AT501667B1

AT501667B1 - Verfahren zum betreiben einer fremdgezündeten brennkraftmaschine

Info

Publication number: AT501667B1
Application number: AT0057905A
Authority: AT
Inventors: Rene Groessl
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2005-04-05
Filing date: 2005-04-05
Publication date: 2007-03-15
Also published as: AT501667A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine mit zumindest einer vorzugsweise durch eine Zündkerze gebildeten Zündeinrichtung, wobei zumindest in einem Betriebsbereich ein Rußabbrand an der Zündeinrichtung durch Erhöhen des thermischen Energieeintrages durchgeführt wird.

Bei wiederholten Starts der Brennkraftmaschine und sehr tiefen Motortemperaturen neigt die Zündkerze zum Verrußen, Die Rußbiidung kann dabei so stark werden, dass der Zündstrom über die elektrisch leitende Rußschicht in den Zylinderblock abgeleitet wird, ohne das Gemisch zu entflammen. Die Folgen sind Zündaussetzer.

Aus der US 5,142,479 A ist es bekannt, zum Erreichen einer das Rußabbrennen ermöglichenden Temperatur eine Gemischabmagerung durchzuführen,

Weiters äst es beispielsweise aus der US 5,913,302 bekannt, für den Rußabbrand die Zündenergie kurzzeitig zu erhöhen.

Bei der JP 09-088784 A werden Ablagerungen im Brennraum (nicht an der Zündkerze) durch klopfende Ereignisse entfernt. Diese Ablagerungen entstehen durch langen Motorbetrieb bei niedrigen Lasten und entsprechend niedrigen Temperaturen. Sie können zum Beispiel bei Vergaserbrennkraftmaschinen zum "Nachdieseln" (einer Verbrennung, die von den Ablagerungen im Brennraum ausgeht) führen. Auch der Oktanzahibedarf der Brennkraftmaschine kann sich erhöhen. Diese Ablagerungen sind von Ablagerungen auf der Zündkerze völlig verschieden.

Auch in der US 4,517,943 A werden Brennraumablagerungen mittels klopfender Verbrennung entfernt. Der Anstieg des Oktanzahlbedarfs des Motors über der Motorlaufzeit soll damit verringert werden.

In der US 4,471,737 A wird versucht, Brennraumablagerungen nur durch Frühversteilen der Zündung zu entfernen. Die Frühversteilung der Zündung bewirkt einen größeren Druckanstieg im Brennraum, was zur Entfernung der Ablagerung dient.

Die DE 199 32 312 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betrieb einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine. Um die Bildung von Ablagerungen im Brennraum und insbesondere an dem außermittig angeordneten Injektor der Zündkerze nach längerer Betriebszeit der Brennkraftmaschine entgegen zu wirken, wird die Brennkraftmaschine turnusmäßig für ein bestimmtes Reini-gungsintervall mit klopfender Verbrennung betrieben.

Bekannte Maßnahmen zur Durchführung des Rußabbrandes sind aber relativ aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, auf möglichst einfache und zuverlässige Weise einen Rußabbrand bei einer Zündeinrichtung durchzuführen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass zur Erhöhung des thermischen Energieeintrages der Zündzeitpunkt der Zündeinrichtung kurzzeitig auf einen den Rußabbrand fördernden Zeitpunkt verstellt wird. Durch die Verstellung des Zündzeitpunktes über die Motorsteuerung kann der thermische Energieeintrag in die Zündkerze erhöht werden, so dass die Freibrenntemperatur von etwa 400°C schnell erreicht wird.

Dabei kann vorgesehen sein, dass der Zündzeitpunkt der Zündeinrichtung, vorzugsweise um mindestens 5 Grad Kurbelwinke!, besonders vorzugsweise um mindestens 10 Grad Kurbelwinkel, nach Früh verstellt wird. Durch Frühzündung wird der Energieeintrag zur Zylinderwand und somit auch zur Zündkerze erhöht.

Alternativ dazu ist es auch möglich, dass der Zündzeitpunkt der Zündeinrichtung vorzugsweise 3 AT 501 667 B1 um zumindest 5 Grad Kurbelwinkel, besonders vorzugsweise um mindestens 10 Grad Kurbel-winkel, nach Spät verstellt wird. Extreme Spätzündung bewirkt, dass hohe Temperaturen länger auf die Zündkerze einwirken können.

Jede Brennkraftmaschine weist eine Grenze für die Früh- und Spätversteilung auf, jenseits der sie unruhig läuft. Diese Grenze ist wenig last- beziehungsweise drehzahlabhängig und liegt beispielsweise etwa zwischen 38 und 45 Grad Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt für die Frühverstellung. In der Praxis empfiehlt sich, die Zuordnung im Bereich niedriger Last auf diesen Wert zu verstellen. Je nach Last ergibt sich dadurch eine Zusatzheizung der Kerze.

Um starke Rußablagerungen zu vermeiden ist es vorteilhaft, wenn die Verstellung des Zündzeitpunktes zumindest unmittelbar nach dem Anlassen der Brennkraftmaschine durchgeführt wird. Im emissionsreievanten Temperaturbereich muss allerdings auf die Startphase eine Katalysatorheizung durchgeführt werden. Daran kann sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Erhöhung des thermischen Energieeintrages anschließen. insbesondere bei Brennkraftmaschinen mit direkter Einspritzung und benachbarter Anordnung von Einspritzdüse und Zündkerze tritt das Problem des Verrußens der Zündkerze im Schichtbetrieb auf. Der Schichtbetrieb muss für das Entladen eines De-NOx-Katalysators von der Betriebsart „homogen fett“ abgelöst werden. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Verstellung des Zündzeitpunktes während der Regenerationsphase einer Abgasnachbehandlungsein-richtung, insbesondere eines De-NOx-Katalysators der Brennkraftmaschine, durchgeführt wird. Dabei bietet sich insbesondere eine Frühverstellung des Zündzeitpunktes an, weil dabei die Abgastemperatur gesenkt wird und der Betriebsbereich des De-NOx-Katalysators nicht oder nur verlangsamt verlassen wird.

Durch die beschriebenen Maßnahmen werden Rußablagerungen zuverlässig entfernt und rußbedingte Fehlzündungen mit hoher Sicherheit vermieden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figur näher erläutert.

Die Figur zeigt schematisch einen Zylinder 1 einer Brennkraftmaschine mit einem hin- und hergehenden Kolben 2 und einer durch eine Zündkerze gebildeten Zündeinrichtung 3. Der Zündzeitpunkt der Zündeinrichtung 3 wird über die Motorsteuerung ECU gesteuert. Für die Erfindung nicht wesentliche Elemente, wie Zündspule, Fahrzeugbatterie, Gaswechselkanäie oder dergleichen, sind nicht dargestellt.

In regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen wird von der Motorsteuerung ECU der Zündzeitpunkt der Zündeinrichtung 3 - bezogen auf den Zündzeitpunkt bei normalem Motorbetrieb ohne Rußabbrand - beispielsweise nach Früh verstellt. Dadurch wird der Eintrag an thermischer Energie in den Brennraum 4 erhöht und somit die Temperatur auch im Bereich der Elektroden 5 der Zündeinrichtung 3 auf eine für das Rußfreibrennen notwendige Temperatur von etwa 400°C gesteigert. Nach Abbrennen des Rußes wird der Zündzeitpunkt wieder von der Motorsteuerung ECU auf den normalen Wert zurückgestellt. Im Normalfall muss die Zündkerze die Freibrenntemperatur im gesamten Betriebsbereich überschreiten. Gefahr droht aber insbesondere bei wiederholten Kaltstarts oder besonderen Betriebsbedingungen, wie zum Beispiel direkter Einspritzung mit naher Zündkerzenlage, wobei die Zündkerze angespritzt wird.

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Betreiben einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine mit zumindest einer vorzugsweise durch eine Zündkerze gebildeten Zündeinrichtung, wobei zumindest in einem Betriebsbereich ein Rußabbrand an der Zündeinrichtung durch Erhöhen des thermischen Energieeintrages durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung des

Claims

4 ÄT 501 667 B1 thermischen Energieeintrages der Zündzeitpunkt der Zündeinrichtung kurzzeitig auf einen den Rußabbrand fördernden Zeitpunkt verstellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündzeitpunkt der Zündeinrichtung, vorzugsweise um mindestens 5 Grad Kurbelwinkel, besonders vorzugsweise um mindestens 10 Grad Kurbelwinkel nach Früh verstellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündzeitpunkt der Zündeinrichtung vorzugsweise um zumindest 5 Grad Kurbeiwinkel, besonders vorzugsweise um mindestens 10 Grad Kurbeiwinkel nach Spät verstellt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung des Zündzeitpunktes zumindest unmittelbar nach dem Anlassen der Brennkraftmaschine durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung des Zündzeltpunktes während der Regenerationsphase einer Abgasnachbehandlungseinrichtung, insbesondere eines De-ΝΟχ-Katalysators der Brennkraftmaschine, durchgeführt wird, wobei vorzugsweise der Zündzeitpunkt der Zündeinrichtung nach früh verstellt wird. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen