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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Otto-Brennkraftmaschine, bei der Kraftstoff direkt und/oder indirekt in mindestens einen Brennraum eines Zylinders eingespritzt wird und das im Brennraum vorliegende Verbrennungsgemisch mittels eines Zündsystems zu einem vorgegebenen Zündzeitpunkt gezündet wird, wobei das Zündsystem als Corona-Zündsystem zum Entzünden des Verbrennungsgemisches durch Erzeugen eines sogenannten nicht-thermischen Plasmas ausgebildet ist und die Zünddauer beliebig einstellbar ist.
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Derzeit gibt es viele Bestrebungen zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs bei Teillast bei gleichzeitiger Beibehaltung extrem niedriger Schadstoffemissionen. Entdrosselte ottomotorische Schichtbrennverfahren zeigen dabei ein großes Potential hinsichtlich der Verbrauchsreduzierung. Dabei wird im Schichtbrennverfahren bzw. Magerbetrieb die Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder erst kurz vor dem Zündzeitpunkt vorgenommen, so dass sich zum Zeitpunkt der Zündung trotz einer sehr geringen Menge an eingespritztem Kraftstoff ein zündfähiges Verbrennungsgemisch um die Zündkerze bildet. Da bei einer Entzündung des Verbrennungsgemisches mittels eines konventionellen Zündkerzen-Zündsystems die Entzündung durch einen Zündfunken eingeleitet wird, der sich zwischen der Elektrode und der Masse der Zündkerze ausbreitet, muss die Zündkerze bei sehr kraftstoffarmen Verbrennungsgemischen genau zum richtigen Zeitpunkt und ggf. mit einer längeren Zünddauer gezündet werden. Die Zünddauer bei Zündkerzen-Zündsystemen ist jedoch aufgrund der notwendigen Energie zum Erzeugen des Zündfunken nur in engen Grenzen beeinflussbar. Somit kann es unter Umständen zu sog. Zündaussetzern kommen.
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Neben den herkömmlichen Zündkerzen-Zündsystemen werden derzeit neuartige Zündsysteme – sog. Corona-Zündsysteme entwickelt, bei denen das Verbrennungsgemisch nicht über einen Zündfunken, sondern durch Erzeugen eines sogenannten nicht-thermischen Plasmas entflammt wird. Im Gegensatz zu herkömmlichen Zündsystemen wir kein leitfähiger Ionenkanal von der Elektrode bis zur Masse erzeugt, man spricht auch von einem sogenannten unvollständigen Funkendurchbruch. Bei derartigen Corona-Zündsystemen wird bspw. über eine Tesla-Spule, die über eine Hochfrequenz-Wechselspannung in Resonanz versetzt wird, an der Elektrode im Brennraum eine sehr hohe Spannung erzeugt, welche ein extrem hohes elektrisches Feld im Brennraum erzeugt. Aufgrund des starken elektrischen Feldes wirken starke elektromagnetische Kräfte auf die Molekühle im Brennraum (Luft-Kraftstoffgemisch). Bei genügend großer Feldstärke werden an mehreren Stellen Elektronen aus den Molekülen herausgeschleudert. Es bilden sich Radikale, durch die eine chemische Kettenreaktion im Brennraum in Gang gebracht wird. Aufgrund des erzeugten sogenannten nicht-thermischen Plasmas, welches weit in den Brennraum hineinragt, lässt sich die Brenndauer deutlich verkürzen. Dieser Verbrennungsprozess ist thermodynamisch dem einer herkömmlichen Zündkerzen-Verbrennung deutlich überlegen. Ein Beispiel eines solchen Corona-Zündsystems ist aus der
DE 10 2006 005 792 A1 bekannt.
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Vor dem Hintergrund eines stabilen Brennverlaufs, einer notwendigen Emissionsreduzierung und einer guten Akustik bei der Verbrennung ist eine Diagnose der Verbrennung notwendig. Insbesondere ist dabei eine Diagnose hinsichtlich des Starts der Verbrennung, von Zündaussetzern, der Entflammungs- bzw. Verbrennungsgeschwindigkeit, der Verbrennungs-Schwerpunktlage oder anderer den Verbrennungsablauf beeinflussender Parameter (z. B. Zylinderinnendruck, Lambda) notwendig, um einen einwandfreien Betrieb der Brennkraftmaschine sicherstellen zu können.
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Bei herkömmlichen Systemen wird die Qualität der Verbrennung über den Brennspannungsverlauf und/oder die Funkenbrenndauer bestimmt. Zur Diagnose von Zündaussetzern werden spezielle Sensoren (z. B. Kurbelwellensensoren) herangezogen, die die Drehungleichförmigkeiten des Verbrennungsmotors auswerten. Zur Bestimmung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das als Verbrennungsparameter einen wesentlichen Einfluss auf die Verbrennung hat, werden ebenfalls Sensoren verwendet. Eine Diagnose der Verbrennungsgeschwindigkeit ist bei herkömmlichen Zündkerzen-Zündsystemen nicht möglich.
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Hinsichtlich der Diagnosefähigkeit vom Verbrennungsmotoren mit Corona-Zündsystemen ist aus der
DE 102 39 411 B4 bekannt, zur Diagnose der Flammengröße eine vom Plasma im Verbrennungsgemisch abhängige physikalische Größe auszuwerten und gleichzeitig dadurch eine Einstellbarkeit der Flammengröße zu ermöglichen. Eine detaillierte Vorgehensweise hinsichtlich der Diagnose mittels der physikalischen Größen wird nicht beschrieben.
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Aus der noch unveröffentlichten
DE 10 2008 061 788 ist bereits ein Verfahren zur Diagnose verschiedener die Verbrennung beeinflussender Verbrennungsparameter durch Auswertung einer elektrischen Messgröße oder Stellgröße eine Corona-Zündsystems bekannt.
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Da die Kraftstoffqualität einen wesentlichen Einfluss auf das Verbrennungsverhalten im Zylinder hat, ist es gerade bei Brennkraftmaschinen, die mit einem Corona-Zündsystem ausgestattet sind, wichtig, die Kraftstoffqualität bei der Steuerung zu berücksichtigen. Aus dem Stand der Technik ist zur Zeit kein Online-Messverfahren während eines motorischen Betriebs zur Bestimmung der Kraftstoffqualität bekannt, das bei unterschiedlicher Betankung eines Fahrzeugs die Kraftstoffqualität, respektive das damit verbundene unterschiedliche Verbrennungsverhalten (Klopfgrenze, Zündverzug, Verbrennungsumsatz, ...), eindeutig bestimmt und entsprechend sofort darauf Einfluss nimmt. Als Kraftstoff ist jegliche Art von flüssigen und gasförmigen Brennstoffen zu verstehen. Somit gilt die Erläuterung für Benzin-, Dieselkraftstoffe, Wasserstoff und auch für Gas.
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Als indirektes Messsystem bzw. als Indikator für den Kraftstoff werden momentan ein oder mehrere Klopfsensoren zur Bestimmung der Klopfempfindlichkeit und der damit verbundene Kraftstoffqualität und -Zusammensetzung herangezogen. Dies ist jedoch mit einigen Nachteilen verbunden. Zum einen ist für den Klopfsensor ein gesonderter Platzbedarf notwendig, über den die Klopfempfindlichkeit und damit ein Indiz für einen anderen, evtl. schlechteren Kraftstoff gemessen werden kann. Deshalb ist in vielen Fällen der Einbauort des Klopfsensors nicht an der funktional idealen Lage, wodurch sich wiederum eine Verringerung der Messgenauigkeit ergibt. Weiter kann mittels der Klopfsensoren die Klopfempfindlichkeit nur indirekt über Körperschall gemessen werden. Da die Frequenzen, die Klopfen detektieren, sehr motortypabhängig sind, können sich durch die Toleranzen von Einzelteilen deutliche Unterschiede in den Klopffrequenzen geben. Diese müssen im Messsystem vorgehalten werden und führen so zu einer niedrigeren Empfindlichkeit und damit zu Messqualitätsgrenzen. Weiter ist die Messung nur innerhalb eines sehr kleinen Zeitintervalls oder Kurbelwinkelanteils möglich.
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Aufgabe der Erfindung ist, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Diagnose der Kraftstoffqualität während des Betriebs der Brennkraftmaschine anzugeben, welches oben genannte Nachteile umgeht.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist für jede Art von Otto-Brennkraftmaschine vorgesehen. Um das Verbrennungsgemisch entzünden zu können, muss ein Zündsystem vorgesehen sein, welches in Abhängigkeit vom ermittelten optimalen Zündzeitpunkt die Zündung des Verbrennungsgemisches veranlasst. Da herkömmliche Zündkerzen-Zündsystemen nur einen sehr kleinen Bereich entflammen können und somit die Verbrennung relativ langsam erfolgt, ist das Zündsystem als Corona-Zündsystem zum Entzünden des Verbrennungsgemisches durch Erzeugen eines sogenannten nicht-thermischen Plasmas ausgebildet. Dabei wird zum Entflammen des Verbrennungsgemisches am Ignitor bzw. an der Elektrode im Brennraum aufgrund einer Hochfrequenz-Wechselspannung eine derart hohe Spannung erzeugt, welche ein extrem hohes elektrisches Feld im Brennraum hervorruft. Aufgrund des starken elektrischen Feldes wirken starke elektromagnetische Kräfte auf die Molekühle im Brennraum (Luft-Kraftstoffgemisch). Bei genügend großer Feldstärke werden Elektronen aus den Molekülen herausgeschleudert, d. h. es wird ein unvollständiger Funkendurchbruch (Corona) erzeugt, in welchem Elektronen aus den Atom- bzw. Molekülrümpfen herausgerissen oder -gestoßen werden. Hierdurch wird jedoch kein vollständiger, leitfähiger Ionenkanal von der Hochfrequenz-/-Hochspannungselektrode bis auf die Masse erzeugt (sog. power-arc). Es bilden sich Radikale, durch die eine chemische Kettenreaktion im Brennraum in Gang gebracht wird. Bei geeigneter Wahl der Frequenz ist der Verbrennungsprozess thermodynamisch deutlich besser als bei einer herkömmlichen Zündkerze.
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Grundgedanke der Erfindung ist nun, bei der Verwendung eines Zündsystems auf Basis einer Corona-Entladung durch Messen und Analysieren der physikalisch-elektrischen Effekte bzw. von elektrischen Messgrößen oder Stellgrößen des Corona-Zündsystems den Zustand und die Qualität der Verbrennung zu diagnostizieren. Die Auswertung der elektrischen Messgrößen, insbesondere unter Berücksichtigung eines charakteristischen Verlaufs der Messgrößen liefert Erkenntnisse über den Zustand und/oder die Qualität der Verbrennung. Mittels einer vordefinierten Regelstrategie wird anschließend unter Berücksichtigung der Diagnoseergebnisse das Corona-Zündsystem auf eine optimale Corona-Ausbildung zu einem optimalen Zündzeitpunkt geregelt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer derart ausgestalteten Otto-Brennkraftmaschine mit einem Corona-Zündsystem zeichnet sich weiter dadurch aus, dass zur Diagnose der Kraftstoffqualität als ein die Verbrennung beeinflussenden Verbrennungsparameters eine elektrische Messgröße (punktuell oder zeitlicher Verlauf) und/oder Stellgröße des Corona-Zündsystems, insbesondere ein den Verbrennungsverlauf darstellender Zündparameter des Corona-Zündsystems ausgewertet wird. Dieses Verfahren bzw. diese Funktion ist notwendig, um eine effektive Brennverfahren-Steuerung gewährleisten zu können. Zusätzlich können speziell zum Detektieren der Kraftstoffqualität vorgesehenen Sensoren (z. B. die entsprechend angeordneten Klopfsensoren) entfallen.
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Vorteilhafterweise werden bei der Diagnose der Kraftstoffqualität als elektrische Messgröße des Corona-Zündsystems die an der Primärseite des Corona-Zündsystems anliegende Primärspannung und/oder die an der Sekundärseite des Corona-Zündsystems anliegende Sekundärspannung und/oder der Strom an der Primärseite und/oder Sekundärseite des Corona-Zündsystems und/oder der ermittelte Widerstand (Impedanz) und/oder die Frequenz jeweils auf Primär- und Sekundärseite berücksichtigt, da jede dieser elektrischen Messgrößen in Abhängigkeit des Verbrennungsverlaufs, insbesondere in Abhängigkeit von der Kraftstoffqualität einen charakteristischen Verlauf aufweist.
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Bei der Bestimmung der Kraftstoffzusammensetzung kann anhand von Änderungen der Impedanz-, Spannungs- oder Stromstärkewerte und des Schwingkreises (VCO-Signal) auf der Primär- und/oder Sekundärseite bei bekannten Lastpunkten in Verbindung mit bekannten Verhalten von Ignitoren bestimmter Bauart ein direkter Zusammenhang zwischen dem Messwert und der Kraftstoffqualität ermittelt werden. Bei den momentan in der Vorentwicklung befindlichen Systemen wird bspw. pro Zyklus ein dimensionsloser „Baselinewert” ausgegeben, der abhängig von den Bedingungen im Brennraum und abhängig von der Leitfähigkeit der Keramik seinen Wert ändert. Zur Zündung wird danach eine dimensionslose „Arc Size Impedance” berechnet. Aus diesen beiden Werten können Rückschlüsse auf den Zustand des Ignitors bezüglich Verschmutzung, Benetzung und Zustand im Brennraum (vorhandenes Dielektrikum) gezogen werden. Hinter diesen Werten steht eine gemessener Impedanzwert (= Widerstand im Wechselstrom), der auf der Primärseite des Hochfrequenzsystems bestimmt wird. Dabei sind der Messzeitpunkt, -ort und die Messdauer völlig autark wählbar und auf die jeweilige Notwendigkeit abstimmbar.
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Die sog. „Baseline” und die „Arc Size Impedance” sind (aus Impedanzwerten abgeleitete) dimensionslose Werte, die zusammen durch Addition einen sog. „Set-Point” ergeben, bei dem die Zündung bzw. Entflammung stattfindet. Die „Baseline” wird vor der eigentlichen Zündung bei einem definiert eingestellten Spannungswert unterhalb der Corona-Einsatzspannung als Impedanz gemessen und dann als dimensionsloser Wert ausgegeben. Wenn z. B. das System abhängig von der Bauart des Controllers und des Ignitors eine Corona-Einsatzspannung von 15 V hat (bei der noch keine sichtbare, zündfähige Corona entsteht), dann wird bei dieser Spannung der Strom gemessen und über Z(t) = U(t)/I(t) die Impedanz ermittelt. Dieser Grundwert (Baseline) stellt dann die Basis für das Hochrampen der Spannung zum sog. „Set-Point” dar. Die Differenzspannung von „Set-Point” und „Baseline” ist die „Arc Size Impedance”. Diese kann in Kennfeldern hinterlegt werden und über eine Erkennung ungewollter „power arcs” (direkter Funkendurchschlag zur Masse) immer wieder an die maximale Grenze angepasst werden.
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Da die Leitfähigkeit und Klopffähigkeit des Kraftstoffs von der Kraftstoffqualität beeinflusst werden, können in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zur Diagnose der Kraftstoffqualität die Leitfähigkeit und/oder die Klopffähigkeit diagnostiziert werden.
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In Versuchen hat sich gezeigt, dass eine direkte Abhängigkeit zwischen den Leitfähigkeitswerten und der Benetzung der Keramik um den Ignitor bzw. Elektrode besteht. Demnach kann die Leitfähigkeit des Kraftstoffs in Abhängigkeit von der Benetzung der Keramik um den Ignitor bzw. die Elektrode bestimmt werden. Da die Baseline bzw. der Baselinewert ein Indikator für den Gesamtwiderstand des Systems ist (dazu gehört auch die Füllung im Brennraum oder die Benetzung anderer Bauteile, wie z. B. die Injektorspitze), kann anhand dessen ebenfalls Rückschluss auf die Leitfähigkeit des Kraftstoffs im Brennraum gezogen werden. Gegebenenfalls können auch noch verschiedene Randparameter wie z. B. Temperatur und Verschmutzungsgrad des Ignitors mit Ruß eine Rolle spielen und bei der Diagnose der Leitfähigkeit berücksichtigt werden. Die Diagnose der Leitfähigkeit (und des Klopfens) kann somit – unabhängig vom Brennverfahren und der Bauart einer Verbrennungskraftmaschine – durch Bestimmung der Änderungen oder Feststellung der Impedanz-, Spannungs- oder Stromstärkewerte auf der Primär- und/oder Sekundärseite des Corona-Zündsystems erfolgen. Insbesondere kann die Leitfähigkeit bspw. durch die Bestimmung von Impedanzwerten entweder bei gleichen Drehzahl- und Lastpunkten anhand von Vergleichswerten, oder unabhängig von Drehzahl- und Lastwerten anhand von Kennfeldvergleichswerten ermittelt werden, um daraus Rückschlüsse auf die Kraftstoffzusammensetzung ziehen zu können. Somit kann zur Diagnose der Kraftstoffqualität zumindest ein Referenzwert für die Klopffestigkeit und/oder die Leitfähigkeit in einem temporären Kennfeld abgespeichert werden und bei Durchfahren vorgegebener Last- und/oder Drehzahlbereiche ein Vergleich der Referenzwerte mit den aktuell diagnostizierten Werten für die Klopffestigkeit und/oder Leitfähigkeit erfolgen, wobei dann in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs auf die Kraftstoffqualität geschlossen wird. Es kann aber auch durch eine vergleichende Messung über die Zeit eine Aussage über sich verändernde Kraftstoffwerte gemacht werden.
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Als Diagnosewert für die Leitfähigkeit und/oder Klopffestigkeit und damit der Kraftstoffqualität können insbesondere folgende elektrische Kenn- und Rechengrößen des Systems herangezogen werden, da sie alle in einem direkten Zusammenhang mit der Kraftstoffqualität stehen:
- – die Messung der „Baseline” und/oder der „Arc Size Impedance” bei einer (konstanten) Spannung unterhalb/oberhalb der Corona-Einsatzspannung als Einzelwert oder Gesamtwert,
- – die sich einstellende Stromstärke bei einer fest definierten Spannung unterhalb/oberhalb der Corona-Durchbruchsspannung,
- – die Güte und Höhe des sich einstellende Spannungs-Stromstärke-Verhältnisses (Impedanz in der Wechselspannung), oder
- – die Messung des VCO-Spannungsverlaufs und deren Abweichung vom Verlauf der VCO-Spannung des Referenzkraftstoffs. Die VCO-Spannung (Voltage Controlled Oszillator) ist eine sog. „Zwischenkreisspannung” des Zwischenschwingkreises, der unter anderem als Schalter für den hochfrequenten Schwingkreis fungiert. Dieser Zwischenschwingkreis hat folgende Aufgabe: Prinzipiell muss an einem Schwingquarz oder Ähnlichem zunächst eine Spannung angelegt werden, damit dieser in Schwingung kommt. Das übernimmt der Zwischenkreis. Wenn dort Spannung anliegt und eine definierte Frequenz erreicht ist, wird im Primärkreis Spannung angelegt. Die Spannung wir nun in einer hohen Frequenz immer umgepolt und lässt somit die Elektronen im Brennraum schwingen. Bei genügend hoher Spannung und optimaler Frequenz reißen sich Elektronen aus dem Verbund und ergeben eine Kettenreaktion auf die umliegenden Moleküle (Luft-Kraftstoffgemisch).
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Für eine vollständige Diagnose der Kraftstoffqualität muss neben der Leitfähigkeit auch die Klopffestigkeit des Kraftstoffs bestimmt werden. Diese kann analog zu oben ebenfalls in Abhängigkeit vom Wert oder Verlauf der Impedanz an der Primärseite und/oder Sekundärseite des Corona-Zündsystems und Vergleich des Wertes mit einem in einem Kennfeld hinterlegten Vergleichswert diagnostiziert werden. Als Diagnosewerte für die Klopffestigkeit, die sich aufgrund des Drucks im Zylinder bestimmen lässt, können insbesondere folgende Größen ausgewertet werden: Die Corona-Durchbruchsspannung, die Impedanz bei einer eingestellten Messspannung, die sich einstellende Stromstärke bei einer fest definierten Spannung oberhalb der Corona-Durchbruchsspannung, die Steigung der der eingestellten Spannung nachfolgenden Stromstärke, sowie die Güte und Höhe des sich einstellenden Spannungs-Stromstärken-Verhältnisses. Für die Funktionalität der Messung muss vorausgesetzt werden, dass sich während der Messung kein Funkendurchbruch auf die Masse bzw. kein leitender Funkenkanal (sog. power arc) einstellt. Die Bestimmung des Zylinderinnendrucks kann dann entweder durch Wertevergleiche der aktuellen Werte mit im Vorfeld empirisch ermittelten Werten, die in einem Kennfeld hinterlegt sein können, erfolgen. Unter bestimmten Voraussetzungen kann eine Messung auch während eines zündfähigen Funkenkanals erfolgen.
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Um genaue Ergebnisse erzielen zu können, sollte der Zeitpunkt der Messung nicht völlig unabhängig vom Zustand des Verbrennungs- oder Ladungswechselvorgangs gewählt werden. Vorteilhafterweise sollte nur zu einem Zeitpunkt gemessen werden, bei dem der entsprechende Brennraum mit brennbarem Medium gefüllt ist, aber noch keine Zündung erfolgen soll. In diesem Fall darf die eingestellte Spannung der Baselinemessung nur knapp unterhalb der Corona-Einsatzspannung liegen, damit keine Entzündung stattfindet. Diese Corona-Einsatzspannung kann als Grenze ebenfalls in einem Kennfeld (Matrix Druck, Spannung, Last, ...) hinterlegt werden.
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Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt die
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1a ein erstes Diagramm zur Darstellung eines Spannung- und Stromverlaufs eines Corona-Zündsystems bei verschiedenen Kraftstoffen, und
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1b sich anhand der gemessenen Spannungs- und Stromverläufe ergebenden Impedanz-Verläufen bei unterschiedlichen Kraftstoffen.
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Anhand der nachfolgenden Beschreibung soll das Messprinzip zur Diagnose der Kraftstoffqualität mitteln den ohnehin vorhandenen Daten und Signalen eines Corona-Zündsystems genauer erläutert werden.
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Wird ein Corona-System in einem Medium knapp an der Corona-Einsatzspannung bis hin zur Power arc-Grenze (Durchbruchsgrenze, siehe oben) betrieben, können durch ein „Konstant halten” von Regelparametern (Spannung, Strom, Impedanz, Hochfrequenzschwingung, VCO-Spannung, etc.) die sich ergebenden anderen Parameter bestimmt werden. Dies ist unabhängig vom Messort innerhalb des Messaufbaus (Zwischenkreis, Primär-, Sekundärseite, etc.) möglich, da alle Parameter über bestimmte Funktionen zusammenhängen. Wichtig für die Anwendung ist nur, dass die Randparameter für jeden Betriebspunkt des Motors immer konstant bleiben. Der Referenzpunkt muss so gewählt werden, dass er bei Messungen nahe dem oberen Totpunkt und bei Hochlast mit gleicher Qualität funktioniert und es zu keiner Entflammung vor dem eigentlichen Zündzeitpunkt kommt. Die gemessenen Werte können entweder absolut (durch empirische Vorversuche und damit als hinterlegte Werte in Kennfeldern), oder relativ durch ermittelte physikalische Zusammenhänge als Kapazitäts- oder Widerstandsänderung oder als Absolutkapazität oder -widerstand oder relativ durch ermittelte physikalische Zusammenhänge wie z. B. eine Widerstandsänderung ausgegeben werden. Eine Widerstandsänderung im System führt zu anderen Mess- und Steuerwerten für das Corona-Zündsystem, die anschließend verglichen, und somit zur Erkennung der Kraftstoffqualität und -Zusammensetzung herangezogen werden können.
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In Versuchen hat sich gezeigt, dass für die Bestimmung einer Veränderung der Verbrennung durch Kraftstoffeinflüsse ein Vergleich der Ausgabewerte der „Baseline” und der „Arc Size Impedance” ausreichend ist. Beide Werte sind deswegen notwendig, damit durch die Inkonstanz des Systems (Füllung, Einspritzmenge, Verrußung Brennraum allgemein, ...) eine gewisse ausreichende Messgenauigkeit vorhanden ist. Z. B. steigt die Baseline (da sie mit 1/Impedanz berechnet wird), wenn der Brennraum samt Ignitor verrußt, da die ausgegebene Baseline ein dimensionsloser Wert ist, der bei einer Vergrößerung einen kleiner werdenden Widerstand für das Coronasystem aufzeigt und damit die mögliche maximale Spannungsdifferenz zur maximal möglicher Spannung verringert. Im Gegenzug dazu wird bei einer geringeren Maximalspannung (Set-point) die eintragbare Stromstärke (Indiz für Coronaqualität) sinken. Wenn nun der Set Point (= Baseline + Arc Size Impedance) steigt, dann heißt das, dass die Arc Size Impedance steigt. Das kann ein Indiz für einen klopfunempfindlicheren Kraftstoff sein. Würde man nur die Baseline auswerten, würde das zu einer Falschannahme hinsichtlich eines Kraftstoffs mit geringerer Klopffestigkeit führen.
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Nachstehend wird die Möglichkeiten einer Detektion und Regelung von Kraftstoffqualitäten, bzw. -zusammensetzungen aufgezeigt. In 1a sind der Kurbelwellenwinkel KW, die Spannung U und der Strom I aufgetragen. Dabei stellt die jeweils durchgezogenen Linie einen sich ergebenden Stromverlauf I1 und Spannungsverlauf U1 ohne Zündung dar, sowie die Kombination aus durchgezogener und gestrichelter Linie den Spannungs- und Stromverlauf vor und während einer Zündung. Durch die senkrechten Striche MA und ME sind der Messbeginn MA und das Messende ME dargestellt.
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Anhand dieser Messung kann die Impedanz (entspricht innerhalb des Messbereichs zwischen MA und ME in etwa der Baseline, ist jedoch noch nicht dimensionslos) Z bestimmt werden, die in 1b dargestellt ist. Dabei sind in der 1b verschiedene sich ergebene Impedanzverläufe Z1–Z3 dargestellt. Der sich aus der Referenzmessung am Prüfstand ergebende Referenz-Impedanzwert ist mit ZR gekennzeichnet. Die Abweichung der einzelnen Verläufe Z1–Z3 spiegelt die Abweichung der Qualität des getankten Kraftstoffs zu einem bestimmten Referenzkraftstoff wider und kann somit für eine Bestimmung der Kraftstoffqualität ausgewertet werden. Durch Vergleich der am Prüfstand ermittelten Referenzmessungen ZR mit dem sich im Betrieb des Fahrzeugs ergebenden Impedanzwert Z1, Z2 oder Z3 ist die aktuelle Kraftstoffqualität diagnostizierbar. Alternativ zu dieser Auswertung kann auch eine Auswertung der sog. VCO-Spannung vorgenommen werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren bietet somit insgesamt eine Reihe von Vorteilen: Ein wesentlicher Punkt ist, dass dadurch nicht nur die kraftstoffqualität-bedingte Klopfneigung, sondern auch bestimmte Additive oder Zusammensetzungen von unterschiedlichen Kohlenstoffkettenanteile ohne ein zusätzliches Messorgan bestimmt und bei der Antriebssteuerung berücksichtigt werden können. Der bei herkömmlichen Fahrzeugen notwendige Klopfsensor kann entfallen. Weiter kann bei Erprobungen, Kundenreklamationen und/oder beim Service ohne Aufwand die Betankung mit bestimmten Kraftstoffen mittels Zündsystem nachvollzogen werden. Dadurch wird eine erhebliche Erleichterung bei Fehlerdiagnosen im Erprobungsumfeld wie auch im Servicebereich von Werkstätten geschaffen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006005792 A1 [0003]
- DE 10239411 B4 [0006]
- DE 102008061788 [0007]
