WO2013092188A1 - Verfahren und vorrichtung zur klopfregelung einer brennkraftmaschine - Google Patents

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knocking
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Definitions

  • the invention is based on a method and a device for knock control of an internal combustion engine according to the preamble of the independent claims.
  • the inventive method and the inventive device for knock control of an internal combustion engine have the advantage that even in an internal combustion engine, which is operated by gas and in which an ignition of the gas in the combustion chamber by injecting a liquid fuel, a knock control is possible. It is thus an operation of the internal combustion engine at an efficiency optimized point allows. The fuel efficiency of the internal combustion engine is thus improved without simultaneously causing an increased risk of damaging the internal combustion engine. Further advantages and improvements result from the measures of the dependent claims.
  • the knocking control is particularly simple when, depending on the occurrence of knocking, the time of injection of the liquid fuel is shifted late. Only if there is no knocking for a number of burns does the injection point change again in the direction of early.
  • the respective adjustments in the direction of early or late are so dimensioned that only after several burns without knocking a shift in the direction of late due to a knock is balanced again.
  • Another possibility of knock control is the occurrence of knocking to reduce the injected amount of liquid fuel. If multiple burns occur without knocking, the amount of injection can be increased again.
  • the reduction in the injection quantity when knocking occurs is dimensioned such that a reduction due to knocking is compensated again only by a plurality of knock-free burns.
  • limit values are provided for the adjustment of the time of injection or for increasing or decreasing the injection quantity. If knocking can not be sufficiently prevented within these limits, the proportion of gaseous fuel must be reduced as a further measure. There is thus provided another possibility of preventing knocking burns.
  • the respective knocking measures are implemented by maps which are adapted during operation of the internal combustion engine. It is an adaptation of the knock control to respective operating conditions of the internal combustion engine, for example, guaranteed at different fuel qualities. It ensures a particularly good control quality, which is very rare knocking burns.
  • Figure 1 is a schematic view of an internal combustion engine with a
  • Figure 2 process steps a knock control method
  • Figure 3 Details of the adjustment of the timing of the injection or details of the change in the injection quantity of the liquid fuel.
  • FIG. 1 shows schematically an internal combustion engine is shown, which is operated simultaneously with a gaseous and a liquid fuel. Shown is a cylinder 2 of this internal combustion engine which forms a combustion chamber 3 together with the piston 1 therein. This combustion chamber is supplied with the air required for combustion in the combustion chamber 3 through an air supply 4. Exhaust gases of combustion are led away from the combustion chamber 3 through an exhaust gas path guide 5. Shown in the schematic view of Figure 1 nor a gas injector 6, which is designed for injecting the gaseous fuel into the air supply 4. Furthermore, an injection valve 7 for injecting the liquid fuel directly into the combustion chamber 3 is shown.
  • the control of the gas injection valve 6 and of the injection valve 7 is effected by a control unit 8 which is connected to the gas injection valve 6 and the injection valve 7 by means of appropriate control lines. Furthermore, a knock sensor 9 is mounted on the outside of the cylinder 2, the corresponding signals that arise in the combustion of the fuel in the combustion chamber 3, via a line to the engine controller 8.
  • FIG. 1 shows only those parts of the internal combustion engine which are essential for the invention.
  • Other elements that can be found in all internal combustion engine according to the gasoline or diesel principle, are not shown in the drawing, since these are normal components that are well known to those skilled.
  • inlet valves for the inlet of the air supplied through the air supply 4 into the combustion chamber 3 are not shown.
  • Farther Exhaust valves for discharging the exhaust gas generated in the combustion chamber 3 are not shown in the Abgasweg arrangement 5.
  • Other air control elements, such as a throttle or a turbocharger are common components of an internal combustion engine, but also not shown here.
  • the gaseous fuel can be any combustible gas, such as CNG (Compressed Natural Gas) or LPG (Liquid Petroleum Gas) or other suitable gaseous fuel.
  • CNG Compressed Natural Gas
  • LPG Liquid Petroleum Gas
  • the liquid fuel may be, for example, diesel or gasoline or alcohol or any other possible combustible liquid.
  • a single engine control unit is shown here. But it can also be a matter of several separate engine control units. Common are, for example, a separate engine control unit for the liquid fuel and a separate engine control unit for the gaseous fuel, which exchange data with each other to make the operation of the internal combustion engine coordinated.
  • the knock sensor 9 is shown here as a vibration sensor on the outside of the cylinder 2. Alternatively, however, other sensors can be used, which can detect a knock in the combustion chamber 3, for example, a combustion chamber pressure sensor, which allows a direct evaluation of the pressure in the combustion chamber 3 during combustion. Also not shown are other conventional sensors or actuators on internal combustion engines, such as speed sensors, temperature sensors or the like.
  • the operation of the internal combustion engine shown in Figure 1 is preferably carried out in a mixed operation, in which both gaseous fuel is blown through the air supply 4, as well as liquid fuel is injected directly into the combustion chamber 3.
  • no spark plug is provided for igniting the mixture introduced into the combustion chamber 3.
  • a self-ignition of the fuel takes place due to the high pressure and the associated high temperatures in the combustion chamber 3 due to the compression in the combustion chamber 3.
  • Most gaseous fuels, such as CNG or LPG have the Problem that the required ignition temperature is very high and therefore an ignition of the thus introduced gaseous fuel is very difficult or impossible.
  • a region with a fuel is created in the immediate vicinity of the injection nozzle 7, which is more easily ignited and safely ignited in the usual temperatures resulting from the compression of the combustion chamber 3.
  • This method is also called Zündstrahlvon.
  • the ignition of the introduced in the combustion chamber liquid fuel takes place very soon after or even during the injection of the fuel, so that by the time of injection, the time at which the mixture in the
  • Fuel inflamed can be adjusted accurately. Furthermore, the combustion process starts from the mixing ratio of the two fuels, wherein in particular the use of larger amounts of diesel fuel, the ignition sets very quickly and thus knocking is favored. Furthermore, the occurrence of knocking depends significantly on the time of ignition and thus on the time of injection of the liquid fuel in the combustion chamber 3.
  • FIG. 2 shows process steps of the method according to the invention as program blocks.
  • a calculation takes place of the drive data necessary for the operation of the internal combustion engine for the actuators of the internal combustion engine.
  • both the gas quantity is calculated. net, which is injected from the injection valve 6 in the air supply 4, as well as the injection quantity of liquid fuel, in particular diesel fuel, which is injected from the injection valve 7 directly into the combustion chamber 3.
  • the timing of the diesel injection is also calculated.
  • the essential injection is the one through which the ignition of the fuel in the combustion chamber 3 is started.
  • Pre-injection prior to this main injection or further injections after this main injection which are also used to influence the combustion history of the combustion, are not considered for further discussion.
  • a plurality of sensor data of the internal combustion engine are taken into account.
  • Typical sensor data are, for example, the speed of the internal combustion engine, the power to be output by the internal combustion engine (usually referred to as load) and a variety of other sensor data, such as air temperature, engine temperature, pressure in the air supply, special desired modes, for example, for heating the exhaust gas in the Abgasweg Entry 5 and other measurements.
  • signals from a knock sensor 9 are included in the calculation of the amount of gas, amount of liquid fuel and time of injection of the liquid fuel.
  • step 100 The control values calculated in step 100 are used in step 200 to control combustion in the combustion chamber 3. For each combustion process, new values are calculated, which are then used to control the combustion in step 200.
  • step 200 The combustion in step 200 is followed in step 300 by an evaluation step in which the signals of the knock sensor 9 are evaluated. In particular, it is determined whether a knocking combustion was present or not. This calculation is usually carried out in the engine control unit 8 or in a specially provided evaluation device for the evaluation of the signals of the knock sensor 9.
  • step 300 a query is made, o Knocking has occurred or not. If knocking has occurred in the last combustion, then step 300 is followed by step 301. If no knock has occurred in the last combustion, then step 300 is followed by step 303.
  • step 301 it is added in response to a single knock event the last combustion for the calculation of the next combustion process, the driving values changed.
  • step 301 the time of the injection is shifted back by a defined amount. For example, for each knock event, the time of injection of the liquid fuel is delayed by 3 ° crankshaft in the direction of later ignition of the fuel in the combustion chamber 3 to late.
  • Step 301 is followed by step 302, which terminates this process.
  • step 300 is followed by step 303.
  • step 303 it is checked how many times one after the other burns occurred without causing a knocking event. For this purpose, a number of knock-free burns is provided. If this number has not yet been reached, then step 303 is followed by step 302 terminating the process. If it is determined in step 303 that there are a sufficient number of knock-free burns above the predetermined number, then step 303 is followed by step 304. In step 304, an advance of the injection valve in the direction of an earlier combustion takes place.
  • FIG. 3 has now been described with the example of the adjustment of the angle for the adjustment of the liquid fuel.
  • the amount of be varied in injected liquid fuel in step 301, then, in response to a knock event, the injection amount would be reduced, for example, by 4% per detected knock event.
  • the injection quantity would be increased again, for example by 1%, if a sufficient number of knock-free burns has occurred.
  • both the timing of the injection and the amount of injection of the liquid fuel are defined as upper limits and lower limits, respectively.
  • the injection quantity there is a lower limit, from which reliable ignition of the fuel mixture in the combustion chamber is no longer possible. If one of these limits is reached, in particular the limits with regard to preventing knocking, it must be considered whether the operation of the internal combustion engine is not carried out with a high gas loading. In such a case, then, the amount of gas blown into the air supply 4 must be reduced to prevent the engine from knocking excessively.
  • Such a measure is of course associated with a reduction in the performance of the internal combustion engine.
  • Figure 3 shows the details of the calculation in step 100, which is related to the occurrence of knock or failure with knocking. Furthermore, of course, a calculation of the amount of gas, the amount of liquid fuel and the time of injection of the liquid fuel in dependence, for example, load and speed of the internal combustion engine and possibly other parameters.
  • a learning method is additionally provided in step 100, which in the event of frequent occurrence of knocking events Load and speed ranges or the total absence of knocking in certain operating ranges makes an adjustment of the control data used for the respective operating range. It is thus prevented that the knock control of Figure 3 must actively make an adjustment for each change in load and speed. By this measure, the knock control is improved in terms of the quality of the scheme.

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Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Klopfregelung einer Brennkraftmaschine, die mit einem gasförmigen Kraftstoff und einem flüssigen Kraftstoff betrieben wird, vorgeschlagen. Der gasförmige Kraftstoff wird in einen Brennraum (3) der Brennkraftmaschine eingebracht und durch Einspritzen des flüssigen Kraftstoffs direkt in den Brennraum (3) entzündet. Es ist vorgesehen, in Abhängigkeit von einen Klopfsignal einen Zeitpunkt der Einspritzung und/oder eine Menge des direkt in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffs zu verändern und so einen Betrieb der Brennkraftmaschine in der Nähe der Klopfgrenze ohne übermäßiges Auftreten von Klopfen zu regeln.

Description

Beschreibung Titel
Verfahren und Vorrichtung zur Klopfregelung einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Klopfregelung einer Brennkraftmaschine nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche.
Aus der GB 2457925 A ist bereits ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine bekannt, bei der sowohl ein gasförmiger Kraftstoff wie auch ein flüssiger Kraftstoff Verwendung findet. Der gasförmige Kraftstoff wird in das Saugrohr eingeblasen. Der flüssige Kraftstoff wird direkt in den Zylinder eingespritzt. Weiterhin finden sich Hinweise darauf, dass die Klopfneigung des Motors sowohl von der Menge des gasförmigen Kraftstoffs wie auch von der Menge des flüssigen Kraftstoffs wie auch vom Zeitpunkt der Einspritzung abhängt.
Stand der Technik
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Klopfregelung einer Brennkraftmaschine haben den Vorteil, dass auch bei einer Brennkraftmaschine, die mittels Gas betrieben wird und bei der eine Entzündung des Gases im Brennraum durch Einspritzen eines flüssigen Kraftstoffs erfolgt, eine Klopfregelung ermöglicht wird. Es wird so ein Betrieb der Brennkraftmaschine an einem Wirkungsgrad optimierten Punkt ermöglicht. Die Kraftstoffeffizienz der Brennkraftmaschine wird somit verbessert, ohne dass gleichzeitig ein erhöhtes Risiko einer Beschädigung der Brennkraftmaschine verursacht wird. Weitere Vorteile und Verbesserungen ergeben sich durch die Maßnahmen der abhängigen Patentansprüche. Besonders einfach erfolgt die Klopfregelung, wenn in Abhängigkeit von einem Auftreten von Klopfen eine Verschiebung des Zeitpunkts der Einspritzung des flüssigen Kraftstoffs in Richtung spät erfolgt. Nur wenn mehrere Verbrennungen lang kein Klopfen auftritt, erfolgt wieder eine Verstellung des Zeitpunkts der Einspritzung in Richtung früh. Die jeweiligen Verstellungen in Richtung früh oder spät sind so bemessen, dass erst nach mehreren Verbrennungen ohne Klopfen eine Verschiebung in Richtung spät aufgrund eines Klopfens wieder ausgeglichen ist. Eine weitere Möglichkeit der Klopfregelung besteht darin beim Auftreten von Klopfen, die eingespritzte Menge an flüssigen Kraftstoff zu verringern. Wenn mehrere Verbrennungen ohne Klopfen auftreten, kann die Menge der Einspritzung wieder erhöht werden. Die Verringerung der Einspritzmenge beim Auftreten von Klopfen ist dabei so bemessen, dass nur durch mehrere klopffreie Verbrennungen eine Verringerung aufgrund eines Klopfens wieder ausgeglichen ist. Für die Verstellung des Zeitpunkts der Einspritzung bzw. für die Erhöhung oder Verringerung der Einspritzmenge, sind Grenzwerte vorgesehen. Sofern innerhalb dieser Grenzen ein Klopfen nicht ausreichend verhindert werden kann, muss als weitere Maßnahem der Anteil an gasförmigem Kraftstoff verringert werden. Es wird so eine weitere Möglichkeit des Verhinderns von klopfenden Verbrennungen zur Verfügung gestellt. Um eine Anpassung an unterschiedliche Betriebszustände der Brennkraftmaschine zu gewährleisten, sind die jeweiligen Klopfmaßnahmen durch Kennfelder realisiert, die im laufenden Betrieb der Brennkraftmaschine angepasst werden. Es wird so eine Anpassung der Klopfregelung an jeweilige Betriebszustände der Brennkraftmaschine, beispielsweise an unterschiedliche Kraftstoffqu alitäten gewährleistet. Es wird so eine besonders gute Regelungsqualität gewährleistet, bei der es nur sehr selten zu klopfenden Verbrennungen kommt.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine mit einer
Gaseinspritzung ins Saugrohr und einer Direkteinspritzung von flüssigem Kraftstoff,
Figur 2 Verfahrensschritte eine Klopfregelungsverfahrens und
Figur 3 Details der Verstellung des Zeitpunkts der Einspritzung bzw. Details der Veränderung der Einspritzmenge des flüssigen Kraftstoffs.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In der Figur 1 wird schematisch eine Brennkraftmaschine dargestellt, die gleichzeitig mit einem gasförmigen und eine flüssigen Kraftstoff betrieben wird. Dargestellt ist ein Zylinder 2 dieser Brennkraftmaschine die zusammen mit dem darin befindlichen Kolben 1 einen Brennraum 3 bildet. Diesem Brennraum wird durch eine Luftzuführung 4 die für die Verbrennung im Brennraum 3 benötigte Luft zugeführt. Abgase der Verbrennung werden durch eine Abgaswegführung 5 von dem Brennraum 3 weggeführt. Dargestellt sind in der schematischen Ansicht der Figur 1 noch ein Gasinjektor 6, der zur Einblasung des gasförmigen Kraftstoffs in die Luftzuführung 4 ausgebildet ist. Weiterhin wird ein Einspritzventil 7 zur Einspritzung des flüssigen Kraftstoffs direkt in den Brennraum 3 gezeigt. Die An- steuerung des Gaseinblasventils 6 und des Einspritzventils 7 erfolgt durch ein Steuergerät 8, welches mit entsprechenden Steuerleitungen mit dem Gasein- blasventil 6 und dem Einspritzventil 7 verbunden ist. Weiterhin ist auf der Außenseite des Zylinders 2 noch ein Klopfsensor 9 angebracht, der entsprechende Signale, die bei der Verbrennung der Kraftstoff in dem Brennraum 3 entstehen, über eine Leitung an die Motorsteuerung 8 gibt.
In der Figur 1 sind nur die für die Erfindung wesentlichen Teile der Brennkraftmaschine dargestellt. Weitere Elemente, die sich bei allen Brennkraftmaschine nach dem Otto- oder Dieselprinzip finden, sind zeichnerisch nicht dargestellt, da es sich dabei um normale Komponenten handelt, die dem Fachmann hinlänglich bekannt sind. So sind beispielsweise Einlassventile zum Einlass der durch die Luftzuführung 4 zugeführten Luft in den Brennraum 3 nicht dargestellt. Weiterhin sind Auslassventile zum Auslassen des im Brennraum 3 erzeugten Abgases in die Abgaswegführung 5 nicht dargestellt. Weitere Luftsteuerungselemente, wie beispielsweise eine Drosselklappe oder ein Turbolader sind übliche Komponenten einer Brennkraftmaschine, aber hier ebenfalls nicht dargestellt. Weiterhin sind auch andere Teile des Gasversorgungssystems oder des Versorgungssystems für den flüssigen Kraftstoff nicht dargestellt, wie beispielsweise ein Gastank, ein Druckreduzierer oder Absperrventile für das Gas oder ein Flüssigkeitstank, eine Pumpe oder ein Kraftstofffilter für den flüssigen Kraftstoff. Bei dem gasförmigen Kraftstoff kann es sich um jedes brennbare Gas, wie beispielsweise um CNG (Compressed Natural Gas) oder um LPG (Liquid Petroleum Gas) oder sonstige
Gase, wie Methan oder Butan handeln. Bei dem flüssigen Kraftstoff kann es sich beispielsweise um Diesel oder Benzin oder Alkohol oder jede andere mögliche brennbare Flüssigkeit handeln. Für die Motorsteuerung 8 ist hier ein einzelnes Motorsteuergerät dargestellt. Es kann sich hier aber auch um mehrere separate Motorsteuergeräte handeln. Üblich sind beispielsweise ein getrenntes Motorsteuerungsgerät für den flüssigen Kraftstoff und ein separates Motorsteuerungsgerät für den gasförmigen Kraftstoff, die untereinander Daten austauschen, um den Betrieb der Brennkraftmaschine aufeinander abgestimmt vorzunehmen. Der Klopfsensor 9 ist hier als Vibrationssensor auf der Außenseite des Zylinders 2 gezeigt. Alternativ können aber auch andere Sensoren verwendet werden, die ein Klopfen im Brennraum 3 erkennen können, beispielsweise ein Brennraum- drucksensor, der eine direkte Auswertung des Drucks im Brennraum 3 während der Verbrennung erlaubt. Ebenfalls nicht dargestellt sind weitere übliche Sensoren oder Stellglieder an Brennkraftmaschinen, wie beispielsweise Drehzahlsen- soren, Temperatursensoren oder dergleichen.
Der Betrieb der in der Figur 1 dargestellten Brennkraftmaschine erfolgt vorzugsweise in einem Mischbetrieb, in dem sowohl gasförmiger Kraftstoff durch die Luftzuführung 4 eingeblasen wird, wie auch flüssiger Kraftstoff direkt in den Brennraum 3 eingespritzt wird. In der Figur 3 ist keine Zündkerze zum Entzünden des in dem Brennraum 3 eingebrachten Gemisch vorgesehen. Es handelt somit um eine Brennkraftmaschine, bei der eine Selbstentzündung des Kraftstoffs aufgrund des hohen Drucks und der damit verbundenen hohen Temperaturen im Brennraum 3 bedingt durch die Verdichtung im Brennraum 3 erfolgt. Die meisten gasförmigen Kraftstoffe, wie beispielsweise CNG oder LPG haben dabei das Problem, dass die erforderliche Zündtemperatur sehr hoch ist und daher eine Entzündung des so eingebrachten gasförmigen Kraftstoffs nur sehr schwierig oder gar nicht möglich ist. Durch Einspritzen eine flüssigen Kraftstoffs, beispielsweise Dieselkraftstoff, wird in der unmittelbaren Umgebung der Einspritzdüse 7 ein Bereicht mit einem Kraftstoff geschaffen, der leichter entflammbar und bei den üblichen durch die Verdichtung des Brennraums 3 entstandenen Temperaturen sicher zündet. Dieses Verfahren wird auch Zündstrahlverfahren genannt. Die Entzündung des im Brennraum eingebrachten flüssigen Kraftstoffs erfolgt sehr zeitnah nach oder bereits während der Einspritzung des Kraftstoffs, so dass durch den Zeitpunkt der Einspritzung der Zeitpunkt, zu dem das Gemisch im
Kraftstoff entflammt genau eingestellt werden kann. Weiterhin fängt der Verbrennungsablauf von dem Mischungsverhältnis der beiden Kraftstoffe ab, wobei insbesondere bei der Verwendung von größeren Mengen von Dieselkraftstoff die Entflammung sehr schnell einsetzt und somit Klopfen begünstigt wird. Weiterhin hängt das Auftreten von Klopfen wesentlich vom Zeitpunkt der Entflammung und damit vom Zeitpunkt der Einspritzung des flüssigen Kraftstoffs in dem Brennraum 3 ab.
Diese beiden Abhängigkeiten der Klopfneigung des Motors von sowohl dem Zeitpunkt der Einspritzung des flüssigen Kraftstoffs, wie auch von der Menge des eingespritzten flüssigen Kraftstoffs ermöglichen eine Klopfregelung. Prinzipiell verhält es sich so, dass je näher der Motor an der Klopfgrenze betrieben wird, umso effizienter die in dem Kraftstoff enthaltene Energie in mechanische Bewegung umgesetzt wird. Es ist daher wünschenswert, eine Brennkraftmaschine möglichst nahe an der Klopfgrenze zu betreiben, sofern bei diesem Betrieb sichergestellt werden kann, dass es nicht zu häufig zu Klopfereignissen im Zylinder kommt. Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, diese beiden Eingriffsmöglichkeiten, d. h. sowohl den Zeitpunkt der Einspritzung, wie auch die Menge der Einspritzung für eine Klopfregelung zu nutzen.
In der Figur 2 werden Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens als Programmblöcke dargestellt. In einem ersten Programmblock 100 erfolgt eine Berechnung, der für den Betrieb der Brennkraftmaschine notwendigen Ansteuerdaten für die Stellglieder der Brennkraftmaschine. Als wesentliches Berech- nungsergebnis wird in dem Verfahrensschritt 100 sowohl die Gasmenge berech- net, die von dem Einblasventil 6 in die Luftzuführung 4 eingeblasen wird, wie auch die Einspritzmenge an flüssigem Kraftstoff, insbesondere Dieselkraftstoff, der von dem Einspritzventil 7 direkt in den Brennraum 3 eingespritzt wird. Weiterhin wird auch der Zeitpunkt der Dieseleinspritzung berechnet. Für die Einspritzung des flüssigen Kraftstoffs in den Brennraum 3 können auch mehr als eine Einspritzung genutzt werden. Die wesentliche Einspritzung ist dabei jedoch die, durch die die Entflammung des Kraftstoffs im Brennraum 3 gestartet wird. Voreinspritzung vor dieser Haupteinspritzung oder weitere Einspritzungen nach dieser Haupteinspritzung, die ebenfalls genutzt werden, um den Brennverlauf der Verbrennung zu beeinflussen, werden für die weitere Diskussion nicht berücksichtigt. Für die Berechnung der einzublasenden Gasmenge und die Berechnung der Menge des flüssigen Kraftstoffs und des Zeitpunkts der Einspritzung des flüssigen Kraftstoffs werden eine Vielzahl von Sensordaten der Brennkraftmaschine berücksichtigt. Übliche Sensordaten sind beispielsweise die Drehzahl der Brennkraftmaschine, die von der Brennkraftmaschine abzugebende Leistung (üblicher Weise als Last bezeichnet) und eine Vielzahl von weiteren Sensordaten, wie beispielsweise Lufttemperatur, Motortemperatur, Druck in der Luftzuführung, besondere gewünschte Betriebsarten, beispielsweise zum Aufheizen des Abgases in der Abgaswegführung 5 und weitere Messwerte. Wesentlich ist hierbei auch, dass Signale eines Klopfsensors 9 mit in die Berechnung der Gasmenge, Menge an flüssigem Kraftstoff und Zeitpunkt der Einspritzung des flüssigen Kraftstoffs eingehen.
Die im Schritt 100 errechneten Ansteuerwerte werden im Schritt 200 genutzt, um eine Verbrennung in dem Brennraum 3 zu steuern. Für jeden Verbrennungsvorgang werden neue Werte errechnet, die dann für die Steuerung der Verbrennung im Schritt 200 genutzt werden. Auf die Verbrennung im Schritt 200 folgt im Schritt 300 ein Auswerteschritt, in dem die Signale des Klopfsensors 9 ausgewertet werden. Dabei wird insbesondere festgestellt, ob eine klopfende Verbrennung vorlag oder nicht. Diese Berechnung erfolgt üblicher Weise im Motorsteuergerät 8 oder in einem speziell dafür vorgesehenen Auswertegerät für die Auswertung der Signale des Klopfsensors 9.
In der Figur 3 werden Details der Berechnungen im Schritt 100 dargestellt, di sich mit dem Klopfen befassen. In einem ersten Schritt 300 wird abgefragt, o Klopfen aufgetreten ist oder nicht. Wenn Klopfen bei der letzten Verbrennung aufgetreten ist, so folgt auf den Schritt 300 der Schritt 301. Wenn bei der letzten Verbrennung kein Klopfen aufgetreten ist, so folgt auf den Schritt 300 der Schritt 303. Im Schritt 301 wird als Reaktion auf ein einzelnes Klopfereignis bei der letzten Verbrennung für die Berechnung des nächsten Verbrennungsvorgangs die Ansteuerwerte verändert. Insbesondere wird im Schritt 301 der Zeitpunkt der Einspritzung um einen definierten Betrage nach hinten verschoben. Beispielsweise wird für jedes Klopfereignis der Zeitpunkt der Einspritzung des flüssigen Kraftstoffs um 3° Kurbelwelle in Richtung späterer Entflammung des Kraftstoffs im Brennraum 3 nach spät verschoben. Dies bedeutet, dass der Schwerpunkt der Verbrennung weiter in Richtung spät verschoben wird, so dass das Druckmaximum deutlich nach dem oberen Totpunkt des Kolbens 1 im Zylinder 2 verschoben ist. Üblicher Weise wird eine derartige Spätverstellung des Zeitpunkts der Einspritzung durch Angabe eines Spätverschiebewinkels hier als Beispiel 3° Kurbelwellenwinkel angegeben. Auf den Schritt 301 folgt der Schritt 302, mit dem dieses Verfahren beendet wird.
Die nächste Verbrennung im Brennraum erfolgt dann mit dem um 3° in Richtung spät verschobenen Zeitpunkt der Einspritzung des flüssigen Kraftstoffs. Wenn dabei kein Klopfen auftritt folgt auf den Schritt 300 der Schritt 303. Im Schritt 303 wird überprüft, wie oft hintereinander Verbrennungen aufgetreten sind, ohne dass es zu einem Klopfereignis kam. Dazu wird eine Anzahl von klopffreien Verbrennungen vorgesehen. Wenn diese Zahl noch nicht erreicht wurde, so folgt auf den Schritt 303 der Schritt 302, wodurch das Verfahren beendet wird. Wenn im Schritt 303 festgestellt wird, dass eine ausreichende Anzahl von klopffreien Verbrennungen über der vorgegebenen Zahl vorliegt, so folgt auf den Schritt 303 der Schritt 304. Im Schritt 304 erfolgt eine Frühverstellung des Einspritzventil in Richtung einer früheren Verbrennung. Beispielsweise wird hier eine Frühverschiebung in der Größenordnung von 0,75° Kurbelwellenwinkel in Richtung früh vorgeschlagen. Durch diese Vorgehensweise erfolgt weder eine Verschiebung des Schwerpunktes der Verbrennung in Richtung früh, wodurch ein effizienterer Betrieb der Brennkraftmaschine ermöglicht wird.
Die Figur 3 wurde jetzt mit dem Beispiel der Verstellung des Winkels für die Ein- Stellung des flüssigen Kraftstoffs beschrieben. Alternativ kann auch die Menge an eingespritztem flüssigem Kraftstoff variiert werden. Im Schritt 301 würde dann als Reaktion auf ein Klopfereignis die Einspritzmenge reduziert, beispielsweise um 4% pro erkannten Klopfereignis. Im Schritt 304 würde die Einspritzmenge wieder erhöht, beispielsweise um 1 %, wenn eine ausreichende Anzahl von klopffreien Verbrennungen erfolgt ist.
Für beide Maßnahmen, d. h. sowohl die Verstellung des Zeitpunkts der Einspritzung wie auch die Menge der Einspritzung des flüssigen Kraftstoffs sind jeweils Obergrenzen und Untergrenzen definiert. Beispielsweise bei der Einspritzmenge gibt es eine Untergrenze, ab der ein zuverlässiges Entflammen des Kraftstoffge- mischs im Brennraum nicht mehr möglich ist. Sofern eine dieser Grenzen erreicht wird, insbesondere die Grenzen hinsichtlich einer Verhinderung des Klopfens muss überlegt werden, ob der Betrieb der Brennkraftmaschine nicht mit einer hohen Beladung an Gas erfolgt. In einem derartigen Fall muss dann die Gasein- blasmenge in die Luftzuführung 4 reduziert werden, um zu verhindern, dass der Motor im übertriebenen Maße klopft. Eine derartige Maßnahme ist natürlich mit einer Verringerung der Leistung der Brennkraftmaschine verbunden.
Figur 3 zeigt die Details der Berechnung im Schritt 100, die mit dem Auftreten von Klopfen oder Ausbleiben mit Klopfen zusammenhängt. Weiterhin erfolgt natürlich eine Berechnung der Gasmenge, der Menge an flüssigem Kraftstoff und des Zeitpunkts der Einspritzung des flüssigen Kraftstoffs in Abhängigkeit, beispielsweise von Last und Drehzahl der Brennkraftmaschine und ggf. weiteren Parametern. Um sicherzustellen, dass nicht immer bei den gleichen Betriebsparametern, wie beispielsweise Last und Drehzahl die Klopfregelung, wie sie in der Figur 3 dargestellt wird, auf Klopfereignisse reagieren muss, ist zusätzlich im Schritt 100 ein Lernverfahren vorgesehen, welches beim gehäuften Auftreten von Klopfereignissen bei bestimmten Last- und Drehzahlbereichen oder beim völligen Ausbleiben von Klopfen in bestimmten Betriebsbereichen eine Anpassung der für den jeweiligen Betriebsbereich verwendeten Ansteuerdaten vornimmt. Es wird so verhindert, dass die Klopfregelung nach der Figur 3 bei jeder Veränderung von Last und Drehzahl aktiv eine Verstellung vornehmen muss. Durch diese Maßnahme wird die Klopfregelung hinsichtlich der Qualität der Regelung verbessert.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Klopfregelung einer Brennkraftmaschine, welche mit einem gasförmigen Kraftstoff und einem flüssigen Kraftstoff betrieben wird, wobei der gasförmige Kraftstoff in einen Brennraum (3) der Brennkraftmaschine eingebracht wird und durch Einspritzen des flüssigen Kraftstoffs direkt in den Brennraum (3) eine Entzündung des gasförmigen und des flüssigen Kraftstoffs bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von einem Klopfsignal ein Zeitpunkt der Einspritzung und/oder eine Menge des direkt in den Brennraum eingespritzten Kraftstoff verändert wird, um einen Betrieb der Brennkraftmaschine in der Nähe der Klopfgrenze ohne übermäßiges Auftreten von Klopfen zu regeln.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Auftreten von Klopfen der Zeitpunkt der Einspritzung in Richtung spät verschoben wird und wenn bei nachfolgenden Verbrennungen kein Klopfen auftritt, der Zeitpunkt der Einspritzung des flüssigen Kraftstoffs wieder in Richtung früh verstellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung in Richtung spät so erfolgt, dass erst nach mehreren Verbrennungen ohne Klopfen eine Verschiebung in Richtung spät aufgrund einer Verbrennung mit Klopfen wieder ausgeglichen ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Auftreten von Klopfen die Menge der Einspritzung des flüssigen Kraftstoffs verringert wird und wenn bei nachfolgenden Verbrennungen kein Klopfen auftritt, die Menge der Einspritzung wieder erhöht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung der Menge so erfolgt, dass erst nach mehreren Verbrennungen ohne Klop- fen eine Verringerung aufgrund einer Verbrennung mit Klopfen wieder ausgeglichen ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Grenzwerte für die Verstellung des Zeitpunkts in Richtung früh oder spät und/oder Grenzwerte für die Erhöhung oder Verringerung der Einspritzmenge vorgesehen sind, und dass bei Erreichen eines oder mehrerer der Grenzwerte der Anteil und/oder die Menge an gasförmigen Kraftstoff verringert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Berechnung des Zeitpunkts der Einspritzung des flüssigen Kraftstoffs und/oder des Zeitpunkts der Einspritzung und/oder bei der Berechnung der Menge der Einspritzung des flüssigen Kraftstoffs ein Berechnungsverfahren verwendet wird, welches von einer Drehzahl und einer Last der Brennkraftmaschine abhängt und dass ein Lernverfahren vorgesehen ist, welches die Werte für diese Berechnung bei laufendem Betrieb der Brennkraftmaschine anpasst.
Vorrichtung zur Klopfregelung einer Brennkraftmaschine, wobei die Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen Kraftstoff und einem flüssigen Kraftstoff betrieben wird, wobei der gasförmige Kraftstoff in einen Brennraum (3) der Brennkraftmaschine eingebracht wird und durch Einspritzen des flüssigen Kraftstoffs direkt in den Brennraum (3) eine Entzündung des gasförmigen und des flüssigen Kraftstoffs bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, in Abhängigkeit von einen Klopfsignal einen Zeitpunkt der Einspritzung und/oder eine Menge des direkt in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffs zu verändern und dass die Mittel so einen Betrieb der Brennkraftmaschine in der Nähe der Klopfgrenze aber ohne übermäßiges Auftreten von Klopfen regeln.
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