DE19539171A1 - Klopfregelung für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine - Google Patents
Klopfregelung für eine fremdgezündete BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Klopfregelung für eine fremdgezündete Brenn
kraftmaschine mit in verschiedenen Maschinen-Betriebspunkten unter
schiedlichen Rückziehwinkeln, die ferner an akutelle Randbedingungen
adaptiert werden. Zum bekannten Stand der Technik wird neben der DE 42
05 889 A1 auf die WO 94/16213 verwiesen.
Insbesondere in der letztgenannten Schrift ist eine funktional äußerst vielfäl
tige Klopfregelung beschrieben, bei der für unterschiedliche Brennkraftma
schinen-Betriebspunkte unterschiedliche sog. Rückziehwinkel oder auch
Zündwinkel-Spätverstellwerte laufend in Kennfeldern abgespeichert werden.
Diese Rückziehwinkel oder Zündwinkel-Spätverstellwerte werden dann bei
der Berechnung des aktuellen Brennkraftmaschinen-Zündwinkels berück
sichtigt, sobald von einem Klopferkennungssystem erkannt wird, daß in
einem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine klopfende Verbrennung auftritt.
Da in Abhängigkeit von den aktuellen Randbedingungen, so beispielsweise
in Abhängigkeit von der Kraftstoffqualität, dem atmosphärischen Umge
bungsdruck oder der Temperatur der Ansaugluft betragsmäßig unterschied
lich große Rückziehwinkel erforderlich sind, ist es zur Vermeidung uner
wünschter Drehmomentsprünge bei Tätigwerden der Klopfregelung äußerst
vorteilhaft, diese Rückziehwinkel an die aktuellen Randbedingungen zu adap
tieren. Ferner ist es bekannt, daß in unterschiedlichen Betriebspunkten der
Brennkraftmaschine betragsmäßig unterschiedliche Rückziehwinkel erfor
derlich sind, um aus einem klopfenden Betrieb zu einem klopffreien Betrieb
zu gelangen. So muß beispielsweise in hohen Lastpunkten der Brennkraft
maschine in deutlich größerer Rückziehwinkel gewählt werden als in mittle
ren oder niedrigen Lastpunkten der Brennkraftmaschine. All diesen Anforde
rungen wird der in der WO 94/16213 beschriebene Stand der Technik ge
recht, was jedoch zum einen einen relativ hohen Speicherbedarf bedingt.
Von Nachteil ist dieser bekannte Stand jedoch auch insofern, als daß die
einzelnen Bereiche des Rückziehwinkel-Kennfeldes jeweils unabhängig
voneinander adaptiert werden. Da somit jeder Kennfeldbereich separat
adaptiert, d. h. auf- und abgeregelt wird, ergeben sich für das komplette
Kennfeld lange Adaptionszeiten. Da zudem manche Kennfeldbereiche ledig
lich dynamisch angefahren werden, werden zwar die Adaptionswerte sehr
schnell gelernt, jedoch werden diese Werte dann bei geänderten Randbe
dingungen nur sehr langsam wieder zurückgeregelt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein demgegenüber verbessertes Klopf
regelsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufzuzeigen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß bei gegebenen Randbedin
gungen ein für alle Betriebspunkte im wesentlichen gleicher Klopfindex ermit
telt wird, aus dem betriebspunktabhängig der aktuelle Rückziehwinkel abge
leitet wird. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird auch auf die beigefügten Dia
gramme verwiesen, wobei Fig. 1 den Zusammenhang zwischen dem erfin
dungsgemäßen Klopfindex sowie dem Rückziehwinkel zeigt, während Fig. 2
der Erläuterung einer später noch zu erklärenden Filterkonstante dient.
Erfindungsgemäß wird bei Auftretenden klopfender Verbrennungen und
somit bei Tätigwerden der Klopfregelung ein sog. Klopfindex gebildet, der bei
einer gegebenen Randbedingung bzw. Umweltbedingung idealerweise für
alle Betriebspunkte der Brennkraftmaschine gleich ist. Dieser Klopfindex
stellt somit ein Maß dar für die bei den derzeitigen Rand- oder Umgebungs
bedingungen herrschende Belastung bzw. Empfindlichkeit der Brennkraft
maschine gegenüber Klopfen. Ermittelt werden kann dieser Klopfindex im
wesentlichen aus der Differenz zwischen demjenigen Zündwinkel, der für
den aktuellen Betriebspunkt im Grundkennfeld abgespeichert ist sowie dem
aktuell ausgegebenen Zündwinkel, der von der Klopfregelung aufgrund einer
klopfenden Verbrennung ausgegeben wird. Dabei wird dieser Klopfindex KI
kontinuierlich berechnet und abgespeichert. Aus diesem Klopfindex KI kann
dann für den jeweiligen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine der jeweils
erforderliche aktuelle Rückziehwinkel abgeleitet werden. Da somit bei einer
gegebenen Rand- oder Umweltbedingung für das gesamte Betriebskennfeld
der Brennkraftmaschine lediglich ein einziger Klopfindex KI benötigt wird,
liegt vorteilhafterweise für das gesamte Betriebskennfeld der Brennkraftma
schine implizit ein aktueller Rückziehwinkel vor. Implizit deshalb, da aus die
sem Klopfindex KI betriebspunktabhängig noch der jeweils aktuelle Rück
ziehwinkel berechnet werden muß. Unabhängig vom momentanen Be
triebspunkt der Brennkraftmaschine wird somit stets das gesamte Zündwin
kelkennfeld an geänderte Randbedingungen angepaßt bzw. korrigiert; hier
durch reagiert die vorgeschlagene Adaption äußerst schnell auf Verände
rungen dieser Randbedingungen, so beispielsweise auf Veränderungen der
Ansauglufttemperatur oder der Kraftstoffqualität. Ungereimtheiten durch
Drehmomentsprünge oder sonstige Betriebsfehler, die bei einer nicht voll
ständigen Adaption wie im bekannten Stand der Technik auftreten können,
werden hierdurch vermieden. Vorteilhafterweise wird mit dem erfindungsge
mäßen Klopfindex darüber hinaus ein deutlich geringerer Speicherbedarf für
die Adaptionswerte benötigt. Neben der Umrechnungsvorschrift für die Be
rechnung des Rückziehwinkels aus dem jeweils aktuellen Klopfindex muß
nämlich nur dieser eine Klopfindex abgespeichert werden, nicht hingegen ein
vollständiges Rückziehwinkel-Kennfeld, wie dies bei der WO 94/16213 erfor
derlich ist.
Zwischen dem jeweiligen Rückziehwinkel, der im folgenden mit TZ bezeich
net wird sowie dem Klopfindex KI besteht bevorzugt der folgende formel
mäßige Zusammenhang:
TZ=(KI-OF):AF-0,5*RB.
Hierbei ist OF ein konstanter, betriebspunktabhängiger Offset, AF ein kon
stanter, betriebspunktabhängiger Adaptionsfaktor und RB die Regelbreite
der Klopfregelung. Dieser formelmäßige Zusammenhang entspricht dem in
Fig. 1 im Diagramm dargestellten Geraden B1, B2. Dabei ist auf der Ab
szisse der Rückziehwinkel TZ und auf der Ordinate der Klopfindex KI aufge
tragen. Im Diagramm dargestellt sind die zwei Geraden B1, B2, die ver
schiedenen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine entsprechen. Der sog.
Offset OF stellt dabei den Ordinatenwert für den Rückziehwinkel vom Betrag
"0" dar, während der Adaptionsfaktor AF ein Maß für die Steigung der Ge
raden im Diagramm ist. Der Vollständigkeit halber ist auf der Abszisse zu
sätzlich die Regelbreite RB der Klopfregelung in einem gewissen Be
triebspunkt angegeben. Dabei wird aus dem Diagramm ersichtlich, daß sich
in einem ersten Betriebsbereich (Gerade B1) der Brennkraftmaschine, der
beispielsweise einem Vollast-Betriebspunkt entspricht, bei gleichem Klopfin
dex KI ein betragsmäßig größerer Rückziehwinkel TZ ergibt als in einem
zweiten Betriebsbereich (Gerade B2), der einem Teillast-Betriebspunkt der
Brennkraftmaschine entspricht.
Ausgehend von einem einmal berechneten und gespeicherten Klopfindex KI
kann somit nach der hier angegebenen Formel unter Benutzung der be
triebspunktabhängigen Faktoren OF und AF (sowie mit der Regelbreite RB,
die ebenfalls vom Betriebspunkt und zwar von der Drehzahl der Brennkraft
maschine abhängig ist) der für diesen Betriebspunkt benötigte aktuelle
Rückziehwinkel TZ berechnet werden. Sollte mit diesem Rückziehwinkel TZ
weiterhin Klopfen auftreten, so stellt sich durch die Klopfregelung ein neuer
Rückziehwinkel ein, aus dem entsprechend dieser Formel nunmehr ein
neuer Klopfindex berechnet werden kann. Dieser neue Klopfindex wird dann
abermals abgespeichert und hat - wie bereits erläutert - für das gesamte Be
triebskennfeld der Brennkraftmaschine Gültigkeit, so daß auch für sämtliche
andere Betriebspunkte dann auf einfache Weise der jeweils erforderliche
Rückziehwinkel TZ ermittelt werden kann.
Nur der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, daß der betriebs
punktabhängige Offset OF sowie der betriebspunktabhängige Adaptionsfak
tor AF bei der Auslegung des elektronischen Brennkraftmaschinen-Steuer
gerätes am Prüfstand im Rahmen einer einfachen Versuchsreihe ermittelt
werden kann. Diese Faktoren OF und AF werden dann in einem das Be
triebskennfeld der Brennkraftmaschine repräsentierenden Kennfeld abge
speichert.
Um abrupte Änderungen des Rückziehwinkel-Betrages zu vermeiden, kann
ferner bei einer Änderung des Rückziehwinkels TZ eine Filterkonstante FK
mit eingehen, und zwar nach folgender Beziehung:
TZneu = TZalt + (TZ - TZalt):FK.
Diese Filterkonstante FK unterteilt somit die notwendigen Anpassungen des
Rückziehwinkels TZ auf einzelne Schritte. Insbesondere kann diese Filter
konstante FK ihrerseits abhängig sein von der Größe der Regelbreite RB der
Klopfregelung, nachdem in unterschiedlichen Betriebsbereichen der Brenn
kraftmaschine, in denen auch unterschiedliche Regelbreiten der Klopfrege
lung vorliegen, unterschiedlich schnell Änderungen des Rückziehwinkels
tolerierbar vorgenommen werden können. Wie dem Fachmann bekannt, ist
dabei die Größe der Regelbreite vorzugsweise abhängig von der Drehzahl
der Brennkraftmaschine.
Hinsichtlich der Größe der Filterkonstante FK kann z. B. die folgende Zuord
nung gegeben sein:
FK = FK1 wenn RB < X (z. B. 0,10 Kurbelwinkel) und Betriebsbereich B1,
FK = FK2 wenn RB < X und Betriebsbereich B2,
FK = FK3 wenn X < RB < Y (= andere Konstante),
FK = FK4 wenn RB < Y.
FK = FK1 wenn RB < X (z. B. 0,10 Kurbelwinkel) und Betriebsbereich B1,
FK = FK2 wenn RB < X und Betriebsbereich B2,
FK = FK3 wenn X < RB < Y (= andere Konstante),
FK = FK4 wenn RB < Y.
Die im Zusammenhang mit den Filterkonstanten FK1 und FK2 abgefragten
Betriebsbereiche B1 und B2 können dabei wie in Fig. 2 dargestellt definiert
sein (wie üblich ist über der Drehzahl n der Brennkraftmaschine die Last TL
der Brennkraftmaschine aufgetragen): Im Bereich B1 entsprechen die
Zündwinkel im Grundkennfeld jeweils der Klopfgrenze, was bedeutet, daß
die Klopfregelung bereits bei Auslegungsbedingungen der Brennkraftma
schine aktiv ist. Im Bereich B2 entsprechen die Zündwinkel im Grundkenn
feld dem jeweiligen Bestwert, was bedeutet, daß die Klopfregelung erst bei
verschlechterten Umweltbedingungen aktiv wird.
Ferner kann vorgesehen sein, daß bei schnellen Betriebspunkt-Änderungen
bzw. Lastwechseln der Brennkraftmaschine keine Adaption des Rückzieh
winkels erfolgt. Schnelle Lastwechsel der Brennkraftmaschine könnten näm
lich ganz kurzfristige Klopferscheinungen hervorrufen, die jedoch tolerierbar
sind und daher nicht in einem adaptierten Klopfindex berücksichtigt werden
müssen. Ebenso kann zur Vereinfachung vorgesehen sein, daß bei nicht
betriebswarmer Brennkraftmaschine keine Adaption des Rückziehwinkels
erfolgt.
Wie bereits erläutert, wird der Klopfindex KI kontinuierlich berechnet und ab
gespeichert, insbesondere auch beim Abstellen der Brennkraftmaschine. Für
einen Neustart der Brennkraftmaschine steht somit grundsätzlich ein bereits
aktueller Klopfindex KI zur Verfügung. In diesem Zusammenhang kann es
empfehlenswert sein, bei einem Neustart der Brennkraftmaschine diesen
Klopfindex KI mit einem Korrekturfaktor zu reduzieren, der abhängig ist von
der Temperatur der Brennkraftmaschine beim Abstellen sowie beim Neu
start. Bevorzugt ist dieser Korrekturfaktor derart abhängig von der Differenz
der Temperaturen der Brennkraftmaschine beim Abstellen und Neustart, daß
bei einer Temperaturdifferenz von "0" oder nahezu gleich "0" der Korrektur
faktor den Wert "1" annimmt und bei einer extrem hohen Temperaturdiffe
renz der multiplikative Korrekturfaktor den Wert 0 annimmt. Dies hat zur
Folge, daß dann, wenn die Brennkraftmaschine in heißem Zustand abge
stellt und in kaltem Zustand gestartet wird, der Korrekturfaktor nahezu gleich
"0" wird und der Klopfindex KI somit ebenso nahezu gleich "0" gesetzt wird,
was technisch sinnvoll ist, da eine kalte Brennkraftmaschine nahezu keine
Klopfneigung besitzt. Wird hingegen die Brennkraftmaschine im wesentli
chen mit der gleichen Temperatur wieder gestartet, mit der sie abgestellt
wurde, so gilt selbstverständlich der beim Abstellen abgelegte Klopfindex KI
unverändert weiter, was durch den dann gültigen Wert "1" des Korrekturfak
tors gewährleistet ist.
Bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine ist es auf einfache Weise
möglich, für jeden einzelnen der Zylinder der Brennkraftmaschine einen in
dividuellen Klopfindex KI zu berechnen und der erfindungsgemäßen Klopfre
gelung zugrundezulegen. In gleicher Weise werden dann auch die Rück
ziehwinkel TZ zylinderindividuell berechnet sowie die zylinderindividuellen
Klopfindizes beim Abstellen der Brennkraftmaschine abgespeichert.
Ferner kann der Klopfindex KI Grundlage für weitere Korrekturen in der
elektronischen Steuerung der Brennkraftmaschine sein. Tatsächlich stellt der
(bevorzugt zylinderindividuelle) Klopfindex KI nämlich ein Maß für die Bela
stung der Brennkraftmaschine durch verschlechterte Randbedingungen dar.
Dieses Maß kann somit auch einen Anhaltswert darstellen für weitere Kor
rekturen, die allgemein in der elektronischen Brennkraftmaschinen-Steue
rung vorgesehen sein können. So kann beispielsweise eine Begrenzung der
Brennkraftmaschinendrehzahl oder auch der Fahrzeuggeschwindigkeit vor
gesehen sein, wenn es sich um eine in ein Kraftfahrzeug eingebaute Brenn
kraftmaschine handelt. Ebenso können aus der Größe des Klopfindex Rück
schlüsse über die Klopfmeßstrategie gezogen werden, so kann beispiels
weise die Lage und die Größe des Klopfmaßfensters aus dem aktuellen
Klopfindex abgeleitet werden. Daneben sind selbstverständlich eine weitere
Vielzahl von Abwandlungen und Weiterbildungen möglich, ohne den Inhalt
der Patentansprüche zu verlassen.
Claims (8)
1. Klopfregelung für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit in
verschiedenen Maschinen-Betriebspunkten unterschiedlichen Rück
ziehwinkeln (TZ), die ferner an aktuelle Randbedingungen adaptiert
werden,
dadurch gekennzeichnet, daß bei gegebenen Randbedingungen ein
für alle Betriebspunkte im wesentlichen gleicher Klopfindex (KI) ermit
telt wird, aus dem betriebspunktabhängig der aktuelle Rückziehwinkel
(TZ) abgeleitet wird.
2. Klopfregelung nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch folgenden formelmäßigen Zusammenhang zwi
schen Klopfindex (KI) und Rückziehwinkel (TZ):
TZ=(KI-OF):AF-0,5*RB,wobei OF ein konstanter betriebspunktabhängiger Offset, AF ein
konstanter betriebspunktabhängiger Adaptionsfaktor und RB die Re
gelbreite der Klopfregelung ist.
3. Klopfregelung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Änderung des Rückziehwin
kels (TZ) eine Filterkonstante (FK) mit eingeht nach folgender Bezie
hung:
TZneu = TZalt + (TZ - TZalt):FK.
4. Klopfregelung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Filterkonstante (FK) ab
hängig ist von der Größe der Regelbreite (RB) der Klopfregelung.
5. Klopfregelung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß bei schnellen Betriebspunkt-Änderun
gen der Brennkraftmaschine und/oder bei nicht betriebswarmer
Brennkraftmaschine keine Adaption des Rückziehwinkels erfolgt.
6. Klopfregelung nach einem der vorangegangenen Ansprüche für eine
mehrzylindrige Brennkraftmaschine,
dadurch gekennzeichnet, daß für die einzelnen Zylinder die Klopfindi
zes (KI) sowie die Rückziehwinkel (TZ) individuell berechnet und - im
Falle der Klopfindizes - gespeichert werden.
7. Klopfregelung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der beim Abstellen der Brennkraftma
schine abgespeicherte Klopfindex (KI) bei einem Neustart mit einem
Korrekturfaktor reduziert wird, der abhängig ist von der Temperatur
der Brennkraftmaschine beim Abstellen und beim Neustart.
8. Klopfregelung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Klopfindex (KI) Grundlage für wei
tere Korrekturen in der elektronischen Steuerung der Brennkraftma
schine ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19539171A DE19539171C2 (de) | 1995-10-20 | 1995-10-20 | Klopfregelung für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19539171A DE19539171C2 (de) | 1995-10-20 | 1995-10-20 | Klopfregelung für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19539171A1 true DE19539171A1 (de) | 1997-04-24 |
DE19539171C2 DE19539171C2 (de) | 1998-08-06 |
Family
ID=7775400
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19539171A Expired - Fee Related DE19539171C2 (de) | 1995-10-20 | 1995-10-20 | Klopfregelung für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20140501 |