WO1999013217A1 - Verfahren zur steuerung und regelung der verbrennung im brennraum einer brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zur steuerung und regelung der verbrennung im brennraum einer brennkraftmaschine Download PDF

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    • F02D41/1498—With detection of the mechanical response of the engine measuring engine roughness

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the combustion in the combustion chamber of an internal combustion engine, as is already known from DE 43 41 796 AI. In this known method is in each combustion chamber
  • Internal combustion engine arranged a pressure sensor so that the pressure in the combustion chamber can be detected in a predetermined period.
  • the pressure values during the compression stroke are stored until a predeterminable crank angle is reached and, after passing through the predeterminable crank angle, are output in mirror image in the same time periods, so that the difference between the pressure values still recorded during combustion and the output pressure values during the compression stroke can be formed .
  • the integral of the determined difference and the associated crank angle, at which a predeterminable area share of the integral is reached, forms the basis for determining the deviation of a determined crank angle from a predefined target crank angle, so that the combustion position is regulated on the basis of the determined deviation in the control unit can.
  • Methods are also known, in which detonator detections of the respective work cycle a pressure sensor in the Combustion chamber is arranged, and when a threshold value is exceeded by the sensor signals, it is decided that the cylinder in question is in its combustion cycle. Furthermore, it is known to provide a knock sensor for recognizing the respective work cycle, the signal of which is also compared with a threshold value and, if the threshold value is exceeded, it is concluded that the cylinder in question is in its work cycle.
  • the method according to the invention with the features of the main claim has the advantage over the known that no pressure sensor is to be provided in the combustion chamber, as a result of which additional bores in the cylinder head can be avoided. Furthermore, by reconstructing the combustion chamber pressure curve from the signal of the knock sensor, various operating variables of the internal combustion engine can be detected without additional sensors. With this method, the sensors that are already present can therefore be used to control various parameters.
  • FIG. 1 shows the basic structure of an evaluation unit with control unit for internal combustion engines and
  • FIG. 2 shows the basic method steps for processing the signals of the knock sensors.
  • FIG. 1 shows the schematic structure of an ignition system with knock sensors and evaluation unit.
  • four knock sensors 11 to 12 are each assigned to a single cylinder, not shown here.
  • the knock signal KS detected by each knock sensor 11 to 14 is fed to a downstream evaluation unit 15.
  • the evaluation unit 15 is also supplied with the crankshaft signal KW.
  • the cylinder-specific knock sensor signal is now conditioned in the evaluation unit 15 by means of corresponding evaluation methods, and the combustion chamber pressure curve of these cylinders is thus reconstructed from the measured acoustic signal.
  • the combustion position as is already known from DE 43 41 796 AI, is then determined from the reconstructed combustion chamber pressure curve.
  • the phase position as already described in detail in DE 40 02 228 AI, can be determined on the basis of the reconstructed combustion chamber curve and by comparison with a threshold value.
  • control variables 16 are then output as control variables 16 to a control unit 17, see above that the various control variables, for example for the ignition, are determined in the control unit 17 on the basis of the supplied control variables 16 and further input variables 18, which are determined by sensors not shown here.
  • FIG. 2 shows an overview of the individual process steps.
  • the knock signal KS is detected individually for the cylinder and, on the one hand, is passed on to step 21, in which the combustion chamber pressure curve for this cylinder is reconstructed from the knock signal KS.
  • the knock signal is examined in a step 22 for knocking KL that may have occurred during combustion.
  • an evaluation can then be carried out in various work steps assigned in parallel, either optionally for one or for all work steps.
  • the phase signal is determined in a step 23, the uneven running in a step 24, combustion misfires in a step 25 and the combustion situation in a step 26.
  • the outputs of these work steps 23 to 26 and the output of the knock detection circuit 22 are then guided to a work step 27 for controlling and regulating the subsequent combustion.

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Abstract

Verfahren zur Steuerung und Regelung der Verbrennung im Brennraum einer Brennkraftmaschine, wobei mindestens ein Klopfsensor zylinderindividuelles Klopfsignal für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine erfasst, wobei das so erfasste Klopfsignal einer Auswerteschaltung zugeführt wird, welche aus dem erfassten Klopfsignal den Brennraumdruckverlauf rekonstruiert, und wobei dieser Brennraumdruckverlauf für die Steuerung und Regelung der nächsten Verbrennung in diesem Zylinder ausgewertet wird.

Description

Verfahren zur Steuerung und Regelung der Verbrennung im Brennraum einer Brennkraftmaschine
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Regelung der Verbrennung im Brennraum einer Brennkraftmaschine, wie es bereits aus der DE 43 41 796 AI bekannt ist. Bei diesem bekannten Verfahren ist in jedem Brennraum der
Brennkraftmaschine ein Drucksensor angeordnet, so daß der Druck im Brennraum in einem vorgebbaren Zeitabschnitt erfaßt werden kann. Die Druckwerte während des Kompressionshubes werden dabei bis zum Erreichen eines vorgebbaren Kurbelwinkels gespeichert und nach dem Passieren des vorgebbaren Kurbelwinkel spiegelbildlich in gleichen Zeitabschnitten wieder ausgegeben, so daß die Differenz zwischen dem weiterhin erfaßten Druckwerten während der Verbrennung und den ausgegebenen Druckwerten während des Kompressionshubes gebildet werden kann. Das Integral der ermittelten Differenz und der zugehörige Kurbelwinkel, an dem ein vorgebbarer Flächenanteil des Integrals erreicht ist, bildet die Grundlagen für die Ermittelung der Abweichung eines ermittelten Kurbelwinkels von einem vorgebbaren Soll-Kurbelwinkel, so daß aufgrund der ermittelten Abweichung im Steuergerät die Verbrennungslage geregelt werden kann.
Es sind weiterhin Verfahren bekannt, bei welchen Zünderkennen des jeweiligen Arbeitstaktes ein Drucksensor im Brennraum angeordnet ist, und beim Überschreiten eines Schwellwertes durch die Sensorsignale darauf beschlossen wird, daß sich der betreffende Zylinder in seinem Verbrennungstakt befindet. Weiterhin ist es bekannt, zum Erkennen des jeweiligen Arbeitstaktes einen Klopfsensor vorzusehen, dessen Signal ebenfalls mit einem Schwellwert verglichen wird und beim Überschreiten des Schwellenwertes daraus geschlossen wird, daß sich der betreffende Zylinder in seinem Arbeitstakt befindet.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruch hat gegenüber dem Bekannten den Vorteil, daß kein Drucksensor im Brennraum vorzusehen ist, wodurch zusätzliche Bohrungen im Zylinderkopf vermieden werden können. Desweiteren können durch die Rekonstruktion des Brennraumdruckverlaufes aus dem Signal des Klopfsensors verschiedenen Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine ohne zusätzliche Sensoren erfaßt werden. Bei diesem Verfahren können somit die bereits vorhandenen Sensoren für die Regelung verschiedener Parameter verwendet werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahren möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß anhand des rekonstruierten Brennraumdruckverlaufes eine Laufunruheerkennung, sowie eine Aussetzererkennung, eine Ermittlung der Verbrennungslage und eine Bestimmung der Phasenlage möglich ist. Damit muß von konstruktiver Seite keine Veränderung vorgenommen werden, sondern es kann lediglich durch eine entsprechende Anpassung des Programmablaufes im Steuergerät vorgesehen werden.
Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 den prinzipiellen Aufbau einer Auswerteeinheit mit Steuereinheit für Brennkraftmaschinen und Figur 2 die prinzipiellen Verfahrensschritte zur Verarbeitung der Signale der Klopfsensoren.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Figur 1 zeigt den schematischen Aufbau einer Zündanlage mit Klopfsensoren und Auswerteeinheit. Bei der dargestellten Vorrichtung sind vier Klopfsensoren 11 bis 12 jeweils einem einzelnen hier nicht dargestellten Zylindern zugeordnet. Das von jedem Klopfsensor 11 bis 14 erfaßten Klopfsignal KS wird einer nachgeordneten Auswerteeinheit 15 zugeführt. Der Auswerteeinheit 15 ist außerdem das Kurbelwellensignal KW zugeführt. In der Auswerteeinheit 15 wird nun das zylinderindividuellen Klopfsensorsignal mittels entsprechender Auswerteverfahren konditioniert und so aus dem gemessenen akustischen Signal der Brennraumdruckverlauf dieser Zylinders rekonstruiert. Aus dem rekonstruierten Brennraumdruckverlauf wird dann beispielsweise die Verbrennungslage, wie es bereits aus der DE 43 41 796 AI bekannt ist, ermittelt. Desweiteren kann anhand des rekonstruierten Brennraumverlaufs und über den Vergleich mit einem Schwellwert die Phasenlage, wie es bereits ausführlich in der DE 40 02 228 AI beschrieben ist, ermittelt werden. Letztendlich ist es möglich anhand des
Brennraumdruckverlaufes in der Auswerteeinheit eine Aussetzererkennung und eine Laufunruheüberwachung vorzusehen. Die so ermittelten Größen für Phasenlage, Laufunruhe, Aussetzererkennung und Verbrennungslage werden dann als Stellgrößen 16 an ein Steuergerät 17 ausgegeben, so daß in dem Steuergerät 17 anhand der gelieferten Stellgrößen 16 und weiterer Eingangsgrößen 18, die von hier nicht dargestellten Sensoren ermittelt werden, die verschiedenen Steuergrößen beispielsweise für die Zündung bestimmt.
Figur 2 zeigt im Überblick die einzelnen Verfahrensschritte. So wird im ersten Arbeitsschritt 20 das Klopfsignal KS zylinderindividuell erfaßt und zum einen an den Arbeitsschritt 21 weitergeleitet, in welchem aus dem Klopfsignal KS der Brennraumdruckverlauf für diesen Zylinder rekonstruiert wird. Parallel dazu wird das Klopfsignal in einem Arbeitsschritt 22 auf möglicherweise aufgetretenes Klopfen KL bei der Verbrennung untersucht . Nach den im Arbeitsschritt 21 der Brennraumdruckverlauf rekonstruiert wurde, kann anschließend in verschiedenen einander parallel zugeordneten Arbeitsschritten, entweder wahlweise für einen oder für alle Arbeitsschritte eine Auswertung vorgenommen werden. Hierbei wird in einem Arbeitsschritt 23 das Phasensignal, in einem Arbeitsschritt 24 die Laufunruhe, in einem Arbeitsschritt 25 Verbrennungsaussetzer und in einem Arbeitsschritt 26 die Verbrennungslage ermittelt. Die Ausgänge dieser Arbeitsschritte 23 bis 26, sowie der Ausgang der Klopferkennungsschaltung 22 sind dann zur Steuerung und Regelung der darauffolgenden Verbrennung an einen Arbeitsschritt 27 geführt.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Steuerung und Regelung der Verbrennung im Brennraum einer Brennkraftmaschine, wobei mindestens ein Klopfsensor ein zylinderindividuelles Klopfsignal für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine erfaßt, wobei das so erfaßte Klopfsignal einer Auswerteschaltung zugeführt wird, welche aus dem erfaßten Klopfsignal den Brennraumdruckverlauf rekonstruiert , und wobei dieser rekonstruierte Brennraumdruckverlauf für die Steuerung und Regelung der nächsten Verbrennung in diesem Zylinder ausgewertet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rekonstruierte Brennraumdruckverlauf auf Phasenlage ausgewertet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rekonstruierte Brennraumdruckverlauf für die Laufunruhe ausgewertet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rekonstruierte Brennraumdruckverlauf für die Aussetzererkennung ausgewertet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rekonstruierte Brennraumdruckverlauf für die Ermittelung der Verbrennungslage ausgewertet wird.
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