DE10011619A1

DE10011619A1 - Anordnung zur Überwachung der Verbrennung in einem Verbrennungsmotor sowie Verfahren zur Überwachung der Verbrennung

Info

Publication number: DE10011619A1
Application number: DE2000111619
Authority: DE
Inventors: Alain Wesquet; Joseph A Engel; Magnus P Glavmo
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 2000-03-10
Filing date: 2000-03-10
Publication date: 2001-09-13
Also published as: EP1132596B1; EP1132596A3; DE50110090D1; EP1132596A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Überwachung der Verbrennung in einem Verbrennungsmotor, insbesondere in einem Dieselmotor. Die Anordnung wewist eine an mindestens einem der Zylinder des Verbrennungsmotors vorgesehene Meßeinrichtung zum Bilden einer die Verbrennung beschreibenden Folge von Meßwerten sowie eine Auswerteeinheit zum Auswerten der als Meßsignal von der Meßeinrichtung übertragenen Meßwerte auf. Die Regelungseinrichtung ist mit einem Analog-Digital-Wandler zum Digitalisieren des analogen Meßsignals und mit einem Mikroprozessor zum Auswerten des digitalisierten Meßsignals ausgestattet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Überwachung der Verbrennung in einem Verbrennungsmotor, insbesondere in einem Dieselmotor, mit ei ner an mindestens einem der Zylinder des Verbrennungsmotors vorgese henen Meßeinrichtung zum Bilden einer die Verbrennung beschreibenden Folge von Meßwerten, und mit einer mit der Meßeinrichtung leitend ver bundenen Auswerteeinheit zum Auswerten der als Meßsignal von der Meßeinrichtung übertragenen Meßwerte. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9 zur Überwachung der Verbrennung in einem Verbrennungsmotor.

Es ist bekannt, die Verbrennung in einem Verbrennungsmotor während des Betriebes des Verbrennungsmotors zu überwachen, um bei Abwei chungen während des Betriebes des Verbrennungsmotors von einem vor gegebenen Betriebsverlauf, die im Ablauf der Verbrennung erkennbar sind, den Verbrennungsmotor entsprechend nachzuregeln. Zur Überwa chung der Verbrennung wird an mindestens einem der Zylinder eine Meßeinrichtung vorgesehen, die eine die Verbrennung beschreibende Fol ge von Meßwerten bildet. Die Folge von Meßwerten wird anschließend als Meßsignal einer Auswerteeinheit übertragen, die aus dem Meßsignal den Verlauf der Verbrennung auswertet und beispielsweise zur Weiterverar beitung durch die Motorregelung an diese weiterleitet.

Derzeit ist es üblich, als Auswerteeinheit eine individuell auf den jeweili gen Verbrennungsmotortyp angepaßte, anwendungsspezifische integrierte Schaltung zu verwenden, mit der das Meßsignal ausgewertet wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zur Überwachung der Ver brennung in einem Verbrennungsmotor bzw. ein Verfahren hierzu anzu geben, durch die bzw. durch dessen Anwendung die Auswertung der Meß signale an unterschiedlichste Verbrennungsmotortypen ohne großen Auf wand angepaßt werden kann.

Die Erfindung löst die Aufgabe durch eine Anordnung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und insbesondere dadurch, daß die Auswerteeinheit ei nen Analog-Digital-Wandler zum Digitalisieren des Meßsignals und einen Mikroprozessor zum Auswerten des digitalisierten Meßsignals aufweist. Ferner wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 9 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das von der Meßeinrichtung abgegebene, analoge Meßsi gnal zunächst digitalisiert. Nach der Digitalisierung wird das Meßsignal in einen Mikroprozessor eingespeist, der das digitalisierte Meßsignal aus wertet. Durch die Verwendung des Mikroprozessors ist es möglich, durch Umprogrammieren des Mikroprozessors den Algorithmus, mit dem die di gitalisierten Meßsignale ausgewertet werden, an den jeweiligen Verbren nungsmotortyp anzupassen, dessen Verbrennung durch die erfindungs gemäße Anordnung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren überwacht werden soll. Die erfindungsgemäße Anordnung ist ohne großen Aufwand herstellbar und kann bei sich ändernden Vorgaben schnell an diese angepaßt werden. Des weiteren können aus dem digitalisierten Meßsignal von dem Mikroprozessor zusätzliche Informationen entnommen werden, die für die weitere Motorregelung des Verbrennungsmotors als Sollgrößen ein gesetzt werden können.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfol genden Beschreibung, der Zeichnung sowie den Unteransprüchen.

So wird bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als Meßein richtung ein die Leitfähigkeit des Verbrennunsgases im Zylinder erfassen der Sensor verwendet. Der Sensor erzeugt basierend auf dem Anteil an im Verbrennungsgas enthaltenen geladenen Teilchen eine Folge von Meß werten, die die sich während der Verbrennung ändernde Leitfähigkeit des Verbrennungsgases beschreiben. Je nach Anwendungszweck ist es dabei möglich, durch Auswerten des Anteiles an positiv geladenen Teilchen im Verbrennungsgas die Kohlenwasserstoffbildung und durch Erfassen des Anteils an negativ geladenen Teilchen im Verbrennungsgas die Entste hung von Stickoxiden zu beobachten und entsprechend auszuwerten.

Damit eine eindeutige Aussage aus dem von der Meßeinrichtung abgege benen Meßsignal abgelesen werden kann, wird ferner vorgeschlagen, zwi schen der Meßeinrichtung und der Auswerteeinheit einen Verstärker an zuordnen, der das der Auswerteeinheit zugeführte Meßsignal verstärkt. Bei dieser Ausführungsform ist es von Vorteil, wenn die Auswerteeinheit zusätzlich mit dem Verstärker verbunden ist und den Verstärkungsfaktor des Verstärkers einstellt. Auf diese Weise ist eine Regelung der Verstär kung des Meßsignals durch die Auswerteeinheit möglich.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemä ßen Anordnung wird vorgeschlagen zwischen der Meßeinrichtung und der Auswerteeinheit eine Kompensationseinheit anzuordnen, mit der Meß wertabweichungen im Meßsignal kompensiert werden können. So hat sich gezeigt, daß während des längeren Betriebes des Verbrennungsmotors, insbesondere bei Verwendung des die Leitfähigkeit des Verbrennungsga ses erfassenden Sensors als Meßeinrichtung, die Meßeinrichtung durch Ablagerungen aus dem Verbrennungsgas verunreinigt wird, wodurch Meßwertabweichungen im Meßsignal entstehen können. Im ungünstigsten Fall können diese Meßwertabweichungen das Meßsignal so beeinflussen, daß eine ordnungsgemäße Auswertung des Meßsignals durch die Aus werteeinheit nur noch eingeschränkt möglich ist oder gegebenenfalls sogar verhindert sein kann. Durch die Kompensation der Meßwertabweichung wird die Auswerteeinheit in die Lage versetzt, ein Meßsignal ohne Meß wertabweichungen auszuwerten. Auch hier ist es von Vorteil, wenn die Auswerteeinheit mit der Kompensationseinheit zum Einstellen zusätzlich verbunden ist, damit ein geschlossener Regelkreis zwischen der Auswerte einheit und der Kompensationseinheit gebildet ist.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemä ßen Anordnung ist an jedem Zylinder des Verbrennungsmotors eine Meßeinrichtung zum Bestimmen der Leitfähigkeit des Verbrennungsgases vorgesehen, die jeweils mit einer Kompensationseinheit verbunden ist. Damit die Auswerteeinheit nur jeweils das Meßsignal einer bestimmten Meßeinrichtung zum Auswerten erfaßt, steht die Auswerteeinheit durch eine Multiplexereinheit mit den Kompensationseinheiten der Meßeinrich tungen in Verbindung, wobei die Multiplexereinheit entsprechend einem Stellsignal von der Auswerteeinheit jeweils die Meßeinrichtung auswählt, die die Leitfähigkeit des Verbrennungsgases in dem jeweils zu überwa chenden Zylinder ermittelt.

Auch bei dieser bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung kann zusätzlich zwischen der Auswerteeinheit und der Multi plexereinheit ein Verstärker zum Verstärken des der Auswerteeinheit zu geführten Meßsignals angeordnet sein.

Einen weiteren Aspekt der Erfindung stellt das erfindungsgemäße Verfah ren dar, bei dem das aus der Folge von Meßwerten gebildete, analoge Meßsignal zunächst digitalisiert und anschließend zum Auswerten in den Mikroprozessor eingespeist wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt der Schwerpunkt insbesondere in der Kompensation der die Auswertung der Meßwerte verfälschenden Meß wertabweichung.

So wird bei dieser bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens vorge schlagen, die Meßwertabweichung vor Beginn der zu überwachenden Ver brennung zu bestimmen, da auf dieses Weise sichergestellt ist, daß das Meßsignal unbeeinflußt von der Verbrennung bezogen auf einen Refe renzwert die Meßwertabweichung eindeutig angibt. Auf diese Weise kann die Meßwertabweichung eindeutig bestimmt und anschließend in einem weiteren Verfahrensschritt kompensiert werden.

Ist die Verbrennung in eine Vielzahl zeitlich begrenzter Verbrennungsvor gänge untergliedert, kann die Meßwertabweichung zu einem definierten Zeitpunkt bezogen auf den Beginn des jeweiligen Verbrennungsvorgangs, beispielsweise zu einem vorgegebenen zeitlichen Abstand vor einem Einspritzzeitpunkt, bei dem der Kraftstoff für den zu überwachenden Ver brennungsvorgang in den Zylinder des Verbrennungsmotor eingespritzt wird, bestimmt werden. Alternativ ist es auch möglich, die Meßwertabwei chung zu einem definierten Zeitpunkt bezogen auf den Beginn einer Serie von zu überwachenden Verbrennungsvorgängen zu bestimmen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Verbrennungsmotor mit hoher Drehzahl betrieben wird, so daß die im Zylinder erfolgenden Verbren nungsvorgänge mit vergleichsweise geringem zeitlichen Abstand aufeinan der folgen und eine Bestimmung der Meßwertabweichung nur mit sehr hoher Rechengeschwindigkeit möglich ist. Bei hohen Drehzahlen des Ver brennungsmotors ist es alternativ auch möglich die Meßwertabweichun gen stichprobenartig zu bestimmen.

Zu den zuvor beschriebenen Möglichkeiten, die Meßwertabweichungen zu bestimmen, ist zu bemerken, daß das Verfahren gleichzeitig zur Durch führung dieser drei Möglichkeiten ausgelegt sein kann, wobei entspre chend der Betriebsweise des Verbrennungsmotors eine dieser Möglichkei ten, die Meßwertabweichungen zu bestimmen, ausgewählt wird.

Auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß Meßsignal vor dem Auswerten zu verstärken, um die Auswertung zu vereinfachen. Es wird jedoch vorge schlagen, bei einer Verstärkung des Meßsignals die Meßwertabweichung vor der Verstärkung des Signals zu bestimmen, um bei hohen Meßwert abweichungen eine Überlagerung der eigentlichen Meßwerte durch die Meßwertabweichung zu vermeiden.

Des weiteren wird vorgeschlagen, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zusätzlich eine Diagnosefunktion vorzusehen, bei der, sobald die Meß wertabweichung einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, eine Fehl funktion der die Meßwerte bestimmenden Meßeinrichtung diagnostiziert wird. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine die Leitfähigkeit des Verbrennungsgases bestimmende Meßeinrichtung verwendet wird, die durch Ablagerungen aus dem Verbrennungsgas in ihrer Meßgenauigkeit beeinträchtigt sein kann. So hat sich gezeigt, daß bei entsprechend star ken Ablagerungen an der Meßeinrichtung die Meßwertabweichungen ei nerseits sehr hoch sind, andererseits die Meßwerte nur mehr einge schränkt bestimmt werden können.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles un ter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Überwachung der Verbrennung in einem Dieselmotor, und

Fig. 2 ein Diagramm, in dem vier verschiedene miteinander unmittel bar in Beziehung stehende Signalverläufe bezogen auf den zeitli chen Ablauf eines Verbrennungsvorgangs in einem Zylinder des Dieselmotors gezeigt sind.

In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer Anordnung 10 zur Überwachung der Verbrennung in einem Dieselmotor dargestellt. Die Anordnung 10 weist an jedem Zylinder des Dieselmotors eine Ionenmeßeinrichtung 12 auf, mit der die Leitfähigkeit des im Zylinder befindlichen Verbrennungsgases ge messen wird. Jede Ionenmeßeinrichtung 12 ist mit einer Kompensationseinheit 14, die unter anderem einen Operationsverstärker aufweist, leitend verbunden. Sämtliche Kompensationseinheiten 14 sind ihrerseits an einer gemeinsamen Multiplexereinheit 16 angeschlossen. Die Multiplexereinheit 16 steht mit einer Verstärkereinheit 18 in Verbindung, deren Ausgang mit dem Eingang einer Auswerteeinheit 20 verbunden ist. Am Eingang der Auswerteeinheit 20, der mit der Verstärkereinheit 18 in Verbindung steht, ist ein Analog-Digital-Wandler 22 angeordnet, der das von der Verstär kereinheit 18 an die Auswerteeinheit 20 übertragene und verstärkte Meß signal, daß als analoges Signal an die Auswerteeinheit 20 übertragen wird, in ein digitales Signal umwandelt. Der Analog-Digital-Wandler 22 ist wie derum mit einem Mikroprozessor 24 der Auswerteeinheit 20 verbunden, in dem das digitale Meßsignal entsprechend vorgegebener, abgespeicherter Algorithmen ausgewertet wird.

Zum Messen der Leitfähigkeit des im Zylinder befindlichen Verbrennungs gases wird als Sensor die Glühkerze des Zylinders verwendet, der die je weilige Ionenmeßeinrichtung 12 zugeordnet ist. Die Glühkerze des jeweili gen Zylinders ist mit einem Referenzwiderstand in Reihe geschaltet und mit der Innenwand des Zylinders leitend verbunden. Mit Hilfe eines Kon densators, der während der Meßpausen von der Auswerteeinheit 20 auf geladen wird, wird an die Glühkerze zur Bestimmung der Leitfähigkeit des Verbrennungsgases eine elektrische Spannung angelegt. Soll die Leitfä higkeit des Verbrennungsgases auf Grundlage der im Verbrennungsgas enthaltenen positiv geladenen Teilchen bestimmt werden, wird an die Glühkerze während eines Teils des Verdichtungshubes und eines Teils des Arbeitshubes des Kolbens des betreffenden Zylinders mit Hilfe des Kon densators eine negative Spannung angelegt. Durch die während des Ver brennungsprozesses entstehenden positiv geladenen Teilchen ändert sich die Leitfähigkeit des Verbrennungsgases zwischen der Glühkerze und der Innenwand des Zylinders, wodurch sich die am Referenzwiderstand abfal lende Spannung ändert, die gemessen und als Meßsignal ausgegeben wird. Alternativ ist es auch möglich, an der Glühkerze eine positive elek trische Spannung mit Hilfe des Kondensators anzulegen, so daß die Io nenmeßeinrichtung 12 den Anteil an negativ geladenen Teilchen im Ver brennungsgas erfaßt.

Das von der jeweiligen Ionenmeßeinrichtung 12 erzeugte Meßsignal wird anschließend an die der jeweiligen Ionenmeßeinrichtung 12 nachgeord nete Kompensationseinheit 14 übertragen. Mit Hilfe der Kompensations einheit 14 werden Meßabweichungen, die sich beispielsweise durch Abla gerungen an der als Sensor dienenden Glühkerze ergeben und das Meßsi gnal verfälschen, ausgeglichen, wie später noch ausführlich erläutert wird, um eine ordnungsgemäße Auswertung des Meßsignals sicherzustellen. Hierzu wird in die Kompensationseinheit ein Kompensationsfaktor einge geben, der durch eine erste Leitung 26 unmittelbar von der Auswerteein heit 20 an die jeweils aktive Kompensationseinheit 14 übertragen wird.

Mit Hilfe der Multiplexereinheit 16, die durch eine zweite Leitung 28 von der Auswerteeinheit 20 angesteuert wird, wird entsprechend des Stellsi gnals der Auswerteeinheit 20 jeweils das Meßsignal der Ionenmeßein richtung 12 an die Verstärkereinheit 18 weitergeleitet, deren Meßsignal von der Auswerteeinheit 20 ausgewertet werden soll. So wählt die Aus werteeinheit 20 das Meßsignal der Ionenmeßeinrichtung 12 für die weitere Auswertung aus, die einen Zylinder des Dieselmotors überwacht, in dem ein Einspritzvorgang unmittelbar bevorsteht.

Das von der Multiplexereinheit 16 an die Verstärkereinheit 18 übertragene Meßsignal wird an schließend von der Verstärkereinheit 18 verstärkt und an den Analog-Digital-Wandler 22 der Auswerteeinheit 20 übertragen. Auch die Verstärkereinheit 18 steht über eine Leitung 30 mit der Auswer teeinheit 20 in Verbindung, die den Verstärkungsfaktor vorgibt und an die Verstärkereinheit 18 weiterleitet, mit dem die Verstärkereinheit 18 das Meßsignal verstärken soll.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 das Verfahren beschrieben, mit dem die Anordnung 10 betrieben wird.

In dem in Fig. 2 gezeigten Diagramm sind insgesamt vier Signalkurven 40, 42, 44 und 46 bezogen auf eine Zeitachse t übereinander dargestellt, die miteinander unmittelbar in Beziehung stehen. Die Referenzsignalkurve 40 ist ein digitales Signal, bei dem jedesmal wenn der Dieselmotor in eine be stimme Betriebsposition gelangt, beispielsweise wenn der Kurbelwellen winkel einen bestimmten Wert annimmt, das Signal der Referenzsignal kurve 40 über einen vorgegebenen Zeitraum Δt_r von 0 auf 1 gesetzt wird. Nach Ablauf des vorgegebenen Zeitraums Δt_r wird das Referenzsignal 40 wieder auf 0 zurückgesetzt, wie der Signalausschlag 48 der Referenzsi gnalkurve 40 zeigt.

Bei der zweiten Signalkurve handelt es sich um die Einspritzsignalkurve 42, die gleichfalls als digitales Signal ausgegeben wird und den Beginn sowie das Ende der Voreinspritzung und den Beginn und das Ende der Haupteinspritzung signalisiert. So wird die Einspritzsignalkurve 42, so bald die Voreinspritzung beginnt, von 0 auf 1 gesetzt, wie der Vorein spritzimpuls 50 zeigt. Nachdem die Voreinspritzung abgeschlossen ist, wird die Einspritzsignalkurve 42 wieder auf 0 zurückgesetzt, bis die Haupteinspritzung beginnt. Sobald mit der Haupteinspritzung begonnen wird, wird die Einspritzsignalkurve 42 wieder von 0 auf 1 gesetzt, wie der Haupteinspritzimpuls 52 zeigt, der nach Abschluß der Haupteinspritzung wieder auf 0 zurückgesetzt wird.

Bei der dritten Signalkurve handelt es sich um die Meßsignalkurve 44, mit der die von der Ionenmeßeinrichtung 12 der Anordnung 10 erfaßte Leitfä higkeit des Verbrennungsgases im Zylinder dargestellt wird. Hierbei han delt es sich um ein analoges Signal, aus dem der Verlauf der durch die Voreinspritzung verursachten Vorverbrennung und der Verlauf der durch die Haupteinspritzung verursachten Hauptverbrennung entnommen wer den kann. Die Meßsignalkurve 44 zeigt vor Beginn der Einspritzung ein annähernd parallel zur Zeitachse t verlaufendes Signal, das jedoch um ei ne Abweichung y bezüglich der Null-Volt-Marke aufgrund von Ablagerun gen am Sensor der jeweiligen Ionenmeßeinrichtung 12 verschoben sein kann. Sobald die Vorverbrennung beginnt, steigt die Meßsignalkurve 44 auf eine erste Signalspitze 54 an, die nach Abschluß der Vorverbrennung wieder auf den der Abweichung y entsprechenden Ausgangswert zurück fällt. Sobald die Hauptverbrennung beginnt steigt die Meßsignalkurve 44 erneut unter Bildung einer zweiten Signalspitze 56 an, die gleichfalls nach Abschluß der Hauptverbrennung auf den der Abweichung y entsprechen den Ausgangswert zurückfällt.

Die letzte Kurve zeigt eine digitale Auswertekurve 46, mit der sogenannte Meßfenster 58, 60 und 62 definiert werden, wie nachfolgend erläutert wird.

Sobald die Anordnung 10 aktiviert wird, wählt die Auswerteeinheit 20 bei spielsweise aus der ermittelten Kurbelwellenstellung den Zylinder aus, dessen Verbrennung überwacht werden soll. Anschließend betätigt die Auswerteeinheit 20 die Multiplexereinheit 16, die entsprechend der Vor gabe der Auswerteeinheit 20 nur das Signal der Ionenmeßeinrichtung 12 des Zylinders an die Auswerteeinheit 20 weiterleitet, der von der Auswer teeinheit 20 zur Überwachung ausgewählt worden ist. Gleichzeitig setzt die Auswerteeinheit 20 den Kompensationsfaktor auf 0, mit dem die Kom pensationseinheit 14 das von der Ionenmeßeinrichtung 12 abgegebene Meßsignal umwandelt, um auftretende Meßwertabweichungen zu kom pensieren. Ferner setzt die Auswerteeinheit 20 den Verstärkungsfaktor der Verstärkereinheit 18 auf 1, damit das Meßsignal unverstärkt an die Aus werteeinheit 20 übertragen wird. Sobald die Auswerteeinheit 20 das Meß signal der Ionenmeßeinrichtung 12 unverfälscht erfassen kann, wird das eigentliche Meßverfahren durchgeführt, das nachfolgend unter Bezug nahme auf Fig. 2 näher erläutert wird.

Wenn eine vorgegebene Drehstellung der Kurbelwellen des Dieselmotors erfaßt worden ist, wird das Referenzsignal der Referenzsignalkurve 40 über den ersten Zeitraum Δt_r auf 1 gesetzt. Gleichzeitig wird das Signal in der Auswertekurve 46 über einen vorgegebenen ersten Meßzeitraum Δt_m1 von 0 auf 1 gesetzt, wodurch das erste Meßfenster 58 definiert wird. In nerhalb dieses ersten Meßfensters 58 erfaßt die Auswerteeinheit 20 das Meßsignal der Ionenmeßeinrichtung 12 und wertet dies aus. Da zu diesem Zeitpunkt, wie insbesondere die Meßsignalkurve 44 zeigt, an sich keine Leitfähigkeitsänderung im überwachten Zylinder auftritt, zeigt das Meßsi gnal einen konstanten Verlauf, der jedoch gegebenenfalls um die Abwei chung y versetzt zur Null-Volt-Marke parallel zu Zeitachse t verschoben sein kann. Hierbei handelt es sich um eine erfaßte Leitfähigkeitsänderung, die sich beispielsweise durch an der Glühkerze der Ionenmeßeinrichtung 12 anhaftende Ablagerungen ergibt. Die Auswerteeinheit 20 ist nun in der Lage, innerhalb des ersten Meßfeldes 58 diese Abweichung y zu erfassen und mit Hilfe der Kompensationseinheit 14 im späteren Meßverfahren zu kompensieren. Nachdem die Auswertung des Meßsignals im ersten Meß fenster 58 abgeschlossen ist, wird die Auswertekurve 46 wieder auf 0 zu rückgesetzt.

Aus der im ersten Meßfenster 58 erfaßten Abweichung y wird der Kom pensationsfaktor der Kompensationseinheit 14 von der Auswerteeinheit 20 bestimmt und an die Kompensationseinheit 14 durch die zweite Leitung 28 weitergeleitet, die entsprechend des Kompensationsfaktors durch Sub traktion die Meßwertabweichung im Meßsignal 44 kompensiert. Gleich zeitig aktiviert die Auswerteeinheit 20 die Verstärkereinheit 18, indem sie an die Verstärkereinheit 18 einen Verstärkungsfaktor übermittelt, der größer als 1 ist, um das Meßsignal zu verstärken.

Kurz nachdem die Voreinspritzung in den Zylinder erfolgt ist, wie die Ein spritzsignalkurve 42 durch den Voreinspritzimpuls 50 angibt, wird die Auswertekurve 46 über einen vorgegebenen zweiten Meßzeitraum Δt_m2 von 0 auf 1 gesetzt, wodurch das zweite Meßfenster 60 definiert wird. Die Län ge des zweiten Meßzeitraums Δt_m2 wird aus einer Reihe von abgespeicher ten Meßzeiträumen in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors ausgele sen. Die Position des zweiten Meßfensters 60 kann gleichfalls entweder in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors aus einer Tabelle ausgelesen oder aber entsprechend einem vorgegebenen Versatz bezüglich des Vor einspritzimpulses 50 definiert sein.

Innerhalb des zweiten Meßfensters 60 erfaßt die Auswerteeinheit 20 aus der Meßsignalkurve 44 den Verlauf der durch die Voreinspritzung verur sachten Vorverbrennung, wie er durch die erste Signalspitze 54 definiert ist. Aus dem Verlauf der Vorverbrennung des digitalisierten Meßsignals kann die Auswerteeinheit 20 mit Hilfe ihres Mikroprozessors 24 beispiels weise den Beginn, den Verlauf, die Temperaturentstehung oder die Wär mefreisetzung der Vorverbrennung auswerten und die Auswerteergebnisse beispielsweise an eine nicht dargestellte Motorregelung weiterleiten, die die Voreinspritzung für den entsprechenden Zylinder entsprechend nach regeln kann. Nachdem die Vorverbrennung erfaßt worden ist, wird das Si gnal der Auswertekurve 46 wieder von 1 auf 0 gesetzt, wodurch die durch das zweite Meßfenster 60 zeitlich begrenzte Messung beendet ist.

In gleicher Weise wird der Verlauf Haupteinspritzung von der Auswerte einheit 20 erfaßt. Auch hier wird das Signal der Auswertekurve 46 ab ei nem bestimmten Zeitpunkt über einen vorgegebenen dritten Meßzeitraum Δ_tm3 auf 1 gesetzt, wodurch das dritte Meßfenster 62 definiert wird. Die Position des dritten Meßfensters 62 und die Länge des dritten Meßzeit raums Δ_tm3 wird gleichfalls in Abhängigkeit von der Drehzahl des Diesel motors aus einer Tabelle abgelesen. Während des dritten Meßfensters 62 erfaßt die Auswerteeinheit 20 aus der Meßsignalkurve 44 den Verlauf der durch die Haupteinspritzung verursachten Hauptverbrennung, wie er in der Meßsignalkurve 44 durch die zweite Signalspitze 56 dargestellt wird.

Durch die Meßfenster 58, 60 und 62 ist es möglich, zeitlich versetzt mit Hilfe der Auswerteeinheit 20 aufeinanderfolgend die verschiedenen Zylinder auszuwerten. Dabei ist es auch möglich, das Meßsignal der jeweiligen Ionenmeßeinrichtung 12 stichprobenartig auszuwerten.

Durch das ausgewertete Signal ergeben sich verschiedenste Anwen dungsmöglichkeiten, die sich aus dem Signal ergebenden Informationen weiterzuverarbeiten. So kann beispielsweise mit Hilfe der ausgewerteten Signale die Leistung der einzelnen Zylinder so aufeinander abgestimmt werden, daß der Dieselmotor vergleichsweise ruhig läuft. Andererseits ist es möglich, aus dem Verlauf des Meßsignals Rückschlüsse auf den Ver lauf der Vorverbrennung und der Hauptverbrennung zu ziehen, um diese gegebenenfalls nachzuregeln. Ein weiteres Einsatzgebiet des erfaßten Si gnals liegt darin, zu Diagnosezwecken aus dem Signal zu ermitteln, ob beispielsweise das Einspritzventil klemmt und nicht mehr geöffnet bzw. geschlossen werden kann.

Sollte die während des ersten Meßfensters 58 erfaßte Abweichung y einen vorgegebenen Grenzwert überschreiten, ist dies ein Hinweis darauf, daß die Glühkerze durch Ablagerungen so stark verschmutzt ist, daß sie nicht mehr ordnungsgemäß arbeiten kann. In einem solchen Fall besteht bei spielsweise die Möglichkeit die Glühkerze durch Aufheizen von den Abla gerungen zu reinigen.

Bezugszeichenliste

10

Anordnung zur Verbrennungsüberwachung

12

Ionenmeßeinrichtung

14

Kompensationseinheit

16

Multiplexereinheit

18

Verstärkereinheit

20

Auswerteeinheit

22

Analog-Digital-Wandler

24

Mikroprozessor

26

erste Leitung

28

zweite Leitung

30

dritte Leitung
t Zeitachse

40

Referenzsignalkurve
Δt_r

erster Zeitraum

42

Einspritzsignalkurve

44

Meßsignalkurve

46

Auswertekurve

48

Signalausschlag

50

Voreinspritzimpuls

52

Haupteinspritzimpuls

54

erste Signalspitze

56

zweite Signalspitze

58

erstes Meßfenster

60

zweites Meßfenster

62

drittes Meßfenster
Dt_m1

erster Meßzeitraum
Δt_m2

zweiter Meßzeitraum
Δt_m3

dritter Meßzeitraum

Claims

1. Anordnung zur Überwachung der Verbrennung in einem Verbren nungsmotor, insbesondere in einem Dieselmotor, mit einer an mindestens einem der Zylinder des Verbrennungsmo tors vorgesehenen Meßeinrichtung (12) zum Bilden einer die Ver brennung beschreibenden Folge von Meßwerten, und mit einer mit der Meßeinrichtung (12) leitend verbundenen Auswer teeinheit (20) zum Auswerten der als Meßsignal (44) von der Meßeinrichtung (12) übertragenen Meßwerte, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (20) einen Analog-Digital-Wandler (22) zum Digitalisieren des Meßsignals (44) und einen Mikroprozessor (24) zum Auswerten des digitalisierten Meßsignals (44) aufweist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung ein die Leitfähigkeit des Verbrennungsgases im Zylinder erfassender Sensor (12) ist, der basierend auf dem An teil an im Verbrennungsgas enthaltenden geladenen Teilchen eine Folge von die Leitfähigkeit beschreibenden Meßwerten erzeugt.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Meßeinrichtung (12) und der Auswerteeinheit (20) ein Verstärker (18) zum Verstärken des der Auswerteeinheit (20) zu geführten Meßsignals (44) angeordnet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (20) mit dem Verstärker (18) zum Einstel len des Verstärkungsfaktors zusätzlich verbunden ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Meßeinrichtung (12) und der Auswerteeinheit (20) bzw. zwischen der Meßeinrichtung (12) und dem Verstärker (18) ei ne Kompensationseinheit (14) angeordnet ist, mit der Meßwertab weichungen (y) im Meßsignal (44) kompensierbar sind.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (20) mit der Kompensationseinheit (14) zum Einstellen der Kompensationseinheit (14) zusätzlich verbunden ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Zylinder eine Meßeinrichtung (12) zum Bestimmen der Leitfähigkeit des Verbrennungsgases vorgesehen ist, die jeweils mit einer Kompensationseinheit (14) verbunden ist, und daß die Auswerteeinheit (20) durch eine Multiplexereinheit (16) mit den Kompensationseinheiten (14) der Meßeinrichtungen (12) in Verbindung steht, wobei die Multiplexereinheit (16) entsprechend einem Stellsignal von der Auswerteeinheit (20) die Meßeinrichtung (12) des jeweils zu überwachenden Zylinders zur Auswertung des Meßsignals (44) auswählt.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Auswerteeinheit (20) und der Muliplexereinheit (16) ein Verstärker (18) zum Verstärken des der Auswerteeinheit (20) zugeführten Meßsignals (44) angeordnet ist.

9. Verfahren zur Überwachung der Verbrennung in einem Verbren nungsmotor, insbesondere in einem Dieselmotor, wobei bei dem Verfahren mindestens eine die Verbrennung im Verbrennungsmotor beschreibende Folge von Meßwerten gebildet wird, und die Folge von Meßwerten anschließend zur Analyse des Verbrennungsverlaufes ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Folge von Meßwerten gebildete, analoge Meßsignal (44) zum Auswerten durch einen Mikroprozessor (24) digitalisiert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Auswertung der Meßwerte eine die Auswertung verfäl schende Meßwertabweichung (y) in der Folge von Meßwerten kom pensiert wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertabweichung (y) vor Beginn der zu überwachenden Verbrennung bestimmt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung in eine Vielzahl zeitlich begrenzter Verbren nungsvorgänge untergliedert ist, wobei vorzugsweise für jeden Ver brennungsvorgang eine Folge von Meßwerten bestimmt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertabweichung (y) zu einem definierten Zeitpunkt be zogen auf den Beginn des jeweiligen Verbrennungsvorgangs be stimmt wird, vorzugsweise zu einem vorgegebenen zeitlichen Ab stand vor einem Einspritzzeitpunkt, bei dem der Kraftstoff für den zu überwachenden Verbrennungsvorgang in den Zylinder des Ver brennungsmotors eingespritzt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertabweichung (y) zu einem definierten Zeitpunkt be zogen auf den Beginn einer Serie von zu überwachenden Verbren nungsvorgängen bestimmt wird, vorzugsweise zu einem vorgegebe nen zeitlichen Abstand vor einem Einspritzzeitpunkt, bei dem der Kraftstoff für den ersten Verbrennungsvorgang der zu überwachenden Serie von Verbrennungsvorgängen in den Zylinder des Verbren nungsmotors eingespritzt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der Meßwertabweichung (y) stichprobenartig erfolgt.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Meßwert der Folge durch Subtraktion der Meßwertabwei chung (y) berichtigt wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsignal (44) vor dem Auswerten verstärkt wird, und daß die Meßwertabweichung (y) vor der Verstärkung des Meßsignals (44) bestimmt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Meßfenster (58) definiert wird, innerhalb dem der Meßwertabweichung (y) bestimmt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß zwei weitere Meßfenster (60, 62) definiert werden, wobei inner halb des zweiten Meßfensters (60) aus dem Meßsignal (44) der Verlauf der Vorverbrennung, und innerhalb des dritten Meßfensters (62) aus dem Meßsignal (44) der Verlauf der Hauptverbrennung be stimmt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Position und/oder die Länge des ersten Meßfensters (58) bzw. die Position und/oder die Länge zumindest eines der drei Meßfenster (58, 60, 62) in Abhängigkeit der Betriebsdaten des Ver brennungsmotors ermittelt wird, vorzugsweise aus einer Tabelle ab gespeicherter Daten entsprechend den Betriebsdaten ausgewählt wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß, sobald die Meßwertabweichung (y) einen vorgegebenen Grenz wert überschreitet, eine Fehlfunktion der die Meßwerte bestimmen den Meßeinrichtung diagnostiziert wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf der Verbrennung durch Messen der Leitfähigkeit des Verbrennungsgases beschrieben wird, wobei die den Verlauf der Verbrennung beschreibende Folge von Meßwerten eine Folge von Leitfähigkeitswerten ist.