DE102015015345A1 - Method for operating an internal combustion engine and corresponding internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) mit mehreren Zylindern (2), wobei ein in den Zylindern (2) vorliegendes Verdichtungsverhältnis mittels einer Stellvorrichtung (3) auf ein vorgegebenes Sollverdichtungsverhältnis eingestellt wird. Dabei ist vorgesehen, dass in einem Brennraum wenigstens eines der Zylinder (2) während eines Arbeitsspiels der Brennkraftmaschine (1) mittels eines Ionenstromsensors (5) ein Ionenstrommesswert ermittelt wird, wobei die Ionenstrommessung bei definierten Betriebsbedingungen durchgeführt und bei Auftreten einer Abweichung eines aus dem Ionenstrommesswert ermittelten Ionenstromistwerts von einem für dieselben Betriebsbedingungen hinterlegten Vergleichswert auf eine Abweichung eines tatsächlichen Istverdichtungsverhältnisses von dem Sollverdichtungsverhältnis erkannt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine (1).The invention relates to a method for operating an internal combustion engine (1) having a plurality of cylinders (2), wherein a compression ratio present in the cylinders (2) is adjusted to a predetermined desired compression ratio by means of an adjusting device (3). It is provided that in a combustion chamber at least one of the cylinders (2) during a cycle of the internal combustion engine (1) by means of an ion current sensor (5) an ion current measured value is determined, wherein the ion current measurement is carried out at defined operating conditions and upon occurrence of a deviation of the ion current measured value detected actual ion value of a stored for the same operating conditions comparison value is detected on a deviation of an actual Istverdichtungsverhältnisses of the target compression ratio. The invention further relates to an internal combustion engine (1).

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, wobei ein in den Zylindern vorliegendes Verdichtungsverhältnis mittels einer Stellvorrichtung auf ein vorgegebenes Sollverdichtungsverhältnis eingestellt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine having a plurality of cylinders, wherein a present in the cylinders compression ratio is adjusted by means of an adjusting device to a predetermined desired compression ratio. The invention further relates to an internal combustion engine.

Die Brennkraftmaschine dient beispielsweise dem Antreiben eines Kraftfahrzeugs, also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Drehmoments. Die Brennkraftmaschine verfügt über mehrere Zylinder, in welchen jeweils ein Kolben verlagerbar angeordnet ist. Jeder Zylinder schließt zusammen mit dem entsprechenden Kolben den Brennraum ein, dessen Volumen über das Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine hinweg sich zyklisch verändert. Das in den Zylindern vorliegende Verdichtungsverhältnis beziehungsweise das in dem Brennraum vorliegende Verdichtungsverhältnis kann mittels der Stellvorrichtung verändert werden.The internal combustion engine is used, for example, for driving a motor vehicle, that is to say providing a torque directed to driving the motor vehicle. The internal combustion engine has a plurality of cylinders, in each of which a piston is arranged to be displaceable. Each cylinder, together with the corresponding piston, encloses the combustion chamber whose volume changes cyclically over the working cycle of the internal combustion engine. The compression ratio present in the cylinders or the compression ratio existing in the combustion chamber can be changed by means of the adjusting device.

Dabei wird der Stellvorrichtung das Sollverdichtungsverhältnis vorgegeben, woraufhin diese das Verdichtungsverhältnis beziehungsweise das tatsächlich in den Zylindern vorliegende Istverdichtungsverhältnis einstellt, idealerweise auf das Sollverdichtungsverhältnis, insbesondere steuernd und/oder regelnd. Die Stellvorrichtung kann hierbei grundsätzlich beliebig ausgestaltet sein. Beispielsweise liegt sie in Form eines Mehrgelenkskurbeltriebs vor, mittels welchem die Verlagerung des Kolbens beeinflusst werden kann. Alternativ kann sie zur Verlagerung eines die Zylinder ausbildenden Zylinderkurbelgehäuses vorgesehen sein.In this case, the setting device is given the desired compression ratio, whereupon this adjusts the compression ratio or the actual compression ratio actually present in the cylinders, ideally to the desired compression ratio, in particular controlling and / or regulating. The adjusting device can in principle be configured as desired. For example, it is in the form of a multi-joint crank drive, by means of which the displacement of the piston can be influenced. Alternatively, it may be provided for displacing a cylinder crankcase forming the cylinder.

Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 102 20 596 B3 bekannt. Diese beschreibt ein Verfahren zum Steuern des Verdichtungsverhältnisses einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine mit veränderlichem Verdichtungsverhältnis. Hierbei wird das Verdichtungsverhältnis in Abhängigkeit von einer Klopferkennungsinformation in einer geschlossenen Regelschleife so geregelt, dass Klopfen gerade vermieden wird.From the prior art, for example, the publication DE 102 20 596 B3 known. This describes a method for controlling the compression ratio of a spark-ignition variable compression ratio internal combustion engine. Here, the compression ratio is controlled in response to a knock detection information in a closed loop so that knocking is just avoided.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere ein präziseres Ansteuern der Stellvorrichtung ermöglicht.It is an object of the invention to propose a method for operating an internal combustion engine, which has advantages over known methods, in particular allows a more precise control of the adjusting device.

Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass in einem Brennraum wenigstens eines der Zylinder während eines Arbeitsspiels der Brennkraftmaschine mittels eines Ionenstromsensors ein Ionenstrommesswert ermittelt wird, wobei die Ionenstrommessung bei definierten Betriebsbedingungen durchgeführt und bei Auftreten einer Abweichung eines aus dem Ionenstrommesswert ermittelten Ionenstromistwerts von einem für dieselben Betriebsbedingungen hinterlegten Vergleichswert auf eine Abweichung eines tatsächlichen Istverdichtungsverhältnisses von dem Sollverdichtungsverhältnis erkannt wird.This is achieved according to the invention by a method having the features of claim 1. It is provided that in a combustion chamber, at least one of the cylinders during a cycle of the internal combustion engine by means of an ion current sensor, an ion current measured value is determined, wherein the ion current measurement performed at defined operating conditions and upon the occurrence of a deviation of a determined from the ion current measured ion actual value of a stored for the same operating conditions comparison value is detected on a deviation of an actual Istverdichtungsverhältnisses of the target compression ratio.

Dem Brennraum wenigstens eines der Zylinder ist der Ionenstromsensor zugeordnet. Insbesondere ist der Ionenstromsensor in dem Brennraum angeordnet. Mithilfe des Ionenstromsensors kann der Ionenstrommesswert erfasst werden, welcher die Ionisation eines in dem Brennraum enthaltenen Fluids beschreibt. Das Fluid kann beispielsweise als Abgas-Frischgas-Kraftstoff-Gemisch mit beliebigen Anteilen an Abgas, Frischluft und Kraftstoff vorliegen. Die Anteile einzelner Komponenten des Gemischs können dabei selbstverständlich auch gleich Null sein.The combustion chamber of at least one of the cylinders is associated with the ion current sensor. In particular, the ion current sensor is arranged in the combustion chamber. By means of the ion current sensor, the ion current measured value can be detected, which describes the ionization of a fluid contained in the combustion chamber. The fluid can be present, for example, as an exhaust fresh gas / fuel mixture with any proportions of exhaust gas, fresh air and fuel. Of course, the proportions of individual components of the mixture can also be equal to zero.

Zur Durchführung der Ionenstrommessung werden zunächst die definierten Betriebsbedingungen an der Brennkraftmaschine eingestellt. Die definierten Betriebsbedingungen entsprechen beispielsweise einem definierten Betriebspunkt, welcher durch ein definiertes Drehmoment und/oder eine definierte Drehzahl und/oder ein definiertes Sollverdichtungsverhältnis der Brennkraftmaschine charakterisiert ist. Anders ausgedrückt werden zunächst Sollbetriebsbedingungen festgelegt und anschließend die Istbetriebsbedingungen der Brennkraftmaschine auf die Sollbetriebsbedingungen eingestellt; vorzugsweise wird also ein Sollbetriebspunkt festgelegt und der Istbetriebspunkt der Brennkraftmaschine auf den Sollbetriebspunkt eingestellt.To carry out the ion current measurement, the defined operating conditions are first set on the internal combustion engine. The defined operating conditions correspond for example to a defined operating point, which is characterized by a defined torque and / or a defined rotational speed and / or a defined nominal compression ratio of the internal combustion engine. In other words, first, target operating conditions are set, and then the actual operating conditions of the internal combustion engine are set to the target operating conditions; Preferably, therefore, a desired operating point is determined and set the actual operating point of the internal combustion engine to the desired operating point.

Anschließend wird die Ionenstrommessung durchgeführt, also der Ionenstrommesswert unter Verwendung des Ionenstromsensors bestimmt. Während der Ionenstrommessung werden die Betriebsbedingungen konstant auf den definierten Betriebsbedingungen gehalten. Nach der Ionenstrommessung werden die Betriebsbedingungen freigegeben, sodass also die Brennkraftmaschine wieder beliebig betrieben werden kann, insbesondere eine Veränderung der Betriebsbedingungen beziehungsweise des Betriebspunkts vorgenommen werden kann.Subsequently, the ion current measurement is carried out, that is, the ion current measured value determined using the ion current sensor. During ion current measurement, the operating conditions are kept constant at the defined operating conditions. After the ion current measurement, the operating conditions are released, so that therefore the internal combustion engine can be operated again arbitrarily, in particular a change in the operating conditions or the operating point can be made.

Aus dem Ionenstrommesswert wird nun der Ionenstromistwert ermittelt, beispielsweise mithilfe einer mathematischen Operation, einem Kennfeld und/oder einer Tabelle. Vorzugsweise wird der Ionenstromistwert ausschließlich aus dem Ionenstrommesswert bestimmt, beispielsweise aus einem zeitlichen Verlauf des Ionenstrommesswerts beziehungsweise einem momentanen Wert des Ionenstrommesswerts zu einem bestimmten Zeitpunkt. Besonders bevorzugt wird der Ionenstromistwert ausschließlich aus dem Ionenstrommesswert ermittelt; es finden also keine anderen Größen Eingang in den Ionenstromistwert.The ion current actual value is then determined from the ion current measured value, for example by means of a mathematical operation, a characteristic map and / or a table. The ion current actual value is preferably determined exclusively from the ion current measured value, for example from a time profile of the ion current measured value or a current value of the ion current measured value at a specific time. Particularly preferably, the ion current actual value is determined exclusively from the ion current measured value; So there are no other variables input into the ion current actual value.

Nachfolgend wird der Ionenstromistwert mit dem Vergleichswert verglichen, welcher für die definierten Betriebsbedingungen hinterlegt ist. Liegt eine Abweichung zwischen dem Ionenstromistwert und dem Vergleichswert vor, so kann darauf geschlossen werden, dass das tatsächlich vorliegende Istverdichtungsverhältnis von dem vorgegebenen Sollverdichtungsverhältnis abweicht. Entsprechend wird auf eine solche Abweichung erkannt. Vorzugsweise werden in diesem Fall weitere Maßnahmen eingeleitet.Subsequently, the ion current actual value is compared with the comparison value, which is stored for the defined operating conditions. If there is a deviation between the ion current actual value and the comparison value, then it can be concluded that the actually present actual compression ratio deviates from the predetermined target compression ratio. Accordingly, such a deviation is detected. Preferably, further measures are initiated in this case.

Besonders bevorzugt ist eine Vielzahl von definierten Betriebsbedingungen hinterlegt, wobei jeder der Betriebsbedingungen ein entsprechender Vergleichswert zugeordnet ist. Der Vergleichswert für die jeweiligen Betriebsbedingungen kann beispielsweise auf einem Prüfstand ermittelt und in einem Steuergerät abgelegt worden sein. Auf den Prüfstand kommt dabei eine Brennkraftmaschine zum Einsatz, welche der dem Verfahren zugrunde liegenden Brennkraftmaschine zumindest in ihren wesentlichen Eigenschaften entspricht, vorzugsweise jedoch identisch ist.Particularly preferably, a plurality of defined operating conditions is stored, wherein each of the operating conditions is assigned a corresponding comparison value. The comparison value for the respective operating conditions can be determined, for example, on a test bench and stored in a control unit. An internal combustion engine is put to the test, which corresponds to the internal combustion engine on which the method is based at least in its essential properties, but is preferably identical.

Bevorzugt ist also für zahlreiche unterschiedliche definierte Betriebspunkte jeweils ein Vergleichswert hinterlegt. Auf diese Art und Weise kann die Ionenstrommessung durchgeführt werden, ohne dass dies den normalen Betrieb der Brennkraftmaschine beeinflusst, weil die momentan vorliegenden Betriebsbedingungen idealerweise während der Ionenstrommessung beibehalten werden können. Vorzugsweise werden diejenigen definierten Betriebsbedingungen zur Durchführung der Ionenstrommessung herangezogen, welche den momentanen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine am nächsten liegen.Preferably, in each case a comparison value is stored for numerous different defined operating points. In this way, the ion current measurement can be performed without affecting the normal operation of the internal combustion engine, because the present operating conditions can ideally be maintained during the ion current measurement. Preferably, those defined operating conditions are used for carrying out the ion current measurement which are closest to the instantaneous operating conditions of the internal combustion engine.

Beispielsweise wird also derjenige definierte Betriebspunkt aus der Vielzahl von definierten Betriebspunkten ausgewählt, welcher dem momentanen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine am nächsten liegt. Anschließend wird dieser ausgewählte definierte Betriebspunkt an der Brennkraftmaschine eingestellt und die Ionenstrommessung durchgeführt. Anschließend kann der Vergleich mit dem für die ausgewählten definierten Betriebsbedingungen beziehungsweise den ausgewählten Betriebspunkten hinterlegten Vergleichswert vorgenommen werden.For example, that defined operating point is selected from the plurality of defined operating points, which is closest to the instantaneous operating point of the internal combustion engine. Subsequently, this selected defined operating point is set on the internal combustion engine and the ion current measurement is performed. Subsequently, the comparison can be made with the comparison value stored for the selected defined operating conditions or the selected operating points.

Mit einer derartigen Vorgehensweise ist eine zuverlässige und robuste Prüfung auf die Abweichung des Istverdichtungsverhältnisses von dem Sollverdichtungsverhältnis möglich, insbesondere ohne dass der Betriebspunkt der Brennkraftmaschine beeinflusst wird. Selbstverständlich kann auch eine Diagnose der Stellvorrichtung selbst vorgenommen werden. Dabei werden beispielsweise mehrere unterschiedliche Sollverdichtungsverhältnisse ausgewählt und an der Stellvorrichtung eingestellt. Für jedes der Sollverdichtungsverhältnisse wird nun die vorstehend beschriebene Vorgehensweise durchgeführt, also bei definierten Betriebsbedingungen die Ionenstrommessung unter Ermittlung des Ionenstrommesswerts und nachfolgend des Ionenstromistwerts durchgeführt.With such a procedure, a reliable and robust test for the deviation of the actual compression ratio from the target compression ratio is possible, in particular without the operating point of the internal combustion engine being influenced. Of course, a diagnosis of the adjusting device itself can be made. In this case, for example, a plurality of different target compression ratios are selected and set on the adjusting device. For each of the target compression ratios, the above-described procedure is now carried out, that is to say the ion current measurement is carried out under defined operating conditions with determination of the ion current measured value and subsequently of the ion current actual value.

Für jeden der Sollverdichtungsverhältnisse wird entsprechend auch auf das Vorliegen der Abweichung zwischen dem tatsächlichen Istverdichtungsverhältnis und dem Sollverdichtungsverhältnis geprüft. Hierbei kann beispielsweise eine Beurteilung für jedes einzelne Sollverdichtungsverhältnis vorgenommen werden und bei Vorliegen der Abweichung für lediglich eines oder mehrere der eingestellten Sollverdichtungsverhältnisse auf eine Fehlfunktion der Stellvorrichtung erkannt werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, die Abweichungen für alle eingestellten Sollverdichtungsverhältnisse in einem einzigen Abweichungswert zusammenzufassen. Vorzugsweise wird nun lediglich dann auf die Fehlfunktion der Stellvorrichtung erkannt, wenn der Abweichungswert einen bestimmten Grenzwert übersteigt.For each of the target compression ratios, the presence of the deviation between the actual actual compression ratio and the target compression ratio is also checked accordingly. In this case, for example, a judgment can be made for each individual desired compression ratio and, if the deviation for only one or more of the set nominal compression ratios exists, a malfunction of the adjusting device can be detected. However, it can also be provided to combine the deviations for all set nominal compaction ratios into a single deviation value. Preferably, the malfunction of the adjusting device is then only detected if the deviation value exceeds a specific limit value.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass als Ionenstromsensor eine in dem Brennraum angeordnete, insbesondere als Bestandteil einer Zündkerze oder Glühkerze vorliegende, Elektrodenanordnung verwendet wird. Die Elektrodenanordnung bildet insoweit den Ionenstromsensor. Die Elektrodenanordnung besteht beispielsweise aus wenigstens zwei Elektroden, also insbesondere einer Kathode und einer Anode. Bevorzugt werden die Elektroden der Zündkerne beziehungsweise der Glühkerze als Ionenstromsensor herangezogen, sodass keine zusätzlichen Bauteile an oder in dem Brennraum angeordnet werden müssen.A further embodiment of the invention provides that an electrode arrangement arranged in the combustion chamber, in particular as part of a spark plug or glow plug, is used as the ion current sensor. The electrode arrangement forms the ion current sensor in this respect. The electrode arrangement consists, for example, of at least two electrodes, that is to say in particular a cathode and an anode. Preferably, the electrodes of the ignition cores or the glow plug are used as ion current sensor, so that no additional components must be arranged on or in the combustion chamber.

Eine bevorzugte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Ionenstrommesswert über den Kurbelwellenwinkel zeitlich aufgelöst ermittelt wird. Es wird also ein Verlauf des Ionenstrommesswerts während eines bestimmten Zeitraums beziehungsweise über einen bestimmten Kurbelwellenwinkelbereich hinweg erfasst. Beispielsweise wird der Ionenstrommesswert während genau eines vollständigen Arbeitsspiels des jeweiligen Zylinders der Brennkraftmaschine erfasst. Wird die Ionenstrommessung für mehrere Zylinder vorgenommen, so wird vorzugsweise für jeden der betroffenen Zylinder die Ionenstrommessung während eines gesamten Arbeitsspiels, insbesondere genau eines einzigen Arbeitsspiels, der Brennkraftmaschine durchgeführt und dabei der Ionenstrommesswert zeitlich aufgelöst erfasst. Die Auflösung ist dabei beispielsweise derart gewählt, dass der Verlauf des Ionenstrommesswerts einen Wert pro höchstens einem Grad Kurbelwellenwinkel enthält.A preferred further embodiment of the invention provides that the ion current measured value is determined over the crankshaft angle with temporal resolution. Thus, a course of the ion current measured value is detected during a specific time period or over a specific crankshaft angle range. For example, the ion current measured value is detected during exactly one complete working cycle of the respective cylinder of the internal combustion engine. If the ion current measurement is carried out for a plurality of cylinders, the ion current measurement during one entire work cycle, in particular exactly one single cycle, of the internal combustion engine is preferably carried out for each of the cylinders concerned, and the ion current measured value is detected in a time-resolved manner. The resolution is chosen, for example, such that the course of the ion current measured value contains a value per maximum of one degree crankshaft angle.

Es kann vorgesehen sein, dass der Ionenstrommesswert nach dem Ermitteln gefiltert wird. Beispielsweise wird hierzu ein Hochpassfilter oder ein Bandpassfilter herangezogen. Durch das Filtern wird insbesondere ein Messrauschen des Ionenstromsensors aus dem Ionenstrommesswert entfernt. Hierdurch kann ein fälschliches Erkennen auf die Abweichung zwischen dem Istverdichtungsverhältnis und dem Sollverdichtungsverhältnis vermieden werden.It can be provided that the ion current measured value is filtered after the determination. For example, a high-pass filter or a band-pass filter is used for this purpose. In particular, a measurement noise of the ion current sensor is removed from the ion current measurement value by the filtering. As a result, erroneous recognition of the deviation between the actual compression ratio and the target compression ratio can be avoided.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Ionenstrommesswert nur über einen bestimmten Zeitraum hinweg, insbesondere über einen Kurbelwellenwinkelbereich, ermittelt wird. Hierauf wurde vorstehend bereits hingewiesen, Der Kurbelwellenwinkelbereich umfasst wenigstens einen Teil des Arbeitsspiels jedes Zylinders, genau ein Arbeitsspiel oder auch mehrere Arbeitsspiele.A development of the invention provides that the ion current measured value is determined only over a certain period of time, in particular over a crankshaft angle range. As has already been pointed out above, the crankshaft angle range comprises at least part of the working cycle of each cylinder, exactly one working cycle or even several working cycles.

Im Rahmen einer bevorzugten weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zeitraum einem Verdichtungstakt des Arbeitsspiels, insbesondere bis unmittelbar vor eine Gemischzündung an einem oder nach einem Ende des Verdichtungstakts, und/oder einem Arbeitstakt, insbesondere unmittelbar ab der Gemischzündung, entspricht. Während des Verdichtungstakts des Arbeitsspiels erfolgt eine Verdichtung des in dem Brennraum vorliegenden Fluids, insbesondere eines Frischluft-Kraftstoff-Gemischs, mittels des in dem jeweiligen Zylinder angeordneten Kolbens. Während des Arbeitstakts wird das Fluid durch eine entsprechende Verlagerung des Kolbens wieder entspannt.Within the scope of a preferred further embodiment of the invention, it is provided that the period corresponds to a compression stroke of the working cycle, in particular until immediately before mixture ignition at or after an end of the compression stroke, and / or a power stroke, in particular immediately after mixture ignition. During the compression stroke of the working cycle, a compression of the fluid present in the combustion chamber, in particular of a fresh air-fuel mixture, takes place by means of the piston arranged in the respective cylinder. During the working cycle, the fluid is relieved by a corresponding displacement of the piston.

Beispielsweise beginnt der Verdichtungstakt in einem Zeitpunkt, in dem der Kolben in einem der Gemischzündung unmittelbar vorausgehenden (unteren) Totpunkt vorliegt. Am Ende oder nach dem Ende des Verdichtungstakts wird die Gemischzündung vorgenommen, also das in dem Brennraum vorliegende Fluid beziehungsweise Frischluft-Kraftstoff-Gemisch gezündet. Anschließend wird der Arbeitstakt durchlaufen. Beispielsweise beginnt dieser unmittelbar nach der Gemischzündung. Es kann vorgesehen sein, dass sich der Arbeitstakt bis zu einem Zeitpunkt erstreckt, in dem der Kolben in einem unmittelbar auf die Gemischzündung folgenden (unteren) Totpunkt vorliegt.For example, the compression stroke starts at a time when the piston is in a (bottom) dead center immediately preceding the mixture ignition. At the end of or after the end of the compression stroke, the mixture ignition is performed, that is ignited in the combustion chamber fluid or fresh air-fuel mixture. Then the work cycle is completed. For example, this begins immediately after the mixture ignition. It can be provided that the power stroke extends to a point in time in which the piston is present in a (bottom) dead center immediately following the mixture ignition.

Der vorstehend erwähnte Zeitraum, über welchen hinweg der Ionenstrommesswert ermittelt werden soll, entspricht nun dem Verdichtungstakt des Arbeitsspiels, beginnt also beispielsweise mit dem Beginn einer Bewegung des Kolbens in Richtung seines oberen Totpunkts. Der Zeitraum endet vorzugsweise unmittelbar vor der Gemischzündung, welche am Ende oder auch nach dem Ende des Verdichtungstakts erfolgt. Zusätzlich oder alternativ kann sich der Zeitraum über wenigstens einen Teil des Arbeitstakts erstrecken. Besonders bevorzugt erstreckt sich der Zeitraum von einem Beginn des Verdichtungstakts bis zu einem Ende der Arbeitstakts. Wird die Zündkerze als Ionenstromsensor verwendet, so kann es vorgesehen sein, die Gemischzündung mittels der Zündkerze aus dem Zeitraum auszusparen. Entsprechend erstreckt sich der Zeitraum von dem Beginn der Verdichtungstakts bis unmittelbar vor die Gemischzündung und zusätzlich von unmittelbar nach der Gemischzündung bis zu dem Ende des Arbeitstakts.The abovementioned period over which the ion current measurement value is to be determined now corresponds to the compression cycle of the working cycle, ie it begins, for example, with the beginning of a movement of the piston in the direction of its top dead center. The period preferably ends immediately before the mixture ignition, which takes place at the end or even after the end of the compression stroke. Additionally or alternatively, the period may extend over at least a portion of the work cycle. More preferably, the period of time extends from a start of the compression stroke to an end of the working stroke. If the spark plug is used as an ion current sensor, it may be provided to omit the mixture ignition by means of the spark plug from the period. Accordingly, the period of time extends from the beginning of the compression stroke until immediately before the mixture ignition and additionally from immediately after the mixture ignition to the end of the power stroke.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass aus dem Ionenstrommesswert ein Maximalwert sowie ein Minimalwert und/oder ein Mittelwert über den bestimmten Zeitraum hinweg ermittelt werden. Wird der Ionenstrommesswert über den Kurbelwellenwinkel zeitlich aufgelöst ermittelt, so liegt ein Verlauf des Ionenstrommesswerts vor, welchem der Maximalwert und der Minimalwert entnommen werden. Zusätzlich oder alternativ kann auch der Ionenstrommesswert über den bestimmten Zeitraum hinweg gemittelt werden, sodass der Mittelwert gebildet wird.A further embodiment of the invention provides that a maximum value as well as a minimum value and / or a mean value over the given period of time are determined from the ion current measured value. If the ion current measured value is determined in a time-resolved manner via the crankshaft angle, then a profile of the ion current measured value is available, from which the maximum value and the minimum value are taken. Additionally or alternatively, the ion current measured value can also be averaged over the specific period of time, so that the mean value is formed.

Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass aus dem Maximalwert und dem Minimalwert ein Differenzwert oder ein Quotientenwert gebildet werden. Unter dem Differenzwert ist die Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert zu verstehen. Der Quotientenwert wird durch eine Division des Maximalwerts durch den Minimalwert erhalten. Diese Werte können einer genauen Erkennung der Abweichung zugrunde gelegt werden.Within the scope of a further embodiment of the invention, it can be provided that a difference value or a quotient value is formed from the maximum value and the minimum value. The difference value is the difference between the maximum value and the minimum value. The quotient value is obtained by dividing the maximum value by the minimum value. These values can be based on a precise recognition of the deviation.

Eine bevorzugte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Maximalwert, der Differenzwert, der Quotientenwert oder der Mittelwert als Ionenstromistwert verwendet wird. Grundsätzlich kann die Beurteilung, ob die Abweichung zwischen dem Istverdichtungsverhältnis und dem Sollverdichtungsverhältnis vorliegt, auf jede der genannten Größen gestützt werden. Besonders bevorzugt kommen der Differenzwert, der Quotientenwert oder der Mittelwert zum Einsatz.A preferred further embodiment of the invention provides that the maximum value, the difference value, the quotient value or the mean value is used as the ion current actual value. Basically, the judgment as to whether the deviation between the actual compression ratio and the target compression ratio exists can be based on each of the aforementioned quantities. The differential value, the quotient value or the mean value are particularly preferably used.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass bei Auftreten der Abweichung des Ionenstromistwerts von dem Vergleichswert der Ionenstromistwert in Richtung des Vergleichswerts geregelt wird, wobei das Sollverdichtungsverhältnis als Stellgröße verwendet wird, oder dass bei Auftreten der Abweichung des Ionenstromistwerts von dem Vergleichswert in eine Notbetriebsart der Brennkraftmaschine gewechselt wird, in der das Sollverdichtungsverhältnis auf ein bestimmtes Vorgabeverdichtungsverhältnis eingestellt wird.A further embodiment of the invention provides that, when the deviation of the ion current actual value from the comparison value occurs, the ion current actual value is controlled in the direction of the comparison value, wherein the nominal compression ratio is used as the manipulated variable, or if the deviation of the ion current actual value from the comparison value into an emergency mode occurs Internal combustion engine is changed, in which the target compression ratio is set to a certain default compression ratio.

Tritt die Abweichung also auf beziehungsweise wird auf diese erkannt, so können unterschiedliche Maßnahmen eingeleitet werden. Zum einen ist es möglich, eine Korrektur des Istverdichtungsverhältnisses vorzunehmen, wobei beispielsweise der Ionenstromistwert beziehungsweise die Differenz zwischen dem Ionenstromistwert und dem Vergleichswert als Regelgröße und das Sollverdichtungsverhältnis als Stellgröße herangezogen wird. Das Regeln wird vorzugsweise vorgenommen, während gleichzeitig die Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine, insbesondere die von dem Sollverdichtungsverhältnis verschiedenen Betriebsbedingungen, konstant auf den definierten Betriebsbedingungen gehalten werden. Das Regeln wird besonders bevorzugt durchgeführt, bis die Abweichung zwischen dem Istverdichtungsverhältnis und dem Sollverdichtungsverhältnis nicht mehr vorliegt, also das Sollverdichtungsverhältnis dem Istverdichtungsverhältnis entspricht. If the deviation occurs or is detected, different measures can be taken. On the one hand, it is possible to carry out a correction of the actual compression ratio, wherein, for example, the ion current actual value or the difference between the ion current actual value and the comparison value is used as the control variable and the target compression ratio as the manipulated variable. The regulation is preferably carried out while at the same time the operating conditions of the internal combustion engine, in particular the operating conditions different from the target compression ratio, are kept constant at the defined operating conditions. The rules are particularly preferably carried out until the deviation between the actual compression ratio and the target compression ratio is no longer present, that is to say the nominal compression ratio corresponds to the actual compression ratio.

Alternativ kann bei Auftreten der Abweichung in die Notbetriebsart gewechselt werden. In dieser wird das Sollverdichtungsverhältnis auf das Vorgabeverdichtungsverhältnis eingestellt und nachfolgend konstant gehalten, während die Notbetriebsart durchgeführt wird. Das Vorgabeverdichtungsverhältnis ist beispielsweise ein kleinstes Verdichtungsverhältnis, welches mittels der Stellvorrichtung eingestellt werden kann. Auf diese Art und Weise wird auch bei einer Fehlfunktion der Stellvorrichtung ein zuverlässiges Betreiben der Brennkraftmaschine ermöglicht, wenn unter Umständen auch mit verringerter Leistung.Alternatively, it is possible to change to the emergency mode when the deviation occurs. In this, the target compression ratio is set to the default compression ratio and subsequently kept constant while the emergency mode is being performed. The default compression ratio is, for example, a minimum compression ratio that can be adjusted by means of the actuator. In this way, a reliable operation of the internal combustion engine is possible even if a malfunction of the actuator, if under certain circumstances, even with reduced power.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, insbesondere zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, wobei ein in den Zylindern vorliegendes Verdichtungsverhältnis mittels einer Stellvorrichtung auf ein vorgegebenes Sollverdichtungsverhältnis einstellbar ist. Dabei ist vorgesehen, dass ein Ionenstromsensor zur Ermittlung eines Ionenstrommesswerts in einem Brennraum während eines Arbeitsspiels der Brennkraftmaschine wenigstens einem der Zylinder zugeordnet ist, wobei die Brennkraftmaschine dazu ausgebildet ist, die Ionenstrommessung bei definierten Betriebsbedingungen durchzuführen und bei Auftreten einer Abweichung eines aus dem Ionenstrommesswert ermittelten Ionenstromistwerts von einem für dieselben Betriebsbedingungen hinterlegten Vergleichswert auf eine Abweichung eines tatsächlichen Istverdichtungsverhältnisses von dem Sollverdichtungsverhältnis zu erkennen.The invention further relates to an internal combustion engine having a plurality of cylinders, in particular for carrying out the method described above, wherein a present in the cylinders compression ratio is adjustable by means of an adjusting device to a predetermined desired compression ratio. It is provided that an ion current sensor for determining an ion current measured value in a combustion chamber during a working cycle of the internal combustion engine is associated with at least one of the cylinders, wherein the internal combustion engine is adapted to perform the ion current measurement under defined operating conditions and upon occurrence of a deviation of a determined from the ion current measured Ionenstromistwerts to recognize from a comparison value stored for the same operating conditions on a deviation of an actual Istverdichtungsverhältnisses of the target compression ratio.

Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Brennkraftmaschine beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Brennkraftmaschine als auch das Verfahren können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.The advantages of such an embodiment of the internal combustion engine or such an approach has already been pointed out. Both the internal combustion engine and the method can be developed according to the above explanations, so that reference is made to this extent.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzigeThe invention will be explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in the drawings, without any limitation of the invention. The only one shows

Figur eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine.Figure a schematic representation of an internal combustion engine.

Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine 1, die über mehrere Zylinder 2, in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel über vier Zylinder 2, verfügt. Die Brennkraftmaschine 1 weist weiterhin eine hier lediglich angedeutete Stellvorrichtung 3 auf, mittels welcher ein in den Zylinder 2 vorliegendes Verdichtungsverhältnis auf ein vorgegebenes Sollverdichtungsverhältnis eingestellt werden kann. Die Stellvorrichtung 3 wird von einem Steuergerät 4 angesteuert. Wenigstens einem der Zylinder 2, in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel allen Zylindern 2 der Brennkraftmaschine 1, ist jeweils ein Ionenstromsensor 5 zugeordnet, welcher an das Steuergerät 4 angeschlossen ist. Mithilfe des Ionenstromsensors 5 kann ein Ionenstrommesswert während eines Arbeitsspiels die Brennkraftmaschine 1 in dem entsprechenden Zylinder 2 ermittelt werden.The figure shows a schematic representation of an internal combustion engine 1 that has several cylinders 2 in the exemplary embodiment illustrated here, four cylinders 2 , features. The internal combustion engine 1 also has a here just indicated adjusting device 3 on, by means of which one into the cylinder 2 Present compression ratio can be adjusted to a predetermined target compression ratio. The adjusting device 3 is from a control unit 4 driven. At least one of the cylinders 2 , In the embodiment shown here, all cylinders 2 the internal combustion engine 1 , is in each case an ion current sensor 5 assigned, which to the control unit 4 connected. Using the ion current sensor 5 For example, an ion current reading during a cycle may drive the engine 1 in the corresponding cylinder 2 be determined.

Zur Durchführung einer derartigen Ionenstrommessung ist es vorgesehen, zunächst definierte Betriebsbedingungen an der Brennkraftmaschine 1 einzustellen. Hierunter ist beispielsweise ein definierter Betriebspunkt zu verstehen, also eine definierte Drehzahl und/oder ein definiertes Drehmoment. Vorzugsweise sind diese definierten Betriebsbedingungen für mehrere unterschiedliche Sollverdichtungsverhältnisse, zumindest jedoch für ein bestimmtes Sollverdichtungsverhältnis, hinterlegt, vorzugsweise in dem Steuergerät 4. Die definierten Betriebsbedingungen werden an der Brennkraftmaschine 1 eingestellt und nachfolgend die Ionenstrommessung durchgeführt. Während dieser wird ein Ionenstrommesswert mithilfe des Ionenstromsensors 5 beziehungsweise der Ionenstromsensoren 5 ermittelt.For carrying out such an ion current measurement, it is provided initially defined operating conditions on the internal combustion engine 1 adjust. By this is meant, for example, a defined operating point, ie a defined speed and / or a defined torque. Preferably, these defined operating conditions are stored for a plurality of different target compression ratios, but at least for a specific target compression ratio, preferably in the control unit 4 , The defined operating conditions are at the internal combustion engine 1 set and then carried out the ion current measurement. During this, an ion current reading is made using the ion current sensor 5 or the ion current sensors 5 determined.

Anschließend wird aus dem Ionenstrommesswert ein Ionenstromistwert bestimmt und dieser mit einem für dieselben Betriebsbedingungen beziehungsweise die definierten Betriebsbedingungen hinterlegten Vergleichswerte verglichen. Wird eine Abweichung zwischen dem Ionenstromistwert und dem Vergleichswert festgestellt, so wird auf eine Abweichung des tatsächlich in der Brennkraftmaschine 1 beziehungsweise in den Zylindern 2 vorliegenden Istverdichtungsverhältnisses von dem Sollverdichtungsverhältnis erkannt und vorzugsweise entsprechende Maßnahmen eingeleitet.Subsequently, an ion current actual value is determined from the ion current measured value and this is compared with a comparison value stored for the same operating conditions or the defined operating conditions. If a deviation between the actual ion current value and the comparison value is detected, then a deviation of the actual in the internal combustion engine 1 or in the cylinders 2 present Istverdichtungsverhältnisses detected by the target compression ratio and preferably initiated appropriate action.

Diese Maßnahmen können beispielsweise eine Korrektur des Istverdichtungsverhältnisses in Richtung des Sollverdichtungsverhältnisses umfassen, vorzugsweise mittels einer Regelung, wobei das Sollverdichtungsverhältnis als Stellgröße herangezogen wird. Alternativ kann selbstverständlich eine Notbetriebsart der Brennkraftmaschine 1 eingeleitet werden, sobald auf die Abweichung erkannt wurde. In der Notbetriebsart wird vorzugsweise das Sollverdichtungsverhältnis auf ein bestimmtes Vorgabeverdichtungsverhältnis eingestellt, insbesondere ein kleinstes Verdichtungsverhältnis, welches mittels der Stellvorrichtung 3 an der Brennkraftmaschine 1 einstellbar ist. These measures may include, for example, a correction of the Istverdichtungsverhältnisses in the direction of the target compression ratio, preferably by means of a control, wherein the target compression ratio is used as a control variable. Alternatively, of course, an emergency mode of the internal combustion engine 1 initiated as soon as the deviation has been detected. In the emergency mode, the target compression ratio is preferably set to a specific default compression ratio, in particular a minimum compression ratio, which by means of the adjusting device 3 on the internal combustion engine 1 is adjustable.

Mit der beschriebenen Vorgehensweise kann sehr zuverlässig auf die Abweichung des Istverdichtungsverhältnisses von dem Sollverdichtungsverhältnis geschlossen werden, insbesondere ohne dass eine Beeinträchtigung des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 erfolgt.With the described procedure can be concluded very reliably on the deviation of the Istverdichtungsverhältnisses of the target compression ratio, in particular without affecting the operation of the internal combustion engine 1 he follows.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10220596 B3 [0004] DE 10220596 B3 [0004]

Claims (10)

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) mit mehreren Zylindern (2), wobei ein in den Zylindern (2) vorliegendes Verdichtungsverhältnis mittels einer Stellvorrichtung (3) auf ein vorgegebenes Sollverdichtungsverhältnis eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Brennraum wenigstens eines der Zylinder (2) während eines Arbeitsspiels der Brennkraftmaschine (1) mittels eines Ionenstromsensors (5) ein Ionenstrommesswert ermittelt wird, wobei die Ionenstrommessung bei definierten Betriebsbedingungen durchgeführt und bei Auftreten einer Abweichung eines aus dem Ionenstrommesswert ermittelten Ionenstromistwerts von einem für dieselben Betriebsbedingungen hinterlegten Vergleichswert auf eine Abweichung eines tatsächlichen Istverdichtungsverhältnisses von dem Sollverdichtungsverhältnis erkannt wird.Method for operating an internal combustion engine ( 1 ) with several cylinders ( 2 ), with one in the cylinders ( 2 ) present compression ratio by means of an adjusting device ( 3 ) is set to a predetermined target compression ratio, characterized in that in a combustion chamber at least one of the cylinders ( 2 ) during a working cycle of the internal combustion engine ( 1 ) by means of an ion current sensor ( 5 an ion current measured value is determined, wherein the ion current measurement is carried out under defined operating conditions and, upon the occurrence of a deviation of an ion current measured value determined from the ion current measured value of a stored for the same operating conditions comparison value to a deviation of an actual actual compression ratio of the target compression ratio is detected. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Ionenstromsensor (5) eine in dem Brennraum angeordnete, insbesondere als Bestandteil einer Zündkerze oder Glühkerze vorliegende, Elektrodenanordnung verwendet wird.Method according to claim 1, characterized in that as ion current sensor ( 5 ) arranged in the combustion chamber, in particular present as part of a spark plug or glow plug, electrode assembly is used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ionenstrommesswert über den Kurbelwellenwinkel zeitlich aufgelöst ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the ion current measured value is determined over the crankshaft angle split in time. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ionenstrommesswert nur über einen bestimmten Zeitraum hinweg, insbesondere über einen Kurbelwellenwinkelbereich, ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the ion current measured value is determined only over a certain period of time, in particular over a crankshaft angle range. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitraum einem Verdichtungstakt des Arbeitsspiels, insbesondere bis unmittelbar vor eine Gemischzündung an einem oder nach einem Ende des Verdichtungstakts, und/oder einem Arbeitstakt, insbesondere unmittelbar ab der Gemischzündung, entspricht.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the period corresponds to a compression stroke of the working cycle, in particular until immediately before a mixture ignition at or after an end of the compression stroke, and / or a power stroke, in particular directly from the mixture ignition. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Ionenstrommesswert ein Maximalwert sowie ein Minimalwert und/oder ein Mittelwert über den bestimmten Zeitraum hinweg ermittelt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that from the ion current measured value, a maximum value and a minimum value and / or an average value are determined over the given period of time. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Maximalwert und dem Minimalwert ein Differenzwert oder ein Quotientenwert gebildet werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a difference value or a quotient value is formed from the maximum value and the minimum value. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalwert, der Minimalwert, der Differenzwert, der Quotientenwert oder der Mittelwert als Ionenstromistwert verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the maximum value, the minimum value, the difference value, the quotient value or the mean value is used as the actual ion current value. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch, gekennzeichnet, dass bei Auftreten der Abweichung des Ionenstromistwerts von dem Vergleichswert der Ionenstromistwert in Richtung des Vergleichswert geregelt wird, wobei das Sollverdichtungsverhältnis als Stellgröße verwendet wird, oder dass bei Auftreten der Abweichung des Ionenstromistwerts von dem Vergleichswert in eine Notbetriebsart der Brennkraftmaschine (1) gewechselt wird, in der das Sollverdichtungsverhältnis auf ein bestimmtes Vorgabeverdichtungsverhältnis eingestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that, when the deviation of the ion current actual value from the comparison value, the ion current actual value is controlled in the direction of the comparison value, the target compression ratio being used as the manipulated variable, or if the deviation of the ion current actual value from the comparison value in FIG an emergency mode of the internal combustion engine ( 1 ) is changed, in which the target compression ratio is set to a certain default compression ratio. Brennkraftmaschine (1) mit mehreren Zylindern (2), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein in den Zylindern (2) vorliegendes Verdichtungsverhältnis mittels einer Stellvorrichtung (3) auf ein vorgegebenes Sollverdichtungsverhältnis einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ionenstromsensor (5) zur Ermittlung eines Ionenstrommesswerts in einen Brennraum während eines Arbeitsspiels der Brennkraftmaschine (1) wenigstens einem der Zylinder (2) zugeordnet ist, wobei die Brennkraftmaschine (1) dazu ausgebildet ist, die Ionenstrommessung bei definierten Betriebsbedingungen durchzuführen und bei Auftreten einer Abweichung eines auf dem Ionenstrommesswert ermittelten Ionenstromistwerts von einem für dieselben Betriebsbedingungen hinterlegten Vergleichswert auf eine Abweichung eines tatsächlichen Istverdichtungsverhältnisses von dem Sollverdichtungsverhältnis zu erkennen.Internal combustion engine ( 1 ) with several cylinders ( 2 ), in particular for carrying out the method according to one or more of the preceding claims, wherein one in the cylinders ( 2 ) present compression ratio by means of an adjusting device ( 3 ) is adjustable to a predetermined target compression ratio, characterized in that an ion current sensor ( 5 ) for determining an ionic current measured value in a combustion chamber during a working cycle of the internal combustion engine ( 1 ) at least one of the cylinders ( 2 ), wherein the internal combustion engine ( 1 ) is adapted to carry out the ion current measurement under defined operating conditions and to detect a deviation of an actual actual compression ratio from the target compression ratio when a deviation of an ion current measured value determined from the ion current measured value actual value of a stored for the same operating conditions comparison value.
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