DE19880295C2 - Verfahren zum Regeln der zeitlichen Abstimmung der Einspritzung in Verbrennungsmotoren - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln der zeitlichen Abstimmung der Einsprit­ zung einer vorbestimmten Kraftstoffmenge im Arbeitszyklus eines Otto-Motors in einem geschlossenen Kreis, gemäß dem einleitenden Teil des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Um eine Regelung der stöchiometrischen Verbrennung in Verbren­ nungsmotoren zu erhalten, werden, oft Lambda-Sonden verwendet. Für einen gewöhnlichen Dreiwegekatalysator ist eine stöchiome­ trische Verbrennung der ideale Betriebsmodus. Die Lambda-Sonden der in massengefertigten PKW's verwendeten Art sind bisher soge­ nannte Schmalband-Lambda-Sonden, die aufgrund ihres Ausgangs­ signals bei einem Lambda-Wert knapp unter 1,0 einen deutlichen Übergang zeigen. Diese Art Schmalband-Lambda-Sonde wird verwen­ det, um die Verbrennung zu steuern, wobei die Steuerung so be­ trieben wird, daß das Ausgangssignal der Lambda-Sonde zwischen einem niedrigen oder hohen Ausgangssignal umschaltet.

Eine Alternative zu den Schmalband-Lambda-Sonden ist die Linear- Lambda-Sondenart; diese Sonden sind aber sehr teuer, mindestens zehnmal so teuer, und können daher eine Einführung in massenge­ fertigten PKW's kostenbedingt nicht rechtfertigen. Die Linear- Lambda-Sondenart gibt ein zum vorliegenden Luft-Kraftstoff-Ver­ hältnis proportionales Ausgangssignal ab. Durch Verwenden einer Lambda-Sonde der oben genannten Art kann die bereitgetellte Kraftstoffmenge gesteuert werden, um ein genau bestimmtes Luft- Kraftstoff-Verhältnis zu erzielen, d. h. A/F-Verhältnis (Air/Fuel = Luft-Kraftstoff).

In US 4 535 740 ist eine Alternative für Lambda-Sonden mit ei­ nem Ionenstromsensor im Brennraum dargestellt, wo der Funken­ spalt der gewöhnlichen Zündkerze als Meßspalt verwendet wird, so daß eine Ermittlung der Brenndauer innerhalb des Brennraums mög­ lich ist. Durch Messen, wie lange Zeit das Ionenstromsignal über einem vorbestimmten Schwellenwert ist, wird ein die Brenndauer und somit das Luft-Kraftstoff-Verhältnis darstellender Parameter ermittelt. Bei bestimmten Betriebsbereichen, wo das Ionenstrom­ signal eine geringe Genauigkeit zeigt, wird die auf der Brenn­ dauer basierende Regelung unterdrückt. In verschiedenen Be­ triebsbereichen, d. h. Last und Umdrehungszahlen, variieren die Kennzeichen der Brenndauer bedeutend, und aus diesem Grund al­ lein besteht ein Bedarf für eine Anzahl verschiedener Schwellen­ werte für die Ermittlung der Brenndauer, oder es werden alter­ nativ für verschiedene Lastfälle verschiedene Gewichtungsfakto­ ren verwendet.

In US 5 425 339 ist ein anderes Regelsystem dargestellt, bei dem Informationen des Ionisationsstromes zum Steuern der zeitli­ chen Abstimmung der Zündung und der bereitgestellten Kraftstoff­ menge, d. h. des momentanen A/F-Verhältnisses, verwendet werden. Während einer Variation der bereitgestellten Kraftstoffmenge oder alternativ während einer Variation der zeitlichen Abstim­ mung der Zündung, wird in dieser Ausführung das Produkt der Ionisationssignal-Dauer und des -Höchstwertes maximiert. Mit Ionisationssignal-Dauer ist die Zeit gemeint, in der der Ionisa­ tionsstrom einen vorher genau bestimmten Schwellenpegel über­ steigt. In einer alternativen Ausführungsform kann statt dessen der integrierte Wert des Ionisationsstromsignals während der Va­ riation entweder der Kraftstoffmenge oder der zeitlichen Abstim­ mung der Zündung maximiert werden.

In US 5 425 339 ist ebenfalls eine vorbekannte Systemkonfigu­ ration dargestellt (Fig. 3, 7), bei der auch die zeitliche Abstim­ mung der Einspritzung in einer herkömmlichen Weise gesteuert werden kann. Diese herkömmliche Weise verwendet ein Optimalwert­ modell mit empirisch ermittelten Matrizen zum zeitlichen Abstim­ men der Einspritzung, bei dem die dominierenden Parameter, wie z. B. Umdrehungszahl, Last und Temperatur, alle die momentane zeitliche Abstimmung der Einspritzung bestimmen. In US 5 425 339 wird nicht vorgeschlagen, daß die zeitliche Ab­ stimmung der Einspritzung in einer vom Ionisationsstromsignal abhängigen geregelten Weise gesteuert werden sollte.

In DE 196 80 104 T1 ist eine Alternative zum Ermitteln des momenta­ nen A/F-Verhältnisses dargestellt. Anstatt zum Bestimmen des A/F-Verhältnisses die Dauer des Ionisationsstromsignals zu ver­ wenden, wie in US 4 535 740 dargestellt, wird in DE 196 80 104 T1 vorgeschlagen, daß statt dessen ein vom Ionisationsstromsignal abgeleiteter und für einen Basisfrequenzgehalt typischer Para­ meter für diese A/F-Ermittlung verwendet wird. Als Alternative kann die Ableitung des Ionisationsstromsignals während der Flam­ menionisationsphase verwendet werden, deren abgeleiteter Wert direkt abhängig vom Basisfrequenzgehalt des Ionisationsstrom­ signals ist. Weitere strenge Anforderungen an verringerte Emissionspegel haben dazu geführt, daß Verbrennungsmotoren mit extrem mageren Luft-Kraftstoff-Gemischen betrieben werden, wie sie global im gesamten Brennraum auftreten, und bei denen lokal um die Zündkerze eine Schichtung des Luft-Kraftstoff-Gemisches mit einem fetteren Gemisch erforderlich ist.

Diese Schichtung kann bei Verbrennungsmotoren mit einer Direkt­ einspritzung erzielt werden, indem die Kraftstoffmenge in die Nähe der Zündkerze kurz vor einem Auslösen der Zündung einge­ spritzt wird. Mit dieser Schichtungstechnik, der sogenannten Schichtladung, können Verbrennungen passend mit einem für die vorliegenden Betriebsbedingungen idealen A/F-Verhältnis im Zünd­ kerzenspalt ausgelöst werden. Obwohl umfassende Tests und Ab­ schätzungen durchgeführt werden, um zu bestimmen, wann der Kraftstoff in den Arbeitszyklus des Motors eingespritzt werden muß, wird ein Problem auftreten, weil sich verschiedene Einzel­ motoren unter den Gesichtspunkten anders verhalten, wie sich das Kraftstoffgemisch im Brennraum während verschiedener Drehzahlen und Belastungen bewegt. Dies kann dazu führen, daß ein ideales A/F-Verhältnis im Zündkerzenspalt nicht erzielt wird, wenn eine Zündung ausgelöst werden muß.

In bestimmten Einzelmotoren können z. B. Unregelmäßigkeiten im Einlaßkrümmer, die durch zurückbleibende Grate vom Gießen des Krümmers verursacht sind, eine Einwirkung auf den Luftstrom in die Brennkammer haben, so daß die entwickelte Horizontalrotation (d. h. Wirbel) oder die Vertikalrotation (d. h. Umwälzung) in ver­ schiedenen Zylindern nicht in der gleichen Weise entwickelt wird.

Bei einer regulären Herstellung können auch verschiedene ein­ zelne Motoren unterschiedliche Luftströmung in die Brennräume erhalten, im Vergleich zu einem Referenzmotor oder Motoren, die zum Bestimmen verwendet werden, wann Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt werden muß. Unterschiedliche Betriebsbedingungen mit einer regulierten Menge zurückgeführter Auspuffgase, eine sogenannte EGR-Steuerung, können auch eine unkontrollierte Ein­ wirkung auf die Luftbewegung zwischen aufeinanderfolgenden Ver­ brennungen haben und ebenfalls eine allmähliche Veränderung in der Größenordnung der Einwirkung im Dauerbetrieb verursachen.

Wenn die zeitliche Abstimmung der Kraftstoffeinspritzung in den Brennraum in einer solchen Weise festgelegt ist, daß die nach beendeter Einspritzung eingebrachte Kraftstoffwolke sich inner­ halb des Brennraums eine bestimmte Strecke bewegen soll, unter­ stützt von der entwickelten Luftbewegung innerhalb des Brenn­ raums und bevor die Kraftstoffwolke die Zündkerze erreicht und eine Zündung ausgelöst wird, dann ist es von größter Bedeutung, daß die Luftbewegung gesteuert wird. Wenn die Luftbewegung zwi­ schen verschiedenen Zylindern, aber auch zwischen verschiedenen Betriebsbedingungen, großen Variationen unterworfen ist, dann muß ebenfalls die zeitliche Abstimmung der Einspritzung an die vorhandene Luftbewegung im Zylinder und an eine vorliegende Be­ triebsbedingung angepaßt werden.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, für Verbrennungsmotoren, die mit Zündkerzen zum Zünden des Luft-Kraftstoff-Gemisches ausgerüstet sind, und bei denen der Kraftstoff eingespritzt wird, bevor eine Zündung ausgelöst wird, ein optimiertes Regelverfahren zum zeitlichen Abstimmen der Einspritzung dieser Verbrennungsmotoren zu erhalten, wobei insbesondere das optimale Luft-Kraftstoff- Gemisch im Zündkerzenspalt (Anspruch 11) beim zeitlichen Abstimmen der Zündung aufrechterhalten werden kann und der Motor (und damit jeder einzelne Zylinder dieses Motors) so nahe wie möglich an die Magergrenze gesteuert werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1.

Weitere Merkmale von Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den kenn­ zeichnenden Teilen der verbleibenden - also der von Anspruch 1 abhängigen Ansprüche 2 bis 11 - hervor. Die Beschreibung von Ausführungsformen bzw. -beispielen der Erfindung erfolgt unter Bezug auf die in der nachfolgenden Figurenliste angegebenen Figuren.

Figurenliste

Fig. 1 stellt schematisch eine Anordnung zum Steuern eines Ver­ brennungsmotors und Ermitteln des Ionisationsgrades innerhalb des Brennraums dar;

Fig. 2a-2c stellen schematisch dar, wie Kraftstoff in einen Otto-Motor eingespritzt wird, der ein in einem Versatzwinkel zur Zylinderachse angeordnetes Einspritzventil hat;

Fig. 3a-3c stellen schematisch dar, wie Kraftstoff in einen Otto-Motor eingespritzt wird, der ein in der Mitte des Zylinders angeordnetes Einspritzventil hat;

Fig. 4 zeigt schematisch das Aussehen des Ionisationsstromsi­ gnals, wie es durch eine in Fig. 1 dargestellte Anordnung ermit­ telt wird;

Fig. 5 stellt verschiedene Arten Ionenstromsignale dar, die man von Verbrennungen mit verschiedener zeitlicher Abstimmung der Einspritzung, aber mit einer konstanten Kraftstoffmenge, erhält;

Fig. 6 stellt dar, wie das erfinderische Verfahren ausgeführt werden könnte.

Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen

In DE 196 80 104 T1 ist ein Zündsystem dargestellt, das die erfor­ derlichen Meßschaltkreise hat, um von der Verbrennung ein Ioni­ sationsstromsignal zu erhalten, das im erfinderischen Verfahren verwendet wird. Die nachfolgende Beschreibung ist identisch mit der Beschreibung in DE 196 80 104 T1 soweit sie das Zündsystem und dessen Meßschaltkreise betrifft.

In Fig. 1 ist eine Anordnung zum Steuern eines Verbrennungsmo­ tors 1 dargestellt. Es ist ein vollständig elektronisches Steu­ ersystem für die Kraftstoffversorgung sowie für eine zeitliche Abstimmung der Zündung für den Verbrennungsmotor dargestellt. Ein Mikrocomputer 19 steuert die zeitliche Abstimmung der Zün­ dung sowie die bereitgestellte Kraftstoffmenge, abhängig von einer Motordrehzahl, einer Motortemperatur und einer Last des Motors, die durch die Sensoren 11, 12 bzw. 13 ermittelt wird. Der Sensor 11 ist vorzugsweise ein Pulsübertrager gewöhnlicher Art, der Radzähne am äußeren Umfang des Schwungrades erkennt. Durch den Sensor 11 könnte auch ein Stellungssignal erhalten werden, indem ein oder mehrere Radzähne an einer gleichbleiben­ den Kurbelwellenstellung eine unterschiedliche Zahnbreite oder wahlweise einen Zahnspalt haben. Der Mikrocomputer umfaßt eine gewöhnliche Art Recheneinheit 15 und Abfragespeicher 14, die Steueralgorithmen, Kraftstoffpläne und Pläne zum zeitlichen Ab­ stimmen der Zündung speichern.

In jedem Zylinder ist mindestens eine Zündkerze 5 angeordnet, wobei in Fig. 1 nur eine für einen Zylinder bestimmte Zündkerze dargestellt ist. Die Zündspannung wird in einer Zündspule 31 er­ zeugt, die eine Primärwindung 33 und eine Sekundärwindung 34 hat. Ein Ende der Primärwindung 33 ist an eine Spannungsquelle, eine Batterie 6, angeschlossen, und das andere Ende ist durch einen elektrisch gesteuerten Schalter 35 an Masse gelegt.

Wenn der Steuerausgang 50 des Mikrocomputers den Schalter 35 in einen leitenden Zustand schaltet, beginnt ein Strom durch die Primärwindung 33 zu fließen. Wenn der Strom ausgeschaltet wird, erhält man in einer herkömmlichen Weise eine Hochtransformation der Zündspannung in der Sekundärwindung 34 der Zündspule 32, und es wird im Funkenspalt 5 ein Zündfunke erzeugt.

Der Beginn und das Ende des Stromflusses, eine sogenannte Ver­ weilzeitsteuerung, wird abhängig von den vorliegenden Parametern des Motors und gemäß einem vorgespeicherten Zündplan im Spei­ cher 14 des Mikrocomputers gesteuert. Die Verweilzeitsteuerung überwacht, daß der Primärstrom den erforderlichen Pegel erreicht und daß der Zündfunke beim für den vorliegenden Lastfall erfor­ derlichen zeitlichen Abstimmen der Zündung erfolgt.

Ein Ende der Sekundärwindung ist mit der Zündkerze 5 verbunden, und das andere, an Masse gelegte Ende umfaßt einen Erkennungs­ schaltkreis, der den Ionisationsgrad innerhalb des Brennraums erkennt. Der Erkennungsschaltkreis umfaßt einen Spannungsakkumu­ lator, hier in Form eines aufladbaren Kondensators 40, der den Funkenspalt der Zündkerze mit einer im wesentlichen konstanten Meßspannung vorspannt. Der Kondensator entspricht der in EP-C- 188 180 dargestellten Ausführungsform, wo der Spannungsakkumu­ lator eine hochtransformierte Spannung des Aufladeschaltkreises einer kapazitiven Art Einspritzsystem ist. In der in Fig. 1 dar­ gestellten Ausführungsform wird der Kondensator 40 auf einen durch die Zündspannung der Zenerdiode 41 vorgegebenen Spannungs­ pegel aufgeladen, wenn der Zündpuls erzeugt wird. Diese Zünd­ spannung könnte im Intervall zwischen 80-400 V liegen. Wenn in der Sekundärwindung die hochgestufte Zündspannung von etwa 30-40 kV erzeugt wird, öffnet die Zenerdiode, was sicherstellt, daß der Kondensator 40 nicht auf einen höheren Spannungspegel aufge­ laden wird als die Zündspannung der Zenerdiode. Parallel mit dem Meßwiderstand 42 ist eine Schutzdiode mit umgekehrter Polarität verbunden, die in einer entsprechenden Weise gegen Überspannun­ gen umgekehrter Polarität schützt. Der Strom im Schaltkreis 5-34-40/40-42-Masse kann am Meßwiderstand 42 erkannt werden, dessen Strom von der Konduktivität der Verbrennungsgase im Brennraum abhängig ist. Die Konduktivität ist umgekehrt abhängig vom Ionisationsgrad innerhalb des Brennraums.

Für den Erkennungsschaltkreis 44 ist nur eine Verbindung mit dem Meßpunkt 45 erforderlich, weil der Meßwiderstand 42 an Masse ge­ legt ist. Der Erkennungsschaltkreis 44 mißt im Meßpunkt 45 das Potential über dem Widerstand 42 bezogen zur Masse. Durch Analy­ sieren des Stromes, oder wahlweise der Spannung, durch den Meß­ widerstand, kann u. a. ein Klopfzustand oder eine Voreinspritzung erkannt werden. Wie in US-A-4 535 740 aufgeführt ist, kann das vorliegende Luft-Kraftstoff-Verhältnis auch während bestimmter Betriebsfälle durch Messen erkannt werden, wie lange der Ionisa­ tionsstrom über einem bestimmten Pegel ist.

Wie im Abgasstrom stromaufwärts von einem im Abgaskrümmer ange­ ordneten Katalysator 30 zu sehen ist, kann mit einer im Abgas­ krümmer des Verbrennungsmotor angeordneten Lambda-Sonde 31 die restliche Sauerstoffmenge und daher auch das vorliegende Luft- Kraftstoff-Gemischverhältnis erkannt werden. Mit einer herkömm­ lichen Schmalband-Lambda-Sonde, die ein Ausgangssignal mit einem deutlichen Übergang knapp unter einem stöchiometrischen Gemisch hat, kann die von einem gespeicherten Kraftstoffplan vorgegebene Kraftstoffmenge korrigiert werden. Die Korrektur erfolgt, um für die Funktion des Katalysators 30 das ideale Luft-Kraftstoff- Gemischverhältnis aufrechtzuerhalten. Durch das Ausgangssignal A der Lambda-Sonde kann man eine Rückkopplungssteuerung der Kraft­ stoffversorgung erhalten, deren Steuerung so ausgeführt wird, daß das Ausgangssignal der Lambda-Sonde zwischen einem hohen und einem niedrigen Ausgangssignal bis zu ein paarmal pro Sekunde schwingt.

Das Kraftstoffversorgungssystem des Verbrennungsmotors umfaßt in herkömmlicher Weise einen Kraftstofftank 21 mit einer im Tank angeordneten Kraftstoffpumpe 22. Der unter Druck gesetzte Kraft­ stoff wird von der Pumpe 22 an einen Druckentzerrer 23 und wei­ ter an einen Kraftstoffilter 24 und andere Behälter 25, oder die Kraftstoffdruckleitung umfassende Volumen, bereitgestellt. An einem Ende der Kraftstoffleitung ist ein Druckregler 26 angeord­ net, der bei einem überhöhten Druck für einen Rückfluß in die Rückleitung 27, zurück zum Kraftstofftank 21 oder der Kraft­ stoffpumpe 22, öffnet. Eine Alternative für einen bei einem überhöhten Druck öffnenden Druckregler 26 kann eine druckgesteu­ erte Kraftstoffpumpe sein, wodurch die Rückleitung 27 vermieden werden kann. Das angesammelte Volumen der Kraftstoffpumpenein­ heit 22, des Druckentzerrers 23, des Kraftstoffilters 24 und an­ derer Kammern oder Volumen 25, haben eine solche Größenordnung, daß ein Betrieb für ein paar Minuten stattfinden kann, bevor ei­ ne neue Art in den Tank getankter Kraftstoff die Kraftstoffein­ spritzventile 20 erreicht. Die Kraftstoffeinspritzventile 20 sind so angeordnet, daß sie Kraftstoff direkt in jeden Zylinder einspritzen können, und arbeiten sequentiell synchron mit dem Betriebszyklus des Motors. Die bereitgestellte Kraftstoffmenge wird durch die Länge des durch den Mikrocomputer an das entspre­ chende Einspritzventil ausgegebenen Steuerimpulses bestimmt.

Die Kraftstoffmenge, genauso wie das zeitliche Abstimmen der Zündung, wird abhängig von vorliegenden Motorparametern gemäß im Speicher 14 des Mikrocomputers enthaltenen vorgespeicherten Kraftstoff- und zeitlichen Zündabstimmungs-Plänen gesteuert. Die durch den Plan vorgegebene Kraftstoffmenge kann möglicherweise durch den Lambda-Sondenausgang korrigiert werden. In einer be­ stimmten Art Kraftstoffsteuersystem kann im Kraftstoffversor­ gungssystem auch ein Kraftstoff-Qualitätssensor 28 angeordnet sein. Die Kraftstoffsteuerung kann mit einem Kraftstoff-Quali­ tätssensor 28 an die vorliegende Oktanzahl oder das Mischungs­ verhältnis von Methanol und Benzin angepaßt werden. Das Steuer­ gerät 10 erhält vom Kraftstoff-Qualitätssensor ein Eingangssi­ gnal K, das die vorliegende Kraftstoffqualität anzeigt.

In den Fig. 2a-2c ist dargestellt, wie Kraftstoff in den Zylin­ der eines direkteingespritzten Otto-Motors eingespritzt wird, der ein zur Zylindermitte oder -achse in einem Versatzwinkel an­ geordnetes Kraftstoffeinspritzventil 60 hat. In dieser Figur ist ein Brennraum dargestellt, bei dem die innerhalb des Brennraums hervorgerufene Luftbewegung vom "Rückwärts-Umwälzungs"-Typ ist, wie es in der Figur durch einen Pfeil 67 angezeigt ist. Eine "Rückwärts-Umwälzung" ist eine Luftbewegung, bei der der in den Brennraum eingeleiteten Luft eine Rotation um eine Achse mitge­ geben wird, die senkrecht zur Zylinderachse und nach unten und zur Zylindermitte gerichtet ist. Diese Rückwärts-Umwälzung wird durch einen Einlaßkrümmerkanal 62 mit einem Radius erzielt, der sich in einer vertikalen Ebene und um eine an einer entgegenge­ setzten Seite der Zylinderachse angeordnete Mitte erstreckt, be­ trachtet in Bezug auf die Anordnung der Sitze der Einlaßven­ tile 17. Mit der Aufgabe, die Rückwärts-Umwälzung zu verstärken, ist auch der Kolben mit einer tassenförmigen Schüssel 64 gestal­ tet, die die Rotation unterstützt und sie zur Zündkerze 63 lenkt.

In Fig. 2a ist dargestellt, wie das Einspritzventil 60 die Kraftstoffwolke am Anfang in den Zylinder einbringt, was einer Kolbenstellung von etwa 50 Kurbelwellengrad vor dem oberen Tot­ punkt (BTDC, Before Top Dead Centre) entsprechen kann. Otto- Motoren mit Direkteinspritzung brauchen ein Einspritzventil mit einer im wesentlichen erhöhten Kapazität in Bezug auf Einspritz­ ventile für indirekte Einspritzung. Die benötigte Maximalkraft­ stoffmenge soll innerhalb eines sehr begrenzten Zeitintervalls bereitgestellt werden können, das bezogen auf einen Motor inner­ halb etwa 10° Kurbelwellenwinkel entsprechen kann. Der Beginn der Einspritzung kann dann bei einer Stellung vor der in Fig. 2a dargestellten Stellung ausgelöst werden, d. h. etwa 60° BTDC.

In Fig. 2b ist eine Stellung im Arbeitszyklus des Otto-Motors dargestellt, bei der die Kraftstoffeinspritzung beendet ist, und bei der sich die Kraftstoffwolke innerhalb des Brennraums unter dem Einfluß der hervorgerufenen Luftrotation zu bewegen beginnt.

Fig. 2b könnte einer Motorstellung bei 45° BTDC entsprechen. In Fig. 2c ist eine Stellung im Arbeitszyklus des Motors darge­ stellt, bei der die Kraftstoffwolke 66 Zeit gehabt hat, sich so zu bewegen, daß man das fetteste Luft-Kraftstoff-Gemisch um den Zündkerzenspalt 63 erhält. Mit dem Ausdruck Kraftstoffwolke ist das örtliche Volumen innerhalb des Brennraums gemeint, in dem das Verhältnis zwischen Luft und feinverteiltem Kraftstoff einem stöchiometrischen oder reicherem als stöchiometrischen Verhält­ nis entspricht.

In den Fig. 3a-3c ist dargestellt, wie Kraftstoff in den Zylin­ der eines direkt eingespritzten Otto-Motors mit einem an der Mitte des Zylinders angeordneten Kraftstoffeinspritzventil 70 eingespritzt wird. In dieser Ausführungsform wird ein Brennraum verwendet, bei dem der eingeleiteten Luft eine Drehung in einer horizontalen Ebene, ein sogenannter "Wirbel", mitgegeben wird, d. h. eine Rotation innerhalb des Brennraums um eine Achse, par­ allel zur und meist übereinstimmend mit der Zylinderachse. Die­ ser Wirbel kann in herkömmlicher Weise erhalten werden, indem man einen (nicht gezeigten) Einlaßkrümmerkanal mit einem Radius um eine Achse parallel zur Zylinderachse verwendet. Um diesen Wirbel im Brennraum weiter zu verbessern und zu unterstützen, ist der Kolben 71 ebenfalls mit einer tassenförmigen Schüssel mit einer mit der Zylinderachse axialsymmetrischen Form gestaltet.

In Fig. 3a ist dargestellt, wie das Einspritzventil 60 die Kraftstoffwolke am Anfang im Zylinder absetzt, was einer Stel­ lung des Kolbens von etwa 50 Kurbelwellengrad vor dem oberen Totpunkt entsprechen kann.

In Fig. 3b ist eine Stellung im Arbeitszyklus des Otto-Motors dargestellt, bei der die Kraftstoffeinspritzung abgeschlossen ist, und bei der sich die Kraftstoffwolke zusammen mit der hori­ zontalen Rotation innerhalb des Brennraums zu drehen beginnt. Fig. 3b kann einer Motorstellung bei 45° BTDC entsprechen. Die hervorgerufene Rotation kann in einem gewissen Grad eine weitere Verteilung von Kraftstoff im Brennraum in der radialen Richtung einschränken, und den Kraftstoff somit innerhalb eines einge­ schränkten Bereiches in der Mitte des Brennraums halten.

In Fig. 3c ist eine Stellung im Arbeitszyklus des Motors darge­ stellt, bei der die Kraftstoffwolke 76 Zeit gehabt hat, sich in­ nerhalb der hervorgerufenen Rotation so auszudehnen, daß die Kraftstoffwolke die Zündkerze 73 erreicht. In Fig. 3c ist durch Pfeile 79 der Quetscheffekt dargestellt, den man erhält, wenn sich die oberen Oberflächen des Kolbens dem Zylinderkopf nähern. Dieser Quetscheffekt tritt während der Endphasen des Verdich­ tungshubes auf und kann auf die Anordnung der Kraftstoffwolke 76 im Brennraum in Bezug auf die im Brennraum angeordnete Zündkerze eine Auswirkung haben. Ein ähnlicher Quetscheffekt wird auch mit einem Brennraum erreicht, wie er in den Fig. 2a-2c dargestellt ist.

In Fig. 4 ist schematisch das Ionenstromsignal U_ION dargestellt, wie man es mit einer Meßanordnung gemäß Fig. 1 erhält. Der in Volt gemessene Signalpegel U_ION ist an der Y-Achse dargestellt, und das Ausgangssignal könnte im Bereich 0-2,5 V liegen. An der X-Achse sind Kurbelwellengrade °VC dargestellt, wobei 0° die obere Totstellung bezeichnet, wenn der Kolben seine oberste Stellung einnimmt. An der Stellung SP, die eine Stellung vor der oberen Totstellung und vorzugsweise 15-20 Kurbelwellengrad vor der oberen Totstellung ist, wird der Zündfunke beim zeitlichen Vorabstimmen der Zündung erzeugt, die bei den vorherrschenden in erster Linie von einer Last und Umdrehungszahl abhängigen Be­ triebsbedingungen abgefragt wird. Die Erzeugung des Zündfunkens bewirkt durch die Funkenentladung im Zündkerzenspalt während der sogenannten Zündphase im Erkennungsschaltkreis 40-45 einen hohen Meßpuls, der jedoch herausgefiltert wird, und der entsprechende Wert wird in der bevorzugten Ausführungsform nicht verwendet. Die Sammlung der gemessenen Werte wird bevorzugt durch den Mikrocomputer 10 so gesteuert, daß der Mikrocomputer den Signal­ eingang 54 nur bei bestimmten Motorstellungen oder bei bestimm­ ten Zeitpunkten abliest, d. h. in definierten Meßfenstern. Diese Meßfenster werden bevorzugt abhängig vom zeitlichen Abstimmen der Zündung SP betätigt, damit diese Meßfenster ausreichend lange Zeit geöffnet sind, nachdem die Funkenentladung sich rich­ tig abgeschwächt hat.

Nach der Zündphase wird die in Fig. 4 als FLAMMEN-ION bezeich­ nete Flammenionisationsphase ausgelöst, während der sich das Bilden eines Brennkernes des Luft-Kraftstoff-Gemisches im oder nahe dem Zündkerzenspalt auf die Meßspannung auswirkt.

Nach der Flammenionisationsphase wird die in Fig. 2 als NACH-ION bezeichnete Nachionisationsphase begonnen, während der sich die Verbrennung innerhalb des Brennraums auf die Meßspannung aus­ wirkt, deren Verbrennung eine erhöhte Anzahl Ionisationspartikel bei einer erhöhten Temperatur und einem erhöhten Verbrennungs­ druck verursacht. Das typische Verhalten ist, daß während NACH- ION ein in Fig. 4 als PP bezeichneter Maximalwert erreicht wird, wenn der Verbrennungsdruck seinen Maximalwert erreicht hat und die Flammenfront die Wände des Brennraums erreicht hat, was ei­ nen erhöhten Innendruck verursacht.

Der Übergang zwischen der Flammenionisationsphase und der Nach­ ionisationsphase und den Höchstwerten innerhalb jeder entspre­ chenden Phase kann vorzugsweise durch einen Differentations­ schaltkreis, oder alternativ durch einen in der Software des Steuergerätes implementierten Differentationsalgorithmus ermit­ telt werden. Der erste Nullübergang des Differentialkoeffizien­ ten dU_ION/dVC ermittelt den Höchstwert PF, der zweite Nullüber­ gang des Differentialkoeffizienten ermittelt den Übergang zwi­ schen der Flammenionisationsphase und der Nachionisationsphase, und der dritte Nullübergang ermittelt den Höchstwert PP.

In Otto-Motoren mit Direkteinspritzung, wo eine Schichtung am Zündkerzenspalt während bestimmter Betriebsbedingungen erwünscht ist, d. h. ein örtlich fetteres Luft-Kraftstoff-Gemisch, wird das Ionisationsstromsignal durch das momentane Positionieren der Kraftstoffwolke beim zeitlichen Abstimmen der Zündung beein­ flußt. Dementsprechend hat die Erfindung besonders die Kennzei­ chen des Ionisationsstromsignals während der Flammenionisations­ phase verwendet, die direkt vom örtlichen Luft-Kraftstoff-Ver­ hältnis beim Zündkerzenspalt abhängig sind.

In Fig. 5 sind schematisch verschiedene Arten Meßsignale darge­ stellt, wie sie mit einem Erkennungsschaltkreis wie in Fig. 1 dargestellt ermittelt und von Verbrennungen erhalten werden, die zeitlich verschieden abgestimmte Einspritzungen, aber unverän­ dert gelassene andere Parameter einschließlich gleichen Kraft­ stoffmengen haben. Die in Fig. 5 dargestellten Kurven werden ty­ pischerweise von Betriebszyklen bei 2000 Umdrehungen pro Minute und gemittelt über 500 Zyklen erhalten.

Die durchgezogene Kurve F_{BASE_T} stellt Verbrennungen mit einer idealen zeitlichen Abstimmung der Einspritzung dar. Die ge­ strichelte Kurve F_{Δ 1_T} stellt Verbrennungen dar, die eine zeit­ liche Abstimmung der Einspritzung mit einer in Bezug auf die ideale zeitliche Abstimmung der Einspritzung kleinen Abweichung Δ1_T haben. Die gepunktete Kurve stellt Verbrennungen mit einer in Bezug auf die ideale zeitliche Abstimmung der Einspritzung etwas größeren Abweichung Δ2_T dar, und schließlich stellt die Strichpunktkurve Verbrennungen mit der größten Abweichung Δ3_T in Bezug auf die ideale zeitliche Abstimmung der Einspritzung dar. Für all diese Kurven sind die Absolutwerte der Abweichungen in Beziehung gebracht: Δ1_T < Δ2_T < Δ3_T.

Die den Ionisationsstrom nach der Zündphase darstellende Span­ nung U_ION wird von 5 Kurbelwellengrad vor der oberen Totstellung (ÖD) und mindestens bis etwa 55 Kurbelwellengrad nach ÖD aufge­ nommen. Die erste Zündphase, die zwischen der Erzeugung des Fun­ kens SP und vor 5 Kurbelwellengrad vor ÖD stattfindet, ist in den Kurven nicht enthalten, die die Flammenionisationsphase (FLAMMEN-ION) und die Nachionisationsphase (NACH-ION) darstel­ len. Aus den Figuren wird offenbar, daß die Frequenzcharakteri­ stik der Grundfrequenz des Ionenstromsignals während der Flam­ menionisationsphase bei einer idealen zeitlichen Abstimmung der Einspritzung F_{BASE_T} ein Maximum hat.

Bei einer idealen zeitlichen Abstimmung der Einspritzung F_{BASE_T} steigt das Meßsignal dann während des Kurbelwellenwinkelberei­ ches A schnell zu seinem Höchstwert PF. Bei einer aufeinander­ folgenden Änderung der zeitlichen Abstimmung der Einspritzung in Schritten Δ1_T→Δ2_T→Δ3_T weg von der idealen zeitlichen Abstim­ mung der Einspritzung, nimmt die Zuwachsrate des Meßsignals ab, und die zugehörigen Höchstwerte während der Flammenionisations­ phase werden erst nach Durchlaufen der Kurbelwellenwinkelberei­ che B, C bzw. D erreicht. Die Frequenzcharakteristik der Grund­ frequenz des Meßsignals während der zugehörigen Kurbelwellenbe­ reiche A, B, C und D jeder Kurve, d. h. während eines Viertels einer vollständigen Signalperiode, nimmt somit mit einer erhöh­ ten Abweichung von der idealen zeitlichen Abstimmung der Ein­ spritzung ab.

Ein anderes Verfahren zum Herleiten der Frequenzcharakteristik der Grundfrequenz des Ionenstromsignals ist ein Beobachten des Differentialwertes dU_ION/dVC, d. h. die Spannung U_ION als eine Funktion des Kurbelwellenwinkels VC. Dies kann mit dem in Fig. 1 dargestellten Erkennungsschaltkreis 44 getan werden.

Mit der oben beschriebenen Beziehung ist dargestellt worden, daß es möglich ist, die zeitliche Abstimmung der Einspritzung in ei­ ner Regelart zu optimieren, indem man die Frequenz erster Ord­ nung der Grundfrequenz des Ionenstromsignals ermittelt, oder wie es in einem Steuersystem günstig ausgeführt werden könnte, indem man dU_ION/dVC während der Flammenionisationsphase ermittelt.

In Fig. 6 ist dargestellt, wie das im Ausführungsbeispiel dargestellte Verfahren aus­ geführt werden kann. Mit der dicken Kurve ist die augenblickli­ che Einstellung der zeitlichen Abstimmung der Einspritzung im Arbeitszyklus des Motors dargestellt.

Die Einstellung der zeitlichen Abstimmung der Einspritzung ist links an der Vertikalachse in Kurbelwellengrad vor dem oberen Totpunkt BTDC angezeigt, wobei ein sich erhöhender Wert des BTDC eine frühzeitigere Einspritzung darstellt. Mit der gepunkteten, Kurve ist der augenblickliche Wert des Differentialwertes des Ionisationsstromsignals dU_ION/dt während der Flammenionisations­ phase dargestellt. Bevor die Variation der Einstellung der zeit­ lichen Abstimmung der Einspritzung begonnen wird, d. h. vor der Verbrennung Nr. C₁, könnte eine Einstellung gemäß einem empirisch ermittelten Plan verwendet werden, in diesem Fall 50° BTDC.

Wenn ein beständiger Zustand erreicht worden ist, wird die Va­ riation der Einstellung der Kraftstoffeinspritzung begonnen. Diese Variation kann durch ein zeitliches Vorrücken der Kraft­ stoffeinspritzung in vorbestimmten Schritten Δ3 ausgeführt wer­ den, die 1,5 Kurbelwellengrad entsprechen können. Ein beständi­ ger Zustand kann angenommen werden, wenn die Last und Motordreh­ zahl zwischen aufeinanderfolgenden Verbrennungen weniger als 5% und vorzugsweise weniger als 1% schwankt. Wenn dann der Wert von dU_ION/dt eine ansteigende Tendenz anzeigt, kann noch ein wei­ teres inkrementales Vorrücken der zeitlichen Abstimmung der Ein­ spritzung in der selben Größenordnung, d. h. Δ3, bei der Verbren­ nung Nr. C₂ begonnen werden. Wenn das inkrementale Vorrücken in der Anfangsgrößenordnung einen Abfall dU_ION/dt zustande bringt, der bei der Verbrennung Nr. C₃ stattfindet, dann ändert sich die Variation der Einstellung der Kraftstoffeinspritzung von einer vorrückenden in eine verzögernde Richtung, was bei einer Ver­ brennung Nr. C₄ stattfindet.

Bei jedem Richtungswechsel, d. h. von Vorrücken zu Verzögern und umgekehrt, kann die Größenordnung von Vorrücken oder Verzögern, d. h. die Schrittrate, vom Anfangsschritt Δ3 zum Schritt Δ2 ver­ ringert werden, um die Einstellung zu finden, die den Maximal­ wert von dU_ION/dt in einer schnellen und richtigen Weise er­ reicht. Δ2 kann 1,0 Kurbelwellengrad entsprechen. Wenn die ver­ zögerte zeitliche Abstimmung der Einspritzung bei der Verbren­ nung Nr. C₄ eine Zunahme von dU_ION/dt bewirkt, dann setzt sich die Variation der zeitlichen Abstimmung der Einspritzung in die verzögernde Richtung bei Verbrennung Nr. C₅ mit dem gleichen Ver­ zögerungsschritt fort, wie er bei Verbrennung Nr. C₄ ausgeführt wurde. Wenn die verzögerte zeitliche Abstimmung der Einspritzung eine Abnahme von dU_ION/dt bewirkt, dann wechselt die Variation der zeitlichen Abstimmung der Einspritzung noch einmal von Ver­ zögern zu Vorrücken, und die Schrittrate der Variation wird von Δ2 zu Δ1 vermindert. Δ1 kann 0,5 Kurbelwellengrad entsprechen. Vorzugsweise wird für die Schrittrate eine geringere Grenze ver­ wendet, wobei Δ1 die während der Variation der Einstellung der Kraftstoffeinspritzung verwendete kleinste Schrittrate sein kann.

Wenn die Variation die kleinste erlaubte Schrittrate erreicht hat, ist die Idealbedingung mit einem fortlaufenden Wechsel zwi­ schen Verzögern und Vorrücken erreicht, wobei der Wert von dU_ION/dt fortlaufend zwischen einer ansteigenden oder abfallenden Tendenz wechselt. Wenn eine vorbestimmte Anzahl Wechsel, in der Größenordnung von etwa zehn, zwischen Verzögern und Vorrücken im bestimmten Betriebszustand stattgefunden hat, wird die Variation beendet und die gefundene Einstellung dauerhaft in einem Spei­ cher des Motorsteuersystems als die für den vorherrschenden Be­ triebszustand zu verwendende Einstellung gespeichert. Durch die­ ses Verfahren kann eine Anpassung des Kraftstoffplans für alle beständigen Zustände gemacht werden. Deswegen ist dieser Plan auch die Basis für eine Kraftstoffeinspritzsteuerung während Übergängen, d. h. während Wechseln der Last oder der Motordreh­ zahl, und es wird auch eine Anpassung der vorübergehenden Kraft­ stoffsteuerung erreicht.

Die oben beschriebene Variation kann bevorzugt für jeden be­ stimmten Betriebszustand des Motors wieder begonnen werden, nachdem eine vorbestimmte Mindesbetriebszeit in diesem bestimm­ ten Betriebszustand erreicht worden ist. Diese vorbestimmte Be­ triebszeit kann von einigen Minuten bis zu einigen Stunden fest­ gesetzt sein, wobei die vorbestimmte Betriebszeit die Grenzen festsetzt, wie oft der Motor sich an jegliche Veränderungen an­ passen wird. Alternativ können verschiedene Alarmtypen eine Va­ riation der zeitlichen Abstimmung der Einspritzung auslösen, wenn ein beständiger Zustand vorgegeben worden ist. Ein solcher Alarm könnte z. B. Fehlerhinweise verschiedener Sensortypen bil­ den, wie z. B. Lambda-Sonden oder HC-Sensoren, die überhöhte Emissionspegel oder eine ungleichmäßige Verbrennung anzeigen können.

In Fig. 6 ist dargestellt, daß der Differentialwert des Ionisa­ tionsstromsignals dU_ION/dt bei einem begonnenen inkrementalen Wechsel der Einstellung keine sprunghafte Veränderung zeigt. Es wird bevorzugt ein fließender Mittelwert von dU_ION/dt ausgeführt, was dazu führt, daß der gemittelte Wert dU_ION/dt nur allmählich einen erhöhten Wert annimmt, wenn eine Anzahl aufeinanderfolgen­ der Verbrennungen alle einen erhöhten Wert von dU_ION/dt zeigen. Dies ist vorteilhaft, wenn es in Otto-Motoren ausgeführt ist, wo der Verbrennungsvorgang zwischen aufeinanderfolgenden Verbren­ nungen in einem großen Umfang schwankt.

Ein Problem mit einem geschichteten Luft-Kraftstoff-Gemisch, d. h. einem örtlich in der Nähe des Zündkerzenspalts fetteren Ge­ misch, ist, daß der Zündkerzenspalt mit Ruß bedeckt sein könnte. Dies ist in Otto-Motoren mit Direkteinspritzung oft der Fall, bei denen die Kraftstoffwolke im Zündkerzenspalt ein übermäßig fettes Luft-Kraftstoff-Gemisch verursachen kann. Während be­ stimmter Betriebsfälle kann der bevorzugt festgesetzte Punktwert des Ionisationskennzeichensignals einem vorbestimmten Teil des Maximalbasisfrequenzgehalts entsprechen. Auf diese Weise kann ein gesteuerter Einspritzbeginn ausgeführt werden, bevor die übermäßig fetten Bereiche der Kraftstoffwolke den Zündkerzen­ spalt erreichen.

Die Variation der zeitlichen Abstimmung der Einspritzung kann auch mit einem schrittweisen Abfallen der Kraftstoffmenge ver­ bunden werden, wenn das Ionisationskennzeichensignal eine über­ höhte Basisfrequenz anzeigt, was ein weiteres Verringern der Kraftstoffmenge ermöglichen könnte. Während eines geschichteten Betriebs ohne Rückmeldung muß die vorbestimmte Kraftstoffmenge auf eine ausreichende Kraftstoffmenge festgesetzt werden, die eine sichere und zuverlässige Zündung des Luft-Kraftstoff-Gemi­ sches in allen Betriebsfällen garantiert. Dies kann zu optimalen Luft-Kraftstoff-Gemischen im Zündkerzenspalt während bestimmter Betriebsfälle führen, aber auch zu übermäßig fetten Gemischen in anderen Betriebsfällen.

Ein anderes Problem ist, daß ein geschichteter Betrieb mit einem extrem mageren Gemisch, da es im gesamten Brennraum auftritt, zu einer sehr geringen Verbrennungstemperatur führt. Eine Grundre­ gel ist, daß die Zündkerze bei einer Temperatur über 400°C ge­ halten werden sollte, was die geringste Temperatur ist, die einen Selbstreinigungseffekt der Zündkerze erhält und ein Abla­ gern von Ruß auf den Elektroden verhindert. Ein Vorteil des in Fig. 1 dargestellten Zündsystems ist, daß jegliche Rußummante­ lung mit den Meßschaltkreisen ermittelt werden kann. Die am Zündkerzenspalt angelegte Vorspann-Spannung kann einen Versatz­ wert des Ionisationssignals ergeben, der einem überlagerten Gleichstromsignal entspricht. Die Größenordnung des Gleichstrom­ signals ist von der die Zündkerze abdeckenden Rußmenge direkt abhängig. Wenn sich auf dem Zündkerzenspalt und dem die Mittel­ elektrode umgebenden Isolator Ruß abzulagern beginnt, dann ver­ mindert sich der Widerstand im Zündkerzenspalt. Dieses Gleich­ stromsignal kann somit verwendet werden, um die zeitliche Ab­ stimmung der Einspritzung so zu korrigieren, daß ein Rußaufbau unter Kontrolle ist, d. h. daß nicht zugelassen wird, daß ein Gleichstromsignal über einer bestimmten Schwelle erzeugt wird.

Die Variation der zeitlichen Abstimmung der Einspritzung kann auch mit anderen Messungen verbunden werden, die die Aufgabe ei­ nes Verringerns von Rußablagern haben. Beispielsweise kann auch die zeitliche Abstimmung der Zündung während einer begrenzten Anzahl Verbrennungen vorgerückt werden, um extreme Temperaturen, oder vielleicht auch irgendein Klopfen zu provozieren. Als Er­ gänzung kann auch ein Umschalten von einem geschichteten Betrieb zu einem homogenen Luft-Kraftstoff-Gemisch mit einer stöchiome­ trischen Verbrennung überall im gesamten Brennraum ausgeführt werden, wenn die Variation der zeitlichen Abstimmung der Ein­ spritzung während des geschichteten Betriebs nicht ausreichend ist, um eine Rußablagerung zu verringern.

In der dargestellten Ausführungsform wird eine Ermittlung der Ionisation unmittelbar nach einem Ende des Zündfunkens im Zünd­ kerzenspalt durchgeführt. Alternative Lösungen können stattdes­ sen ein Signalkennzeichen für die Ionisation während der Zünd­ phase oder der Entladephase des Zündfunkens verwenden. Ein sol­ ches Signal kann von der zum Erhalten des Zündfunkens während der Entladephase notwendigen Vorspann-Spannung erhalten werden. Eine andere Alternative kann stattdessen den Zündstrom des Zünd­ funkens ermitteln.

Die Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen, dass nicht nur ein Ermitteln der Grundfrequenz oder des Differentialwertes erfolgen kann. Es kann auch ein einen Frequenzgehalt der Grundfrequenz kenn­ zeichnender Parameter miterfasst werden, so dass erkennbar ist, wie schnell sich das Amplitudenmaximum PF während der Flammenionisationsphase er­ eignet. Eine einfache Ermittlung der Zeit für das sich Ereignen des Amplitudenmaximums ist vom Differentialwert dU_ION/dt streng abhängig und somit kennzeichnend für die Grundfrequenz.

Die bevorzugte Ausführungsform mit einem Meßfenster während der Flammenionisationsphase vor dem Amplitudenmaximum PF ist jedoch die einfachste Ausführungsform, die in einem Steuersystem ausge­ führt werden kann, weil diese Phase verhältnismäßig eindeutig abhängig vom Stattfinden der zeitlichen Abstimmung der Einsprit­ zung bestimmt ist.

Zu den Ausführungsbeispielen der Erfindung gehört auch, dass eine alleinige Aussichtung auf Otto-Motoren mit Direktein­ spritzung, bei denen eine Schichtung von einem ver­ hältnismäßig fetteren Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Nähe der Zündkerze während eines besonderen Nieder- und Teillastbetriebs des Motors einsetzt, nicht vorgesehen ist. Bei Otto-Motoren mit indirekter Kraftstoffeinspritzung, bei denen also die Kraft­ stoffeinspritzung in Einlaßkanäle erfolgt, wird eine Schichtung durch gesteuerte Betätigung der Einlaßventile erreicht. Dies kann beispielsweise durch Einspritzen von Kraftstoff zu nur einem Einlaßventil erreicht werden, das einen Teil der zugeführten Luft zur Zündkerze leitet, und bei dem der Hauptteil der zugeführten Luft durch ein anderes Einlaßventil in den Zylinder geleitet wird.

Die Ausführungsbeispiele der Erfindung können auch verschiedene Arten von Zündkerzen mit einschließen. Beispielsweise können herkömmliche Zündkerzen mit Luftspalten oder Oberflächenzündkerzen verwendet werden. Ober­ flächenzündkerzen verursachen, daß sich die Entladung über einer Isolatorfläche ereignet.

Die Verwendung der Zündkerze als Meßspalt zur Ionisationsermitt­ lung hat den Vorteil, daß ein zusätzlicher Meßspalt im Brennraum nicht erforderlich ist. Die Ausführungsbeispiele der Erfindung sind jedoch nicht auf eine Ionisationsermittlung über den Zündkerzenspalt beschränkt. Al­ ternativ kann ein zusätzlicher Meßspalt im Brennraum angeordnet sein, entweder in die Zündkerze integriert und parallel mit dem Zündspalt, oder mit einem zusätzlichen Meßspalt getrennt von der Zündkerze.

Claims (11)

1. Verfahren zum Regeln der zeitlichen Abstimmung der Ein­ spritzung einer vorbestimmten Kraftstoffmenge im Arbeitszyklus eines Otto-Motors in einem geschlossenen Kreis, bei dem die vor­ bestimmte Kraftstoffmenge dem Brennraum durch ein Einspritzven­ til zugeführt wird, und bei dem die Zündung des Luft-Kraftstoff- Gemisches mit einer im Brennraum angeordneten Zündkerze ausge­ löst wird, nachdem die Kraftstoffmenge dem Brennraum zugeführt worden ist, und wobei ferner vorgesehen ist, daß ein die Ionisation innerhalb des Brennraums kennzeichnender Parameter durch einen innerhalb des Brennraums angeordneten Meßspalt ermittelt wird und daß die zeitliche Abstimmung der Einspritzung der vorbestimmten Kraft­ stoffmenge im Arbeitszyklus des Motors entweder in eine vorge­ rückte oder eine verzögerte Richtung in vorbestimmten Schritten so verändert wird, daß der die Ionisation innerhalb des Brenn­ raums kennzeichnende Parameter einer Tendenz zu einem voreinge­ stellten Punktwert hin unterworfen wird.

11. Verfahren nach einen der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Meßspalt ein Zündkerzenspalt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der voreingestellte Punktwert den Maximalwert eines Parameters bildet, der für den Basisfrequenz­ gehalt des Ionisationssignals während mindestens eines Teils der Flammenionisationsphase (FLAMMEN-ION) kennzeichnend ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der voreingestellte Punktwert ein vorbestimmtes Akzeptanzintervall bildet, innerhalb dessen sich der Höchstwert des Ionisationssignals nach einem Auslösen der Zündung ereignet.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der für die Basisfrequenz kennzeich­ nende Parameter eine Bestimmung des Ableitungswertes ersten Grades des Ionisationssignals innerhalb eines Meßfensters wäh­ rend der Flammenionisationsphase bildet, vorzugsweise bevor das Ionisationssignal seinen Höchstwert während der Flammenionisa­ tionsphase erreicht.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Verbrennungsmotor, der Einspritzventile mit einer variablen dynamischen Steuerfolge hat, wodurch die pro Zeiteinheit bereit­ gestellte Kraftstoffmenge gesteuert werden kann, die Variation der Kraftstoffeinstel­ lung mit einem Verändern einer Durchflußrate im Einspritzventil verbunden ist, entweder durch Umschalten zwischen der Variation der Einstellung oder der Durchflußratensteuerung während einer vorbestimmten Zyklenanzahl, oder durch Umschalten zwischen jeder Verbrennung, und bei dem die Variation der Durchflußrate des Einspritzventils unter den gleichen Bedingungen zur Optimierung wie zur Variation der Kraftstoffeinstellung gehandhabt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Variation der zeitlichen Abstim­ mung der Einspritzung ausgelöst wird, wenn der Motor einer im wesentlichen konstanten Last und Drehzahl unterworfen ist, d. h. ein sogenannter beständiger Zustand, der sich ereignet, wenn die Last und Drehzahl des Motors weniger als 5% und vorzugsweise weniger als 1% zwischen aufeinanderfolgenden Verbrennungen schwankt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Variation der zeitlichen Abstim­ mung der Zündung in jedem bestimmten Betriebsmodus ausgelöst wird, angezeigt durch Motordrehzahl und -last, wenn im bestimm­ ten Betriebsmodus eine vorbestimmte Betriebszeit vergangen ist, seitdem in diesem Betriebsmodus das letzte Mal eine Variation ausgelöst wurde.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Variation der zeitlichen Abstim­ mung der Einspritzung ausgelöst wird, wenn eine den Emissions­ pegel überwachende Alarmfunktion überhöhte Pegel der Emissionen oder eine schwankende und ungleichmäße Verbrennung anzeigt.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgelöste Variation der zeitli­ chen Abstimmung der Einspritzung für den betreffenden Betriebs­ modus beendet wird, wenn die Variation der zeitlichen Abstimmung der Einspritzung zwischen einer verzögerten und einer beschleu­ nigten Einstellung eine vorbestimmte Anzahl von Malen wechselt, und daß danach die durch diese Variation gefundene zeitliche Ab­ stimmung der Einspritzung als eine dauerhafte Einstellung im Ar­ beitszyklus des Motors für die Kraftstoffmenge und den fragli­ chen Betriebsmodus gespeichert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrittrate der Einstellverände­ rung zwischen jeder Veränderung zwischen einem verzögerten und vorgerückten Abstimmen der Kraftstoffeinspritzung vermindert wird, die während der Variation der Einstellung der Kraftstoff­ menge im Arbeitszyklus des Motors ausgelöst wird.