EP2639433B1 - Verfahren zur Verhinderung einer Vorentflammung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches in einem Zylinderraum einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zur Verhinderung einer Vorentflammung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches in einem Zylinderraum einer Brennkraftmaschine Download PDF

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EP2639433B1
EP2639433B1 EP13154307.6A EP13154307A EP2639433B1 EP 2639433 B1 EP2639433 B1 EP 2639433B1 EP 13154307 A EP13154307 A EP 13154307A EP 2639433 B1 EP2639433 B1 EP 2639433B1
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EP
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ignition
fuel
measure
internal combustion
engine
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Original Assignee
Volkswagen AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D35/026—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining temperatures inside the cylinder, e.g. combustion temperatures using an estimation
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    • F02D37/00—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for
    • F02D37/02—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for one of the functions being ignition

Definitions

  • the invention relates to a method for preventing a pre-ignition of a fuel-air mixture in a cylinder chamber of an internal combustion engine with the features of the preamble of claim 1.
  • pre-ignition is meant a process that occurs in an uncontrolled and premature ignition of the fuel-air mixture towards the end of the compression phase, especially in gasoline engines with high compression ratio or with supercharging, without until then by the ignition system a spark has been generated.
  • the increases in temperature and pressure caused by the pre-ignition are intensified by the incomplete compression in the combustion chamber. Extreme temperature and pressure values in the combustion chamber are the result, which can ultimately lead to the destruction of engine components.
  • the document DE 10 2010 064 186 A1 describes a method and a device for the treatment of uncontrolled burns in an internal combustion engine by determining the number of detected uncontrolled burns in a monitoring window and comparing it with a threshold value, wherein when the threshold value is exceeded, a temperature in a combustion chamber of the internal combustion engine is lowered.
  • a disadvantage of this method is that the pre-ignition can only be detected when an event actually occurs, so that the pre-ignition only in the subsequent work cycles can be prevented. As a result, the engine damage caused by a pre-ignition that has already occurred can not be ruled out.
  • a method of preventing pre-ignition within a cylinder of an internal combustion engine is known.
  • the cylinder is assigned a pressure sensor which serves to detect a premature release of heat, namely a heat release before the ignition time. If premature heat release is detected, additional fuel is injected into the cylinder. The heat output is calculated based on the measured pressure. The heat output is compared with the expected heat release in the form of a limit value.
  • a method of preventing pre-ignition is known.
  • An ionization current of the spark plug is monitored to monitor each cylinder in the power strokes.
  • the ionization current of the spark plug is measured to exclude pre-ignition.
  • the corresponding cylinder is switched off.
  • the time span in which the corresponding cylinder remains switched off depends on the surface temperature of the respective cylinder.
  • Object of the present invention is the prevention of pre-ignition of a fuel-air mixture in a cylinder chamber of an internal combustion engine, with the pre-ignition can be largely prevented before the emergence, preferably completely.
  • a measure of the risk of Vorentflammungsneist at least a portion of at least one combustion chamber determined, wherein a measure of the surface temperature as a measure of the risk of Vorentflammungsneist for a subsequent (preferred) or later work cycle is determined and compared with a predetermined limit and that failure to comply with this limit for this previous cycle in the current (preferred) or subsequent working phase at least a change of at least one operating parameter of the drive train is initiated.
  • the internal combustion engine is preferably a gasoline or diesel engine.
  • a working cycle of an internal combustion engine is understood to mean a working cycle of a cylinder.
  • a work cycle consists of 4 working phases and 2 revolutions of the crankshafts. Determining may be, in particular, (preferably) calculating or measuring.
  • An advantage of the method according to the invention is that an impending pre-ignition can already be determined and recognized before it arises. By changing the operating parameters on the powertrain, pre-ignition can be largely prevented and thus also engine damage can be averted.
  • Another advantage for deriving the measure of the surface temperature is the possibility of considering different parameters that are already available for other purposes. Also, the number of measures that cause the change in the operating parameters of the drive train is large. Both the individual measures and the combination of several individual measures lead to the prevention of pre-ignition.
  • the invention makes it possible to increase the charge and / or the compression ratio, in particular in a gasoline engine, and thus also to reduce fuel consumption. If the measure of surface temperature is calculated, the solution according to the invention requires no additional measuring systems for detecting the pre-ignition.
  • the determination of these parameters can be done in different ways. Some parameters such as fuel consumption, ignition timing, ambient temperature, ambient pressure, humidity, cooling water temperature, oil temperature, fuel temperature are preferably measured (directly or indirectly). Speed and load collective can be calculated. Especially it is advantageous to consider all parameters for determining the measure of the surface temperature. But it is also sufficient if only a few parameters, including but preferred rotation and load collective, ignition timing and the fuel quality, are taken into account.
  • the fuel quality is one of the operating parameters of the internal combustion engine.
  • the determination of the fuel quality can be carried out, for example, by evaluating the activity of a knock control:
  • a knock control comprises a knock sensor (structure-borne sound sensor). The signal of this knock sensor is examined with the help of electronic filters and a digital signal processor on the knock typical high-frequency vibration components. If the knock sensor registers a knocking of the engine, the ignition timing is automatically adjusted in such a way that no more knocking noises are detected. From the evaluation of the knock control can be concluded on the fuel quality.
  • the information about the occurrence of pre-ignition may belong to the operating parameters of the internal combustion engine. This information is preferably taken from the evaluation of Vorentflammungserkennungsfunktionen in the engine control unit.
  • the pre-ignition detection functions are functions that model the exact pre-ignition tendency of a cylinder. For example, two functions can be used to detect pre-ignition. On the one hand the so-called second knock window and on the other hand an evaluation of the high-resolution engine speed (HMD).
  • the normal knocking function detects specific body vibrations and assigns these to a cylinder, which requires special detection windows for the individual cylinders.
  • the window length is determined, for example, as a function of the speed, engine load and the ignition angle on the engine test bench.
  • the second detection window is located in front of the first detection window. At the time of the second knocking window, knocking burns can not occur under normal conditions since the time between the ignition angle and the start of knocking is too short. If there is a knock signal through the knock sensor, there is a pre-ignition.
  • the HMD analyzes the engine speed. On this signal is a vibration that is due to the periodic torque build-up of the cylinder. If there is an unexpectedly early speed increase, there is a pre-ignition.
  • the method can expediently be carried out so that a change in the operating parameters of the drive train by initiating one or several of the following measures.
  • the measures include, for example, short-term and long-term charge and load reduction, modified injection timing, cylinder suppression, ignition angle change, change in fuel-air ratio, camshaft change and blocking or delaying switching operations.
  • the measures include, for example, short-term and long-term charge and load reduction, modified injection timing, cylinder suppression, ignition angle change, change in fuel-air ratio, camshaft change and blocking or delaying switching operations.
  • the limit value of the pre-ignition tendency is obtained from the evaluation of engine parameters from the control unit and subsequent model-based determination of the measure of the surface temperature.
  • a measure of the surface temperature is a surface temperature or a radiation power of at least part of at least one combustion chamber.
  • the method of determining, for a current work cycle, a measure of the risk of pre-ignition of at least a portion of at least one combustion chamber based on one or more parameters of an internal combustion engine is a measure of the surface temperature as a measure of the risk Vorentflammungsne Trent determined for a subsequent cycle and compared with a predetermined limit. If this limit value is not adhered to for this preceding work cycle, at least one operating parameter is initiated on the drive train in the current work phase. Thus, the Vorentflammungsgefahr can be averted already in the current working phase of the engine. The surface temperature is thus permanently monitored so as not to allow pre-ignition.
  • An internal combustion engine typically has a controller that takes over the control, regulation and monitoring of engine functions.
  • the inventive method can be stored in a memory of an engine control unit as a program-controlled function.
  • a particularly advantageous arrangement may be that it is installed in a motor vehicle whose engine contains the engine control unit, in whose memory a program is stored, which comprises at least a part, in its execution a method with the features or the combination of features according to the claims 1 to 6 is initiated.
  • Motor vehicle can be a trackless wheeled vehicle.
  • Fig. 1 the method according to the invention is shown schematically. From the parameters of the internal combustion engine 8, the measure of the surface temperature is determined in step 1. The result of the determination is compared with the threshold value for the pre-ignition tendency and in step 2 it is checked whether this limit value is met. If limit value 5 is adhered to, process 4 ends. If limit value 6 is not adhered to, measures against pre-ignition are initiated in step 3, thereby reducing the risk of pre-ignition or preventing pre-ignition altogether.
  • a vehicle according to the invention 9 is shown partially schematically, which is cut in the front area.
  • a control unit 7 In the front area of the vehicle 9 are a control unit 7 and an internal combustion engine 8.
  • the method according to the invention is implemented in the control unit 7 as a function.
  • the measures are initiated on the drive train through which finally the pre-ignition can be avoided.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung einer Vorentflammung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches in einem Zylinderraum einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
  • Unter Vorentflammung versteht man einen Vorgang, der zu einer unkontrollierten und vorzeitigen Entflammung des Kraftstoff-Luft-Gemisches gegen Ende der Kompressionsphase, besonders in Ottomotoren mit hohem Verdichtungsverhältnis bzw. mit Aufladung auftritt, ohne dass bis dahin vom Zündsystem ein Zündfunke erzeugt worden ist. Die durch die Vorentflammung bedingten Anstiege der Temperatur und des Druckes werden durch die noch nicht abgeschlossene Verdichtung im Brennraum verstärkt. Extreme Temperatur- und Druckwerte im Brennraum sind die Folge, die letztendlich zur Zerstörung von Motorbauteilen führen können.
  • Aus dem Dokument DE 10 2008 038 102 A1 ist bekannt, dass zur Verhinderung einer Vorentflammung eines Kraftstoffs-Luft-Gemisches im Zylinderraum einer ottomotorisch betriebenen und mit hohem Verdichtungsverhältnis arbeitenden Brennkraftmaschine für die jeweiligen Arbeitszylinder der aktuelle Zylinderinnendruck gemessen oder ermittelt wird. Dabei wird der Zylinderinnendruck anhand des erfassten Winkelgeschwindigkeitsverlaufs der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine oder mittels Drucksensoren ermittelt. Aus dem im aktuellen Arbeitszyklus ermitteltem Zylinderinnendruck wird die Verbrennungsschwerpunktlage des jeweiligen Zylinders ermittelt, aus der für den nachfolgenden Arbeitszyklus die zu erwartende Vorentflammungsneigung errechnet wird.
  • Das Dokument DE 10 2010 064 186 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von unkontrollierten Verbrennungen in einem Verbrennungsmotor, indem in einem Überwachungsfenster die Anzahl der erfassten unkontrollierten Verbrennungen bestimmt und mit einem Schwellwert verglichen, wobei bei der Überschreitung des Schwellwertes eine Temperatur in einem Brennraum des Verbrennungsmotors abgesenkt wird. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass die Vorentflammung erst bei einem tatsächlich eintretenden Ereignis detektiert werden kann, so dass die Vorentflammung nur in den darauf folgenden Arbeitszyklen verhindert werden kann. Dadurch lassen sich die Motorschäden, die durch eine schon eingetretene Vorentflammung entstanden sind, nicht ausschließen.
  • Aus der gattungsbildenden DE 10 2010 003 305 A1 ist ein Verfahren zur Verringerung der Gefahr zukünftiger irregulärer Verbrennung, nämlich Superklopfen oder Glühzündung, in einem Verbrennungsmotor bekannt. Vor dem etwaigen Auftreten irregulärer Verbrennung werden mehrere Einflussfaktoren überwacht. Von den Einflussfaktoren ist die Wahrscheinlichkeit des zukünftigen Auftretens irregulärer Verbrennungen abhängig. Als Einflussfaktor wird das Ablagerungsverhalten im Verbrennungsmotor, insbesondere im Brennraum auf Kolben und Ventilen, an der Zündkerze und an den Einspritzventilen überwacht. Das Ablagerungsverhalten wird mittels eines Ablagerungsmodells modelliert, wobei das Ablagerungsmodell die Kraftstoffqualität, die Betriebsparameter des Verbrennungsmotors, insbesondere Drehzahl, Last, Motortemperatur, Grad der Ventilüberschneidung, Abgasrückführrate, Einspritzparameter, Adaptionswerte und/oder Zündungsparameter eingehen. Die Motortemperatur wird dahingehend berücksichtigt, dass ein Kaltbetrieb mehr Ablagerungen bewirkt. Zu den Einflussfaktoren können ferner die Motorlaufzeit, das Motoralter und die Zeit seit dem letzten Service gehören. Beim Überwachen wird ein Risikofaktor bestimmt, welcher das Risiko des zukünftigen Auftretens irregulärer Verbrennung angibt. Der Risikofaktor wird dabei anhand der Einflussfaktoren gebildet. Es werden nun Maßnahmen durchgeführt, wenn das mittels des Risikofaktors angegebene Risiko einen bestimmten Wert erreicht oder überschreitet. Die Maßnahmen umfassen bspw.
    • die Ablagerungsreinigung des Brennraumes durch gezielte Stimulation von Bauteil unkritischem Klopfen;
    • die Einstellung eines oder mehrerer Motorbetriebsparameter derart, dass der weitere Ablagerungsaufbau reduziert oder gar vermieden wird;
    • Änderung der Ventilüberschneidung und/oder der Abgasrückführung;
    • Änderung von einem oder mehreren Einspritzparametern;
    • Änderung der Motortemperatur;
    • Änderung des Wärmemanagements;
    • Änderung des dynamischen Zündwinkels bei Lastsprung;
    • Änderung in der Gangwahl oder der Schaltpunkte bei einem Automatikgetriebe;
    • Änderung des Drehmomentverlaufs, insbesondere eine Drehmomentreduktion durch Zündwinkelrücknahme, und falls dies nicht ausreicht über eine Einspritzausblendung; und
    • Änderung des Ladedrucks oder Änderung der Gemischzusammensetzung.
  • Aus der US 2012/0029789 A1 ist ein Verfahren zur Verhinderung einer Vorentflammung innerhalb eines Zylinders einer Brennkraftmaschine bekannt. Um das Einsetzen einer Vorentflammung zu erkennen, wird dem Zylinder ein Drucksensor zugeordnet, der dazu dient, eine vorzeitige Wärmeabgabe, nämlich eine Wärmeabgabe vor dem Zündzeitpunkt zu detektieren. Wenn eine vorzeitige Wärmeabgabe festgestellt wird, wird zusätzlicher Treibstoff in den Zylinder eingespritzt. Die Wärmeabgabe wird dabei aufgrund des gemessenen Drucks berechnet. Die Wärmeabgabe wird dabei mit der erwarteten Wärmeabgabe in Form eines Grenzwertes verglichen.
  • Aus der US 2007/0215107 A1 ist ein Verfahren zur Vermeidung von Vorentflammung bekannt. Es wird ein Ionisationsstrom der Zündkerze überwacht, um in den Arbeitstakten jeden Zylinder zu überwachen. Der Ionisationsstrom der Zündkerze wird dabei gemessen, um eine Vorentflammung auszuschließen. Im Falle einer Vorentflammung wird der entsprechende Zylinder abgeschaltet. Die Zeitspanne in der der entsprechende Zylinder abgeschaltet bleibt, hängt dabei von der Oberflächentemperatur des betreffenden Zylinders ab. Es ist ein Sensor zur Messung der Oberflächentemperatur des betreffenden Zylinders vorgesehen. Wenn die Oberflächentemperatur unter einen bestimmten Grenzwert fällt, wird die Zylinderabschaltung beendet und wieder mit einer Kraftstoffeinspritzung begonnen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Verhinderung einer Vorentflammung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches in einem Zylinderraum einer Brennkraftmaschine, mit der eine Vorentflammung bereits vor dem Entstehen weitestgehend, bevorzugt vollständig verhindert werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß wird in einem Verfahren zur Verhinderung einer Vorentflammung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches in einem Zylinderraum einer Brennkraftmaschine für einen aktuellen (bevorzugt) oder späteren Arbeitszyklus anhand von einem oder mehreren Parametern einer Brennkraftmaschine ein Maß für das Risiko der Vorentflammungsneigung zumindest eines Teils mindestens eines Brennraums bestimmt, wobei ein Maß für die Oberflächentemperatur als Maß für das Risiko der Vorentflammungsneigung für einen nachfolgenden (bevorzugt) oder späteren Arbeitszyklus bestimmt und mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird und dass bei einer Nichteinhaltung dieses Grenzwertes für diesen vorhergehenden Arbeitszyklus in der aktuellen (bevorzugt) oder nachfolgenden Arbeitsphase wenigstens eine Änderung wenigstens eines Betriebsparameters des Antriebsstrangs eingeleitet wird.
  • Die Brennkraftmaschine ist bevorzugt ein Otto- oder Dieselmotor.
    Unter einem Arbeitszyklus einer Brennkraftmaschine wird ein Arbeitsspiel eines Zylinders verstanden. Beispielsweise besteht bei einem 4-Takt-Motor besteht ein Arbeitsspiel aus 4 Arbeitsphasen und aus zwei Umdrehungen der Kurbelwellen. Bestimmen kann insbesondere (bevorzugt) Errechnen oder Messen sein.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen charakterisiert.
  • Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass eine drohende Vorentflammung bereits vor dem Entstehen ermittelt und erkannt werden kann. Durch die Änderung der Betriebsparameter am Antriebsstrang lassen sich Vorentflammungen weitestgehend verhindern und somit können auch Motorschäden abgewendet werden. Ein weiterer Vorteil ist zur Ableitung des Maßes für die Oberflächentemperatur die Möglichkeit der Betrachtung von verschiedenen Parametern, die bereits zu anderen Zwecken zur Verfügung stehen. Auch die Anzahl der Maßnahmen, die die Änderung der Betriebsparameter des Antriebsstrangs hervorrufen ist groß. Sowohl die Einzelmaßnahmen wie auch die Kombination von mehreren Einzelmaßnahmen führen zur Vermeidung der Vorentflammung.
    Durch die Erfindung wird die Erhöhung der Aufladung und / oder des Verdichtungsverhältnisses, besonders bei einem Ottomotor, ermöglicht und damit auch die Minderung des Kraftstoffverbrauchs.
    Wenn das Maß für Oberflächentemperatur errechnet wird, sind durch die erfindungsgemäße Lösung keine zusätzlichen Messsysteme zur Erfassung der Vorentflammung notwendig.
  • Bevorzugt ist eine Ausführungsform des Verfahrens, in der zu den Parametern einer Brennkraftmaschine unter anderem Drehzahl und Lastkollektiv der Brennkraftmaschine in einer bestimmten Zeitspanne, Kraftstoffverbrauch, Zündzeitpunkt, Umgebungstemperatur, Umgebungsdruck, Luftfeuchte, Kühlwassertemperatur, Öltemperatur,
    Kraftstofftemperatur, Kraftstoffdruck, Fehlerspeicher gehören. Die Ermittlung dieser Parameter kann auf verschiedene Weisen erfolgen. Einige Parameter wie beispielsweise Kraftstoffverbrauch, Zündzeitpunkt, Umgebungstemperatur, Umgebungsdruck, Luftfeuchte, Kühlwassertemperatur, Öltemperatur, Kraftstofftemperatur werden bevorzugt (direkt oder indirekt) gemessen. Drehzahl- sowie Lastkollektiv kann berechnet werden. Besonders vorteilhaft ist die Betrachtung aller Parameter zur Bestimmung des Maßes für die Oberflächentemperatur. Es ist aber auch ausreichend, wenn nur einige Parameter, darunter aber bevorzugt Dreh- und Lastkollektiv, Zündzeitpunkt sowie die Kraftstoffqualität, berücksichtigt werden.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform gehört zu den Betriebsparametern der Brennkraftmaschine die Kraftstoffqualität. Die Ermittlung der Kraftstoffqualität kann beispielsweise durch die Auswertung der Aktivität einer Klopfregelung erfolgen: Eine Klopfregelung umfasst einen Klopfsensor (Körperschallsensor). Das Signal dieses Klopfsensors wird mit Hilfe von elektronischen Filtern und einem digitalen Signalprozessor auf die das Klopfen typischen hochfrequenten Schwingungsanteile untersucht. Registriert der Klopfsensor ein Klopfen des Motors, wird der Zündzeitpunkt automatisch in der Weise verstellt, bis keinerlei Klopfgeräusche mehr festgestellt werden. Aus der Auswertung der Klopfregelung lässt sich auf die Kraftstoffqualität schließen.
  • Zu den Betriebsparametern der Brennkraftmaschine kann beispielsweise die Information über das Auftreten von Vorentflammungen gehören. Diese Information wird bevorzugt aus der Auswertung von Vorentflammungserkennungsfunktionen im Motorsteuergerät entnommen. Bei den Vorentflammungserkennungsfunktionen handelt es sich um Funktionen, die die genaue Vorentflammungsneigung eines Zylinders modellieren. Es können beispielsweise zwei Funktionen zur Erkennung von Vorentflammungen verwendet werden. Zum einen das sogenannte zweite Klopffenster und zum anderen eine Auswertung der hoch aufgelösten Motordrehzahl (HMD). Die normale Klopffunktion erkennt spezielle Körperschwingungen und ordnet diese einem Zylinder zu, dazu sind spezielle Erkennungsfenster für die einzelnen Zylinder nötig. Die Fensterlänge wird z.B. in Abhängigkeit des Drehzahl, Motorlast und des Zündwinkels am Motorprüfstand ermittelt. (Die normale klopfende Verbrennung ist abhängig vom Zündwinkel.)
    Das zweite Erkennungsfenster ist dem ersten Erkennungsfenster vorgelagert. Zum Zeitpunkt des zweiten Klopffensters kann es unter normalen Bedingungen nicht zu klopfenden Verbrennungen kommen, da die Zeit zwischen Zündwinkel und dem Klopfbeginn zu kurz ist. Kommt es doch zu einem Klopfsignal durch den Klopfsensor liegt eine Vorentflammungen vor.
    Die HMD analysiert die Motordrehzahl. Auf diesem Signal liegt eine Schwingung, die durch den periodischen Drehmomentaufbau der Zylinder bedingt ist. Kommt es zu einem unerwartet frühen Drehzahlanstieg, liegt eine Vorentflammung vor.
  • Weiterhin kann das Verfahren zweckmäßigerweise so ausgeführt werden, dass eine Änderung der Betriebsparameter des Antriebsstranges durch Einleitung von einer oder mehrerer folgender Maßnahmen erfolgt. Zu den Maßnahmen gehören beispielsweise kurzfristige und langfristige Füllungs- und Lastreduzierung, geändertes Einspritztiming, Zylinderausblendung, Zündwinkeländerung, Änderung Kraftstoff-Luft-Verhältnis, Nockenwellenänderung sowie Sperrung bzw. Verzögerung von Schaltvorgängen. Bereits die Einleitung einer dieser Maßnahmen führt zur Änderung der Betriebsparameter des Antriebsstrangs in der Weise, dass die Vorentflammung verhindert wird. Besonders wichtig ist allerdings die Änderung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses, da dadurch der Eingriff in den Motorbetrieb besonders schonend erfolgt. Eine Zylinderabschaltung sowie Sperrung beziehungsweise Verzögerung von Schaltvorgängen stellen dafür eine wirksame Maßnahme dar, die Vorentflammung sofort zu verhindern, ohne nachfolgend andere Maßnahmen einleiten zu müssen.
  • Erfindungsgemäß wird der Grenzwert der Vorentflammungsneigung aus der Auswertung motorischer Parameter aus dem Steuergerät und anschließenden modellhaften Ermittlung des Maßes der Oberflächentemperatur erzielt.
  • Erfindungsgemäß ist ein Maß für die Oberflächentemperatur eine Oberflächentemperatur oder eine Strahlungsleistung zumindest eines Teils mindestens eines Brennraums. Dadurch kann der gesamte Wert des Wärmeaustausches mit der Umgebung zumindest eines Teils mindestens eines Brennraums ermittelt und als Maßstab für die Vorentflammungsneigung des Zylinders angenommen werden.
  • In der bevorzugten Ausführungsform ist das Verfahren, bei dem für einen aktuellen Arbeitszyklus anhand von einem oder mehreren Parametern einer Brennkraftmaschine ein Maß für das Risiko der Vorentflammungsneigung zumindest eines Teils mindestens eines Brennraums bestimmt wird, indem ein Maß für die Oberflächentemperatur als Maß für das Risiko der Vorentflammungsneigung für einen nachfolgenden Arbeitszyklus bestimmt und mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird. Bei einer Nichteinhaltung dieses Grenzwertes für diesen vorhergehenden Arbeitszyklus werden in der aktuellen Arbeitsphase Änderung wenigstens eines Betriebsparameters am Antriebsstrang eingeleitet. Damit kann die Vorentflammungsgefahr schon in der aktuellen Arbeitsphase des Motors abgewendet werden. Die Oberflächentemperatur wird somit permanent überwacht, um keine Vorentflammung zuzulassen.
  • Eine Brennkraftmaschine hat typischerweise ein Steuergerät, das die Steuerung, Regelung und Überwachung von Motorfunktionen übernimmt. Zweckmäßig kann das erfindungsgemäße Verfahren in einem Speicher eines Motorsteuergerätes als programmgesteuerte Funktion hinterlegt sein.
  • Eine besonders vorteilhafte Anordnung kann darin bestehen, dass diese in ein Kraftfahrzeug eingebaut ist, dessen Motor das Motorsteuergerät enthält, in dessen Speicher ein Programm hinterlegt ist, das wenigstens einen Teil umfasst, bei dessen Ausführung ein Verfahren mit den Merkmalen oder der Merkmalkombination gemäß den Ansprüchen 1 bis 6 eingeleitet wird.
  • Kraftfahrzeug kann ein schienenloses Radfahrzeug sein.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren dargestellt. Es zeigt im Einzelnen:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
    Fig. 2
    eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit einem in einem Steuergerät als Funktion implementierten Verfahren
  • In Fig. 1 ist das erfindungsgemäße Verfahren schematisch dargestellt. Aus den Parametern der Brennkraftmaschine 8 wird in Schritt 1 das Maß für die Oberflächentemperatur bestimmt. Das Ergebnis der Bestimmung wird mit dem Grenzwert für die Vorentflammungsneigung verglichen und in Schritt 2 geprüft, ob dieser Grenzwert eingehalten ist. Bei der Einhaltung des Grenzwertes 5 endet das Verfahren 4. Bei der Nichteinhaltung des Grenzwertes 6 werden Maßnahmen gegen Vorentflammung in Schritt 3 eingeleitet und dadurch das Risiko der Vorentflammung gemindert oder die Vorentflammung ganz verhindert.
  • In Fig. 2 ist ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 9 zum Teil schematisch dargestellt, das im vorderen Bereich geschnitten ist. In dem vorderem Bereich des Fahrzeugs 9 befinden sich ein Steuergerät 7 und eine Brennkraftmaschine 8. Das erfindungsgemäße Verfahren ist im Steuergerät 7 als Funktion implementiert. Über das Steuergerät 7 werden die Maßnahmen am Antriebstrang eingeleitet, durch welche schließlich die Vorentflammung vermieden werden kann.
    • Bezugszeichenliste
    • 1.
    Bestimmung des Maßes für die Oberflächentemperatur
    2.
    Entscheidung: Einhaltung des Grenzwertes
    3.
    Maßnahmen gegen Vorentflammung
    4.
    Ende
    5.
    Ja
    6.
    Nein
    7.
    Motorsteuergerät
    8.
    Brennkraftmaschine
    9.
    Kraftfahrzeug

Claims (8)

  1. Verfahren zur Verhinderung einer Vorentflammung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches in einem Zylinderraum einer Brennkraftmaschine (8), bei dem für einen aktuellen oder späteren Arbeitszyklus anhand von einem oder mehreren Parametern der Brennkraftmaschine (8) ein Maß für das Risiko der Vorentflammungsneigung zumindest eines Teils mindestens eines Brennraums bestimmt wird, wobei in einem vorhergehenden Arbeitszyklus das Maß für das Risiko der Vorentflammungsneigung für einen nachfolgenden oder späteren Arbeitszyklus bestimmt und mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird und bei einer Nichteinhaltung dieses Grenzwertes für diesen vorhergehenden Arbeitszyklus in der aktuellen oder nachfolgenden Arbeitsphase wenigstens eine Änderung wenigstens eines Betriebsparameters des Antriebsstrangs eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Maß für die Oberflächentemperatur als Maß für das Risiko der Vorentflammungsneigung bestimmt wird, wobei das Maß für die Oberflächentemperatur eine Oberflächentemperatur oder eine Strahlungsleistung zumindest eines Teils des mindestens einen Brennraums ist, wobei der Grenzwert für das Risiko der Vorentflammungsneigung durch die Auswertung motorischer Parameter aus dem Steuergerät und anschließenden modellhaften Ermittlung des Maßes der Oberflächentemperatur erzielt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu den Parametern einer Brennkraftmaschine (8)
    - Drehzahl und Last der Brennkraftmaschine (8) einer bestimmten Zeitspanne,
    - Kraftstoffverbrauch,
    - Zündzeitpunkt,
    - Umgebungstemperatur,
    - Umgebungsdruck,
    - Luftfeuchte,
    - Kühlwassertemperatur,
    - Öltemperatur,
    - Kraftstofftemperatur,
    - Kraftstoffdruck,
    - Fehlerspeicher
    gehören.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Parameter oder der Parameter die Kraftstoffqualität ist, die aus der Auswertung der Aktivität der Klopfregelung ermittelt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Parameter die Information über das Auftreten von Vorentflammungen ist, die aufgrund der Auswertung von Vorentflammungserkennungsfunktionen im Motorsteuergerät (7) ermittelt werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung der Betriebsparameter des Antriebsstranges durch Einleitung einer oder mehrerer der folgenden Maßnahmen erfolgt:
    - kurzfristige und langfristige Füllungs- und Lastreduzierung,
    - geändertes Einspritztiming,
    - Zylinderabschaltung,
    - Zündwinkeländerung,
    - Änderung Kraftstoff-Luft-Verhältnis,
    - Nockenwellenänderung,
    - Sperrung bzw. Verzögerung von Schaltvorgängen.
  6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, in welchem das Maß für das Risiko der Vorentflammungsneigung zumindest eines Teils mindestens eines Brennraums für den aktuellen Arbeitszyklus bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der spätere Arbeitszyklus der unmittelbar auf den aktuellen Arbeitszyklus folgende Arbeitszyklus ist.
  7. Motorsteuergerät (7), dadurch gekennzeichnet, dass in einem Speicher des Motorsteuergerätes (7) ein Programm hinterlegt ist, das wenigstens einen Teil umfasst, bei dessen Ausführung ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den Ansprüchen 1 bis 6 durchgeführt wird.
  8. Kraftfahrzeug (9), dadurch gekennzeichnet, dass es ein im Kraftfahrzeug (9) befindliches Motorsteuergerät (7) nach Anspruch 7 enthält.
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