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Dokumentenidentifikation DE102006018665A1 08.11.2007
Titel Verfahren zur Klopfregelung einer Brennkraftmaschine
Anmelder AUDI AG, 85057 Ingolstadt, DE
Erfinder Czub, Ekkhardt, 74193 Schwaigern, DE
DE-Anmeldedatum 21.04.2006
DE-Aktenzeichen 102006018665
Offenlegungstag 08.11.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.11.2007
IPC-Hauptklasse F02P 5/152(2006.01)A, F, I, 20060421, B, H, DE
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Klopfregelung einer Brennkraftmaschine (1) mit mindestens einem Zylinder (10, 20, 30, 40) und einer Vorrichtung (50) zur Klopferkennung in Verbindung mit einer zylinderselektiven Einregelung von Zündwinkeln. Erfindungsgemäß wird der Zündwinkel für einen der Zylinder (10, 20, 30, 40) mit einer ersten Verstellgeschwindigkeit in eine erste Richtung "spät" verstellt, wenn die Vorrichtung zur Klopferkennung (50) für diesen Zylidner (10, 20, 30, 40) ein Klopfgeräusch erkennt, und die sich ergebende Spätverstellung für den klopfenden Zylinder (10, 20, 30, 40) wird durch einen Vergleich des Zündwinkelregelhubs der Klopfregelung für den klopfenden Zylinder (10, 20, 30, 40) mit einem Mittelwert der Zündwinkelregelhübe für alle Zylinder (10, 20, 30, 40) der Brennkraftmaschine (1) überprüft, um zu ermitteln, ob das für den klopfenden Zylinder (10, 20, 30, 40) erkannte Klopfgeräusch ein echtes oder ein unechtes Klopfgeräusch ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Klopfregelung einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bekannte Brennkraftmaschinen umfassen eine Vorrichtung zum Erkennen von Klopfgeräuschen und führen in Verbindung mit einer zylinderselektiven Einregelung von Zündzeitpunkten bzw. Zündwinkeln ein Verfahren zur Klopfregelung aus.

Mit steigender Drehzahl der Brennkraftmaschine kann sich jedoch die Auflösungsgüte der Klopferkennung verschlechtern, wodurch einerseits die Gefahr einer Nichterkennung von Klopfvorgängen besteht, die zu einer unerwünschten thermischen und mechanischen Belastung der Brennkraftmaschine führen kann.

Anderseits besteht die Gefahr einer vermeintlichen, auf Störgeräusche der Brennkraftmaschine beruhenden Erkennung von Klopfvorgängen, die durch die resultierende, unnötige Zündungsrücknahme zu einem Leistungsverlust der Brennkraftmaschine führen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Klopfregelung einer Brennkraftmaschine zur Verfügung zu stellen, welches die genannten Unzulänglichkeiten des Standes der Technik wenigstens teilweise kompensiert.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch Bereitstellung eines Verfahrens zur Klopfregelung einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß wird der Zündwinkel für einen Zylinder einer Brennkraftmaschine mit einer ersten Verstellgeschwindigkeit in eine erste Richtung „spät" verstellt, wenn eine Vorrichtung zur Klopferkennung für diesen Zylinder ein Klopfgeräusch erkennt. Die sich ergebende Spätverstellung für den klopfenden Zylinder wird durch einen Vergleich des Zündwinkelregelhubs der Klopfregelung für den klopfenden Zylinder mit einem Mittelwert der Zündwinkelregelhübe für alle Zylinder der Brennkraftmaschine überprüft, um zu ermitteln, ob das für den klopfenden Zylinder erkannte Klopfgeräusch mit einer hohen oder einer niedrigen Wahrscheinlichkeit ein echtes Klopfgeräusch ist. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Klopfregelung einer Brennkraftmaschine verstellt den Zündwinkel unabhängig von der Überprüfung des Klopfgeräusches in Richtung späterer Zündzeitpunkt, um in vorteilhafter Weise eine unerwünschte thermische und mechanische Belastung der Brennkraftmaschine zu vermeiden. Anschließend wird durch die Größe der sich ergebenden Spätverstellung überprüft, ob das erkannte Klopfgeräusch ein echtes auf einem Klopfvorgang basierendes Klopfgeräusch oder ein unechtes auf einem Störgeräusch basierendes Klopfgeräusch ist. So können bei der Überprüfung beispielsweise Wahrscheinlichkeiten für das Vorliegen von echten oder unechten Klopfgeräuschen ermittelt werden.

In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Klopfregelung wird bei der Überprüfung des erkannten Klopfgeräusches ein unechtes Klopfgeräusch für den klopfenden Zylinder erkannt, wenn die betragsmäßige Verstellung des Zündwinkels für den klopfenden Zylinders um einen vorbestimmten Wert größer ist, als der Mittelwert für alle Zylinder der Brennkraftmaschine. Das bedeutet, dass eine durch Störgeräusche verursachte Fehlererkennung von Klopfgeräuschen erkannt wird und der in die Richtung „spät" verstellte Zündwinkel des vermeintlich klopfenden Zylinders wieder zurückgestellt werden kann. So kann der in Richtung „spät" verstellte Zündwinkel des klopfenden Zylinders beispielsweise mit einer vorgegebenen beschleunigten zweiten Verstellgeschwindigkeit in eine zweite Richtung „früh" verstellt werden. Die Rückverstellung des Zündwinkels des klopfenden Zylinders in Richtung „früh" wird kontinuierlich ausgeführt, wobei die zweite Verstellgeschwindigkeit beschleunigt ist.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Klopfregelung wird bei der Überprüfung der sich ergebenden Spätverstellung auf ein echtes Klopfgeräusch mit schlechter Erkennungsgüte für den klopfenden Zylinder erkannt, wenn die betragsmäßige Verstellung des Zündwinkels des klopfenden Zylinders um einen vorbestimmten Wert kleiner ist, als der Mittelwert für alle Zylinder der Brennkraftmaschine. Das bedeutet, dass echte Klopfgeräusche mit einer schlechten Erkennungsgüte erkannt werden und der in Richtung „spät" verstellte Zündwinkel des klopfenden Zylinders verzögert in Richtung „früh" verstellt wird. So kann der in Richtung „spät" verstellte Zündwinkel des klopfenden Zylinders beispielsweise mit einer vorgegebenen dritten Verstellgeschwindigkeit nur verzögert wieder in Richtung „früh" verstellt werden. Die Rückverstellung des Zündwinkels des klopfenden Zylinders in Richtung „früh" wird kontinuierlich ausgeführt, wobei die dritte Verstellgeschwindigkeit kleiner als die zweite Verstellgeschwindigkeit ist.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Klopfregelung sind die zweite und dritte Verstellgeschwindigkeit von einer Differenz des Zündwinkels des klopfenden Zylinders vom Mittelwert für alle Zylinder der Brennkraftmaschine abhängig. Die zweite Verstellgeschwindigkeit wird beispielsweise proportional zur Differenz des Zündwinkelabstandes des klopfenden Zylinders vom Mittelwert für alle Zylinder der Brennkraftmaschine vorgegeben. Die dritte Verstellgeschwindigkeit wird beispielsweise umgekehrt proportional zur Differenz des Zündwinkelabstandes des klopfenden Zylinders vom Mittelwert für alle Zylinder der Brennkraftmaschine vorgegeben. Das bedeutet, dass je größer die negative Differenz der Zündwinkelabstände des klopfenden Zylinders vom Mittelwert für alle Zylinder ist, desto schneller wird in die zweite Verstellrichtung „früh" geregelt bzw. bei einer positiven Differenz, wird desto langsamer wieder aufgeregelt.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Die einzige Figur zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Brennkraftmaschine.

Wie aus der Figur ersichtlich ist, umfasst eine Brennkraftmaschine 1 im dargestellten Ausführungsbeispiel vier Zylinder 10, 20, 30, 40 und eine Vorrichtung 50 zur Klopferkennung in Verbindung mit einer zylinderselektiven Einregelung von Zündwinkeln. Die Vorrichtung 50 zur Klopferkennung umfasst für jeden der Zylinder 10, 20, 30, 40 einen Klopfsensor 51, 52, 53, 54 zur Erfassung von Klopfgeräuschen und eine Auswerte- und Steuereinheit 55, welche die Signale der Klopfsensoren 51, 52, 53, 54 zur Erkennung von Klopfgeräuschen auswertet. Hierbei ist ein erster Klopfsensor 51 einem ersten Zylinder 10 zugeordnet, ein zweiter Klopfsensor 52 ist einem zweiten Zylinder 20 zugeordnet, ein dritter Klopfsensor 53 ist einem dritten Zylinder 30 zugeordnet und ein vierter Klopfsensor 54 ist einem vierten Zylinder 40 zugeordnet. Zudem führt die Vorrichtung 50 zur Klopferkennung über die Auswerte- und Steuereinheit 55 das erfindungsgemäße Verfahren zur Klopfregelung aus. Bei einer alternativen nicht dargestellten Ausführungsform können acht Zylinder von vier Klopfsensoren überwacht werden, wobei jeder Klopfsensor zwei Zylinder überwacht.

Zur nachfolgenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorausgesetzt, dass der erste Klopfsensor 51 im ersten Zylinder 10 ein Geräusch erfasst. Die Ausführungen gelten analog für Fälle, in welchen zusätzlich oder alternativ einer oder mehrere der anderen Klopfsensoren 52, 53, 54 für einen oder mehrere der anderen Zylinder 20, 30, 40 der Brennkraftmaschine 1 ein Geräusch erfassen.

Durch Auswerten der von den Klopfsensoren 51, 52, 53, 54 erfassten Geräuschen erkennt die Auswerte- und Steuereinheit 55 für den ersten Zylinder 10 ein Klopfgeräusch und verstellt den Zündwinkel bzw. einen Zündzeitpunkt für den vermeintlich klopfenden ersten Zylinder mit einer vorgegebenen ersten Verstellgeschwindigkeit in Richtung „spät". Dann wird, beispielsweise von der Auswerte- und Steuereinheit 55, das vermeintliche Klopfgeräusch durch einen Vergleich des Zündwinkelregelhubs der Klopfregelung für den vermeintlich klopfenden ersten Zylinder 10 mit einem Mittelwert der Zündwinkelregelhübe für alle Zylinder 10, 20, 30, 40 der Brennkraftmaschine 1 überprüft, um die Wahrscheinlichkeit zu ermitteln, ob für den vermeintlich klopfenden ersten Zylinder 10 ein echtes oder ein unechtes Klopfgeräusch vorlag.

Ist die betragsmäßige Verstellung des Zündwinkels des ersten Zylinders 10 in Richtung „spät" deutlich größer als der Mittelwert für alle Zylinder 10, 20, 30, 40, schließt man auf die Gefahr einer Fehlererkennung durch Störgeräusche und führt den auf den späteren Zündzeitpunkt geregelten ersten Zylinder 10 schneller wieder zurück in Richtung auf einen früheren Zündzeitpunkt. Diese Regelung erfolgt beschleunigt aber nicht sprungartig mit einer vorgegebenen zweiten Verstellgeschwindigkeit, welche kleiner als die erste Verstellgeschwindigkeit ist.

Ist die betragsmäßige Zündwinkelrücknahme des vermeintlich klopfenden ersten Zylinders 10 deutlich kleiner als der Mittelwert für alle Zylinder 10, 20, 30, 40, schließt man auf die Gefahr von echtem Klopfen mit schlechter Erkennungsgüte und regelt den relativ früh zündenden ersten Zylinder 10 verzögert wieder in Richtung Frühzündung. Diese Regelung erfolgt verlangsamt mit einer vorgegebenen dritten Verstellgeschwindigkeit, welche kleiner als die zweite Verstellgeschwindigkeit ist.

Die zweite und dritte Verstellgeschwindigkeit sind von einer Differenz des Zündwinkels des klopfenden Zylinders 10 vom Mittelwert für alle Zylinder 10, 20, 30, 40 der Brennkraftmaschine 1 abhängig, wobei die zweite Verstellgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der negativen Differenz der Zündwinkelabstände des klopfenden ersten Zylinders 10 vom Mittelwert für alle Zylinder 10, 20, 30, 40 der Brennkraftmaschine 1 vorgegeben wird, und wobei die dritte Verstellgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Differenz der Zündwinkelabstände des klopfenden ersten Zylinders 10 vom Mittelwert für alle Zylinder 10, 20, 30, 40 der Brennkraftmaschine 1 vorgegeben wird. Das bedeutet, dass je größer die negative Differenz der Zündwinkelabstände des klopfenden ersten Zylinders 10 vom Mittelwert aller Zylinder 10, 20, 30, 40 ist, desto schneller wird in Richtung „früh" geregelt bzw. bei positiver Differenz, wird desto langsamer wieder aufgeregelt.

1
Brennkraftmaschine
10
erster Zylinder
20
zweiter Zylinder
30
dritter Zylinder
40
vierter Zylinder
50
Vorrichtung zur Klopferkennung
51
erster Klopfsensor
52
zweiter Klopfsensor
53
dritter Klopfsensor
54
vierter Klopfsensor
55
Auswerte- und Steuereinheit


Anspruch[de]
Verfahren zur Klopfregelung einer Brennkraftmaschine (1) mit mindestens zwei Zylinder (10, 20, 30, 40) und einer Vorrichtung (50) zur Klopferkennung in Verbindung mit einer zylinderselektiven Einregelung von Zündwinkeln, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündwinkel für einen der Zylinder (10, 20, 30, 40) mit einer ersten Verstellgeschwindigkeit in eine erste Richtung „spät" verstellt wird, wenn die Vorrichtung zur Klopferkennung (50) für diesen Zylinder (10, 20, 30, 40) ein Klopfgeräusch erkennt, und die sich ergebende Spätverstellung den klopfenden Zylinder (10, 20, 30, 40) durch einen Vergleich des Zündwinkelregelhubs der Klopfregelung für den klopfenden Zylinder (10, 20, 30, 40) mit einem Mittelwert der Zündwinkelregelhübe für alle Zylinder (10, 20, 30, 40) der Brennkraftmaschine (1) überprüft wird, um zu ermitteln, ob das für den klopfenden Zylinder (10, 20, 30, 40) erkannte Klopfgeräusch ein echtes oder ein unechtes Klopfgeräusch ist. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein unechtes Klopfgeräusch für den klopfenden Zylinder (10, 20, 30, 40) erkannt wird, wenn die betragsmäßige Verstellung des Zündwinkels für den klopfenden Zylinders (10, 20, 30, 40) um einen vorbestimmten Wert größer als der Mittelwert für alle Zylinder (10, 20, 30, 40) der Brennkraftmaschine (1) ist. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der in die erste Richtung „spät" verstellte Zündwinkel des klopfenden Zylinders (10, 20, 30, 40) mit einer vorgegebenen zweiten Verstellgeschwindigkeit in eine zweite Richtung „früh" verstellt wird. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückverstellung des Zündwinkels des klopfenden Zylinders (10) in die zweite Richtung „früh" kontinuierlich ausgeführt wird, wobei die zweite Verstellgeschwindigkeit beschleunigt ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein echtes Klopfgeräusch für den klopfenden Zylinder (10, 20, 30, 40) erkannt wird, wenn die betragsmäßige Verstellung des Zündwinkels des klopfenden Zylinders (10, 20, 30, 40) um einen vorbestimmten Wert kleiner als der Mittelwert für alle Zylinder (10, 20, 30, 40) der Brennkraftmaschine (1) ist. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der in die erste Richtung „spät" verstellte Zündwinkel des klopfenden Zylinders (10, 20, 30, 40) mit einer vorgegebenen dritten Verstellgeschwindigkeit in die zweite Richtung „früh" verstellt wird. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückverstellung des Zündwinkels des klopfenden Zylinders (10, 20, 30, 40) in die zweite Richtung „früh" kontinuierlich ausgeführt wird, wobei die dritte Verstellgeschwindigkeit kleiner als die zweite Verstellgeschwindigkeit ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite und dritte Verstellgeschwindigkeit von einer Differenz des Zündwinkels des klopfenden Zylinders (10, 20, 30, 40) vom Mittelwert für alle Zylinder (10, 20, 30, 40) der Brennkraftmaschine (1) abhängig sind. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verstellgeschwindigkeit in Abhängigkeit zur negativen Differenz der Zündwinkelabstände des klopfenden Zylinders (10, 20, 30, 40) vom Mittelwert für alle Zylinder (10, 20, 30, 40) der Brennkraftmaschine (1) vorgegeben wird. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Verstellgeschwindigkeit in Abhängigkeit zur positiven Differenz der Zündwinkelabstände des klopfenden Zylinders (10, 20, 30, 40) vom Mittelwert für alle Zylinder (10, 20, 30, 40) der Brennkraftmaschine (10) vorgegeben wird.






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