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Dokumentenidentifikation DE19536167A1 03.04.1997
Titel Verfahren und Einrichtung zur Gewinnung von Abgleichdaten für eine Antiklopfregelung
Anmelder VDO Adolf Schindling AG, 60326 Frankfurt, DE
Erfinder Horst, Stefan, 60389 Frankfurt, DE;
Kessler, Ullrich, 61440 Oberursel, DE
Vertreter Raßler, A., Dipl.-Phys., Pat.-Anw., 61449 Steinbach
DE-Anmeldedatum 29.09.1995
DE-Aktenzeichen 19536167
Offenlegungstag 03.04.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.04.1997
IPC-Hauptklasse F02P 5/152
IPC-Nebenklasse G01L 23/22   
Zusammenfassung Bei einem Verfahren und bei einer Einrichtung zur Gewinnung von Abgleichdaten für eine Antiklopfregelung eines mit einem Klopfsensor ausgerüsteten Verbrennungsmotors ist vorgesehen, daß der Verbrennungsmotor mit dem Klopfsensor und mit Brennraumdrucksensoren versehen rechnergesteuert nacheinander in einer repräsentativen Anzahl von Betriebspunkten bezüglich der Drehzahl und der Last betrieben wird und daß für jeden Betriebspunkt und jeden Zylinder des Verbrennungsmotors rechnergesteuert der Zündwinkel derart eingestellt wird, daß der Verbrennungsmotor mit klopfender Verbrennung betrieben wird, aus dem Signal des Klopfsensors mit Hilfe eines ersten Motorsteuergerätes ein erstes Klopfintensitätssignal abgeleitet wird, aus Signalen des jeweiligen Brennraumdrucksensors mit Hilfe eines zweiten Motorsteuergerätes ein zweites Klopfintensitätssignal abgeleitet wird, das zweite Klopfintensitätssignal in das erste Motorsteuergerät in Echtzeit eingespeist wird und die Klopfintensitätssignale in einem Speicher abgelegt werden.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Abgleichdaten für eine Antiklopfregelung eines mit einem Klopfsensor ausgerüsteten Verbrennungsmotors und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Der Zündwinkel hat einen maßgeblichen Einfluß auf die Funktion eines Verbrennungsmotors. Bezüglich der Abgasentwicklung, des Verbrauchs und der Leistung liegt der Zündwinkel bei einem Wert unmittelbar unterhalb der Klopfgrenze. Oberhalb dieses Zündwinkels kann es durch häufige klopfende Verbrennungen zu Motorschädigungen kommen. Bei Systemen mit Antiklopfregelung kann der Zündwinkel klopfend vorgesteuert werden.

Bei Verbrennungsmotoren mit Antiklopfregelung wird daher der Zündwinkel auf eine Größe an der Klopfgrenze geregelt. Ein dazu erforderliches Istwertsignal wird bei den bekannten Motorsteuergeräten mit Antiklopfregelung von einem Klopfsensor erzeugt. Dieser besteht aus einem Körperschallsensor, der am Motorblock angeordnet ist. Durch die Erfassung des Körperschalls im Motorblock anstelle der Druckschwingungen innerhalb des Brennraums ergeben sich erhebliche Abweichungen. Es ist zwar versucht worden (DE 29 23 056 A1), durch eine geeignete Signalverarbeitung, insbesondere Filterung und Mittelwertbildung aus dem Signal des Klopfsensors ein das Klopfen anzeigendes Signal zu bilden. Dieses gelingt jedoch nur unzureichend, da der Bezug von Klopfsensorsignal zu Klopfintensität in keinem direkten abhängigen Zusammenhang steht und dieser selbst bei ähnlichen Motoren nicht übertragbar ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Abgleichdaten zu gewinnen, welche in einem Motorsteuergerät mit Antiklopfregelung eine Ableitung der Klopfintensität aus dem Klopfsensorsignal ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

  • - daß der Verbrennungsmotor mit dem Klopfsensor und mit Brennraumdrucksensoren versehen rechnergesteuert nacheinander in einer repräsentativen Anzahl von Betriebspunkten bezüglich der Drehzahl und der Last betrieben wird und
  • - daß für jeden Betriebspunkt und jeden Zylinder des Verbrennungsmotors
  • - rechnergesteuert der Zündwinkel derart eingestellt wird, daß der Verbrennungsmotor mit klopfender Verbrennung betrieben wird,
  • - aus dem Signal des Klopfsensors mit Hilfe eines ersten Motorsteuergerätes ein erstes Klopfintensitätssignal (KSI) abgeleitet wird,
  • - aus Signalen des jeweiligen Brennraumdrucksensors mit Hilfe eines zweiten Motorsteuergerätes ein zweites Klopfintensitätssignal (PSI) abgeleitet wird,
  • - das zweite Klopfintensitätssignal (PSI) in das erste Motorsteuergerät in Echtzeit eingespeist wird und
  • - die Klopfintensitätssignale in einem Speicher abgelegt werden.


Vorzugsweise ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, daß ferner ein in dem ersten Motorsteuergerät abgeleiteter Referenzpegel (RP) im Speicher abgelegt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht einen vollautomatischen Ablauf auf einem Prüfstand und ist bei beliebigen Ottomotoren ohne einen besonderen Anpassungsaufwand einsetzbar.

Die Erfindung umfaßt ferner eine vorteilhafte Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Kurbelwellensignal und ein Nockenwellensignal vom Verbrennungsmotor Eingängen des ersten und des zweiten Motorsteuergerätes zuführbar sind, daß einem weiteren Eingang des ersten Motorsteuergerätes das Signal des Klopfsensors und einem weiteren Eingang des zweiten Motorsteuergerätes über einen Multiplexer Signale der Brennraumdrucksensoren zuführbar sind, daß ein Ausgang des zweiten Motorsteuergerätes, der das zweite Klopfintensitätssignal führt, mit einem weiteren Eingang des ersten Motorsteuergerätes verbunden ist, daß ein die Klopfintensitätssignale, den Referenzpegel und den Korrekturfaktor führender Ausgang des ersten Motorsteuergerätes an einen Rechner angeschlossen ist und daß ein Steuereingang des ersten Motorsteuergerätes mit Zündwinkelvorgaben beaufschlagbar ist.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung wird in vorteilhafter Weise sichergestellt, daß diejenigen ersten und zweiten Klopfintensitätssignale, welche von der gleichen Verbrennung und vom gleichen Zylinder bewirkt werden, auch zusammen gespeichert und weiterverarbeitet werden. Dieses ist insbesondere dadurch möglich, daß die Motorsteuergeräte auch zusätzliche Signale, wie beispielsweise das Klopfintensitätssignal PSI, synchron verarbeiten, während bei einer Verarbeitung in einem Personalcomputer unterschiedliche Laufzeiten nicht ausgeschlossen sind.

Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung sieht vor, daß Ausgänge des zweiten Motorsteuergerätes mit Eingängen eines Oszilloskops verbunden sind, so daß der Verlauf des Brennraumdrucks und der Klopfintensität sichtbar gemacht wird. Dabei kann ein Prüfingenieur den Ablauf des Verfahrens beobachten und bei ungewöhnlichem Verlauf der auf dem Oszilloskop dargestellten Signale gegebenenfalls eingreifen.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon ist schematisch in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Bildung des Klopfintensitätssignals und anderer Signale in einem Motorsteuergerät und

Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Der Verbrennungsmotor 1, für den das Basiszündwinkelkennfeld ermittelt werden soll, wird auf einem nicht näher dargestellten Prüfstand in Betrieb genommen. Außer mit den für den späteren Betrieb erforderlichen Sensoren 2, 3 für ein Nockenwellensignal NW und ein Kurbelwellensignal KW und mit einem Klopfsensor 5 ist der Verbrennungsmotor für den Prüfbetrieb mit je einem Brennraumdrucksensor 4 pro Zylinder ausgerüstet. Das Signal KS des Klopfsensors 5 gelangt zu einem Eingang eines ersten Motorsteuergerätes 6. Die Signale P von m Brennraumdrucksensoren werden über einen Multiplexer 7 und einen Verstärker 8 einem zweiten Motorsteuergerät 9 zugeleitet, welches von gleicher Art wie das Motorsteuergerät 6 ist. Außerdem werden das Nockenwellensignal NW und das Kurbelwellensignal KW beiden Motorsteuergeräten 6, 9 zugeführt.

Die Motorsteuergeräte 6, 9 sind unter anderem zur Antiklopfregelung eingerichtet. Diese Funktion wird jedoch bei dem zweiten Motorsteuergerät 9 nicht benutzt. Das erste Motorsteuergerät 6 ist über eine Schnittstelle, beispielsweise einen CAN-Bus, mit einem Personalcomputer 11 verbunden, von dem es zum Klopfen führende Zündwinkelvorgaben erhält. Die Motorsteuergeräte 6, 9 leiten in an sich bekannter Weise durch Filterung, Integration und Vergleich mit Referenzpegeln Signale ab, welche eine klopfende Verbrennung zylinderweise anzeigen und bei dem späteren Fahrbetrieb zur Verstellung des Zündwinkels dienen. Für die Zwecke des erfindungsgemäßen Verfahrens werden bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 von dem Motorsteuergerät 6 ein Klopfintensitätssignal KSI und ein Referenzpegel RP abgeleitet. Im Motorsteuergerät 9 entstehen entsprechende Signale aus den Signalen der Brennraumdrucksensoren 4, wovon für das erfindungsgemäße Verfahren das Klopfintensitätssignal PSI verwendet wird.

Außerdem werden vom Motorsteuergerät 9 die den Druckverlauf in den einzelnen Zylindern darstellenden Signale P1 bis Pm und Signale PSI1 bis PSIm, welche die Klopfintensität darstellen, einem Oszilloskop 12 zugeführt. Damit kann ein Prüfingenieur den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens beobachten und bei Unregelmäßigkeiten eingreifen.

Das Klopfintensitätssignal PSI des Motorsteuergerätes 9 wird einem Eingang des Motorsteuergerätes 6 zugeleitet. Von dort aus wird es synchron mit den für die gleiche Verbrennung ermittelten Signalen des Motorsteuergerätes 6 zum Personalcomputer 10 weitergeleitet. Die Verbindung zwischen dem Motorsteuergerät 6 und dem Personalcomputer 10 erfolgt über einen Diagnose-Ausgang des Motorsteuergerätes 6. Im Personalcomputer 10 ist unter anderem ein Diagnose-Programm geladen, das an sich zur Diagnose des Motorsteuergerätes 6 dient und deshalb in der Lage ist, vorgegebene Daten aus dem gesamten am Ausgang des Motorsteuergerätes 6 anliegenden Datenstrom zu erfassen. Ferner enthält der Personalcomputer 10 ein Programm zur statistischen Auswertung der Signale KSI, RP und PSI.

Ein weiterer Personalcomputer 11 dient unter anderem zur Verbindung mit einem Steuereingang des Motorsteuergerätes 6 und umfaßt eine Schnittstelle zum CAN-Bus.

Das in Fig. 2 dargestellte Programm beginnt mit dem Einlesen des Signals KS im Programmteil 21. Danach wird bei 22 das Klopfintensitätssignal KSI gebildet, wozu verschiedene Filterungen angewendet werden. Derartige Filterungen sind beispielsweise in DE 29 23 056 A1 beschrieben. Im Programmteil 23 wird das Signal KSI mit einem Referenzpegel RP verglichen. Überschreitet das Signal KSI den Referenzpegel RP, liegt klopfende Verbrennung vor. Das Programm wird dann bei 24 in Richtung auf einen Programmschritt 25 verzweigt, in dem an sich die Regelung erfolgt.

Bei klopfender Verbrennung erfolgt bei 27 eine Neubildung des Referenzpegels. Der Referenzpegel RP wird mit einem rekursiven Filter gebildet, wobei jeweils der neu berechnete KSI-Wert einfließt. Dieses erfolgt im Falle einer klopfenden Verbrennung im Programmteil 27 mit einem Abschwächungsfaktors, während im Programmteil 28 bei nichtklopfender Verbrennung der KSI-Wert unabgeschwächt in die Referenzpegel-Bildung einfließt. Mit der Abschwächung bei 27 wird bewirkt, daß durch klopfende Verbrennungen mit sehr hohem KSI-Wert der Referenzpegel so stark ansteigt, daß danach zunächst klopfende Verbrennungen mit einem kleineren KSI-Wert nicht erkannt werden können.

Nach den Programmteilen 27, 28 wird bei 29 der neue Referenzpegel RP für den nächsten Programmablauf gespeichert und das Programm, beginnend bei 21, wiederholt.

Fig. 3 zeigt den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei Verfahrens- bzw. Programmschritte nach dem Ort ihrer Durchführung mit gestrichelten Linien umrandet sind. So werden die Schritte 31 bis 33 im ersten Motorsteuergerät 6 durchgeführt, der Schritt 34 im zweiten Motorsteuergerät 9 und die Schritte 35 bis 37 im Personalcomputer 10.

Im Schritt 31 wird der Zündwinkel vom ersten Motorsteuergerät 6 nach Vorgaben des Personalcomputer 11 auf eine klopfende Verbrennung eingestellt. Entsprechend dem in Fig. 2 dargestellten Programm werden bei 32 aus dem zugeführten Klopfsensorsignal KS die Signale KSI und RP abgeleitet. Bei 33 wird das im zweiten Motorsteuergerät 9 in ähnlicher Weise abgeleitete Signal PSI synchron zu den bei 32 erzeugten Daten eingelesen. Der vollständige Datensatz wird bei 35 vom Personalcomputer 10 übernommen und in eine Record-File eingelesen. Nachdem im Personalcomputer 10 für alle Betriebspunkte die bei 35 aufgeführten Daten gespeichert sind, wird die Korrelation zwischen KSI und PSI unter Berücksichtigung von RP bei 36 statistisch ausgewertet. Eine statistische Auswertung ohne Berücksichtigung des Referenzpegels RP ist an sich auch möglich. Im Einzelfall werden mit RP jedoch bessere Ergebnisse erzielt. Im Schritt 37 wird dann auf der Basis der Korrelation von KSI und PSI die Klopferkennungsempfindlichkeit KEE bestimmt.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Gewinnung von Abgleichdaten für eine Antiklopfregelung eines mit einem Klopfsensor ausgerüsteten Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet,
    1. - daß der Verbrennungsmotor mit dem Klopfsensor und mit Brennraumdrucksensoren versehen rechnergesteuert nacheinander in einer repräsentativen Anzahl von Betriebspunkten bezüglich der Drehzahl und der Last betrieben wird und
    2. - daß für jeden Betriebspunkt und jeden Zylinder des Verbrennungsmotors
    3. - rechnergesteuert der Zündwinkel derart eingestellt wird, daß der Verbrennungsmotor mit klopfender Verbrennung betrieben wird,
    4. - aus dem Signal des Klopfsensors mit Hilfe eines ersten Motorsteuergerätes ein erstes Klopfintensitätssignal (KSI) abgeleitet wird,
    5. - aus Signalen des jeweiligen Brennraumdrucksensors mit Hilfe eines zweiten Motorsteuergerätes ein zweites Klopfintensitätssignal (PSI) abgeleitet wird,
    6. - das zweite Klopfintensitätssignal (PSI) in das erste Motorsteuergerät in Echtzeit eingespeist wird und
    7. - die Klopfintensitätssignale in einem Speicher abgelegt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein in dem ersten Motorsteuergerät abgeleiteter Referenzpegel (RP) im Speicher abgelegt wird.
  3. 3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kurbelwellensignal und ein Nockenwellensignal vom Verbrennungsmotor (1) Eingängen des ersten (6) und des zweiten (9) Motorsteuergerätes zuführbar sind, daß einem weiteren Eingang des ersten Motorsteuergerätes (6) das Signal des Klopfsensors (5) und einem weiteren Eingang des zweiten Motorsteuergerätes (9) über einen Multiplexer (7) Signale der Brennraumdrucksensoren (4) zuführbar sind, daß ein Ausgang des zweiten Motorsteuergerätes (9), der das zweite Klopfintensitätssignal (PSI) führt, mit einem weiteren Eingang des ersten Motorsteuergerätes (6) verbunden ist, daß ein die Klopfintensitätssignale (KSI, PSI), den Referenzpegel (RP) und den Korrekturfaktor (KF) führender Ausgang des ersten Motorsteuergerätes (6) an einen Rechner (10) angeschlossen ist und daß ein Steuereingang des ersten Motorsteuergerätes (6) mit Zündwinkelvorgaben beaufschlagbar ist.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Ausgänge des zweiten Motorsteuergerätes (9) mit Eingängen eines Oszilloskops (12) verbunden sind, so daß der Verlauf des Brennraumdrucks und der Klopfintensität sichtbar gemacht wird.






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