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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses und/oder des Zündzeitpunktes eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines mit gasförmigen Kraftstoffen betriebenen Ottomotors, mit mindestens einem optischen Aufnehmer zur Beobachtung der bei der Verbrennung in einem Brennraum des Verbrennungsmotors hervorgerufenen Lichtemission und mit mindestens einem Photodetektor zur Umwandlung der Lichtemission in elektrische Signale, die in einer Auswerteinrichtung verarbeitet werden, wobei die Auswerteinrichtung eine Einrichtung zur Ermittlung des Intensitätsmaximums der Lichtemission jedes Verbrennungszyklus in dem entsprechenden elektrischen Signal umfasst, wobei die Auswerteinrichtung eine Regeleinheit umfasst.
Es wurde bereits vorgeschlagen, die bei der Verbrennung in einem Brennraum hervorgerufene Lichtemission auszunutzen, um Motorparameter zu regeln. Über einen optischen Aufnehmer, der am Motor befestigt ist und im allgemeinen ein in den Brennraum führendes lichtleitendes Element (im einfachsten Fall ein sogenanntes Brennraumfenster) wird das Licht aus dem Motor herausgeführt, ohne die sonstigen Verbrennungsabläufe zu stören. Der optische Aufnehmer kann auch in der Zündkerze integriert sein.
Bisher wurde hauptsächlich aus der Lage der Lichtemission im zeitlichen Ablauf ein Regelsignal zur Regelung des Zündzeitpunkte gewonnen.
Aus der DE-OS 35 05 063 ist eine Einrichtung zur Regelung der Verbrennung in Brennräumen bekannt, bei der zunächst ein dem Intensitätsmaximum der Lichtemission im Brennraum proportionales elektrisches Signal erzeugt wird. In einer folgenden Stufe erfolgt dann eine Differenzbildung zwischen dem aktuellen Wert des elektrischen Signals und dem Mittelwert des Signals. Es erfolgt dann eine Regelung der
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Motorparameter in-Abhängigkeit von diesem Differenzsignal. Die bekannte Regeleinrichtung erlaubt zwar eine Laufunruheregelung, jedoch ist nicht vorhersagbar, bei welchem Kraftstoff-Luft-Verhältnis (und damit bei welcher Schadstoffemission) sich die Motorparameter einstellen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit der es möglich ist, das Kraftstoff-Luft-Verhältnis und/oder den Zündzeitpunkt präzise auf einen vorgebbaren Wert zu regeln.
Erfindungsgemäss wird dies bei einer Einrichtung der eingangs genannten Gattung dadurch erreicht, dass der optische Aufnehmer - wie an sich bekannt - in den direkt oberhalb des Kolben liegenden Brennraum des Verbrennungsmotors reicht und die Regeleinheit in Abhängigkeit von den Intensitätsmaxima als solchen bzw. einem daraus über mehrere Verbrennungszyklen gebildeten Mittelwert das Kraftstoff-Luft-Verhältnis und/oder den Zündzeitpunkt regelt.
Während bei den meisten bekannten Vorschlägen die Lage der Lichtemission im zeitlichen Ablauf ausgewertet wurde, wird gemäss der Erfindung vorgeschlagen, die Höhe des Intensitätsmaximums der Lichtemission zu verwenden, um über eine Regeleinheit Motorparameter zu regeln. Ein solcher
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tors widerspiegelt, lässt sich leicht durch eine elektronische Auswerteinrichtung ermitteln und dem Istwert-Eingang in einer Regeleinrichtung zuführen, die dann in Ab-
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hängigkeit davon zumindest einen Moterparameter verstellt bzw. regelt.
Gegenüber der Regelung in der DE-OS 35 05 063 unterscheidet sich die erfindungsgemässe Lösung darin, dass beim Stand der Technik durch die Differenzbildung die Information über den Absolutwert der Lichtemission verlorengeht, während dies gemäss der Erfindung gerade nicht der Fall ist. Da dieser Absolutwert mit Motorparametern, insbesondere dem Kraftstoff-Luft-Verhältnis, direkt korreliert ist, kann gemäss diesem Stand der Technik keine gezielte Regelung auf bestimmte vorgebbare Motorparameter erfolgen. Die Erfindung nutzt die Erkenntnis aus, dass die Intensitätsmaxima als solche mit dem Kraftstoff-Luft-Verhältnis und dem Zündzeitpunkt korreliert sind und benutzt dies, um über eine Regelung auf einen bestimmten Wert der Lichtemission diese Motorparameter zu regeln.
Aus der DE-OS 34 19 069 ist es zwar bereits bekannt, die Intensitätsmaxima als solche (also den Absolutwert der Intensitätsmaxima) zur Regelung heranzuziehen. Es erfolgt dort jedoch keine Regelung des Zündzeitpunktes oder des Kraftstoff-Luft-Gemisches, sondern nur eine Korrektur in der in Abhängigkeit von vielen weiteren Parametern geregelten Abgasrückführung. Ausserdem ist dort der optische Aufnehmer in einer Vorkammer eines Dieselmotors und nicht wie bei der Erfindung im Brennraum angeordnet.
Um Schwankungen der Lichtemission in einzelnen aufeinanderfolgenden Verbrennungszyklen zu glätten) ist es günstig, wenn der Einrichtung zur Ermittlung des Intensitätsmaximums ein Mittelwertbildner nachgeschaltet ist, der àus den Intensitätsmaxima einer vorgebbaren Zahl von Verbrennungszyklen ein dem Mittelwert entsprechendes Signal abgibt, und dass der Ausgang des Mittelwertbildners mit dem Istwert-Eingang der Regeleinheit in Verbindung
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steht. Das Intensitätsmaximum kann dabei beispielsweise ., über 20 bis 100 Zyklen gemittelt werden. Die Absolutwertinformation wird zwar gemittelt, geht aber nicht verloren.
Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteinrichtung eine Einrichtung zur Erfassung von Verbrennungsaussetzern aufweist, welche einerseits mit der Lichtemission zusammenhän-
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gende Signale und andererseits von einem Aufnehmer vom Kurbelwellenwinkel bzw. der Kolbenlage des Motors abhängige Signale empfängt und welche bei einem elektrischen Signal unterhalb eines Schwellwerts zu einem vom Kurbelwellenwinkel bzw. von der Kolbenstellung abhängigen Zeitpunkt bzw. Zeitfenster, in dem normalerweise die Zündung erfolgt, auf ihrem Ausgang ein Ausgangssignal liefert. Die von der Einrichtung zur Erfassung von Verbrennungsaussetzern abgegebenen Signale können beispielsweise gezahlt unddeiei einer bestimmten Anzahl bzw.
Häufigkeit von Verbrennungsaussetzern etwa eine Notabschaltung des Motors hervorrufen.
Ausserdem ist es möglich, die Signale der Einrichtung zur Erfassung von Verbrennungsaussetzern auch dem Mittelwertbildner zuzuführen. Dieser kann dann zur Vermeidung von verfälschten Mittelwerten Verbrennungszyklen mit Verbrennungsaussetzern bei der Mittelwertbildung einfach unberücksichtigt lassen.
Es hat sich insbesondere bei der Untersuchung an Gasmotoren gezeigt, dass das bei der Entflammung entstehende Radikale Licht in einem bestimmten Frequenzbereich, besonders im ultravioletten Bereich (ca. 200nm bis 350nm) emitiert. Mittels eines optischen Bandpassfilters, der vorzugsweise dem Photodetektor vorgeschaltet ist, kann man nun gezielt einen bestimmten spektralen Bereich, ein sogenanntes spektrales Fenster, auswerten und die in diesem spektralen Fenster auftretende maximale Lichtemission zur Regelung von Motorparametern heranziehen. Bei einem Gasmotor hat sich herausgestellt, dass
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kleineren Lambdawerten eine höhere Intensität auftritt. Dies kann genutzt werden, um auf der Basis der Lichtintensität der UV-Emission eine Lambdaregelung zu erzie-
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geln.
Aus konstruktiver Sicht ist es besonders günstig, wenn im bzw. am optischen Aufnehmer ein Bandpassfilter, vorzugsweise ein Farbglasfilter angeordnet ist, wobei es beispielsweise durch Verwendung speziell dotierter Glassorten ermöglicht ist, dass das nicht aus dem Brennraum nach aussen leitende Material selbst bandpassfilternde Eigenschaften hat und somit pro Brennraum einen Bandpassfilter bilden kann, wenn dies gewünscht ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass bei einem mehrzylindrigen Verbrennungsmotor zur zylinderselektiven Regelung der Motorparameter, am Brennraum jedes Zylinders ein optischer Aufnehmer angeordnet ist, zu dem jeweils ein eigener Photodetektor und eine eigene Auswerteinrichtung mit einer Regeleinheit gehört, die in Abhängigkeit von den der Lichtemission des jeweiligen Zylinders entsprechenden elektrischen Signalen und einstellbaren Sollwerten die Motorparameter des jeweiligen Zylinders regelt. Die zylinderselektive Regelung von Motorparametern, beispielsweise des Kraftstoff-Luftverhältnisses für jeden Zylinder einzeln erlaubt eine präzisere Regelung und Betriebsweise des Motors.
Grundsätzlich ist es natür- lich auch denkbar und möglich, in Abhängigkeit von der Lichtemission zumindest eines Brennraums einen oder mehrere Motorparameter für mehrere Brennräume gleich-
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in der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher erl u- tert.
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Es zeigen : Fig. l einen schematischen Querschnitt durch den Zy- linderkopfbereich eines Zylinders mit einge- setztem optischem Aufnehmer, Fig. 2 in einem Blockdiagramm die Auswerteinrichtung für ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und Fig. 3 schematisch einen mehrzylindrigen Verbren- nungsmotor mit einer zylinderselektiven Ver- brennungsgas-Luft-Gemisch-Regelung in Abhän- gigkeit von der Lichtemission aus den einzel- nen Brennräumen.
Der insgesamt mit l bezeichnete optische Aufnehmer (Sonde) ist in dem Zylinderkopf 7 eines Zylinders eines Verbrennungsmotors eingesetzt und mittels einer Überwurfmutter 3 gehalten. Der optische Aufnehmer. l umfasst einen lichtleitenden Glasstab 2, der bis in den Brennraum 9 oberhalb des Kolbens 8 reicht. Ausserdem umfasst der optische Aufnehmer einen Lichtwellenleiter-Steckeradapter 4, der es ermöglicht, an das äussere Ende des Glasstabes 2 einen Lichtwellenleiter, insbesondere in der Form einer flexiblen Lichtleitfaser 6 über einen Lichtwellenleiterstecker 5 lösbar anzuschliessen. Dazu muss lediglich der Lichtwellenleiterstecker 5 in Richtung des Pfeiles 10 in den Lichtwellenleiter-Steckeradapter 4 eingesteckt werden.
Damit ist es möglich, dass Licht, das bei der Verbrennung im Brennraum 9 entsteht, zunächst über den Glasstab 2 und dann über die flexible Lichtleitfaser 6 einer Auswerteinrichtung zugeführt
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tung und kann im Falle von Beschädigungen leicht ausgetauscht werden.
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Fig. 2 ist nun ein Ausführungsbeispiel einer solchen Auswerteinrichtung 11. Das von einem optischen Aufnehmer 1 aus einem Brennraum erfasste Licht wird über eine (beispielsweise speziell für den UV-Bereich durchlässige) Lichtleitfaser 6 der elektronischen Auswerteinrichtung 11 zugeführt. Die Lichtleitfaser 6 kann auch an der Auswerteinrichtung lösbar mit dieser verbunden sein. Am Eingang der Auswerteinrichtung wandelt ein Photodetektor 12 (beispielsweise eine UV-Photodiode mit einem spektralen Empfindlichkeitsbereich von 185 bis 1150 nm das Licht in elektrische Signale um, welche dann in einem Verstärker 13 verstärkt und in einem Bandpassfilter 14 gefiltert werden.
Hierauf gelangen die der Lichtemission entsprechenden elektrischen Signale einer Einrichtung 15 zur Ermittlung des Intensitätsmaximums der Lichtemission jedes Verbrennungszyklus. Das auf Leitung 16 anstehende Ausgangssignal spiegelt also das Intensitätsmaximum der Lichtemission jedes Verbrennungszyklus wieder, wobei beispielsweise im optischen Aufnehmer selbst ein Bandpassfilter integriert sein kann (beispielsweise mit einer Durchlässigkeit bei 300 nm +/- 50 nm) um lediglich ein spektrales Fenster zu beobachten. Der Bandpassfilter kann durch den Glasstab 2 gebildet sein, welcher aus speziellem Glas besteht. Es ist aber auch möglich, ein gesondertes Filterelement einzusetzen.
Grundsätzlich könnte das auf Leitung 16 anstehende Signal gleich der Regeleinheit 17 zugeführt werden, die dann über einen Ausgangsverstärker 18 und eine Motorparameter-Verstellvorrichtung (beispielsweise eine Gemischverstellvorrichtung 19) einen Motorparameter (beispielsweise das Kraftstoff-Luftverhältnis) regelt.
Um Schwankungen der einzelnen Verbrennungszyklen zu glätten, ist es aber günstiger, wenn man die Ausgangssignale auf der Leitung 16 über mehrere beispielsweise
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20 bis 100 Zyklen mittelt, also über eine vorgebbare Zahl von Verbrennungszyklen den Mittelwert der Intens- tätsmaxima ermittelt. Dies erfolgt im Mittelwertbildner 18,- dessen Ausgang 19 mit dem Istwert-Eingang 20 der Regeleinheit 17 verbunden ist.
Ausserdem ist eine Einrichtung 21 zur Erfassung von Verbrennungsaussetzern vorgesehen, welche einerseits über die Leitung 16 mit der Lichtemission zusammenhängende Signale und andererseits über einen Aufnehmer 22 vom Kurbelwellenwinkel bzw. der Kolbenlager des Motors abhängige Signale empfängt. Aufnehmer zur Erkennung des Kurbelwellenwinkels bzw. der Kolbenlager des Motors sind dem Fachmann bestens bekannt und brauchen hier nicht näher beschrieben werden. Sie geben im allgemeinen bei einer bestimmten Mbtorstellung ein bestimmtes Triggersignal ab. Die Einrichtung 21 zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern überprüft nun, ob in einem bestimmen Zeitfenster das vom Triggersignal aus dem Aufnehmer 22 festgelegt wird, eine Lichtemission auftritt.
Dies müsste bei erfolgter Zündigung normalerweise der Fall sein. Ist dies einmal nicht der Fall, so gibt sie an ihrem Ausgang 23 ein entsprechendes Signal ab, das einen Verbrennungsaussetzer anzeigt. Dieses Signal kann einem Logikbaustein 24 im Mittelwertbildner 18 zugeführt werden, welcher bewirkt, dass bei der Mittel- wertbi1dung jene Verbrennungszyklen ausser àcht gelassen werden, bei denen Verbrennungsaussetzer auftreten. Damit kommt es zu keiner Verfälschung des Mittelwertes bei einzelnen Verbrennungsaussetzern.
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aber bestimmten Häufigkeit von Verbrennungsaussetzern den Motor abstellt.
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Die Regeleinheit 17 umfasst einen Sollwertgeber 25 über den der gewünschte Sollwert des Motorparameters einstellbar ist. Aus dem Vergleich des eingestellten Sollwertes w mit dem Istwert x (über mehrere Zyklen gemitteltes Intensitätsmaximum in einem spektralen Fenster) ergibt sich eine Regeldifferenz xd. Dieses wird der Stufe 26 zugeführt, welche dann an ihrem Ausgang ein Stellsignal für die Regelung eines Motorparameters abgibt. Somit ist der Regelkreis geschlossen.
In der Stufe 14 können, wie dies durch strichlierte Linien 28 angedeutet ist, Regeldifferenzen xd mehrerer optischer Aufnehmer 1 angeschlossen werden. Diese Stufe nimmt dann beispielsweise den grössten Wert aller angeschlossenen Regeldifferenzen für die Berechnung der Stellgrösse y. Beispielsweise kann damit bei einer mehrzylindrigen Verbrennungskraftmaschine die nur mit einem einzigen Gas-Luftmischer ausgestattet ist, das Verbren- nungsgas-Luftverhältnis in Abhängigkeit von der Lichtemission in allen Zylindern geregelt werden.
Es ist jedoch auch eine zylinderselektive Regelung denkbar und günstig, wie dies beispielsweise in Fig. 3 gezeigt ist. Dort ist als Beispiel ein fünfzylindriger Verbrennungsmotor 29 dargestellt. In den Brennraum jedes Zylinders reichen die optischen Aufnehmer 1, die jeweils über flexible Lichtleitfasern 6 mit der elektronischen Auswerteinrichtung 11'verbunden sind. Diese elektronische Auswerteinrichtung 111 umfasst im wesentlichen fünf Auswerteinrichtungen 11, wie sie in Fig. 2 gezeigt sind. Jede dieser Auswerteinrichtungen 11 empfängt über eine Leitung 30 ein von einem Aufnehmer 31 ermitteltes Signal, das den Kurbelwellenwinkel angibt. Über die Auswerteinrichtungen 11 erfolgt eine zylinderselektive Regelung von Motorparametern, bei dem in Fig.
3 dargestellten Ausführungsbeispiel des Verbrennungs-
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gas-Luftverhältnisses jedes einzelnen Zylinders. Dazu führt von jeder Auswerteinrichtung 11 eine Steuerleitung 32 zu den einzelnen Verstelleinrichtungen 33 für das-Verbrennungsgas-Luftverhältnis. Mit dieser Einrichtung ist es also möglich, zylinderselektiv bestimmte Motorparameter in Abhängigkeit von der Lichtemission jedes Verbrennungszyklus zu regeln.
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The invention relates to a device for regulating the fuel-air ratio and / or the ignition point of an internal combustion engine, in particular a gasoline engine operated with gaseous fuels, with at least one optical sensor for observing the light emission caused by the combustion in a combustion chamber of the internal combustion engine and with at least one a photodetector for converting the light emission into electrical signals, which are processed in an evaluation device, the evaluation device comprising a device for determining the intensity maximum of the light emission of each combustion cycle in the corresponding electrical signal, the evaluation device comprising a control unit.
It has already been proposed to use the light emission caused by the combustion in a combustion chamber in order to regulate engine parameters. The light is led out of the engine via an optical pickup, which is attached to the engine and generally a light-guiding element leading into the combustion chamber (in the simplest case a so-called combustion chamber window), without disturbing the other combustion processes. The optical pickup can also be integrated in the spark plug.
So far, a control signal for controlling the ignition timing has mainly been obtained from the position of the light emission over time.
From DE-OS 35 05 063 a device for controlling the combustion in combustion chambers is known, in which an electrical signal proportional to the intensity maximum of the light emission in the combustion chamber is first generated. In a subsequent stage, a difference is then formed between the current value of the electrical signal and the mean value of the signal. There is then a regulation of
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Motor parameters depending on this difference signal. Although the known control device permits uneven running control, it is not possible to predict at which fuel-air ratio (and thus at which pollutant emission) the engine parameters will occur.
The object of the invention is to provide a device of the type mentioned at the outset with which it is possible to regulate the fuel-air ratio and / or the ignition timing precisely to a predeterminable value.
According to the invention, this is achieved in a device of the type mentioned at the outset in that the optical pick-up - as is known per se - extends into the combustion chamber of the internal combustion engine directly above the piston and the control unit as a function of the intensity maxima as such or one of several thereof Combustion cycles formed average regulates the fuel-air ratio and / or the ignition timing.
While in most known proposals the position of the light emission was evaluated over time, it is proposed according to the invention to use the height of the intensity maximum of the light emission in order to control motor parameters via a control unit. Such a
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reflects, can easily be determined by an electronic evaluation device and fed to the actual value input in a control device, which is then
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depending on this adjusts or regulates at least one motor parameter.
Compared to the regulation in DE-OS 35 05 063, the solution according to the invention differs in that, in the prior art, the formation of the difference means that the information about the absolute value of the light emission is lost, while this is precisely not the case according to the invention. Since this absolute value is directly correlated with engine parameters, in particular the fuel-air ratio, according to this state of the art, there can be no targeted regulation of certain predeterminable engine parameters. The invention takes advantage of the knowledge that the intensity maxima as such are correlated with the fuel-air ratio and the ignition timing and uses this to regulate these engine parameters by regulating to a specific value of the light emission.
From DE-OS 34 19 069 it is already known to use the intensity maxima as such (ie the absolute value of the intensity maxima) for regulation. However, there is no regulation of the ignition timing or of the fuel-air mixture, but only a correction in the exhaust gas recirculation regulated as a function of many other parameters. In addition, the optical pickup is arranged there in a prechamber of a diesel engine and not in the combustion chamber as in the invention.
In order to smooth fluctuations in the light emission in individual successive combustion cycles), it is advantageous if the device for determining the intensity maximum is followed by an averager, which emits a signal corresponding to the mean value from the intensity maxima of a predeterminable number of combustion cycles, and that the output of the averager is included the actual value input of the control unit
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stands. The maximum intensity can, for example, be averaged over 20 to 100 cycles. The absolute value information is averaged, but is not lost.
A preferred embodiment is characterized in that the evaluation device has a device for detecting misfires which, on the one hand, is related to the light emission.
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signals and, on the other hand, receive signals dependent on a sensor from the crankshaft angle or the piston position of the engine and which, when an electrical signal is below a threshold value, at a point in time or time window in which the ignition normally occurs which is dependent on the crankshaft angle or the piston position provides an output signal at its output. The signals emitted by the device for detecting misfires can, for example, be paid and can be of a certain number or
Frequency of misfires, such as an emergency engine shutdown.
In addition, it is possible to also supply the signals of the device for detecting misfires to the averaging device. In order to avoid falsified averages, this can simply ignore combustion cycles with misfires in the averaging.
It has been shown in particular in the investigation of gas engines that the radicals generated during the ignition emit light in a specific frequency range, especially in the ultraviolet range (approx. 200 nm to 350 nm). By means of an optical bandpass filter, which is preferably connected upstream of the photodetector, one can now specifically evaluate a specific spectral range, a so-called spectral window, and use the maximum light emission occurring in this spectral window to regulate motor parameters. With a gas engine, it has been found that
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smaller lambda values a higher intensity occurs. This can be used to create a lambda control based on the light intensity of the UV emission.
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apply.
From a design point of view, it is particularly advantageous if a bandpass filter, preferably a colored glass filter, is arranged in or on the optical pickup, it being possible, for example, by using specially doped types of glass, that the material which does not conduct outwards from the combustion chamber itself has bandpass filtering properties and can form a bandpass filter per combustion chamber if this is desired.
A further advantageous embodiment of the invention consists in that in a multi-cylinder internal combustion engine for cylinder-selective control of the engine parameters, an optical pickup is arranged on the combustion chamber of each cylinder, each of which has its own photodetector and its own evaluation device with a control unit, which depends on the The electrical signals corresponding to the light emission of the respective cylinder and adjustable setpoints regulate the engine parameters of the respective cylinder. The cylinder-selective control of engine parameters, for example the fuel-air ratio for each cylinder individually, allows more precise control and operation of the engine.
In principle, it is of course also conceivable and possible, depending on the light emission of at least one combustion chamber, to use one or more engine parameters for several combustion chambers.
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explained in more detail in the following description of the figures.
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1 shows a schematic cross section through the cylinder head area of a cylinder with an optical pickup inserted, FIG. 2 shows in a block diagram the evaluation device for an exemplary embodiment of the invention, and FIG. 3 schematically shows a multi-cylinder internal combustion engine with a cylinder-selective Ver - Combustion gas / air mixture control depending on the light emission from the individual combustion chambers.
The optical pickup (probe), designated overall by l, is inserted in the cylinder head 7 of a cylinder of an internal combustion engine and held by means of a union nut 3. The optical pickup. l comprises a light-conducting glass rod 2, which extends into the combustion chamber 9 above the piston 8. In addition, the optical pickup comprises an optical waveguide plug adapter 4, which makes it possible to detachably connect an optical waveguide to the outer end of the glass rod 2, in particular in the form of a flexible optical fiber 6, via an optical waveguide plug 5. To do this, only the optical fiber plug 5 must be inserted into the optical fiber plug adapter 4 in the direction of arrow 10.
It is thus possible for light, which arises during combustion in the combustion chamber 9, first to be fed to an evaluation device via the glass rod 2 and then via the flexible optical fiber 6
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tion and can be easily replaced in the event of damage.
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2 is an exemplary embodiment of such an evaluation device 11. The light detected by an optical pickup 1 from a combustion chamber is supplied to the electronic evaluation device 11 via an optical fiber 6 (for example, which is particularly transparent to the UV range). The optical fiber 6 can also be detachably connected to the evaluation device. At the input of the evaluation device, a photodetector 12 (for example a UV photodiode with a spectral sensitivity range from 185 to 1150 nm converts the light into electrical signals, which are then amplified in an amplifier 13 and filtered in a bandpass filter 14.
The electrical signals corresponding to the light emission are then passed by a device 15 for determining the intensity maximum of the light emission of each combustion cycle. The output signal on line 16 thus reflects the intensity maximum of the light emission of each combustion cycle, it being possible, for example, for a bandpass filter to be integrated in the optical pickup itself (for example with a transmittance at 300 nm +/- 50 nm) in order to observe only one spectral window. The bandpass filter can be formed by the glass rod 2, which consists of special glass. However, it is also possible to use a separate filter element.
In principle, the signal present on line 16 could immediately be supplied to the control unit 17, which then controls an engine parameter (for example the fuel / air ratio) via an output amplifier 18 and an engine parameter adjustment device (for example a mixture adjustment device 19).
In order to smooth out fluctuations in the individual combustion cycles, however, it is more advantageous if the output signals on line 16 are connected, for example, to several
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Averaged 20 to 100 cycles, i.e. determined the mean value of the intensity maxima over a specifiable number of combustion cycles. This takes place in the mean value generator 18, whose output 19 is connected to the actual value input 20 of the control unit 17.
In addition, a device 21 for detecting combustion misfires is provided, which on the one hand receives signals related to the light emission via line 16 and on the other hand receives signals dependent on the crankshaft angle or the piston bearing of the engine via a sensor 22. Transducers for detecting the crankshaft angle or the piston bearings of the engine are well known to the person skilled in the art and need not be described in more detail here. In general, they emit a certain trigger signal for a certain machine position. The device 21 for detecting misfires now checks whether light emission occurs in a certain time window that is determined by the trigger signal from the sensor 22.
This should normally be the case if the ignition is successful. If this is not the case, it outputs a corresponding signal at its output 23, which indicates a misfire. This signal can be fed to a logic module 24 in the mean value generator 18, which causes the mean value formation to ignore those combustion cycles in which combustion misfires occur. This means that there is no falsification of the mean value for individual misfires.
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but stops the engine at a certain frequency of misfires.
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The control unit 17 comprises a setpoint generator 25, via which the desired setpoint of the motor parameter can be set. A control difference xd results from the comparison of the set value w with the actual value x (intensity maximum averaged over several cycles in a spectral window). This is fed to stage 26, which then emits an actuating signal for regulating an engine parameter at its output. The control loop is thus closed.
In stage 14, as indicated by broken lines 28, control differences xd of several optical pickups 1 can be connected. This level then takes, for example, the largest value of all connected control differences for the calculation of the manipulated variable y. For example, in a multi-cylinder internal combustion engine that is only equipped with a single gas-air mixer, the combustion gas-air ratio can be regulated as a function of the light emission in all cylinders.
However, cylinder-selective control is also conceivable and inexpensive, as is shown, for example, in FIG. 3. A five-cylinder internal combustion engine 29 is shown there as an example. The optical pickups 1 extend into the combustion chamber of each cylinder and are each connected to the electronic evaluation device 11 ′ via flexible optical fibers 6. This electronic evaluation device 111 essentially comprises five evaluation devices 11, as shown in FIG. 2. Each of these evaluation devices 11 receives, via a line 30, a signal determined by a sensor 31, which indicates the crankshaft angle. A cylinder-selective control of engine parameters takes place via the evaluation devices 11, in which in FIG.
3 illustrated embodiment of the combustion
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gas-air ratio of each individual cylinder. For this purpose, a control line 32 leads from each evaluation device 11 to the individual adjusting devices 33 for the combustion gas / air ratio. With this device it is therefore possible to regulate certain engine parameters in a cylinder-selective manner as a function of the light emission of each combustion cycle.