DE3210234C1

DE3210234C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verhindern von Motorklopfen

Info

Publication number: DE3210234C1
Application number: DE3210234A
Authority: DE
Inventors: Reinhold 5980 Werdohl Blauhut; Burkhard Dipl.-Ing. Brandner; Manfred 4000 Düsseldorf Knüfelmann
Original assignee: Atlas Fahrzeugtechnik 5980 Werdohl GmbH; AFT Atlas Fahrzeugtechnik GmbH
Current assignee: Atlas Fahrzeugtechnik 5980 Werdohl GmbH; Schaeffler Engineering GmbH
Priority date: 1982-03-20
Filing date: 1982-03-20
Publication date: 1989-06-08

Description

Ein Meßfunkengenerator 7 erzeugt im Bereich des oberen Totpunktes einen oder eine Mehrzahl von Meßimpulsen, die in den Zündstromkreis eingespeist werden und an der Zündkerze Meßfunken auslösen. An den Zündstromkreis sind über eine Leitung 8 Nachweisschaltungen angekoppelt, nämlich eine Meßfunken- Spannungsschwellenwertschaltung 9 und eine Zeitschaltung 10 mit nachgeschalteter Spannungsschwellwertschaltung 11. Die Zeitschaltung 10 wird durch Beginn eines Meßfunkens ausgelöst und gibt nach Ablauf einer einstellbaren Brenndauer für den Meßfunken die Spannungsschwellwertschaltung 11 frei, die auf die Momentanspannung des abklingenden Zündfunkens anspricht.
Die Ausgänge der Schwellwertschaltungen 9 und 11 sind in eine Kombinationsschaltung 12 zusammengeführt. Diese Kombinationsschaltung 12 kann je nach dem Auswerteverfahren eine Und- oder Oderschaltung sein. Das Ausgangssignal der Kombinationsschaltung 12 auf der Leitung 13 liegt als Korrektursignal an der Zündkennfeldsteuerung 6 an. Wenn ein Signalwert auf der Leitung 13 auftritt, werden innerhalb der Zündkennfeldsteuerung zusätzliche Steuerimpulse erzeugt, die eine Verstellung des Zündzeitpunktes in Richtung des oberen Totpunktes, also in einen klopffesten Betriebsbereich bewirken.
Die überraschende Bereicherung der Technik wird anhand der F i g. 2 und 3 erläutert. F i g. 2 zeigt eine Zylinder-Druckkennlinie 14 im klopffesten Betriebsbereich. Man erkennt den Zündfunken 15, dessen Kennlinie die bekannte scharfe Spitze und die abklingenden Schwingungen aufweist. Besonders im unteren Drehzahlbereich ist der Zündfunke bereits vor Errreichen des oberen Totpunktes soweit abgeklungen, daß der Zündfunke zur Erfassung des Klopfzustandes nicht brauchbar ist. Deshalb sieht die Erfindung mindestens einen Meßfunken 16 vor. Der Meßfunken hat eine scharfe Spannungsspitze und eine Brenndauer, deren Werte im klopffesten Betriebsbereich oberhalb motorspezifischer Grenzen liegen. Im dargestellten Beispiel beträgt im klopffesten Betriebsbereich der Spitzendruck des Zylinders 42,5 bar. Die Spitzenspannung des Meßfunkens beträgt 11,4 kV, die Brenndauer des Meßfunkens beträgt 0,775 ms. Die übrigen Kennwerte sind in F i g. 2 angegeben.
F i g. 3 zeigt eine entsprechende Messung im Klopfzustand eines Motors. Die Druckkennlinie 14 erreicht einen wesentlich höheren Spitzendruck von 51,3 bar.
Dieser hohe Spitzendruck ist auf die nachteiligen Einflüsse zurückzuführen, die zum Klopfzustand führen und ermöglicht eine klopfende Verbrennung im Bereich dieses Spitzendruckes. Der Meßfunken hat eine wesentlich erniedrigte Spitzenspannung von nur noch 6,9 kV und eine wesentlich verkürzte Brenndauer von 0,35 ms. Da sowohl die Spitzenspannung als auch die Brenndauer merklich herabgesetzt sind, läßt sich dieser Betriebszustand durch Schwellenwertschaltungen leicht erfassen. Man kann eine oder beide Bedingungen zur Erzeugung von Korrektursignalen auslösen, die als Zusatzimpulse in die Zündkennfeldsteuerung eingespeist werden. Dadurch erfolgt eine Verstellung des Zündzeitpunktes in den klopffesten Bereich. Die Erfindung stellt also sicher, daß ein Motor jeweils möglichst nahe der Klopfgrenze gefahren werden kann, was für den Betrieb des Motors als erstrebenswert angesehen wird.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Verhindern des Klopfens von Ottomotoren, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des oberen Totpunktes mindestens ein Meßfunken innerhalb des Verbrennungsraumes gezündet wird, daß die Spitzenspannung und/oder Brenndauer jedes Meßfunkens gemessen wird und daß bei Unterschreiten von einstellbaren Schwellenwerten der Spitzenspannung und/oder der Brenndauer ein Korrektursignal erzeugt wird, das eine Verschiebung der Zündfunkenauslösung in Richtung des oberen Totpunktes bewirkt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 10 Meßfunken erzeugt werden, um den oberen Totpunkt innerhalb eines breiten Bereiches zu überdecken.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Zündkennfeldsteuerung und einem Zündfunkengenerator, dadurch gekennzeichnet, daß an den Zündstromkreis ein Meßfunkengenerator (7) angeschaltet ist, daß an den Zündstromkreis als Schwellenwertschaltungen ausgebildete Nachweisschaltungen zur Messung der Zündfunkenspannung und/oder der Brenndauer angekoppelt sind, daß die Ausgangssignalleitungen der Nachweisschaltungen an die Zündkennfeldsteuerung (6) zwecks Eingabe von Korrektursignalen zur Verstellung des Zündzeitpunktes in Richtung des oberen Totpunktes angeschlossen sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale der Nachweisschaltungen über eine Undschaltung zusammengeführt sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale der Nachweisschaltungen über eine Oderschaltung zusammengeführt sind.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verhindern des Klopfens von Ottomotoren.

In der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung P 31 02 299.5 ist eine Klopfmeßvorrichtung beschrieben, die Veränderungen des Zündfunkenverlaufs auswertet und dadurch Klopfzustände zu erfassen versucht. Es hat sich gezeigt, daß für das Klopfverhalten insbesondere der Scheitelbereich der Zylinder-Druckkennlinie maßgebend ist. Der Zündfunke erlaubt jedoch im Scheitelbereich kaum aufschlußreiche Messungen, weil der Zündfunke insbesondere im unteren Drehzahlbereich weit vor Erreichen des oberen Totpunktes weitgehend abgeklungen ist und nicht in den Bereich der klopfenden Verbrennung hineinreicht.

Aufgabe der Erfindung ist die Erfassung des Klopfzustandes durch Überprüfung der Zylinder-Druckkennlinie in ihrem Scheitelbereich.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß im Bereich des oberen Totpunktes mindestens ein Meßfunken innerhalb des Verbrennungsraumes gezündet wird, daß die Spitzenspannung und/oder Brenndauer jedes Meßfunkens gemessen wird und daß bei Unterschreiten von einstellbaren Schwellenwerten der Spitzenspannung und/oder der Brenndauer ein Korrektursignal erzeugt wird, das eine Verschiebung der Zündfunkenauslösung in Richtung des oberen Totpunktes bewirkt.

In gegenüber dem Stand der Technik nichtnaheliegender Weise werden im Scheitelbereich der Druckkennlinie ein oder hintereinander mehrere Meßfunken erzeugt, deren Meßfunkenkennlinie einen charakteristischen Zusammenhang mit der Druckkennlinie innerhalb des Zylinders aufweist. Es hat sich nämlich gezeigt, daß die Spitzenspannung des Meßfunkens dann erniedrigt wird, wenn der Maximaldruck der Druckkennlinie ansteigt. Die Erhöhung des Maximaldrucks der Druckkennlinie ist ein sicheres Anzeichen für eine Klopfneigung. Außerdem wird die Brenndauer des Zündfunkens merklich verkürzt, wenn der Spitzenwert der Druckkennlinie ansteigt.

Dieser erhöhte Druck, der eine unerwünschte klopfende Verbrennung ermöglicht, kann durch eine unvollkommene Verbrennung, durch unzureichende Kraftstoffqualität, durch erhöhte Temperatur und andere Einflüsse bedingt sein. Die Auswertung der Veränderung des Meßfunkens ermöglicht die Bereitstellung von Korrektursignalen zur Verschiebung des Zündzeitpunktes in Richtung des oberen Totpunktes, also in einen klopfsicheren Betriebsbereich. Damit läßt sich der Motor in der Nähe der Klopfgrenze fahren, was für die Verbrauchswerte am günstigsten ist.

In weiterer Ausbildung der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens mit einer Zündkennfeldsteuerung an einem Zündfunkengenerator derart vorgeschlagen, daß an den Zündstromkreis ein M eßfunkengenerator angeschaltet ist, daß an den Zündstromkreis als Schwellenwertschaltungen ausgebildete Nachweisschaltungen zur Messung der Zündfunkenspannung und/oder der Brenndauer angekoppelt sind, daß die Ausgangssignalleitungen der Nachweisschaltungen an die Zündkennfeldsteuerung zwecks Eingabe von Korrektursignalen zur Verstellung des Zündzeitpunktes in Richtung des oberen Totpunktes angeschlossen sind.

Die Schaltung ermöglicht eine sichere Erfassung der Meßfunkenkennlinie in ihren wesentlichen Eigenschaften und damit eine sichere Bereitstellung eines Korrektursignals.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, in denen darstellt Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Zündschaltung und Meßschaltung nach der Erfindung, Fig.2 eine Zündkennlinie im nichtklopfenden Betriebsbereich und F i g. 3 eine Zündkennlinie im Klopfbereich.

Fig. 1 zeigt einen Zylinder 1 eines Ottomotors, in dem sich ein Kolben 2 bewegt, der sich in der Darstellung in der Nähe des oberen Totpunktes befindet. Im Zylinderkopf 3 befindet sich eine Zündkerze 4. Der Zündfunke wird in einem Zündfunkengenerator 5 erzeugt Die Auslösung des Zündfunkens erfolgt mittels einer Zündkennfeldsteuerung 6, die die jeweilige Winkelstellung der Kurbelwelle durch einen Zahnkranzsensor abfühlt und die Auslösung des Zündzeitpunktes mit Hilfe von drehzahlabhängigen, temperaturabhängigen und/oder lasten abhängigen Verstellimpulsen bewirkt.