DE3142729A1

DE3142729A1 - Vorrichtung zur regelung einer brennkraftmaschine in abhaengigkeit des auftretens von klopfvorgaengen

Info

Publication number: DE3142729A1
Application number: DE19813142729
Authority: DE
Inventors: Heinz 7120 Bietigheim-Bissingen Britsch; Martin 7150 Backnang Klenk; Ernst Dipl.-Ing. 7130 Mühlacker Linder; Winfried 7145 Markgröningen Moser
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-10-28
Filing date: 1981-10-28
Publication date: 1983-05-05
Also published as: US4542727A; FR2515267A1; JPS5877139A; FR2515267B1

Description

3 R. 17420

i5.IO.i98i Ve/Hm

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO Stuttgart 1

Vorrichtung zur Regelung einer Brennkraftmaschine in Abhängigkeit des Auftretens von Klopfvorgängen

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Klopfregelvorrichtungen an Brennkraftmaschinen sind z. B. aus den DE-OS 26 59 239, 27 31 8Ü1₉ 28 01 512, 28 32 59^ und 30 09 0^6 bekannt. Bei den bekannten Klopfregelvorrichtungen wird bei Erkennung klopfender Verbrennung durch einen Klopfsensor über ein Stellglied Maßnahmen zur Beeinflussung bzw. Verringerung des Klopfverhaltens eingeleitet. Solche Maßnahmen sind z. B. Anfettung des Verbrennungsgemischs* Zugabe von Mitteln zur Erreichung einer höheren Klopffestigkeit wie z. B. Wasser, Alkohole, Aniline, Bleioder ähnliche Metallverbindungen sowie Kombinationen davon, Beeinflussung eines Abgasrückführungskreises, Temperaturbeeinflussung z. B. der Ladeluft, des Verbrennungsgemisches oder dessen Komponenten, des Kühlmittels oder des Motors, Steuerung des Einspritzzeitpunkts und Zündzeitpunkts, Veränderung des Turboladedrucks bei Turboladern usw. Dabei erfolgt die Steuerung

dieser Maßnahmen entweder in Abhängigkeit des Auftretens von Klopfvorgängen, der Häufigkeit der Klopfvorgänge oder der Intensität derselben (siehe z. B. DE-OS 28 32 59h). Bei den bekannten Klopfregelvorrichtungen besteht nun das Problem, daß bei nur geringem oder gelegentlichem Klopfen eine Überreaktion des Regelkreises vermieden werden muß, was z. B. durch eine langsame Regelung erreicht werden kann. Diese langsame Regelung verhindert dann jedoch eine schnelle Reaktion auf ein plötzlich auftretendes Klopfen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die Vorgabe eines Sollwerts für ein zulässiges Maß von Klopfvorgängen bei seltenen bzw. schwachen Klopfvorgängen überhaupt nicht reagiert wird, bei starkem Klopfen dagegen sehr schnell. Die Regelung wird daher insgesamt ruhiger und schneller, die Abweichung vom optimalen Arbeitspunkt bleibt geringer. Als zulässiges Maß von Klopfvorgängen kann dabei eine bestimmte Häufigkeit oder eine bestimmte Intensität oder eine Kombination von beidem festgelegt werden. Wird die Klopferkennung genügend empfindlich eingestellt, so daß selbst bei normalem Betrieb bereits unregelmäßige Verbrennungen erkannt werden, so läßt sich ein entsprechender Wert für die Klopfhäufigkeit einstellen, der bewirkt, daß bereits vor Auftreten von eigentlich klopfendem Betrieb geregelt werden kann.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich. Be-

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sonders vorteilhaft ist die Möglichkeit der Veränderung des Sollwerts über Motorparameter, z. B. durch eine Störgrößenaufschaltung. Dadurch kann bewußt eine höhere Klopfhäufigkeit zugelassen werden, wo dies für die Brennkraftmaschine nicht schädlich ist, wie z. B. bei niederer Drehzahl oder niederer Temperatur.

Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, in Abhängigkeit der Regelgröße über eine Additionsstelle und ein erstes Stellglied eine langfristig wirkende Maßnahme zur Reduzierung klopfender Verbrennung vorzunehmen, während über ein zweites Stellglied als kurzfristig wirkende Maßnahme die Klopfneigung verringernde Mittel, wie z.B. Wasser, in die Brennkraftmaschine eingespritzt werden.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine Klopfregelvorrichtung für eine Brennkraftmaschine im Blockschaltbild.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

An eine Brennkraftmaschine 10 ist ein Klopfsensor 11 zur Erkennung klopfender Verbrennung angebracht. Sein Ausgangssignal ist einer Klopferkennungseinrichtung 12 zur Ausfilterung der Klopfsignale aus der Vielzahl von Impulsen und Frequenzen zugeführt, die der.Klopfsensor 11 insgesamt am Motorgehäuse erfaßt. Die so erkannten Klopfsignale sind einer Klopfbewertungsschaltung 13 zugeführt, die ein Ausgangssignal bildet, das entweder in Abhängig-

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keit der Klopfhäufigkeit, der Klopfintensität oder einer Kombination von beidem steht. Klopferkennungseinrichtungen oder Klopfbewertungsschaltungen sind im eingangs angegebenen Stand der Technik vielfältig dargestellt und näher beschrieben.

Der somit erhaltene Klopf-Istwert Ik wird in der ersten Additionsstelle 1k mit einem vorgegebenen Klopf-Sollwert Sk verglichen und die erhaltene Regelabweichung einem Regler 15 zugeführt, dessen Ausgang über einen weiteren Regler 16 als Istwert des Arbeitspunkts Ia bzw. als Störgröße einer weiteren Additionsstelle 17 zugeführt ist, wo eine Verknüpfung mit einem Sollwert des Arbeitspunkts stattfindet. Ein solcher Sollwert des Arbeitspunkts ist z.B. ein vorgegebener Zündzeitpunkt oder ein vorgegebener Ladedruck, der vorzugsweise in einem Rechner in Abhängigkeit von Parametern anhand von Kennlinien oder Kennfeldern fest_r gelegt ist. Die Regelabweichung ist über ein erstes Stellglied 18 der Brennkraftmaschine 10 zugeführt. Weiterhin ist der Ausgang des Reglers 15 über ein zweites Stellglied 19 direkt mit der Brennkraftmaschine 10 verbunden. Die Regler 15, 16 können je nach dem gewünschten Regelalgorithmus ein P- und/oder ein I- und/oder ein D-Regelverhalten aufweisen.

Der Betrieb der Brennkraftmaschine 10 erfolgt in Abhängigkeit der ihm zugeführten Motorparameter. Diese sind z. B. in Temperatur T, die Drehzahl n, die Last L, die Luftzahl ?^. , die Kraftstoff art K usw. Diese Motorparameter werden entweder einzeln oder in Kombination einer StörgrößenaufSchaltungsvorrichtung 20 zugeführt, wo sie entsprechend ihrem gewünschten Einfluß auf den Klopf-Sollwert Sk aufbereitet werden.

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Das Ausgangssignal ist dann als Störgröße der Additonsstelle lh zugeführt und verändert Sk in Abhängigkeit der gewünschten Einflußnahme. Diese Einflußnahme z. B, darin bestehen, daß der Wert Sk bei niederer Drehzahl oder bei niederer Temperatur vergrößert wird, da in diesen Betriebszuständen das Auftreten von klopfender Verbrennung relativ unschädlich ist. Entsprechend gehen bei der Veränderung von Sk die bekannten Abhängigkeiten der übrigen Motorparametern bezüglich einer solchen Unschädlichkeit ein.

Die Wirkungseise der dargestellten Vorrichtung beruht im wesentlichen darauf, daß die erfaßten und bewerteten Klopfvorgänge in der Additionsstelle 11+ mit einem Sollwert verglichen werden, der ein zulässiges Maß von Klopfvorgängen vorgibt. Ein solches zulässiges Maß kann z.B. ein Klopfvorgang während 16 Verbrennungsvorgängen sein oder ein bestimmter Wert der Klopfstärke bzw. Klopfintensität. Wird die Klopfhäufigkeit erfaßt, so kann die Klopfbewertungsschaltung 13 z. B. als Mittelwertbildner ausgebildet sein, der in Abhängigkeit der Klopfhäufigkeit ein digitales oder analoges Signal der Additonsstelle lh zuführt. Wird der Sollwert Sk überschritten, so wird zunächst über den Regler 15 und das Stellglied 19 die Klopfneigung verringernde Mittel in die Brennkraftmaschine 10 eingespritzt. Ein solches Mittel ist z.B. Wasser oder eine andere, in der Beschreibungseinleitung angegebene Flüssigkeit, Der Vorteil der Wassereinspritzung besteht darin, daß der Motor immer mit optimalem Zündwinkel gefahren werden kann, d. h. verbrauchsoptimal und leitstungsoptimal, zumal die Wassereinspritzung in bestimmten Betriebsbereichen sogar noch eine Leistungssteigerung ergeben kann. Dieser Einspritzung wird über den Regler 16 eine quasi stationäre Regelung mit anderem Regelverhalten überlagert, z.B.' bei Turbo-

ladern der Ladedruck über das Stellglied 18. Der optimale Ladedruck wird dabei durch den Sollwert Sa -vorgegeben. Tritt kein Klopfen auf, so wird mit diesem optimalen Ladedruck gefahren. Bei Auftreten von Klopfen erscheint mit einem bestimmten Regelverhalten ein Istwert bzw. eine Störgröße Ia₅ was zu einer bestimmten Regelabweichung führt. Durch die Ladedruckänderung wird erreicht, daß nicht zuviel Wasser verbraucht wird.

Im einfachsten Fall kann natürlich die überlagerte Regelung über das Stellglied 19 wegfallen und das Stellglied 18 über einen einzigen Regler gesteuert werden. Die Beeinflussung des KlopfVerhaltens über das Stellglied 18 kann dann nach einer der eingangs angegebenen Methoden erfolgen.

Beim Vorhandensein zweier Stellglieder sind eine Vielzahl von Kombinationen der eingangs angegebenen Methoden zur Klopfverringerung anwendbar. Werden gemäß der Figur über zwei Stellglieder 18, 19 zwei Methoden zur langsamen und schnellen Einwirkung gegen den klopfenden Betrieb angewandt, so wird der Regler 16 im allgemeinen langsamer ausgelegt sein, als der Regler 15 und mit einer Totzone versehen sein, so daß schnelle Änderungen der Klopfregelgröße über das Stellglied 19 (z.B. über die Wassereinspritzung) ausgeregelt und q.uasi stationäre Betriebspunkte über das Stellgied 18 (z.B. über den Ladedruck) geregelt werden.

Claims

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Ansprüche

1 J Vorrichtung zur Regelung einer Brennkraftmaschine in Abhängigkeit des Auftretens von Klopfvorgängen, mit Mittel zur Bildung eines von Klopfvorgängen abhängigen Signals, durch das ein Stellglied zur Verringerung der Klopfneigung steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das von Klopfvorgängen abhängige Signal in einer ersten Additionsstelle (1k) mit einem ein zulässiges Maß von Klopfvorgängen vorgebenden Sollwert (Sk) verknüpft wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert (Sk) über Motorparameter veränderbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung durch eine Störgrößenaufschaltung (20) erfolgt.

k. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (18) über einen Regler (15, 16) mit nachgeschalteter zweiter Additionsstelle (17) steuerbar ist, wobei der Additionsstelle (17) zusätzlich ein optimiertes Sollwertsignal (Sa) für das Stellglied (18) zugeführt ist.

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5. Vorrichtung nach. Anspruch h, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit des Ausgangssignals der ersten Additionsstelle (1^) über einen Regler (15) und ein zweites Stellglied (19) eine schnelle Änderung der Klopfregelgröße steuerbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch das zweite Stellglied (19) die Klopfneigung "verringernde Mittel in die Brennkraftmaschine eingespritzt "werden.

7. Vorrichtung nach einem der "vorhergehenden Ansprüche für Turbomotoren, dadurch gekennzeichnet, daß durch das erste Stellglied (18) der Ladedruck steuerbar ist.