DE102016113033A1 - Verfahren und System zur Zündungssteuerung - Google Patents

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Abstract

Verfahren und Systeme werden bereitgestellt, um Zündkerzen-Rußverschmutzung zu begegnen. Bei einem Beispiel kann ein Verfahren das Abwechseln eines oder mehrerer Verbrennungsereignisse mit vorverstelltem Zündzeitpunkt mit einem oder mehreren Verbrennungsereignissen mit Nenn-Zündzeitpunkt aufweisen. Der Ansatz erlaubt es, Überhitzung der Zündkerze und verwandte Probleme, wie zum Beispiel Klopfen, zu verringern.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Steuern einer Fahrzeugmaschine als Reaktion auf Zündkerzenverschmutzung.
  • Stand der Technik / Kurzdarstellung
  • Maschinenzündsysteme können eine Zündkerze zum Abgeben eines elektrischen Stroms zu einer Brennkammer einer Fremdzündungsmaschine zum Zünden eines Luft-Kraftstoffgemischs und Einleiten der Verbrennung aufweisen. Basierend auf Maschinenbetriebszuständen, kann Zündkerzenverschmutzung auftreten, wobei sich eine Zündspitze des Zündkerzenisolators mit Fremdstoffen, wie zum Beispiel Kraftstoff, Öl oder Ruß überzieht. Wenn die Zündkerze einmal verschmutzt ist, kann es ihr unmöglich sein, geeignete Spannung zum Auslösen von Zylinderverbrennung bereitzustellen, bis die Zündkerze ausreichend gereinigt ist oder ersetzt wird. Die Zündkerze kann zum Beispiel durch Abbrennen des Rußes, der sich auf der verschmutzten Zündkerze angesammelt hat, durch Betreiben der Maschine unter Drehzahl-Lastbedingungen, die die Temperatur der Zündkerzenspitze ausreichend erhöhen, gereinigt werden.
  • Bei modernen aufgeladenen Maschinensystemen, die einen umfangreichen dynamischen Betriebsbereich haben, wird ein Hitzebereich für Zündkerzen ausgewählt, um anormale Verbrennungsereignisse zu vermeiden, wie zum Beispiel Vorzündung bei einer weit offenen Drossel und hohen Maschinendrehzahlzuständen. Insbesondere sind die ausgewählten Zündkerzen typischerweise eine Zündkerze mit niedrigem Hitzebereich, um Vorzündung bei hohen Maschinendrehzahl- und -lastzuständen zu vermeiden. Sogar falls die Maschine mehr Zeit bei hohen Drehzahl- und Lastzuständen als eine normal angesaugte Maschine verbringt, werden die Zündkerzen immer noch nicht warm genug, um Vorzündung auszulösen. Aus demselben Grund werden die Zündkerzen aber auch nicht warm genug, um Rußablagerungen abzubrennen. Andere Versuche, dem Zündkerzenverschmutzungsproblem abzuhelfen, weisen das Vorverstellen des Zündzeitpunkts auf, um die Ablagerungen über der Zündkerze abzubrennen. Ein anderer Ansatz ist bei Yamada et al. in U.S. 6 505 605 gezeigt. Hier wird der Zündzeitpunkt als Reaktion auf Zündkerzenverschmutzung für eine Anzahl von Verbrennungsereignissen vorverstellt, wobei der Betrag an Zündvorverstellung, die geliefert wird, basierend auf einem angegebenen mittleren effektiven Druck des Zylinders eingestellt wird. Zusätzlich, um Zündkerzenverschmutzung weiter zu verringern, wird die Kraftstoffzufuhr zu dem betroffenen Zylinder eingestellt, um ein magereres Luft-Kraftstoffgemisch bereitzustellen. Die Zündzeitpunktvorverstellung und Kraftstoffeinstellung werden aufrechterhalten, bis Ruß von der verschmutzten Zündkerze abgebrannt ist, wonach Nenn-Kraftstoffversorgung und -Zündzeitpunkt wieder aufgenommen werden.
  • Die vorliegenden Erfinder haben jedoch potenzielle Probleme bei solchen Ansätzen erkannt. Als ein Beispiel kann die kontinuierliche Vorverstellung des Zündzeitpunkts bei 605‘ Maschinenklopfen verursachen. Falls der Zündzeitpunkt vorverstellt gehalten wird, um die Temperatur der Zündkerzenspitze zu erhöhen und Ruß abzubrennen, kann die erhöhte Temperatur Zylinderklopfereignisse auslösen. Andererseits, falls der Zündzeitpunkt nicht ausreichend verstellt wird und die Temperatur der Zündkerzenspitze nicht ausreichend erhöht wird, kann die Zündkerze mit Ruß verschmutzt bleiben, was zu Zylinderfehlzündungsereignissen führt. Zusätzlich kann die Maschinensteuervorrichtung in Konflikt zwischen dem Vorverstellen des Zündzeitpunkts zum Bewältigen von Zündkerzenverschmutzung und Verzögern des Zündzeitpunkts zum Bewältigen von Klopfen geraten. Ferner kann das längere Vorverstellen des Zündzeitpunkts die Maschinenkraftstoffeffizienz und Abgasemissionen beeinträchtigen.
  • Bei einem Beispiel kann den oben beschriebenen Problemen wenigstens teilweise durch ein Verfahren zum Bewältigen von Zündkerzenverschmutzung durch periodisches Vorverstellen des Zündzeitpunkts und Einfügen von Zündzeitpunktvorstellungs-Bursts beim Betrieb bei Nenn-Zündzeitpunkt begegnet werden. Ein beispielhaftes Verfahren kann Folgendes umfassen: Liefern eines ersten vorverstellten Zündzeitpunkts zu einem Zylinder für ein erstes einzelnes Verbrennungsereignis, Liefern eines Nenn-Zündzeitpunkts zu dem Zylinder für eine vorbestimmte Anzahl von Verbrennungsereignissen nach dem Liefern des ersten vorverstellten Zündzeitpunkts zu dem Zylinder, und Liefern eines zweiten vorverstellten Zündzeitpunkts zu dem Zylinder für einen zweiten einzelnen Verbrennungszyklus nach der vorbestimmten Anzahl von Verbrennungsereignissen. Auf diese Art können Rußablagerungen auf einer verschmutzten Zündkerze mit verringerter Tendenz zum Einleiten von Klopfen abgebrannt werden.
  • Bei einem Beispiel kann die Zündkerze-Rußverschmutzung basierend auf der Ausgabe eines Ionisationssensors bestimmt werden. Als Reaktion auf die Angabe von Zündkerzenverschmutzung kann ein erster vorverstellter Zündzeitpunkt zu dem betroffenen Zylinder für mindestens einen Verbrennungszyklus geliefert werden. Der Grad an Zündzeitpunktvorverstellung, der angewandt wird, und die Anzahl von Verbrennungsereignissen, über die die erste Zündzeitpunktvorverstellung angewandt wird, können zum Beispiel eingestellt werden, um die Temperatur der Zündkerzenspitze ausreichend auf eine Temperatur anzuheben, die das Abbrennen von Ruß ermöglicht. Der Zündzeitpunkt kann zum Beispiel nur für ein einziges Verbrennungsereignis vorverstellt werden. Dann kann der Zündzeitpunkt auf einen Nenn-Zündzeitpunkt (zum Beispiel MBT oder Borderline-Zündzeitpunkt) während einer vorbestimmten Anzahl von Verbrennungsereignissen zurückgestellt werden. Die vorbestimmte Anzahl kann eingestellt werden, um dem Überhitzen der Temperatur der Zündkerzenspitze und dem Einleiten von Klopfereignissen vorzubeugen. Dann kann eine zweite Zündzeitpunktvorverstellung dem Zylinder für ein oder mehrere Verbrennungsereignisse geliefert werden. Hier kann die zweite Zündzeitpunktvorverstellung (zum Beispiel in Echtzeit) basierend auf Ionisationssensorausgabe im Anschluss an das Anwenden der ersten Zündzeitpunktvorverstellung (und des Nenn-Zeitpunkts) eingestellt werden. Basierend auf der Ionisationssensorausgabe kann zum Beispiel eine Rußcharge, die auf der verschmutzten Zündkerze verbleibt, abgeleitet und ein Spielraum bis zum Klopfen kann bestimmt werden. Ein Grad von Zündzeitpunktvorverstellung, der angewandt wird, und die Anzahl von Verbrennungsereignissen, über die die zweite Zündzeitpunktvorverstellung angewandt wird, können dann eingestellt werden, um den restlichen Ruß abzubrennen, während eine Tendenz und Intensität des Klopfens verringert werden. Der Zündzeitpunkt kann dann auf den Nenn-Zündzeitpunkt zurückgestellt werden. Bei einem Beispiel, da ein Anteil der Rußcharge eventuell bereits abgebrannt wurde, als der erste vorverstellte Zündzeitpunkt angewandt wurde, kann der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt weniger vorverstellt sein als der erste vorverstellte Zündzeitpunkt.
  • Die technische Wirkung des Lieferns eines Nenn-Zündzeitpunkts zwischen dem Anwenden eines ersten und eines zweiten vorverstellten Zündzeitpunkts besteht darin, dass das Überhitzen der Zündkerze verringert werden kann. Das verringert daher die Wahrscheinlichkeit, dass Klopfen eingeleitet wird, wenn Zündzeitpunktvorverstellung verwendet wird, um Ruß abzubrennen, der sich auf einer verschmutzten Zündkerze angesammelt hat. Beim periodischen Verwenden vorverstellter Zündereignisse mit dazwischen liegenden Nennereignissen, können die Temperaturen der Zündkerzenspitze ausreichend hoch angehoben werden, um Ruß abzubrennen (und der Zündkerzenverschmutzung zu begegnen), aber nicht so hoch angehoben, dass Überhitzungsprobleme auftreten, wie zum Beispiel Klopfen, NVH und Dauerhaftigkeitsbelastungen. Durch Verbessern des Klopfspielraums der Maschine kann der Betrag an Zündzeitpunktvorverstellung, die angewandt werden kann, um den Ruß abzubrennen, ebenfalls verbessert werden. Durch Verbessern der Steuerung der Zündkerzenverschmutzung wird die Wahrscheinlichkeit von Fehlzündungen verringert. Zusätzlich können Zündkerzentemperaturen gesteuert werden, was die Wahrscheinlichkeit von Klopfereignissen verringert. Insgesamt können der Zustand der Zündkerze und ihre Lebensdauer verbessert werden.
  • Es versteht sich, dass die obige Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung näher beschrieben werden. Sie soll keine Schlüssel- oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstands aufzeigen, dessen Schutzbereich einzig durch die der detaillierten Beschreibung folgenden Ansprüche definiert wird. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf die Umsetzungen beschränkt, die irgendwelche oben oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angeführten Nachteile beheben.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt eine schematische Skizze einer Brennkraftmaschine.
  • 2 zeigt ein Flussdiagramm hohen Niveaus für das intermittierende Modulieren des Zündzeitpunkts zwischen einem vorverstellten Zeitpunkt und einem Nenn-Zeitpunkt als Reaktion auf Zündkerzenverschmutzung.
  • Die 3–4 zeigen beispielhafte Beziehungen zwischen einer Dauer des Maschinenbetriebs mit Nenn-Zeitpunkt und einem Zündkerzenverschmutzungsindikator sowie zwischen einem Grad von Zündvorverstellung, der angewandt wird, und dem Zündkerzenverschmutzungsindikator.
  • Die 5–7 zeigen beispielhafte Maschinenzündzeitpunkteinstellungen, die als Reaktion auf ein Zündkerzenverschmutzungsereignis ausgeführt werden.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Behandeln von Zündkerzenverschmutzung bei einem Maschinensystem, wie zum Beispiel bei dem Maschinensystem der 1, ohne Überhitzen der Zündkerze. Eine Maschinensteuervorrichtung kann konfiguriert sein, um eine Steuerroutine, wie zum Beispiel die Routine der 2, als Reaktion auf ein Zündkerzenverschmutzungsereignis auszuführen, um Ruß abzubrennen, der sich auf der Zündkerze ansammelt, ohne Klopfen einzuleiten. Die Steuervorrichtung kann dabei Zylinderbetrieb mit Zündvorverstellung und Zylinderbetrieb mit Nenn-Zündfunken abwechseln, bis die Zündkerzenverschmutzung behoben wurde. Ein Grad von angewandter Zündvorverstellung sowie eine Dauer des Betriebs mit Nenn-Zündfunke, die zwischen aufeinanderfolgenden Zylinderereignissen mit Zündvorverstellung verstrichen ist, können basierend auf einer Verbesserung der Angabe der Zündkerzenverschmutzung, wie zum Beispiel basierend auf der Ausgabe eines Ionensensors bestimmt (3–4), eingestellt werden. Beispielhafte Zündzeitpunkteinstellungen werden unter Bezugnahme auf die 5–7 gezeigt. Auf diese Art kann dem Verschmutzen der Zündkerze effektiver begegnet werden, ohne Klopfen zu riskieren.
  • 1 ist eine schematische Skizze, die einen Zylinder einer Mehrzylindermaschine 10 zeigt, die in einem Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs enthalten sein kann. Die Maschine 10 kann zumindest teilweise durch ein Steuersystem, das die Steuervorrichtung 12 aufweist, gesteuert werden, sowie durch Eingabe von einem Fahrzeugfahrer 130 über eine Eingabevorrichtung 132. Bei diesem Beispiel weist die Eingabevorrichtung 132 ein Gaspedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP auf. Die Brennkammer (das heißt der Zylinder) 30 der Maschine 10 kann Brennkammerwände 136 mit einem darin positionierten Kolben 138 enthalten. Der Kolben 138 kann mit der Kurbelwelle 140 derart gekoppelt sein, dass eine Wechselbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Die Kurbelwelle 140 kann über ein Zwischengetriebesystem mit mindestens einem Antriebsrad eines Fahrzeugs gekoppelt sein. Des Weiteren kann ein Anlassermotor über ein Schwungrad mit der Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, um ein Anlassen der Maschine 10 zu ermöglichen.
  • Der Zylinder 30 kann Ansaugluft über eine Reihe von Ansaugluftpassagen 142, 144 und 146 empfangen. Die Ansaugluftpassage 146 kann zusätzlich zu dem Zylinder 30 mit anderen Zylindern der Maschine 10 in Verbindung stehen. Bei einigen Ausführungsformen können eine oder mehrere der Ansaugpassagen eine Aufladevorrichtung, wie zum Beispiel einen Turbolader oder einen Auflader, aufweisen. Zum Beispiel zeigt 1 die Maschine 10, die mit einem Turbolader konfiguriert ist, der einen zwischen den Ansaugpassagen 142 und 144 angeordneten Verdichter 174 und eine entlang der Auslasspassage 148 angeordnete Auslassturbine 176 aufweist. Der Verdichter 174 kann durch die Auslassturbine 176 über eine Welle 180 zumindest teilweise angetrieben werden, wobei die Aufladevorrichtung als Turbolader konfiguriert ist. In anderen Beispielen, wie zum Beispiel, wenn die Maschine 10 mit einem Auflader versehen ist, kann die Auslassturbine 176 jedoch wahlweise weggelassen werden, wobei der Verdichter 174 durch eine mechanische Eingabe von einem Motor oder der Maschine angetrieben werden kann. Eine Drossel 20, die eine Drosselklappe 164 aufweist, kann entlang einer Ansaugpassage der Maschine vorgesehen sein, um die Durchflussrate und/oder den Druck der den Maschinenzylindern zugeführten Ansaugluft zu variieren. Die Drossel 20 kann zum Beispiel stromabwärts des Verdichters 174 angeordnet sein, wie in 1 gezeigt, oder sie kann als Alternative stromaufwärts des Verdichters 174 bereitgestellt sein.
  • Die Auslasspassage 148 kann Abgase von anderen Zylindern der Maschine 10 zusätzlich zu dem Zylinder 30 empfangen. Bei einem Beispiel kann die Auslasspassage 148 Abgas von allen Zylindern der Maschine 10 erhalten. Bei einigen Ausführungsformen kann das Abgas aus einem oder mehreren Zylindern, wie in 2 dargelegt, jedoch zu einer ersten Auslasspassage geleitet werden, während das Abgas aus einem oder mehreren anderen (verbleibenden) Zylindern zu einer zweiten, unterschiedlichen Auslasspassage geleitet werden kann, wobei die verschiedenen Auslasspassagen dann weiter stromabwärts an oder hinter einer Abgasemissionssteuervorrichtung konvergieren. Der Abgassensor 128 ist stromaufwärts einer Emissionssteuervorrichtung 178 mit der Auslasspassage 148 gekoppelt. Der Sensor 128 kann unter verschiedenen geeigneten Sensoren zur Bereitstellung einer Anzeige des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases, wie zum Beispiel einem linearen Sauerstoffsensor oder UEGO-(Universal oder Wide-Range Exhaust Gas Oxygen), einem Zweizustands-Sauerstoffsensor oder einem EGO-Sensor (wie dargestellt), einem HEGO(Heated EGO)-, einem NOx-, einem HC- oder einem CO-Sensor, ausgewählt werden. Die Emissionssteuervorrichtung 178 kann ein Dreiwegekatalysator (TWC – Three Way Catalyst), eine NOx-Falle, diverse andere Emissionssteuervorrichtungen oder Kombinationen daraus sein.
  • Die Abgastemperatur kann durch einen oder mehrere (nicht gezeigte) Temperatursensoren, die in der Auslasspassage 148 positioniert sind, geschätzt werden. Als Alternative dazu kann die Abgastemperatur auf Grundlage von Maschinenbetriebszuständen, wie zum Beispiel Drehzahl, Last, Luft/Kraftstoff-Verhältnis (AFR – Air-Fuel Ratio), Spätzündung usw. abgeleitet werden. Des Weiteren kann die Abgastemperatur durch einen oder mehrere Abgassensoren 128 berechnet werden. Es versteht sich, dass die Abgastemperatur als Alternative auch durch eine beliebige Kombination von hier angeführten Temperaturschätzungsverfahren geschätzt werden kann.
  • Jeder Zylinder der Maschine 10 kann ein oder mehrere Ansaugventile und ein oder mehrere Auslassventile enthalten. Zum Beispiel enthält der Zylinder 30 in der Darstellung mindestens ein Ansaugtellerventil 150 und mindestens ein Auslasstellerventil 156, die in einem oberen Bereich des Zylinders 30 positioniert sind. Bei einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder der Maschine 10, darunter der Zylinder 30, mindestens zwei Ansaugtellerventile und mindestens zwei Auslasstellerventile, die in einem oberen Bereich des Zylinders positioniert sind, enthalten.
  • Das Ansaugventil 150 kann durch die Steuervorrichtung 12 durch Nockenbetätigung über das Nockenbetätigungssystem 151 gesteuert werden. Ebenso kann das Auslassventil 156 durch die Steuervorrichtung 12 über das Nockenbetätigungssystem 153 gesteuert werden. Die Nockenbetätigungssysteme 151 und 153 können jeweils einen oder mehrere Nocken enthalten und können ein oder mehrere Systeme zur Nockenprofilumschaltung (CPS – Cam Profile Switching), variablen Nockensteuerung (VCT – Variable Cam Timing), variablen Ventilsteuerung (VVT) und/oder zum variablen Ventilhub (VVL – Variable Valve Lift) verwenden, die zur Änderung des Ventilbetriebs von der Steuervorrichtung 12 betätigt werden können. Die Position des Ansaugventils 150 und des Auslassventils 156 können durch Ventilpositionssensoren 155 bzw. 157 bestimmt werden. Bei alternativen Ausführungsformen kann/können das Ansaug- und/oder Auslassventil durch elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden. Der Zylinder 30 kann zum Beispiel alternativ ein Ansaugventil aufweisen, das über elektrische Ventilbetätigung gesteuert wird, und ein Abgasventil, das über Nockenbetätigung, die CPS- und/oder VCT-Systeme aufweist, gesteuert wird. Bei noch anderen Ausführungsformen können die Ansaug- und Auslassventile durch einen gemeinsamen Ventilaktuator oder ein gemeinsames Betätigungssystem oder einen variablen Ventilsteueraktuator oder ein Betätigungssytem gesteuert werden.
  • Der Zylinder 30 kann ein Verdichtungsverhältnis aufweisen, bei dem es sich um das Verhältnis von Volumen handelt, wenn sich der Kolben 138 am unteren Totpunkt oder am oberen Totpunkt befindet. Herkömmlicherweise liegt das Verdichtungsverhältnis im Bereich von 9:1 bis 10:1. Bei einigen Beispielen, in denen verschiedene Kraftstoffe verwendet werden, kann das Verdichtungsverhältnis jedoch erhöht sein. Dies kann zum Beispiel vorkommen, wenn Kraftstoffe mit höherer Oktanzahl oder Kraftstoffe mit höherer latenter Verdampfungsenthalpie verwendet werden. Das Verdichtungsverhältnis kann auch erhöht sein, wenn Direkteinspritzung aufgrund ihrer Wirkung auf das Motorklopfen verwendet wird.
  • Jeder Zylinder der Maschine 10 kann eine Zündkerze 192 zum Einleiten von Verbrennung aufweisen. Das Zündsystem 190 kann einen Zündfunken zu der Brennkammer 30 über die Zündkerze 192 als Reaktion auf das Zündungsfrühverstellungssignal SA von der Steuervorrichtung 12 bei ausgewählten Betriebsmodi bereitstellen. Insbesondere kann als Reaktion auf das Zündsignal von der Steuervorrichtung das Zündsystem 190 eine Bias-Hochspannung an der Zündkerze 192 anlegen, um Ionisationserfassung zu ermöglichen. Die Bias-Hochspannung kann an dem Funkenspalt angelegt werden und kann vor Zündspulenverweilzeit angelegt werden. Während ausgewählter Zustände kann eine zusätzliche Bias-Hochspannung während der Zündspulenverweilzeit angelegt werden. Das Zündsystem 190 kann eine oder mehrere Zündspulen und andere Schaltungen/Elektronik aufweisen, um die dazu gehörende Zündkerze zu zünden und Ionenerfassung bereitzustellen, wie zum Beispiel ein Ionenerfassungsmodul 194. Das Ionenerfassungsmodul kann einen Ionensensor aufweisen. Alternativ kann die Zündkerze zur Ionenerfassung verwendet werden. Das Laden der Zündspule kann durch eine Hochspannungsversorgung (nicht gezeigt) oder durch Batteriespannung mit Leistung versorgt werden. Die Verwendung einer erhöhten Spannung, die durch eine Hochspannungsversorgung bereitgestellt wird, kann diverse Vorteile bereitstellen, wie zum Beispiel das Verringern der Ladezeit der Zündspule und ihrer Verweilzeit, was im Allgemeinen größere Anpassungsfähigkeit des Zündzeitpunkts und/oder eine längere Ionisationserfassungsperiode erlaubt.
  • Bei einer Ausführungsform weist jede Zündkerze eine dedizierte Spule und dazu gehörende Elektronik auf, um Funkenerzeugung und Ionenerfassung bereitzustellen. Alternativ kann ein einziges Zündmodul mit mehreren Zündkerzen assoziiert sein, wobei Ionisationserfassung unter Verwenden einer Kräftepaaranordnung zum Verringern der Anzahl erforderlicher Steuerleitungen bereitgestellt wird. Die abgebildete Ausführungsform veranschaulicht eine einzelne Zündkerze in jedem Zylinder, die funktioniert, um das Kraftstoffgemisch zu zünden. Die vorliegende Offenbarung kann jedoch bei Anwendungen verwendet werden, die doppelte Zündkerzen verwenden, wobei eine oder beide Gemischzündung und/oder Ionisationserfassung bereitstellen.
  • Die Steuervorrichtung 12 kann Code aufweisen, der durch Software und/oder Hardware umgesetzt wird, um einen Ionisationsstrom der Zündkerze zu überwachen, um einen Verschmutzungszustand der Zündkerze zu erfassen. Wie unten unter Bezugnahme auf die 2–4 besprochen, kann die Steuervorrichtung 12 als Reaktion auf einen Verschmutzungszustand der Zündkerze diverse korrigierende Aktionen oder Steuervorgehensweisen anwenden, um Ruß, der sich auf der verschmutzten Zündkerze abgelagert hat, abzubrennen. Steuervorgehensweisen zum Entfernen von Zündkerzenablagerungen weisen periodisches Vorverstellen des Zündzeitpunkts auf, wobei die periodischen Zündvorverstellungsereignisse von dazwischen eingefügten Nenn-Zündereignissen durchsetzt sind. Das/die Zündvorverstellungsereignis(se) wird/werden verwendet, um Hitze schnell zu der Zündkerze zu übertragen, wodurch die Temperatur der Zündkerzenspitze erhöht und der angesammelte Ruß abgebrannt wird. Das/die intermittierende(n) Nenn-Zündereignis(se) werden verwendet, um die Temperatur der Zündkerzenspitze zu steuern und Überhitzen zu verringern, wodurch Klopfen, NVH und Zündkerzen-Dauerhaftigkeitbesorgnisse verringert werden.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder der Maschine 10 mit einer oder mehreren Kraftstoffeinspritzdüsen ausgelegt sein, um ihnen Kraftstoff zuzuführen. Als nicht einschränkendes Beispiel enthält der Zylinder 30 in der Darstellung eine Kraftstoffeinspritzdüse 166. Die Kraftstoffeinspritzdüse 166 ist direkt mit dem Zylinder 30 gekoppelt gezeigt, um Kraftstoff direkt in diese proportional zur Impulsbreite eines Signals FPW, das von der Steuervorrichtung 12 über einen elektronischen Treiber 168 empfangen wird, einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzdüse 166 die so genannte Direkteinspritzung (im Folgenden auch „DI“ (Direct Injection) genannt) von Kraftstoff in den Verbrennungszylinder 30 bereit. Obgleich 1 die Einspritzdüse 166 als eine seitliche Einspritzdüse zeigt, kann sie auch über dem Kolben liegend, zum Beispiel nahe der Position der Zündkerze 192, positioniert sein. Durch solch eine Position können das Mischen und die Verbrennung verbessert werden, wenn die Maschine mit einem Kraftstoff auf Alkoholbasis betrieben wird, was auf die geringere Flüchtigkeit einiger Kraftstoffe auf Alkoholbasis zurückzuführen ist. Als Alternative dazu kann die Einspritzdüse oben liegend und in der Nähe des Ansaugventils positioniert sein, um das Mischen zu verbessern. Es versteht sich, dass bei einer alternativen Ausführungsform die Einspritzdüse 166 eine Saugkanaleinspritzdüse sein kann, die dem Ansaugkanal stromaufwärts des Zylinders 30 Kraftstoff zuführt.
  • Es versteht sich, dass bei noch weiteren Ausführungsformen der Motor durch Einspritzung einer variablen Kraftstoffmischung oder von Klopfen/Vorzündung unterdrückendem Fluid über zwei Kraftstoffeinspritzdüsen (eine Direkt-Einspritzdüse 166 und eine Saugkanaleinspritzdüse) und Variieren einer relativen Einspritzmenge von jeder Einspritzdüse betrieben werden kann.
  • Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzdüse 166 über ein Hochdruckkraftstoffsystem 80, das Kraftstofftanks, Kraftstoffpumpen und eine Kraftstoff-Verteilerleitung enthält, zugeführt werden. Als Alternative dazu kann Kraftstoff durch eine einstufige Kraftstoffpumpe auf niedrigerem Druck zugeführt werden, wobei die Zeitsteuerung der Kraftstoffdirekteinspritzung während des Verdichtungshubs begrenzter sein kann als bei Verwendung eines Hochdruckkraftstoffsystems. Obgleich dies nicht gezeigt wird, können die Kraftstofftanks des Weiteren einen Druckwandler aufweisen, der der Steuervorrichtung 12 ein Signal zuführt.
  • Kraftstoff kann dem Zylinder durch die Einspritzdüse(m) während eines einzigen Motorzyklus des Zylinders zugeführt werden. Des Weiteren kann die Verteilung und/oder die relative von der (den) Einspritzdüse(n) zugeführte Kraftstoffmenge mit den Betriebsbedingungen variieren. Zum Beispiel kann die Verteilung mit einer Änderungsrate einer Zylinderluftladung, einer Art eines anomalen Zylinderverbrennungsereignisses (wie zum Beispiel ob ein Zylinderfehlzündungsereignis, Klopfereignis oder Vorzündungsereignis vorliegt) variieren. Des Weiteren können bei einem einzigen Verbrennungsereignis Mehrfacheinspritzungen des zugeführten Kraftstoffs pro Zyklus durchgeführt werden. Die Mehrfacheinspritzungen können während des Verdichtungshubs, Ansaughubs oder irgendeiner angemessenen Kombination davon durchgeführt werden.
  • Wie oben beschrieben, zeigt 1 nur einen einzigen Zylinder einer Mehrzylindermaschine. Somit kann jeder Zylinder analog seinen eigenen Satz von Ansaug-/Auslassventilen, Kraftstoffeinspritzdüse(n), Zündkerze usw. enthalten.
  • Kraftstofftanks im Kraftstoffsystem 80 können Kraftstoff oder Klopfen/Vorzündung unterdrückende Fluide mit verschiedenen Qualitäten, wie zum Beispiel verschiedene Zusammensetzungen, enthalten. Diese Unterschiede können unterschiedlichen Alkoholgehalt, unterschiedlichen Wassergehalt, unterschiedliche Oktanzahl, unterschiedliche Verdampfungswärme, unterschiedliche Kraftstoffmischungen und/oder Kombinationen davon usw. aufweisen. Bei einem Beispiel könnten Kraftstoffe oder Klopfen/Vorzündung unterdrückende Fluide mit unterschiedlichem Alkoholgehalt einen Kraftstoff, bei dem es sich um Benzin handelt, und einen anderen, bei dem es sich um Ethanol oder Methanol handelt, aufweisen. Bei einem anderen Beispiel kann die Maschine Benzin als eine erste Substanz und eine alkoholhaltige Kraftstoffmischung, wie etwa E85 (etwa 85 % Ethanol und 15 % Benzin) oder M85 (etwa 85 % Methanol und 15 % Benzin) als eine zweite Substanz verwenden. Andere alkoholhaltige Kraftstoffe könnten eine Mischung aus Alkohol und Wasser, eine Mischung aus Alkohol, Wasser und Benzin usw. sein. In noch einem anderen Beispiel können beide Kraftstoffe Alkoholgemische sein, wobei der erste Kraftstoff ein Benzinalkoholgemisch mit einem geringeren Alkoholverhältnis als ein Benzinalkohlgemisch eines zweiten Kraftstoffs mit einem größeren Alkoholverhältnis, wie zum Beispiel E10 (ca. 10% Ethanol) als ein erster Kraftstoff und E85 (ca. 85% Ethanol) als ein zweiter Kraftstoff sein kann. In noch einem anderen Beispiel kann einer der Fluide Wasser enthalten, während das andere Fluid Benzin oder ein Alkoholgemisch ist. Darüber hinaus können sich der erste und der zweite Kraftstoff auch bezüglich anderer Kraftstoffqualitäten, wie zum Beispiel einer unterschiedlichen Temperatur, Viskosität, Oktanzahl, latenter Verdampfungsenthalpie usw., unterscheiden. Noch weitere Vorzündung unterdrückende Fluide können Wasser, Methanol, Waschflüssigkeit (die ein Gemisch aus ca. 60% Wasser und 40% Methanol ist) usw. aufweisen.
  • Darüber hinaus können Kraftstoffeigenschaften des Kraftstoffs oder des Vorzündung unterdrückenden Fluids, der bzw. das im Kraftstofftank gespeichert ist, häufig variieren. In einem Beispiel kann ein Fahrer den Kraftstofftank einen Tag mit E85 auffüllen und den nächsten mit E10 und den nächsten mit E50. Die täglichen Schwankungen beim Auftanken können somit zu häufig variierenden Kraftstoffzusammensetzungen führen, wodurch die durch die Einspritzdüse 166 gelieferte Kraftstoffzusammensetzung beeinflusst wird.
  • Die Maschine 10 kann weiterhin einen (wie dargestellt) oder mehrere Klopfsensoren 90 enthalten, die entlang eines Körpers der Maschine (zum Beispiel entlang eines Motorblocks) verteilt sind. Falls vorhanden, können die mehreren Klopfsensoren symmetrisch oder asymmetrisch entlang des Motorblocks verteilt sein. Der Klopfsensor 90 kann ein Beschleunigungsmesser, ein Ionisationssensor oder ein Schwingungssensor sein. Bei einem Beispiel kann die Steuervorrichtung 12 konfiguriert sein, um Maschinenblockschwingungen, die aufgrund von Klopfen erzeugt werden, zu erfassen und von denjenigen zu unterscheiden, die auf Vorzündung zurückzuführen sind, und zwar basierend auf der Ausgabe (zum Beispiel Signalzeitpunkt, Amplitude, Stärke, Frequenz usw.) des einen oder der mehreren Klopfsensoren 90. Die Steuervorrichtung kann die Sensorausgaben in verschiedenen Zeitfenstern bewerten, die zylinderspezifisch sind und auf der Art der erfassten Schwingungen basieren. Das Klopfen kann zum Beispiel durch Klopfsensorausgaben identifiziert werden, die in einem Kurbelwinkelfenster erfasst werden, das nach der Zündung liegt, während Vorzündung in einem Kurbelwinkelfenster erfasst wird, das vor der Zündung liegt. Als ein anderes Beispiel kann Klopfen als Reaktion auf Klopfsensorausgabe in dem späteren Fenster als oberhalb eines Klopfschwellenwerts liegend angegeben werden, während Vorzündung als Reaktion auf Klopfsensorausgabe in dem früheren Fenster als oberhalb eines Vorzündungsschwellenwerts liegend angegeben werden kann, wobei der Vorzündungsschwellenwert größer ist als der Klopfschwellenwert.
  • Bei weiteren Beispielen kann die Steuervorrichtung 12 konfiguriert sein, um den Ursprung der Schwingungen basierend auf der Ausgabe (zum Beispiel Signalzeitpunkt, Amplitude, Stärke, Frequenz usw.) eines oder mehrerer Klopfsensoren sowie einer Änderungsrate eines Parameters, der eine Zylinderluftcharge angibt, wie zum Beispiel einer Änderungsrate eines Krümmerdrucks (MAP), einer Änderung einer Krümmerluftflussrate (MAF) usw. zu erfassen und zu unterscheiden.
  • Es versteht sich, dass, obgleich 1 die Verwendung von Klopfsensoren zur Erfassung von Motorblockschwingungen vorschlägt, bei alternativen Beispielen andere Beschleunigungsmesser, Schwingungsmesser, Ionisationssensoren oder Drucksensoren innerhalb des Zylinders verwendet werden können, um die Schwingungen zu erfassen. Ferner können die Beschleunigungsmesser, Schwingungssensoren, Drucksensoren innerhalb des Zylinders und Ionisationssensoren ebenfalls verwendet werden, um ein Zylinderfehlzündungsereignis (wie zum Beispiel ein Zylinderfehlzündungsereignis, das durch Verschmutzung der Zündkerze ausgelöst wird) anzugeben und das Fehlzündungsereignis von Klopf- oder Vorzündungsereignissen zu unterscheiden.
  • In der Darstellung von 1 ist die Steuervorrichtung 12 ein Mikrocomputer, der eine Mikroprozessoreinheit 106, Eingangs-/Ausgangs-Ports (E/A) 108, ein in diesem bestimmten Beispiel als Nurlesespeicherchip (ROM) 110 gezeigtes elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 112, einen Erhaltungsspeicher (KAM) 114 und einen Datenbus aufweist. Die Steuervorrichtung 12 kann neben den zuvor besprochenen Signalen diverse Signale von mit der Maschine 10 gekoppelten Sensoren erhalten, darunter Messung der eingeleiteten Luftmasse (MAF) von dem Luftmassensensor 122; die Motorkühlmitteltemperatur (ECT) von dem mit dem Kühlmantel 118 gekoppelten Temperatursensor 116; ein Profilzündungsaufnahmesignal (PIP) von dem mit der Kurbelwelle 140 gekoppelten Hall-Sensor 120 (oder Sensor anderer Art); die Drosselklappenstellung (TP) von einem Drosselklappenstellungssensor; ein Absolutkrümmerdrucksignal (MAP), von dem Sensor 124, Zylinder-Kraftstoff-Luft-Verhältnis von dem EGO-Sensor 128, Zündkerzenionisationsstrom von einem Ionisationssensor des Ionisationserfassungsmoduls 194 und anomale Verbrennung von einem Klopfsensor 90 und einem Kurbelwellenbeschleunigungssensor. Das Signal der Maschinendrehzahl, RPM, kann durch die Steuervorrichtung 12 aus dem Signal PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann dazu verwendet werden, eine Angabe des Vakuums oder des Drucks in dem Ansaugkrümmer bereitzustellen. Es können noch weitere Sensoren, wie zum Beispiel Zylinderdrucksensoren, Klopfsensoren und/oder Vorzündungssensoren mit der Maschine 10 (zum Beispiel einem Körper der Maschine) gekoppelt sein, um die Identifizierung anomaler Verbrennungsereignisse zu unterstützen. Die Steuervorrichtung 12 empfängt Signale von den diversen Sensoren der 1 und verwendet die diversen Aktuatoren der 1, um den Maschinenbetrieb basierend auf den empfangenen Signalen und Anweisungen, die in einem Speicher der Steuervorrichtung gespeichert sind, einzustellen.
  • Das Nurlesespeicher-Speichermedium 110 kann mit rechnerlesbaren Daten programmiert sein, die Anweisungen darstellen, die durch den Prozessor 106 zur Durchführung der unten beschriebenen Verfahren sowie anderer Varianten, die erwartet, aber nicht speziell angeführt werden, ausführbar sind.
  • Unter Bezugnahme auf 2 ist ein beispielhaftes Verfahren 200 zum periodischen Vorverstellen des Zündzeitpunkts von einem Nenn-Zündzeitpunkt als Reaktion auf eine Angabe von Verschmutzung einer Zündkerze beschrieben. Die periodischen Zündvorverstellungsereignisse werden verwendet, um die Zündkerze ausreichend zu erhitzen, um angesammelten Ruß abzubrennen. Diese periodischen Zündvorverstellungsereignisse sind durch dazwischen liegende Nenn-Zündereignisse getrennt, die das Steuern der Temperatur der Zündkerzenspitze besser ermöglichen. Anweisungen zur Durchführung des Verfahrens 200 und der restlichen der hier enthaltenen Verfahren können durch eine Steuervorrichtung basierend auf in einem Speicher der Steuervorrichtung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit Signalen, die von Sensoren des Maschinensystems, wie etwa den oben mit Bezug auf 1 beschriebenen Sensoren, empfangen werden, ausgeführt werden. Die Steuervorrichtung kann Maschinenaktuatoren des Maschinensystems einsetzen, um den Maschinenbetrieb gemäß den unten beschriebenen Verfahren einzustellen.
  • Bei 202 weist das Verfahren das Schätzen und/oder Messen von Maschinenbetriebszuständen auf. Die geschätzten Zustände können zum Beispiel Maschinendrehzahl, Maschinenlast, Maschinentemperatur, Abgastemperatur, Zündkerzenionisationsstrom, Klopfsensorausgabe usw. aufweisen.
  • Bei 204 kann basierend auf Maschinenbetriebszuständen bestimmt werden, ob eine Angabe einer Zündkerzenverschmutzung vorliegt. Zum Beispiel kann die Zündkerzenverschmutzung basierend auf dem Auftreten eines oder mehrerer Zylinderfehlzündungsereignisse angegeben werden. Bei einem anderen Beispiel kann Zündkerzenverschmutzung basierend auf dem Ionisationsstrom der Zündkerze oder der Ausgabe eines Ionensensors, der mit der Zündkerze gekoppelt ist, angegeben werden. Falls der Ionisationsstrom zu Beispiel höher ist als ein Schwellenwert, kann Zündkerzenverschmutzung aufgrund von Rußansammlung bestimmt werden. Daher überschreitet ein Ionisationssignal des stationären Zustands (zum Beispiel Strom) vor dem Erregen der Zündspule der Zündkerze, hier auch Vorverweilphase genannt, den Schwellenwert. Das Vorverweil-Ionisationssignal stellt eine Messung des Nebenschlusswiderstands bereit, der geringer wird, während sich kohlenstoffhaltige Ablagerungen (Ruß) auf der Zündkerze bilden. Falls der Ionisationsstrom höher ist als der Schwellenwert, gibt das einen erhöhten Nebenschlusswiderstand aufgrund von Zündkerzenverschmutzung an.
  • Falls keine Angabe von Zündkerzenverschmutzung besteht, weist das Verfahren bei 206 das Aufrechterhalten des Maschinenbetriebs mit einem Nenn-Zündzeitpunkt auf (oder einem alternativen Zündzeitpunkt basierend auf Maschinenbetriebszuständen). Zum Beispiel kann der Zündzeitpunkt an oder um MBT oder Borderline-Zeitpunkt (BDL) gehalten werden.
  • Falls eine Angabe der Zündkerzenverschmutzung existiert, weist das Verfahren das Einstellen eines Diagnosecodes bei 208 auf. Der Diagnosecode gibt an, dass die Zündkerze aufgrund von Rußansammlung verschmutzt ist, und dass der Ruß abgebrannt werden muss. Der Diagnosecode kann daher aufrechterhalten werden, bis die Zündkerze ausreichend gereinigt ist. Wie unten erläutert, kann die Zündkerze durch periodisches Vorverstellen des Zündzeitpunkts von einem Nenn-Zündzeitpunkt und dann Wiederaufnehmen des Nenn-Zündzeitpunkts gereinigt werden.
  • Bei 210, vor dem Einleiten der Zündkerzenreinigung, kann bestimmt werden, ob die Maschinenlast unterhalb einer Schwellenlast liegt. Insbesondere kann bestimmt werden, dass die Maschine unterhalb einer maximalen Last oder einer maximalen Drehmomentausgabe arbeitet. Es kann zum Beispiel bestimmt werden, dass die Maschine mit weniger als weit offener Drossel (WOT) arbeitet. Durch Ausführen der Zündkerzenreinigung unter Verwenden periodischer Zündvorverstellungsereignisse während weniger belasteten Maschinenzuständen (das heißt, während niedrigen bis mäßigen Lastniveaus), kann Maschinenbeschädigung aufgrund von Überhitzung der Zündkerze, Klopfen, Vorzündung und/oder NVH verringert werden. Falls die Maschinenlast an oder oberhalb der Schwellenlast ist, kann bei 212 die Zündkerzenreinigung unter Verwenden periodischer Zündvorverstellung verzögert werden, bis die Maschinenlast in dem gewünschten Lastbereich ist.
  • Bei Bestätigung, dass die Maschinenlast in dem gewünschten Bereich ist, wird eine Zündkerzenreinigungsroutine eingeleitet. Insbesondere weist das Verfahren bei 214 das Bestimmen eines Betrags und Dauer einer Zündvorverstellung für einen ersten vorverstellten Zündzeitpunkt basierend auf Maschinenbetriebszuständen auf, die Ionensensorausgabe und/oder Maschinentemperatur und/oder Maschinenlast und/oder AGR-Prozentsatz und/oder Feuchtigkeit und/oder Kraftstoffoktanzahl und/oder Luft-Kraftstoffverhältnis und/oder Luftladungstemperatur aufweisen. Während zum Beispiel die Ausgabe des Ionensensors über den Schwellenwert steigt (und die Angabe von Zündkerzenverschmutzung ein höheres Niveau an Ruß auf der verschmutzten Zündkerze angibt), kann der Betrag (der Grad) von angewandter Zündvorverstellung erhöht werden. Zusätzlich oder optional kann die Zündvorverstellung für eine erste Anzahl von Verbrennungsereignissen angewandt werden. Als ein anderes Beispiel, bei leichteren Maschinenlasten, wobei die Maschine nicht Borderline-begrenzt ist, kann der Zündzeitpunkt vom MBT-Zeitpunkt vorverstellt werden. Vergleichsweise, falls die Maschine Borderline-begrenzt ist, kann der Betrag an Zündverzögerung, die angewandt wird, niedriger sein als die bei einem leicht belasteten Zustand. Bei einem anderen Beispiel kann mit Zunehmen der Luftladungstemperatur der Grad der Zündvorverstellung für ein erstes vorverstelltes Zündereignis verringert werden. Als noch ein anderes Beispiel kann mit Zunehmen der Maschinentemperatur der Grad der Zündvorverstellung für ein erstes vorverstelltes Zündereignis verringert werden. Als noch ein anderes Beispiel kann mit Zunehmen der Menge (oder des Prozentsatzes) an AGR, die in der Maschine verwendet wird (das heißt mit zunehmender Maschinenverdünnung) der Grad der Zündvorverstellung für ein erstes vorverstelltes Zündereignis erhöht werden. Als noch ein anderes Beispiel kann, während eine abgeleitete Kraftstoffoktanzahl oder Ladefeuchtigkeit (zum Beispiel Umgebungsfeuchtigkeit) der Maschine zunimmt, der Grad an Zündvorverstellung für ein erstes vorverstelltes Zündereignis erhöht werden. Ferner kann der Grad an Zündvorverstellung basierend darauf eingestellt werden, ob die Maschine Borderline-zündbegrenzt ist oder nicht, und ferner basierend auf wie weit die Maschine an Borderline-Zünden begrenzt ist. Die Menge und Anzahl anfänglicher vorverstellter Zündereignisse kann daher derart ausgewählt werden, dass sie eine Temperatur einer Zündkerzenspitze ausreichend auf ein Niveau erhöht, das es erlaubt, einen signifikanten Anteil des angesammelten Rußes abzubrennen.
  • Bei einigen Beispielen kann ein Ionenerfassungssignal verwendet werden, um eine Menge an Hitze in der Zündkerze anzugeben oder abzuleiten. Ferner, wie unten besprochen, kann es möglich sein, einen Anstieg der Temperatur der Zündkerzenspitze mit dem Ionensignal zu schätzen, was dann als ein Feedbackmechanismus verwendet werden kann, um den Grad an Zündvorverstellung und die Anzahl von Verbrennungsereignissen des Anwendens des ersten vorverstellten Zündzeitpunkts (und/oder des darauf folgenden Nenn-Zündzeitpunkts) zu variieren.
  • Der Grad an Zündvorverstellung, der angewandt wird, kann ebenfalls basierend auf einer Klopf- oder Vorzündungshistorie der Maschine eingestellt werden, wie von der Zählung der Vorzündung und/oder des Klopfens der Maschine angegeben. Falls die Maschine zum Beispiel eine höhere Klopf- oder Vorzündungszählung hat, kann bestimmt werden, dass die Maschine eine höhere Neigung zum Klopfen oder zur Vorzündung hat. Um folglich die Wahrscheinlichkeit des Einleitens von Klopfen und/oder Vorzündung während des Reinigens der Zündkerze zu verringern, kann der Grad an Zündvorverstellung für ein erstes vorverstelltes Zündereignis verringert und/oder eine Anzahl anfänglicher Zündvorverstellungsereignisse, die angewandt werden, verringert werden. Ferner, falls die Maschine klopft oder vorzündet, würde naturgemäß mehr Hitze in die Zündkerze gegeben.
  • Der Betrag an vorverstelltem Zündzeitpunkt, der erforderlich ist, um die Temperatur der Zündkerzenspitze zu erhöhen, wäre daher niedriger.
  • Bei 216 weist das Verfahren das Liefern eines ersten vorverstellten Zündzeitpunkts zu dem von Zündkerzenverschmutzung betroffenen Zylinder während (mindestens) eines ersten einzelnen Verbrennungsereignisses mit dem Betrag oder dem Grad an Zündvorverstellung, die/der bei 214 bestimmt wurde, auf. Hier wird das Liefern als Reaktion auf die Angabe von Zündkerzenverschmutzung aufgrund von Rußansammlung ausgeführt. Bei einigen Beispielen kann das Verfahren ferner das Vorverstellen des Zündzeitpunkts für ein oder mehrere Verbrennungsereignisse nach dem ersten einzelnen Verbrennungsereignis aufweisen. Die Anzahl des einen oder der mehreren Verbrennungszyklen kann auf der Angabe von Zündkerzenverschmutzung, wie bei 214 bestimmt, basieren. Zusätzlich können der eine oder die mehreren Verbrennungszyklen auf einer Temperatur der Zündkerzenspitze basieren. Falls die Temperatur der Zündkerzenspitze zum Beispiel nicht ausreichend angehoben wird, nachdem der erste vorverstellte Zündzeitpunkt für das erste einzelne Verbrennungsereignis geliefert wurde, kann die Anzahl von Zündvorverstellungsereignissen erhöht werden. Bei einem Beispiel kann die Steuervorrichtung den ersten vorverstellten Zündzeitpunkt zu dem betroffenen Zylinder für ein erstes einzelnes Verbrennungsereignis liefern, und dann den ersten vorverstellten Zündzeitpunkt zu einem oder mehreren Zylindern für einen oder mehrere Verbrennungszyklen in Echtzeit basierend auf einer Temperatur der Zündkerzenspitze, die bei dem oder unmittelbar nach dem Liefern des ersten vorverstellten Zündzeitpunkts geschätzt oder gemessen wird, erweitern. Mit anderen Worten kann der erste vorverstellte Zündzeitpunkt für eine erste Anzahl von Verbrennungsereignissen geliefert werden.
  • Bei 218, während des Lieferns des ersten vorverstellten Zündzeitpunkts und Ausführens des periodischen Gebrauchs des vorverstellten Zündens, können Klopf- und Vorzündungserfassung vorübergehend für den betroffenen Zylinder deaktiviert werden. Klopf- und Vorzündungserfassung (und Minderung) können daher für restliche Maschinenzylinder beibehalten werden. Die Ausgabe eines Klopfsensors kann zum Beispiel vorübergehend unberücksichtigt bleiben, sogar wenn sie höher ist als ein Klopf- oder Vorzündungsschwellenwert. Alternativ können die Klopf- und Vorzündungserfassung erlaubt werden, aber die Klopf- und Vorzündungsminderung kann vorübergehend deaktiviert werden. Sogar wenn eine Klopfsensorausgabe zum Beispiel höher ist als ein Klopfschwellenwert, kann die Zündverzögerung nicht angewandt werden, um dem Klopfen während einer Dauer, während der die periodische Zündvorverstellung geliefert wird, zu begegnen. Ebenso, falls eine Klopfsensorausgabe zum Beispiel höher ist als ein Vorzündungsschwellenwert, kann die Anreicherung des Zylinders nicht angewandt werden, um dem Vorzünden während einer Dauer, während der periodische Zündvorverstellung geliefert wird, zu begegnen. Durch vorübergehendes Deaktivieren der Klopfsteuerung, während Zündkerzenverschmutzung in einem Zylinder unter Verwenden von periodischer Zündvorverstellung behoben wird, können Konflikte an der Steuervorrichtung zwischen Zündkerzenreinigung unter Verwenden von Zündvorverstellung und Klopfminderung unter Verwenden von Zündverzögerung verringert werden. Mit anderen Worten „bekämpfen“ Klopf- und Vorzündungssteuermodule ein Zündkerzenreinigungsmodul der Steuervorrichtung nicht.
  • Bei 220 weist das Verfahren das Schätzen oder Messen einer Temperatur der Zündkerzenspitze auf. Zusätzlich können ein oder mehrere andere Maschinenparameter gemessen oder geschätzt werden, wie zum Beispiel Maschinentemperatur, Luftladungstemperatur, Abgastemperatur usw. Bei 222 weist das Verfahren nach dem Liefern des ersten vorverstellten Zündzeitpunkts zu dem Zylinder für das erste einzelne Verbrennungsereignis (oder die erste Anzahl von Verbrennungsereignissen) das Liefern von Nenn-Zündzeitpunkt zu dem Zylinder während einer Anzahl von Verbrennungsereignissen auf. Dabei kann der Nenn-Zündzeitpunkt für eine zweite Anzahl von Verbrennungsereignissen geliefert werden. Die zweite Anzahl von Verbrennungsereignissen, über die der Nenn-Zündzeitpunkt geliefert wird, kann mindestens auf der Temperatur der Zündkerzenspitze basieren. Ferner kann die Anzahl von Verbrennungsereignissen, über welche der Nenn-Zündzeitpunkt geliefert wird, auf der Ionisationssensorausgabe und/oder Luftladungstemperatur und/oder Maschinentemperatur und/oder Temperatur der Zündkerzenspitze basieren. Die Anzahl kann in Echtzeit eingestellt werden, wie zum Beispiel basierend auf der Ionisationssensorausgabe und/oder Luftladungstemperatur und/oder Maschinentemperatur und/oder dem AGR-Prozentsatz (oder der AGR-Verdünnung) und/oder der Kraftstoffoktanzahl und/oder dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis und/oder der Temperatur der Zündkerzenspitze, die unmittelbar nach dem Liefern des ersten vorverstellten Zündzeitpunkts geschätzt wird.
  • Insbesondere kann die Anzahl von Verbrennungsereignissen eingestellt werden, um Überhitzen der Zündkerze und Auslösen anormaler Verbrennungsereignisse, wie zum Beispiel Klopfen oder Vorzündung aufgrund des Überhitzens zu verringern. Wenn zum Beispiel die Temperatur einer Zündkerzenspitze zunimmt (zum Beispiel über eine Schwellentemperatur nach dem Liefern des ersten vorverstellten Zündzeitpunkts), kann die zweite Anzahl von Verbrennungsereignissen, über die der Nenn-Zeitpunkt geliefert wird, erhöht werden. Bei alternativen Beispielen kann als Reaktion auf das Ansteigen der Luftladungstemperatur oder Maschinentemperatur über jeweilige Schwellenwerte die Dauer des Lieferns des Nenn-Zeitpunkts erhöht werden. Während Nenn-Zündzeitpunkt zu dem betroffenen Zylinder geliefert wird, können Klopf- und Vorzündungserfassung wieder aktiviert werden. Das erlaubt es, Klopfen oder Vorzündung in dem betroffenen Zylinder zu diagnostizieren. Falls eine Klopfsensorausgabe höher ist als ein Vorzündungsschwellenwert, während dem Zylinder Nenn-Zündzeitpunkt geliefert wird, kann Zylinderanreicherung angewandt werden, um der Vorzündung zu begegnen, während Nenn-Zündzeitpunkt geliefert wird, oder während der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt (nach dem Nenn-Zündzeitpunkt) geliefert wird. Hier ist die Anreicherung auf den betroffenen Zylinder allein beschränkt und wird nicht auf die anderen Maschinenzylinder erweitert. Ebenso, falls die Klopfsensorausgabe höher ist als ein Klopfschwellenwert, während dem Zylinder Nenn-Zündzeitpunkt geliefert wird, kann Zündverzögerung angewandt werden, um diesem Klopfen zu begegnen. Alternativ können der Grad der Vorverstellung und die Anzahl der Verbrennungsereignisse für den zweiten vorverstellten Zündzeitpunkt (wie unten besprochen) eingestellt werden.
  • Bei 224 kann Ionensensorausgabe empfangen werden. Basierend auf der Ionensensorausgabe kann ein Rußpegel auf der verschmutzten Zündkerze abgeleitet werden. Die Rußcharge der Zündkerze kann zum Beispiel basierend auf dem Ionisationsstrom der Zündkerze in Bezug auf einen Schwellenwert geschätzt werden.
  • Bei 226 kann basierend auf der Ionensensorausgabe bestimmt werden, ob sich die Zündkerzenverschmutzung verbessert hat. Bei einem Beispiel kann bestimmt werden, dass sich die Zündkerzenverschmutzung verbessert hat, falls ein Abfallen des geschätzten Rußpegels der verschmutzten Zündkerze besteht, wie basierend auf dem Ionisationsstrom der betroffenen Zündkerze bestimmt wird. Als ein Beispiel kann die jüngste Rußpegelschätzung mit dem Rußpegel, der in dem Zeitpunkt der Angabe der Zündkerzenverschmutzung (bei 204) geschätzt wurde, verglichen werden. Falls die jüngste Rußpegelschätzung niedriger ist als die anfängliche Schätzung (oder um mehr als eine Schwellenmenge niedriger), kann bestimmt werden, dass sich die Zündkerzenverschmutzung verbessert hat.
  • Falls die jüngste Rußpegelschätzung nicht ausreichend niedriger ist als die anfängliche Schätzung (zum Beispiel um weniger als die Schwellenmenge niedriger), kann bestimmt werden, dass sich die Zündkerzenverschmutzung nicht verbessert hat. Bei 228 geht das Verfahren folglich zur Lieferung eines zweiten vorverstellten Zündzeitpunkts zu dem betroffenen Zylinder während mindestens eines zweiten einzelnen Verbrennungsereignisses weiter, nachdem der Nenn-Zeitpunkt für eine Anzahl von Verbrennungsereignissen geliefert wurde. Zusätzlich kann das Liefern des zweiten vorverstellten Zündzeitpunkts für eine dritte Anzahl von Verbrennungsereignissen erweitert werden. Hier ist der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt weniger vorverstellt (von dem Nenn-Zündzeitpunkt) als der erste vorverstellte Zündzeitpunkt. Durch Verringern des Grads an Vorverstellung des zweiten vorverstellten Zündzeitpunkts in Bezug auf den ersten vorverstellten Zündzeitpunkt, während der erste vorverstellte Zündzeitpunkt und der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt mit einem Nenn-Zündzeitpunkt-Burst getrennt werden, kann die Temperatur der Zündkerzenspitze ausreichend erhöht werden, um angesammelten Ruß von der Zündkerze abzubrennen, ohne die Zündkerze zu überhitzen. Zusätzlich, während des Lieferns des zweiten vorverstellten Zündzeitpunkts, können Klopf- und Vorzündungserfassung vorübergehend (nur für den betroffenen Zylinder) deaktiviert werden, wie oben bei 218 besprochen.
  • Als Reaktion auf die unzureichende Verbesserung der Behebung der Zündkerzenverschmutzung im Anschluss an das Liefern des ersten vorverstellten Zündzeitpunkts, können der Grad der Zündvorverstellung, der an dem zweiten vorverstellten Zündzeitpunkt geliefert wird, sowie die dritte Anzahl von Verbrennungsereignissen, über die der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt geliefert wird, wie unter Bezugnahme auf die Diagramme der 3–4 erläutert, eingestellt werden. Der Grad an Zündvorverstellung und/oder die dritte Anzahl von Verbrennungsereignissen können in Echtzeit basierend auf der Ionisationssensorausgabe und/oder der Luftladungstemperatur und/oder der Temperatur der Zündkerzenspitze und/oder der Maschinentemperatur, die im Anschluss an das Liefern des ersten vorverstellten Zündzeitpunkts und des Lieferns des Nenn-Zündzeitpunkt geschätzt wird, eingestellt werden. Bei dem abgebildeten Beispiel wird der Grad der Zündvorverstellung erhöht (während der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt weniger vorverstellt gehalten wird als der erste vorverstellte Zündzeitpunkt), und/oder die dritte Anzahl von Verbrennungsereignissen kann erhöht werden. Ein intensiverer zweiter Impuls mit weiter vorverstelltem Zündzeitpunkt kann daher angewandt werden, und/oder ein längerer zweiter Impuls vorverstellten Zündzeitpunkts kann angewandt werden. Ferner kann eine Kombination aus einem längeren und intensiveren zweiten Impuls von Zündvorverstellung geliefert werden.
  • Es ist klar, dass sowohl der erste als auch der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt in Bezug auf den Nenn-Zündzeitpunkt vorverstellt werden. Bei einem Beispiel weist der Nenn-Zündzeitpunkt MBT auf, und der erste und der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt werden ab MBT vorverstellt. Bei einem anderen Beispiel weist der Nenn-Zündzeitpunkt Borderline-Zeitpunkt (BDL) auf, und der erste und der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt sind ab BDL vorverstellt.
  • Falls die jüngste Rußpegelschätzung ausreichend niedriger ist als die anfängliche Schätzung (zum Beispiel um mehr als die Schwellenmenge niedriger), geht das Verfahren zu 230, um zu bestimmen, ob die Zündkerze gereinigt wurde. Es kann folglich bestimmt werden, ob der Zündkerzen-Rußpegel unter einen bestimmten Pegel verringert wurde (zum Beispiel einen unteren Schwellenwert), bei dem Fehlzündungen auftreten können. Falls der Zündkerzen-Rußpegel auf oder unter den unteren Schwellenwert (zum Beispiel bei dem im Wesentlichen der gesamte Ruß abgebrannt wurde) verringert wurde, kann bestimmt werden, dass die Zündkerze sauber ist. Falls jedoch die jüngste Rußpegelschätzung ausreichend niedriger ist, aber noch nicht an dem unteren Schwellenwert, kann bestimmt werden, dass sich die Zündkerzenverschmutzung verbessert hat, dass die Zündkerze aber noch nicht vollständig gereinigt ist.
  • Als Reaktion darauf, dass die Zündkerze nicht sauber ist, mit einer Angabe einer Verbesserung der Zündkerzenverschmutzung, geht das Verfahren zum Liefern eines zweiten vorverstellten Zündzeitpunkts zu dem betroffenen Zylinder während mindestens eines zweiten einzelnen Verbrennungsereignisses weiter, nachdem der Nenn-Zündzeitpunkt für eine Anzahl von Verbrennungsereignissen geliefert wurde. Zusätzlich kann das Liefern des zweiten vorverstellten Zündzeitpunkts für eine dritte Anzahl von Verbrennungsereignissen erweitert werden. Hier ist der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt weniger vorverstellt (von dem Nenn-Zündzeitpunkt) als der erste vorverstellte Zündzeitpunkt. Durch Verringern des Grads an Vorverstellung des zweiten vorverstellten Zündzeitpunkts im Vergleich zu dem ersten vorverstellten Zündzeitpunkt, während der erste vorverstellte Zündzeitpunkt und der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt mit einem Nenn-Zündzeitpunkt-Burst getrennt werden, kann die Temperatur der Zündkerzenspitze ausreichend erhöht werden, um angesammelten Ruß von der Zündkerze abzubrennen, ohne die Zündkerze zu überhitzen.
  • Als Reaktion auf die ausreichende Verbesserung der Behebung der Zündkerzenverschmutzung im Anschluss an das Liefern des ersten vorverstellten Zündzeitpunkts, können der Grad der Zündvorverstellung, der an dem zweiten vorverstellten Zündzeitpunkt geliefert wurde, sowie die dritte Anzahl von Verbrennungsereignissen, über die der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt geliefert wird, wie unter Bezugnahme auf die Diagramme der 3–4 erläutert, eingestellt werden. Der Grad an Zündvorverstellung und/oder die dritte Anzahl von Verbrennungsereignissen können zum Beispiel in Echtzeit basierend auf der Ionisationssensorausgabe und/oder der Luftladungstemperatur und/oder der Temperatur der Zündkerzenspitze und/oder der Maschinentemperatur, die im Anschluss an das Liefern des ersten vorverstellten Zündzeitpunkts und des Lieferns des Nenn-Zündzeitpunkt geschätzt wird, eingestellt werden. Bei dem abgebildeten Beispiel wird der Grad der Zündvorverstellung verringert (während der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt weniger vorverstellt gehalten wird als der erste vorverstellte Zündzeitpunkt), und/oder die dritte Anzahl von Verbrennungsereignissen kann verringert werden. Ein weniger intensiver zweiter Impuls mit weniger vorverstelltem Zündzeitpunkt kann daher angewandt werden, und/oder ein kürzerer zweiter Impuls vorverstellten Zündzeitpunkts kann angewandt werden. Ferner kann eine Kombination aus einem kürzeren und weniger intensiven zweiten Impuls von Zündvorverstellung geliefert werden.
  • Nach dem Liefern des zweiten vorverstellten Zündzeitpunkts bei 228 und 232, kehrt die Routine zu 220 zurück, wobei eine Temperatur der Zündkerzenspitze geschätzt wird und dementsprechend eine Dauer des Lieferns des Zündens bei Nenn-Zeitpunkt eingestellt wird. Zusätzlich wird basierend auf der Ionensensorausgabe eine Verbesserung der Zündkerzenverschmutzung neu beurteilt, und ein weiteres Liefern vorverstellten Zündzeitpunkts wird eingestellt. Auf diese Art kann Maschinenbetrieb mit Bursts mit allmählich weniger vorverstelltem Zündzeitpunkt mit Impulsen von Nenn-Zündzeitpunkt durchsetzt werden, um der Rußverschmutzung einer Zündkerze mit verbesserter Zündkerzen-Temperatursteuerung zu begegnen. Hier werden basierend auf einer Verbesserung des Zustands der verschmutzten Zündkerze im Anschluss an den Gebrauch eines Zündvorverstellungs-Bursts weitere Zündvorverstellungs-Bursts eingestellt, und die Dauer des Nenn-Zündens, das zwischen den Bursts angewandt wird, wird eingestellt.
  • Unter Rückkehr zu 230, falls bestimmt wird, dass die verschmutzte Zündkerze ausreichend sauber ist (zum Beispiel falls bestimmt wird, dass im Wesentlichen der gesamte Ruß von der betroffenen Zündkerze abgebrannt wurde), weist das Verfahren bei 232 das Löschen des Diagnosecodes (der zuvor bei 208 gesetzt wurde), der Zündkerzenverschmutzung angibt, auf. Zusätzlich werden bei 234 die Klopf- und Vorzündungserfassung sowie die Minderung wieder aktiviert. Klopf- und Vorzündungssteuermodule der Maschinensteuervorrichtung werden zum Beispiel wieder aktiviert. Die Routine geht dann weiter zu 206, wo Maschinenbetrieb mit Nenn-Zündzeitpunkt (oder ein alternativer Zündzeitpunkt basierend auf Maschinenbetriebszuständen) wieder aufgenommen wird. Zum Beispiel kann der Zündzeitpunkt an oder um MBT oder Borderline-Zeitpunkt (BDL) gehalten werden. Als ein Beispiel, können als Reaktion auf eine Angabe einer Zündkerzenverschmutzung 1/50 Ereignisse eines Zylinders den einen um 10 bis 15 Grad von einer Nenneinstellung für ein oder mehrere Verbrennungsereignisse vorverstellten Zündzeitpunkt haben. Alternativ kann einer Anzahl von Verbrennungsereignissen ein vorverstellter Zündzeitpunkt geliefert werden, der seriell abnimmt. 1/50 Ereignisse eines Zylinders können zum Beispiel 15, dann 10, dann 5 Grad Zündvorverstellung in einer Reihe unterworfen werden, um ausreichend Hitze zu einer Zündkerze zu übertragen. Ein ähnliches System des Lieferns vorverstellten Zündzeitpunkts kann auf unterschiedlichen Maschinenzylindern basierend auf ihrer jeweiligen Angabe von Zündkerzenverschmutzung verbreitet werden, bis alle ausreichend ausgeführt wurden, um Ablagerungen abzubrennen oder zu entfernen, während Klopf- und NVH-Besorgnisse minimiert werden oder eine negative Auswirkung auf die Dauerhaftigkeit haben.
  • Derart, als Reaktion auf eine Angabe von Verschmutzung einer Zündkerze, kann eine Steuervorrichtung periodisch den Zündzeitpunkt von einem Nenn-Zündzeitpunkt um einen Grad an Vorverstellung und mit einer Periodizität des vorverstellten Zündzeitpunkts basierend auf einer Ionisationssensorausgabe und/oder Luftladungstemperatur und/oder Temperatur der Zündkerzenspitze und/oder Maschinentemperatur vorverstellen. Hier wird die periodische Zündvorverstellung aufrechterhalten, bis die Angabe des Verschmutzens für die betroffene Zündkerze behoben ist. Ferner ist klar, dass das periodische Liefern von Zündvorverstellung für den betroffenen Zylinder als Reaktion auf die Angabe von Verschmutzung an der Zündkerze des betroffenen Zylinders, und nicht als Reaktion auf eine Angabe der Verschmutzung einer Zündkerze eines alternativen Zylinders ausgeführt wird. Ebenso wird die periodische Vorverstellung nicht zu anderen nicht betroffenen Zylindern geliefert.
  • 3 zeigt eine beispielhafte Beziehung zwischen einer Dauer, die zwischen dem Liefern eines ersten vorverstellten Zündzeitpunkts und dem Liefern eines zweiten vorverstellten Zündzeitpunkts in Bezug auf eine geschätzte Verbesserung in der Angabe der Zündkerzenverschmutzung verstrichen ist, auf. Wie unter Bezugnahme auf 2 besprochen, kann eine Verbesserung in der Angabe der Zündkerzenverschmutzung basierend auf einer Änderung der abgeleiteten Rußcharge der Zündkerze bestimmt werden, oder basierend auf der Änderung eines Ionisationsstroms der Zündkerze. Ein Abfallen des Ionisationsstroms von einem oberen Schwellenwert kann zum Beispiel Zündkerzen-Rußverschmutzung angeben. Wenn sich der Ionisationsstrom dann zu dem oberen Schwellenwert im Anschluss an das Liefern mindestens eines ersten vorverstellten Zündzeitpunkts zurück bewegt, kann eine Verbesserung in der Angabe der Zündkerzen-Rußverschmutzung zunehmen. Wie an dem Diagramm 300 gezeigt, während die Verbesserung in der Angabe der Zündkerzenverschmutzung anfänglich zunimmt, kann eine Dauer des Lieferns von Nenn-Zündzeitpunkt zwischen dem Liefern eines ersten und eines zweiten vorverstellten Zündzeitpunkts aufrechterhalten werden. Danach, während die Verbesserung in der Angabe der Zündkerzenverschmutzung zunimmt, kann eine Dauer des Lieferns von Nenn-Zündzeitpunkt zwischen dem Liefern eines ersten und eines zweiten vorverstellten Zündzeitpunkts erhöht werden. Durch Liefern von Zündvorverstellung, die weniger anschließend ist und während kürzeren Dauern (das heißt mit mehr Beabstandung), wird die Gefahr von Klopfen verringert, während ausreichend vorverstellter Zündzeitpunkt geliefert wird, um die zusätzliche Hitze, die zum Reinigen der Zündkerze erforderlich ist, einzugeben.
  • 4 bildet eine beispielhafte Beziehung zwischen einem Grad an Vorverstellung eines zweiten vorverstellten Zündzeitpunkts ab, der nach dem Liefern jedes eines ersten vorverstellten Zündzeitpunkts und eines Nenn-Zündzeitpunkts in Bezug auf eine geschätzte Verbesserung in der Angabe der Zündkerzenverschmutzung geliefert wird. Wie unter Bezugnahme auf 2 besprochen, kann eine Verbesserung in der Angabe der Zündkerzenverschmutzung basierend auf einer Änderung der abgeleiteten Rußcharge der Zündkerze bestimmt werden, oder basierend auf der Änderung eines Ionisationsstroms der Zündkerze. Ein Abfallen des Ionisationsstroms von einem oberen Schwellenwert kann zum Beispiel Zündkerzen-Rußverschmutzung angeben. Wenn sich der Ionisationsstrom dann zurück zu dem oberen Schwellenwert im Anschluss an das Liefern mindestens eines ersten vorverstellten Zündzeitpunkts zurück bewegt, kann eine Verbesserung in der Angabe der Zündkerzen-Rußverschmutzung zunehmen. Wie an dem Diagramm 400 gezeigt, während die Verbesserung in der Angabe der Zündkerzenverschmutzung anfänglich zunimmt, kann ein Grad an Vorverstellung des zweiten vorverstellten Zeitpunkts erhöht werden. Danach, während die Verbesserung in der Angabe der Zündkerzenverschmutzung zunimmt, kann der Grad an Zündvorverstellung für den zweiten vorverstellten Zeitpunkt verringert werden. Durch Liefern von Zündvorverstellung, die weniger anschließend ist und während kürzerer Dauern (das heißt mit mehr Beabstandung), wird die Gefahr von Klopfen verringert, während ausreichend vorverstellter Zündzeitpunkt geliefert wird, um die zusätzliche Hitze, die zum Reinigen der Zündkerze erforderlich ist, einzugeben.
  • Unter Bezugnahme auf 5, bildet das Diagramm 500 ein beispielhaftes Zündzeitpunkt-Diagramm für alle Zylinder (Cyl_1 bis 4) einer Inline-Reihenvierzylindermaschine ab. Bei dem abgebildeten Beispiel haben die vier Zylinder mit der Nummerierung 1–4 eine Zündreihenfolge von 1-3-4-2. Änderungen des Zündzeitpunkts sind unter Bezugnahme auf einen Nenn-Zeitpunkt (Nom.), der als eine gestrichelte Linie abgebildet ist, gezeigt. Bei dem abgebildeten Beispiel ist der Zündzeitpunkt an dem Nenn-Zeitpunkt für ein gegebenes Verbrennungsereignis durch einen einzelnen massiven schwarzen Strich mit dem Referenz-Nenn-Zeitpunkt (gestrichelte Linie) ausgerichtet dargestellt. Für ein gegebenes Verbrennungsereignis wird der Zündzeitpunkt, der gegenüber dem Nenn-Zündzeitpunkt vorverstellt ist, durch einen einzelnen massiven weißen Balken oberhalb des Referenz-Nenn-Zeitpunkts dargestellt, wobei eine Größe des Balkens einem Grad der Vorverstellung entspricht. Ein längerer Balken stellt daher einen weiter vorverstellten Zündzeitpunkt dar. Alle Zündzeitpunkteinstellungen sind im Laufe der Zeit des Maschinenbetriebs gezeigt, wie hier auch als eine Verbrennungsereignisnummer gezeigt. Es ist klar, dass die Verbrennungsereignisse hier als n1, n2 usw. beschrieben sind, wobei n1 ein erstes eingeführtes Verbrennungsereignis ist, n2 ein zweites eingeführtes Verbrennungsereignis ist usw. Jedoch stellen n1, n2 usw. keine sequenziellen Verbrennungsereignisse in einer Maschinenzündreihenfolge dar.
  • Bei dem abgebildeten Beispiel können die Zylinder anfänglich alle in der abgebildeten Zündreihenfolge (1-3-4-2) mit dem Zündzeitpunkt an dem Nenn-Zeitpunkt zünden. Als ein Beispiel kann der Nenn-Zeitpunkt MBT sein. Im Anschluss an das Verbrennungsereignis n1, als Reaktion auf einen Anstieg des Zündkerzen-Vorverweil-Ionisationsstroms im Anschluss an das Verbrennungsereignis, kann bestimmt werden, dass die Zündkerze des Cyl_1 mit Ruß verschmutzt ist. Ferner kann bestimmt werden, dass die Zündkerze des Cyl_1 stärker verschmutzt ist. Ebenso kann im Anschluss an das Verbrennungsereignis n2, als Reaktion auf einen Anstieg des Zündkerzen-Vorverweil-Ionisationsstroms im Anschluss an das Verbrennungsereignis, bestimmt werden, dass die Zündkerze des Cyl_2 mit Ruß verschmutzt ist. Ferner kann bestimmt werden, dass die Zündkerze des Cyl_2 weniger stark verschmutzt ist (zum Beispiel ist die Menge an Ruß, die sich auf dem Cyl_2 angesammelt hat, geringer als die auf dem Cyl_1). Es kann auch bestimmt werden, dass die Zündkerzen des Cyl_3 und des Cyl_4 nicht verschmutzt sind. Hier kann die Messung von Hintergrund- oder Vorverweil-Ionenstrom eine frühzeitige Warnung über Verschmutzung vor dem Auftreten eines tatsächlichen Fehlzündungsereignisses bereitstellen. Bei alternativen Beispielen kann die Angabe der Zündkerzenverschmutzung auf dem Auftreten von Zylinder-Fehlzündungsereignissen basieren.
  • Als Reaktion auf die Angabe von Zündkerzenverschmutzung an Cyl_1 (bei dem Verbrennungsereignis n1), kann der Zündzeitpunkt auf dem unmittelbar folgenden Verbrennungsereignis in Cyl_1 vorverstellt werden (bei dem Verbrennungsereignis n3). Insbesondere kann ein erster vorverstellter Zündzeitpunkt für eine erste Anzahl von Verbrennungsereignissen in Cyl_1 angewandt werden. Bei dem abgebildeten Beispiel wird der erste vorverstellte Zündzeitpunkt für zwei Verbrennungsereignisse vor dem Liefern vom Nenn-Zeitpunkt geliefert. Zusätzlich können die zwei Verbrennungsereignisse allmählich verringerte Zündvorverstellung haben. Bei alternativen Beispielen können die zwei Verbrennungsereignisse denselben vorverstellten Zündzeitpunkt haben. Aufgrund der höheren Schwere der Rußverschmutzungsangabe, wird ein höherer Grad an Zündvorverstellung für eine größere Anzahl von Verbrennungsereignissen geliefert, um ausreichend Hitze zu erzeugen, um einen signifikanten Anteil des Rußes, der sich auf der Zündkerze des Cyl_1 angesammelt hat, abzubrennen.
  • Im Anschluss an das Liefern des ersten vorverstellten Zündzeitpunkts zu Cyl_1, wird der Nenn-Zeitpunkt für eine zweite Anzahl von Verbrennungsereignissen in Cyl_1 (hier für drei Ereignisse) wieder aufgenommen. Der Übergang auf Nenn-Zeitpunkt wird sogar ausgeführt, wenn nicht der gesamte Ruß von der verschmutzten Zündkerze abgebrannt wurde. Durch Übergehen auf Nenn-Zeitpunkt während einer Dauer, kann die Temperatur der Zündkerzenspitze gesteuert werden, um Überhitzen und das Einleiten von Klopfen oder Vorzündung zu verringern.
  • Bei n6, nach dem Liefern von Zündung an dem Nenn-Zeitpunkt, wird ein anderer Zündvorverstellungs-Burst verwendet, um dem restlichen Ruß auf der verschmutzten Zündkerze des Cyl_1 abzuhelfen. Hier kann bei n6 ein zweiter vorverstellter Zündzeitpunkt für eine dritte Anzahl von Verbrennungsereignissen in Cyl_1 angewandt werden. Bei dem abgebildeten Beispiel ist der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt weniger vorverstellt als der erste vorverstellte Zündzeitpunkt, und wird für drei Verbrennungsereignisse geliefert, bevor der Nenn-Zeitpunkt wieder aufgenommen wird. Zusätzlich können die drei Verbrennungsereignisse allmählich abnehmende Zündvorverstellung haben. Bei alternativen Beispielen können die drei Verbrennungsereignisse dieselbe Zündvorverstellung haben. Aufgrund der höheren Schwere der Rußverschmutzungsangabe, wird ein relativ höherer Grad an Zündvorverstellung für eine größere Anzahl von Verbrennungsereignissen geliefert, um ausreichend Hitze zu erzeugen, um den restlichen Anteil an Ruß, der sich auf der Zündkerze des Cyl_1 angesammelt hat, abzubrennen. Bei n7 kann bestimmt werden, dass die Zündkerze des Cyl_1 sauber ist, so dass folglich Nenn-Zündzeitpunkt wieder aufgenommen wird.
  • Vergleichsweise kann als Reaktion auf die Angabe von Zündkerzenverschmutzung an Cyl_2 (bei dem Verbrennungsereignis n2), der Zündzeitpunkt auf dem unmittelbar nächsten Verbrennungsereignis in Cyl_2 vorverstellt werden (an dem Verbrennungsereignis n4). Insbesondere kann ein erster vorverstellter Zündzeitpunkt für eine erste Anzahl von Verbrennungsereignissen in Cyl_2 angewandt werden. Bei dem abgebildeten Beispiel ist der erste vorverstellte Zündzeitpunkt, der zu Cyl_2 geliefert wird, aufgrund der geringeren Stärke der Zündkerzenverschmutzung an Cyl_2 weniger vorverstellt als der erste vorverstellte Zündzeitpunkt, der zu Cyl_1 geliefert wird. Bei diesem Beispiel wird der erste vorverstellte Zündzeitpunkt nur für ein Verbrennungsereignis zu Cyl_2 geliefert, bevor Nenn-Zeitpunkt geliefert wird. Aufgrund der geringeren Schwere der Rußverschmutzungsangabe wird hier ein kleinerer Grad an Zündvorverstellung für eine kleinere Anzahl von Verbrennungsereignissen geliefert.
  • Im Anschluss an das Liefern des ersten vorverstellten Zündzeitpunkts zu Cyl_2, wird der Nenn-Zeitpunkt für eine zweite Anzahl von Verbrennungsereignissen in Cyl_2 (hier für zwei Ereignisse) wieder aufgenommen. Der Übergang auf Nenn-Zeitpunkt wird sogar ausgeführt, wenn nicht der gesamte Ruß von der verschmutzten Zündkerze abgebrannt wurde. Durch Übergehen auf Nenn-Zeitpunkt während einer Dauer, kann die Temperatur der Zündkerzenspitze gesteuert werden, um Überhitzen und das Einleiten von Klopfen oder Vorzündung zu verringern.
  • Bei n6, nach dem Liefern von Zündung an dem Nenn-Zeitpunkt, wird ein anderer Zündvorverstellungs-Burst verwendet, um dem restlichen Ruß auf der verschmutzten Zündkerze des Cyl_2 abzuhelfen. Hier kann bei n6 ein zweiter vorverstellter Zündzeitpunkt für eine dritte Anzahl von Verbrennungsereignissen in Cyl_2 angewandt werden. Bei dem abgebildeten Beispiel ist der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt weniger vorverstellt als der erste vorverstellte Zündzeitpunkt, und wird für ein Verbrennungsereignis geliefert, bevor der Nenn-Zeitpunkt wieder aufgenommen wird. Aufgrund der geringeren Schwere der Rußverschmutzungsangabe, wird ein relativ kleinerer Grad an Zündvorverstellung für eine kleinere Anzahl von Verbrennungsereignissen geliefert, um ausreichend Hitze zu erzeugen, um den restlichen Anteil an Ruß, der sich auf der Zündkerze des Cyl_2 angesammelt hat, abzubrennen. Bei n6 kann bestimmt werden, dass die Zündkerze des Cyl_2 sauber ist, so dass folglich Nenn-Zündzeitpunkt wieder aufgenommen wird.
  • Obwohl der Zündzeitpunkt um unterschiedliche Grade und für unterschiedliche Dauern und mit unterschiedlichen Intervallen in den von Verschmutzung betroffenen Zylindern (Cyl1 und 2) vorverstellt wird, kann an die nicht betroffenen Zylinder (Cyl3 und 4) weiterhin Nenn-Zündzeitpunkt während der Dauer des Maschinenbetriebs geliefert werden.
  • Derart können durch Einstellen eines Vorverstellungsgrads für einen vorverstellten Zündzeitpunkt, eine Dauer des Lieferns des vorverstellten Zeitpunkts und ein Intervall des Nenn-Zeitpunkts zwischen aufeinanderfolgenden Zündzeitpunkt-Vorverstellungs-Lieferbursts rußverschmutzte Zündkerzen ohne Überhitzen der Zündkerze gereinigt werden.
  • Unter Bezugnahme auf 6 ist ein beispielhaftes Zündzeitpunkteinstellen als Reaktion auf eine Angabe von Zündkerzenverschmutzung in einem Zylinder an dem Diagramm 600 gezeigt. Das Diagramm 600 bildet die Ausgabe eines Ionisationssensors an der Plotterdarstellung 602, eine Zündkerzen-Rußcharge an der Plotterdarstellung 604, die Temperatur der Zündkerzenspitze an der Plotterdarstellung 606, den Zündkerzenzeitpunkt an der Plotterdarstellung 608, einen Verbrennungsereigniszähler an der Plotterdarstellung 610 und einen Zündkerzenverschmutzungsflag an der Plotterdarstellung 612 ab. Es ist klar, dass alle Parameter für einen gegebenen Zylinder gezeigt werden. Mit anderen Worten gelten die Temperatur der Zündkerzenspitze, die Rußcharge und das Flag für einen gegebenen Zylinder. Ebenso ist der Verbrennungsereigniszähler als sequenzielle Verbrennungsereignisse in dem gegebenen Zylinder zählend gezeigt. Es ist klar, dass der Ursprung der Grafik (wo sich die x-Achse und die y-Achse schneiden) eine Zeit t0 darstellt.
  • Vor t0 ist die Zündkerze des gegebenen Zylinders nicht verschmutzt, und kein Flag ist gesetzt. Zwischen t0 und t1, während die Verbrennung in dem Zylinder fortschreitet, kann sich Ruß allmählich auf der Zündkerze des Zylinders ansammeln. Um (zum Beispiel kurz vor) t1, kann die Rußcharge auf der Zündkerze signifikant hoch sein (Plotterdarstellung 604), so dass die Vorverweilausgabe eines Ionisationssensors (Plotterdarstellung 602) über einen potentiellen Fehlzündungsschwellenwert 601 ansteigt. Derart kann eine Steuervorrichtung potentiellen Fehlzündungszuständen begegnen, bevor sie auftreten. Als Reaktion auf eine erhöhte Vorverweil-Ionisationssensorausgabe, kann ein potentielles Zylinderfehlzündungsereignis angegeben werden, und ferner kann irgendeine Zylinderfehlzündung einer Zündkerzen-Rußverschmutzung des gegebenen Zylinders zugeordnet werden. Es kann daher ein Zündkerzenrußverschmutzungsflag bei t1 gesetzt werden (Plotterdarstellung 612).
  • Als Reaktion auf die Angabe von Zündkerzen-Rußverschmutzung kann an den betroffenen Zylinder für mindestens ein einzelnes Zylinderverbrennungsereignis nach t1 ein erster vorverstellter Zündzeitpunkt 609 geliefert werden. Bei dem abgebildeten Beispiel wird der erste vorverstellte Zündzeitpunkt für zwei Verbrennungsereignisse geliefert. Der erste vorverstellte Zündzeitpunkt, der bei dem zweiten Verbrennungsereignis geliefert wird, kann derselbe oder leicht niedriger sein als der erste vorverstellte Zündzeitpunkt, der bei dem ersten Verbrennungsereignis geliefert wird. Durch Liefern des ersten vorverstellten Zündzeitpunkts kann die Temperatur der Zündkerzenspitze ausreichend erhöht werden, um mindestens einen Anteil des Rußes abzubrennen, der sich auf der verschmutzten Zündkerze angesammelt hat. Bei t2 kann die Temperatur der Zündkerzenspitze hoch genug sein, damit Klopfen eingeleitet wird.
  • Bei t2, nach dem Liefern des ersten vorverstellten Zündzeitpunkts, kann zu dem betroffenen Zylinder Nenn-Zündzeitpunkt für eine Anzahl von Verbrennungsereignissen geliefert werden, um die Temperatur der Zündkerzenspitze zu steuern. Bei dem vorliegenden Beispiel wird Nenn-Zündzeitpunkt für 4 Verbrennungsereignisse in dem betroffenen Zylinder von t2 bis t3 bereitgestellt.
  • Bei t3, sobald die Temperatur der Zündkerzenspitze gesteuert wurde, wird Zündzeitpunktvorverstellung wieder geliefert, um den restlichen Ruß abzubrennen. Bei dem vorliegenden Beispiel wird als Reaktion auf eine Verbesserung des Zustands der verschmutzten Zündkerze im Anschluss an das Liefern des ersten vorverstellten Zündzeitpunkts der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt eingestellt, um einen niedrigeren Grad an Zündvorverstellung zu haben, und für eine kleinere Anzahl von Verbrennungsereignissen geliefert zu werden. Wie gezeigt, wird der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt 611 während 4 Verbrennungsereignissen geliefert. Ferner wird der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt an demselben Pegel für einen Anteil der 4 Verbrennungsereignisse (für die ersten zwei Ereignisse) geliefert und dann allmählich verringert. Es ist klar, dass der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt 611 weniger vorverstellt ist als der erste vorverstellte Zündzeitpunkt 609.
  • Zwischen t3 und t4, während der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt geliefert wird, wird die restliche Rußcharge abgebrannt, so dass bei t4 bestimmt wird, dass die Zündkerze sauber ist. Bei t4, als Reaktion darauf, dass bestimmt wurde, dass die Zündkerze sauber ist, wird das Zündkerzenverschmutzungsflag entfernt.
  • Unter Bezugnahme auf 7 ist ein anderes beispielhaftes Zündzeitpunkteinstellen als Reaktion auf eine Angabe von Zündkerzenverschmutzung in einem Zylinder an dem Diagramm 700 gezeigt. Das Diagramm 700 bildet die Ausgabe eines Ionisationssensors an der Plotterdarstellung 702, eine Zündkerzen-Rußcharge an der Plotterdarstellung 704, die Temperatur der Zündkerzenspitze an der Plotterdarstellung 706, den Zündkerzenzeitpunkt an der Plotterdarstellung 708, einen Verbrennungsereigniszähler an der Plotterdarstellung 710 und einen Zündkerzenverschmutzungsflag an der Plotterdarstellung 712 ab. Es ist klar, dass alle Parameter für einen gegebenen Zylinder gezeigt werden. Mit anderen Worten gelten die Temperatur der Zündkerzenspitze, die Rußcharge und das Flag für einen gegebenen Zylinder. Ebenso ist der Verbrennungsereigniszähler als sequenzielle Verbrennungsereignisse in dem gegebenen Zylinder zählend gezeigt. Es ist klar, dass der Ursprung der Grafik (wo sich die x-Achse und die y-Achse schneiden) eine Zeit t0 darstellt.
  • Vor t0 ist die Zündkerze des gegebenen Zylinders nicht verschmutzt, und kein Flag ist gesetzt. Zwischen t0 und t11, während die Verbrennung in dem Zylinder fortschreitet, kann sich Ruß allmählich auf der Zündkerze des Zylinders ansammeln. Um (zum Beispiel kurz vor) t11, kann die Rußcharge auf der Zündkerze signifikant hoch sein (Plotterdarstellung 704), so dass die Vorverweilausgabe eines Ionisationssensors (Plotterdarstellung 702) über einen Fehlzündungsschwellenwert 701 ansteigt. Als Reaktion auf eine erhöhte Vorverweil-Ionisationssensorausgabe, kann ein potentielles Zylinderfehlzündungsereignis angegeben werden, und kann ferner irgendeine Zylinderfehlzündung einer Zündkerzen-Rußverschmutzung des gegebenen Zylinders zugeordnet werden. Es kann daher ein Zündkerzenrußverschmutzungsflag bei t11 gesetzt werden (Plotterdarstellung 712).
  • Als Reaktion auf die Angabe von Zündkerzen-Rußverschmutzung kann an den betroffenen Zylinder für mindestens ein einzelnes Zylinderverbrennungsereignis nach t11 ein erster vorverstellter Zündzeitpunkt 709 geliefert werden. Bei dem abgebildeten Beispiel, wie bei 6, wird der erste vorverstellte Zündzeitpunkt für zwei Verbrennungsereignisse geliefert. Der erste vorverstellte Zündzeitpunkt, der bei dem zweiten Verbrennungsereignis geliefert wird, kann derselbe oder leicht geringer sein als der erste vorverstellte Zündzeitpunkt, der bei dem ersten Verbrennungsereignis geliefert wird. Durch Liefern des ersten vorverstellten Zündzeitpunkts kann die Temperatur der Zündkerzenspitze ausreichend erhöht werden, um mindestens einen Anteil des Rußes abzubrennen, der sich auf der verschmutzten Zündkerze angesammelt hat. An t12 kann die Temperatur der Zündkerzenspitze hoch genug sein, damit Klopfen induziert wird.
  • Bei t12, nach dem Liefern des ersten vorverstellten Zündzeitpunkts, kann daher bestimmt werden, dass zu dem betroffenen Zylinder Nenn-Zündzeitpunkt für eine Anzahl von Verbrennungsereignissen geliefert wird, um die Temperatur der Zündkerzenspitze zu steuern. Bei dem vorliegenden Beispiel soll Nenn-Zündzeitpunkt für 4 Verbrennungsereignisse in dem betroffenen Zylinder bereitgestellt werden.
  • Während oder nach dem Liefern von Nenn-Zündzeitpunkt für 2 Verbrennungsereignisse (von t12 bis t13), kann die Ionensensorausgabe erneut über den Schwellenwert 601 steigen, was weitere Zylinderfehlzündung und unzureichende Verbesserung des Zustands der verschmutzten Zündkerze angibt. Folglich wird bei t13 das Liefern von Nenn-Zündzeitpunkt gestoppt (das heißt, die Dauer des Lieferns von Nenn-Zündzeitpunkt wird verringert), und ein zweiter vorverstellter Zündzeitpunkt wird geliefert. Insbesondere wird der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt 711 für eine längere Dauer als Reaktion auf die Ionensensorausgabe geliefert. Bei dem abgebildeten Beispiel wird der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt von t13 bis t14 geliefert und dann weiter von t14 bis t15 erweitert. Ferner wird der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt an demselben Pegel für eine Dauer geliefert, die basierend auf der Ionensensorausgabe eingestellt (zum Beispiel für weitere 2 Verbrennungsereignisse, wie durch gepunktete Striche angegeben) und dann allmählich verringert werden kann. Es ist klar, dass der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt 711 weniger vorverstellt ist als der erste vorverstellte Zündzeitpunkt 709.
  • Zwischen t13 und t15, während der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt geliefert wird, wird die restliche Rußcharge abgebrannt, so dass bei t15 bestimmt wird, dass die Zündkerze sauber ist. Bei t15, als Reaktion darauf, dass bestimmt wurde, dass die Zündkerze sauber ist, wird das Zündkerzenverschmutzungsflag entfernt.
  • Derart werden der Grad an Vorverstellung des zweiten vorverstellten Zündzeitpunkts sowie eine Dauer des Lieferns des zweiten vorverstellten Zündzeitpunkts in Echtzeit basierend auf Zündkerzenparametern im Anschluss an das Liefern des ersten vorverstellten Zündzeitpunkts eingestellt.
  • Bei einem Beispiel umfasst ein Zündsteuerverfahren Folgendes: Liefern eines ersten vorverstellten Zündzeitpunkts zu einem Zylinder für ein erstes einzelnes Verbrennungsereignis, Liefern eines Nenn-Zündzeitpunkts zu dem Zylinder für eine Anzahl von Verbrennungsereignissen nach dem Liefern des ersten vorverstellten Zündzeitpunkts zu dem Zylinder, und Liefern eines zweiten vorverstellten Zündzeitpunkts zu dem Zylinder für ein zweites einzelnes Verbrennungsereignis nach der Anzahl von Verbrennungsereignissen. Bei dem vorhergehenden Beispiel kann der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt zusätzlich oder optional weniger vorverstellt sein als der erste vorverstellte Zündzeitpunkt. Bei irgendeinem der vorhergehenden Beispiele kann das Liefern zusätzlich oder optional als Reaktion auf eine Angabe von Zündkerzenverschmutzung aufgrund von Rußansammlung ausgeführt werden. Bei irgendeinem der vorhergehenden Beispiele kann der Nenn-Zündzeitpunkt zusätzlich oder optional für eine erste Anzahl von Verbrennungsereignissen geliefert werden, wobei das Verfahren ferner das Liefern des zweiten vorverstellten Zündzeitpunkts zu dem Zylinder für eine zweite Anzahl von Verbrennungsereignissen umfasst. Bei irgendwelchen oder allen der vorhergehenden Beispiele können der erste vorverstellte Zeitpunkt und die erste Anzahl von Verbrennungsereignissen zusätzlich oder optional basierend auf einer Ionisationssensorausgabe und/oder Luftladungstemperatur und/oder Temperatur der Zündkerzenspitze und/oder Maschinentemperatur basieren. Bei irgendeinem der vorhergehenden Beispiele können der zweite vorverstellte Zeitpunkt und die zweite Anzahl von Verbrennungsereignissen zusätzlich oder optional basierend auf der Ionisationssensorausgabe und/oder Luftladetemperatur und/oder Temperatur der Zündkerzenspitze und/oder der Maschinentemperatur im Anschluss an das Liefern des ersten vorverlegten Zündzeitpunkts und des Lieferns des Nenn-Zündzeitpunkts eingestellt werden. Bei irgendwelchen oder allen der vorhergehenden Beispiele können ferner ein Grad der Zündvorverstellung des zweiten vorverstellten Zeitpunkts und/oder die zweite Anzahl von Verbrennungsereignissen zusätzlich oder optional als Reaktion auf eine Angabe von Klopfen erhöht werden. Ferner kann ein Grad an Zündvorverstellung des zweiten vorverstellten Zündzeitpunkts zusätzlich oder optional allmählich verringert werden, während die zweite Anzahl von Verbrennungsereignissen steigt. Bei irgendwelchen der vorhergehenden beispielhaften Verfahren kann das Verfahren zusätzlich oder optional ferner das Vorverstellen des Zündzeitpunkts für ein oder mehrere Verbrennungsereignisse nach dem ersten einzelnen Verbrennungsereignis umfassen, wobei der eine oder die mehreren Verbrennungszyklen auf der Temperatur der Zündkerzenspitze basieren. Ferner können bei irgendwelchen oder allen der vorhergehenden Beispiele der erste und der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt von dem Nenn-Zündzeitpunkt vorverstellt werden, und der Nenn-Zündzeitpunkt kann zusätzlich oder optional den Zündzeitpunkt bei MBT oder Borderline-Zeitpunkt (BDL) aufweisen.
  • Bei einem anderen Beispiel umfasst ein beispielhaftes Maschinenzündsteuerverfahren: als Reaktion auf eine Angabe von Verschmutzung einer Zündkerze, periodisches Vorverstellen des Zündzeitpunkts von einem Nenn-Zündzeitpunkt, wobei ein Grad an Vorverstellung und einer Periodizität des vorverstellten Zündzeitpunkts auf einer Ionisationssensorausgabe und/oder Luftladungstemperatur und/oder Temperatur der Zündkerzenspitze und/oder Maschinentemperatur basieren. Bei dem vorhergehenden Beispiel können der Grad an Vorverstellung und die Periodizität des vorverstellten Zündzeitpunkts zusätzlich oder optional ferner auf einer Angabe von Zylinderklopfen basieren. Bei irgendwelchen oder allen der vorhergehenden Beispiele kann das periodische Vorverstellen zusätzlich oder optional das Vorverstellen des Zündzeitpunkts um einen ersten Betrag für eine erste Anzahl von Verbrennungsereignissen aufweisen, dann Zurückkehren des Zündzeitpunkts zu Nenn-Zündzeitpunkt für eine zweite Anzahl von Verbrennungsereignissen, und dann Vorverstellen des Zündzeitpunkts um einen zweiten Betrag für eine dritte Anzahl von Verbrennungsereignissen. Bei irgendwelchen oder allen der vorhergehenden Beispiele können der erste Betrag an Zündvorverstellung und die erste Anzahl von Verbrennungsereignissen zusätzlich oder optional auf der Angabe von Zündkerzenverschmutzung basieren, während der zweite Betrag an Zündvorverstellung und jede der zweiten und dritten Anzahl von Verbrennungsereignissen in Echtzeit basierend auf der Ionisationssensorausgabe und/oder Luftladungstemperatur und/oder Temperatur der Zündkerzenspitze und/oder Maschinentemperatur im Anschluss an das Vorverstellen des Zündzeitpunkts um den ersten Betrag für die erste Anzahl von Verbrennungsereignissen eingestellt wird. Bei irgendwelchen oder allen der vorhergehenden Beispiele kann der Grad an Vorverstellung zusätzlich oder optional erhöht werden, und ein Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Perioden von Betrieb mit vorverlegtem Zündzeitpunkt kann zusätzlich oder optional verringert werden, während eine Ionisationssensorausgabe und/oder eine Luftladungstemperatur und/oder eine Temperatur der Zündkerzenspitze und/oder eine Maschinentemperatur steigt. Bei jedem oder allen der vorhergehenden Beispiele kann die Angabe von Verschmutzung zusätzlich oder optional eine Angabe von Rußansammlung auf der Zündkerze aufweisen. Zusätzlich können irgendwelche oder alle der beispielhaften Verfahren zusätzlich oder optional ferner als Reaktion auf eine Angabe, dass die Zündkerze sauber ist, das Abbrechen des periodischen Vorverstellens des Zündzeitpunkts umfassen.
  • Bei einem anderen Beispiel umfasst ein Maschinensystem: einen Maschinenzylinder, eine Zündkerze zum Einleiten von Verbrennung in dem Maschinenzylinder, einen Ionensensor, der mit der Zündkerze gekoppelt ist, und eine Steuervorrichtung, die mit computerlesbaren Anweisungen konfiguriert ist, die auf einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert sind, um: Zündkerzen-Rußverschmutzung basierend auf einer Ausgabe des Ionensensors anzugeben und, als Reaktion auf die Angabe: einen ersten vorverstellten Zündzeitpunkt zu dem Maschinenzylinder für ein oder mehrere Verbrennungsereignisse zu liefern, dann einen Nenn-Zündzeitpunkt zu dem Maschinenzylinder für eine vorbestimmte Anzahl von Verbrennungsereignissen zu liefern, und dann einen zweiten vorverstellten Zündzeitpunkt zu dem Maschinenzylinder für ein oder mehrere Verbrennungsereignisse nach der vorbestimmten Anzahl von Verbrennungsereignissen zu liefern, wobei der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt basierend auf Ionensensorausgabe, die nach dem Liefern des ersten vorverstellten Zündzeitpunkts geschätzt wird, eingestellt wird. Bei dem vorhergehenden Beispiel kann der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt zusätzlich oder optional weniger vorverstellt sein als der erste vorverstellte Zündzeitpunkt, wobei der erste und der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt von dem Nenn-Zeitpunkt vorverstellt sind. Bei irgendwelchen oder allen der vorhergehenden Beispiele kann die Steuervorrichtung zusätzlich oder optional weitere Anweisungen für Folgendes aufweisen: Einstellen der vorbestimmten Anzahl von Verbrennungsereignissen basierend auf einer Temperatur der Zündkerzenspitze, wobei die Anzahl steigt, während die Temperatur der Zündkerzenspitze steigt. Bei irgendwelchen oder allen der vorhergehenden Beispiele kann die Ionensensorausgabe, die nach dem Liefern des ersten vorverstellten Zündzeitpunkts geschätzt wird, zusätzlich oder optional auf eine Rußcharge der verschmutzten Zündkerze hinweisen, und, als Reaktion darauf, dass die Rußcharge oberhalb eines sauberen Schwellenwerts ist, kann der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt zusätzlich oder optional weiter von dem Nenn-Zeitpunkt vorverstellt werden, und eine Anzahl von Verbrennungsereignissen, über welche der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt geliefert wird, wird erhöht, und, als Reaktion darauf, dass die Rußcharge an oder unter dem sauberen Schwellenwert ist, kann der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt weniger von dem Nenn-Zeitpunkt vorverstellt werden, und eine Anzahl von Verbrennungsereignissen, über welche der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt geliefert wird, kann verringert werden.
  • Derart kann Zündkerzenverschmutzung durch Verwenden von Zündvorverstellung ohne Überhitzen einer Zündkerze behoben werden. Durch Beabstanden der Zündzeitpunktvorverstellung, die zu einem Zylinder geliefert wird, kann Ruß, der sich auf einer verschmutzten Zündkerze angesammelt hat, abgebrannt werden. Durch Verwenden von Nenn-Zündzeitpunkt zwischen Zündvorverstellungs-Bursts, können die Temperaturen der Zündkerzenspitze heiß genug gehalten werden, um den Ruß abzubrennen, ohne zu überhitzen und Probleme, wie zum Beispiel Klopfen, NVH und Dauerhaftigkeitsprobleme zu verursachen. Durch Verbessern des Klopfspielraums der Maschine wird Kraftstoffeinsparung verbessert. Durch bessere Steuerung der Zündkerzenverschmutzung kann das Auftreten von Zylinderfehlzündungen verringert werden. Insgesamt kann die Lebensdauer der Zündkerze verlängert werden.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die hierin enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzungsroutinen, mit verschiedenen Maschinen- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hierin offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nicht-flüchtigen Speicher gespeichert werden und können durch das Steuersystem, das die Steuervorrichtung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktuatoren und anderer Maschinenhardware umfasst, ausgeführt werden. Die hierin beschriebenen bestimmten Routinen können eine oder mehrere einer Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie zum Beispiel ereignisgesteuert, interruptgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Somit können verschiedene dargestellte Handlungen, Operationen und/oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge oder parallel ausgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsweise zum Erreichen der Merkmale und Vorteile der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele erforderlich, sondern ist zur besseren Darstellung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der veranschaulichten Aktionen, Operationen und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der jeweils verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Darüber hinaus können die beschriebenen Aktionen, Operationen und/oder Funktionen grafisch einen im nicht-flüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums im Maschinensteuerungssystem zu programmierenden Code darstellen, wobei die beschriebenen Aktionen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, einschließlich den verschiedenen Maschinenhardwarekomponenten zusammen mit der elektronischen Steuervorrichtung, umgesetzt werden.
  • Es versteht sich, dass die hier offenbarten Auslegungen und Routinen beispielhafter Natur sind, und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinne aufzufassen sind, da zahlreiche Varianten möglich sind. Die oben genannte Technologie kann zum Beispiel auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, Boxer-4- und andere Maschinentypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der diversen Systeme und Konfigurationen und andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hierin offenbart werden, ein.
  • Die folgenden Ansprüche zeigen insbesondere gewisse Kombinationen und Unterkombinationen auf, die als neu und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sollten als den Einschluss eines oder mehrerer solcher Elemente umfassend verstanden werden, wobei sie zwei oder mehr solcher Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche werden, ob ihr Schutzumfang weiter, enger, gleich oder anders in Bezug auf die ursprünglichen Ansprüche ist, auch als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 6505605 [0003, 0004]

Claims (20)

  1. Zündungssteuerverfahren, das Folgendes umfasst: Liefern eines ersten vorverstellten Zündzeitpunkts zu einem Zylinder für ein erstes einzelnes Verbrennungsereignis, Liefern eines Nenn-Zündzeitpunkts zu dem Zylinder für eine Anzahl von Verbrennungsereignissen nach dem Liefern des ersten vorverstellten Zündzeitpunkts zu dem Zylinder, und Liefern eines zweiten vorverstellten Zündzeitpunkts zu dem Zylinder für ein zweites einzelnes Verbrennungsereignis nach der Anzahl von Verbrennungsereignissen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt weniger vorverstellt ist als der erste vorverstellte Zündzeitpunkt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Liefern als Reaktion auf eine Angabe von Zündkerzenverschmutzung aufgrund von Rußansammlung ausgeführt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Nenn-Zündzeitpunkt für eine erste Anzahl von Verbrennungsereignissen geliefert wird, wobei das Verfahren ferner das Liefern des zweiten vorverstellten Zündzeitpunkts zu dem Zylinder für eine zweite Anzahl von Verbrennungsereignissen umfasst.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der erste vorverstellte Zeitpunkt und die erste Anzahl von Verbrennungsereignissen auf einer Ionisationssensorausgabe und/oder Luftladungstemperatur und/oder Temperatur der Zündkerzenspitze und/oder Maschinenlast und/oder Kraftstoffoktanzahl und/oder Luft-Kraftstoffverhältnis und/oder Feuchtigkeit, und/oder AGR-Prozentsatz und/oder Maschinentemperatur basieren.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der zweite vorverstellte Zeitpunkt und die zweite Anzahl von Verbrennungsereignissen basierend auf Ionisationssensorausgabe und/oder Luftladungstemperatur und/oder Temperatur der Zündkerzenspitze und/oder Maschinenlast und/oder Kraftstoffoktanzahl und/oder AGR-Prozentsatz und/oder Luft-Kraftstoffverhältnis und/oder Feuchtigkeit und/oder Maschinentemperatur im Anschluss an das Liefern des ersten vorverstellten Zündzeitpunkts und das Liefern des Nenn-Zündzeitpunkts eingestellt werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei ein Grad von Zündvorverstellung des zweiten vorverstellten Zeitpunkts und/oder die zweite Anzahl von Verbrennungsereignissen als Reaktion auf eine Angabe von Klopfen verringert werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 5, wobei ein Grad von Zündvorverstellung des zweiten vorverstellten Zündzeitpunkts allmählich verringert wird, während die zweite Anzahl von Verbrennungsereignissen steigt.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Vorverstellen des Zündzeitpunkts für ein oder mehrere Verbrennungsereignisse nach dem ersten einzelnen Verbrennungsereignis umfasst, wobei der eine oder die mehreren Verbrennungszyklen auf der Temperatur der Zündkerzenspitze basieren.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste und der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt von dem Nenn-Zündzeitpunkt vorverstellt sind, und wobei der Nenn-Zündzeitpunkt Zündzeitpunkt an MBT oder Borderline-Zündzeitpunkt aufweist.
  11. Maschinenzündsteuerverfahren, das Folgendes umfasst: als Reaktion auf eine Angabe von Verschmutzung einer Zündkerze, periodisches Vorverstellen des Zündzeitpunkts von einem Nenn-Zündzeitpunkt, wobei ein Grad an Vorverstellung und eine Periodizität des vorverstellten Zündzeitpunkts auf einer Ionisationssensorausgabe und/oder Luftladungstemperatur und/oder Temperatur der Zündkerzenspitze und/oder AGR und/oder Kraftstoffoktanzahl und/oder Maschinenlast und/oder Maschinentemperatur basieren.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Grad an Vorverstellung und die Periodizität des vorverstellten Zündzeitpunkts ferner auf einer Angabe von Zylinderklopfen basieren.
  13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das periodische Vorverstellen ein Vorverstellen des Zündzeitpunkts um einen ersten Betrag für eine erste Anzahl von Verbrennungsereignissen, dann Zurückkehren des Zündzeitpunkts zu Nenn-Zündzeitpunkt für eine zweite Anzahl von Verbrennungsereignissen und dann Vorverstellen des Zündzeitpunkts um einen zweiten Betrag für eine dritte Anzahl von Verbrennungsereignissen aufweist.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der erste Betrag an Zündvorverstellung und die erste Anzahl von Verbrennungsereignissen auf der Angabe von Zündkerzenverschmutzung basieren, und wobei der zweite Betrag von Zündvorverstellung und die zweite und die dritte Anzahl von Verbrennungsereignissen in Echtzeit basierend auf der Ionisationssensorausgabe und/oder Luftladungstemperatur und/oder Temperatur der Zündkerzenspitze und/oder Maschinentemperatur im Anschluss an das Vorverstellen des Zündzeitpunkts um den ersten Betrag für die erste Anzahl von Verbrennungsereignissen eingestellt werden.
  15. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Grad an Vorverstellung erhöht und ein Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Perioden von Betrieb mit vorverstelltem Zündzeitpunkt verringert werden, während eine Ionisationssensorausgabe und/oder eine Luftladungstemperatur und/oder eine Temperatur der Zündkerzenspitze und/oder eine Maschinentemperatur zunehmen.
  16. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Angabe von Verschmutzung eine Angabe von Rußansammlung auf der Zündkerze aufweist, wobei das Verfahren ferner als Reaktion auf eine Angabe, dass die Zündkerze sauber ist, das Einstellen des periodischen Vorverstellens des Zündzeitpunkts umfasst.
  17. Maschinensystem, das Folgendes umfasst: einen Maschinenzylinder, eine Zündkerze zum Einleiten von Verbrennung in dem Maschinenzylinder, einen Ionensensor, der mit der Zündkerze gekoppelt ist, und eine Steuervorrichtung, die mit computerlesbaren Anweisungen, die in einem nicht-flüchtigen Speicher gespeichert sind, konfiguriert ist, um: Zündkerzen-Rußverschmutzung basierend auf einer Ausgabe des Ionensensors anzugeben, und als Reaktion auf die Angabe: einen ersten vorverstellten Zündzeitpunkt zu einem Maschinenzylinder für ein oder mehrere Verbrennungsereignisse zu liefern, dann einen Nenn-Zündzeitpunkt zu dem Maschinenzylinder für eine vorbestimmte Anzahl von Verbrennungsereignissen zu liefern, und dann einen zweiten vorverstellten Zündzeitpunkt zu dem Maschinenzylinder für ein oder mehrere Verbrennungsereignisse nach der vorbestimmten Anzahl von Verbrennungsereignissen zu liefern, wobei der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt basierend auf Ionensensorausgabe, die nach dem Liefern des ersten vorverstellten Zündzeitpunkts geschätzt wird, eingestellt wird.
  18. System nach Anspruch 17, wobei der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt weniger vorverstellt ist als der erste vorverstellte Zündzeitpunkt, wobei der erste und der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt von dem Nennzeitpunkt vorverstellt sind.
  19. Verfahrenssystem nach Anspruch 18, wobei die Steuervorrichtung weitere Anweisungen aufweist, um: die vorbestimmte Anzahl von Verbrennungsereignissen basierend auf einer Temperatur der Zündkerzenspitze einzustellen, wobei die vorbestimmte Anzahl abnimmt, während die Temperatur der Zündkerzenspitze steigt.
  20. System nach Anspruch 18, wobei die Ionensensorausgabe, die nach dem Liefern des ersten vorverstellten Zündzeitpunkts geschätzt wird, auf eine Rußcharge der verschmutzten Zündkerze hinweist, und wobei als Reaktion darauf, dass die Rußcharge oberhalb eines sauberen Schwellenwerts liegt, der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt weiter von dem Nennzeitpunkt vorverstellt wird, und eine Anzahl von Verbrennungsereignissen, über welche der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt geliefert wird, erhöht wird, und wobei als Reaktion darauf, dass die Rußcharge an oder unter dem sauberen Schwellenwert liegt, der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt weniger von dem Nennzeitpunkt vorverstellt wird und eine Anzahl von Verbrennungsereignissen, über welche der zweite vorverstellte Zündzeitpunkt geliefert wird, verringert wird.
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