DE102009008960B4 - Verfahren zur Regelung eines Verbrennungsmotors - Google Patents

Verfahren zur Regelung eines Verbrennungsmotors Download PDF

Info

Publication number
DE102009008960B4
DE102009008960B4 DE102009008960A DE102009008960A DE102009008960B4 DE 102009008960 B4 DE102009008960 B4 DE 102009008960B4 DE 102009008960 A DE102009008960 A DE 102009008960A DE 102009008960 A DE102009008960 A DE 102009008960A DE 102009008960 B4 DE102009008960 B4 DE 102009008960B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
combustion chamber
value
chamber temperature
temperature
brt
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102009008960A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102009008960A1 (de
Inventor
Dr. Böwing Robert
Hans-Bernhard Snuis
Dr. Spreitzer Karsten
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Caterpillar Energy Solutions GmbH
Original Assignee
MWM GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MWM GmbH filed Critical MWM GmbH
Priority to DE102009008960A priority Critical patent/DE102009008960B4/de
Priority to US13/138,361 priority patent/US20120103305A9/en
Priority to EP10709441A priority patent/EP2396528A2/de
Priority to PCT/EP2010/051743 priority patent/WO2010092129A2/de
Publication of DE102009008960A1 publication Critical patent/DE102009008960A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102009008960B4 publication Critical patent/DE102009008960B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/025Controlling 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/008Controlling each cylinder individually
    • F02D41/0087Selective cylinder activation, i.e. partial cylinder operation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F02P5/15Digital data processing
    • F02P5/152Digital data processing dependent on pinking
    • F02P5/1522Digital data processing dependent on pinking with particular means concerning an individual cylinder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1409Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method using at least a proportional, integral or derivative controller
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

Verfahren zur Regelung eines Hubkolbenmotors, bei dem eine Brennraumtemperatur (ϑBRT) in einem oder mehreren Zylindern (1) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündzeitpunkt in einem oder mehreren Zylindern (1) zylinderindividuell derart geregelt wird, dass die Brennraumtemperatur (lichst wenig abweicht, wobei die Regelung erst eingreift, wenn die jeweilige Brennraumtemperatur den Sollwert S maximal um einen Temperaturabweichungswert K1 übersteigt und auf eine Maximaltemperatur M1 ansteigt oder wenn die jeweilige Brennraumtemperatur unter den Sollwert S maximal um einen Wert K2 auf eine Minimaltemperatur M2 abfällt.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung eines Verbrennungsmotors bzw. eines Hubkolbenmotors, bei dem eine Brennraumtemperatur in einem oder mehreren Zylindern zur Verfügung gestellt wird.
  • Es ist insbesondere bei Großmotoren bereits bekannt, die Brennraumtemperatur eines oder mehrerer Zylinder mittels eines Thermoelementes zu erfassen, um eine Lambdaregelung ohne Lambdasonde zu gewährleisten. Die Brennraumtemperatur stellt dabei eine Ersatzgröße für das Mischungsverhältnis dar. Lambdasonden werden aufgrund begrenzter Langlebigkeit für Großmotoren nicht immer verwendet.
  • Die DE 198 08 829 A1 beschreibt einen Gasmotor mit einer Vorsteuereinrichtung und einer der Vorsteuereinrichtung vorgeschalteten Klopfüberwachungseinrichtung. Die Vorsteuereinrichtung verfügt u. a. über einen Temperatursensor zur Erfassung der Ladeluft- und/oder Gemischtemperatur, jedoch nicht der Brennraumtemperatur. Die Vorsteuereinrichtung generiert Sollwerte für die Ansteuerung der Stellglieder wie bspw. eine Zündzeitpunkt-Verstelleinrichtung. Die Klopfüberwachungseinrichtung hingegen weist einen Temperatursensor zur Erfassung der Brennraumtemperatur auf. In Abhängigkeit von der Brennraumtemperatur wird jedoch lediglich die Leistung des Diesel-Gasmotors zweistufig begrenzt oder ein Stoppsignal für den Gasmotor erzeugt. Eine Änderung bzw. Regelung des Zündwinkels bzw. des Zündzeitpunkts in Abhängigkeit von der erfassten Brennraumtemperatur ist nicht vorgesehen.
  • Die DE 102 57 994 A1 beschreibt eine Aktivierung der Klopfgrenzenregelung, d. h. eine Anpassung der Zündwinkel abhängig von einer Veränderung der Motortemperatur oder der Kühlmitteltemperatur, jedoch nicht der Brennraumtemperatur. Ähnliches beschreibt die DE 103 33 994 A1 , welche die Motortemperatur als Stellgröße für den Zündwinkel nennt. Hiermit wird der zylinderindividuelle Momentenbeitrag angepasst.
  • Die US 5,941,213 A beschreibt die Anwendung eines Wärmestromsensors innerhalb des Motorblocks und die Regelung des Zündwinkels in Abhängigkeit von dem in der zweiten Hälfte des Ausstoßhubes ermittelten Wärmestromwerts.
  • Die DE 38 33 124 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Überwachen einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei der die Berechnung einer Zylindertemperatur zwecks Überwachung des Zündzeitpunktes vorgenommen wird. Nur in dem Fall, in dem eine berechnete Zylindertemperatur einen oberen Grenzwert erreicht, wird wohl der Zündzeitpunkt individuell für den jeweiligen Zylinder nach spät verstellt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Motorregelung derart auszubilden, dass übermäßige Bauteilbelastungen vermieden und ein unterbrechungsfreier Betrieb sowie eine Verbesserung des Wirkungsgrades gewährleistet werden.
  • Bei der Verbrennung im Hubkolbenmotor treten von Zylinder zu Zylinder Unterschiede bei der Verbrennung und somit bei der Brennraumtemperatur, als Maß für die Verbrennung, auf. Die Unterschiede resultieren insbesondere aus Abweichungen im Luftverhältnis, in der Homogenität des Gemisches, in der Ladungsbewegung, in den Wandtemperaturen, in den Bauteiltoleranzen und im Öleintrag über Ventile und Kolben. Sie bewirken u. a. zylinderindividuelle Abweichungen von der optimalen Verbrennungsschwerpunktlage und von der Vollständigkeit des Kraftstoffumsatzes und führen damit zu einer Verschlechterung des Motorwirkungsgrades. Auf die beschriebenen Unterschiede in der Verbrennung von Zylinder zu Zylinder wird bisher regelungstechnisch nicht reagiert.
  • Außerdem können im Hubkolbenmotor in einzelnen oder mehreren Zylindern unkontrollierte Verbrennungszustände auftreten, insbesondere Glühzündungen und Vorentflammungen, die nicht durch die Beschleunigungsaufnehmer der Anti-Klopf-Regelung (AKR) erfasst werden. Die genannten unkontrollierten Verbrennungszustände führen zu einer erhöhten Bauteilbelastung sowie zu einer Verschlechterung des Motorwirkungsgrades und erzwingen im Extremfall eine Abstellung des Motors. Auf die beschriebene Verbrennungsproblematik wird bisher regelungstechnisch nicht reagiert.
  • Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und einen Hubkolbenmotor nach Anspruch 11. Erfindungsgemäß wird der Zündzeitpunkt in einem oder in mehreren Zylindern zylinderindividuell derart reguliert, dass die Brennraumtemperatur im Zylinder von einem vorgegebenen Sollwert S möglichst wenig abweicht, wobei die Regelung erst eingreift, wenn die jeweilige Brennraumtemperatur den Sollwert S maximal um einen Temperaturabweichungswert K1 übersteigt und auf eine Maximaltemperatur M1 ansteigt oder wenn die jeweilige Brennraumtemperatur den Sollwert S maximal um einen Wert K2 unterschreitet und auf eine Minimaltemperatur M2 abfällt. Die Brennraumtemperatur ist dabei die Temperatur, die sich am Thermoelement während des Betriebs des Verbrennungsmotors im zeitlichen Mittel einstellt. Durch die Vermeidung einer zu großen bzw. zu kleinen Brennraumtemperatur kann zum einen eine Verringerung der Unterschiede in der Verbrennung von Zylinder zu Zylinder, also eine Gleichstellung der Zylinder und damit eine Verbesserung des Wirkungsgrades erreicht werden. Zum anderen kann eine Verringerung unkontrollierter Verbrennungszustände in einzelnen oder mehreren Zylindern, die nicht von der Anti-Klopf-Regelung erkannt werden, und damit eine Verringerung der Bauteilbelastung und/oder ein Abschalten des Motors verhindert werden.
  • Der Sollwert S muss nicht statisch sein. Er kann auch in Abhängigkeit von den die Verbrennung beeinflussenden Parametern wie die Laststufe oder der eingesetzte Brennstoff variiert werden. Meist findet eine Zuordnung zwischen dem Sollwert und der Motorleistung in Abhängigkeit von dem NOx-Gehalt des Abgases Anwendung.
  • Im Falle der Regelung eines Ottomotors wird der Zeitpunkt der Fremdzündung verändert, während bei der Regelung eines Dieselmotors der Zeitpunkt der Einspritzung geregelt wird.
  • Eine Verringerung der Unterschiede in der Verbrennung von Zylinder zu Zylinder und eine Verbesserung des Wirkungsgrades wird also dadurch erreicht, dass die mittlere Brennraumtemperatur in jedem Zylinder mit einem Thermoelement gemessen und die Zündung nachfolgend zylinderindividuell so geregelt wird, dass sich in jedem Zylinder etwa die gleiche mittlere Brennraumtemperatur einstellt. Die Verstellung des Einzelzylinder-Zündzeitpunktes bzw. Zündwinkels erfolgt dabei in Abhängigkeit von der Abweichung der Einzelzylinder-Brennraumtemperatur von einem Sollwert. Dieser kann der Brennraumtemperatur-Mittelwert aller Zylinder sein. Das Maß der Zündzeitpunkt-Verstellung, insbesondere Maximal- und Minimalwert, sowie die weiteren Regelungskonstanten sind parametrierbar. Im einfachsten Fall handelt es sich um die Verstärkung eines P-Reglers.
  • Vorteilhaft kann es auch sein, wenn in dem Fall, in dem die Brennraumtemperatur den Sollwert S um einen Wert K1 übersteigt, der Zündzeitpunkt des jeweiligen Zylinders um einen Wert Z1 nach spät verstellt wird, mit 0 < K1 <= A1, 5 K <= A1 <= 20 K, 0° <= Z1 <= Zm und 10° <= Zm <= 40°.
  • Sobald die Brennraumtemperatur vom Sollwert nach oben abweicht, wird der Zündzeitpunkt nach spät verstellt, sodass die Brennraumtemperatur wieder absinkt.
  • Entsprechend kann es vorteilhaft sein, wenn in dem Fall, in dem die Brennraumtemperatur unter den Sollwert S um einen Wert K2 abfällt, der Zündzeitpunkt des jeweiligen Zylinders um einen Wert Z2 nach früh verstellt wird, mit 0 < K2 <= A2, 5 K <= A2 <= 20 K, 0° <= Z2 <= Zm und 10° <= Zm <= 20°.
  • Die Nachregelung des Zündzeitpunktes gilt auch im Falle der Abweichung der Brennraumtemperatur nach unten.
  • Wenn die Brennraumtemperatur in den Zylindern derart eingestellt wird, dass die Brennraumtemperaturen der verschiedenen Zylinder maximal um einen Wert dK abweichen, mit 5 K <= dK <= 20 K, dann ist eine kritische Bauteilbelastung aufgrund verschiedener Verbrennungseigenschaften der Zylinder nahezu auszuschließen. Eine gleichmäßige Lastverteilung unter den Zylindern ist gewährleistet.
  • Die Einstellung des Wertes K1 bzw. K2 als Maß für die zulässige Abweichung vom Sollwert S erfolgt vorzugsweise auf dem Prüfstand, so dass der Wirkungsgrad optimiert wird.
  • Ergänzend kann es vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass im Falle, in dem die Brennraumtemperatur eines Zylinders einen Grenzwert G1 über dem Sollwert S erreicht oder überschreitet, der Zündzeitpunkt des jeweiligen Zylinders um einen Wert Z3 nach spät verstellt wird, mit S + K3a <= G1 <= S + K3b, 5 K <= K3a <= 20 K oder K3a = 10 K, 80 K <= K3b <= 200 K oder K3b = 120 K und 10° <= Z3 <= 40°.
  • Alternativ oder ergänzend zu der einleitend beschriebenen Regelung der Brennraumtemperatur auf den gewünschten Sollwert, ist eine Überwachung der Brennraumtemperatur dahin gehend vorgesehen, dass bei einem sprunghaften Anstieg der Brennraumtemperatur auf bzw. über den Grenzwert G1 eine entsprechende Änderung des Zündzeitpunktes erfolgt.
  • Dabei kann der Zündzeitpunkt des jeweiligen Zylinders sprungartig um den Wert Z3 nach spät verstellt werden oder die Zündung des jeweiligen Zylinders für einen oder mehrere Zyklen abgeschaltet werden und/oder die Kraftstoffzufuhr insgesamt abgestellt werden.
  • Glühzündungen und Vorentflammungen können somit abklingen. Wenn die Glühzündungen oder Vorentflammungen zu lange andauern, sollte die Zündung des Zylinders für einige Zyklen abgeschaltet werden, damit eine kritische Verbrennung und die damit einhergehenden Nachteile für die Bauteilbelastung und für den Wirkungsgrad verhindert werden. Im Falle des Dieselmotors würde die Kraftstoffeinspritzung des Zylinders unterbrochen werden. Sollten diese Mittel nicht greifen, wäre sowohl beim Ottomotor als auch beim Dieselmotor die Kraftstoffzufuhr insgesamt zu unterbrechen, was mit einem Stillstand des Motors einhergehen würde. Dies gilt es zu vermeiden.
  • Eine Verringerung der unkontrollierten Verbrennungszustände in einzelnen oder mehreren Zylindern, die nicht von der Antiklopfregelung erkannt werden, und eine Verbesserung des Wirkungsgrades wird also dadurch erreicht, dass die mittlere Brennraumtemperatur in jedem Zylinder mit einem Thermoelement gemessen und die Zündung nachfolgend zylinderindividuell geregelt wird. Bei einem spontanen Anstieg der Brennraumtemperatur einzelner oder mehrerer Zylinder über einen definierten Sollwert führt eine sprungartige Verstellung des Zündzeitpunktes bzw. Zündwinkels zu einer verringerten Bauteilbelastung und verhindert, dass der Motor abgestellt werden muss.
  • Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung kann es von Vorteil sein, wenn der Zündzeitpunkt zylinderindividuell nach früh verstellt wird, die Zündung wieder zugeschaltet wird und/oder Kraftstoff wieder zugeführt wird, sobald die Brennraumtemperatur des jeweiligen Zylinders auf einen Aktivierungswert A abgesunken ist, mit G1 – 5 K >= A >= G1 – 200 K oder G1 – 10 K >= A >= G1 – 100 K oder S1 + 100 K >= A >= S1.
  • Mit der Anwendung eines praktikablen Aktivierungswertes A, der nicht zwingend statisch ausgebildet sein muss, sondern während des Betriebs variiert werden kann, ist die Rückkehr zur normalen Regelung des Zündzeitpunktes nach dem Sollwert S, wie oben beschrieben, möglich. Der Aktivierungswert A kann auch in Abhängigkeit der die Verbrennung beeinflussenden Parameter, wie einleitend ausgeführt, variiert werden. Sobald die Brennraumtemperatur des oder der betroffenen Zylinder wieder unter einen definierten Grenzwert fällt bzw. den Aktivierungswert erreicht, wird die Zündung nachfolgend zylinderindividuell geregelt.
  • In diesem Zusammenhang kann es von Vorteil sein, dass im Falle, in dem die Brennraumtemperatur eines Zylinders einen Grenzwert G2 unter dem Sollwert S erreicht oder unterschreitet, der Zündzeitpunkt des jeweiligen Zylinders um einen Wert Z4 sprungartig oder schrittweise nach früh verstellt wird, mit S – K4a <= G1 <= S – K4b, 80 K <= K4a <= 120 K oder K4a = 100 K, 5 K <= K4b <= 15 K oder K4b = 10 K und 5° <= Z4 <= 20°.
  • Somit wird eine entsprechende Regelung beim Absinken der Brennraumtemperatur gewährleistet.
  • Vorteilhaft kann es ferner sein, wenn als Sollwert S ein Mittelwert der Brennraumtemperaturen mehrerer oder aller Zylinder betrachtet wird, deren Temperatur erfasst wird. Der Sollwert S variiert in diesem Fall. Sollte die Brennraumtemperatur in allen Zylindern gleichermaßen ansteigen oder abfallen, so würde die Regelung nach dem Sollwert S, sofern er nicht vom NOx-Wert abhängig ist, nicht greifen, da der Sollwert, als reiner Mittelwert ebenfalls ansteigen bzw. abfallen würde. Die Grenzwertregelung würde dann einen gewünschten Regeleingriff sicherstellen.
  • Der Einsatz der mittleren Brennraumtemperatur eines Zylinders, die während des Betriebes erfasst wird, als Brennraumtemperatur, macht das Verfahren sehr einfach und nachvollziehbar. Das Thermoelement hat eine praktikable Position und erfasst die dort entstehenden Temperaturen. Aufgrund des zeitlichen Auflösungsverhaltens des Thermoelementes wird somit ein relativ gleichmäßiger Verlauf der Brennraumtemperatur ermittelt.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigen
  • 1 ein Regelungsschema;
  • 2 ein T/t-Diagramm des Temperaturverlaufs der Brennraumtemperaturen unter Einfluss der verschiedenen Regelungen des Zündzeitpunktes.
  • Mittels eines in 1 dargestellten Regelkreises 2 wird der Regelalgorithmus für die erfindungsgemäße Regelung eines Zündzeitpunktes bzw. Zündwinkels ZW umgesetzt.
  • Eine mittlere Brennraumtemperatur ϑ BRT aller Zylinder 1 wird als Sollwert S abgeglichen mit einer tatsächlich im Zylinder 1 ermittelten durchschnittlichen Brennraumtemperatur ϑBRT.
  • Die Einstellung des Zündwinkels ZW erfolgt durch Einsatz eines P-Reglers 4 unter Einfluss eines beim Abgleich ermittelten Temperaturunterschieds Δϑ unter Anwendung einer Proportionalitätskonstanten K sowie einer Stellgrößenbegrenzung 5, bestehend aus einem Steuerglied 3, bei der eine maximale und eine minimale Änderung ΔZW des Zündwinkels ZW berücksichtigt wird und welche letztlich die Änderung ΔZW des Zündwinkels ZW ausgibt.
  • Nach Abgleich bzw. Anpassung des Zündwinkels ZW mit der Änderung ΔZW des Zündwinkels ZW erfolgt die veränderte zylinderindividuelle Verbrennung und die sich neu einstellende Brennraumtemperatur ϑBRT des jeweiligen Zylinders 1 wird erfasst.
  • 2 zeigt ein Diagramm der Brennraumtemperatur ϑBRT in Kelvin [K] über der Zeit t in Sekunden [s], eingeteilt in drei Phasen I, II und III für die die verschiedenen Regelungsvarianten aufgezeigt sind.
  • Gemäß Phase I werden vier Brennraumtemperaturen T1, T2, T3 und T4 erfasst. Alle Brennraumtemperaturen sind unterschiedlich hoch und variieren etwas. Ein Sollwert S, als Mittelwert der vier Temperaturen, ist ebenfalls dargestellt. Er variiert auch über die Zeit [t].
  • Gemäß Phase II werden Abweichungen der jeweiligen Brennraumtemperatur T1, T2, T3 und T4 vom Sollwert S erfasst und durch Eingriff in den Zündzeitpunkt geregelt. Dabei darf die jeweilige Brennraumtemperatur den Sollwert S maximal um einen Temperaturabweichungs-Wert K1 übersteigen und auf eine Maximaltemperatur Ml ansteigen oder unter den Sollwert S maximal um einen Wert K2 auf eine Minimaltemperatur M2 abfallen, bevor die Regelung eingreift. Die Temperaturenabweichungen K1, K2 sind dabei auf den Sollwert S bezogen. Vorzugsweise liegt die Abweichung der Brennraumtemperaturen T1–T4 innerhalb eines Temperaturbereiches dK von 5 K bis 20 K.
  • Gemäß Phase III wird die jeweilige Brennraumtemperatur T1–T4 auf ein Erreichen oder ein Überschreiten bzw. ein Unterschreiten eines Grenzwertes G1 bzw. G2 überwacht. Der Grenzwert G1 bzw. G2 ist dabei abhängig von Temperaturabweichungen K3a, K3b, K4a, K4b, bezogen auf den Sollwert S. Der obere Grenzwert G1 bewegt sich zwischen dem maximalen Temperaturwert S + K3b und dem minimalen Temperaturwert S + K3a. Der untere Grenzwert G2 bewegt sich zwischen dem unteren, minimalen Temperaturwert S – K4a und dem oberen Temperaturwert S – K4b. Sobald eine Brennraumtemperatur T2 den eingestellten Grenzwert G1 erreicht, erfolgt eine entsprechende und deutliche Regelung des Zündzeitpunktes nach spät oder eine Abschaltung der Zündung, sodass die Brennraumtemperatur T2 wieder absinkt. Sobald die Brennraumtemperatur T2 einen Aktivierungswert A erreicht, wird der Zündzeitpunkt wieder nach früh verstellt bzw. die Zündung wieder aktiviert. In einem nicht dargestellten Fall, in dem eine Brennraumtemperatur den eingestellten unteren Grenzwert G2 erreicht, erfolgt eine entsprechende Regelung des Zündzeitpunktes nach früh.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Zylinder
    2
    Regelkreis
    3
    Steuerglied
    4
    P-Regler
    5
    Stellgrößenbegrenzung
    A
    Aktivierungswert der BRT
    dK
    Temperaturbereich
    G1
    Grenzwert
    G2
    Grenzwert
    K
    Proportionalitätskonstante
    K1
    Temperaturabweichung
    K2
    Temperaturabweichung
    K3a
    Temperaturabweichung
    K3b
    Temperaturabweichung
    K4a
    Temperaturabweichung
    K4b
    Temperaturabweichung
    M1
    Maximaltemperatur
    M2
    Minimaltemperatur
    S
    Sollwert der BRT
    T1
    Brennraumtemperatur, BRT
    T2
    Brennraumtemperatur, BRT
    T3
    Brennraumtemperatur, BRT
    T4
    Brennraumtemperatur, BRT
    Zm
    maximale Zündwinkelverstellung
    ZW
    Zündwinkel
    ϑ BRT
    mittlere Brennraumtemperatur
    ϑBRT
    Brennraumtemperatur Temperaturunterschied
    ΔZW
    Änderung des Zündwinkels ZW

Claims (11)

  1. Verfahren zur Regelung eines Hubkolbenmotors, bei dem eine Brennraumtemperatur (ϑBRT) in einem oder mehreren Zylindern (1) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündzeitpunkt in einem oder mehreren Zylindern (1) zylinderindividuell derart geregelt wird, dass die Brennraumtemperatur (ϑBRT) von einem vorgegebenen Sollwert S möglichst wenig abweicht, wobei die Regelung erst eingreift, wenn die jeweilige Brennraumtemperatur den Sollwert S maximal um einen Temperaturabweichungswert K1 übersteigt und auf eine Maximaltemperatur M1 ansteigt oder wenn die jeweilige Brennraumtemperatur unter den Sollwert S maximal um einen Wert K2 auf eine Minimaltemperatur M2 abfällt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fall, in dem die Brennraumtemperatur (ϑBRT) den Sollwert S um einen Wert K1 übersteigt, der Zündzeitpunkt des jeweiligen Zylinders (1) um einen Wert Z1 nach spät verstellt wird, mit 0 < K1 <= A1, 5 K <= A1 <= 20 K, 0° <= Z1 <= Zm und 10° <= Zm <= 40°.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fall, in dem die Brennraumtemperatur (ϑBRT) unter den Sollwert S um einen Wert K2 abfällt, der Zündzeitpunkt des jeweiligen Zylinders (1) um einen Wert Z2 nach früh verstellt wird, mit 0 < K2 <= A2, 5 K <= A2 <= 20 K, 0° <= Z2 <= Zm und 10° <= Zm <= 20°.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennraumtemperatur (ϑBRT) in den Zylindern (1) derart eingestellt wird, dass die Brennraumtemperaturen (ϑBRT) der verschiedenen Zylinder (1) maximal in einem Temperaturbereich dK um den Sollwert S schwanken, mit 5 K <= dK <= 20 K.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle in dem die Brennraumtemperatur (ϑBRT) eines Zylinders (1) einen Grenzwert G1 über dem Sollwert S erreicht oder überschreitet, der Zündzeitpunkt des jeweiligen Zylinders (1) um einen Wert Z3 nach spät verstellt wird, mit S + K3a <= G1 <= S + K3b, 5 K <= K3a <= 20 K oder K3a = 10 K 80 K <= K3b <= 200 K oder K3b = 120 K und 10° <= Z3 <= 40°.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündzeitpunkt des jeweiligen Zylinders (1) um den Wert Z3 sprungartig nach spät verstellt wird oder die Zündung des jeweiligen Zylinders (1) für einen oder mehrere Zyklen abgeschaltet wird und/oder die Kraftstoffzufuhr abgestellt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündzeitpunkt zylinderindividuell nach früh verstellt wird, die Zündung wieder zugeschaltet wird und/oder Kraftstoff wieder zugeführt wird, sobald die Brennraumtemperatur (ϑBRT) des jeweiligen Zylinders (1) auf einen Aktivierungswert A abgesunken ist, mit G1 – 5 K >= A >= G1 – 200 K oder G1 – 10 K >= A >= G1 – 100 K oder S1 + 100 K >= A >= S1.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle, in dem die Brennraumtemperatur (ϑBRT) eines Zylinders (1) einen Grenzwert G2 unter dem Sollwert S erreicht oder unterschreitet, der Zündzeitpunkt des jeweiligen Zylinders (1) um einen Wert Z4 nach früh verstellt wird, mit S – K4a <= G1 <= S – K4b, 80 K <= K4a <= 120 K oder K4a = 100 K, 5 K <= K4b <= 15 K oder K4b = 10 K und 5° <= Z4 <= 20°.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Sollwert S ein Mittelwert ( ϑ BRT) der Brennraumtemperaturen (ϑBRT) mehrerer oder aller Zylinder (1) betrachtet wird, deren Temperatur erfasst wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Brennraumtemperatur (ϑBRT) die mittlere Brennraumtemperatur eines Zylinders (1) während des Betriebes betrachtet wird.
  11. Hubkolbenmotor (10), der nach einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche gesteuert und/oder geregelt wird.
DE102009008960A 2009-02-13 2009-02-13 Verfahren zur Regelung eines Verbrennungsmotors Active DE102009008960B4 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009008960A DE102009008960B4 (de) 2009-02-13 2009-02-13 Verfahren zur Regelung eines Verbrennungsmotors
US13/138,361 US20120103305A9 (en) 2009-02-13 2010-02-11 Method for regulating a combustion engine
EP10709441A EP2396528A2 (de) 2009-02-13 2010-02-11 Verfahren zur regelung eines verbrennungsmotors
PCT/EP2010/051743 WO2010092129A2 (de) 2009-02-13 2010-02-11 Verfahren zur regelung eines verbrennungsmotors

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009008960A DE102009008960B4 (de) 2009-02-13 2009-02-13 Verfahren zur Regelung eines Verbrennungsmotors

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102009008960A1 DE102009008960A1 (de) 2010-10-14
DE102009008960B4 true DE102009008960B4 (de) 2012-02-02

Family

ID=42357614

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009008960A Active DE102009008960B4 (de) 2009-02-13 2009-02-13 Verfahren zur Regelung eines Verbrennungsmotors

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20120103305A9 (de)
EP (1) EP2396528A2 (de)
DE (1) DE102009008960B4 (de)
WO (1) WO2010092129A2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014219995A1 (de) 2014-10-02 2016-04-07 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Kühlung eines Kolbens einer Brennkraftmaschine und Steuergerät

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT516669B1 (de) * 2014-11-24 2016-08-15 Ge Jenbacher Gmbh & Co Og Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
JP6470572B2 (ja) * 2015-01-08 2019-02-13 三菱重工エンジン&ターボチャージャ株式会社 ノッキング制御方法
DE102022202952A1 (de) 2022-03-25 2023-09-28 Psa Automobiles Sa Verfahren zum Bauteilschutz eines in einem Brennraum eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs angeordneten Bauteils sowie verbrennungsmotorisch angetriebenes Kraftfahrzeug, das nach einem derartigen Verfahren betreibbar ist

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3833124A1 (de) * 1987-09-29 1989-05-03 Mitsubishi Electric Corp Vorrichtung zum ueberwachen einer brennkraftmaschine mit innerer verbrennung
DE19808829A1 (de) * 1998-03-03 1999-09-09 Man B & W Diesel Ag Gasmotor
DE19859074A1 (de) * 1998-12-21 2000-06-29 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Regelung der Laufruhe eines Verbrennungsmotors
DE10257994A1 (de) * 2002-12-12 2004-07-01 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Zündwinkelbestimmung
DE10333994A1 (de) * 2003-07-25 2005-03-10 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4471737A (en) * 1973-02-28 1984-09-18 John A. McDougal Internal combustion engine ignition system
US4424783A (en) * 1981-11-11 1984-01-10 General Motors Corporation Combustion chamber inlet temperature corrected combustion initiation timing
US5150300A (en) * 1989-02-23 1992-09-22 Mitsubishi Jidosha Kogyo K.K. Ignition timing controller for spark-ignition internal combustion engine using estimated cylinder wall temperature
JP2592342B2 (ja) * 1990-03-22 1997-03-19 日産自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JPH0481574A (ja) * 1990-07-20 1992-03-16 Mitsubishi Motors Corp 火花点火式内燃エンジンの点火時期制御装置
US5875763A (en) * 1994-06-22 1999-03-02 Unison Industries Limited Partnership Internal combustion engine with temperature dependent timing of spark event
JP2978964B2 (ja) 1996-08-30 1999-11-15 本田技研工業株式会社 内燃機関の制御装置
JPH10110647A (ja) * 1996-10-04 1998-04-28 Fuji Heavy Ind Ltd エンジンの燃焼制御装置
DE19651238C2 (de) * 1996-12-10 2001-06-21 Bosch Gmbh Robert Einrichtung Bestimmung des Zündwinkels einer Brennkraftmaschine
DE19740365A1 (de) * 1997-09-13 1999-03-18 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Bestimmung des Zündwinkels in Zündanlagen für Brennkraftmaschinen
DE19754353C2 (de) * 1997-12-08 2003-04-17 Man B & W Diesel Ag Gasmotor
JP3362657B2 (ja) * 1998-01-30 2003-01-07 トヨタ自動車株式会社 スパークアシスト式自着火内燃機関
DE10026755A1 (de) * 2000-05-30 2001-12-06 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Klopfregelung eines Verbrennungsmotors insbesondere eines Fahrzeugs
DE10042381A1 (de) * 2000-08-29 2002-03-28 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Steuerung des Verdichtungsverhältnisses an einer Verbrennungskraftmaschine
DE10051974A1 (de) * 2000-10-20 2002-05-02 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Klopfregelung einer Brennkraftmaschine und entsprechende Vorrichtung
JP2002180894A (ja) * 2000-12-12 2002-06-26 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
US7021286B2 (en) * 2004-02-20 2006-04-04 Nissan Motor Co., Ltd. Ignition timing control for internal combustion engine
EP1571331B1 (de) * 2004-02-20 2010-06-16 Nissan Motor Co., Ltd. Zündsteuerungssystem für eine Brennkraftmaschine
JP4075818B2 (ja) * 2004-02-20 2008-04-16 日産自動車株式会社 内燃機関の点火時期制御装置
JP2005307844A (ja) * 2004-04-21 2005-11-04 Kokusan Denki Co Ltd 2サイクル内燃機関用点火制御方法及び点火制御装置
DE102006027591B4 (de) * 2006-06-14 2012-03-08 Caterpillar Motoren Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3833124A1 (de) * 1987-09-29 1989-05-03 Mitsubishi Electric Corp Vorrichtung zum ueberwachen einer brennkraftmaschine mit innerer verbrennung
DE19808829A1 (de) * 1998-03-03 1999-09-09 Man B & W Diesel Ag Gasmotor
DE19859074A1 (de) * 1998-12-21 2000-06-29 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Regelung der Laufruhe eines Verbrennungsmotors
DE10257994A1 (de) * 2002-12-12 2004-07-01 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Zündwinkelbestimmung
DE10333994A1 (de) * 2003-07-25 2005-03-10 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014219995A1 (de) 2014-10-02 2016-04-07 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Kühlung eines Kolbens einer Brennkraftmaschine und Steuergerät

Also Published As

Publication number Publication date
EP2396528A2 (de) 2011-12-21
WO2010092129A3 (de) 2010-10-21
US20120103305A9 (en) 2012-05-03
US20110290215A1 (en) 2011-12-01
WO2010092129A2 (de) 2010-08-19
DE102009008960A1 (de) 2010-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AT513359B1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
AT513139B1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE102010064186B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von unkontrollierten Verbrennungen in einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges
AT511001B1 (de) Verfahren zum betreiben einer über wenigstens zwei zylinder verfügenden brennkraftmaschine
DE102009047830A1 (de) Verfahren zum Steuern der Impulsbreite eines Kraftstoffeinspritzventils in einem Motor mit Kompressionszündung
DE102015111521A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern des Betriebs eines Verbrennungsmotors
DE102012221249B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen von Glühzündungen bei einer Verbrennungskraftmaschine
DE102012208784B3 (de) Minimierung der Verbrennungsgeräusche einer Brennkraftmaschine basierend auf einer Erkennung einer Instabilität der Lage des Maximums eines Zylinderdruckgradienten
DE102009008960B4 (de) Verfahren zur Regelung eines Verbrennungsmotors
DE102011102029A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betreiben eines verbrennungsmotors in einem verbrennungsmodus mit homogener kompressionszündung
DE112014005759T5 (de) Steuerungseinrichtung für Verbrennungsmotor und Verfahren zur Abschätzung eines Kompressionsverhältnisses
EP3599359B1 (de) Verfahren zum steuern und/oder regeln des betriebs eines verbrennungsmotors, insbesondere eines verbrennungsmotors eines kraftfahrzeugs, insbesondere zumindest teilweise arbeitend nach dem miller-verfahren
DE112015006302B4 (de) Verfahren und vorrichtung zum steuern des betriebs einer brennkraftmaschine
EP2601397A2 (de) Adaptionsverfahren zur einspritzventilansteuerung und zylindergleichstellung
DE102015217812B4 (de) Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor
DE10012025A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine
DE10115966A1 (de) Verfahren zur Steuerung einer Kraftstoffzumessung im Mehrfacheinspritzungsbetrieb
DE10303705B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer mit Kraftstoffdirekteinspritzung arbeitenden Brennkraftmaschine
EP0648930A2 (de) Klopfregel- und Klopfüberwachungsverfahren für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit einem speziellen Klopfdetektionszylinder
DE102006035282A1 (de) Verfahren zur Reduzierung des Moments einer Brennkraftmaschine
DE102009037489B4 (de) Steuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor
AT517216B1 (de) Brennkraftmaschine mit einer Regeleinrichtung
DE102014203126B3 (de) Verfahren zum Überwachen der einem Verbrennungsmotor tatsächlich zugeführten Kraftstoffmenge
DE10350661A1 (de) Steuervorrichtung für die Kraftstoffeinspritzung in einem Verbrennungsmotor vom Direkteinspritzungs-Typ und Steuerverfahren für die Kraftstoffeinspritzung
DE102016224643A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine sowie Brennkraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final

Effective date: 20120503

R082 Change of representative

Representative=s name: KRAMER - BARSKE - SCHMIDTCHEN, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: KRAMER - BARSKE - SCHMIDTCHEN, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: CATERPILLAR ENERGY SOLUTIONS GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: MWM GMBH, 68167 MANNHEIM, DE

Effective date: 20140224

R082 Change of representative

Representative=s name: KRAMER BARSKE SCHMIDTCHEN PATENTANWAELTE PARTG, DE

Effective date: 20140210

Representative=s name: KRAMER BARSKE SCHMIDTCHEN PATENTANWAELTE PARTG, DE

Effective date: 20140224

Representative=s name: KRAMER - BARSKE - SCHMIDTCHEN, DE

Effective date: 20140210

Representative=s name: KRAMER - BARSKE - SCHMIDTCHEN, DE

Effective date: 20140224