EP0191167B1 - Verfahren und Einrichtung zur Regelung der Verbrennungen in den Brennräumen einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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EP0191167B1
EP0191167B1 EP19850115423 EP85115423A EP0191167B1 EP 0191167 B1 EP0191167 B1 EP 0191167B1 EP 19850115423 EP19850115423 EP 19850115423 EP 85115423 A EP85115423 A EP 85115423A EP 0191167 B1 EP0191167 B1 EP 0191167B1
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EP
European Patent Office
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combustion engine
internal combustion
loop
differences
combustions
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EP19850115423
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EP0191167A3 (en
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Reinhard Dr. Dipl.-Ing. Latsch
Winfried Dipl.-Ing. Moser
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Robert Bosch GmbH
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Publication of EP0191167A3 publication Critical patent/EP0191167A3/de
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    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
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    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/028—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the combustion timing or phasing

Definitions

  • the invention is a method and a device for controlling the combustion in the combustion chambers of an internal combustion engine according to the preamble of the main claims.
  • German patent application P 31 11 135 it is known to use optical sensors to detect the light signals in the combustion chamber of an internal combustion engine during a combustion process. Using special precautions, it is possible to infer characteristic points of the combustion process from the course of the light intensity of the light resulting from the combustion. The characteristic points can then be assigned to the corresponding crankshaft angles by means of further sensors, for example a reference mark sensor. A control circuit can then be established by specifying the target crankshaft angle and comparing it with the light signal-dependent actual crankshaft angles to control, for example, the ignition timing or other variables influencing the combustion. With the aid of the described device, it is generally possible to regulate an internal combustion engine to almost optimum values with a view to smooth running as much as possible.
  • control system also intervenes when the smooth running can basically no longer be improved.
  • control described does not differentiate between light signals that indicate good burns and light signals that indicate carried-over burns.
  • the light signals no distinction is made between burns that cause uneven running or those that do not result in uneven running.
  • the method according to the invention for controlling an internal combustion engine with the features of the main claim has the advantage over the prior art described that only the burns are taken into account which have a negative influence on the smooth running of the internal combustion engine.
  • FIG. 1 shows a diagram of the indicated mean pressures in the combustion chambers of the internal combustion engine
  • FIG. 2 shows a diagram of the radiation maxima of the light intensities in the combustion chambers of the internal combustion engine
  • FIG. 3 shows a relationship between the induced mean pressures and the radiation maxima
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of a control system
  • FIG 5 shows an exemplary embodiment of a classification.
  • the exemplary embodiments described below involve the control of the burns in the Combustion chambers of an internal combustion engine.
  • the exemplary embodiments are explained in connection with gasoline internal combustion engines, but this does not mean that the inventive idea on which the exemplary embodiments are based could not also be applied to other internal combustion engine types.
  • the exemplary embodiments described below are not restricted to special circuit-related implementations, but can be implemented in any embodiment known to the person skilled in the art. It is therefore possible to implement the inventive idea on which the exemplary embodiments are based in the form of analog circuits, digital circuits, with the aid of appropriately programmed computing devices, in the form of combinations of these options, etc., in a corresponding object according to the invention.
  • FIG. 1 shows a diagram of the indicated mean pressures in the combustion chambers of the internal combustion engine.
  • the crankshaft angle after top dead center is plotted in degrees, on the ordinate, on the other hand, the indicated mean pressure PI related to a mean indicated mean pressure PIQ.
  • the indexed mean pressure PI is understood to mean an average pressure level in a combustion chamber of the internal combustion engine, which is obtained during the period of a combustion cycle, for example by means of integration.
  • a mean indexed mean pressure PIQ is the mean value over time of several indicated mean pressures PI, that is to say the indicated mean pressure of several combustion cycles.
  • the diagram of FIG. 1 now shows the normalized, indicated mean pressure PI / PIQ of a combustion cycle with each cross shown.
  • the diagram in FIG. 2 shows the radiation maxima in the combustion chambers of the internal combustion engine.
  • the abscissa of the diagram shows the crankshaft angle after top dead center in angular degrees
  • the ordinate plots the radiation maximum SM related to an average radiation maximum SMQ.
  • the radiation maximum SM is understood to mean a value that expresses the maximum light intensity of a combustion during a specific combustion cycle.
  • An average radiation maximum SMQ is then the mean value of a plurality of successive radiation maxima, that is to say an average radiation maximum over several combustion cycles.
  • each cross represented in the diagram in FIG. 2 represents a value of a normalized radiation maximum SM / SMQ of a specific combustion cycle.
  • each combustion cycle can be assigned a value of a standardized indexed mean pressure PI / PIQ and a value of a standardized radiation maximum SM / SMQ.
  • each cross of the diagram in FIG. 1 also has a corresponding cross in the diagram in FIG. 2. It has been found for the delayed burns that affect the smoothness of the operation that, with such a delayed combustion process, the radiation emission of the combustion that occurs is lower than the mean radiation emission, i.e. in the case of carried-over combustion, the value for the normalized radiation maximum SM / SMQ is less than 1.0. This reduced light intensity is the result of the reduced temperature and pressure level during combustion cycles which are delayed in this way.
  • the resulting radiation maximum or indexed pressure basically has no linear relationship between the normalized indicated mean pressure in FIG. 1 and the normalized radiation maximum in FIG. 2.
  • FIGS. 1 to 3 basically two different methods for controlling the combustion in the combustion chambers of an internal combustion engine are possible.
  • FIG. 4 shows a possible embodiment of a control.
  • the reference number 10 denotes an internal combustion engine from which an output signal is connected to a maximum value detection 11.
  • the output signal is the course of the light intensity in a combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the signal SM which has already been explained in more detail, that is to say the value of the radiation maximum during a combustion cycle of the relevant cylinder.
  • This output signal of the maximum value detection 11 is now supplied on the one hand with an averaging 12 and a link 13.
  • the mean value formation 12 forms the signal SMQ from the signal SM, that is to say the mean radiation maximum over several combustion cycles. This signal SMQ is fed to the link 13 as a second input signal.
  • the link 13 forms the difference from the two signals SM and SMQ and forwards this output signal, which is designated ASMN, to a conversion 14.
  • the deformation 14 has the task of recognizing and hiding the carried-over burns. This is achieved in that only the positive values at the output of the conversion 14 are passed on as the output signal ASM by the signal ASMN.
  • This output signal ASM is then applied to a squaring 15, so that the classification 16 following the squaring 15 is supplied with the signal ASM 2.
  • the output signal of classification 16 is marked with UK. This signal UK is then applied to control 17.
  • a pilot control is identified by reference number 18, this pilot control 18 of general operating parameters and / or operating parameters of the internal combustion engine and / or other signals can be controlled.
  • the output signal of the control 17 and the output signal of the pilot control 18 are linked to one another with the aid of a link 19, the output signal of this link 19 then influencing the internal combustion engine 10 mentioned at the beginning.
  • the classification or classification 16 serves the purpose of dividing the values of the signal ASM 2 into a certain number of classes according to their size and of generating a value UK belonging to the respective class.
  • An exemplary embodiment of a possible classification is shown in the diagram in FIG.
  • the signal ASM2 between the values 0 and 1 is plotted on the abscissa of the diagram, while the ordinate of the diagram represents the signal UK. It is important in the classification shown that a negative value of the UK signal is generated in the smallest class of the ASM2 signal.
  • the signal ASMN be relatively small, that is to say the deviation of the signal SM from the signal SMQ is relatively small, which is synonymous with a small number of entrained burns. Since a small value ASMN also results in only a small value ASM2, it is now further assumed that this small value ASM2 falls in the smallest class of the diagram in FIG. 5, that is to say has a negative value for the signal UK. However, this negative signal UK then has the result that the pilot control value of the pilot control 18 is reduced further in the direction of a smaller fuel quantity on the basis of the output signal of the control 17, that is to say the fuel / air mixture is further leaned relative to the pilot control value, that is to say still is approached closer to the running limit of the internal combustion engine.
  • the advantage of the classification shown in FIG. 5 lies in the fact that it can be used to specifically weight the deviation from a desired smoothness. E.g. If there are only small numbers of burns that have been carried over, this also results in only minor reactions. On the other hand, with large numbers of carried-over burns, the regulation described also reacts correspondingly strongly in accordance with the classification. Smaller fluctuations of these numbers of delayed burns, however, as well as short-term "peaks" of these numbers, however, do not immediately result in correspondingly strong reactions due to the classifications, but only long-term, major changes in these numbers also cause a change in the output signal of the classification.
  • the pilot control 19 can be a control as well as a regulation. These can then be dependent, e.g. the speed of the internal combustion engine, the load applied to the internal combustion engine, the temperature of the internal combustion engine, the air flow rate in the intake pipe of the internal combustion engine, etc.
  • the amount of fuel supplied to the internal combustion engine was influenced, for example.
  • One more way influencing the internal combustion engine consists in changing or regulating the ignition timing of the internal combustion engine, but in this case only regulating the ignition timing towards a later ignition is permitted.
  • Another way of designing the invention is e.g. to use the object of Figure 4 for measuring the uneven running of an internal combustion engine.
  • the signal UK come, that is, the respective content of the classifier 16 and thus a measure of the smooth running or rough running of the internal combustion engine.

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Description

    Stand der Technik
  • Bei der Erfindung handelt es sich um ein Verfahren und eine Einrichtung zur Regelung der Verbrennungen in den Brennräumen einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Oberbegriffs der Hauptansprüche.
  • Aus der deutschen Patentanmeldung P 31 11 135 ist es bekannt, mit Hilfe von optischen Gebern die Lichtsignale im Brennraum einer Brennkraftmaschine während eines Verbrennungsvorgangs zu erfassen. Mittels spezieller Vorkehrungen ist es dabei möglich, aus dem Verlauf der Lichtintensität des aus der Verbrennung resultierenden Lichts auf charakteristische Punkte des Verbrennungsvorgangs zu schließen. Mittels weiterer Geber z.B. eines Bezugsmarkengebers, können dann die charakteristischen Punkte den entsprechenden Kurbelwellenwinkeln zugeordnet werden. Durch die Vorgabe von Soll-Kurbelwellenwinkel und deren Vergleich mit den lichtsignalabhängigen Ist-Kurbelwellenwinkeln kann dann ein Regelkreis zur Regelung z.B. des Zündzeitpunkts oder anderer, die Verbrennung beeinflussender Größen, aufgebaut werden. Mit Hilfe der beschriebenen Einrichtung ist es insgesamt möglich, eine Brennkraftmasch Hinblick auf eine möglichst große Laufruhe auf nahezu optimale Werte zu regeln.
  • Der Nachteil der beschriebenen Einrichtung besteht jedoch darin, daß die Regelung auch dann eingreift, wenn die Laufruhe im Grunde genommen gar nicht mehr verbessert werden kann. Dies ist eine Folge der Tatsache, daß bei der beschriebenen Regelung nicht unterschieden wird zwischen Lichtsignalen, die gute Verbrennungen anzeigen und Lichtsignalen, die verschleppte Verbrennungen anzeigen. Es wird bezüglich der Lichtsignale also nicht unterschieden zwischen Verbrennungen, die Laufunruhe zur Folge haben bzw. solchen, die keine Laufunruhe zur Folge haben.
  • Ferner ist aus der DE-A-32 10 810 ein Verfahren zur Beeinflussung der Ladungszusammensetzung bei einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine bekannt, bei dem bei festgestellter maximaler Lichtintensität im Brennraum Kurbelwellenwinkel erfaßt werden und davon ausgehend eine Streuungsregelung erfolgt. Entsprechend Figur 2 geht es demnach darum, die Streuungen von Winkelwerten, bei denen bestimmte Ereignisse im Brennraum auftreten, auf einen bestimmten Wert zu regeln.
  • Es hat sich nun gezeigt, daß auch mit dieser Lösung noch keine optimale Brennraumregelung möglich ist.
    • Vorteile der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat gegenüber dem beschriebenen Stand der Technik den Vorteil, daß nur die Verbrennungen berücksichtigt werden, die auf die Laufruhe der Brennkraftmaschine einen negativen Einfluß haben.
  • Dies wird dadurch erreicht, daß in einem ersten Schritt z.B. mit Hilfe der Intensitäten der Lichtsignale aus den Brennräumen verschleppte Verbrennungen erkannt werden und daß in einem zweiten Schritt nur mit Hilfe der verschleppten Verbrennungen die Verbrennungen in den Brennräumen der Brennkraftmaschine im Hinblick auf eine Verringerung der verschleppten Verbrennungen beeinflußt werden.
  • Besonders vorteilhaft ist es dabei, mit Hilfe der Maximalwerte der Lichtintensitäten die Brennkraftmaschine zu regeln. Ebenfalls von besonderem Vorteil ist es, die eigentliche Regelung nicht mit einem linearen Signal anzusteuern, sondern dieses lineare Signal in einzelne Klassen zu unterteilen, um dann mit dem klassifizierten, stufenförmigem Signal die Regelung durchzuführen.
  • Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in den Hauptansprüchen angegebenen Verfahrens bzw. der angegebenen Einrichtung sind durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen möglich.
    • Zeichnung
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigt Figur 1 ein Diagramm der indizierten Mitteldrücke in den Brennräumen der Brennkraftmaschine, Figur 2 ein Diagramm der Strahlungsmaxima der Lichtintensitäten in den Brennräumen der Brennkraftmaschine, Figur 3 einen Zusammenhang zwischen den induzierten Mitteldrücken und den Strahlungsmaxima, Figur 4 ein Ausführungsbeispiel einer Regelung, sowie Figur 5 ein Ausführungsbeispiel einer Klassifizierung.
    • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Bei den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen handelt es sich um die Regelung der Verbrennungen in den Brennräumen einer Brennkraftmaschine. Dabei sind die Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit Otto-Brennkraftmaschinen erläutert, was jedoch nicht bedeutet, daß der den Ausführungsbeispielen zugrundeliegende Erfindungsgedanke nicht auch auf andere Brennkraftmaschinentypen anwendbar wäre. Ebenfalls sind die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele nicht auf spezielle schaltungstechnische Realisierungen beschränkt, sondern können in jeder dem Fachmann geläufigen Ausführungsweise verwirklicht werden. Es ist also möglich, den den Ausführungsbeispielen zugrundeliegenden Erfindungsgedanken in der Form von analogen Schaltungen, digitalen Schaltungen, mit Hilfe von entsprechend programmierten Recheneinrichtungen, in der Form von Kombinationen dieser genannten Möglichkeiten, usw. in einen entsprechenden, erfindungsgemäßen Gegenstand umzusetzen.
  • Figur 1 zeigt ein Diagramm der indizierten Mitteldrücke in den Brennräumen der Brennkraftmaschine. Auf der Abszisse des Diagramms ist dabei der Kurbelwellenwinkel nach dem oberen Totpunkt in Winkelgraden aufgetragen, auf der Ordinate hingegen der auf einen mittleren indizierten Mitteldruck PIQ bezogene indizierte Mitteldruck PI. Unter dem indizierten Mitteldruck PI versteht man dabei ein mittleres Druckniveau in einem Brennraum der Brennkraftmaschine, das während des Zeitraums eines Verbrennungszyklus z.B. mittels Integration gewonnen wird. Bei einem mittleren indizierten Mitteldruck PIQ hingegen handelt es sich um den zeitlichen Mittelwert mehrerer indizierter Mitteldrücke PI, also um den indizierten Mitteldruck mehrerer Verbrennungszyklen. Im Diagramm der Figur 1 ist nun mit jedem dargestellten Kreuz der normierte indizierte Mitteldruck PI/PIQ eines Verbrennungszyklus dargestellt.
  • Insgesamt sind also in diesem Diagramm eine ganze Anzahl dieser indizierter Mitteldrücke aufgetragen. Weist nun ein einzelner Verbrennungszyklus, also ein einzelnes Kreuz im Diagramm, bezüglich seines normierten indizierten Mitteldrucks PI/PIQ einen Wert auf, der größer ist als 1,0, so handelt es sich bei diesem Verbrennungszyklus um einen solchen, der normalerweise keine negativen Folgen für die Laufruhe der Brennkraftmaschine hat. Bei Verbrennungszyklen hingegen, deren normierter indizierter Mitteldruck PI/PIQ einen Wert kleiner als 1,0 aufweist, ist jedoch mit Laufruhestörungen zu rechnen. Derartige Verbrennungszyklen sind auch unter dem Begriff verschleppte Verbrennungen bekannt, wobei dieser Begriff sich auch anhand des Diagrammes der Figur 1 erklären läßt, da normierte indizierte Mitteldrücke PI/PIQ, die kleiner sind als 1,0 im allgemeinen bezüglich des Kurbelwellenwinkels später auftreten als solche, deren Werte größer als 1,0 ist. Das Auftreten dieser verschleppten Verbrennungen ist dabei insbesondere dann zu beobachten, wenn das Betriebsgemisch der Brennkraftmaschine stark abgemagert und/oder mit Abgasen verdünnt wird. Dabei treten diese verschleppten Verbrennungen bei einer derartigen Annäherung an die Laufgrenze der Brennkraftmaschine auch dann auf, wenn der Zündzeitpunkt optimal eingestellt ist. Die Folge eines solchen verzögerten Ablaufs einer Verbrennung ist ein verringerter Drehmomentbeitrag dieser Verbrennung zum gesamten Betrieb der Brennkraftmaschine, was dann die Laufruhe der Brennkraftmaschine negativ beeinflußt. Aus diesem Grund sind derartige verschleppte Verbrennungen möglichst zu vermeiden.
  • Das Diagramm der Figur 2 zeigt die Strahlungsmaxima in den Brennräumen der Brennkraftmaschine. Dabei zeigt wiederum die Abszisse des Diagramms den Kurbelwellenwinkel nach dem oberen Totpunkt in Winkelgraden, während auf der Ordinate das auf ein mittleres Strahlungsmaximum SMQ bezogene Strahlungsmaximum SM aufgetragen ist. Unter dem Strahlungsmaximum SM versteht man dabei einen Wert, der die maximale Lichtintensität einer Verbrennung während eines bestimmten Verbrennungszyklus ausdrückt. Bei einem mittleren Strahlungsmaximum SMQ handelt es sich dann um den Mittelwert mehrerer aufeinanderfolgender Strahlungsmaxima, also um ein mittleres Strahlungsmaximum über mehrere Verbrennungszyklen. Analog zu Figur 1 repräsentiert auch im Diagramm der Figur 2 jedes dargestellte Kreuz einen Wert eines normierten Strahlungsmaximums SM/SMQ eines bestimmten Verbrennungszyklus.
  • Betrachtet man die einzelnen Verbrennungszyklen in einem bestimmten Brennraum, so kann jedem Verbrennungszyklus ein Wert eines normierten indizierten Mitteldrucks PI/PIQ und ein Wert eines normierten Strahlungsmaximums SM/SMQ zugeordnet werden. Aus diesem Grund gehört auch zu jedem Kreuz des Diagramms der Figur 1 ein entsprechendes Kreuz des Diagramms der Figur 2. Dabei hat sich für die die Laufruhe beeinflussenden verschleppten Verbrennungen herausgestellt, daß bei einem derart verzögerten Ablauf einer Verbrennung die dabei auftretende Strahlungsemission der Verbrennung geringer ist als die mittlere Strahlungsemission, also bei verschleppten Verbrennungen der Wert für das normierte Strahlungsmaximum SM/SMQ kleiner ist als 1,0. Diese verminderte Lichtintensität ist dabei die Folge des verringerten Temperatur- und Druckniveaus während derart verzögert ablaufender Verbrennungszyklen. Aufgrund des nichtlinearen Zusammenhangs zwischen der Temperatur im Brennraum, des Drucks im Brennraum und des daraus entstehenden Strahlungsmaximums bzw. indizierten Drucks besteht im Grunde genommen auch kein linearer Zusammenhang zwischen dem normierten indizierten Mitteldruck der Figur 1 und dem normierten Strahlungsmaximum der Figur 2. Bei den verschleppten Verbrennungen hingegen konnte insbesondere durch Messungen und Versuche herausgefunden werden, daß bei derart verzögerten Verbrennungen ein quadratischer Zusammenhang zwischen dem normierten indizierten Mitteldruck PI/PIQ und dem normierten Strahlungsmaximum SM/SMQ besteht, und zwar (1-SM/SMQ)² = 1-PI/PIQ.
  • Figur 3 zeigt den eben genannten Zusammenhang zwischen dem indizierten Mitteldruck und dem Strahlungsmaximum in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine. Dabei ist aus dem Diagramm zu entnehmen, daß der genannte Zusammenhang zwischen dem indizierten Mitteldruck und dem Strahlungsmaximum, nämlich (1-SM/SMQ)² = 1 - PI/PIQ, sehr gut mit den durchgeführten Messungen übereinstimmt.
  • Im Hinblick auf die bisher beschriebenen Figuren 1 bis 3 sind im Grunde genommen zwei verschiedene Verfahren zur Regelung der Verbrennungen in den Brennräumen einer Brennkraftmaschine möglich. Zum einen ist es möglich mit Hilfe der Messung des Druckverlaufs in einem Brennraum der Brennkraftmaschine die verschleppten Verbrennungen zu erkennen, um dann in Abhängigkeit von diesen verzögert ablaufenden Verbrennungszyklen die nachfolgenden Verbrennungen in dem entsprechenden Brennraum der Brennkraftmaschine so zu beeinflussen, daß die verschleppten Verbrennungen möglichst nicht mehr auftreten. Andererseits ist es aber auch möglich, statt des Druckverlaufs mit Hilfe des Verlaufs der Lichtintensität in dem Brennraum der Brennkraftmaschine eine der ersten Möglichkeit entsprechende Regelung durchzuführen.
  • Figur 4 zeigt ein mögliches Ausführungsbeispiel einer Regelung. Mit dem Bezugszeichen 10 ist dabei eine Brennkraftmaschine gekennzeichnet, von der aus ein Ausgangssignal an eine Maximalwerterkennung 11 angeschlossen ist. Bei dem Ausgangssignal handelt es sich im Zusammenhang mit der vorliegenden Regelung um den Verlauf der Lichtintensität in einem Brennraum der Brennkraftmaschine. Am Ausgang der Maximalwerterkennung 11 ergibt sich daher das schon näher erläuterte Signal SM, also der Wert des Strahlungsmaximums während eines Verbrennungszyklus des betreffenden Zylinders. Dieses Ausgangssignal der Maximalwerterkennung 11 ist nun einerseits einer Mittelwertbildung 12 und einer Verknüpfung 13 zugeführt. Die Mittelwertbildung 12 formt dabei aus dem Signal SM das Signal SMQ, also das mittlere Strahlungsmaximum über mehrere Verbrennungszyklen. Als zweites Eingangssignal ist der Verknüpfung 13 dieses Signal SMQ zugeleitet. Die Verknüpfung 13 bildet aus den beiden Signalen SM und SMQ die Differenz und gibt dieses Ausgangssignal, das mit ASMN bezeichnet ist, an eine Umformung 14 weiter. Die Umformung 14 hat die Aufgabe, die verschleppten Verbrennungen zu erkennen und auszublenden. Dies wird dadurch erreicht, daß von dem Signal ASMN nur die positiven Werte am Ausgang der Umformung 14 als Ausgangssignal ASM weitergegeben werden. Mit diesem Ausgangssignal ASM wird dann eine Quadrierung 15 beaufschlagt, so daß der der Quadrierung 15 nachfolgenden Klassierung 16 das Signal ASM² zugeführt ist. Das Ausgangssignal der Klassierung 16 ist mit UK gekennzeichnet. Mit diesem Signal UK wird dann die Regelung 17 beaufschlagt. Schließlich ist eine Vorsteuerung mit der Bezugsziffer 18 gekennzeichnet, wobei diese Vorsteuerung 18 von allgemeinen Betriebskenngrößen und/oder Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine und/oder sonstigen Signalen angesteuert sein kann. Das Ausgangssignal der Regelung 17 und das Ausgangssignal der Vorsteuerung 18 werden mit Hilfe einer Verknüpfung 19 miteinander verknüpft, wobei dann das Ausgangssignal dieser Verknüpfung 19 die eingangs genannte Brennkraftmaschine 10 beeinflußt.
  • Insgesamt zeigt also das Ausführungsbeispiel der Figur 4 eine Einrichtung zur Regelung der Verbrennungen in den Brennräumen einer Brennkraftmaschine, bei der mit Hilfe der Maximalwerterkennung 11 der Wert des Strahlungsmaximums SM erzeugt wird, bei der daraus mit Hilfe der Mittelwertbildung 12 der Wert des mittleren Strahlungsmaximums SMQ gebildet wird, bei der mit Hilfe der Verknüpfung 13 das Signal ASMN = SMQ - SM die Umformung 14 ansteuert, so daß dadurch diese Umformung 14 durch die Unterdrückung der negativen Werte des Signals ASMN die verschleppten Verbrennungszyklen herausfiltern kann, bei der daraufhin mit Hilfe der Quadrierung 15 von den Strahlungsmaxima zu den indizierten Mitteldrücken übergegangen wird, um dann schließlich über die Klassierung 16 und den Regler 17 die Brennkraftmaschine zu beeinflussen.
  • Die Klassierung bzw. Klassifizierung 16 erfüllt den Zweck, die Werte des Signals ASM² nach ihrer Größe in eine gewisse Anzahl von Klassen zu unterteilen und einen der jeweiligen Klasse zugehörigen Wert UK zu erzeugen. Ein Ausführungsbeispiel einer möglichen Klassifizierung ist in dem Diagramm der Figur 5 dargestellt. Dort ist auf der Abszisse des Diagramms das Signal ASM² zwischen den Werten 0 und 1 aufgetragen, während die Ordinate des Diagramms das Signal UK darstellt. Wichtig ist bei der dargestellten Klassifizierung, daß in der kleinsten Klasse des Signals ASM² ein negativer Wert des Signals UK erzeugt wird.
  • Es sei nun als Beispiel das Signal ASMN relativ klein, also die Abweichung des Signals SM von dem Signal SMQ relativ gering, was gleichbedeutend ist mit einer geringen Anzahl von verschleppten Verbrennungen. Da ein kleiner Wert ASMN auch nur einen kleinen Wert ASM² ergibt, sei nun weiterhin angenommen, daß dieser kleine Wert ASM² in die kleinste Klasse des Diagramms der Figur 5 fällt, also einen negativen Wert des Signals UK zur Folge hat. Dieses negative Signal UK hat jedoch dann zur Folge, daß der Vorsteuerwert der Vorsteuerung 18 aufgrund des Ausgangssignals der Regelung 17 noch weiter in Richtung einer geringeren Kraftstoffmenge vermindert wird, daß also das Kraftstoff/Luft-Gemisch relativ zum Vorsteuerwert noch weiter abgemagert wird, also noch näher an die Laufgrenze der Brennkraftmaschine angenähert wird. Dies kann jetzt zur Folge haben, daß, je näher sich die Brennkraftmaschine an der Laufgrenze befindet, wieder mehr verschleppte Verbrennungen auftreten. Dadurch vergrößert sich der Wert des Signals ASMN, sodaß irgendwann der Wert des Signals ASM² nicht mehr in die unterste Klasse des Diagramms der Figur 5 fällt und dadurch der Wert des Signals UK positiv wird. Dies hat jedoch dann zur Folge, daß aufgrund des Ausgangssignals der Regelung 17 das Kraftstoff/Luft-Gemisch der Brennkraftmaschine wieder mehr angefettet wird, daß also mehr Kraftstoff der Brennkraftmaschine zugeführt wird, sich die Brennkraftmaschine also wieder etwas von ihrer Laufgrenze entfernt. Mit dem in der Figur 5 dargestellten Zusammenhang zwischen dem Signal ASM² und dem Signal UK ist es also möglich, das der Brennkraftmaschine zugeführte Gemisch unter den Vorsteuerwert abzumagern.
  • Betrachtet man hingegen den Fall, der im Diagramm der Figur 5 strichliert dargestellt ist, daß das Signal UK nicht negativ werden kann, so kann mit Hilfe der in der Figur 4 dargestellten Regelung das der Brennkraftmaschine zugeführte Gemisch nur so weit abgemagert werden, wie dies durch den von der Vorsteuerung 18 gelieferten Vorsteuerwert definiert ist. In diesem Fall könnte man die Regelung der Figur 4 wohl eher als eine Überwachung ansehen, die nur im Falle von verschleppten Verbrennungen das Gemisch anfettet, um diese verschleppten Verbrennungen wieder zu unterdrücken.
  • Der Vorteil der in der Figur 5 dargestellten Klassifizierung liegt in der Tatsache, daß mit ihrer Hilfe eine gezielte Gewichtung der Abweichung von einer gewünschten Laufruhe vorgenommen werden kann. Treten z.B. nur geringe Anzahlen von verschleppten Verbrennungen auf, so hat dies auch nur geringe Reaktionen zur Folge. Bei großen Anzahlen von verschleppten Verbrennungen hingegen reagiert die beschriebene Regelung gemäß der Klassefizierung auch entsprechend stark. Kleinere Schwankungen dieser Zahlen von verschleppten Verbrennungen hingegen, sowie kurzzeitige "Spitzen" dieser Anzahlen bewirken jedoch aufgrund der Klassifizierungen nicht sofort entsprechend starke Reaktionen, sondern erst länger andauernde größere Änderungen dieser Anzahlen bewirken auch eine Änderung des Ausgangssignals der Klassifizierung.
  • Aufgrund der Tatsache, daß nur die verschleppten Verbrennungen zur Regelung der Brennkraftmaschine herangezogen werden, ist es möglich, eine äußerst schnelle Regelung aufzubauen. Mit Hilfe der Klassifizierung hingegen ergibt sich gleichzeitig die Möglichkeit, die gesamte Regelung zu stabilisieren. Dadurch ist mit Hilfe der in Figur 4 angegebenen Einrichtung eine Beeinflussung der Brennkraftmaschine angegeben, mit deren Hilfe die Brennkraftmaschine einerseits möglichst nahe an ihre Laufgrenze betrieben werden kann, andererseits jedoch gleichzeitig eine möglichst große Laufruhe aufweist.
  • Bei der Vorsteuerung 19 kann es sich sowohl um eine Steuerung, als auch um eine Regelung handeln. Diese können dann jeweils abhängig sein z.B. von der Drehzahl der Brennkraftmaschine, der an der Brennkraftmaschine anliegenden Last, der Temperatur der Brennkraftmaschine, dem Luftdurchsatz im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine, usw.
  • Ebenfalls ist es möglich, bei der in der Figur 4 dargestellten Regelung die Klassifizierung 16 schon in der Quadrierung 15 zu berücksichtigen oder, falls dies aus regelungstechnischer Sicht möglich ist, die Klassifizierung 16 ganz entfallen zu lassen.
  • Bei dem bisher beschriebenen Verfahren zur Regelung der Verbrennungen in den Brennräumen einer Brennkraftmaschine wurde beispielhaft die der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoffmenge beeinflußt. Es ist jedoch auch möglich, stattdessen mit Hilfe eines entsprechenden Stellglieds, die der Brennkraftmaschine zugeführte Abgasrückführmenge zu verändern. Auch ist es möglich, die von der Vorsteuerung 18 erzeugten Ausgangssignale abhängig von der Abgaszusammensetzung zu beeinflussen, so daß dadurch dann eine exakte Überwachung der Laufgrenze im Fall einer Abmagerung des der Brennkraftmaschine zugeführten Gemischs vorgenommen werden kann. In diesem Fall darf jedoch der Wert des Signals UK keine negativen Werte annehmen. Eine weitere Möglichkeit der Beeinflussung der Brennkraftmaschine besteht in der Veränderung bzw. Regelung des Zündzeitpunkts der Brennkraftmaschine, wobei jedoch in diesem Fall nur eine Regelung des Zündzeitpunkts hin zu einer späteren Zündung zulässig ist.
  • Wie schon ausgeführt wurde ist es nur wichtig, die verschleppten Verbrennungen in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine zu erkennen. Für die Art und Weise wie dies erkannt wird, gibt es dabei mehrere Möglichkeiten. So wurde schon erwähnt, daß mit Hilfe der indizierten Mitteldrücke diese Erkennung durchgeführt werden kann, wie auch mittels der Strahlungsmaxima. Weiter ist es jedoch auch möglich; die verschleppten Verbrennungen durch eine Integration über die Strahlungsemission eines Verbrennungszyklus zu detektieren oder über das Maximum des Ionenstroms in dem Brennraum der Brennkraftmaschine auf die genannten verzögert ablaufenden Verbrennungen zu schließen.
  • Schließlich ist es auch noch möglich, die Klassifizierung 16 z.B. mit Hilfe einer zweiten Quadrierung mit negativem Nullpunkt oder mit Hilfe eines Proportionalglieds mit Totzone und negativem Ausgang innerhalb der Totzone zu ersetzen.
  • Eine weitere Möglichkeit der Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, z.B. den Gegenstand der Figur 4 zur Messung der Laufunruhe einer Brennkraftmaschine zu verwenden. Zur Anzeige könnte dabei z.B. das Signal UK kommen, also der jeweilige Inhalt des Klassierers 16 und damit ein Maß für die Laufruhe bzw. Laufunruhe der Brennkraftmaschine.
  • Bei all diesen Möglichkeiten der Veränderung der in der Figur 4 angegebenen Regelung müssen dann unter Umständen auch nicht veränderte Elemente an die entsprechende Veränderung angepaßt werden. Auch ist es möglich, sämtliche beschriebenen Veränderungen einzeln oder in Kombination zu realisieren.

Claims (7)

  1. Verfahren zur Regelung oder Steuerung der Verbrennungen in den Brennräumen einer Brennkraftmaschine über Betriebskenngrößen, wie Kraftstoffzumessung, Abgasrückführung, Zündwinkeleinstellung und Frischluftzuführung, ausgehend davon, daß die Amplituden der charakteristischer Größen Lichtintensität oder Druck im Brennraum als Istwerte erfaßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mittelwertbildung (12) wenigstens zweier Amplituden einer der charakteristischen Größen zur Sollwertbildung vorgenommen wird und die Differenzen zwischen Soll- und Istwerten ermittelt werden und mit Hilfe einer Vorzeichenerkennung (14) diejenigen Differenzen, die verschleppte Verbrennungen kennzeichnen, ermittelt werden und nur diese Differenzen als Eingangswerte einer Gegensteuerung oder -regelung herangezogen werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzen zwischen Soll- und Istwerten ihrer Größe nach klassifiziert werden und die Gegensteuerung oder -regelung gemäß einer Klassifizierung (16) in diskreten Schritten abläuft.
  3. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe einer Potenzierung, vorzugsweise einer Quadrierung, von den Lichtmaxima auf die indizierten Mitteldrücke als den mittleren Druckniveaus in den Brennräumen der Brennkraftmaschine während der Verbrennungszyklen geschlossen wird.
  4. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1, 2, und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine des weiteren von einer Vorsteuerung beeinflußt wird, die ihrerseits abhängig ist von wenigstens einer Betriebskenngröße der Brennkraftmaschine.
  5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1, 2, 3 und 4, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Verwendung zur Messung der Laufunruhe der Brennkraftmaschine.
  6. Einrichtung zur Regelung oder Steuerung der Verbrennungen in den Brennräumen einer Brennkraftmaschine über Betriebskenngrößen, wie Kraftstoffzumessung, Abgasrückführung, Zündwinkeleinstellung und Frischluftzuführung ausgehend davon, daß die Amplituden der charakteristischer Größen Lichtintensität oder Druck im Brennraum als Istwerte erfaßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in Mitteln zur Mittelwertbildung (12) der Mittelwert wenigstens zweier Amplituden einer der charakteristischen Größen zur Sollwertbildung bestimmt wird, in Mitteln zur Differenzenbildung die Differenzen zwischen Soll- und Istwerten ermittelt werden, in Mitteln zur Vorzeichenerkennung (14) diejenigen Differenzen, die verschleppte Verbrennungen kennzeichnen, ermittelt werden und nur diese Differenzen als Eingangswerte der Mittel zur Gegensteuerung oder -regelung dienen.
  7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur zusätzlichen Messung der Laufunruhe der Brennkraftmaschine vorgesehen sind.
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