DE60303633T2

DE60303633T2 - Verfahren zum Einstellen eines Klopfdetektors in einem Kolbenmotor

Info

Publication number: DE60303633T2
Application number: DE60303633T
Authority: DE
Inventors: Ari Saikkonen
Original assignee: Wartsila Finland Oy
Current assignee: Wartsila Finland Oy
Priority date: 2002-09-12
Filing date: 2003-09-03
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2023-09-04
Also published as: FI113494B; EP1398609B1; EP1398609A1; FI20021634A0; US20040079138A1; ATE318406T1; US6868330B2; DE60303633D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, mit dem das Klopfdetektionssystem eines mehrzylindrigen Kolbenmotors in den aktiven Zustand versetzt werden kann, wobei das Erkennungssystem mindestens einen Sensor umfasst, der in Verbindung mit jedem Zylinder angeordnet ist, und eine damit verbundene Messschaltung, wie das im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben ist.
Klopfen als ein Phänomen ist an sich bekannt, und es ist sowohl für den Betrieb des Motors als auch für die Dauerhaftigkeit der Konstruktion schädlich. Für einen ungestörten Betrieb des Motors ist es wichtig, dass der Motor korrekt läuft, beispielsweise so, dass die Zeitpunktbestimmung für die Kraftstoffeinspritzung nicht inkorrekt ist.
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, geeignete Sensoren in Verbindung mit Zylindern für dass Erkennen eines Klopfens eines Motors zu verwenden, wie das in der WO 02/04800 offenbart ist. Unter anderem können Beschleunigungssensoren für diesen Zweck verwendet werden. Beschleunigungssensoren verwenden einen piezoresistiven Kristall, der eine Spannung auf der Basis eines dynamisch mechanischen Drucks erzeugt.
Ein Problem bei der Instrumentation der Zylinder besteht unter anderem darin, dass die Eigenschaften, Wirkungen und die Betriebsempfindlichkeit der Sensoren und der Verkabelung in verschiedenen Einheiten nicht vollständig identisch sind, und sich die Empfindlichkeit auch während des Gebrauchs ändern kann. Somit kann es sein, dass die Zuverlässigkeit der Messungen manchmal etwas zweifelhaft ist. Weiterhin hat die Kalibrierung des Systems in der Vergangenheit eine beträchtliche Menge menschlicher Arbeit gefordert.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu liefern, um das Klopfdetektionssystem in einen Betriebszustand zu versetzen, das die Probleme, die mit dem Stand der Technik verbunden sind, minimiert. Ein spezielles Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu liefern, um das Klopfdetektionssystem in einen Betriebszu stand zu versetzen, bei dem die verursachten Probleme, beispielsweise individuelle Differenzen zwischen den Sensoren, minimiert werden können.
In einem Verfahren gemäß der Erfindung für das in den Betriebszustand Versetzen des Klopfdetektionssystems eines Kolbenmotors, insbesondere eines, der das Otto-Verfahren verwendet, in Verbindung mit einem Mehrzylindermotor umfasst das Detektionssystem mindestens einen Sensor, der in Verbindung mit jedem Zylinder angeordnet ist, und eine damit verbundene Messschaltung, wobei der Motor bei einer gewissen Last, die kleiner als die Volllast ist, betrieben wird, während das Ausgangssignal jedes Sensors gleichzeitig zwischen gewissen voreingestellten Grenzen festgesetzt wird, indem eine oder mehrere Einstellvariablen der Messschaltung eingestellt werden. Danach wird der Wert der einen oder mehreren Werteinstellvariablen für jeden Zylinder im Detektionssystem gespeichert. Der Motor wird im normalen Gebrauch betrieben, und die eine oder die mehreren gespeicherten Werte für die Einstellvariable jedes Zylinders wird oder werden im Klopfdetektionssystem verwendet. Vorzugsweise wird die Verstärkung jeder Messschaltung als Einstellvariable verwendet.
In einem Verfahren gemäß der Erfindung wird das Ausgangssignal der Messschaltung für jeden Zylinder vorzugsweise auf den gleichen Pegel gesetzt, indem die Verstärkung jeder Messschaltung für jeden Zylinder zu einer Zeit eingestellt wird.
Zusätzlich werden im Verfahren gemittelte Daten aus den Ausgangssignalen jedes Sensors bestimmt, wobei die gemittelten Daten mit dem voreingestellten Sollwert des Ausgangssignals verglichen werden. Die Verstärkung der Messschaltung jedes Zylinder wird dann so eingestellt, dass die bestimmten gemittelten Daten ungefähr die gleiche Größe wie der Sollwert des Ausgangssignals aufweisen. Der Wert der Verstärkung für den Sensor der Messschaltung für jeden Zylinder wird im Detektionssystem gespeichert.
Das Klopfdetektionssystem wird in Verbindung mit einem Anlauf und/oder einem Betrieb unter Last eingestellt.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft und unter Bezug auf die angefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine schematische Darstellung eines Kolbenmotors, der ein Verfahren gemäß der Erfindung verwendet; und
2 ist eine schematische Darstellung des Einstellverfahrens eines Klopfdetektionssystems in einem Verfahren gemäß der Erfindung.
Ein Motor, der das Verfahren gemäß der Erfindung verwendet, ist in 1 mit der Bezugzahl 7 bezeichnet. Der Motor kann ein Ottomotor sein, der als solches bekannt ist. Ein Beschleunigungssensor 8 ist in Verbindung mit dem Kompressionsvolumen des Zylinders 9 des Motors 7 angeordnet. Der Beschleunigungssensor ist weiter mit der Messschaltung 11 verbunden, die Vorrichtungen für das Verarbeiten des Beschleunigungssensors umfasst und weiter mit anderen Systemen verbunden ist, die den Betrieb des Motors überwachen und steuern, so dass sie mindestens ein Ausgangssignal 11.1 besitzt. In diesem Fall ist jeder Zylinder mit einem Sensor 8 und einer damit verbundenen Messschaltung 11 versehen. Die Messschaltung 11 ist hier wegen einer klaren Darstellung als getrennte Komponente gezeigt, aber sie kann auch Teil anderer Motorsteuerungssysteme sein. Sie kann auch im Sensor 8 integriert sein.
Gemäß der Erfindung wird das Einstellverfahren des Klopfdetektionssystems bei einer solchen Fahrsituation des Motors ausgelegt, bei der es ziemlich sicher ist, dass kein Klopfen existiert. Vorzugsweise wird der Motor während dieser Zeit mit einer konstanten Last betrieben, wodurch die Zustände der Verbrennung und des Betriebs des Motors auch ungefähr konstant bleiben. Eine geeignete Last beträgt 50 bis 80% der maximalen Motorlast. Das Detektionssystem umfasst einen Sensor 8, der in Verbindung mit dem Zylinder des Motors angeordnet ist, wobei die Messvariable des Sensor eine abhängige Beziehung zur Klopfen des Motors aufweist. Ein Beschleunigungssensor kann beispielsweise und vorzugsweise als ein solcher Sensor verwendet werden. Wenn der Motor läuft, geben die Sensoren ein Signal an das Detektionssystem, und die Amplitude des Signals hängt von der Größe des Klopfens ab. In der Figur zeigen die Bezugszahlen 1 und 2 ein beispielhaftes Signal von Sensoren in zwei Zylindern während des Verfahrens gemäß der Erfindung. Die Stärke der Verstärkung (strength of the gain) des Sensors ist in den Graphen 5 und 6 dargestellt, wobei der Graph 5 die Verstärkung für den Sensor 2 und der Graph 6 die Verstärkung des Sensors 1 ist. Das Verfahren weist ein gewisses Fenster 3, 4 für die Grenzen des Signals des Sensors auf. Wenn der Motor bei einer konstanten Last läuft, so wird die Verstärkung 6 des Sensors 1 des ersten Zylinder so eingestellt, dass sie innerhalb des Fensters 3, 4 liegt. Danach wird die Verstärkung 5 des Sensors 2 des zweiten Zylinder so geändert, dass dieses Signal auch im Fenster 3, 4 platziert werden kann.
Das Detektionssystem prüft entsprechend die Verstärkung des Sensors aller Zylinder und stellt ihre Stärke so ein, dass die Signalstärke innerhalb des Fensters 3, 4 gehalten wird. Danach sind die Ausgangssignale aller Sensoren auf einem sich gegenseitig entsprechenden Pegel, und der Motor kann so laufen, wie es die Bedingungen fordern. Bei normalem Gebrauch verwendet das Klopfdetektionssystems 10 in jedem Sensor die Verstärkung, die mittels des obigen Verfahrens bestimmt wird. Das Klopfdetektionssystem 10 wird einen abnormalen Pegel des Klopfens des Motors erkennen und auch den Zylinder, in dem das Problem auftritt, lokalisieren.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern es können eine Anzahl von Modifikationen innerhalb des Umfangs der angefügten Ansprüche erwogen werden.

Claims

Verfahren zum Setzen des Klopfdetektionssystems (10) eines Kolbenmotors (7) in den Betriebszustand in Verbindung mit einer Mehrzylindermaschine, wobei das Detektionssystem mindestens einen Sensor (8), der in Verbindung mit jedem Zylinder (9) angeordnet ist, und eine damit verbundene Messschaltung (11) umfasst, wobei der Motor (7) bei einer gewissen Last, die kleiner als die Volllast ist, betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Verfahren – das Ausgangssignal (1, 2, 11.1) jedes getrennten Sensors (8) zwischen gewissen voreingestellten Grenzen (3, 4) festgelegt wird, indem eine oder mehrere Einstellvariable (5, 6) der Messschaltung (6) eingestellt werden; – der Wert der einen oder mehreren Einstellvariablen von jedem getrennten Zylinder (9) im Detektionssystem (10) gespeichert wird; – der Motor (7) im normalen Gebrauch betrieben wird und der eine gespeicherte Wert oder die mehreren gespeicherten Werte für die Einstellvariable für jeden Zylinder (9) im Klopfdetektionssystem (10) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahren das Ausgangssignal (1, 2, 11.1) der Messschaltung (11) jedes Sensors (8) mittels der Einstellung der Verstärkung der Messschaltung (6) des Sensors jedes Zylinders zu einer gewissen Zeit auf den gleichen Pegel festgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahren aus dem Ausgangssignal (11.1) jedes Sensors (8) gemittelte Daten bestimmt werden, wobei die gemittelten Daten mit einem Sollwert des Ausgangssignals verglichen werden, und die Verstär kung der Messschaltung des Sensors jedes Zylinders so eingestellt wird, dass der bestimmte mittlere Datenwert gleich dem Sollwert des Ausgangssignals ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert der Verstärkung der Messschaltung (11) des Sensors für jeden Zylinder im Detektionssystem gespeichert wird, um für die Detektion des Klopfens der Maschine mittels der Vorrichtung des Detektionssystems während des normalen Gebrauchs des Motors (7) verwendet zu werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Klopfdetektionssystem (11) in Verbindung mit dem Anlaufen und/oder dem Betrieb unter Last eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellverfahren des Klopfdetektionssystems in Verbindung mit jedem Anlaufen ausgeführt wird.