DE102008018620B4 - Device for determining the ignition angle in a control device for electronic controls of internal combustion engines - Google Patents

Device for determining the ignition angle in a control device for electronic controls of internal combustion engines Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zur Bestimmung des Zündwinkels in einem Steuergerät für elektronische Steuerungen von Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen, wobei das Steuergerät eine erste Funktionseinheit zur Vorgabe eines drehmomentoptimierten Bestwert-Zündwinkels und eine zweite Funktionseinheit zur Vorgabe eines Klopfgrenze-Zündwinkels aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Funktionseinheit (2) derart ausgestaltet ist, dass abhängig von vorgegebenen Betriebsparametern (L, T) vor dem Auftreten eines tatsächlichen Klopfens ein theoretischer Klopfgrenze-Zündwinkel (TKG-A) ermittelt wird und dass bezogen auf den Bestwert-Zündwinkel (BW) und den theoretischen Kopfgrenze-Zündwinkel (TKG-A) eine Minimalauswahl getroffen wird.Device for determining the ignition angle in a control device for electronic controls of internal combustion engines in motor vehicles, wherein the control device has a first functional unit for specifying a torque-optimized best value ignition angle and a second functional unit for specifying a knock limit ignition angle, characterized in that the second functional unit (2 ) is configured such that depending on predetermined operating parameters (L, T) before the occurrence of an actual knock a theoretical knock limit firing angle (TKG-A) is determined and based on the best ignition angle (BW) and the theoretical head limit firing angle (TKG-A) a minimum selection is made.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des Zündwinkels in einem Steuergerät für elektronische Steuerungen von Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for determining the ignition angle in a control device for electronic controls of internal combustion engines according to the preamble of patent claim 1.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 102 19 659 A1 bekannt. Hieraus wird insbesondere auf eine besonders vorteilhafte Vorgehensweise zur Bestimmung eines drehmomentoptimalen Bestwert-Zündwinkels eingegangen. Das aus der DE 102 19 659 A1 bekannte Verfahren zur Bestwert-Bestimmung ist darüber hinaus mit einer Klopfregelung kombiniert.Such a device is for example from the DE 102 19 659 A1 known. From this, particular reference is made to a particularly advantageous procedure for determining a torque-optimum best value ignition angle. The well-known from DE 102 19 659 A1 method for best value determination is also combined with a knock control.

Im Hinblick auf eine Klopfregelung, die von einem Bestwert-Zündwinkel ausgeht, wird auch auf die DE 197 40 365 hingewiesen, aus der es bekannt ist, Klopfereignisse zu erfassen und bei gemessenem Klopfen den über ein Grundzündwinkelkennfeld vorgegebenen Bestwert-Zündwinkel zu korrigieren.With regard to a knock control, which emanates from a best value ignition angle is also on the DE 197 40 365 it is known from which it is known to detect knock events and to correct for the best ignition angle given by a basic ignition angle map when the knocking is measured.

Ergänzend wird darauf hingewiesen, dass unter dem Begriff Zündwinkel der Zündzeitpunkt zu verstehen ist.In addition, it is pointed out that the term ignition angle is understood to mean the ignition point.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Bestimmung des Zündwinkels eingangs genannter Art derart zu verbessern, dass ein Klopfen möglichst verhindert wird.The invention has for its object to improve a device for determining the ignition angle of the type mentioned in such a way that knocking is prevented as possible.

Diese Aufgabe ist mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind die Gegenstände der Unteransprüche.This object is achieved with the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des Zündwinkels in einem Steuergerät für elektronische Steuerungen von Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen. Dabei weist das Steuergerät eine erste Funktionseinheit. zur Vorgabe eines drehmomentoptimierten Bestwert-Zündwinkels und eine zweite Funktionseinheit zur Vorgabe eines Klopfgrenze-Zündwinkels auf. Erfindungsgemäß ist die zweite Funktionseinheit derart ausgestaltet, dass abhängig von vorgegebenen Betriebsparametern vor dem Auftreten eines tatsächlichen Klopfens ein theoretischer Klopfgrenze-Zündwinkel ermittelt wird und dass bezogen auf den Bestwert-Zündwinkel und den theoretischen Klopfgrenze-Zündwinkel eine Minimalauswahl getroffen wird.The invention relates to a device for determining the ignition angle in a control device for electronic controls of internal combustion engines in motor vehicles. In this case, the control unit has a first functional unit. for specifying a torque-optimized best value ignition angle and a second functional unit for specifying a knock limit ignition angle. According to the invention, the second functional unit is designed in such a way that a theoretical knock limit ignition angle is determined as a function of predetermined operating parameters prior to the occurrence of actual knocking and a minimum selection is made with respect to the best ignition angle and the theoretical knock limit ignition angle.

Vorzugsweise wird der theoretische Klopfgrenze-Zündwinkel ausgehend von einem Basiswert abhängig von folgenden Betriebsparametern (im weiteren Sinne auch proportionale oder indirekte Größen) adaptiert:

  • • Motorlast
  • • Motortemperatur
  • • Ventilsteuerparametern bei Brennkraftmaschinen mit variablen Ventilöffnungszeiten oder Ventilöffnungshüben
  • • Brennverfahren
  • • Luftfüllung
  • • Gemischaufbereitung
  • • Kraftstoffqualität
Preferably, the theoretical knock limit ignition angle is adapted starting from a base value as a function of the following operating parameters (also proportional or indirect variables in the broader sense):
  • • engine load
  • • Motor temperature
  • • Valve control parameters for internal combustion engines with variable valve opening times or valve opening strokes
  • • combustion process
  • • Air filling
  • • Mixture preparation
  • • Fuel quality

Weitere zu berücksichtigende Betriebsparameter können beispielsweise auch das Verdichtungsverhältnis bei Brennkraftmaschinen mit variablem Verdichtungsverhältnis oder das Vorhandensein von Vorrichtungen zur Klopfvermeidung, wie z. B. Wasser- oder Chemikaliensprayvorrichtungen, sein.Other operating parameters to be taken into account can also be, for example, the compression ratio in internal combustion engines with variable compression ratio or the presence of devices for knock avoidance, such. As water or chemical spray devices, be.

Als Größe für die Motorlast kann beispielweise der durch Messung oder Berechnung ermittelte Zylindermitteldruck oder eine Leistungs- bzw. Momentenanforderung verwendet werden. Zusätzlich oder alternativ können auch die Drehzahl der Brennkraftmaschine, der Lambdawert und/oder das Restgas im Zylinder verwendet werden.The size of the engine load can be, for example, the cylinder center pressure or a power or torque requirement determined by measurement or calculation. Additionally or alternatively, the speed of the internal combustion engine, the lambda value and / or the residual gas in the cylinder can be used.

Als Größe für die Motortemperatur kann beispielweise die Ansaugtemperatur oder die Kühlwassertemperatur verwendet werden.As the size of the engine temperature, for example, the intake temperature or the cooling water temperature can be used.

Als Größe für die Ventilsteuerparameter können beispielweise die Ein- oder Auslassventilsteuerzeiten (z. B. bei BMW VANOS Systemen) oder die Ein- oder Auslassventilhubverstellung (z. B. bei BMW Valvetronic Systemen) verwendet werden.The size of the valve control parameters may be, for example, the intake or exhaust valve timing (eg for BMW VANOS systems) or the intake or exhaust valve lift adjustment (eg for BMW Valvetronic systems).

Als Größe für jeweils vorliegende Brennverfahren kann beispielweise ein Kennzeichnungswert für das Vorliegen von Saugrohreinspritzung, Direkteinspritzung oder Einblasung bei Wasserstoff- oder anderen Gasmotoren verwendet werden. Ein Kennzeichnungswert kann beispielsweise zum Umschalten von zu aktivierenden Kennfeldern führen.For example, an identification value for the presence of port injection, direct injection or injection in hydrogen or other gas engines can be used as the size for each present combustion process. An identification value can, for example, lead to the switching of maps to be activated.

Als Größe für die Luftfüllung kann beispielweise ein Kennzeichnungswert für Turbomotoren und Nicht-Turbomotoren verwendet werden.As a size for the air filling, for example, a characteristic value for turbo and non-turbo engines can be used.

Als Größe für die Gemischaufbereitung kann beispielweise ein Kennzeichnungswert für Magermotoren und Nicht-Magermotoren verwendet werden.As a size for the mixture preparation, for example, a characteristic value for lean-burn engines and non-lean-burn engines can be used.

Als Größe für die Kraftstoffqualität kann beispielweise ein Kennzeichnungswert verwendet werden, der durch teilweise bereits auch schon bekannte Verfahren zur Onboard-Erkennung der Kraftstoffqualität (z. B. ROZ oder MOZ) gebildet werden kann. Hierzu wird beispielsweise auf die DE 4330619 A1 verwiesen.As an example of the fuel quality, an identification value can be used, which can be formed by partially already known methods for onboard detection of the fuel quality (eg ROZ or MOZ). For this purpose, for example, on the DE 4330619 A1 directed.

Durch die Erfindung wird demnach ein Soll-Zündwinkel gebildet, der sowohl klopfverhindernd als auch wirkungsgradoptimal ist.By the invention, therefore, a desired ignition angle is formed, which is both knock-preventing and optimal efficiency.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigtIn the drawing, an embodiment of the invention is shown. It shows

1 eine schematische Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Steuergeräts und 1 a schematic schematic diagram of the control device according to the invention and

2 die zweite Funktionseinheit innerhalb des Steuergeräts 2 the second functional unit within the control unit

In 1 ist ein elektronisches Steuergerät 1 dargestellt, das für die Steuerung von Brennkraftmaschinen grundsätzlich bekannt ist. Das Steuergerät 1 erhält die für die Erfindung notwendigen Betriebsparameter, wie z. B. die Last L oder die Motortemperatur T. Diese Betriebparameter sind auch für andere bereits bekannte Steuerverfahren üblicherweise Eingangssignale für Brennkraftmaschinensteuergeräte.In 1 is an electronic control unit 1 illustrated, which is basically known for the control of internal combustion engines. The control unit 1 receives the necessary for the invention operating parameters such. As the load L or the engine temperature T. These operating parameters are also for other already known control methods usually input signals for engine control units.

Das erfindungsgemäße Steuergerät 1 weist eine erste Funktionseinheit 3 zur Vorgabe eines drehmomentoptimierten Bestwert-Zündwinkels BW (2) und eine zweite Funktionseinheit 2 zur Vorgabe eines Klopfgrenze-Zündwinkels TKG-A (2) auf. Die zweite Funktionseinheit 2 ist derart ausgestaltet, dass abhängig von vorgegebenen Betriebsparametern, z. B. der Motortemperatur T, der Last L und weiteren hier nicht näher dargestellte Betriebparametern, vor dem Auftreten eines tatsächlichen Klopfens ein theoretischer Klopfgrenze-Zündwinkel TKG-A (2) ermittelt wird. Im Block MIN des Steuergeräts 1 wird bezogen auf den Bestwert-Zündwinkel BW (2) und den theoretischen Kopfgrenze-Zündwinkel TKG-A (2) eine Minimalauswahl getroffen, um einen Soll-Zündwinkel ZZP (2) zu erhalten.The control device according to the invention 1 has a first functional unit 3 for specifying a torque-optimized best-value ignition angle BW ( 2 ) and a second functional unit 2 for specifying a knock limit firing angle TKG-A ( 2 ) on. The second functional unit 2 is designed such that depends on predetermined operating parameters, eg. B. the engine temperature T, the load L and other operating parameters not shown here, before the occurrence of an actual knock a theoretical knock limit firing angle TKG-A ( 2 ) is determined. In the block MIN of the controller 1 is referred to the best-value ignition angle BW ( 2 ) and the theoretical head limit firing angle TKG-A ( 2 ) a minimum selection is made to obtain a target ignition angle ZZP ( 2 ) to obtain.

In 2 ist auf der x-Achse die Last L und auf der y-Achse der Soll-Zündwinkel ZZP aufgetragen. Der Soll-Zündwinkel ZZP ergibt sich aus der Minimalauswahl des Bestwert-Zündwinkels BW und des theoretischen aktuellen Klopfgrenze-Zündwinkels TKG-A.In 2 the load L is plotted on the x-axis and the desired ignition angle ZZP on the y-axis. The desired ignition angle ZZP results from the minimum selection of the best-value ignition angle BW and the theoretical current knock-ignition angle TKG-A.

Der aktuelle theoretische Klopfgrenze-Zündwinkel TKG-A wird vorzugsweise ausgehend von einem normierten Ausgangszustand in Form eines theoretischen Klopfgrenze-Basiskennfeldes TKG-B vorgegeben, das beispielweise mit einem Auslegungskraftstoff mit bester Klopfqualität empirisch ermittelt, im elektronischen Steuergerät abgespeichert und abhängig von den oben angegebenen Betriebsparametern adaptiert wird. Die Adaption geht beispielsweise als berechnete Klopfgrenzänderung Delta KG in die Sollwertbestimmung ein. Dieser Verfahrensumfang ist in der Funktionseinheit 2 des Steuergeräts 1 enthalten.The current theoretical knock limit firing angle TKG-A is preferably determined on the basis of a normalized initial state in the form of a theoretical knock limit base map TKG-B, which is empirically determined, for example, with a design fuel of best knock quality, stored in the electronic control unit and dependent on the above-mentioned operating parameters is adapted. The adaptation, for example, enters the setpoint determination as calculated knock limit change Delta KG. This scope of procedure is in the functional unit 2 of the control unit 1 contain.

Somit ergibt sich durch die Erfindung für einen klopfbegrenzten Lastbereich KG-LB rechts vom Schnittpunkt des aktuellen theoretischen Klopfgrenze-Zündwinkel TKG-A mit dem Bestwert-Zündwinkel BW (ebenfalls beispielweise abhängig von verschiedenen Parameter als Kennlinie oder Kennfeld im Steuergerät abgespeichert) einen Bereich ZZP-KG, in dem bis an die theoretische Klopfgrenze gefahren werden kann. Links vom Schnittpunkt des aktuellen theoretischen Klopfgrenze-Zündwinkel TKG-A mit dem Bestwert-Zündwinkel BW ergibt sich für einen klopffreien Lastbereich BW-LB ein Bereich ZZP-BW, in dem klopffrei mit optimalem Drehmoment gefahren werden kann.Thus, for a knock-limited load range KG-LB on the right of the intersection of the current theoretical knock limit ignition angle TKG-A with the best-ignition angle BW (likewise stored, for example, as a characteristic curve or characteristic map in the control unit depending on various parameters), an area ZZP- KG, in which can be driven to the theoretical knock limit. To the left of the intersection of the current theoretical knock limit ignition angle TKG-A with the best-value ignition angle BW, there is a range ZZP-BW for a knock-free load range BW-LB in which knock-free driving with optimum torque is possible.

Claims (8)

Vorrichtung zur Bestimmung des Zündwinkels in einem Steuergerät für elektronische Steuerungen von Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen, wobei das Steuergerät eine erste Funktionseinheit zur Vorgabe eines drehmomentoptimierten Bestwert-Zündwinkels und eine zweite Funktionseinheit zur Vorgabe eines Klopfgrenze-Zündwinkels aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Funktionseinheit (2) derart ausgestaltet ist, dass abhängig von vorgegebenen Betriebsparametern (L, T) vor dem Auftreten eines tatsächlichen Klopfens ein theoretischer Klopfgrenze-Zündwinkel (TKG-A) ermittelt wird und dass bezogen auf den Bestwert-Zündwinkel (BW) und den theoretischen Kopfgrenze-Zündwinkel (TKG-A) eine Minimalauswahl getroffen wird.Device for determining the ignition angle in a control device for electronic controls of internal combustion engines in motor vehicles, wherein the control device has a first functional unit for specifying a torque-optimized best-value ignition angle and a second functional unit for specifying a knock-limit ignition angle, characterized in that the second functional unit ( 2 ) is configured such that depending on predetermined operating parameters (L, T) before the occurrence of an actual knock a theoretical knock limit firing angle (TKG-A) is determined and based on the best ignition angle (BW) and the theoretical head limit firing angle (TKG-A) a minimum selection is made. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der theoretische Klopfgrenze-Zündwinkel (TKG-A) ausgehend von einem Basiswert (TKB-B) abhängig von der Last (L) als ein Betriebsparameter adaptiert wird.Device according to claim 1, characterized in that the theoretical knock limit ignition angle (TKG-A) is adapted starting from a base value (TKB-B) as an operating parameter depending on the load (L). Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der theoretische Klopfgrenze-Zündwinkel (TKG-A) ausgehend von einem Basiswert (TKB-B) abhängig von der Motortemperatur (T) als ein Betriebsparameter adaptiert wird.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the theoretical knock limit ignition angle (TKG-A) is adapted starting from a base value (TKB-B) as an operating parameter depending on the engine temperature (T). Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der theoretische Klopfgrenze-Zündwinkel (TKG-A) ausgehend von einem Basiswert (TKB-B) abhängig von den Ventilsteuerparametern bei Brennkraftmaschinen mit variablen Ventilöffnungszeiten oder Ventilöffnungshüben adaptiert wird.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the theoretical knock limit ignition angle (TKG-A) is adapted starting from a base value (TKB-B) depending on the valve control parameters in internal combustion engines with variable valve opening times or valve opening strokes. Vorrichtung nach einem dir vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der theoretische Klopfgrenze-Zündwinkel (TKG-A) ausgehend von einem Basiswert (TKB-B) abhängig vom Brennverfahren der Brennkraftmaschine als ein Betriebsparameter adaptiert wird.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the theoretical knock limit ignition angle (TKG-A) is adapted starting from a base value (TKB-B) as an operating parameter as a function of the combustion method of the internal combustion engine. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der theoretische KlopfgrenzeZündwinkel (TKG-A) ausgehend von einem Basiswert (TKB-B) abhängig von der Luftfüllung als ein Betriebsparameter adaptiert wird. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the theoretical knock limit ignition angle (TKG-A), starting from a base value (TKB-B) is adapted as an operating parameter depending on the air charge. Vorrichtung- nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der theoretische KlopfgrenzeZündwinkel (TKG-A) ausgehend von einem Basiswert (TKB-B) abhängig von der Gemischaufbereitung als ein Betriebsparameter adaptiert wird.Device- according to one of the preceding claims, characterized in that the theoretical knock limit ignition angle (TKG-A), starting from a base value (TKB-B) is adapted depending on the mixture preparation as an operating parameter. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der theoretische Klopfgrenze-Zündwinkel (TKG-A) ausgehend von einem Basiswert (TKB-B) abhängig von der Kraftstoffqualität als ein Betriebsparameter adaptiert wird.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the theoretical knock limit firing angle (TKG-A) is adapted starting from a base value (TKB-B) depending on the fuel quality as an operating parameter.
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