DE3410067C2

DE3410067C2 - Verfahren zur Regelung einer Brennkraftmaschine mit Erfassung des Verlaufs der Lichtintensität

Info

Publication number: DE3410067C2
Application number: DE19843410067
Authority: DE
Inventors: Eckart Damson; Martin Klenk; Ernst Dipl Ing Linder; Winfried Moser
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1984-03-20
Filing date: 1984-03-20
Publication date: 1996-07-18
Anticipated expiration: 2004-03-21
Also published as: DE3410067A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Regelung einer Brennkraftmaschine mit Erfassung des Verlaufs der Lichtintensität über den Verbrennungsablauf nach der Gattung des Hauptanspru ches.

Aus der DE-OS 31 11 135 ist bereits ein Verfahren zum Regeln der Verbrennung von dosierten, den Brennräumen einer Brennkraftmaschine zuzuführenden Betriebsstoffen, unter Verwendung von im Brennraum entstehenden Lichtsi gnalen als Steuergröße bekannt, wobei der Verlauf der Lichtintensität über den Verbrennungsablauf erfaßt wird und daraus abgeleitet eine bezogene Steuergröße gebil det wird, durch die eine Regeleinrichtung der Brenn kraftmaschine angesteuert wird. Dabei wird aus charak teristischen Punkten des Verbrennungsvorganges zu ent sprechenden Kurbelwellenwinkeln die Steuergröße zu Re gelzwecken ausgewertet, wobei insbesondere vermieden wird, daß Störimpulse, die bereits vor dem eigentlichen Anstieg der Lichtintensität auftreten, zu falschen Steuer größen führen. Dabei kann z. B. der Entflammungspunkt oder Maximalwert der Lichtintensität, der vor oder nach einem festgelegten Soll-Kurbelwellenwinkel auftritt, als Regel kriterium herangezogen werden. Insbesondere ist es dabei vorteilhaft, den Absolutwert des Maximums der Lichtinten sitätskurve zu Zwecken einer Klopfregelung bzw. einer Einspritzregelung zu verwenden.

Die DE 32 10 810 A beschreibt ein "Verfahren zur Beeinflussung der Ladungszusammensetzung" bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen", wobei fortlaufend ein Kurbelwellenwinkel erfaßt wird, zu dem ein spezielles Ereignis, beispielsweise die Ankunft der Flammenfront an einem bestimmten Punkt im Brennraum, auftritt. Die Streuung dieser bei jedem Verbrennungsvorgang auftretenden Werte wird dann auf einem bestimmten Streuungs-Sollwert durch die Verstellung der Ladungszu sammensetzung geregelt. Entscheidend ist somit bei diesem Stand der Technik ein einzelnes Ereignis im Verlauf eines Verbrennungsvor ganges, wobei dieses Ereignis je nach Ladungszusammensetzung zeitlich und damit auch im Winkel variiert und die gemessene Variation bzw. Streuung von aufeinanderfolgend gemessenen Werten regelungstechnisch umgesetzt wird. Als Ereignisse sind in der Offenlegungsschrift auf Seite 14 die Ankunft einer Flammenfront an einem bestimmten Ort im Brennraum genannt, ferner das Auftreten des Maximums der Leuchtintensität. Auch dieses während eines Ver brennungsvorganges nur einmalig auftretende Ereignis wird hin sichtlich seiner Streuung erfaßt.

Die DE-OS 32 12 669 beschreibt die Regelung einer Brennkraftmaschine, bei der beispielsweise die Verbrennungslichtintensität über dem Verlauf einzelner Verbrennungen beobachtet wird. Aus Abweichungen von einem bei normaler Verbrennung zu erwartenden Verlauf wird beispielsweise eine langsame Verbrennung erkannt und als Gegenmaßnahme wird die Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine erhöht.

Während des Betriebes einer Brennkraftmaschine können auch ungleichmäßige Verbrennungen auftreten, die insbesondere bei schlechter Gemischaufbereitung oder Wirbelbildung während des Einlasses des Betriebsgemisches in den Brenn raum der Brennkraftmaschine entstehen können. Ungleich mäßige Verbrennungen sind an der Lichtintensitätskurve über dem Kurbelwellenwinkel bzw. dem zeitlichen Verbren nungsablauf am Auftreten mehrerer deutlicher Minima und Maxima sowie durch ein Auftreten großer Gradientenbeträge erkennbar. Diese charakteristischen Verformungen der Lichtintensitätskurve können dabei zu einer Störung bzw. Falscherkennung innerhalb einer nachfolgenden Regelung der Brennkraftmaschine führen, wie beispielweise eine un gleichmäßige Verbrennung irrtümlicherweise als klopfende Verbrennung erkannt werden kann.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Angabe eines Verfahrens, das die störenden Effekte ungleichmäßiger, nicht klopfender Verbrennungen auf eine Klopfregelung vermeidet.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung einer Brenn kraftmaschine mit Erfassung des Verlaufs der Lichtintensi tät über den Verbrennungsablauf hat demgegenüber den Vor teil, daß eine ungleichmäßige nichtklopfende Verbrennung erfaßt wird, um daraus eine Steuergröße zu bilden, so daß die störenden Effekte einer ungleichmäßigen Ver brennung auf die Regelung der Brennkraftmaschine aus geschaltet werden. Mit anderen Worten: Um Fehler in einer Klopf regelung auszuschalten, wird die Steuergröße zur Sperrung der Auswertung der Klopfsignale verwendet.

In den Unteransprüchen sind besonders vorteilhafte Aus gestaltungen und Verbesserungen des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben. Die Erkennung charakteristischer Lichtverläufe von ungleichmäßigen Verbrennungen, etwa durch Erfassung von wenigstens zwei Extremwerten des Lichtverlaufes, durch Erfassung der maximalen Gradienten beträge oder durch Vergleich mit einem Musterlichtver lauf, sind in einem Mikrorechner besonders vorteilhaft und einfach realisierbar. Weiterhin kann die Steuergröße zur Beseitigung der Ursachen einer ungleich mäßigen Verbrennung herangezogen werden. Dies kann ins besondere durch Turbulenz und/oder Drallerzeuger im An saugbereich (z. B. Blenden mit variablen Öffnungsquer schnitt), oder durch Veränderung der Einspritzzeiten bei einer elektronischen Benzineinspritzung oder bei veränderlichem Ventiltrieb durch Veränderung der Steuer zeiten der Ventile erreicht werden. Weitere vorteilhafte Anwendungen der Erfindung ergeben sich bei Brennkraft maschinen durch Beeinflussung der Verdichtung, der Tem peratur, der Gemischaufbereitung, des Ladedrucks etc.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt den Verlauf der Licht intensität einer gleichmäßigen und einer ungleichmäßi gen Verbrennung,

Fig. 2 zeigt ein Strukturdiagramm ei ner erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

In Fig. 1 ist als Abszisse ein Kurbelwellenwinkel aufgetragen, wobei der obere Totpunkt OT gesondert her ausgezeichnet ist; als Ordinate ist eine Lichtintensi tät S_i. aufgetragen. Eine Kurve 1 zeigt einen Lichtinten sitätsverlauf bei gleichmäßiger Verbrennung, die einen gleichmäßigen Anstieg zu Beginn der Zündung über OT hin aus zu einem Maximum 11 nach OT hat, sowie einen eben falls gleichmäßigen Lichtintensitätabfall zum Ende der Verbrennung hin. Die Kurve 2 zeigt dagegen einen Licht intensitätsverlauf bei ungleichmäßiger Verbrennung. Deut lich ist ein starker Anstieg, d. h. ein hoher Gradient, bis zu einem ausgeprägten Maximum 21 zu erkennen, dem nach einem ausgeprägten Minimum 23 ein weiteres Maximum 22 folgt. Zwischen den Extremwerten nimmt der Betrag des Gradienten ebenfalls hohe Werte an. Diese Deformie rungen des Lichtintensitätsverlaufes unterscheiden sich deutlich von den bekannten hochfrequenten Erscheinungen bei klopfender Verbrennung, wie sie etwa aus der DE-OS 31 11 135 bekannt sind.

In Fig. 2 ist ein Strukturdiagramm in Blocksymbolen ei ner erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, bei der unter Auswertung des Lichtsignalverlaufes eine Klopf regelung dann gesperrt wird, wenn eine ungleichmäßige nichtklopfende Verbrennung erkannt wird.

Dabei ist an eine Brennkraftmaschine 30 ein optischer Sensor 31 angeschlossen, dessen Ausgang über einen ge regelten Verstärker 32 auf einen Summierer 33 führt. Für jeden Zylinder sind dabei gleichartige optische Sen soren und geregelte Verstärker vorgesehen, was zur Ver einfachung der Darstellung in Fig. 2 lediglich mit Zu leitungen 34 zum Summierer 33 dargestellt ist. Am Aus gang des Summierers 33 liegt somit ein Signal an, in dem in der Zündreihenfolge der Brennkraftmaschine die Licht intensitätsverläufe der einzelnen Zylinder nacheinander folgen. Dieses Signal führt auf eine Klopferkennungs einrichtung 35, wie sie aus der DE-OS 31 11 135 be kannt ist. Die Klopferkennungseinrichtung 35 steuert ei ne Auswerteschaltung 38 an, die einen Zündzeitpunkt T für den nächsten Verbrennungszyklus des zugehörigen Zylinders der Brennkraftmaschine 30 berechnet.

Neben der Klopferkennungseinrichtung 35 führt das Aus gangssignal des Summierers 33 auf eine Erkennungsein richtung 36 für unregelmäßige Verbrennungen, die ein Erkennungssignal "ungleichmäßige Verbrennung Ja/Nein" auf die Auswerteschaltung 38 gibt. Ein Anschluß 37 führt eine Schwellenspannung U_s auf die Erkennungsein richtung 36.

In der Erkennungseinrichtung 36 wird das Ausgangssi gnal des Summierers 33 durch ein auf den typischen Frequenzgang einer ungleichmäßigen Verbrennung abge stimmtes Filter gefiltert, verstärkt und auf einen Spitzenwertgleichrichter gegeben, dessen Ausgang auf einen Komparator führt. Der Komparator vergleicht die ses Signal mit der Schwellenspannung U_s, die am An schluß 37 anliegt. Wird die Schwellenspannung U_s überschritten, so wird der Auswerteschaltung 38 "un gleichmäßige Verbrennung Ja" gemeldet. Dieser geschil derte innere Aufbau einer möglichen Erkennungseinrich tung 36 liegt im handwerklichen Können eines Durchschnitts fachmannes und ist daher zur Vereinfachung der Darstellung in Fig. 2 nicht gezeigt.

Erkennt die Auswerteschaltung 38, daß die Erkennungs einrichtung 36 "ungleichmäßige Verbrennung Ja" gemeldet hat, so wird die Auswertung der Signale der Klopferken nungseinrichtung 35 unterbrochen, d. h. der bisherige Zündzeitpunkt T wird beibehalten, so daß hierdurch eine von der Klopferkennung 35 irrtümlich erkannte ungleich mäßige Verbrennung sich nicht mehr auf die Klopfrege lung auswirkt.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das hier gewählte Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann etwa eine Meßfensterfunktion, die auf die Klopferkennungs einrichtung 35 einwirkt, auch auf die Erkennungsein richtung 36, in dem etwa der Schwellwert 37 während des Meßfensters an einen oberen Maximalwert gelegt wird, einwirken. Anstelle der Erfassung des maximalen Gradientenbetrages des Lichtintensitätverlaufes nach dem gewählten Ausführungsbeispiel kann selbstverständ lich das Auftreten von mehreren Extremwerten als Er kennungskriterium für eine ungleichmäßige Verbrennung herangezogen werden. Ebenfalls möglich ist ein Vergleich mit einem gespeicherten Muster-Lichtintensitätverlaufes, der innerhalb eines Mikrorechners in einem Speicher abge legt ist. Zweckmäßigerweise wird das erfindungsgemäße Verfahren in der Software eines Mikrorechners implemen tiert sein, der den Lichtintensitätsverlauf abgetastet in Form von Zahlenwerten gespeichert hat. Auf diese Zah lenwerte können dann verschiedene Verfahren der Muster erkennung, etwa eine Korrelation mit einem Muster, an gemeldet werden, so daß sich hieraus ein Entscheidungs kriterium "ungleichmäßige Verbrennung Ja/Nein" errech nen läßt.

Weiterhin ist die Erfindung nicht nur auf das Sperren von Klopfregelungen während des Auftretens von unregel mäßigen Verbrennungen beschränkt, ebenso gut können Re gelgrößen zur Verbesserung der Gemischaufbereitung, etwa durch Turbulenz- und/oder Drallerzeuger im Ansaugbereich der Brennkraftmaschine, oder durch Regelung des Einspritz zeitpunktes, gebildet werden. Bei veränderlichem Ventil trieb können die Steuerzeiten und Hubverläufe des Ein laß- und/oder Auslaßventiles beeinflußt werden. Eine Be einflussung der Verdichtung, der Temperatur, der Gemisch zusammensetzung, sowie der Ladedruckbeeinflussung bei auf geladenen Brennkraftmaschinen ist ebenfalls möglich. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist durch eine Erfas sung des Grades der Unregelmäßigkeit einer Verbrennung gegeben, was vorzugsweise durch Berechnung des Korre lationsfaktors bezüglich eines Musters geschieht.

Claims

1. Verfahren zur Regelung einer Brennkraftmaschine mit Erfassung des Verlaufs der Lichtintensität über dem Ablauf einzelner Verbrennungen, wobei aus dem Verlauf der Lichtintensität eine ungleichmäßige nicht klopfende Verbrennung erfaßt wird und wobei als Folge wenigstens eine auf die Regelung der Brennkraftmaschine bezogene Steuergröße gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Brennkraftmaschine eine Klopferkennung und eine dazugehörige Auswertung umfaßt und daß die Steuergröße die Auswertung sperrt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuergröße durch Erfassung von wenigstens zwei Extremwerten des Verlaufs der Lichtintensität gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuergröße durch Erfassung von Extremwerten des Gradienten des Verlaufs der Lichtintensität gebil det wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuergröße durch Vergleich des Verlaufs der Lichtintensität, vorzugsweise durch Korrelation mit einem Musterverlauf gebildet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuergröße ergänzend die Aufbe reitung von den Brennräumen der Brennkraftmaschine zu zuführenden Betriebsstoffen beeinflußt, um so eine ge ringere Erwartungswahrscheinlichkeit von unregelmäßigen Verbrennungen zu erreichen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuergröße Einspritzzeitpunkte und/oder Ein spritzzeitdauern beeinflußt.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich net, daß die Steuergröße Turbulenz- und/oder Drallerzeu ger im Einlaßbereich der Brennkraftmaschine beeinflußt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuergröße die Öffnungszeit und/ oder den Öffnungshub von wenigstens einem Ventil der Brennkraftmaschine, vorzugsweise dem Auslaß- und/oder Einlaßventil, beeinflußt.

9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuergröße Betriebs parameter der Brennkraftmaschine, vorzugsweise Verdich tung, Temperatur, Gemischzusammensetzung oder Lade druck, beeinflußt.