DE19845965A1

DE19845965A1 - Verfahren zum Bestimmen des Istwertes des Verdichtungsverhältnisses bei einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19845965A1
Application number: DE19845965A
Authority: DE
Inventors: Alfred Ottowitz
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1998-10-06
Filing date: 1998-10-06
Publication date: 2000-04-13
Anticipated expiration: 2018-10-07
Also published as: DE19845965B4

Abstract

Zur Bestimmung des Istwertes des Verdichtungsverhältnisses bei einer Brennkraftmaschine mit verstellbarem Verdichtungsverhältnis epsilon wird ein Verfahren vorgeschlagen, das in einem definierten Betriebszustand der Brennkraftmaschine den Zündzeitpunkt ZZP variiert und in Abhängigkeit vom Zündzeitpunkt an der Klopfgrenze ZZPK den Istwert des Verdichtungsverhältnisses epsilonist bestimmt. Mit diesem Verfahren kann während des Betriebs der Brennkraftmaschine auf einfache und zuverlässige Weise der Istwert des Verdichtungsverhältnisses epsilonist festgestellt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Istwer tes des Verdichtungsverhältnisses bei einer Brennkraftmaschine mit verstell barem Verdichtungsverhältnis.

Aus der Druckschrift DE 33 09 714 C2 ist eine Einrichtung zur Verdichtungs steuerung bei einer Brennkraftmaschine bekannt, die in Abhängigkeit vom Beginn der klopfenden Verbrennung in wenigstens einem der Arbeitsräume der Brennkraftmaschine verstellbar ist. Dadurch wird die Verdichtung des Motors unabhängig vom Lastzustand immer etwa kurz unterhalb der Klopf grenze gehalten, so daß ein wirkungsgradgünstiger Betrieb der Brennkraft maschine erreicht wird.

Zudem ist in der Druckschrift DE 38 33 323 C2 eine Brennkraftmaschine mit veränderlichem Kompressionsverhältnis beschrieben, bei der in Abhängig keit vom Klopfsignal, die Maschinendrehzahl, die Luftmenge, der Zylinder druck, das Kompressionsverhältnis und der Zündzeitpunkt gesteuert werden. Dadurch können das Kompressionsverhältnis und der Zündzeitpunkt genau gesteuert werden, so daß sich das volle Leistungspotential des Motors ohne Klopfen entfaltet, der Ausstoß von Schadstoffen im Abgas sowie der spezifi sche Brennstoffverbrauch vermindert und das Fahrverhalten verbessert.

Eine Bestimmung des Istwertes des Verdichtungsverhältnisses bei einer Brennkraftmaschine mit verstellbarem Verdichtungsverhältnis findet beim Stand der Technik jedoch nicht statt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein solches Verfahren zur Bestimmung des Istwertes des Verdichtungsverhältnisses zu konzipieren, welches auf einfache und zuverlässige Art und Weise arbeitet.

Gelöst wird diese Aufgabe, indem in einem definierten Betriebszustand der Brennkraftmaschine der Zündzeitpunkt variiert wird und in Abhängigkeit von der Klopfregeltiefe der Istwert des Verdichtungsverhältnisses bestimmt wird. Durch die Wahl des Zündzeitpunktes als variable Größe ist ein Parameter gewählt, der einen großen Einfluß auf die Klopfintensität der Brennkraftma schine hat und daher eine einfache Bestimmung des Istwertes des Verdich tungsverhältnisses ermöglicht. Die Klopfregeltiefe bezeichnet dabei den Wert, um den der Zündzeitpunkt in Richtung spät verstellt werden muß, um einen Betrieb der Brennkraftmaschine ohne klopfende Verbrennung zu er möglichen.

Bevorzugt werden zur Definition des Betriebszustandes der Brennkraftma schine zunächst die Größen Drehzahl, Last, Luftmasse, Ansauglufttempe ratur, Kühlwassertemperatur und/oder Lambdawert erfaßt.

Im weiteren Verlauf des Verfahrens wird der Sollwert des Verdichtungsver hältnisses festgestellt. Dieser Sollwert bezeichnet das Verdichtungsverhält nis, daß idealerweise vorliegen soll.

Daraufhin wird in Abhängigkeit von den zuvor erfaßten Größen Drehzahl, Last, Luftmasse, Ansauglufttemperatur, Kühlwasser und/oder Lambdawert und vom Sollwert des Verdichtungsverhältnisses ein zugehöriger Zündzeit punkt ermittelt. Dazu sollte ein dem Sollwert des Verdichtungsverhältnisses entsprechendes Kennfeld herangezogen werden.

Bei einer Brennkraftmaschine mit verstellbarem Verdichtungsverhältnis sollte überprüft werden, ob der vorliegende Betriebszustand für die Bestimmung des Istwertes des Verdichtungsverhältnisses geeignet ist. Das ist beispiels weise dann der Fall, wenn eine Änderung des Verdichtungsverhältnisses zu deutlich unterschiedlichen Zündzeitpunkten führt, wenn die Klopferkennung ausreichend genau ist und/oder wenn die Größen Drehzahl, Last, Luftma sse, Ansauglufttemperatur, Kühlwassertemperatur und/oder Lambdawert be stimmten Randbedingungen genügen. Deutlich unterschiedliche Zündzeit punkte liegen zum Beispiel dann vor, wenn sie sich um mehr als 4 Grad un terscheiden.

Anschließend wird überprüft, ob die Brennkraftmaschine an der Klopfgrenze bzw. im Bereich klopfender Verbrennung betrieben wird. Trifft dies zu, so wird die Klopfregeltiefe bestimmt. Die Klopfregeltiefe kann dabei einfach durch Auswertung des Signals eines Klopfsensors oder durch Messung des Ionenstroms an der Zündkerze bestimmt werden.

In Abhängigkeit von der Größe der Klopfregeltiefe werden nun verschiedene Fälle unterschieden:

Ist die Klopfregeltiefe gleich Null, so muß der Zündzeitpunkt in Richtung früh verstellt werden, bis eine klopfende Verbrennung auftritt. Danach wird die Klopfregeltiefe erneut ermittelt.

Liegt eine Klopfregeltiefe ungleich Null vor, so kann bei einer Brennkraftma schine mit verstellbarem Verdichtungsverhältnis der Zündzeitpunkt an der Klopfgrenze ermittelt, der Istwert des Verdichtungsverhältnisses aus einem vorgegebenen Kennfeld bestimmt und mit dem Sollwert des Verdichtungs verhältnisses verglichen werden.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens kann der ermit telte Zündzeitpunkt an der Klopfgrenze auch direkt mit dem Zündzeitpunkt des Sollwertes des Verdichtungsverhältnisses verglichen werden, um zu be stimmen, ob der von der Klopfregeltiefe abhängige Istwert des Verdich tungsverhältnisses dem Sollwert des Verdichtungsverhältnisses entspricht.

Zweckmäßig wird der Istwert des Verdichtungsverhältnisses nach einer Va riation der Verdichtung, nach einer gewissen Laufzeit der Brennkraftmaschi ne oder aus Abgasemissionsgründen neu bestimmt. Dadurch wird sicherge stellt, daß das vorgegebene Verdichtungsverhältnis auch tatsächlich einge halten wird. Außerdem kann der Istwert des Verdichtungsverhältnisses bei der Abgasnachbehandlung für Diagnosezwecke verwendet werden.

Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die nachfolgende Zeichnungsfigur näher erläutert.

Die Figur zeigt ein Blockschaltbild des Verfahrens bei einer Brennkraftma schine mit kontinuierlich oder diskret verstellbarem Verdichtungsverhältnis.

In dem Blockschaltbild werden bei der Brennkraftmaschine mit verstellbarem Verdichtungsverhältnis zunächst verschiedene Größen, wie Drehzahl n, Last L, Luftmasse M, Ansauglufttemperatur Ta, Kühlwassertemperatur Tk und Lambdawert λ erfaßt. Zudem wird der Sollwert des Verdichtungsverhältnis ses εsoll erfaßt und wird abhängig von den gewählten Größen und vom Sollwert des Verdichtungsverhältnisses εsoll der Zündzeitpunkt ZZP ermit telt.

Daraufhin wird überprüft, ob der Betriebszustand der Brennkraftmaschine für die Bestimmung des Istwertes des Verdichtungsverhältnisses bist geeignet ist. Dazu muß in diesem Betriebszustand bei einer Änderung des Istwertes des Verdichtungsverhältnisses εist eine deutliche Änderung des Zündzeit punktes ZZP vorliegen, muß die Klopferkennung ausreichend genau sein und müssen die oben genannten Größen n, L, M, Ta, Tk, λ bestimmten Randbedingungen genügen. Zudem wird überprüft, ob die Brennkraftma schine im Bereich klopfender Verbrennung betrieben wird.

Wird eines oder werden mehrere dieser Kriterien nicht erfüllt, so wird der Verfahrensablauf neu gestartet. Werden dagegen alle Kriterien erfüllt, so wird zur Bestimmung des Istwertes des Verdichtungsverhältnisses εist die Klopfregeltiefe R gemessen.

Hat die Klopfregeltiefe R den Wert Null, so wird der Zündzeitpunkt ZZP so Iange um einen Winkel x in Richtung früh verstellt, bis die Klopfregeltiefe R einen Wert ungleich Null hat. Hat die Klopfregeltiefe R dagegen einen Wert ungleich Null, so kann der Zündzeitpunkt an der Klopfgrenze ZZPK ermittelt und anhand einer Tabelle oder eines Kennfeldes der Istwert des Verdich tungsverhältnisses bist bestimmt werden.

Schließlich wird der Istwert des Verdichtungsverhältnisses εist mit dem zuvor erfaßten Sollwert des Verdichtungsverhältnisses εsoll verglichen, wobei in nerhalb vorgegebener Grenzen zwischen dem Istwert und dem Sollwert eine Toleranz Δ auftreten darf, damit der Istwert des Verdichtungsverhältnisses Eist dem Sollwert des Verdichtungsverhältnisses εsoll entspricht. Wird der vom Betriebszustand abhängige Toleranzbereich Δ jedoch überschritten, so stimmt der Istwert des Verdichtungsverhältnisses bist nicht mit dem Sollwert des Verdichtungsverhältnisses Soll überein.

Durch einen Vergleich des aus der Klopfregeltiefe ermittelten Zündzeitpunkts an der Klopfgrenze mit dem Zündzeitpunkt des Sollwertes des Verdichtungs verhältnisses könnte aber auch direkt darauf geschlossen werden, ob der von der Klopfregeltiefe abhängige Istwert des Verdichtungsverhältnisses dem Sollwert entspricht. Auf diese Weise ist eine vereinfachte Bestimmung des Istwertes des Verdichtungsverhältnisses möglich.

Die beschriebenen Verfahrensschritte zur Bestimmung bzw. Überprüfung des Istwertes des Verdichtungsverhältnisses εist sollten spätestens dann wiederholt werden, wenn eine Variation des Verdichtungsverhältnisses er folgt ist, eine gewisse Laufzeit der Brennkraftmaschine abgeleistet ist oder wenn aus Abgasemissionsgründen eine erneute Überprüfung erforderlich ist. Durch Wiederholung des Verfahrens wird die Aussagekraft des Ergebnisses erhöht.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung des Istwertes des Verdichtungsverhältnis ses bei einer Brennkraftmaschine mit verstellbarem Verdichtungsver hältnis (ε), wobei in einem definierten Betriebszustand der Brennkraft maschine der Zündzeitpunkt (ZZP) variiert wird und in Abhängigkeit vom Zündzeitpunkt an der Klopfgrenze (ZZPK) der Istwert des Ver dichtungsverhältnisses (εist) bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größen Drehzahl (n), Last (L), Luftmasse (M), Ansauglufttemperatur (Ta), Kühlwassertemperatur (Tk), und/oder Lambdawert (λ) erfaßt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert des Verdichtungsverhältnisses (εsoll) festgestellt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von den Größen Drehzahl (n), Last (L), Luftmasse (M), Ansauglufttemperatur (Ta), Kühlwassertemperatur (Tk), und/oder Lambdawert (λ) und vom Sollwert des Verdichtungsverhältnisses (εsoll) der Zündzeitpunkt (ZZP) ermittelt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß überprüft wird, ob der vorliegende Betriebszustand für die Bestim mung des Istwertes des Verdichtungsverhältnisses (εist) geeignet ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn die Brennkraftmaschine an der Klopfgrenze bzw. im Bereich klopfender Verbrennung betrieben wird, die Klopfregeltiefe (R) bestimmt wird, die dem Wert entspricht, um den der Zündzeitpunkt (ZZP) zurückgenommen werden muß, damit ein Betrieb der Brenn kraftmaschine ohne klopfende Verbrennung möglich ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Klopfregeltiefe (R) mittels eines Klopfsensors oder durch eine Ionenstrommesung an der Zündkerze bestimmt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Klopfregeltiefe (R) gleich Null der Zündzeitpunkt (ZZP) in Richtung früh verstellt wird, bis eine klopfende Verbrennung auftritt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Klopfregeltiefe (R) ungleich Null der Zündzeitpunkt an der Klopfgrenze (ZZPK) ermittelt, aus einem vorgegebenen Kennfeld der Istwert des Verdichtungsverhältnisses (εist) bestimmt und mit dem Sollwert des Verdichtungsverhältnisses (εsoll) verglichen wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Klopfregeltiefe (R) ungleich Null der Zündzeitpunkt an der Klopfgrenze (ZZPK) ermittelt, und mit dem Zündzeitpunkt des Sollwerts des Verdichtungsverhältnisses (εsoll) verglichen wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeich net, daß der Istwert des Verdichtungsverhältnisses (εist) nach einer Va riation der Verdichtung neu bestimmt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeich net, daß der Istwert des Verdichtungsverhältnisses (εist) nach einer gewissen Laufzeit der Brennkraftmaschine neu bestimmt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeich net, daß der Istwert des Verdichtungsverhältnisses (εist) aus Abgase missionsgründen neu überprüft wird.