DE19924681C2

DE19924681C2 - Method for detecting parameters in the combustion chamber

Info

Publication number: DE19924681C2
Application number: DE1999124681
Authority: DE
Inventors: Hartung Wilstermann
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1999-05-29
Filing date: 1999-05-29
Publication date: 2003-09-25
Anticipated expiration: 2019-05-30
Also published as: DE19924681A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung von Parame tern im Verbrennungsraum gemäß den gattungsbildenden Merkmalen des Anspruchs 1.The invention relates to a method for detecting Parame tern in the combustion chamber according to the generic features of claim 1.

In der DE 41 16 272 A1 wird ein Verbrennungserfassungsgerät für einen Verbrennungsmotor zur Ausführung des gattungsgemäßen Ver fahrens, mit einem Regler zur Steuerung der Zündung eines Zy linders eines Motors, der mit einer Zündkerze ausgestattet ist; und einem Ionenstromdetektor zur Erfassung eines Ionenstromes, der bei der Funkenbildung einer Zündkerze erzeugt wird. Bei der Verwendung der Ionenstrommessung mit der Zündkerze als Senso rik, wobei diese Messung außerhalb des eigentlichen Zündvorgan ges erfolgt, können weitere Funktionen übernommen werden wie beispielsweise eine Aussetzererkennung, eine Klopferkennung, die insbesondere unabhängig ist von einer Drehzahl- und Zylin derbegrenzung, eine Selbstüberwachung der Zündanlage, eine Ana lyse des Brennverlaufes sowie gegebenenfalls die zylinderselek tive Erfassung von Gemisch- und Thermodynamikgrößen. Wegen der guten Zeitauflösung einer solchen Messung können beispielsweise anstelle bisheriger Motorsteuerungen Motorregelungen verwendet werden. Damit werden zusätzliche Verbesserungsmöglichkeiten für die Motoroptimierung erschlossen.In DE 41 16 272 A1 discloses a combustion detection device for an internal combustion engine for the execution of the generic Ver driving, with a regulator to control the ignition of a Zy Linders of an engine equipped with a spark plug; and an ion current detector for detecting an ion current, which is generated during the sparking of a spark plug. In the Use of the ion current measurement with the spark plug as Senso rik, whereby this measurement is outside the actual ignition process ges, other functions can be taken over like For example, a misfire detection, a knock detection, which is particularly independent of a speed and Zylin derbegrenzung, a self-monitoring of the ignition system, an Ana lysis of the firing process and optionally the cylinder elek tive acquisition of mixture and thermodynamic quantities. Because of the good time resolution of such a measurement, for example used motor controls instead of previous engine controls become. This will provide additional opportunities for improvement the motor optimization opened up.

Bei dieser Art einer Motorregelung ist von Nachteil, daß erst nach Abschluß des Zündvorganges der Ionenstrom bestimmt werden kann. Zur Messung des Ionenstromes muß der Zündvorgang abge schaltet sein. Die Ionenstrommessung kann erst nach Beendigun gung des Zündvorganges erfolgen, so daß erst sehr spät mit der Ionenstrommessung begonnen werden kann. In this type of engine control is disadvantageous that only be determined after completion of the ignition of the ion current can. For measuring the ion current of the ignition abge be turned on. The ion current measurement can only after completion tion of the ignition, so that only very late with the Ion current measurement can be started.

Die Aufgabe der Erfindung ist die Motorregelung zu verbessern.The object of the invention is to improve the engine control.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des An spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen des Er findungsgegenstandes sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.According to the invention the object is achieved by the features of claim 1 solved. Advantageous embodiments and further developments of the Er Subject invention are characterized by the features of the subclaims characterized.

Ein wesentlicher Vorteil dieser Ausgestaltungen liegt darin, daß mit der Messung des Ionenstromsignals schon sehr früh be gonnen werden kann. Es kann schon unmittelbar nach dem 1. Zündzeitpunkt mit der Ionenstrommessung begonnen werden, so daß frühzeitig mehr Informationen aus dem Ionenstromsignal ge wonnen werden. Diese frühzeitigen Informationen ermöglichen ei ne noch genauere Motorregelung. Besonders vorteilhaft ist dies bei Motoren mit langer Brenndauer wie direkteinspritzenden Ot tomotoren. Außerdem sind beliebig lange Zündungvorgänge mög lich, ohne daß auf eine Ionenstrommessung verzichtet werden muß.An essential advantage of these embodiments is that that be very early with the measurement of the ion current signal can be started. It may be right after the 1. Ignition point to be started with the ion current measurement, so that early ge more information from the ion current signal to be won. This early information is possible ne even more precise engine control. This is particularly advantageous for engines with a long burning time such as direct injection Ot tomotoren. In addition, any length of ignition operations are possible without dispensing with an ion current measurement got to.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles in Ver bindung mit einer Figurenbeschreibung näher erläutert. Es zeigtThe invention will be described with reference to an embodiment in Ver Bond explained in more detail with a description of the figures. It shows

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Funkenbandzündung, sowie Fig. 1 is a schematic representation of a spark ignition, as well

Fig. 2 ein Schaubild mit einem idealisierten Verlauf von La destrom, Funkenstrom und Sekundärspannung bei der Fun kenbandzündung. Fig. 2 is a diagram with an idealized course of La destrom, spark current and secondary voltage in the fun kenbandzündung.

Fig. 3 ein Schaubild eines Ionenstromsignals, das aus Messun gen aus einzelnen Ladephasen zusammengesetzt ist. Fig. 3 is a diagram of an ion current signal, which is composed of Messun conditions of individual charging phases.

In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Funkenband zündung gezeigt. Als Ausführungsbeispiel wurde die Funkenband zündung als Zündung gewählt. Eine Wechselspannungszündung mit einer Zünddauer von höchstens 100 µs könnte alternativ gewählt werden, da auch hier der Zündvorgang zur Ionenstrommessung nicht beendet sein muß. Eine Funkenbandzündung ist im Prinzip eine Transistor-Spulen-Zündung mit kleiner Hauptinduktivität, die innerhalb eines Zündvorganges mehrere Male auf- und entla den wird. Die Zündspule L_h wird bei geschlossenem Schalter S direkt aus der Bordspannung U mit dem Ladestrom I_p geladen. Die dabei auf der Sekundärseite erzeugte Spannung Us reicht für den Funkenstrom nicht aus. Nach der Ladezeit wird der Schalter S zum Zündzeitpunkt geöffnet und die in der Spule gespeicherte Energie in die sekundärseitige Kapazität C_s (Hochspannungska bel, Stecker und Zündkerze) entladen. Überschreitet die Hoch spannung Us die Durchbruchspannung des Funkens, bricht die Spannung an der Funkenstrecke auf die Brennspannung U_f zusam men. Das untere Schaubild zeigt ein Ersatzschaubild der Funken phase. Während der Brenndauer nimmt der über Zündkerze und Se kundärwiderstand Rs fließende Funkenstrom I_f ab, siehe hierzu auch Fig. 2. Zur Messung des Ionenstromes ist eine Ionenstrom messvorrichtung vorgesehen, die innerhalb eines Arbeitsspieles mehrere Messungen durchführt. Das Ionenstromsignal wird unmit telbar nach dem Zündzeitpunkt nach Beendigung und/oder Abschal tung des Zündfunkens bestimmt.In Fig. 1 is a schematic representation of a spark ignition tape is shown. As an exemplary embodiment, the spark plug ignition was selected as the ignition. Alternating voltage ignition with an ignition duration of at most 100 μs could alternatively be selected, since here, too, the ignition process for ion current measurement does not have to be completed. Spark band ignition is, in principle, a transistor coil ignition with a small main inductance, which is opened and discharged several times within an ignition process. With the switch S closed, the ignition coil L _h is charged directly from the on-board voltage U with the charging current I _p . The voltage Us generated on the secondary side is insufficient for the spark current. After the charging time, the switch S is opened at the ignition timing and the energy stored in the coil in the secondary-side capacitance C _s (Hochspannungska bel, plug and spark plug) discharged. If the high voltage Us exceeds the breakdown voltage of the spark, the voltage at the spark gap breaks down to the burning voltage U _f . The lower diagram shows a replacement diagram of the spark phase. During the burning time, the spark current I _f flowing through spark plug and secondary resistance Rs decreases, see also FIG. 2. For measuring the ion current, an ion current measuring device is provided which performs several measurements within a working cycle. The ion current signal is immedi applicable after the ignition after termination and / or shutdown tion of the spark determined.

Fig. 2 zeigt ein Schaubild mit einem idealisierten Verlauf von Ladestrom I_p, Funkenstrom I_f und Sekundärspannung U_s bei der Funkenbandzündung. In der Ladephase wird die Zündspule beladen. Der Primärstrom I_p steigt bis zu seinem Maximum an, bis die Spule am Zündzeitpunkt entladen wird. Innerhalb eines Zündvor ganges wird die Zündspule mehrere Male auf- und entladen. In der Ladephase wird die Spule aufgeladen. Dann erfolgt durch Öffnen des Schalters S die Zündung, wobei sich die Spule ent lädt. In der folgenden Funkenphase klingt der bei der Zündung entstehende Zündfunke ab. Das Funkenende ist erreicht, wenn die Restenergie nicht mehr zur Aufrechterhaltung des Funkens aus reicht. Die Sekundärspannung U_s schwingt dann bei verschwinden dem Funkenstrom I_f aus. In der Ladephase erfolgt die Ionen strommessung, welche zur Bestimmung der Parameter zur Motorre gelung benötigt wird. Es erfolgen viele Messungen innerhalb ei nes Arbeitsspieles. Das gesamte Ionenstromsignal kann aus den Messungen in den einzelnen Ladephasen zusammengesetzt werden. So wird bereits nach dem 1. Zündzeitpunkt mit der Ionenstrom messung begonnen und die Ionenstrommessung wird nach dem 2. Zündzeitpunkt fortgesetzt. Aus dieser frühen Ionenstrommessung können frühzeitig die zur Motorsteuerung benötigten Parameter ermittelt werden, so daß schon sehr früh in den Motorsteue rungsvorgang eingegriffen werden kann. FIG. 2 shows a diagram with an idealized course of charging current I _p , spark current I _f and secondary voltage U _s during spark band ignition. In the charging phase, the ignition coil is loaded. The primary current I _p rises to its maximum until the coil is discharged at the ignition point. Within a Zündvor gear, the ignition coil is charged and discharged several times. In the charging phase, the coil is charged. Then, by opening the switch S, the ignition, wherein the coil discharges ent. In the following spark phase, the ignition spark is canceled out. The end of the spark is reached when the residual energy is no longer sufficient to maintain the spark. The secondary voltage U _s then oscillates when the spark current I _f disappears. In the charging phase, the ion current measurement takes place, which is needed to determine the parameters for Motorre gelung. Many measurements take place within a working cycle. The entire ion current signal can be composed of the measurements in the individual charging phases. Thus, the ion current measurement is already started after the 1st ignition point and the ion current measurement is continued after the 2nd ignition point. From this early ion current measurement, the parameters required for engine control can be determined at an early stage, so that it is possible to intervene very early in the engine control process.

Fig. 3 zeigt zur Verdeutlichung ein Schaubild eines Ionenstrom signals, das aus Messungen aus einzelnen Ladephasen zusammenge setzt ist. Der Ionenstrom ist über der Kolbenstellung aufgetra gen. Nach jedem Zündzeitpunkt wird in der folgenden Ladephase der Ionenstrom gemessen, wobei das Ionenstromsignal aus Messun gen verschiedener Ladephasen zusammengesetzt sein kann. Bei spielhaft sind einzelne Meßpunkte eingezeichnet, die in ver schiedenen Ladephasen aufgenommen wurden. Der gestrichelt ein gezeichnete Bereich symbolisiert die Funkenphase, in welcher keine Ionenstrommessung erfolgt. Pro Ladephase wird gewöhnlich nicht nur ein Meßpunkt aufgenommen. Je nach Dauer der Ladephase steigt die Anzahl der Meßpunkte. Fig. 3 shows for clarity a diagram of an ion current signal, which is composed of measurements from individual charge phases is. The ion current is aufgetra gene over the piston position. After each ignition time, the ion current is measured in the following charging phase, wherein the ion current signal from Messun conditions of different charging phases can be composed. By way of example, individual measuring points are drawn, which were recorded in ver different loading phases. The dashed line drawn area symbolizes the spark phase, in which no ion current measurement takes place. Usually not more than one measuring point is recorded per loading phase. Depending on the duration of the charging phase, the number of measuring points increases.

Claims

1. A method for detecting parameters in the combustion chamber of an internal combustion engine with ignition, wherein by means of a Ionenstrommeßvorrichtung the ion current be true and evaluated, characterized in that the measurement of the ion current during the charging phases of the ignition process, wherein the ignition during a Zündvor gangs multiple ignited is and the ion current signal from the measurements in the individual charging phases of the ignition together mensetzbar is.

2. Method for detecting parameters in the combustion chamber an internal combustion engine with ignition according to claims 1 and 2, characterized that the ignition is a spark band ignition.

3. Method for detecting parameters in the combustion chamber an internal combustion engine with ignition according to claims 1 and 2, characterized that the ignition is an AC ignition, the maximum 100 μs is ignited.