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Title:
METHOD AND DEVICE FOR SETTING AN EMERGENCY OPERATIONAL MODE IN A SYSTEM WHICH DETECTS PRE-IGNITIONS IN A COMBUSTION ENGINE, AND WHICH CONTAINS ERRORS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/031829
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for setting an emergency operational mode in a system which detects pre-ignitions in a combustion engine and which contains errors. The system consists of at least one sensor (17) and/or at least one sensor cable (24) and/or a sensor signal evaluation device (20), and is subject to a diagnosis to detect an error. In order to prevent damage to the combustion engine if the system for detecting pre-ignitions does contain an error, a standard path (26), which comprises sensor signal capturing, sensor signal evaluation, detection of pre-ignitions and initiation of measures to counter the pre-ignitions, is interrupted when the diagnosis detects an error in the system (17, 24, 29), and a safety path (27) is activated as an emergency operational mode.

Inventors:
WUERTH, Juergen (Silcherstr 5, Freiberg, 71691, DE)
KLUTH, Carsten (Kyffhaeuserstr. 9, Stuttgart, 70469, DE)
HAEMING, Werner (Nachtigallenweg 15, Neudenau, 74861, DE)
LUO, Li (Charlottenstr. 14, Ludwigsburg, 71634, DE)
Application Number:
EP2011/063200
Publication Date:
March 15, 2012
Filing Date:
August 01, 2011
Export Citation:
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Assignee:
ROBERT BOSCH GMBH (Postfach 30 02 20, Stuttgart, 70442, DE)
WUERTH, Juergen (Silcherstr 5, Freiberg, 71691, DE)
KLUTH, Carsten (Kyffhaeuserstr. 9, Stuttgart, 70469, DE)
HAEMING, Werner (Nachtigallenweg 15, Neudenau, 74861, DE)
LUO, Li (Charlottenstr. 14, Ludwigsburg, 71634, DE)
International Classes:
F02D35/02; F02D41/22; F02D41/26; G01D3/08; G05B9/03
Domestic Patent References:
WO2005061296A1
Foreign References:
DE102006053483A1
DE19744039A1
Other References:
See also references of EP 2614244A1
None
Attorney, Agent or Firm:
ROBERT BOSCH GMBH (Postfach 30 02 20, Stuttgart, 70442, DE)
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Claims:
Verfahren zur Einstellung eines Notlaufbetriebes bei einem fehlerbehafteten System zur Erkennung von Vorentflammungen in einem Verbrennungsmotor, wobei zur Erkennung eines Fehlers das System, bestehend aus mindestens einem Sensor (17) und/oder einer Sensorleitung (24) und/oder einer Sensorsignalauswerteeinrichtung (20), einer Diagnose unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei Feststellung eines Fehlers des Systems (17, 24, 20) durch die Diagnose ein üblicher Pfad (26) mit Sensorsignalerfassung, Sensorsignalauswertung, Erkennung der Vorentflammungen sowie Einleitung von Gegenmaßnahmen gegen die Vorentflammungen unterbrochen oder ganz oder teilweise abgeschaltet wird und als Notlaufbetrieb ein Sicherheitspfad (27) aktiviert wird.

Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Sicherheitspfad (27) Maßnahmen aktiviert werden, die das Entstehen von Vorentflammungen im Verbrennungsmotor (1) sicher unterbinden.

Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Unterbindung des Entstehens von Vorentflammungen eine Temperatur in einem Brennraum des Verbrennungsmotors (1) abgesenkt wird.

Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur in dem Brennraum des Verbrennungsmotors (1) durch eine Kraftstoffanrei- chung im Verbrennungsmotor (1) abgesenkt wird.

Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur in dem Brennraum des Verbrennungsmotors (1) durch eine Luftanreichung im Verbrennungsmotor (1) abgesenkt wird.

Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur in dem Brennraum des Verbrennungsmotors (1) durch eine Absenkung der Füllung des Verbrennungsmotors (1) durch eine Reduzierung der Luftzufuhr vermindert wird.

Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur in dem Brennraum des Verbrennungsmotors (1) durch die Reduzierung eines inneren Restgases in dem Verbrennungsmotor (1) durch Überschneidungsreduzierung der Ansteuerzeiten eines Einlass- (15) und/oder eines Auslassventils (16) des Verbrennungsmotors (1) vermindert wird. 8. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Diagnose des Sensors (17) aus dem Sensorsignal normierte Referenzpegel ermittelt werden, die zur Fehlererkennung mit einem oberen und einem unteren Schwellwert verglichen werden, wobei auf einen Fehler erkannt wird, wenn das Sensorsignal außerhalb des durch den oberen und den unteren Schwellwert gebildeten Signalbandes liegt.

Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Diagnose der Sensorleitung (24) eine Kurzschlussprüfung durchgeführt wird und bei Vorliegen eines Kurzschlusses der Sensorleitung (24) zu einer Batteriespannung oder einer Masse ein Fehler erkannt wird.

10. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnose der Sensorsignalauswerteeinrichtung (20) durch Überwachung der Rechner-Hardware hinsichtlich Signalerfassung und Signalauswertung erfolgt, wobei ein Fehler erkannt wird, wenn Unplau- sibilitäten während der Signalerfassung oder Signalauswertung aufgetreten sind.

Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Fehler zur Auswertung in einer Werkstatt in einen Fehlerspeicher abgespeichert wird.

12. Vorrichtung zur Einstellung eines Notlaufbetriebes bei einem fehlerbehafteten System zur Erkennung von Vorentflammungen in einem Verbrennungsmotor, wobei zur Erkennung eines Fehlers das System, bestehend aus min- destens einem Sensor (17) und/oder mindestens einer Sensorleitung (24) und/oder einer Sensorsignalauswerteeinrichtung (20), einer Diagnose unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (18, 25) vorhanden sind, welche bei Feststellung eines Fehlers des Systems (17, 24, 20) durch die Diagnose einen üblichen Pfad (26) mit Sensorsignalerfassung, Sensorsignalauswertung, Erkennung der Vorentflammungen sowie Einleitung von Gegenmaßnahmen gegen die Vorentflammungen unterbrechen oder ganz oder teilweise abschalten und als Notlaufbetrieb einen Sicherheitspfad (27) aktivieren.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel eine Steuer- und Auswerteeinrichtung (18) für den Verbrennungsmotor (1) umfassen, welche Signale für eine Diagnose des mindestens einen Sensors (17) und/oder der mindestens einen Sensorleitung (24) und/oder der Sen- sorsignalauswerteeinrichtung (20) auslöst und die in Abhängigkeit von diesen Signalen empfangenen Antwortsignale auswertet, wobei bei der Erkennung eines Fehlers der üblichen Pfad (26) zur Erkennung der Vorentflammungen unterbrochen und der Sicherheitspfad (27) aktiviert wird. 14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der

Sensor (17) ein am Zylinder des Verbrennungsmotors (1) angeordneter Klopfsensor, ein im Brennraum des Verbrennungsmotors (1) angeordneter Drucksensor oder ein die Drehzahl der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors (1) detektierender Drehzahlsensor ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zylinder des Verbrennungsmotors (1) als Aktoren ein Einlassventil (15) zum Einlass der Luft und ein Auslassventil (16) zur Ausgabe eines Verbrennungsabgases aufweist, deren Öffnungszeiten von jeweils einer Nockenwel- le eingestellt werden, wobei die Steuer- und Auswerteeinrichtung (18) die

Nockenwelle so ansteuert, dass sich die Öffnungszeiten des Einlass- (15) und des Auslassventils (16) nicht oder nur gering überschneiden.

Description:
Beschreibung

Titel

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR EINSTELLUNG EINES NOTLAUFBETRIEBES BEI EINEM FEHLERBEHAFTETEN SYSTEM ZUR ERKENNUNG VON VORENTFLAMMUNGEN IN EINEM

VERBRENNUNGSMOTOR

Stand der Technik Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines Notlauf betriebes bei einem fehlerbehafteten System zur Erkennung von Vorentflammungen in einem Verbrennungsmotor, wobei zur Erkennung eines Fehlers das System, bestehend aus mindestens einem Sensor und/oder mindestens einer Sensorleitung und/oder einer Sensorsignalauswerteeinrichtung, einer Diagnose unterworfen wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

In einem Verbrennungsmotor führt eine Verbrennung des zugeführten Kraftstoff- Luft-Gemisches dazu, das Fahrzeug in den Fahrbetrieb zu versetzen bzw. den Fahrbetrieb aufrecht zu erhalten. Dabei wird die Verbrennung des Kraftstoff- Luft- Gemisches durch den Zündfunken einer Zündkerze eingeleitet. Der Zündfunken baut eine Flammenfront auf, welche sich im gesamten Brennraum des Verbrennungsmotors ausbreitet und das vorhandene Kraftstoff-Luft-Gemisch während der Verbrennung in kinetische Energie umwandelt. Bei klopfenden Verbrennungen läuft ein Teil der Verbrennungen schlagartig ab und verursacht im Brenn- räum des Verbrennungsmotors einen starken Druckanstieg, der eine Druckwelle erzeugt, die sich ausbreitet und auf die den Brennraum begrenzenden Wände trifft, wo die hochfrequenten Schwingungen in Körperschall umgewandelt werden. Diese Schwingungen werden durch Klopfsensoren (Körperschallsensoren) detektiert und bei der Ansteuerung des Verbrennungsmotors durch eine Klopfre- gelung berücksichtigt, um Motorschäden zu verhindern. Der Verbrennungsmotor wird dabei wirkungsgradoptimal immer an der Klopfgrenze betrieben. Mit Hilfe der Klopfregelung werden Beschädigungen des Verbrennungsmotors durch die immer wiederkehrenden klopfenden Verbrennungen vermieden.

Neben den beschriebenen klopfenden Verbrennungen treten aber auch Selbst- entflammungen auf, die durch heiße Stellen im Brennraum, Öltröpfchen oder heiße Restgaszonen im Kraftstoff-Luft-Gemisch verursacht werden. Solche Selbstentflammungen können als Vorentflammungen vor dem Auftreten des Zündfunkens und als Nachentflammungen nach dem Auftreten des Zündfunkens vorkommen. Dabei entstehen neben der zündfunkeninduzierten Flammenfront eine oder mehrere weitere Flammenfronten. Diese Selbstentflammungen werden üblicherweise als Vorentflammungen bezeichnet und erhöhen die Gefahr von klopfenden Verbrennungen im Endgasbereich. Die dabei auftretenden Körperschwallschwingungen zeichnen sich durch extreme Druckamplituden aus, welche sehr schnell zu Motorschäden führen können.

Durch Auswertung der Signale des Klopfsensors wird der Verbrennungsmotor dahingehend überwacht, ob unkontrollierte Verbrennungen auftreten. Zur Unterbindung dieser unkontrollierten Verbrennungen werden Gegenmaßnahmen eingeleitet, die das Auftreten dieser Vorentflammungen verhindern, da der Motor vor diesen Vorentflammungen geschützt werden muss. Dabei reicht es nicht aus, wie bei der Klopfregelung, den Zündwinkel nach spät zu verstellen, da die Selbstentflammung nicht vom Zündfunken beeinflusst wird. Deshalb sind andere Maßnahmen, wie z.B. die Füllungsabsenkung im Brennraum des Verbrennungsmotors notwendig, die die Gemischtemperatur im Brennraum absenken.

Ein solcher Pfad für die Vorentflammungen schließt neben dem Klopfsensor als weitere Hardware mindestens eine Sensorleitung und eine Sensorsignalauswer- teeinrichtung ein. Tritt bei einem der Hardwarelemente aber ein Fehler auf, so führt das Signal zur Erkennung der Vorentflammungen zu einem falschen Ergeb- nis. Die daraus resultierenden Maßnahmen zur Unterbindung der Vorentflammungen können dabei eine Beschädigung des Motors nicht verhindern, da sie unter falschen Voraussetzungen eingeleitet wurden. Aus diesem Grund werden die Hardwareelemente wie der Klopfsensor, Sensorleitung und Sensorsignal- auswerteeinrichtung einer ständigen Diagnose unterzogen.

Offenbarung der Erfindung Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einstellung eines Notlaufbetriebes bei einem fehlerbehafteten System zur Erkennung von Vorentflammungen in einem Verbrennungsmotor anzugeben, welche zuverlässig die Beschädigung des Verbrennungsmotors bei fehlerhafter

Hardware verhindern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass bei Feststellung eines Fehlers des Systems durch die Diagnose ein üblicher Pfad mit Sensorsignaler- fassung, Sensorsignalauswertung, Erkennung der unkontrollierten Verbrennungen sowie Einleitung von Gegenmaßnahmen gegen die Vorentflammungen unterbrochen wird und als Notlaufbetrieb ein Sicherheitspfad aktiviert wird. Das hat den Vorteil, dass alle Verbindungen zum Verbrennungsmotor, welche aufgebaut werden, wenn die Erkennung der Vorentflammungen fehlerfrei arbeitet, unterbro- chen werden. Es wird ein separater Sicherheitspfad aufgebaut, mittels welchem der Verbrennungsmotor hinsichtlich der Unterbindung von Vorentflammungen in einen Notlaufbetrieb überführt wird. Somit wird auch jede übliche Verbindung zum Verbrennungsmotor unterbunden, wodurch dessen Schutz gewährleistet wird. In diesem Notlaufbetrieb, bei dem die Erkennung von Vorentflammungen nicht mehr möglich ist, wird zum Schutz des Verbrennungsmotors eine Notlaufmaßnahme eingeleitet, die sicher verhindert, dass noch weitere Vorentflammungen auftreten.

In einer Ausgestaltung werden im Sicherheitspfad Maßnahmen aktiviert, die das Entstehen von Vorentflammungen im Verbrennungsmotor sicher unterbinden.

Durch solche Maßnahmen wird grundsätzlich immer gewährleistet, dass Vorentflammungen unterbunden werden, auch wenn keine eindeutigen Messsignale auf das Vorhandensein oder das Entstehen von Vorentflammungen hinweisen. Der Verbrennungsmotor wird dabei in einen Zustand versetzt, der Vorentflammungen nicht zulässt.

In einer Weiterbildung wird zur Unterbindung des Entstehens von Vorentflammungen eine Temperatur in einem Brennraum des Verbrennungsmotors abgesenkt. Dies hat den Vorteil, dass die schlagartige und extrem motorschädigende Energieumsetzung im Brennraum reduziert oder ganz verhindert wird. Dadurch werden heiße Stellen im Brennraum oder Hotspots im Kraftstoff-Luft-Gemisch abgekühlt und somit das Auftreten von Vorentflammungen verhindert.

In einer Variante wird die Temperatur in dem Brennraum des Verbrennungsmo- tors durch eine Kraftstoffanreicherung im Verbrennungsmotor abgesenkt. Durch die Anfettung des Kraftstoff-Luft-Gemisches, welches sich im Brennraum des Verbrennungsmotors befindet, ist die Brennfähigkeit durch die nahezu konstante Luftmasse begrenzt. Außerdem wird durch die auftretende Verdampfung der größeren Kraftstoffmenge das Kraft-Luft-Gemisch stärker abgekühlt.

In einer anderen Ausgestaltung wird die Temperatur in dem Brennraum des Verbrennungsmotors durch eine Luftanreicherung im Verbrennungsmotor abgesenkt. Hierbei wirkt die Luftmenge, die an der Verbrennung nicht teilnimmt, als kühlend. Ebenfalls führt das Magergemisch zu einer langsameren Durchbren- nung des Kraftstoff-Luft-Gemisches, so dass sich Vorentflammungen weniger stark auf den Verbrennungsmotor auswirken.

In einer weiteren Variante wird die Temperatur in dem Brennraum des Verbrennungsmotors durch eine Absenkung der Füllung des Benzinmotors durch eine Reduzierung der Luftzufuhr vermindert. Dies erfolgt durch Bewegung der Drosselklappe in Richtung des Schließzustandes, wodurch ein weiteres Eindringen von Luft in den Verbrennungsmotor unterbunden und somit die Verbrennung reduziert wird, was sich auch auf die Vorentflammungen infolge niedrigerer Temperaturen positiv auswirkt.

Vorteilhafterweise wird die Temperatur in dem Brennraum des Verbrennungsmotors durch die Reduzierung eines inneren Restgases in dem Verbrennungsmotor durch geringe Überschneidung der Ansteuerzeiten der Einlass- und/oder der Auslassventile des Verbrennungsmotors vermindert. Voraussetzung für diese Verstellungen sind verstellbare Nockenwellen. Hierbei muss zumindest eine Nockenwelle für die Einlass- oder die Auslassventile verstellbar sein. Es ist vorteilhaft, wenn beide Nockenwellen verstellbar sind und damit die Steuerzeiten für die Einlass- und Auslassventile verstellbar werden. Diese Vorgehensweise ermöglicht eine sehr vielseitige Reaktion auf Vorentflammungen, da sich die Über- schneidungen schnell softwaremäßig einstellen lassen. Da das Einlassventil erst öffnet wird, während das Auslassventil schon geschlossen ist, wird das Tempera- turniveau im Brennraum des Verbrennungsmotors abgesenkt. Bei der Überschneidungsreduzierung der Ansteuerzeiten kann von den Maximalanschlägen des Einlass- oder Auslassventils ausgegangen werden oder nur bestimmte Öff- nungszustände der Ventile berücksichtigt werden.

In einer Weiterbildung wird zur Diagnose des Sensors ein normierter Referenzpegel gebildet, der zur Fehlererkennung mit einem oberen und einem unteren Schwellwert verglichen wird, wobei auf einen Fehler erkannt wird, wenn das Sensorsignal außerhalb des durch den oberen und den unteren Schwellwert ge- bildeten Signalbandes über der Drehzahl liegt. Diese Diagnose ist sehr einfach durchzuführen und benötigt nur eine Änderung in der Software. Auf den Einsatz von zusätzlicher Hardware kann verzichtet werden.

Insbesondere wird zur Diagnose der Sensorleitung eine Kurzschlussprüfung durchgeführt und bei Vorliegen eines Kurzschlusses der Sensorleitung zu einer

Batteriespannung oder einer Masse ein Fehler erkannt. Auch diese Diagnosemaßnahme ist sehr einfach während des Betriebes des Verbrennungsmotors durchführbar.

In einer Weiterbildung erfolgt die Diagnose der Sensorsignalauswerteeinrichtung durch Überwachung der Rechner-Hardware hinsichtlich Signalerfassung und Signalauswertung, wobei ein Fehler erkannt wird, wenn Unplausibilitäten während der Signalerfassung oder Signalauswertung auftreten. Auch diese Diagnose wird während des Betriebs der Sensorsignalauswerteeinrichtung durchgeführt, was zu einer schnellen Erkennung des Fehlers der Sensorsignalauswerteeinrich- tung führt.

In einer weiteren Ausführungsform wird der Fehler zur Auswertung in einer Werkstatt in einen Fehlerspeicher abgespeichert. Damit lassen sich auch nachträglich noch die Fehler beheben, welche während des Betriebs des Verbrennungsmotors erkannt wurden.

Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einstellung eines Notlaufbetriebes bei einem fehlerbehafteten System zur Erkennung von Vorent- flammungen in einem Verbrennungsmotor, wobei zur Erkennung eines Fehlers das System, bestehend aus mindestens einem Sensor und/oder einer Sensorlei- tung und/oder einer Sensorsignalauswerteeinrichtung, einer Diagnose unterworfen wird. Um eine Beschädigung des Verbrennungsmotors bei gestörter Erkennung der Vorentflammungen zu verhindern, sind Mittel vorhanden, welche bei Feststellung eines Fehlers des Systems durch die Diagnose einen üblichen Pfad mit Sensorsignalerfassung, Sensorsignalauswertung, Erkennung der Vorentflammungen sowie Einleitung von Gegenmaßnahmen gegen die Vorentflammungen unterbrechen oder ganz oder teilweise abschalten und als Notlaufbetrieb einen Sicherheitspfad aktivieren. Dadurch, dass der üblicherweise zur Erkennung der Vorentflammungen genutzte Pfad vollständig abgeschaltet wird, wird gewähr- leistet, dass keine Motorschäden beim Verbrennungsmotor auftreten, da im Sicherheitspfad nur Maßnahmen angeregt werden, die in jedem Falle das Auftreten von Vorentflammungen unterbinden.

Vorteilhafterweise umfassen die Mittel eine Steuer- und Auswerteeinrichtung für den Verbrennungsmotor, welche Signale für eine Diagnose des mindestens einen Sensors und/oder der mindestens einen Sensorleitung und/oder der Sensor- signalauswerteeinrichtung auslöst und die in Abhängigkeit von diesen Signalen empfangenen Antwortsignale auswertet, wobei bei der Erkennung eines Fehlers der übliche Pfad (26) mit Sensorsignalerfassung, Sensorsignalauswertung, Er- kennung der unkontrollierten Verbrennungen sowie Einleitung von Gegenmaßnahmen gegen die Vorentflammungen unterbricht und den Sicherheitspfad aktiviert . Eine solche Abschaltung des üblichen Pfades und die Aktivierung des Sicherheitspfades lassen sich einfach in der Software der Steuer- und Auswerteeinrichtung realisieren. Die Aktivierung eines separaten Sicherheitspfades garan- tiert, dass bei der Erkennung eines fehlerbehafteten Systems nur solche Maßnahmen an dem Verbrennungsmotor ausgeführt werden, die die Sicherheit und den Schutz des Verbrennungsmotors zuverlässig garantieren.

In einer Variante ist der Sensor ein am Zylinder des Verbrennungsmotors angeordneter Klopfsensor, ein im Brennraum des Verbrennungsmotors angeordneter Drucksensor oder ein die Drehzahl der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors de- tektierender Drehzahlsensor. Mittels dieser verschiedenen Sensoren können unkontrollierte Verbrennungen zuverlässig erkannt werden. Dabei werden die Vorentflammungen bei der Verwendung des Drucksensors direkt detektiert, während die Anwendung des Klopfsensors bzw. die Detektion über die Drehzahlinformati- on eine indirekte Erkennung der Vorentflammungen nach sich zieht. In einer Ausgestaltung, weist jeder Zylinder des Verbrennungsmotors als Aktoren ein Einlassventil zum Einlass der Luft und ein Auslassventil zur Ausgabe eines Verbrennungsabgases auf, deren Öffnungszeiten von jeweils einer Nockenwelle eingestellt wird, wobei die Steuer- und Auswerteeinrichtung die Nockenwellen so ansteuert, dass sich die Öffnungszeiten des Einlass- und des Auslassventils nicht oder nur gering überschneiden. Durch die Überschneidungsreduzierung der Ventilöffnungszeiten wird das sich im Brennraum des Verbrennungsmotors befindliche innere Restgas reduziert, wodurch das Temperaturniveau im Brennraum abgesenkt wird. Die weniger überschneidende Ansteuerung des Einlass- und des Auslassventils eines Zylinders stellt dabei eine einfache softwaremäßige Maßnahme dar.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eines davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.

Es zeigt:

Figur 1 : Vorrichtung zur Erfassung und Reduzierung unkontrollierter Verbrennungen in einem Verbrennungsmotor.

Figur 2: Prinzipdarstellung eines Zylinders des Verbrennungsmotors nach Figur 1

Figur 3: Pfade zur Ansteuerung des Verbrennungsmotors bei unkontrollierten Verbrennungen

Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Figur 1 zeigt eine Vorrichtung zur Erfassung und Auswertung einer Verbrennung in einem Verbrennungsmotor 1. Der Verbrennungsmotor 1 weist in diesem Beispiel vier Zylinder 2, 3, 4, 5 auf, deren nicht weiter dargestellte Kolben, welche sich in den Zylindern 2, 3, 4, 5 bewegen, über jeweils eine Pleuelstange 6, 7, 8, 9 mit der Kurbelwelle 10 verbunden sind und diese aufgrund der durch die

Verbrennungen verursachten Druckänderungen antreiben. Die Zylinder 2, 3, 4, 5 sind mit einem Saugrohr 11 verbunden, welches durch eine Drosselklappe 12 gegenüber einem Luftansaugrohr 13 abgeschlossen ist. In jedem Zylinder 2, 3, 4, 5 ragt eine Düse 14 zur Einspritzung von Kraftstoff, wodurch sich ein Kraftstoff- Luft-Gemisch bildet. Darüber hinaus weist jeder Zylinder 2, 3, 4, 5 ein Einlassventil 15 für die Frischluft und ein Auslassventil 16 für die Abgase, die während des Verbrennungsprozesses entstehen, auf, wie es in Figur 2 beispielhaft nur für den Zylinder 2 dargestellt ist. Das Einlassventil 15 wird von einer Einlassnockenwelle und das Auslassventil 16 von einer Auslassnockenwelle betrieben, welche der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellt sind.

An dem Verbrennungsmotor 1 ist ein Klopfsensor 17 angeordnet, welcher die Körperschallschwingungen des Verbrennungsmotors 1 detektiert, welche durch die Verbrennungen im Verbrennungsmotor 1 verursacht werden. Die Signale des Klopfsensors 17 werden an ein Steuergerät 18 weitergeleitet, welches auch mit einem, der Kurbelwelle 10 gegenüberliegenden Kurbelwellensensor 19 verbunden ist, wobei das Steuergerät 18 die Verbrennungen dem Signal des Kurbelwellensensor 19 zuordnet, welches einen Kurbelwellenwinkel präsentiert. Das Steuergerät 18 umfasst eine Sensorauswerteeinrichtung 20, die mit einem Speicher 21 verbunden ist.

Weiterhin ist das Steuergerät 18 mit der Drosselklappe 12 und mit der Kraftstoff- einspritzdüse 14 sowie dem Einlassventil 15 und dem Auslassventil 16 jedes Zylinders 2, 3, 4, 5 über die Nockenwellenverstellung verbunden. Zur Erkennung des ersten Zylinders ist ein Phasensensor 23 an dem ersten Zylinder 2 angebracht, welcher ebenfalls mit dem Steuergerät 18 verbunden ist. Beim Öffnen der Drosselklappe 12 strömt die Frischluft in das Saugrohr 1 1 , welches über das Einlassventil 15 in den Zylinder 2, 3, 4, 5 eingeführt wird. Weiterhin wird in die Zylinder 2, 3, 4, 5 von der jeweiligen Kraftstoffeinspritzdüse 14 Kraftstoff injiziert. Durch einen von einer nicht weiter dargestellten Zündkerze ausgelösten Funken wird in den Zylindern 2, 3, 4, 5 nacheinander eine Verbren- nung initiiert, welche einen Druckanstieg im Zylinder 2, 3, 4, 5 auslöst, der über den Kolben und die Pleuelstange 6, 7, 8, 9 auf die Kurbelwelle 10 übertragen wird und diese in Bewegung setzt. Neben den kontrollierten Verbrennungen, welche in der Regel klopffrei sind und nur vereinzelt auch klopfend sein können, treten Verbrennungen auf, die einen sehr frühen Brennbeginn bzw. Verbren- nungslagen aufweisen. Diese Verbrennungen werden als Vorentflammungen bezeichnet. Eine solche Vorentflammung weist im Vergleich zu Normalverbrennun- gen wesentlich höhere Drücke und Temperaturen auf, die schädigend für den Verbrennungsmotor sind. Zur Erkennung und zur Verminderung der Vorentflammungen ist in dem Steuergerät 18 ein Signalauswertepfad zur Erkennung der Vorentflammungen eingerichtet. Dabei werden die Signale des Klopfsensors 17, die infolge der durch die Verbrennung verursachten Körperschallschwingungen auftreten, kontinuierlich oder in vorgegebenen zeitlichen Abständen ausgewertet. Diese Ausgangssignale des Klopfsensors 17 werden von dem Steuergerät 18 in Relation zu dem von dem Kurbelwellensensor 19 ausgegebenen Kurbelwellenwinkel gesetzt. Dadurch können die klopfenden Verbrennungen jeweils den Zy- lindern 2, 3, 4, 5 zugeordnet werden, in welchen die Verbrennungen ablaufen.

Um sicherzugehen, dass die notwendige Hardware zur Erkennung der Vorentflammungen auch immer zuverlässig arbeitet, wird diese in regelmäßigen Abständen einer Diagnose unterzogen. Zu dieser Hardware zählt neben dem Klopf- sensor 17 die Sensorleitung 24, welche den Klopfsensor 17 mit dem Steuergerät

18 verbindet und das Steuergerät 18 als Signalauswerteeinheit selbst. Die Diagnose erfolgt dabei mittels eines Softwareprogramms und beinhaltet einen Logikblock 25. Dieser Logikblock 25 ist in Figur 3 dargestellt. Zur Diagnose eines Sensorfehlers wird ein Signalband aus einem oberen und einem unteren Schwellwert gebildet, wobei ein intaktes Signal des Klopfsensors 17 innerhalb des Signalbandes liegen muss. Liegt dieses von dem Klopfsensor 17 gelieferte Signal außerhalb des Signalbandes, wird ein Fehler erkannt.

Die Sensorleitung 24 selbst wird dahingehend einer Diagnose unterzogen, indem eine Kurzschlussprüfung der Leitung 24 durchgeführt wird. Bei einer solchen Kurzschlussprüfung wird festgestellt, ob die Sensorleitung 24 einen Kurzschluss entweder nach Masse oder zu einer Batteriespannung aufweist. Ist dies der Fall, wird dies im Logikblock 25 ebenfalls als Fehler registriert und im Speicher 21 abgespeichert.

Zur Diagnose der Sensorsignalauswerteeinrichtung 20 wird die Rechner- Hardware der Sensorsignalauswerteeinrichtung 20 hinsichtlich Signalerfassung und Signalauswertung überwacht, wobei ein Fehler erkannt wird, wenn Unplau- sibilitäten während der Signalerfassung oder Signalauswertung aufgetreten sind.

Auch dieser Fehler wird im Logikblock 25 der Überwachungssoftware im Spei- eher 21 abgespeichert. Die im Speicher 21 abgespeicherten Fehler können jederzeit in einer Werkstatt zu weiteren Diagnosezwecken ausgegeben und ausgewertet werden. Wurde nun in einem der drei Diagnosefälle ein Fehler erkannt, so wird der übliche Pfad 26, wie er bisher zum Verbrennungsmotor 1 bestanden hat, abgeschaltet. Diese Abschaltung kann einmal dadurch erfolgen, dass die Erkennung der Vorentflammungen durch die Sensorsignalauswerteeinrichtung 20 im Steuergerät 18 unterbrochen wird. Damit wird sichergestellt, dass keinerlei Maßnahmen zur Unterdrückung von Vorentflammungen durchgeführt werden. Neben der Abschaltung der Erkennung der Vorentflammungen ist es aber auch möglich, dass alle Gegenmaßnahmen zur Unterbindung von Vorentflammungen beendet werden. Auch diese Maßnahme stellt sicher, dass die Aktoren 12, 14, 15, 16 des Verbrennungsmotors 1 keinerlei Aufforderung für weitere Aktivitäten über den üb- liehen Pfad 26 erhalten.

Im Fehlerfall wird ein zweiter, separater Sicherheitspfad 27 aktiviert, welcher Sicherheitsmaßnahmen zur Verhinderung der Beschädigung des Verbrennungsmotors 1 umfasst. Bei diesen Sicherheitsmaßnahmen handelt es sich um Vorge- hensweisen, die sicherstellen, dass die Temperatur im Brennraum des Verbrennungsmotors stetig so niedrig gehalten wird, dass eine Entstehung von unkontrollierten Verbrennungen sicher unterbunden wird.

Um den Verbrennungsmotor 1 vor dem Entstehen von Vorentflammungen zu schützen, werden in dem Sicherheitspfad 27 unterschiedliche Maßnahmen zur

Unterbindung der Vorentflammungen eingeleitet. Diese Maßnahmen können entweder einzeln oder in Kombination durchgeführt werden. Dazu gehören die Kühlung des Brennraumes 22 der Zylinder 2, 3, 4, 5 durch eine Kraftstoffan- reichung oder eine Frischluftanreichung bzw. eine Füllungsabsenkung.

Besonders komfortabel lassen sich Vorentflammungen durch die Reduzierung des inneren Restgases im Zylinder 2, 3, 4, 5 vermindern. Dabei werden das Einlassventil 15 und das Auslassventil 16 durch ihre Nockenwellen so angetrieben, dass sich die Öffnungszeiten beider Ventile 15, 16 im Ladungswechsel-OT (obe- rer Totpunkt) nicht überschneiden. Die Nockenwellen werden dabei genauso, wie die Drosselklappe 12 zur Verminderung der Luftzufuhr und das Kraftstoffein- spritzventil 14 von dem Steuergerät 18 angesteuert. Die reduzierte Ventilüberschneidung führt dazu, dass bei geschlossenem Auslassventil 16 das Einlassventil 15 erst geöffnet wird, wodurch sich das im Zylinder 2, 3, 4, 5 befindliche Restgas reduziert und das Temperaturniveau im Zylinder 2, 3, 4, 5 sinkt. Ist nur die Einlassnockenwelle variabel verstellbar, dann wird die Steuerzeit für die Einlassventile 15 nach spät verstellt. Das heißt die Einlassventile 15 öffnen erst, wenn der Kolben des jeweiligen Zylinders 2, 3, 4, 5 den oberen Totpunkt OT, welcher den höchsten Punkt darstellt, den der Kolben im Zylinder 2, 3, 4, 5 erreichen kann, bereits überschritten hat und sich schon wieder in einer Abwärtsbewegung befindet. Hat der Verbrennungsmotor 1 nur verstellbare Auslassven- tilsteuerzeiten, dann wird die Steuerzeit der Auslassventile nach früh verstellt, also bevor der Kolben des Zylinders 2, 3, 4, 5 in seiner Aufwärtsbewegung den oberen Totpunkt OT erreicht. Sind sowohl die Einlassventile 15 als auch die Auslassventile variabel, dann wird die Steuerzeit der Auslassventile 16 nach früh und die der Einlassventile 15 nach spät verstellt. Man kann dabei sowohl die Maximalanschläge der Ventile 15, 16 berücksichtigen oder nur ein bestimmtes Δ in der Öffnung der Ventile 15, 16.

Für das Einleiten der Maßnahmen zur Unterbindung von Vorentflammungen durch das Steuergerät 18, bestehen im Sicherheitspfad 27 weitere Möglichkeiten. So kann in einer einfachen Variante eine oder mehrere der bereits diskutierten Möglichkeiten durch das Steuergerät 18 ausgelöst werden, indem es entweder die Kraftstoffeinspritzdüse 14 aktiviert und/oder die Drosselklappe 12 verstellt und/oder die Steuerzeiten des Einlassventils 15 und des Auslassventils 16 variiert.