DE2731841A1 - Verfahren zum vermeiden von mechanischen schaeden bei fremdgezuendeten brennkraftmaschinen und brennkraftmaschine zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum vermeiden von mechanischen schaeden bei fremdgezuendeten brennkraftmaschinen und brennkraftmaschine zur durchfuehrung des verfahrens

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DE2731841A1 DE19772731841 DE2731841A DE2731841A1 DE 2731841 A1 DE2731841 A1 DE 2731841A1 DE 19772731841 DE19772731841 DE 19772731841 DE 2731841 A DE2731841 A DE 2731841A DE 2731841 A1 DE2731841 A1 DE 2731841A1
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Description

Daimler-Denz Aktiengesellschaft Palm 11 Stuttgart II.7.7
"Verfahren zum Vermeiden von mechanischen Schaden bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen und Brennkraftmaschine zur Durchführung des Verfahrene"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermeiden von mechanischen Schaden bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen, die durch eine zum Teil unkontrollierte Verbrennung entstehen, in der Art, daß neben der von der Zündkerze sich ausbreitenden Flammenfront zusätzlich weitere Verbrennungsreaktionen auftreten, die ein sogenanntes Klingeln der Brennkraftmaschine erzeugen, und eine Brennkraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens.
Mechanische Schaden an fremdgezündeten Brennkraftmaschinen werden durch unkontrollierte Verbrennung von der Art hervorgerufen, daß neben der von der Zündkerze sich ausbreitenden Flammenfront zusätzliche Verbrennungereaktionen ablaufen, die mit heißen Stellen (Zündkernen) im kausalen Zusammenhang stehen. Dieser unkontrollierte Verbrennungeablauf erzeugt hochfrequente Druck- und Temperaturschwingungen (Detonationawellen) die zu einer erhöhten Beanspruchung, ja sogar zur Zerstörung von Bauteilen der Brennkraftmaschine führen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, diese hochfrequenten Druck- und Temperaturschwingungen zu erfassen und in Schaltsignale umzuformen und mit diesen regelnd so auf die Drennkraftmaechine einzuwirken, daß die genannten Schwingungen verschwinden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Auftreten von Klingeln durch einen Sensor am Brennraum überwacht und festgestellt wird und beim Auftreten eines Klingeins über ein Meßsignal des Sensors der Zündzeitpunkt in Richtung spät verstellt wird.
Durch die Erfindung wird erreicht, daß die Motorauslegung dichter an die Klingelgrenze herangeführt werden kann, ohne daß die Gefahr einer Zerstörung von Motorbauteilen besteht. Die damit erreichbaren insgesamt günstigeren Eigenschaften der Brennkraftmaschine, wie höhere Verdichtung, geringerer Verbrauch, bessere Leistung u.a. können voll genützt werden, wodurch sich die Wirtechaftlichkeit der Maschinen verbessert.
In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann mit dem Sensor der zeitliche Verlauf des Drennraumdruckes im Bereich des ZUndzeitpunktes überwacht werden. Der Zündzeitpunkt wurde bisher so gewählt, daß die Klingelgrenze auch im ungünstigsten Fall nicht erreicht wurde. Ee müßte also auf einen Teil der Motorleistung bewußt verzichtet werden, weil neue Abgasbestimmungen die Verwendung von bleiarmen bzw. bleifreiem Brennstoff vorschreiben.
Perner können aus dem Meßsignal des Sensors die niederfrequenten Anteile des Meßsignalee unberücksichtigt bleiben; sie können z.B. ausgefiltert werden.
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Darüber hinaus kann das Meßsignal des Sensors einfach oder zweifach nach der Zeit differenziert werden. Dadurch lassen sich störende Nebeneffekte wie z.B. Ventilschlagen usw. eliminieren und das Signal kann so umgeformt werden, daß über eine elektronische ja/nein-Schaltung eine definierte Aussage über das Klingeln möglich ist.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können von den hochfrequenten Meßsignalen Signalausschläge unterhalb eines bestimmten Schwellwertes unberücksichtigt bleiben. Die den Schwellwert übersteigenden Signalausschläge sind zugleich ein Maß für die Häufigkeit des Klingeins und können zur Steuerung des Zündzeitpunktes ausgewertet werden.
Dei Auftreten von Meßsignalen unterhalb einer bestimmten Anzahl kann der Zündzeitpunkt nicht oder in Richtung zwischen früh und spät verstellt werden und es kann oberhalb einer bestimmten Anzahl von Meßsignalen der Zündzeitpunkt in Richtung spät verstellt werden.
Um bei einer Brennkraftmaschine mit Fremdzündung und mit einer Einrichtung zum Verändern des ZUndzeitpunktes das Klingeln zu erkennen, kann im oder am Brennraum ein Sensor angeordnet sein, der beim Klingeln ein entsprechendes Signal gibt und es kann an der Einrichtung zur Verstellung des Zündzeitpunktes eine Vorrichtung vorgesehen sein, die den Zündzeitpunkt beim Auftreten eines Meßsignalee in Richtung auf späteres Zünden verschiebt.
Schließlich kann der Sensor als trägheitsarmer Druckaufnehmer ausgebildet sein.
Zur Klingelerkennung kann auch der Gasdruck oder die Gastem-
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peratur einer Drennkraftmaechine direkt erfaßt werden. Das Erfassen kann jedoch auch indirekt erfolgen, indem außer einer Körperschallnessung z.D. eine Kraftmessung an einer Zylinderkopfschraube, Zündkerze usw. über einen Sensor durchgeführt wird, wie auch eine Oberf lä'chentemperaturmessung als Grundsignal für die Klingelerkennung herangezogen werden kann.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen
Fig. 1 ein Druckdiagramm einer Brennkraftmaschine bei einem normal ablaufenden Zündvorgang, aufgetragen über einen vollen Kurbelwinkel,
Pig. 2 ein Druckdiagrammverlauf beim Klingeln,
Fig. 3 die erste Ableitung - Änderung des Druckanstieges,
Fig. 4 die zweite Ableitung - Beschleunigung des Druckanstieges und
Fig. 5 ein Blockschaltbild zur Klingelerkennung.
Das in Fig. 1 dargestellte Druckdiagramm veranschaulicht den Druckverlauf, aufgetragen über einen vollen Kurbelwinkel bei einem normal ablaufenden ZUndvorgang. Die durch eine Zündkerze in Gang gesetzte Flammenfront weitet sich von der Zündkerze im Verbrennungsraum aus, wobei der Druck zu einem Maximum ansteigt und nach Überschreiten desselben bis auf das Auspuffniveau abfällt.
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Dei unkontrollierter Zündung hingegen bilden aich außer der durch die Zündkerze hervorgerufenen Flanmtenfront, vorzugsweiee an heißen Stellen, sogenannte ZUndkerne durch Selbstzündung aus, wodurch schnell fortschreitende Detonationswellen gebildet werden (Fig. 2).
Durch Differenzieren -r£ erhält man ein· Kurve nach Fig. 3 und durch nochmaliges Differenzieren die Beschleunigungekurve nach Fig. k. Bei Zugrundelegung ein·· bestimmten Schwellwertes, dargestellt durch die Linie a-a können Signale, welche diese Schwellwertgrenze nach oben überschreiten, zur Gegensteuerung durch Verschieben des Zündzeitpunkte· auf spät verwendet werden.
Die Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild einer Brennkraftmaschine
1 mit Fremdzündung und einer Einrichtung zum Verändern des Zündzeitpunktes. Am Brennraum 2 sind ein oder mehrere Sensoren 3 angeordnet, die z.B. den Körperschall der Brennkraftmaschine 1 aufnehmen. Die Sensoren können z.B. am Brennraum
2 eines jeden Zylinders angeordnet sein und leiten die aufgenommenen Signale an eine Signalaufbereitungeeinrichtung k weiter. Hier werden die störenden Nebeneffekte, wie z.B. Ventilschlagen usw. eliminiert und die verbleibenden Signale ■o umgeformt, daß über eine elektronische Ja/nein-Schaltung eine definierte Aussage über da· Klingeln möglich ist. Di· Signalaufbereitung kann z.B. durch zweimalig·· Differenzieren erfolgen, wobei da· Überschreiten eines bestimmten Schwellwerte· (·. Fig. k) zur Klingelerkennung 5 herangezogen wird. Di· über den Schwellwert liegenden Klingelsignale werden auf Häufigkeit während eine· bestimmten Zeitintervall·· 6 summiert und bei Erreichen einer bestimmten Häufigkeit an einen motorischen ZUndversteller 7 weitergeleitet, welcher «in· Verstellung des Zündzeitpunktes zeitlich nach apKt vornimmt. Beim Ausbleiben von Klingelsignalen wird der Zündzeitpunkt selbsttätig wieder in die Normallage zurückgebracht.
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-5-
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Claims (1)

  1. Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 11 6O2/*t
    Stuttgart 11.7.77
    "Verfahren zum Vermeiden von mechanischen Schäden bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen und Brennkraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens"
    Ansprüche
    (l.^Verfahren zum Vermeiden von mechanischen Schäden bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen, die durch eine zum Teil unkontrollierte Verbrennung entstehen, in der Art, daß neben der von der Zündkerze sich ausbreitenden Flammenfront zusätzlich weitere Verbrennungsreaktionen auftreten, die ein sogenanntes Klingeln der Brennkraftmaschine erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß das Auftreten eines Klingeins durch einen Sensor am Brennraum überwacht und beim Auftreten eines Klingeins über ein Meßsignal des Sensors der Zündzeitpunkt selbsttätig in Richtung spät verstellt wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Sensor der zeitliche Verlauf des Brennraumdruckes im Bereich des ZUndzeitpunktes überwacht wird.
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    ORIGINAL INSPECTED
    Daim 11 602/*t
    3· Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Meßsignal des Sensors die niederfrequenten Signalanteile unberücksichtigt bleiben.
    'j. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3 t dadurch gekennzeichnet, daß der niederfrequente Anteil des Meßsignales ausgefiltert wird.
    5· Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3« dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsignal des Sensors einfach oder zweifach nach der Zeit differenziert wird.
    6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5 t dadurch gekennzeichnet, daß von den hochfrequenten Meßsignalen Signalwerte unterhalb eines bestimmten Schwellwertes unberücksichtigt bleiben.
    7· Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Auftreten von hochfrequenten Meßsignalen unterhalb einer bestimmten Anzahl der Zündzeitpunkt nicht oder in Richtung zwischen früh und spät verstellt wird und daß oberhalb einer bestimmten Anzahl von Meßsignalen der Zündzeitpunkt in Richtung spät verstellt wird.
    8. Brennkraftmaschine mit Fremdzündung und mit einer Einrichtung zum Verändern des Zündzeitpunktes, dadurch gekennzeichnet, daß im oder am Brennraum (2) ein Sensor (3) zur Erkennung des Klingeins angeordnet ist, der beim Klingeln entsprechende Meßsignale gibt, und daß an der Einrichtung zur Verstellung des Zündzeitpunktes eine Vorrichtung vorgesehen ist, die den Zündzeitpunkt beim Auftreten der Meßsignale in Richtung auf späteres Zünden verschiebt.
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    Daim 11
    9. Brennkraftmaschine nach Anspruch ß, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (3) als trägheitsariner Druckaufnehmer ausgebildet ist.
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