DE19859311A1 - Verfahren zum Freibrennen von Zündkerzen im Schichtbetrieb - Google Patents

Verfahren zum Freibrennen von Zündkerzen im Schichtbetrieb

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Abstract

Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Freibrennen von Zündkerzen für eine Brennkraftmaschine, bei der eine Einspritzung in einem Schichtbetrieb durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß während einer Phase, zu der der Brennraum mit einem nicht zündbaren Gasinhalt gefüllt ist, mindestens ein Zusatzfunken zum Freibrennen einer betreffenden Zündkerze gezündet wird.

Description

STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Frei­ brennen von Zündkerzen für eine Brennkraftmaschine, bei der eine Einspritzung in einem Schichtbetrieb durchgeführt wird.
Obwohl auf beliebige Kraftstoffe und Motoren beliebiger Fahrzeuge anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrundeliegende Problematik in bezug auf eine Ben­ zindirekteinspritzung einer Brennkraftmaschine eines Perso­ nenwagens erläutert.
Bei solchen Brennkraftmaschinen mit Benzindirekteinsprit­ zung wird zur vollständigen Nutzung des Verbrauchsvorteils in allen oder nur in bestimmten Betriebsbereichen eine so­ genannte Ladungsschichtung im Brennraum realisiert, was im folgenden als Schichtbetrieb bezeichnet wird.
Beim Schichtbetrieb wird im Kompressionstakt lediglich eine kleine stöchiometrische Wolke in den zunächst mit Luft ge­ füllten Brennraum eingebracht, welche lokal zündbar ist, wohingegen der restliche Inhalt des Brennraums nicht gezün­ det werden kann. Der Vorteil dieses Schichtbetriebs liegt in einem erweiterten Magerbetrieb der Brennkraftmaschine und damit letztendlich in einer Kraftstoffersparnis.
Beim sogenannten Normalbetrieb der Benzindirekteinspritzung hingegen wird der gesamte Brennraum mit einem stöchiometri­ schen Luft-/Kraftstoffgemisch homogen gefüllt, das zum Zünd­ zeitpunkt durch den Zündfunken gezündet wird.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problematik besteht allgemein darin, daß sich durch Rußbildung an den Zündkerzen im Laufe des Betriebs unvermeidbarerweise Neben­ schlüsse bilden, welche die Funkenbildung verschlechtern.
Unter anderem wird dieses Problem mit Gleitfunkenkerzen an­ gegangen, welche das Freibrennen des Isolators durch die Funkenbildung unterstützen.
Als nachteilhaft hat sich dabei die Tatsache herausge­ stellt, daß hierfür Spezialkerzen erforderlich sind.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Freibrennen von Zündker­ zen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist gegenüber den bekannten Lösungsansätzen den Vorteil auf, daß die Phase des Gaswechsels und ggfs. auch die Phase der beginnenden Kompression, in der der Brennraum mit einem nicht zündbaren Gasinhalt, e.g. Luft, gefüllt ist, zur Verbrennung von Ruß­ brücken und/oder Rußablagerungen an der Zündkerze genutzt werden kann.
Dadurch läßt sich ein möglicher Störeinfluß ausscheiden, so daß eine sichere Funkenbildung und Entflammung über eine längere Lebensdauer der Zündkerze gewährleistet werden kann.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee be­ steht darin, daß während der Phase, zu der der Brennraum mit einem nicht zündbaren Gasinhalt gefüllt ist, z. B. der Ansaugphase, ein oder mehrere Zusatzfunken zum Freibrennen einer betreffenden Zündkerze gezündet werden.
In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbil­ dungen und Verbesserungen des in Anspruch 1 angegebenen Verfahrens zum Freibrennen von Zündkerzen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung wird der Zusatzfunken in der Ansaugphase, und vorzugsweise am Ende der Ansaugpha­ se, gezündet. Dies hat den Vorteil, daß zum Saugende hin ein niedriger Druck im Brennraum herrscht und eine ausrei­ chende Luftfüllung gegeben ist, was einen geringen Kerzen­ verschleiß durch den Zusatzfunken bewirkt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird bei der Brennkraftmaschine eine Wechselstrom-Zündanlage verwendet. Dies hat den Vorteil, daß der Energiezufuhrzeitpunkt und die Energiezufuhrdauer gut steuerbar sind, da keine Lade­ zeit für die Spule erforderlich ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird eine Messung mindestens eines Motorparameters durchgeführt und basierend auf dem Meßergebnis der Zeitpunkt und/oder die Anzahl und/oder der Energiezufuhrdauer des oder der Zusatz­ funken gesteuert wird. So kann das Freibrennen in Abhängig­ keit vom Motorzustand durchgeführt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird eine Messung des Nebenschlußwiderstandes der Zündkerze durchge­ führt. Somit kann das Freibrennen erst dann durchgeführt werden, wenn der Nebenschlußwiderstand zu gering geworden ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird kein Zusatzfunken gezündet, wenn der Nebenschlußwiderstand ober­ halb eines vorbestimmten Wertes liegt. Dies erhöht die Le­ bensdauer der Kerze, denn auch das Freibrennen verursacht einen gewissen Kerzenverschleiß.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird für die Brennkraftmaschine eine Benzindirekteinspritzung verwendet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird für die Brennkraftmaschine eine Dieseldirekteinspritzung verwendet.
ZEICHNUNGEN
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung nä­ her erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines Aus­ führungsbeispiels des Verfahrens gemäß der vor­ liegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden für die Brennkraftma­ schine eine Benzindirekteinspritzung, bei der eine Ein­ spritzung in einem Schichtbetrieb durchgeführt wird, und eine Wechselstrom-Zündanlage verwendet.
Im Gegensatz zu einer Brennkraftmaschine mit Saugrohr-Ge­ mischaufbereitung wird bei der beispielsgemäßen Brenn­ kraftmaschine mit Benzindirekteinspritzung während der An­ saugphase der Brennraum mit Luft gefüllt, also mit einem nicht zündbaren Gasinhalt. Dies ändert sich erst, wenn die Benzineinspritzung in der Kompressionsphase durchgeführt wird.
Fig. 1 zeigt ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Ausfüh­ rungsbeispiels des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfin­ dung. Dieses Flußdiagramm zeigt in stark vereinfachter Form eine Subroutine, die z. B. im Steuergerät der Brennkraftma­ schine ausgeführt wird.
Wie in Schritt S10 angedeutet, erfolgt im Betrieb eine ständige Messung des Nebenschlußwiderstandes RN sämtlicher Zündkerzen. Basierend auf dem Meßergebnis werden der Zeit­ punkt, die Anzahl und die Energiezufuhrdauer des oder der Zusatzfunken nach einem im voraus festgelegten und im Steu­ ergerät abgelegten Schema gesteuert. Solch ein Schema kann neben dem Nebenschlußwiderstand weitere Parameter, wie z. B. Drehzahl, Last, Alter der Zündkerzen usw., enthalten.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel im Schritt S20 be­ stimmt, ob der Nebenschlußwiderstand einer betreffenden Zündkerze oberhalb eines vorbestimmten Wertes RNS liegt.
Falls nein, schreitet der Programmfluß voran zu Schritt S30, wo ein Flag Fz = "1" gesetzt wird, das einer anderen Steuerroutine anzeigt, daß für die betreffende Zündkerze ein Zusatzfunken gezündet werden muß.
Der Zusatzfunken zum Freibrennen der betreffenden Zündkerze wird am Ende der Ansaugphase gezündet, wenn und solange dieses Kriterium nicht erfüllt ist.
Dabei wird durch die Energiezufuhr vom Zündfunken eine Ver­ brennung der Rußablagerungen oder Rußbrücken zwischen den Elektroden bzw. zwischen der Hochspannungselektrode und dem Isolator erreicht.
Ist dieses Kriterium nicht bzw. nicht mehr erfüllt, schrei­ tet der Programmfluß von Schritt S20 zu Schritt S40, wo das Flag Fz = "0" gesetzt wird, was einer anderen Steuerroutine anzeigt, daß für die betreffende Zündkerze kein Zusatzfun­ ken gezündet werden muß.
Nach Schritt S30 bzw. S40 ist die Subroutine beendet.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise mo­ difizierbar.
Obwohl als Ausführungsbeispiel eine Brennkraftmaschine mit Benzindirekteinspritzung beschrieben wurde, kann auch eine Dieseleinspritzung verwendet werden.
Auch ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens prinzipiell jegliche Zündanlage verwendbar. Man könnte sich sogar vorstellen, eine zusätzlich Zündanlage für die Zu­ satzfunken zu verwenden, was jedoch den Aufwand erhöhen würde.
Obwohl beim obigen Beispiel der Zusatzfunken am Ende der Ansaugphase gezündet wurde, kann er prinzipiell zu einem beliebigen anderen Zeitpunkt gezündet werden, wenn der Gas­ inhalt des Brennraums nicht zündbar ist und die Zündanlage eine Zündung zuläßt, also z. B. zum Beginn der Kompressions­ phase.
Obwohl beim obigen Beispiel nur vom Schichtbetrieb gespro­ chen wurde, ist die Erfindung selbstverständlich auf Brenn­ kraftmaschinen anwendbar, welche sowohl im Normalbetrieb als auch im Schichtbetrieb betrieben werden können. In die­ sem Fall muß lediglich sichergestellt werden, daß keine Zu­ satzfunken in der Ansaugphase des Normalbetriebs gezündet werden können.
BEZUGSZEICHENLISTE
S10-S30 Programmschritte
RN
Nebenschlußwiderstand
RNS
Schwellwert Nebenschlußwiderstand
Fz
Flag für Zusatzfunken

Claims (8)

1. Verfahren zum Freibrennen von Zündkerzen für eine Brennkraftmaschine, bei der eine Einspritzung in einem Schichtbetrieb durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß während einer Phase, zu der der Brennraum mit einem nicht zündbaren Gasinhalt gefüllt ist, mindestens ein Zu­ satzfunken zum Freibrennen einer betreffenden Zündkerze ge­ zündet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzfunken in der Ansaugphase, und vorzugsweise am Ende der Ansaugphase, und/oder zum Beginn der Kompressions­ phase gezündet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß für die Brennkraftmaschine eine Wechsel­ strom-Zündanlage verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Messung mindestens eines Mo­ torparameters durchgeführt wird und basierend auf dem Me­ ßergebnis der Zeitpunkt und/oder die Anzahl und/oder der Energiezufuhrdauer des oder der Zusatzfunken gesteuert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Messung des Nebenschlußwiderstandes der Zündkerze durchgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß kein Zusatzfunken gezündet wird, wenn der Nebenschlußwider­ stand oberhalb eines vorbestimmten Wertes liegt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß für die Brennkraftmaschine eine Benzindirekteinspritzung verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für die Brennkraftmaschine eine Diesel­ direkteinspritzung verwendet wird.
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