DE3313036A1

DE3313036A1 - Vorrichtung zur verhinderung des klopfenden betriebs bei brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3313036A1
Application number: DE19833313036
Authority: DE
Inventors: Jörg Dipl.-Ing. 7130 Mühlacker Bonitz; Robert Ing.(grad.) 7141 Benningen Entenmann; Bernhard 7000 Stuttgart Miller; Siegfried Dr.-Ing. 7141 Schwieberdingen Rohde; Stefan Dipl.-Ing. 7140 Ludwigsburg Uhland; Walter Dipl.-Ing. 7132 Illingen Vieß
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1983-04-12
Filing date: 1983-04-12
Publication date: 1984-10-18
Anticipated expiration: 2003-04-13
Also published as: DE3313036C2; US4596217A; FR2544389B1; FR2544389A1; JPS59206677A; JPH0637867B2

Description

η 18494

l.k.1983 Ve/Hm

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1

Vorrichtung zur Verhinderung des klopfenden Betriebs "bei Brennkraftmaschinen

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs, Aus der DE-OS 30 09 0U6 und der DE-OS 31 k2 729 sind Regelvorrichtungen bekannt, durch die "bei Auftreten von klopfender Verbrennung in Brennkraftmaschinen insbesondere der Zündzeitpunkt stufenweise nach spät verstellt wird, um nach einer gewissen Zeit nach Ausbleiben klopfender Verbrennungsvorgänge wieder stufenweise auf den ursprünglichen Wert zurückgeführt zu werden. Die Aufbereitung der durch einen Klopfsensor erfaßten Klopfsignale erfolgt dabei vorzugsweise durch Vergleich mit einem Referenzsignal gemäß der DE-OS 31 37 016, bzw. der DE-OS 33 O85 U1. Anstelle der Veränderung des Zündzeitpunkts können auch stufenweise Veränderungen anderer Kraftfahrzeugfunktionen vorgenommen werden, die einen Einfluß auf

das Klopfverhalten ausüben. So kann beispielsweise beim Auftreten klopfender Verbrennungsvorgänge das Verbrennungsgemisch angefettet, der Einspritzzeitpunkt verändert oder bei Turbomotoren der Ladedruck abgesenkt werden. Schließlich besteht noch die Möglichkeit der Zugabe von Mitteln zur Erreichung einer höheren Klopffestigkeit in das Verbrennungsgemisch sowie die Beeinflussung eines Abgasrückführungskreises.

Die stufenweise Veränderung einer solchen Funktion und die stufenweise Rückführung auf den ursprünglichen Wert bewirken, daß zum einen eine möglichst geringe Veränderung der ursprünglichen Funktion angestrebt wird und die Wirkung auf das Fahrverhalten möglichst sanft und ruckfrei erfolgen soll. Dabei erfolgt die stufenweise Verschiebung in immer gleicher Weise, etwa als Funktion der Drehzahl und/oder der Klopfintensität. Es hat sich nun gezeigt, daß in transienten Zuständen der Brennkraftmaschinen, also z.B. bei Beschleunigungszuständen oder Zuständen, die durch eine Lasterhöhung hervorgerufen worden sind, die stufenweise Rückführung der beeinflußten Funktion im Gegensatz zu den stationären und quasistationären Zuständen zu langsam ist.' Während des transienten Zustandes kann sich nämlich der anzustrebende Idealwert der beeinflußten Funktion, z.B. der Zündzeitpunkt j so stark und schnell verändern, daß eine langsame, stufenweise Rückführung auf den ursprünglichen Wert nicht wünschenswert ist und zu falschen, ungünstigen Betriebsverhältnissen der Brennkraftmaschine führt.

Vorteile der Erfindung

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Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß bei Erkennung eines transienten Zustandes die Rückführungsgeschwindigkeit auf die Normalfunktion verändert wird indem diese Rückführung nunmehr sehr schnell erfolgt. Dadurch kann ausgehend von diesem jetzt schnell erreichten Ausgangswert der neue Arbeitspunkt, also ein den neuen Verhältnissen angepaßter Funktionswert eingestellt werden, von dem aus dann die Klopfregelung bei Bedarf wieder eingreifen kann. Auf diese Weise ist eine schnellere Anpassung an veränderte Betriebsbedingungen und ein verbessertes dynamisches Verhalten gewährleistet.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist die Steuerung der Verstellgeschwindigkeit der stufenförmigen Verstellung in Abhängigkeit der transienten Punktion, also z.B. in Abhängigkeit der Beschleunigung. Dadurch können transiente Zustände unterschiedlicher Stärke bezüglich der Einstellung eines neuen Funktionswerts optimal berücksichtigt werden.

Zur Unterstützung dieser schnelleren Anpassung an veränderte Betriebsbedingungen kann vorteilhaft auch ein Eingriff in die Klopferkennung selbst vorgenommen werden. Durch Eingriff in den Nachführungsfaktor k und/oder den Bewertungsfaktor m für die Bildung des Referenzpegels bei der Klopferkennung kann während eines solchen transienten Zustandes, während dem das Motorgeräusch üblicherweise ansteigt, die Klopferkennung dynamischer gestaltet und die Ansprechschwelle erhöht werden. Dadurch kann wirksam verhindert

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werden, daß infolge des transienten Zustande? selbst, also durch die Erhöhung des Motorgeräuschs, fälschlicherweise eine klopfende Verbrennung erkannt werden.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels und Figur 2 ein Signaldiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

Ein Klopfsensor 10 ist über eine Signalaufbereitungsschaltung 11 einmal direkt mit einem Eingang eines Komparators 12 und zum anderen über eine Re'ferenzwertbildungsstufe 13 mit dem zweiten Eingang dieses Komparators 12 verbunden. Wie in der eingangs aufgeführten DE-OS 31 37 016 näher beschrieben ist, werden in einer solchen Signalaufbereitungsschaltung die Signale des Klopfsensors 10 verstärkt, über einen Bandpaß gefiltert und dann z.B. über einen Gleichrichter demoduliert. Es kann noch zusätzlich ein Regler vorgesehen sein, der aus dem demodulierten Signal eine Stellgröße derart bildet, daß die Verstärkung des Regelverstärkers bei großen Amplituden von Klopfsignalen kleiner ist und bei kleinen Amplituden groß ist. Dadurch ist das Ausgangssignal weitgehend konstant und unabhängig von der Motordrehzahl. Schließlich werden die Klopfsignale noch während eines kurbelwellensynchronen Meßfensters aufintegriert. Die Referenzwertbildungsstufe 13 weist vorzugsweise ein Tiefpaßverhalten auf, wobei k der

Faktor ist, mit dem der aktuelle Klopf-Meßwert zur Bildung jeweils eines neuen Referenzwertes gewichtet wird, k kann daher auch als Nachführungsfaktor "bezeichnet werden. Im Komparator 12 wird nunmehr der aktuelle Meßwert mit dem Referenzwert verglichen, wobei ein KlopfVorgang dann erkannt wird, wenn der Referenzwert um einen bestimmten Bewertungsfaktor m überschritten wird.

Durch den Ausgang des Komparators 12 wird eine elektronische Steuervorrichtung 1U beeinflußt, die ausgangsseitig eine Zündungsendstufe 15 steuert, also die Zündsignale für die Brennkraftmaschine erzeugt. Diese, vorzugsweise als Mikrorechner ausgebildete Steuervorrichtung 1U kann natürlich alternativ oder zusätzlich auch andere Punktionen der Brennkraftmaschine steuern, die einen Einfluß auf das Klopfverhalten ausüben. Als Beispiel ist noch eine Endstufe 16 zur Steuerung der Kraft stoffaufbereitung dargestellt. Dies kann durch Steuerung des Einspritzzeitpunkts, der Einspritzzeitdauer, der Einspritzdrucksteuerung usw. erfolgen. Weiterhin kann zusätzlich beispielsweise die Abgasrückführung, die Zugabe von klopffesten Mitteln, die Temperatur, der Turbolade druck usw. gesteuert werden. In Abhängigkeit der vorgesehenen Steuerfunktion bzw. der vorgesehenen Steuerfunktionen werden der Steuervorrichtung ~\k die notwendigen Parameter P bzw. Meßwerte zugeführt. Aus diesen werden die jeweiligen Steuersignale nach bekannten, hier nicht näher dargestellten Verfahren gebildet. Die prinzipielle Funktion sei am Beispiel der Zündungsfunktion erläutert. Der Zündzeitpunkt und gegebenenfalls auch der Schließwinkel wird in

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Abhängigkeit der anliegenden Parameter P und gegebenenfalls eines gespeicherten Kennfelds errechnet und ein entsprechendes Steuersignal erzeugt, Tritt nun eine klopfende Verbrennung auf, die bei Vorliegen eines Ausgangssignals am Komparator 12 als gegeben angesehen wird, so erfolgt eine stufenweise Veränderung des Zündverstellwinkels in Richtung spät, bis keine klopfende Verbrennung mehr erkannt wird. Dies erfolgt mit der Frequenz f1. Nach einer gewissen Zeit, in der keine klopfende Verbrennung mehr aufgetreten ist, erfolgt eine Rückverstellung mit der Frequenz f2 in Richtung früh, bis der ursprüngliche Wert wieder erreicht ist. Die Frequenzen f1 und f2 können konstant oder aber in Abhängigkeit der Drehzahl gesteuert sein. Dieses Verfahren ist in der eingangs angegebenen DE-OS 30 09 Oh 6 näher beschrieben. Neben der Zündungsfunktion kann dieses Verfahren der stufenweisen Veränderung auch auf die anderen, das Klopfverhalten beeinflussende Funktionen angewendet werden. Wesentlich ist, daß die stufenförmige Verstellung von der Klopfgrenze weg erfolgt.

Eine von der Drehzahl abhängige Signalfolge η wird einer Differenzierstufe 17 zugeführt, an der somit ausgangsseitig ein von der Beschleunigung b abhängiges Signal vorliegt. Dieses Signal b steuert drei Funktionsgeneratoren 18 bis 20, wobei durch den Funktionsgenerator 18 der Nachführungsfaktor k 'und durch den Funktionsgenerator 19 der Bewertungsfaktor m beschleunigungsabhängig gesteuert wird. Diese Faktoren werden dadurch in der Referenzwertbildungsstufe .13, bzw. im Komparator 12 so verändert, daß bei Beschleunigungsvorgängen zum einen eine schnellere Anpassung des

Referenzwerts an den aktuellen Meßwert erfolgt und zum anderen infolge des höheren Motorgeräuschs der Ansprechwert für die Klopferkennung angehoben wird. Dadurch wird vermieden, daß infolge des erhöhten Motorgeräuschs eine unerwünschte Klopferkennung erfolgt, die eine Rückführung auf den ursprünglichen Zündwinkel -verhindern würde. Weiterhin wird der Funktionsgenerator

20 angesteuert, der die Rückführung der verstellten Zündungsfunktion auf den ursprünglichen Wert steuert. Liegt keine Beschleunigung vor, so wird der Schalter

21 in der gezeichneten Stellung gehalten, d.h., die Rückverstellung auf den ursprünglichen Wert erfolgt mit der Frequenz f2. Wird dagegen eine Beschleunigung erkannt, z.B. durch Überschreiten eines vorgesehenen Mindest-Beschleunigungswerts, so erfolgt eine Umschaltung auf die Frequenz f3, durch die der verstellte Funktionswert sehr schnell wieder auf den ursprünglichen Wert zurückgestellt wird. Die Geschwindigkeit der Rückstellung, also die Frequenz f3 ist dabei von der Beschleunigung abhängig. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß bei Beschleunigungsvorgängen durch das im Gegensatz zu stationären Vorgängen schnellere Rückführen auf den ursprünglichen Wert eine schnelle Anpassung der Zündpunktverstellung an die neuen Betriebsbedingungen erfolgen kann.

Neben der Beschleunigung können auch noch andere transiente Zustände der Brennkraftmaschine als Kriterium für die Umschaltung auf eine schnellere Rückverstellung sowie die Beeinflussung der Faktoren k und m herangezogen werden. Als Beispiel für einen anderen transienten Zustand sei eine Lastveränderung oder prinzipiell eine Last genannt, die zu einer Veränderung der Betriebsbedingungen führt.

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Es sei noch festgehalten, daß in einem einfacheren Ausführungsbeispiel anstelle der parameterabhängigen Beeinflussung der Faktoren k und m sowie der Rückführgeschwin digkeit auf den ursprünglichen Punktionswert auch eine einfache Umschaltung auf andere Werte bei Erkennung eines transienten Zustandes erfolgen kann. In diesem Falle wäre die Frequenz f3 eine Festfrequenz oder eine vom Drehzahlgeber abgeleitete Frequenz. Die Vergrößerung der Rückführgeschwindigkeit kann anstelle oder zusätzlich zu einer Frequenzveränderung durch Vergrößerung der Schrittweite der Rückführschritte (z.B. Verstellwinkel) erreicht werden.

Schließlich sei noch festgehalten, daß die dargestellten Blöcke des in Figur 1 dargestellten Blockschaltbilds als Funktionen in der als Mikrorechner ausgebildeten Steuervorrichtung 1U realisiert sein können. Der schaltungstechnische Aufwand wird dann sehr gering. In Verbindung damit können die veränderbaren Faktoren k und m sowie die veränderbare Funktion f3 als Kennfeldwerte abgelegt sein.

Claims

T. k. 1983 Ve/Hjn ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1 Ansprüche

1.) Vorrichtung zur Verhinderung des klopfenden Betriebs von Brennkraftmaschinen, mit wenigstens einem Klopfsensor und einer nachgeschalteten Signalaufbereitungsschaltung, wobei eine klopfende Verbrennung bei Überschreitung eines Referenzpegels durch das aufbereitete Klopfsensorsignal erkannt wird, und mit einer elektronischen Steuervorrichtung zur Steuerung von Funktionen der Brennkraftmaschine, insbesondere Zündungsfunktionen, die einen Einfluß auf das Klopfverhalten ausüben wobei eine stufenförmige Verstellung einer solchen Funktion bei Erkennung von klopfender Verbrennung von der Klopfgrenze weg und eine stufenförmige Rückverstellung nach Beendigung der klopfenden Verbrennung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Erkennungseinrichtung (17, 20) für einen transienten Zustand der Brennkraftmaschine vorgesehen ist, die bei Vorliegen eines solchen Zustande, insbesondere eines Beschleunigungs- und/oder Lastzustands, wenigstens die stufenförmige Rückverstellung beschleunigt,

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schnellere stufenförmige Rückverstellung durch größere Verstellschritte und/oder durch eine höhere Verstellfrequenz erfolgt.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch die Erkennungseinrichtung 07, 20) steuerbare Umschaltvorrichtung (21) vorgesehen ist, durch die eine Umschaltung zwischen zwei Verstellfolgen steuerbar ist.

h. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellgeschwindigkeit als Funktion des transienten Zustande gesteuert wird.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erkennung eines transienten Zustands zusätzlich der Nachführungsfaktor

(k) und/der der Bewertungsfaktor (m) für die Bildung des Referenzpegels aus den Klopfsensorsignalen vergrößert wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich-· net, daß der Faktor (k bzw. m) als Funktion der transienten Funktion verändert wird.