DE3313036A1 - Vorrichtung zur verhinderung des klopfenden betriebs bei brennkraftmaschinen - Google Patents
Vorrichtung zur verhinderung des klopfenden betriebs bei brennkraftmaschinenInfo
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Description
η 18494
l.k.1983 Ve/Hm
ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1
Vorrichtung zur Verhinderung des klopfenden Betriebs "bei Brennkraftmaschinen
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach der
Gattung des Hauptanspruchs, Aus der DE-OS 30 09 0U6 und
der DE-OS 31 k2 729 sind Regelvorrichtungen bekannt,
durch die "bei Auftreten von klopfender Verbrennung in Brennkraftmaschinen insbesondere der Zündzeitpunkt
stufenweise nach spät verstellt wird, um nach einer gewissen
Zeit nach Ausbleiben klopfender Verbrennungsvorgänge wieder stufenweise auf den ursprünglichen Wert
zurückgeführt zu werden. Die Aufbereitung der durch einen Klopfsensor erfaßten Klopfsignale erfolgt dabei
vorzugsweise durch Vergleich mit einem Referenzsignal
gemäß der DE-OS 31 37 016, bzw. der DE-OS 33 O85 U1.
Anstelle der Veränderung des Zündzeitpunkts können auch stufenweise Veränderungen anderer Kraftfahrzeugfunktionen
vorgenommen werden, die einen Einfluß auf
das Klopfverhalten ausüben. So kann beispielsweise beim Auftreten klopfender Verbrennungsvorgänge das Verbrennungsgemisch
angefettet, der Einspritzzeitpunkt verändert oder bei Turbomotoren der Ladedruck abgesenkt werden.
Schließlich besteht noch die Möglichkeit der Zugabe von Mitteln zur Erreichung einer höheren Klopffestigkeit
in das Verbrennungsgemisch sowie die Beeinflussung eines Abgasrückführungskreises.
Die stufenweise Veränderung einer solchen Funktion und die stufenweise Rückführung auf den ursprünglichen
Wert bewirken, daß zum einen eine möglichst geringe Veränderung der ursprünglichen Funktion angestrebt
wird und die Wirkung auf das Fahrverhalten möglichst sanft und ruckfrei erfolgen soll. Dabei erfolgt die
stufenweise Verschiebung in immer gleicher Weise, etwa als Funktion der Drehzahl und/oder der Klopfintensität.
Es hat sich nun gezeigt, daß in transienten Zuständen der Brennkraftmaschinen, also z.B. bei Beschleunigungszuständen
oder Zuständen, die durch eine Lasterhöhung hervorgerufen worden sind, die stufenweise Rückführung
der beeinflußten Funktion im Gegensatz zu den stationären und quasistationären Zuständen zu langsam ist.' Während
des transienten Zustandes kann sich nämlich der anzustrebende Idealwert der beeinflußten Funktion, z.B.
der Zündzeitpunkt j so stark und schnell verändern, daß eine langsame, stufenweise Rückführung auf den
ursprünglichen Wert nicht wünschenswert ist und zu falschen, ungünstigen Betriebsverhältnissen der Brennkraftmaschine
führt.
Vorteile der Erfindung
3313U3Ö
::-:--oV 18494
_5
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß bei Erkennung eines transienten Zustandes
die Rückführungsgeschwindigkeit auf die Normalfunktion verändert wird indem diese Rückführung nunmehr sehr
schnell erfolgt. Dadurch kann ausgehend von diesem jetzt schnell erreichten Ausgangswert der neue Arbeitspunkt, also ein den neuen Verhältnissen angepaßter
Funktionswert eingestellt werden, von dem aus dann die Klopfregelung bei Bedarf wieder eingreifen kann. Auf
diese Weise ist eine schnellere Anpassung an veränderte Betriebsbedingungen und ein verbessertes dynamisches
Verhalten gewährleistet.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen
der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist die Steuerung der Verstellgeschwindigkeit
der stufenförmigen Verstellung in Abhängigkeit
der transienten Punktion, also z.B. in Abhängigkeit der Beschleunigung. Dadurch können transiente
Zustände unterschiedlicher Stärke bezüglich der Einstellung eines neuen Funktionswerts optimal berücksichtigt
werden.
Zur Unterstützung dieser schnelleren Anpassung an
veränderte Betriebsbedingungen kann vorteilhaft auch ein Eingriff in die Klopferkennung selbst vorgenommen
werden. Durch Eingriff in den Nachführungsfaktor k und/oder den Bewertungsfaktor m für die Bildung
des Referenzpegels bei der Klopferkennung kann
während eines solchen transienten Zustandes, während dem das Motorgeräusch üblicherweise ansteigt, die
Klopferkennung dynamischer gestaltet und die Ansprechschwelle
erhöht werden. Dadurch kann wirksam verhindert
494
werden, daß infolge des transienten Zustande? selbst,
also durch die Erhöhung des Motorgeräuschs, fälschlicherweise eine klopfende Verbrennung erkannt werden.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Blockschaltbild
des Ausführungsbeispiels und Figur 2 ein Signaldiagramm
zur Erläuterung der Wirkungsweise.
Beschreibung des Ausführungsbeispieles
Ein Klopfsensor 10 ist über eine Signalaufbereitungsschaltung 11 einmal direkt mit einem Eingang eines
Komparators 12 und zum anderen über eine Re'ferenzwertbildungsstufe
13 mit dem zweiten Eingang dieses Komparators 12 verbunden. Wie in der eingangs aufgeführten
DE-OS 31 37 016 näher beschrieben ist, werden
in einer solchen Signalaufbereitungsschaltung die Signale des Klopfsensors 10 verstärkt, über einen
Bandpaß gefiltert und dann z.B. über einen Gleichrichter demoduliert. Es kann noch zusätzlich ein Regler
vorgesehen sein, der aus dem demodulierten Signal eine Stellgröße derart bildet, daß die Verstärkung
des Regelverstärkers bei großen Amplituden von Klopfsignalen kleiner ist und bei kleinen Amplituden
groß ist. Dadurch ist das Ausgangssignal weitgehend konstant und unabhängig von der Motordrehzahl.
Schließlich werden die Klopfsignale noch während eines kurbelwellensynchronen Meßfensters aufintegriert.
Die Referenzwertbildungsstufe 13 weist vorzugsweise
ein Tiefpaßverhalten auf, wobei k der
Faktor ist, mit dem der aktuelle Klopf-Meßwert zur Bildung jeweils eines neuen Referenzwertes gewichtet
wird, k kann daher auch als Nachführungsfaktor
"bezeichnet werden. Im Komparator 12 wird nunmehr der aktuelle Meßwert mit dem Referenzwert verglichen,
wobei ein KlopfVorgang dann erkannt wird, wenn der Referenzwert um einen bestimmten Bewertungsfaktor
m überschritten wird.
Durch den Ausgang des Komparators 12 wird eine elektronische Steuervorrichtung 1U beeinflußt, die ausgangsseitig
eine Zündungsendstufe 15 steuert, also die Zündsignale für die Brennkraftmaschine erzeugt.
Diese, vorzugsweise als Mikrorechner ausgebildete Steuervorrichtung 1U kann natürlich alternativ oder
zusätzlich auch andere Punktionen der Brennkraftmaschine steuern, die einen Einfluß auf das Klopfverhalten
ausüben. Als Beispiel ist noch eine Endstufe 16 zur Steuerung der Kraft stoffaufbereitung
dargestellt. Dies kann durch Steuerung des Einspritzzeitpunkts, der Einspritzzeitdauer, der Einspritzdrucksteuerung
usw. erfolgen. Weiterhin kann zusätzlich beispielsweise die Abgasrückführung, die Zugabe
von klopffesten Mitteln, die Temperatur, der Turbolade druck usw. gesteuert werden. In Abhängigkeit der vorgesehenen
Steuerfunktion bzw. der vorgesehenen Steuerfunktionen
werden der Steuervorrichtung ~\k die notwendigen
Parameter P bzw. Meßwerte zugeführt. Aus diesen werden die jeweiligen Steuersignale nach bekannten,
hier nicht näher dargestellten Verfahren gebildet. Die prinzipielle Funktion sei am Beispiel
der Zündungsfunktion erläutert. Der Zündzeitpunkt und gegebenenfalls auch der Schließwinkel wird in
-ß -
Abhängigkeit der anliegenden Parameter P und gegebenenfalls
eines gespeicherten Kennfelds errechnet und ein entsprechendes Steuersignal erzeugt, Tritt
nun eine klopfende Verbrennung auf, die bei Vorliegen eines Ausgangssignals am Komparator 12 als gegeben
angesehen wird, so erfolgt eine stufenweise Veränderung des Zündverstellwinkels in Richtung spät, bis keine
klopfende Verbrennung mehr erkannt wird. Dies erfolgt mit der Frequenz f1. Nach einer gewissen Zeit, in der
keine klopfende Verbrennung mehr aufgetreten ist, erfolgt eine Rückverstellung mit der Frequenz f2 in
Richtung früh, bis der ursprüngliche Wert wieder erreicht ist. Die Frequenzen f1 und f2 können konstant
oder aber in Abhängigkeit der Drehzahl gesteuert sein. Dieses Verfahren ist in der eingangs angegebenen DE-OS
30 09 Oh 6 näher beschrieben. Neben der Zündungsfunktion kann dieses Verfahren der stufenweisen Veränderung
auch auf die anderen, das Klopfverhalten beeinflussende
Funktionen angewendet werden. Wesentlich ist, daß die stufenförmige Verstellung von der Klopfgrenze weg erfolgt.
Eine von der Drehzahl abhängige Signalfolge η wird einer Differenzierstufe 17 zugeführt, an der somit
ausgangsseitig ein von der Beschleunigung b abhängiges
Signal vorliegt. Dieses Signal b steuert drei Funktionsgeneratoren 18 bis 20, wobei durch den Funktionsgenerator
18 der Nachführungsfaktor k 'und durch den
Funktionsgenerator 19 der Bewertungsfaktor m beschleunigungsabhängig
gesteuert wird. Diese Faktoren werden dadurch in der Referenzwertbildungsstufe .13, bzw. im
Komparator 12 so verändert, daß bei Beschleunigungsvorgängen zum einen eine schnellere Anpassung des
Referenzwerts an den aktuellen Meßwert erfolgt und
zum anderen infolge des höheren Motorgeräuschs der Ansprechwert für die Klopferkennung angehoben wird.
Dadurch wird vermieden, daß infolge des erhöhten Motorgeräuschs eine unerwünschte Klopferkennung erfolgt,
die eine Rückführung auf den ursprünglichen Zündwinkel -verhindern würde. Weiterhin wird der Funktionsgenerator
20 angesteuert, der die Rückführung der verstellten Zündungsfunktion auf den ursprünglichen Wert steuert.
Liegt keine Beschleunigung vor, so wird der Schalter
21 in der gezeichneten Stellung gehalten, d.h., die Rückverstellung auf den ursprünglichen Wert erfolgt
mit der Frequenz f2. Wird dagegen eine Beschleunigung
erkannt, z.B. durch Überschreiten eines vorgesehenen Mindest-Beschleunigungswerts, so erfolgt eine Umschaltung
auf die Frequenz f3, durch die der verstellte Funktionswert sehr schnell wieder auf den ursprünglichen Wert
zurückgestellt wird. Die Geschwindigkeit der Rückstellung,
also die Frequenz f3 ist dabei von der Beschleunigung abhängig. Auf diese Weise wird gewährleistet,
daß bei Beschleunigungsvorgängen durch das im Gegensatz zu stationären Vorgängen schnellere Rückführen
auf den ursprünglichen Wert eine schnelle Anpassung der Zündpunktverstellung an die neuen Betriebsbedingungen
erfolgen kann.
Neben der Beschleunigung können auch noch andere transiente Zustände der Brennkraftmaschine als Kriterium für die
Umschaltung auf eine schnellere Rückverstellung sowie die Beeinflussung der Faktoren k und m herangezogen
werden. Als Beispiel für einen anderen transienten Zustand sei eine Lastveränderung oder prinzipiell eine
Last genannt, die zu einer Veränderung der Betriebsbedingungen führt.
-X-
Es sei noch festgehalten, daß in einem einfacheren Ausführungsbeispiel
anstelle der parameterabhängigen Beeinflussung der Faktoren k und m sowie der Rückführgeschwin
digkeit auf den ursprünglichen Punktionswert auch eine einfache Umschaltung auf andere Werte bei Erkennung
eines transienten Zustandes erfolgen kann. In diesem Falle wäre die Frequenz f3 eine Festfrequenz oder
eine vom Drehzahlgeber abgeleitete Frequenz. Die Vergrößerung der Rückführgeschwindigkeit kann anstelle
oder zusätzlich zu einer Frequenzveränderung durch Vergrößerung der Schrittweite der Rückführschritte (z.B.
Verstellwinkel) erreicht werden.
Schließlich sei noch festgehalten, daß die dargestellten
Blöcke des in Figur 1 dargestellten Blockschaltbilds als Funktionen in der als Mikrorechner ausgebildeten Steuervorrichtung
1U realisiert sein können. Der schaltungstechnische Aufwand wird dann sehr gering. In Verbindung
damit können die veränderbaren Faktoren k und m sowie die veränderbare Funktion f3 als Kennfeldwerte abgelegt
sein.
Claims (6)
1.) Vorrichtung zur Verhinderung des klopfenden Betriebs
von Brennkraftmaschinen, mit wenigstens einem Klopfsensor
und einer nachgeschalteten Signalaufbereitungsschaltung, wobei eine klopfende Verbrennung bei Überschreitung
eines Referenzpegels durch das aufbereitete Klopfsensorsignal erkannt wird, und mit einer elektronischen
Steuervorrichtung zur Steuerung von Funktionen der Brennkraftmaschine, insbesondere Zündungsfunktionen,
die einen Einfluß auf das Klopfverhalten ausüben wobei eine stufenförmige Verstellung einer solchen Funktion
bei Erkennung von klopfender Verbrennung von der Klopfgrenze weg und eine stufenförmige Rückverstellung nach
Beendigung der klopfenden Verbrennung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Erkennungseinrichtung (17, 20)
für einen transienten Zustand der Brennkraftmaschine vorgesehen ist, die bei Vorliegen eines solchen Zustande,
insbesondere eines Beschleunigungs- und/oder Lastzustands, wenigstens die stufenförmige Rückverstellung
beschleunigt,
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die schnellere stufenförmige Rückverstellung durch
größere Verstellschritte und/oder durch eine höhere Verstellfrequenz erfolgt.
18494
t- P —
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch die Erkennungseinrichtung 07, 20)
steuerbare Umschaltvorrichtung (21) vorgesehen ist, durch die eine Umschaltung zwischen zwei Verstellfolgen
steuerbar ist.
h. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verstellgeschwindigkeit als Funktion des transienten Zustande gesteuert wird.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erkennung eines transienten
Zustands zusätzlich der Nachführungsfaktor
(k) und/der der Bewertungsfaktor (m) für die Bildung
des Referenzpegels aus den Klopfsensorsignalen vergrößert
wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich-·
net, daß der Faktor (k bzw. m) als Funktion der transienten Funktion verändert wird.
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