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DE10260012B4 - Method for preventing knocking combustion in an Otto engine - Google Patents

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DE10260012B4
DE10260012B4 DE10260012.0A DE10260012A DE10260012B4 DE 10260012 B4 DE10260012 B4 DE 10260012B4 DE 10260012 A DE10260012 A DE 10260012A DE 10260012 B4 DE10260012 B4 DE 10260012B4
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Abstract

Verfahren zur Vermeidung klopfender Verbrennung bei einem Otto-Motor, wobei – Betriebsparameter des Motors bestimmt werden, – in einer Datenauswertungseinrichtung aus den sensorisch erfassten und/oder rechnerisch im Motorsteuergerät ermittelten Betriebsparametern des Motors die Parameter für die dem Zylinderraum zuzuführende Gemischladung ermittelt und aus diesen mit Hilfe von im Motorsteuergerät abgelegten Kennfeldern der klopfenden Verbrennung ein Wert für die klopfende Verbrennung vorausberechnet wird, – durch die Modellierung des Füllungszustandes im Zylinderraum auf die Randbedingungen einer klopfenden Verbrennung geschlossen wird, – die ermittelte Klopfneigung mit den im Versuch ermittelten und im Motorsteuergerät abgelegten Kennlinien und Kennfeldern der klopfenden Verbrennung verglichen wird, – im Motorbetrieb die Überprüfung des Modells mittels eines bekannten Klopfsensors erfolgt, – wenn der ermittelte Wert der klopfenden Verbrennung im Bereich der normalen Klopfneigung liegt, die motorische Verbrennung bei einem Basiszündwinkel erfolgt, – wenn der ermittelte Klopfwert eine reduzierte Klopfneigung aufweist, der Zündwinkel auf Frühverstellung eingestellt wird, – wenn die ermittelte Klopfneigung erhöht ist, eine Spätverstellung des Zündwinkels erfolgt, – ein Körperschallsensor Daten über die reale Klopfneigung der motorischen Verbrennung liefert, – bei Über- bzw. Unterschreitung der Klopfgrenze eine Korrektur der vorausberechneten Werte durch Anpassung des Modells an die aktuellen Randbedingungen erfolgt, – der Modellabgleich im Motorsteuergerät als Korrekturkennfeld abgelegt wird, und – die neuen Betriebsparameter über das Motorsteuergerät anhand der korrigierten Werte eingestellt werden.Method for avoiding knocking combustion in a gasoline engine, whereby - operating parameters of the engine are determined, - the parameters for the mixture charge to be fed to the cylinder chamber are determined in a data evaluation device from the operating parameters of the engine recorded by sensors and / or calculated in the engine control unit and determined from them A value for the knocking combustion is calculated in advance using characteristic maps of the knocking combustion stored in the engine control unit, - the boundary conditions of a knocking combustion are inferred by modeling the filling state in the cylinder chamber, - the determined knocking tendency with the characteristics determined in the test and stored in the engine control unit and Characteristic maps of the knocking combustion is compared, - the model is checked by means of a known knocking sensor during engine operation, - if the determined value of the knocking combustion is in the range of the normal knocking tendency , the engine combustion takes place at a basic ignition angle, - if the determined knock value has a reduced knock tendency, the ignition angle is set to advance, - if the determined knock tendency is increased, the ignition angle is retarded, - a structure-borne sound sensor provides data on the real knock tendency of the engine Combustion delivers - when the knock limit is exceeded or not reached, the precalculated values are corrected by adapting the model to the current boundary conditions, - the model comparison is stored in the engine control unit as a correction map, and - the new operating parameters are set via the engine control unit based on the corrected values become.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung klopfender Verbrennung bei einem Otto-Motor mit den im Patenanspruch 1 genannten Merkmalen.The invention relates to a method for preventing knocking combustion in a gasoline engine with the features mentioned in claim 1.

Es ist vorbekannt, dass zum Senken des Kraftstoffverbrauches und zum Erhöhen des Motordrehmomentes bei Otto-Motoren hohe Verdichtungsverhältnisse benötigt werden. Mit zunehmenden Verdichtungsverhältnissen besteht die Gefahr der explosionsartigen, klopfenden Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches, die eine erhöhte thermische und mechanische Belastung des Motors zur Folge hat. Die Klopfgrenze eines Otto-Motors ist hauptsächlich vom Verdichtungsverhältnis, der Brennraumform, von Ablagerungen im Brennraum, der Brennstoffqualität, der Gemischzusammensetzung und der Motortemperatur abhängig. Zum Erreichen eines hohen Wirkungsgrades muss der Motor mit seiner Verbrennungsschwerpunktlage bei 8°KWnOT bzw. möglichst nahe an der Klopfgrenze betrieben werden.It is already known that high compression ratios are needed to reduce fuel consumption and increase the engine torque in gasoline engines. With increasing compression ratios, there is the danger of explosive, knocking combustion of the air-fuel mixture, which has an increased thermal and mechanical load on the engine result. The knock limit of an Otto engine is mainly dependent on the compression ratio, the combustion chamber shape, deposits in the combustion chamber, the fuel quality, the mixture composition and the engine temperature. To achieve a high level of efficiency, the engine must be operated at its combustion center point at 8 ° KWnOT or as close as possible to the knock limit.

Aus der DE 195 18 394 C2 ist ein Verfahren zur Vermeidung klopfender Verbrennung bei einem Otto-Motor vorbekannt, bei welchem der Zündzeitpunkt der einzelnen Zylinder entsprechend einem im Steuergerät in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Motors abgelegten Kennfeld gesteuert wird. Zur Kennfeldsteuerung des Zündzeitpunktes wirkt parallel eine Klopfregelung, welche den Zündzeitpunkt nach spät verstellt, wenn ein von einem Klopfsensor ermitteltes Klopfsignal ein von der Drehzahl des Motors abhängiges Referenzsignal übersteigt.From the DE 195 18 394 C2 is a method for preventing knocking combustion in a gasoline engine previously known, in which the ignition timing of the individual cylinders is controlled in accordance with a stored in the control unit in dependence on operating parameters of the engine map. To map control of the ignition time acts in parallel a knock control, which retards the ignition when a knock signal detected by a knock sensor exceeds a dependent of the speed of the engine reference signal.

Aus der DE 34 19 727 A1 ist ebenfalls ein Verfahren zur Klopfregelung von Brennkraftmaschinen vorbekannt. Bei diesem wird aus einer Klopfmeldung und dem Inhalt eines gespeicherten Kennfeldes eine Stellgröße gebildet, mit welcher der Zündzeitpunkt des Motors zum Beseitigen des Klopfens nach spät verstellt wird. Das Kennfeld ist veränderlich und abhängig von den vorher gegangenen Betriebsparametern und wenigstens einem momentanen Betriebsparameter der Brennkraftmaschine.From the DE 34 19 727 A1 is also a method for knock control of internal combustion engines previously known. In this a control variable is formed from a knock message and the contents of a stored map, with which the ignition timing of the engine to eliminate the knock is retarded. The map is variable and dependent on the previous operating parameters and at least one current operating parameters of the internal combustion engine.

Bei den bekannten Verfahren zur Klopfregelung von Brennkraftmaschinen werden erst dann Gegenmaßnahmen ergriffen, wenn vom Klopfsensor nach der nachgeordneten Signalauswertung eine klopfende Verbrennung erkannt wurde. Vom Motorsteuergerät werden sichere und stark wirksame Maßnahmen zum Verhindern der klopfenden Verbrennung und somit zum Schutz des Motors eingeleitet. Durch Verstellen des Zündzeitpunktes in Richtung spät zum Vermeiden der klopfenden Verbrennung wird der Wirkungsgrad des Motors erheblich reduziert. Der Motor wird nachfolgend allmählich durch Verändern der Betriebsparameter wieder an die Klopfgrenze herangeführt und erreicht erst dann wieder einen effektiven Wirkungsgrad.In the known methods for knock control of internal combustion engines, countermeasures are taken only when a knocking combustion has been detected by the knock sensor after the downstream signal evaluation. The engine control unit initiates safe and highly effective measures to prevent knocking combustion and thus protect the engine. By adjusting the ignition timing late to avoid knocking combustion, the efficiency of the engine is significantly reduced. The motor is subsequently brought gradually by changing the operating parameters back to the knock limit and only then reaches an effective efficiency.

Ein weiterer Nachteil der Ausführungen gemäß dem bekannten Stand der Technik besteht darin, dass die sensorisch ermittelten Schwingungen zum Erkennen klopfender Verbrennung durch mechanische Schwingungen, die zum Beispiel durch die Ladungswechselventile hervorgerufen werden, überlagert werden und somit das sichere Erkennen einer klopfenden Verbrennung erschweren. Durch die übliche Verwendung von nur zwei oder einem Klopfsensor je Zylinderbank wird das Erkennen der klopfenden Verbrennung unsicher. Es kann gegebenenfalls zum Ausfall der Erkennung in ganzen Kennfeldbereichen oder einzelnen Zylindern kommen. Die Einzelzylinder können dadurch nicht sicher an die Klopfgrenze geführt werden. Der Wirkungsgrad des Motors wird nicht effektiv genutzt bzw. es kommt zur klopfenden Verbrennung, die zu Motorschäden führen kann.A further disadvantage of the embodiments according to the known prior art is that the sensory oscillations detected for detecting knocking combustion by mechanical vibrations, which are caused for example by the charge exchange valves, and thus complicate the reliable detection of knocking combustion. By the usual use of only two or one knock sensor per cylinder bank, the recognition of the knocking combustion becomes uncertain. It may possibly come to the failure of detection in whole map areas or individual cylinders. The individual cylinders can not be safely guided to the knocking limit. The efficiency of the engine is not used effectively or it comes to knocking combustion, which can lead to engine damage.

Gemäß dem Dokument DE 199 02 203 A1 ist ein Verfahren zum Festlegen des Zündzeitpunktes einer Brennkraftmaschine mit folgenden Merkmalen Stand der Technik. Bereitstellen eines Kennlinienfeldes für den Zündzeitpunkt in Abhängigkeit von mindestens einem die relative Luftfüllung eines Zylinders der Brennkraftmaschine anzeigenden Lastsignal. Erfassen des Lastsignals zu einem vor dem festzulegenden Zündzeitpunkt liegenden Zeitpunkt. Vorhersagen eines zukünftigen Lastsignals zu einem späteren, vor dem festzulegenden Zündzeitpunkt liegenden Zeitpunkt und Festlegen des Zündzeitpunktes aus dem Kennlinienfeld unter Zugrundelegung des vorhergesagten zukünftigen Lastsignals.According to the document DE 199 02 203 A1 is a method for determining the ignition timing of an internal combustion engine having the following features of the prior art. Providing a characteristic field for the ignition timing as a function of at least one of the relative air filling of a cylinder of the internal combustion engine indicating load signal. Detecting the load signal at a time prior to the ignition timing to be determined. Predicting a future load signal at a later time prior to the ignition timing to be determined and determining the ignition timing from the family of characteristics based on the predicted future load signal.

Gemäß dem Dokument DE 100 43 694 A1 ist ein Verfahren zur adaptiven Klopfregelung und eine entsprechende Vorrichtung für eine benzindirekteinspritzenden Brennkraftmaschine Stand der Technik, wobei die Brennkraftmaschine in mindestens zwei Betriebszuständen betrieben wird, wobei sich die mindestens zwei Betriebszustände durch den Zustand mindestens einer Betriebsgröße und/oder mindestens eine zugrunde liegende Modellvorstellung unterscheiden. Für eine Klopfregelung relevante Spätverstellwinkel des Zündwinkels wird mittels einer anpassbaren Rechenvorschrift berechnet oder in einem Adaptionskennfeld gespeichert und aus dem Adaptionskennfeld ausgelesen, wobei das Adaptionskennfeld für mindestens einen Betriebsparameter in Bereiche unterteilt ist, denen je ein Spätverstellwinkel zugeordnet ist. Für die mindestens zwei Betriebszustände ist jeweils ein separates Adaptionskennfeld oder jeweils eine separate anpassbare Rechenvorschrift vorgesehen, wobei bei einem Wechsel des Betriebszustands der aktuelle Spätverstellwinkel aus dem Adaptionskennfeld des neuen Betriebszustands gelesen wird oder mittels der neuen anpassbaren Rechenvorschrift berechnet wird.According to the document DE 100 43 694 A1 is an adaptive knock control method and apparatus for a gasoline direct injection internal combustion engine of the prior art, wherein the engine is operated in at least two operating conditions, the at least two operating conditions differing by the state of at least one operating variable and / or at least one underlying model presentation. For a knock control relevant retard angle of the ignition angle is calculated by means of an adaptable calculation rule or stored in an adaptation map and read from the adaptation map, the adaptation map is divided for at least one operating parameter in areas, each associated with a Spätverstellwinkel. For the at least two operating states, a separate adaptation map or a separate adaptable calculation rule is provided in each case, wherein when changing the operating state of the current retard angle from the adaptation map of the new Operating state or calculated using the new customizable calculation rule.

Gemäß dem Dokument DE 100 19 400 A1 ist ein Verfahren zur Anpassung eines Adaptionskennfelds einer adaptiven Brennkraftmaschinen-Klopfregelung und ein Verfahren zur adaptiven Klopfregelung Stand der Technik, wobei das Adaptionskennfeld von mindestens einem Betriebsparameter aufgespannt wird, wobei sich das Adaptionskennfeld für jeden Betriebsparameterbereich aus einem Vorsteueranteil, der die Umgebungsbedingungen charakterisiert, und aus einem Restanteil, der aus der Klopfregelung resultiert, zusammensetzt, wobei der Wert des Adaptionskennfelds für jeden Betriebsparameterbereich sich aus der Summe des dem jeweiligen Betriebsparameterbereich entsprechenden Vorsteueranteils und des dem jeweiligen Betriebsparameterbereich entsprechenden Restanteils ergibt. Die Anpassung des Adaptionskennfelds erfolgt dabei zuerst durch feststellen, ob eine Änderung von Umgebungsbedingungen stattgefunden hat, und danach durch Ermittlung eines neuen Vorsteueranteils abhängig von den geänderten Umgebungsbedingungen für jeden Betriebsparameterbereich, falls eine Änderung von Umgebungsbedingungen stattgefunden hat, oder Konstanthalten des Vorsteueranteils für jeden Betriebsparameterbereich, falls keine Änderung von Umgebungsbedingungen stattgefunden hat.According to the document DE 100 19 400 A1 is a method for adapting an adaptation map of an adaptive engine knock control and a method for adaptive knock control prior art, wherein the adaptation map is spanned by at least one operating parameter, wherein the adaptation map for each operating parameter range from a pilot component that characterizes the environmental conditions, and a residual portion resulting from the knock control, wherein the value of the adaptation map for each operating parameter range results from the sum of the pre-control component corresponding to the respective operating parameter range and the remaining portion corresponding to the respective operating parameter range. The adaptation of the adaptation map is carried out first by determining whether a change in ambient conditions has taken place, and then by determining a new pilot proportion depending on the changed environmental conditions for each operating parameter area, if a change of ambient conditions has taken place, or keeping constant the pilot proportion for each operating parameter range, if no change of ambient conditions has taken place.

Gemäß dem Dokument US 6 247 448 B1 ist ein Verfahren zur Bestimmung eines Klopfgrenz-Zündzeitpunktes und eine Regelung des Zündzeitpunktes in Bezug auf den Klopfgrenz-Zündzeitpunkt bei einer Brennkraftmaschine Stand der Technik. Dazu werden Ereignisse gemessen, die in Beziehung zur Verbrennung stehen in einer Mehrzahl von Schritten ausgehend von einem verzögerten Zündzeitpunkt bis zu eifern berechneten Zündzeitpunkt der den Klopfgrenz-Zündzeitpunkt überschreitet. In Abhängigkeit davon wird der Klopfgrenz-Zündzeitpunkt bestimmt und gespeichert.According to the document US Pat. No. 6,247,448 B1 is a method for determining a knock limit ignition timing and a control of the ignition timing with respect to the knock limit ignition timing in an engine of the prior art. For this purpose, events related to the combustion are measured in a plurality of steps from a delayed ignition timing to the calculated ignition timing exceeding the knock limit ignition timing. In response, the knock limit ignition timing is determined and stored.

Gemäß dem Dokument DE 40 27 625 A1 ist ein Verfahren zur Einstellung des Zündzeitpunktes bei einer gemischverdichtenden Brennkraftmaschine auf einen betriebsparameterabhängigen Sollwert Stand der Technik. Um auf einfache Art und Weise den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine weiter zu verbessern, wobei aber dennoch ein Überschreiten der Klopfgrenze ausgeschlossen ist, wird vorgeschlagen, den Zündzeitpunkt zusätzlich in Abhängigkeit des real vorhandenen Verdichtungsverhältnisses des jeweils zündenden Zylinders zu ermitteln.According to the document DE 40 27 625 A1 is a method for adjusting the ignition timing in a mixture-compression internal combustion engine to an operating-parameter-dependent setpoint prior art. In order to further improve the efficiency of the internal combustion engine in a simple manner, but still exceeding the knock limit is excluded, it is proposed to additionally determine the ignition timing as a function of the actual existing compression ratio of each firing cylinder.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren zur Vermeidung klopfender Verbrennung bei einem Otto-Motor zu schaffen, bei dem die einzelnen Zylinder des Motors bei einem hohen Wirkungsgrad des Motors präzise an die Klopfgrenze geführt werden. Bereits eine mögliche klopfende Verbrennung soll in der Entstehungs- bzw. Änderungsphase erkannt und durch Einflussnahme auf die Betriebsparameter verhindert werden.The invention has for its object to provide a generic method for preventing knocking combustion in a gasoline engine, in which the individual cylinders of the engine are performed at a high efficiency of the engine precisely to the knock limit. Already a possible knocking combustion should be recognized in the formation or change phase and prevented by influencing the operating parameters.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.This object is achieved according to the invention in a generic method by the features of claim 1.

Erfindungsgemäß kann mittels des Motorsteuergerätes bereits dann schon Einfluss auf die Verbrennung genommen werden, wenn noch keine klopfende Verbrennung vorliegt. Dabei werden in einer Datenauswertungseinrichtung aus den sensorisch erfassten und/oder rechnerisch im Motorsteuergerät ermittelten Betriebsparametern des Motors die Parameter für die dem Zylinderraum zuzuführende Gemischladung ermittelt und aus diesen wird mit Hilfe von im Motorsteuergerät abgelegten Kennfeldern der klopfenden Verbrennung ein Wert für die klopfende Verbrennung vorausberechnet. Durch die Modellierung des Füllungszustandes im Zylinderraum kann auf die Randbedingungen einer klopfenden Verbrennung geschlossen werden. Die ermittelte Klopfneigung wird mit den im Versuch ermittelten und im Motorsteuergerät abgelegten Kennlinien und Kennfeldern der klopfenden Verbrennung verglichen. Im Motorbetrieb erfolgt die Überprüfung des Modells mittels eines bekannten Klopfsensors, wobei über eine Datenauswertungseinrichtung eine Anpassung an den realen Motorzustand erfolgt.According to the invention, the combustion engine can be already influenced by the engine control unit even if there is no knocking combustion. In this case, the parameters for the mixture charge to be supplied to the cylinder space are determined in a data evaluation device from the operating parameters of the engine sensed and / or calculated in the engine control unit and from these a value for the knocking combustion is calculated in advance with the aid of characteristic maps of the knocking combustion stored in the engine control unit. By modeling the filling state in the cylinder space, it is possible to deduce the boundary conditions of knocking combustion. The determined tendency to knock is compared with the characteristics determined in the test and stored in the engine control unit and maps of the knocking combustion. In engine operation, the model is checked by means of a known knock sensor, wherein an adaptation to the real engine condition takes place via a data evaluation device.

Durch die Vorausberechnung der klopfenden Verbrennung kann eingeschätzt werden, ob entsprechend den ermittelten Daten eine Verstellung der Motorparameter erfolgen muss, bzw. ob kurzfristig das Erreichen der Klopfgrenze akzeptiert werden kann. Dadurch ist es möglich, motorzustandsabhängige Erkennungsprobleme durch die Modellansätze abzufangen, um damit Wirkungsgradverschlechterungen infolge ungewollter Zündungsverstellung bzw. Motorschäden durch Nichterkennung von auftretenden Klopferscheinungen zu vermeiden.By forecasting the knocking combustion, it can be estimated whether an adjustment of the engine parameters must take place in accordance with the determined data, or whether the achievement of the knock limit can be accepted in the short term. This makes it possible to intercept engine-state-dependent detection problems by the model approaches in order to avoid efficiency deterioration as a result of unintentional ignition adjustment or engine damage due to non-recognition of occurring knocking phenomena.

Außerdem werden durch die erfindungsgemäße Lösung auch sich zeitlich schnell ändernde Verbrennungsvorgänge sofort erkannt, so dass zeitliche Verzögerungen bei der Regelung vermieden werden. Die Zündung kann präziser, am Wirkungsgradoptimum orientierend, geregelt werden. Damit wird der Kraftstoffverbrauch reduziert, das Motormoment optimiert und die Wahrscheinlichkeit von Motorschäden gesenkt.In addition, by the solution according to the invention, combustion processes which change over time quickly are recognized immediately, so that delays in the regulation are avoided. The ignition can be controlled more precisely, orienting it at optimum efficiency. This reduces fuel consumption, optimizes engine torque and reduces the likelihood of engine damage.

Durch das präzise Betreiben des Motors an der Klopfgrenze sind auch Maßnahmen zum Vermeiden von Belagbildungen und damit zur Langzeiterhaltung eines optimalen Wirkungsgrades möglich.Due to the precise operation of the engine at the knock limit, measures to avoid formation of deposits and thus to preserve the optimum efficiency over time are also possible.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass nur noch ein Klopfsensor zum Vergleich der errechneten Klopfgrenze mit dem tatsächlich auftretenden Klopfen benötigt wird. Das hat neben der Einsparung von weiteren Klopfsensoren und den entsprechenden Komponenten im Steuergerät auch eine Reduzierung des Entwicklungsaufwandes zur Folge. Another advantage of the solution according to the invention is that only one knock sensor is needed to compare the calculated knock limit with the actually occurring knock. In addition to the saving of further knock sensors and the corresponding components in the control unit, this also results in a reduction of the development effort.

Anhand einer Zeichnung wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. In der dazugehörigen Zeichnung ist schematisch ein Flussdiagramm zur Vermeidung einer klopfenden Verbrennung bei einem Otto-Motor dargestellt.Reference to a drawing, an embodiment of the invention will be described below. In the accompanying drawing, a flowchart to avoid a knocking combustion in a gasoline engine is shown schematically.

In der Zeichnung ist mit 1 die motorische Verbrennung dargestellt, die in einem an sich bekannten Otto-Motor erfolgt. Die Einstellung der Betriebsparameter der motorischen Verbrennung erfolgt mittels eines nicht dargestellten Motorsteuergerätes. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Vermeidung der klopfenden Verbrennung werden in einer Datenauswertungseinrichtung 3, die auch Bestandteil des Motorsteuergerätes sein kann, aus den sensorisch und/oder rechnerisch im Motorsteuergerät ermittelten Betriebsparametern 2 des Motors die Parameter für die dem Zylinderraum zuzuführende Gemischladung für die jeweilige Verbrennung ermittelt. Die errechneten Parameter der der Verbrennung zugeführten Gemischladung werden mit einem im Motorsteuergerät abgelegten Kennfeld der klopfenden Verbrennung verglichen. Dabei wird das im Motorsteuergerät abgelegte Kennfeld der klopfenden Verbrennung für jeden Motortyp speziell im Versuch ermittelt. Aus dem Vergleich der errechneten Parameter mit dem im Motorsteuergerät abgelegten Kennfeld wird ein aktueller Wert zur klopfenden Verbrennung ermittelt, aus dem auf die Randbedingungen für eine Klopfneigung 6 geschlossen werden kann. Dieser Wert wird entsprechend den jeweils vorhandenen Betriebsbedingungen als Kennlinie im Motorsteuergerät abgespeichert.In the drawing is with 1 shown the engine combustion, which takes place in a known gasoline engine. The adjustment of the operating parameters of the engine combustion takes place by means of an engine control unit, not shown. In the method according to the invention for avoiding the knocking combustion are in a data evaluation device 3 , which may also be part of the engine control unit, from the operating parameters determined by sensor and / or computation in the engine control unit 2 of the engine determines the parameters for the cylinder space to be supplied mixture charge for each combustion. The calculated parameters of the mixture charge supplied to the combustion are compared with a map of the knocking combustion stored in the engine control unit. In this case, the map of the knocking combustion stored in the engine control unit for each engine type is determined specifically in the experiment. From the comparison of the calculated parameters with the map stored in the engine control unit, a current value for the knocking combustion is determined, from which to the boundary conditions for a tendency to knock 6 can be closed. This value is stored as a characteristic curve in the engine control unit according to the respective operating conditions.

Anhand des vorausberechneten Wertes der klopfenden Verbrennung 6 und der im Motorsteuergerät abgespeicherten Kennlinien werden durch die Klopfregelung 4 die Betriebsparameter über das Motorsteuergerät derart eingestellt, dass eine effektive Verbrennung nahe unterhalb der Klopfgrenze erfolgt. Diese erfolgt über eine kontinuierliche Zündwinkelkorrektur 5 oder eine nicht dargestellte Gemischanpassung. Die kontinuierliche Korrektur der Betriebsparameter durch die Klopfregelung 4 führt zu einer Harmonisierung des Momentenverlaufes. Auch bei hohen Last- und Drehzahlgradienten erfolgt die Parametrierung des Motors durch die präzise Modellierung so, dass Klopfen sicher vermieden wird.Based on the precalculated value of the knocking combustion 6 and the characteristics stored in the engine control unit are controlled by the knock control 4 set the operating parameters via the engine control unit so that an effective combustion takes place close to the knock limit. This takes place via a continuous ignition angle correction 5 or a mixture adjustment, not shown. The continuous correction of the operating parameters by the knock control 4 leads to a harmonization of the torque curve. Even with high load and speed gradients, the parameterization of the motor takes place through precise modeling so that knocking is reliably avoided.

Wenn der ermittelte Wert der klopfenden Verbrennung 6 im Bereich der normalen Klopfneigung liegt, erfolgt die motorische Verbrennung 1 bei einem Basiszündwinkel. Weist der ermittelte Klopfwert 6 eine reduzierte Klopfneigung auf, wird der Zündwinkel auf Frühverstellung eingestellt, während bei ermittelter erhöhter Klopfneigung 6 eine Spätverstellung des Zündwinkels erfolgt. Die Verstellung des Zündwinkels erfolgt über die Klopfregelung 4 mittels der Zündwinkeleinstellung 5.If the determined value of knocking combustion 6 is in the range of normal tendency to knock, the motor combustion takes place 1 at a base ignition angle. Indicates the determined knock value 6 a reduced tendency to knock on, the ignition angle is set to advance, while at the determined increased tendency to knock 6 a retardation of the ignition angle takes place. The adjustment of the ignition angle via the knock control 4 by means of the ignition angle adjustment 5 ,

Ein bekannter Körperschallsensor 7 liefert Daten über die reale Klopfneigung der motorischen Verbrennung 1. Im Arbeitsbereich mit hohem Nutzsignal wird in der Klopfregelung 4 der vorausberechnete Wert der zu erwartenden Klopfneigung 6 mit den ermittelten Werten des Klopfsensors 7 verglichen.A known structure-borne sound sensor 7 provides data on the real knock tendency of engine combustion 1 , In the work area with high payload is in the knock control 4 the precalculated value of the anticipated knock tendency 6 with the determined values of the knock sensor 7 compared.

Bei Über- bzw. Unterschreitung der Klopfgrenze erfolgt eine Korrektur der vorausberechneten Werte durch Anpassung des Modells an die aktuellen Randbedingungen. Der Modellabgleich wird im Motorsteuergerät als Korrekturkennfeld abgelegt. Die neuen Betriebsparameter werden über das Motorsteuergerät anhand der korrigierten Werte eingestellt.If the knock limit is exceeded or not reached, the predicted values are corrected by adapting the model to the current boundary conditions. The model adjustment is stored in the engine control unit as a correction map. The new operating parameters are set via the engine control unit based on the corrected values.

Der Körperschallsensor 7 ist dabei derart angeordnet, dass er die Daten sämtlicher Zylinder an mindestens einem zylinderindividuell wählbaren Kennfeldpunkt verlässlich ermittelt.The structure-borne sound sensor 7 is arranged such that it reliably determines the data of all cylinders at at least one cylinder-specific selectable map point.

Im Motorsteuergerät sind Adaptionskennfelder für unterschiedliche Kraftstoffqualitäten und Verdichtungsverhältnisse sowie für Motorzustandsänderungen abgelegt und stehen bei darauffolgenden Verbrennungszyklen sofort zur Verfügung. Eine geeignete Software ermöglicht eine rechtzeitige Anpassung des Modells an die aktuellen Bedingungen ohne Nachteile für das vom Fahrer erwartete Motormoment.In the engine control unit adaptation maps are stored for different fuel qualities and compression ratios and for engine state changes and are immediately available in subsequent combustion cycles. Appropriate software allows timely adaptation of the model to the current conditions without penalty for the engine torque expected by the driver.

Als Betriebsparameter werden für die Ermittlung der klopfenden Verbrennung herangezogen
die Messwerte:

  • – Zündzeitpunkt αZ
  • – Kolbengeschwindigkeit VK~Motordrehgeschwindigkeit
  • – Luft/Kraftstoff-Verhältnis λ
  • – Körperschall der Zylinder
  • – Kühlmitteltemperatur am Austritt tmot
  • – AGR-Ventilposition
  • – Ansauglufttemperatur tans die Festwerte:
  • – Wärmewert der Zündkerze
  • – Verdichtungsverhältnis ε
  • – Gemischhomogenität γ
  • – Kraftstoffkonstanten die bekannten Rechengrößen:
  • – Luftmasse mLuft
  • – Einlasstemperatur tEE
  • – Restgasgehalt βAGR
  • – Abgasrückführungsrate
As operating parameters are used for the determination of knocking combustion
the measured values:
  • - ignition timing α Z
  • - Piston speed V K ~ engine speed
  • - Air / fuel ratio λ
  • - structure-borne noise of the cylinders
  • - coolant temperature at the outlet t mot
  • - EGR valve position
  • - intake air temperature t ans the fixed values:
  • - Heat value of the spark plug
  • - Compression ratio ε
  • - mixture homogeneity γ
  • - Fuel constants the known calculation quantities:
  • - Air mass in air
  • - inlet temperature t EE
  • - Residual gas content β AGR
  • - Exhaust gas recirculation rate

Claims (1)

Verfahren zur Vermeidung klopfender Verbrennung bei einem Otto-Motor, wobei – Betriebsparameter des Motors bestimmt werden, – in einer Datenauswertungseinrichtung aus den sensorisch erfassten und/oder rechnerisch im Motorsteuergerät ermittelten Betriebsparametern des Motors die Parameter für die dem Zylinderraum zuzuführende Gemischladung ermittelt und aus diesen mit Hilfe von im Motorsteuergerät abgelegten Kennfeldern der klopfenden Verbrennung ein Wert für die klopfende Verbrennung vorausberechnet wird, – durch die Modellierung des Füllungszustandes im Zylinderraum auf die Randbedingungen einer klopfenden Verbrennung geschlossen wird, – die ermittelte Klopfneigung mit den im Versuch ermittelten und im Motorsteuergerät abgelegten Kennlinien und Kennfeldern der klopfenden Verbrennung verglichen wird, – im Motorbetrieb die Überprüfung des Modells mittels eines bekannten Klopfsensors erfolgt, – wenn der ermittelte Wert der klopfenden Verbrennung im Bereich der normalen Klopfneigung liegt, die motorische Verbrennung bei einem Basiszündwinkel erfolgt, – wenn der ermittelte Klopfwert eine reduzierte Klopfneigung aufweist, der Zündwinkel auf Frühverstellung eingestellt wird, – wenn die ermittelte Klopfneigung erhöht ist, eine Spätverstellung des Zündwinkels erfolgt, – ein Körperschallsensor Daten über die reale Klopfneigung der motorischen Verbrennung liefert, – bei Über- bzw. Unterschreitung der Klopfgrenze eine Korrektur der vorausberechneten Werte durch Anpassung des Modells an die aktuellen Randbedingungen erfolgt, – der Modellabgleich im Motorsteuergerät als Korrekturkennfeld abgelegt wird, und – die neuen Betriebsparameter über das Motorsteuergerät anhand der korrigierten Werte eingestellt werden.A method for preventing knocking combustion in a gasoline engine, wherein - operating parameters of the engine are determined, The parameters for the mixture charge to be supplied to the cylinder space are determined in a data evaluation device from the operating parameters of the engine sensed and / or computationally determined in the engine control unit and a value for the knocking combustion is predicted from these with the aid of knocking combustion maps stored in the engine control unit, - is concluded by the modeling of the filling state in the cylinder chamber on the boundary conditions of a knocking combustion, The determined tendency to knock is compared with the characteristics and maps of the knocking combustion determined in the test and stored in the engine control unit, During engine operation, the model is checked by means of a known knock sensor, If the determined value of knocking combustion is in the normal range of normal tendency to knock, engine combustion occurs at a basic ignition angle, If the determined knock value has a reduced knock tendency, the ignition angle is set to advance, If the determined knock tendency is increased, a retardation of the ignition angle takes place, - a structure-borne sound sensor provides data on the real knock tendency of engine combustion, - if the knock limit is exceeded or not reached, the predicted values are corrected by adapting the model to the current boundary conditions, - The model adjustment is stored in the engine control unit as a correction map, and - The new operating parameters are set via the engine control unit based on the corrected values.
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