DE3128245A1

DE3128245A1 - "verfahren zur steuerung des verbrennungsablaufs in brennkraftmaschinen"

Info

Publication number: DE3128245A1
Application number: DE19813128245
Authority: DE
Inventors: Dusan Dipl.-Ing. Dr. 7257 Ditzingen Gruden
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1981-07-17
Filing date: 1981-07-17
Publication date: 1983-01-27
Also published as: JPS5825547A; GB2102165B; FR2509797A1; IT8221733A0; GB2102165A; FR2509797B1; IT1190855B

Description

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Verfahren zur Steuerung des Verbrennungsablaufs in Brennkraftmaschinen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Verbrennungsablaufs in Brennkraftmaschinen, insbesondere Otto-Motoren.

Beim Verbrennungsablauf in Brennkraftmaschinen, der sich z.B. im Verlauf des Brennraum-Drucks als Funktion des Kurbelwinkels widerspiegelt (Fig. 1), kann man drei Phasen unterscheiden. In der Anfangsphase der Verbrennung, ca. 40° bis 20° vor OT bildet sich ein turbulenter Flammenkern in der Nähe der Zündkerze. Damit diese Phase, die als Zündverzug bezeichnet wird, in die zweite Phase, die Hauptphase, übergehen kann, muß der Flammenkern die Dimensionen der turbulenten Flammenzone erreichen. In der Hauptphase erfolgt eine Ausbreitung der turbulenten Flammen durch den Brennraum und somit die Verbrennung des Hauptgemisches· Die Endphase der Verbrennung, ab ca 10° nach OT, besteht in der Nachverbrennung des Gemisches hinter der Flammenfront. Zeitdauer und Entwicklung der einzelnen Phasen hängen von den Zündbedingungen, von der Gemischzusammensetzung, Intensität der Turbulenz, vom Druck, von der Temperatur sowie von den chemischen Eigenschaften des Kraftstoffs ab.

Diese in drei Phasen ablaufende Gemischverbrennung wiederholt sich bei jedem Arbeitszyklus. Die aufeinander folgenden Verbrennungsabläufe, die jeweils durch ein Druck-Kurbelwinkel-Indikatordiagramm erfaßbar sind, zeigen bei unveränderten Betriebsbedingungen starke Schwankungen. Die Ungleichförmig-

keit der Arbeitszyklen vermindert den indizierten effektiven Mitteldruck und damit den Wirkungsgrad der Brennkraftmschine, insbesondere wenn sie im Luftüberschußgebiet betrieben wird. Außerdem hat diese Ungleichförmigkeit einen höheren Oktananspruch der Brennkraftmaschine zur Folge, da dieser durch jene Zyklen mit Drücken bestimmt wird, bei denen Fehlzündung des Gemisches am ehesten auftritt. Außerdem wird durch die zyklischen Schwankungen die Emission der durch gesetzliche Vorschriften erfaßten Abgaskomponenten NO, HC und CO vergrößert.

Ausgehend von diesen physikalischen Gegebenheiten besteht die Aufgabe der Erfindung darin, durch Beseitigung der zyklischen Schwankungen im Verbrennungsablauf den Wirkungsgrad von Brennkraftmaschinen zu erhöhen und die schädlichen Abgasemissionen zu vermindern.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zur Steuerung des Verbrennungsablaufs vorgeschlagen, das die im Patentanspruch aufgeführten Verfahrensschritte umfaßt. Durch die erfindungsgemäße Regelung wird einmal eine Vergleichmäßigung der aufeinander folgenden Verbrennungsabläufe und zum anderen eine Angleichung an die durch Versuch ermittelten und gespeicherten Optimalwerte erzielt. Als Regelgröße dient vorzugsweise der Brennraumdruck, dessen Verlauf in Abhängigkeit vom Kurbel-Winkel bei Abweichung von einem elektronisch gespeicherten Sollwert durch verändern der Gemischzusammensetzung oder des Zündzeitpunktes geregelt wird. Die optimalen Sollwert-Kurven werden für jeden Betriebspunkt des Kennfeldes, vom Leerlauf bis zur maximalen Leistung aufgenommen und in das elektronische Steuergerät eingespeichert.

Eine auf dem erfindungsgemäßen Verfahren beruhende Regeleinrichtung ist in der Zeichnung als Blockschaltbild dargestellt.

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An einem Otto-Motor 1 wird durch eine Indiziereinrichtung 2 fortlaufend der jeweilige Brennraumdruck ermittel und als Istwert-Signal auf ein elektronisches Steuergerät 3 gegeben, das optimale Kurvenverläufe des Brennraumdrucks als Sollwerte enthält. Bei Abweichung zwischen Istwert und Sollwert geht ein Regelbefehl an eine Vorrichtung zur Gemischbildung 4 und/oder eine Zündanlage 5 des Otto-Motors 1, die entsprechend nachgestellt werden und damit den Brennraumdruck auf den jeweiligen Sollwert einregeln.

Auf diese Weise läßt sich bei OttoMotoren eine Steigerung der spezifischen Arbeit bzw. der Leistung um ca. 6% erzielen, was gleichzeitig eine Verbesserung des effektiven Wirkungsgrades bedeutet. Die NO-Emission kann im Luftüberschußgebiet um 30% bis 50% reduziert werden. Diese Vorteile wiegen die zusätzlichen Kosten der Regeleinrichtung bei weitem auf und gewährleisten einen außergewöhnlichen wirtschaltlichen Betrieb des mit ihr ausgerüsteten Otto-Motors.

Claims

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Patentanspruch

Γ, Verfahren zur Steuerung des Verbrennungsablaufs in Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß optimale Werte einer Verbrennungskenngröße (des Brennraumdrucks) als Funktion des Kurbelwinkels ermittelt werden und in einem elektronischen Steuergerät gespeichert werden, die tatsächliche Verbrennungskenngröße am Brennraum kontinuierlich gemessen und mit den Sollwerten des Steuergerätes verglichen wird, und daß Abweichungen zwischen Istwert und Sollwert durch Eingriff in die Gemischbildung und/oder das Zündsystem der Brennkraftmaschine ausgeglichen werden.