DE19616744A1 - Verfahren und Einrichtung zum Erfassen klopfender Verbrennung mittels optischer Sonde in Brennräumen von Verbrennungsmotoren - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zum Erfassen klopfender Verbrennung mittels optischer Sonde in Brennräumen von VerbrennungsmotorenInfo
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- G01L23/08—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid operated electrically
- G01L23/16—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid operated electrically by photoelectric means
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- G01L23/22—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Erfassen klopfender
Verbrennung mittels optischer Sonde in Brennräumen von Verbrennungsmotoren
gemäß dem Oberbegriff des Haupt- und der Nebenansprüche.
Vorbekannt ist es durch die Schrift EP 0 058 390 A1 optische Sonden zur Erfassung
von Intensität und Spektrum von zyklischen Verbrennungsvorgängen in Brennräumen
von Verbrennungsmotoren einzusetzen und deren Signal zur Analyse der Verbren
nungsvorgänge heranzuziehen. Hierzu wird von jeweils einer Optik in jedem der Ver
brennungsräume eines Motors über Lichtleiter die Strahlung der Verbrennungsvor
gänge geleitet und dort ggf. spektrale Strahlungsanteile, die insbesondere beim
Klopfen auftreten, über optoelektronische Wandler in elektrische Werte umgesetzt.
Die elektrischen Werte eines oder mehrerer Arbeitsspiele eines jeden einzelnen
Zylinders werden zur Erzeugung eines Mittel- und/oder eines Spitzenwertes heran
gezogen, wobei diese von dem jeweiligen Zylinder gewonnenen Werte einzeln oder
gemeinsam als Signale zur Steuerung zum Abstellen des Klopfens dienen.
Die elektrischen Werte werden gefenstert für ein oder mehrere Arbeitsspiele eines
jeden einzelnen Zylinders über einen Bandpaßverstärker und einem diesem nach
geschalteten Verstärker einem quadratischen Gleichrichter zugeleitet, dessen Aus
gangsspannung eingangsseitig einem Integrator anliegt.
Der jeweils für ein oder mehrere Arbeitsspiele eines jeden einzelnen Zylinders
gebildete Integrationswert wird als Steuergröße für die Veränderung der qualitativen
Ladungszusammensetzung und/oder Zündungsverstellung zum Abstellen des
Klopfens herangezogen.
Diese Art der Gewinnung von Steuersignalen besitzt eine Abhängigkeit von der Licht
intensität und damit von der Verschmutzung der Sondenfläche im Brennraum.
In der Schrift DE 31 11 135 werden ebenfalls optische Sonden zur Erfassung von
Intensität und Spektrum von zyklischen Verbrennungsvorgängen in Brennräumen
von Verbrennungsmotoren eingesetzt. Dabei wird jedoch durch Differenzieren des
von den Sonden aufgenommenen Lichtintensitätsverlaufes, Maxima oder Wende
punkte des Lichtintensitätsverlaufes und zu diesen zugehörige Winkelgrößen er
mittelt, die als bezogene Steuergrößen herangezogen werden, nicht gewünschte
Betriebszustände zu verändern und damit z. B. ein Klopfen oder Nachbrennen ab
zustellen.
Weiterhin werden die Integrationsergebnisse des Lichtintensitätsverlaufes von nach
einander folgenden Verbrennungsabläufen herangezogen, um ungleichmäßige Ver
brennungsabläufe instabiler Betriebszustände zu erkennen und diesen entgegenzu
wirken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zum
Erfassen klopfender Verbrennung mittels optischer Sonde in Brennräumen von
Verbrennungsmotoren zu schaffen, die keine Abhängigkeit von der Lichtintensität
und damit von der Verschmutzung der Sondenfläche im Brennraum aufweist.
Erfindungsgemäß wird dies mit den im Hauptanspruch und in einem Nebenanspruch
beschriebenen Verfahren gesichert, die in den Nebenansprüchen gekennzeich
neten Einrichtungen realisiert werden.
Die erfindungsgemäßen Verfahren erkennen in einfacher Weise die Eigenart einer
klopfenden Verbrennung einerseits an einem frühen Erreichen eines signifikanten
%-Wertes des Integrals der erfaßten Lichtmenge und andererseits an einem wenig
fülligen Integral der erfaßten Lichtmenge im Auswertefenster gegenüber einer
normalen Verbrennung.
Diese erfindungsgemäßen Auswertungsverfahren mit einer eingangsseitig vorge
nommenen Normierung der erfaßten Lichtmenge mit dem Wert der maximalen Licht
intensität innerhalb des jeweiligen Verbrennungsvorganges läßt den Zustand der
optischen Sonde im Brennraum für das Erkennen des Klopfens unerheblich werden.
Die erfindungsgemäßen Einrichtungen werden im Zusammenhang ihrer Beschreibung
erläutert.
Anhand einer Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Es zeigt:
Fig. 1 eine schematisierte Darstellung eines Verbrennungsmotors mit Steuer
gerät und einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Bildung und zum
Vergleich eines Lichtmengenintegralwertes der Verbrennung mit einem
Referenzintegralwert für nicht klopfende Verbrennung bei dem einge
stellten Betriebszustand,
Fig. 2a u. 2b Diagramme der Lichtintensität bei Durchlauf des Winkelbereiches ϕVB
des Verbrennungsablaufes, bei nachgenannten Betriebszuständen,
jeweils mit klopfender und nicht klopfender Verbrennung:
Fig. 2a n = 1000 (1/min); ZZP 15° v. OT; λ = 1
Fig. 2b n = 2000 (1/min); ZZP 19,5° v. OT; λ = 1,
Fig. 2b n = 2000 (1/min); ZZP 19,5° v. OT; λ = 1,
Fig. 3 eine schematisierte Darstellung eines Verbrennungsmotors mit
Steuergerät und einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum Er
fassen des Integrationsverlaufes der Lichtintensität und eines
Drehwinkels ϕ beim Erreichen eines signifikanten %-Wertes, in
diesem Beispiel 50% der integrierten Lichtmenge mit einem Vergleich
dessen Wertes W mit dem Wert W für einen Vergleichsdrehwinkel
für normale, nicht klopfende Verbrennung bei dem eingestellten
Betriebszustand,
Fig. 4a und 4b Diagramme mit dem Integrationsverlauf der Lichtintensität über
dem Winkelbereich ϕVB des Verbrennungsablaufes, bei nachge
nannten Betriebszuständen, jeweils mit klopfender und nicht
klopfender Verbrennung:
Fig. 4a n = 1000 (1/min); ZZP 15° v. OT; λ = 1
Fig. 4b n = 2000 (1/min); ZZP 19,5° v. OT; λ = 1.
Fig. 4b n = 2000 (1/min); ZZP 19,5° v. OT; λ = 1.
In Fig. 1 ist schematisiert ein Verbrennungsmotor 1 mit Saugrohreinspritzung, Fremd
zündung, Motorsteuergerät 2 und einer Einrichtung zur optischen Erfassung der Ver
brennungsstrahlung im Brennraum einschließlich der erfindungsgemäßen Einrichtung
zum Erkennen klopfender Verbrennung dargestellt.
Im Zylinderkopf des Verbrennungsmotors 1 ist eine Zündkerze 11 angeordnet. Mittels
elektrisch angesteuerter Einspritzdüsen 12 erfolgt die Kraftstoffzuführung in den An
saugtrakt, die eine vorgeschaltete, elektrisch stellbare Drosselklappe 13 aufweist.
Im Abgasrohr ist mindestens eine Lambda-Sonde 14 angeordnet. Zur Synchronisation
von Zündung, Einspritzung und ggf. Steuerzeitveränderungen für den Ladungswechsel
zum Kurbelwellenumlauf können ein oder mehrere Winkelimpulsaufnehmer 15 der
Kurbelwelle als auch Nockenwelle in üblicher Weise zugeordnet sein.
Eine optische Sonde 16 grenzt am Brennraum an. Die von ihr aufgenommene Strah
lung der Verbrennung wird über einen Lichtleiter 161 einem optoelektrischen Wandler
17 zugeleitet, dabei kann vor der Wandlung eine Filterung der Strahlung nach einem
für das Klopfen signifikanten Spektrum erfolgen.
Das Ausgangssignal des Wandlers 17 liegt einem, von dem Steuergerät 2 gesteuerten
Tor 21 an. Ebenso kann auch eine Steuerung mittels von Signalen erfolgen, die von
der Kurbel- oder Nockenwelle über einen Winkelbereich ϕVB abgenommen wird, in
dem jeweils die Verbrennung während eines Arbeitshubes in einem Zylinder abläuft.
Das Tor 21 ist also beim Ablauf der Verbrennung - Drehwinkelbereich - während des
Arbeitshubes geöffnet. Das während des Verbrennungsablaufes ankommende Signal S
aus dem Wandler 17 wird im Speicher 222 der Normierungsschaltung 22 in zeitlicher
Folge mit seinem jeweiligen Wert S₁ bis Sx abgelegt, dabei entsprechen diese Werte
jeweils der momentanen Intensität der erfaßten Verbrennungsstrahlung S bei einer
bestimmten Drehwinkelstellung.
Parallel dazu wird der Maximalwert des Signals Smax, also die maximale Intensität
der Strahlung der Verbrennung in der Einheit 221 ermittelt.
Nach Ablauf der Verbrennung und Erfassung deren Strahlungsintensitätsablaufes
werden die Werte S₁ bis Sx aus dem Speicher 222 in der Divisionseinheit 223
jeweils durch den Maximalwert der Strahlungsintensität
Die damit normierten Strahlungswerte Si werden einem Integrator 23 zugeführt und
ein Integralwert IS der Verbrennungsstrahlung des Arbeitstaktes gebildet.
In einem Speicher 25 sind für klopfanfällige Betriebsbereiche des jeweiligen Motor
typs Referenzintegralwerte IR für normierte Strahlungswerte einer nicht klopfenden
Verbrennung abgelegt. Der dem jeweilig momentanen Betriebspunkt des Motors
entsprechende Referenzintegralwert IR wird ausgelesen und ist einem Komparator 24
eingangsseitig parallel mit dem Integralwert IS der Verbrennungsstrahlung des abge
laufenen Arbeitstaktes angeschaltet.
Bei kleinerem Integralwert IS der Verbrennungsstrahlung des abgelaufenen Arbeits
taktes gegenüber dem Referenzintegralwert IR aus dem Speicher 25 gibt der Kompa
rator 24 ein Signal an das Steuersystem im Motorsteuergerät 2, das Steuermaß
nahmen zum Abstellen der klopfenden Verbrennung auslöst.
In Fig. 2a und 2b sind Diagramme der Lichtintensität bei Durchlauf des Winkelbe
reiches ϕVB des Verbrennungsablaufes, bei nachgenannten Betriebszuständen dar
gestellt. Dazu wurde die Strahlung der Verbrennung mit einer Wellenlänge von
310 nm erfaßt und die Strahlungsverlaufskurven aus normierten Strahlungswerten Si
gebildet.
Es ist jeweils die Kurve klopfender Verbrennung mit Isk und die normaler, nicht klopfen
der Verbrennung mit Isn gekennzeichnet:
Fig. 2a zeigt vorgenannte Kurven für n = 1000 (1/min); ZPP 15° v. OT; λ = 1
Fig. 2b solche für n = 2000 (1/min); ZPP 19,5° v. OT; λ = 1.
Fig. 2b solche für n = 2000 (1/min); ZPP 19,5° v. OT; λ = 1.
Es ist ersichtlich, daß eine klopfende Verbrennung mit einem normierten Strahlungs
verlauf Isk, jeweils eine kleinere Fläche ergibt als eine normale, nicht klopfende
Verbrennung mit dem Strahlungsverlauf Isn. Der Wert aus normierter Strahlungsmenge
des jeweiligen Integrals Isk bzw. Isn ist wertemäßig an der rechten oberen Ecke des
Diagramms genannt.
In Fig. 3 ist in gleichem Umfeld und ähnlicher Schematisierung eine weitere Variante
einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum Erkennen klopfender Verbrennung darge
stellt. Die Signalverarbeitung erfolgt bis zum Ausgang der Normierungsschaltung in
gleicher Weise wie zu Fig. 1 beschrieben. Im Speicher 225 der Normierungsschal
tung 22 werden die erfaßten Strahlungswerte S₁ bis Sx in zeitlicher Folge und parallel
mit dem zugehörigen Drehwinkel ϕ des Arbeitsspieles abgelegt.
Nach der Bearbeitung in der Normierungsschaltung 22 erfolgt die Integration der
normierten Strahlungswerte Si im Integrator 30. Teilintegrationsmengen Is werden zu
sammen mit dem zugehörigen Drehwinkel ϕ des Arbeitsspieles in einem Integrations
speicher 31 abgelegt.
In Fig. 4a und 4b Diagramme ist der Integrationsverlauf der Strahlungswerte Si über
den Winkelbereich ϕVB des Verbrennungsablaufes gezeigt. Dazu wurde die Strahlung
der Verbrennung mit einer Wellenlänge von 310 nm erfaßt und die Integrationskurve
des Strahlungsverlaufs aus normierten Strahlungswerten Si gebildet. Unabhängig von
dem absoluten Wert des jeweiligen Integrals von klopfender - Kurve k - oder normaler
Verbrennung - Kurve n - ist dieser Wert mit Is = 1 in den Diagrammen dargestellt.
Es sind nachgenannte Betriebszustände jeweils mit klopfender und nicht klopfender
Verbrennung gezeigt:
Fig. 4a n = 1000 (1/min); ZZP 15° v. OT; λ = 1
Fig. 4b n = 2000 (1/min); ZZP 19,5° v. OT; λ = 1.
Fig. 4b n = 2000 (1/min); ZZP 19,5° v. OT; λ = 1.
Nach Beendigung der Integration wird der signifikante %-Wert, in einem nachstehend
erläuterten Beispiel, der 50% Wert - Is/2 benannt - des Gesamtintegrationswertes IS
ermittelt und der zu dem Wert Is/2 zugehörige Drehwinkel ϕ50%Q aus dem Integrations
speicher 31 ausgelesen, der den Wert W bildet.
Im Vergleich der Kurven zum Integrationsverlauf bei normaler Verbrennung - gekenn
zeichnet mit n - und bei klopfender Verbrennung - gekennzeichnet mit k - ist sichtbar,
daß bei klopfender Verbrennung der Wert Is/2 schneller bei einem kleineren Dreh
winkel ϕk - kleiner ϕn - erreicht wird. Diese Verhältnisse im Bereich c sind in den
Diagrammen nochmals deutlicher in einer Vergrößerung C′ - gezoomt - dargestellt.
In einem Speicher 33 sind für klopfanfällige Betriebsbereiche des jeweiligen Motor
types Vergleichswerte WV, die einem Drehwinkel ϕ50%Q für 50% Wert des Gesamt
integrationswertes für normierte Strahlungswerte bei nicht klopfender, normaler Ver
brennung im jeweiligen Betriebsbereich entsprechen, abgelegt. Im Falle, daß dieser
Wert W kleiner ist als der Vergleichswert WV, gibt der Komperator 32 ein Signal an
das Steuersystem ab, das Steuermaßnahmen zum Abstellen der klopfenden Verbren
nung auslöst.
Es ist darauf zu verweisen, daß sowohl beim ersten als auch beim zweiten Verfahren
die aus den Speichern 25 oder 33 betriebszustandsabhängig herangezogenen Ver
gleichsgrößen IR bzw. WV für nicht klopfende Verbrennung gleichen momentanen
Betriebszuständen zugrundeliegenden Zündzeitpunkten, den Einspritzmengen als
auch Winkel lagen der Einspritzung zur Kurbelwellenstellung usw. entsprechen.
Auch für den signifikanten %-Wert des Gesamtintegrationswertes Is wird ein auf den
gleichen %-Wert bezogener Vergleichswert W für nicht klopfende Verbrennung heran
gezogen.
Der signifikante %-Wert kann in einer anderen Größe als 50% gewählt werden, sofern
er signifikante Unterschiede zwischen klopfender und nicht klopfender Verbrennung
liefert.
Es ist möglich, beide Erkennungsarten des Klopfens nebeneinander oder wechselnd
in einem Steuergerät anzuwenden.
Die vorbeschriebenen, anhand einer Hardwarekonfiguration erläuterten Verarbei
tungsvorgänge können in gleicher Weise auch in einem Programm in entsprechenden
Verarbeitungsschritten ablaufen.
Bezugszeichenliste
1 Verbrennungsmotor
11 Zündkerze
12 Einspritzdüse
13 Drosselklappe
14 Lambdasonde
15 Drehwinkelgeber
16 optische Sonde
17 optoelektronischer Wandler, ggf. mit Lichtfiltern
2 Motorsteuergerät
20 erfindungsgemäße Einrichtung
21 Tor für Fensterung erfaßter Vorgänge im Winkelbereich
22 Normierungsschaltung
221 Maximalwert-Erfassungseinheit
222 Speicher für erfaßte Werte von S eines Durchlaufes von ϕVB
223 Divisionseinheit zur Bildung normierter Werte s′/smax)
225 Speicher für erfaßte Werte S mit zugehörigem Winkel bei der Erfassung innerhalb von ϕVB
23 Integrator
24 Komparator
25 Festwertspeicher mit motortypischen Parametern für normierte Integralwerte für die Verbrennungsstrahlung bei nicht klopfendem Verbrennungsablauf im gesamten Drehzahlbereich bei Vollast
30 Integrator und Teiler 2 : 1
31 Zwischenspeicher, der die Teilintegrationsmengen zusammen dem zugehörigen Drehwinkel ϕ nach jedem Arbeitsspiel hält, siehe Fig. 4 Diagramm, und nach Auswertung gelöscht oder beim nächsten Arbeitsspiel überschrieben wird
32 Komparator für W und WV
33 Festwertspeicher mit Vergleichswerten WV für klopfanfällige Betriebs bereiche des jeweiligen Motortypes, der einem Drehwinkel ϕV für einen signifikanten %-Wert des Gesamtintegrationswertes für normierte Strahlungs werte bei nicht klopfender Verbrennung entspricht
34 Einrichtung zur Ermittlung des dem signifikanten %-Wertes vom Gesamt integrationswert zugehörigen Drehwinkels ϕx%Is aus dem Zwischen speicher 31
S elektrische Signale aus dem Wandler 17 entsprechend der Verbrennungsstrahlung
Si normierte Intensität der Verbrennungsstrahlung, gebildet aus s/smax
Is normierter Integrationswert der Verbrennungsstrahlung im Winkel bereich ϕVB einer Verbrennung
Isk normierter Integrationswert der Verbrennungsstrahlung im Winkel bereich ϕVB bei einer klopfenden Verbrennung
Isn normierter Integrationswert der Verbrennungsstrahlung im Winkel bereich ϕVB bei einer normalen, nicht klopfenden Verbrennung - entspricht IR
IR normierter Integrationswert der Verbrennungsstrahlung im Winkel bereich ϕVB bei einer normalen, nicht klopfenden Verbrennung, aus dem Speicher 25 entsprechend dem momentanen Betriebszustand
ϕVB Drehwinkel, über den sich die Erfassung von normierten Strahlungs werten Is bei der Verbrennung erstreckt
ϕk Drehwinkel ϕ für 50% Isk-Wert gemäß Beispiel für normierte Strahlungswerte bei klopfender Verbrennung
ϕn Drehwinkel ϕ für 50% Isn-Wert gemäß Beispiel für normierte Strahlungswerte bei normaler, nicht klopfender Verbrennung. Aus diesem Drehwinkel ϕn wird der Wert WV gebildet.
Wk Wert für einen Drehwinkel ϕ k bei klopfender Verbrennung
WV Wert für Vergleichsdrehwinkel, bei dem der 50% Isn-Wert gemäß Beispiel bei normaler, nicht klopfender Verbrennung erreicht ist
λ Luft/Kraftstoffverhältnis
n Umdrehungen/min der Kurbelwelle (Drehzahl)
Kj/n Klopfsignal ja/nein
11 Zündkerze
12 Einspritzdüse
13 Drosselklappe
14 Lambdasonde
15 Drehwinkelgeber
16 optische Sonde
17 optoelektronischer Wandler, ggf. mit Lichtfiltern
2 Motorsteuergerät
20 erfindungsgemäße Einrichtung
21 Tor für Fensterung erfaßter Vorgänge im Winkelbereich
22 Normierungsschaltung
221 Maximalwert-Erfassungseinheit
222 Speicher für erfaßte Werte von S eines Durchlaufes von ϕVB
223 Divisionseinheit zur Bildung normierter Werte s′/smax)
225 Speicher für erfaßte Werte S mit zugehörigem Winkel bei der Erfassung innerhalb von ϕVB
23 Integrator
24 Komparator
25 Festwertspeicher mit motortypischen Parametern für normierte Integralwerte für die Verbrennungsstrahlung bei nicht klopfendem Verbrennungsablauf im gesamten Drehzahlbereich bei Vollast
30 Integrator und Teiler 2 : 1
31 Zwischenspeicher, der die Teilintegrationsmengen zusammen dem zugehörigen Drehwinkel ϕ nach jedem Arbeitsspiel hält, siehe Fig. 4 Diagramm, und nach Auswertung gelöscht oder beim nächsten Arbeitsspiel überschrieben wird
32 Komparator für W und WV
33 Festwertspeicher mit Vergleichswerten WV für klopfanfällige Betriebs bereiche des jeweiligen Motortypes, der einem Drehwinkel ϕV für einen signifikanten %-Wert des Gesamtintegrationswertes für normierte Strahlungs werte bei nicht klopfender Verbrennung entspricht
34 Einrichtung zur Ermittlung des dem signifikanten %-Wertes vom Gesamt integrationswert zugehörigen Drehwinkels ϕx%Is aus dem Zwischen speicher 31
S elektrische Signale aus dem Wandler 17 entsprechend der Verbrennungsstrahlung
Si normierte Intensität der Verbrennungsstrahlung, gebildet aus s/smax
Is normierter Integrationswert der Verbrennungsstrahlung im Winkel bereich ϕVB einer Verbrennung
Isk normierter Integrationswert der Verbrennungsstrahlung im Winkel bereich ϕVB bei einer klopfenden Verbrennung
Isn normierter Integrationswert der Verbrennungsstrahlung im Winkel bereich ϕVB bei einer normalen, nicht klopfenden Verbrennung - entspricht IR
IR normierter Integrationswert der Verbrennungsstrahlung im Winkel bereich ϕVB bei einer normalen, nicht klopfenden Verbrennung, aus dem Speicher 25 entsprechend dem momentanen Betriebszustand
ϕVB Drehwinkel, über den sich die Erfassung von normierten Strahlungs werten Is bei der Verbrennung erstreckt
ϕk Drehwinkel ϕ für 50% Isk-Wert gemäß Beispiel für normierte Strahlungswerte bei klopfender Verbrennung
ϕn Drehwinkel ϕ für 50% Isn-Wert gemäß Beispiel für normierte Strahlungswerte bei normaler, nicht klopfender Verbrennung. Aus diesem Drehwinkel ϕn wird der Wert WV gebildet.
Wk Wert für einen Drehwinkel ϕ k bei klopfender Verbrennung
WV Wert für Vergleichsdrehwinkel, bei dem der 50% Isn-Wert gemäß Beispiel bei normaler, nicht klopfender Verbrennung erreicht ist
λ Luft/Kraftstoffverhältnis
n Umdrehungen/min der Kurbelwelle (Drehzahl)
Kj/n Klopfsignal ja/nein
Claims (9)
1. Verfahren zum Erfassen klopfender Verbrennung mittels optischer Sonde in
Brennräumen von Verbrennungsmotoren unter Anwendung folgender Anordnung:
- - optische Sonden (16) zur Erfassung der Intensität von zyklischen Ver brennungsvorgängen in den Brennräumen,
- - von diesen Sonden (16) wird über Lichtleiter (161) die Strahlung der Ver brennungsvorgänge in einem optoelektronischen Wandler (17) in elektrische Werte umgesetzt,
- - die elektrischen Werte (S) eines oder mehrerer Verbrennungstakte eines jeden einzelnen Zylinders werden zur Erzeugung von kennzeichnenden Werten des Klopfens herangezogen,
- - diese von dem jeweiligen Zylinder gewonnenen Werte werden als Signale zur Steuerung zum Abstellen der klopfenden Verbrennung herangezogen,
gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte,
- - die Ausgangssignale des optoelektronischen Wandlers (17) eines oder mehrerer Verbrennungstakte eines jeden einzelnen Zylinders werden normiert,
- - diese normierten Signale (Si) werden integriert,
- - das sich ergebende Integrationsergebnis (Is) wird hinsichtlich seiner Größe mit einem normierten Integrationsergebnis (IR) einer nicht klopfenden Verbrennung verglichen,
- - ein kleineres, klopfende Verbrennung kennzeichnendes Integrations ergebnis (Isk) als das normierte Integrationsergebnis (IR) löst Signale (Kj) aus, die Steuerungsmaßnahmen zum Abstellen der klopfenden Verbrennung im Motorsteuergerät (2) einleiten.
2. Verfahren zum Erfassen klopfender Verbrennung mittels optischer Sonde
in Brennräumen von Verbrennungsmotoren unter Anwendung folgender
Anordnung:
- - optische Sonden (16) zur Erfassung der Intensität von zyklischen Verbrennungsvorgängen in den Brennräumen,
- - von diesen Sonden wird über Lichtleiter (161) die Strahlung der Verbrennungsvorgänge in einem optoelektronischen Wandler (17) in elektrische Werte umgesetzt,
- - die elektrischen Werte (S) eines oder mehrerer Verbrennungstakte eines jeden einzelnen Zylinders werden zur Erzeugung von kenn zeichnenden Werten des Klopfens herangezogen,
- - diese von dem jeweiligen Zylinder gewonnenen Werte werden als Signale zur Steuerung zum Abstellen der klopfenden Verbrennung herangezogen,
gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
- - die Ausgangssignale des optoelektronischen Wandlers (17) eines oder mehrerer Verbrennungstakte eines jeden einzelnen Zylinders werden normiert,
- - diese normierten Signale (Si) werden integriert,
- - nachfolgend wird die Größe des Drehwinkels (ϕk oder ϕn) ermittelt, bei dem sich der signifikante %-Wert des sich ergebenden Integrations ergebnisses (Is) ergibt,
- - nachfolgend wird der Drehwinkelanteil (ϕk oder ϕn) für einen signifikanten %-Wert des sich ergebenden Integrationsergebnisses (Is) mit einem nor mierten Drehwinkelanteil (ϕn) für den gleichen %-Wert des sich bei nicht klopfender Verbrennung ergebenden Integrationsergebnisses (Isn) ver glichen,
- - bei einem kleineren Drehwinkel (ϕk) für den signifikanten %-Wert des sich ergebenden Integrationsergebnisses als einem normierten Drehwinkel (ϕn) für den gleichen %-Wert nicht klopfender Verbrennung werden Steuerungs maßnahmen zum Abstellen der klopfenden Verbrennung im Motorsteuer gerät (2) ausgelöst.
3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 unter
Verwendung folgender Anordnungen:
- - optische Sonden (16) zur Erfassung der Intensität von zyklischen Verbrennungsvorgängen in den Brennräumen,
- - von diesen Sonden (16) wird über Lichtleiter (161) die Strahlung der Verbrennungsvorgänge in einem optoelektronischen Wandler (17) in elektrische Werte (S) umgesetzt,
- - einem Speicher (222) sind eingangsseitig die Werte (S) vorzugsweise während einer Verbrennung und der zugehörigen Drehwinkel ϕ eines jeden einzelnen Zylinders angeschlossen und werden in diesem abgelegt,
gekennzeichnet durch folgende Baugruppen und deren Verknüpfung:
- - einer Maximalwert-Erfassungseinheit (221) sind die Werte (S) angeschlossen wobei sie den maximalen Wert (Smax) erfaßt,
- - einer Divisionseinheit (223) sind eingangsseitig die gespeicherten Werte (S) und der maximale Wert (smax) angeschlossen, wobei die ausgangsseitig normierten Werte (Si) einem Integrator (23) eingangsseitig anliegen,
- - in einem Festwertspeicher (25) sind normierte Integrationswerte (IR) einer nicht klopfenden Verbrennung für den gesamten Betriebsbereich abgelegt,
- - einem Komparator (24) sind eingangsseitig der Ausgangswert (Is) des Integrators (23) und ein normierter Integrationswert (IR) einer nicht klopfenden Verbrennung angeschlossen, bei einem geringeren Integrationswert (Isk) als der normierte Integrationswert (IR) liegt ein Klopfsignal (Kj) am Ausgang des Komparators (24) und am Eingang des Motorsteuergerätes (2) an.
4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 unter
Anwendung folgender Anordnungen:
- - optische Sonden (16) zur Erfassung der Intensität von zyklischen Verbrennungsvorgängen in den Brennräumen,
- - von diesen Sonden (16) wird über Lichtleiter (161) die Strahlung der Verbrennungsvorgänge in einem optoelektronischen Wandler (17) in elektrische Werte (S) umgesetzt,
- - einem Speicher (225) sind eingangsseitig die Werte (S) vorzugsweise während einer Verbrennung und der zugehörigen Drehwinkel (ϕ) eines jeden einzelnen Zylinders angeschlossen und werden in diesem abgelegt
gekennzeichnet durch folgende Baugruppen und deren Verknüpfung:
- - einer Maximalwert-Erfassungseinheit (221) sind die Werte (S) angeschlossen wobei sie den maximalen Wert (smax) erfaßt,
- - einer Divisionseinheit (223) sind eingangsseitig die gespeicherten Werte (S) und der maximale Wert (smax) angeschlossen, wobei die ausgangsseitig normierten Werte (Si) einem Integrator und Teiler (30) eingangsseitig an liegen,
- - einer Einrichtung (34) zur Ermittlung des Drehwinkels ϕ, der einem signi fikanten %-Wert zugehörig ist, sind eingangsseitig der Zwischenspeicher (31) und der Ausgang des Integrators und Teilers (30) angeschlossen, wobei aus gangsseitig ein Wert W oder WK entsprechend dem Drehwinkel ϕ oder ϕK abgegeben wird;
- - in einem Festwertspeicher (33) sind normierte Werte WV einer nicht klopfenden Verbrennung für den Betriebsbereich abgelegt,
- - einem Komparator (32) sind eingangsseitig der Ausgangswert (W) der Einrichtung (34) und der normierte Wert (WV) aus dem Festwertspeicher (33) angeschlossen, wobei bei einem geringeren Ausgangswert (W) als der normierte Wert (WV) ein Klopfsignal (Kj) am Ausgang des Komparators (32) und am Eingang des Motorsteuergerätes (2) anliegt.
5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß beide Verfahren nebeneinander betrieben werden, jedoch, je nach dem
momentanen Betriebszustand des Verbrennungsmotors, die Klopfsignale (Kj)
unterschiedlich gewichtet im Motorsteuergerät (2) Zustandsveränderungen
bewirken.
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