzpegel allmählich erhöht wird, ohne daß Klopfen erkannt wird. Die Klopfregelung kann dadurch "taub" werden. Eine weitere Ei genart besteht darin, daß bei hoher Drehzahldynamik die Nachführung des Referenzpegels langsam ist. Üblicherweise wird deshalb versucht, durch Übergang einer Mittelwertbildung aus der halben oder geringeren Verbrennungsanzahl eine Dynamisierung zu erreichen, wobei die Genauigkeit des Referenzpegels und damit der Klopferkennung zwangsläufig nachteilig beeinflußt wird.

Aus der Derwent-Information 1994, Research Disclosure-352019 ist eine lernende Zün dungssteuerlogik bekannt, die mit einem Klopfsensor arbeitet. Eine schnell antwortende Spätverstellungsberechnung des Zündzeitpunktes wird basierend auf einem Nockenwellen impuls und der gewichteten Stärke des Klopfens des jeweiligen Zylinders berechnet. Eine langsam antwortende Zündzeitpunktverzögerungsberechnung wird ebenfalls basierend auf dem Nockenwellenimpuls und einem Betriebsbereich des Motors ausgeführt, in dem ein Klopfen auftreten könnte. Die langsame Zündzeitpunktverzögerung wird dann, basierend auf dem vorausgegangenen Zündzeitpunktverzögerungswert, dem vorhandenen Status der laufenden raschen Zündzeitpunktverzögerung und einer von der Motordrehzahl abhängigen Verstärkung gelernt. Diese langsame Zündzeitpunktverzögerung wird in Abhängigkeit der Kühlmitteltemperatur, der Drehzahl und des Saugrohrdrucks eingestellt, um optimale Eigenschaften des Motors sicherzustellen.

Aus der DE 26 59 239 A1 ist eine Klopfregelung bekannt, bei der unabhängig von Be triebsparametern der Brennkraftmaschine, wie Last, Luftdurchsatz, Temperatur, Luftdruck usw., klopfender Betrieb dadurch ermittelt wird, daß das Ausgangssignal eines Klopfsen sors in einem Vergleicher mit einem Schwellenwert verglichen wird, der als Ausgangswert des Klopfsensors ermittelt wurde. Die Ermittlung des Schwellenwertes geschieht derart, daß das Ausgangssignal des Klopfsensors jeweils während einer Prüfperiode gemessen wird, die mit dem Zündzeitpunkt beginnt und während der ein Klopfen nicht zu erwarten ist. Eine Eigenart der bekannten Klopfregelung besteht darin, daß das Zeitfenster, während dessen ein Klopfen auftritt, unterschiedlich ist von den Zeitfenster, während dessen der Schwellwert ermittelt wird, anhand dessen dann klopfender Betrieb festgestellt wird. Die vom Klopfsensor gemessenen Geräusche bzw. Schwingungen, die durch die gesamte Mo tormechanik und die Verbrennungsgeräusche gegeben sind, hängen von der Kurbelwellen stellung ab, während der sie gemessen werden, so daß Unterschiede zwischen Schwellwert und Klopfsignal allein durch unterschiedliche Winkelstellungen bedingt sein können. Wei ter ist das bekannte Verfahren in seiner Durchführung verhältnismäßig aufwendig, da zahl reiche Schaltungen zur Fensterbildung, Schwellwertermittlung usw. benötigt werden.

Aus der DE 41 09 433 A1 ist ein Klopfregelverfahren bekannt, bei dem zusätzlich zu einer Kurzzeitregelung, bei der der Zündzeitpunkt bei Auftreten von Klopfen unmittelbar nach spät verschoben wird, zwei Arten von Langzeitanpassungen des Zündzeitkennfeldes vorgesehen sind. Eine erste Langzeitanpassung besteht darin, daß für einen jeweiligen Be triebspunkt der Abstand des aktuellen Zündzeitpunktes vom Kennfeldzündzeitpunkt ermittelt wird und beim Verlassen des Betriebspunktes als gelernte Korrekturgröße abgespeichert wird. Eine zweite Langzeitanpassung besteht darin, daß bei einer großen erforderlichen Anpassung auch an anderen Kennfeldstellen eine Nachführung vorgenommen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein in seiner Durchführung einfaches Verfahren zur Vermeidung klopfender Verbrennung bei einem Otto-Motor anzugeben, das klopfende Verbrennung sicher erkennt und rasch vermeidet.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.

Anhand wenigstens eines Betriebsparameters der Brennkraftmaschine, z. B. der Last, wird deren Betriebsbereich in eine klopfgefährdeten und in einen klopfsicheren Bereich unter teilt, wobei diese Unterteilung beispielsweise auf dem Prüfstand einmal festgelegt wird oder auch dynamisch lernend erfolgen kann, um Verschiebungen im Laufe des Betriebs zu berücksichtigen. Das im klopfsicheren Bereich der Brennkraftmaschine ermittelte dreh zahlabhängige Ausgangssignal des Klopfsensors kann unmittelbar als Referenzsignal herangezogen werden, von dem sich ein im Klopf gefährdeten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine auftretendes Klopfsignal ausreichend unterscheidet, um durch den Vergleich eine sichere Klopferkennung zu ermöglichen.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 2 wird sowohl die Durchführung des erfindungsgemä ßen Verfahrens sehr einfach als auch seine Präzision besonders gut, da für die Bestimmung des Referenzsignals und des möglichen Klopfsignals das gleiche Zeit- bzw. Winkelfenster verwendet werden.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 3 wird die Genauigkeit der Klopferkennung vergrößert.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 4 wird erreicht, daß das Zündsystem selbstlernend ist und das Referenzsignal laufend aktualisiert.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 5 wird erreicht, daß bei einem Neustart des Motors das Referenzsignal sofort auf einen möglichst aktuellen, eine genaue Klopferkennung er möglichenden Wert ist.

Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 6 kann das gelernte Referenzsignal als Hilfsgröße für die Ermittlung unterschiedlichster weiterer Referenzsignale bzw. Referenzpegel dienen, mit denen die Erkennungsgüte der Klopfregelung weiter verbessert wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.

Die einzige Figur zeigt ein Blockschaltbild einer Motorsteuerung, wie sie zur Durchfüh rung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.

Die Eingänge eines in seinem grundsätzlichem Aufbau an sich bekannten Motorsteuerge räts 2 sind mit Sensoren verbunden, beispielsweise einem Winkelsensor 4 zur Ermittlung der Drehzahl bzw. Drehstellung der Kurbelwelle oder Nockenwelle, einem Lastsensor 6 zur Ermittlung der Last, unter der die Brennkraftmaschine läuft, beispielsweise einem Drosselklappenstellungsgeber, Luftdurchsatzmesser usw., einem Temperatursensor 8 zur Ermittlung der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine, einem Drucksensor 10 zur Er mittlung des Außenluftdruckes und einem Klopfsensor 12 zur Ermittlung beispielsweise eines akustischen, der Verbrennung entsprechenden Signals. Das Motorsteuergerät enthält unter anderem einen Prozessor 14, einen flüchtigen Speicher 16 und einen nicht flüchtigen Speicher 18.

An Ausgängen des Motorsteuergeräts 2 liegt ein Zündsignal 20 und ein Einspritzsignal 22.

Das Steuergerät 2 wird über einen Zündschalter 24 mit der Bordspannung versorgt.

Bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Funktion der beschriebenen Schaltung wie folgt:

Nach dem Anlassen des Motors werden im flüchtigen Speicher 16, beispielsweise RAM- Zellen, unter Steuerung des Prozessors 14 vom Klopfsensor 12 kommende Signale als Re ferenzsignale in Abhängigkeit von der Drehzahl und für festgelegte Werte der Ausgangs signale der Sensoren 6, 8 und 10 abgelegt, in denen kein klopfender Betrieb des Motors erfolgt. Mit Hilfe des Winkelsensors 4 ist es dabei möglich, den Klopfsensor 12 jeweils in einer Kurbelwellenstellung auszulesen, die dem Verbrennungszyklus eines Zylinders ent spricht. Es versteht sich, daß bei mehrzylindrigen Motoren, insbesondere Motoren mit mehreren Zylinderreihen, auch mehrere Klopfsensoren 12 vorgesehen sein können, die entsprechend den Zündungen aktiviert werden. Während des Laufens des Motors werden die im flüchtigen Speicher 16 abgelegten Werte laufend aktualisiert, so daß die aktuellen Referenzsignale ständig denjenigen vom Klopfsensor 12 erzeugten Signalen entsprechen, die dieser an der festgelegten Grenze zwischen klopfsicherem und klopfgefährdetem Betrieb entsprechend den zugehörigen Werten der Signale der Sensoren 6, 8 und 10 abgibt.

Beim Abstellen des Motors bzw. Unterbrechung des Zündschalters 24 werden, von einer Pufferstromversorgung im Motorsteuergerät 2 versorgt, die aktualisierten, im flüchtigen Speicher 16 befindlichen drehzahlabhängigen Referenzsignale in den nicht flüchtigen Spei cher 18, beispielsweise E²-PROM-Zellen, eingelesen. Auf diese Weise stehen diese aktuali sierten Referenzsignale nach dem erneuten Anlassen des Motors und ihrer Übertragung in den flüchtigen Speicher 16 sofort als Referenzsignale für die Ermittlung eines klopfendes Betriebs zur Verfügung.

Claims

1. Verfahren zur Vermeidung klopfender Verbrennung bei einem Otto-Motor, bei welchem der Zündzeitpunkt der einzelnen Zylinder entsprechend einem in einem Steuergerät in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Motors abgelegten Kennfeld gesteuert wird,
wobei der Kennfeldsteuerung des Zündzeitpunktes eine Klopfregelung überlagert wird,
welche den Zündzeitpunkt nach spät verstellt, wenn ein von einem Klopfsensor ermitteltes Klopfsignal ein aus dem Ausgangssignal des Klopfsensors hergeleitetes, von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängiges Referenzsignal übersteigt,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Betriebsbereich der Brennkraftmaschine anhand wenigstens eines Betriebsparameters in einen klopfsicheren Bereich und einen klopfgefährdeten Bereich unterteilt ist und
das Referenzsignal dem im klopfsicheren Bereich der Brennkraftmaschine ermittelten Ausgangssignal des Klopfsensors entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzsignal jeweils während eines Verbrennungszyklus eines Zylinders, dessen klopfende Verbrennung vermieden werden soll, ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzsignal dem drehzahlabhängigen Ausgangssignal des Klopfsensors an der Grenze zwischen klopfsicherem und klopfgefährdeten Betrieb des Motors entspricht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzsignal bei laufendem Motor durch Ablegen in einem flüchtigen Speicher (RAM) des Steuergerätes laufend aktualisiert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzsignal vor dem Abstellen des Steuergerätes in einem nichtflüchtigen Speicher (ROM) abgelegt wird und nach dem Anlassen des Motors aus dem nichtflüchtigen Speicher in den flüchtigen Speicher eingelesen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzsignal als ein Hilfssignal zur Aktualisierung eines weiteren Referenzsignals verwendet wird, wobei der Vergleich des weiteren Referenzsignals mit dem Klopfsignal die Verstellung des Zündzeitpunktes nach spät bestimmt.