Title:
Detecting parameters in internal combustion engine combustion chambers involves measuring and evaluating ion current during ignition process using ion current measurement device
Kind Code:
A1


Abstract:
The method involves measuring and evaluating the ion current during the ignition process using an ion current measurement device. Ignition is performed a number of times during the ignition process. The ignition process can involve spark strip ignition or AC voltage ignition with a 100 microsecond maximum ignition period.



Inventors:
WILSTERMANN HARTUNG (DE)
Application Number:
DE19924681A
Publication Date:
12/07/2000
Filing Date:
05/29/1999
Assignee:
DAIMLERCHRYSLER AG
International Classes:
Domestic Patent References:
DE3327766A1N/A
DE3342723C2N/A



Claims:
1. Verfahren zur Erfassung von Parametern im Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors mit Zündung, wobei mittels einer Ionenstrommeßvorrichtung der Ionenstrom be­stimmt und ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung des Ionenstromsignals während des Zündvorganges erfolgt.

2. Verfahren zur Erfassung von Parametern im Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors mit Zündung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündung während eines Zündvorganges mehrfach gezündet wird.

3. Verfahren zur Erfassung von Parametern im Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors mit Zündung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündung eine Funkenbandzündung ist.

4. Verfahren zur Erfassung von Parametern im Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors mit Zündung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündung eine Wechselspannungszündung, die höchstens 100 µs gezündet wird.

5. Verfahren zur Erfassung von Parametern im Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors mit Zündung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ionenstromsignal aus den Messungen in den einzelnen La­dephasen des Zündvorganges zusammensetzbar ist.

Description:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung von Parame­tern im Verbrennungsraum gemäß den gattungsbildenden Merkmalen des Anspruchs 1. In der DE 41 16 272 A1 wird ein Verbrennungserfassungsgerät für einen Verbrennungsmotor zur Ausführung des gattungsgemäßen Ver­fahrens, mit einem Regler zur Steuerung der Zündung eines Zy­linders eines Motors, der mit einer Zündkerze ausgestattet ist; und einem Ionenstromdetektor zur Erfassung eines Ionenstromes, der bei der Funkenbildung einer Zündkerze erzeugt wird. Bei der Verwendung der Ionenstrommessung mit der Zündkerze als Senso­rik, wobei diese Messung außerhalb des eigentlichen Zündvorgan­ges erfolgt, können weitere Funktionen übernommen werden wie beispielsweise eine Aussetzererkennung, eine Klopferkennung, die insbesondere unabhängig ist von einer Drehzahl- und Zylin­derbegrenzung, eine Selbstüberwachung der Zündanlage, eine Ana­lyse des Brennverlaufes sowie gegebenenfalls die zylinderselek­tive Erfassung von Gemisch- und Thermodynamikgrößen. Wegen der guten Zeitauflösung einer solchen Messung können beispielsweise anstelle bisheriger Motorsteuerungen Motorregelungen verwendet werden. Damit werden zusätzliche Verbesserungsmöglichkeiten für die Motoroptimierung erschlossen. Bei dieser Art einer Motorregelung ist von Nachteil, daß erst nach Abschluß des Zündvorganges der Ionenstrom bestimmt werden kann. Zur Messung des Ionenstromes muß der Zündvorgang abge­schaltet sein. Die Ionenstrommessung kann erst nach Beendigun­gung des Zündvorganges erfolgen, so daß erst sehr spät mit der Ionenstrommessung begonnen werden kann. Die Aufgabe der Erfindung ist die Motorregelung zu verbessern. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des An­spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen des Er­findungsgegenstandes sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet. Ein wesentlicher Vorteil dieser Ausgestaltungen liegt darin, daß mit der Messung des Ionenstromsignals schon sehr früh be­gonnen werden kann. Es kann schon unmittelbar nach dem 1. Zündzeitpunkt mit der Ionenstrommessung begonnen werden, so daß frühzeitig mehr Informationen aus dem Ionenstromsignal ge­wonnen werden. Diese frühzeitigen Informationen ermöglichen ei­ne noch genauere Motorregelung. Besonders vorteilhaft ist dies bei Motoren mit langer Brenndauer wie direkteinspritzenden Ot­tomotoren. Außerdem sind beliebig lange Zündungvorgänge mög­lich, ohne daß auf eine Ionenstrommessung verzichtet werden muß. Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles in Ver­bindung mit einer Figurenbeschreibung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Funkenbandzündung, sowie Fig. 2 ein Schaubild mit einem idealisierten Verlauf von La­destrom, Funkenstrom und Sekundärspannung bei der Fun­kenbandzündung. In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Funkenband­zündung gezeigt. Als Ausführungsbeispiel wurde die Funkenband­zündung als Zündung gewählt. Eine Wechselspannungszündung mit einer Zünddauer von höchstens 100 µs könnte alternativ gewählt werden, da auch hier der Zündvorgang zur Ionenstrommessung nicht beendet sein muß. Eine Funkenbandzündung ist im Prinzip eine Transistor-Spulen-Zündung mit kleiner Hauptinduktivität, die innerhalb eines Zündvorganges mehrere Male auf- und entla­den wird. Die Zündspule Lh wird bei geschlossenem Schalter S direkt aus der Bordspannung U mit dem Ladestrom Ip geladen. Die dabei auf der Sekundärseite erzeugte Spannung Us reicht für den Funkenstrom nicht aus. Nach der Ladezeit wird der Schalter S zum Zündzeitpunkt geöffnet und die in der Spule gespeicherte Energie in die sekundärseitige Kapazität Cs (Hochspannungskabel, Stecker und Zündkerze) entladen. Über­schreitet die Hochspannung Us die Durchbruchspannung des Fun­kens, bricht die Spannung an der Funkenstrecke auf die Brenn­spannung Uf zusammen. Das untere Schaubild zeigt ein Ersatz­schaubild der Funkenphase. Während der Brenndauer nimmt der über Zündkerze und Sekundärwiderstand Rs fließende Funkenstrom If ab, siehe hierzu auch Fig. 2. Zur Messung des Ionenstromes ist eine Ionenstrommessvorrichtung vorgesehen, die innerhalb eines Arbeitsspieles mehrere Messungen durchführt. Das Ionen­stromsignal wird unmittelbar nach dem Zündzeitpunkt nach Been­digung und/oder Abschaltung des Zündfunkens bestimmt. Fig. 2 zeigt ein Schaubild mit einem idealisierten Verlauf von Ladestrom Ip, Funkenstrom If und Sekundärspannung Us bei der Funkenbandzündung. In der Ladephase wird die Zündspule beladen. Der Primärstrom Ip steigt bis zu seinem Maximum an, bis die Spule am Zündzeitpunkt entladen wird. Innerhalb eines Zündvor­ganges wird die Zündspule mehrere Male auf- und entladen. In der Ladephase wird die Spule aufgeladen. Dann erfolgt durch Öffnen des Schalters S die Zündung, wobei sich die Spule ent­lädt. In der folgenden Funkenphase klingt der bei der Zündung entstehende Zündfunke ab. Das Funkenende ist erreicht, wenn die Restenergie nicht mehr zur Aufrechterhaltung des Funkens aus­reicht. Die Sekundärspannung Us schwingt dann bei verschwinden­dem Funkenstrom If aus. In der Ladephase erfolgt die Ionen­strommessung, welche zur Bestimmung der Parameter zur Motorre­gelung benötigt wird. Es erfolgen viele Messungen innerhalb ei­nes Arbeitsspieles. Das gesamte Ionenstromsignal kann aus den Messungen in den einzelnen Ladephasen zusammengesetzt werden. So wird bereits nach dem 1. Zündzeitpunkt mit der Ionenstrom­messung begonnen und die Ionenstrommessung wird nach dem 2. Zündzeitpunkt fortgesetzt. Aus dieser frühen Ionenstrommessung können frühzeitig die zur Motorsteuerung benötigten Parameter ermittelt werden, so daß schon sehr früh in den Motorsteue­rungsvorgang eingegriffen werden kann. Fig. 3 zeigt zur Verdeutlichung ein Schaubild eines Ionenstrom­signals, das aus Messungen aus einzelnen Ladephasen zusammenge­setzt ist. Der Ionenstrom ist über der Kolbenstellung aufgetra­gen. Nach jedem Zündzeitpunkt wird in der folgenden Ladephase der Ionenstrom gemessen, wobei das Ionenstromsignal aus Messun­gen verschiedener Ladephasen zusammengesetzt sein kann. Bei­spielhaft sind einzelne Meßpunkte eingezeichnet, die in ver­schiedenen Ladephasen aufgenommen wurden. Der gestrichelt ein­gezeichnete Bereich symbolisiert die Funkenphase, in welcher keine Ionenstrommessung erfolgt. Pro Ladephase wird gewöhnlich nicht nur ein Meßpunkt aufgenommen. Je nach Dauer der Ladephase steigt die Anzahl der Meßpunkte.