DE3210810C2

DE3210810C2 - Regelsystem zur Beeinflussung der Zusammensetzung der in einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine zu verbrennenden Ladungen

Info

Publication number: DE3210810C2
Application number: DE3210810A
Authority: DE
Inventors: Michael G. Dipl.-Ing. ETH Rolle May
Original assignee: MATARO CO Ltd GEORGETOWN GRAND CAYMAN ISLANDS KY
Current assignee: MATARO CO Ltd GEORGETOWN GRAND CAYMAN ISLANDS KY
Priority date: 1982-03-24
Filing date: 1982-03-24
Publication date: 1984-11-08
Also published as: US4519366A; DE3210810A1; JPS58222944A

Abstract

Verfahren zur Beeinflussung der Zusammensetzung der in einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine zu verbrennenden Ladungen, die aus Sauerstoff enthaltendem Gas und Kraftstoff bestehen. Zur selbsttätigen Verstellung der Ladungszusammensetzung in mindestens einem Betriebsbereich wird in mindestens einem Brennraum ein durch die jeweilige Verbrennung der Ladung verursachter Vorgang dahingehend erfaßt, bei welchem Kurbelwinkel oder dergleichen (Y-Wert) ein vorbestimmter Zustand dieses Vorganges während der jeweiligen Ladungsverbrennung erreicht wird. Die Streuung dieses Y-Wertes wird fortlaufend auf einen Streuungs-Sollwert durch Verstellung der Ladungszusammensetzung geregelt.

Description

Die Erfindung kann bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen unterschiedlicher Art Anwendung finden, beispielsweise bei 2-Takt-Ottomotoren, 4-Takt-Ottomotoren. Mchrstoff-Brennkraflmaschlnen, Hubkolbenbrennkraflmaschlncn, Drehkolbenbrennkraftmaschlnen oder dergleichen. Desgleichen kann sie sowohl bei Vcrgaser-Brennkraftmaschtnen, als auch bei mit Kraftstoffeinspritzung versehenen Brennkraftmaschinen oder Gasmaschinen mit Fremdzündung verwendet werden. Die Fremdzündung kann vorzugsweise durch Zündkerzen und In manchen Fällen auch durch Glühkerzen erfolgen.

Bekanntlich Ist eine den jeweiligen Betriebsbedingungen möglichst günstig angepaßte Zusammensetzung der In einem oder den Brennräumen zu verbrennenden Ladung sehr wichtig. Bei der Ladung handelt es sich um ein Gemisch aus Kraftstoff und Sauerstoff enthaltendem Gas, Insbesondere um ein Kraftstoff-Luft-Gemisch oder In vielen Fällen Ist diesem Gemisch auch Abgas zusätzlich zur Ladungsverdünnung beigemischt. Wenn das Gemisch bei dem jeweiligen Betriebszustand zu fett lsi. Ist der Kraftstoffverbrauch unnötig hoch. Die Emission schädlicher Bestandteile In den Abgasen Ist ebenfalls unerwünscht hoch. Wenn das Gemisch, d. h. die Ladung, zu mager eingestellt Ist, verschlechtern sich die Emlsslonswertc schädlicher Abgasbestandtcllc ebenfalls, auch steigt der Kraftstoffverbrauch an und das Laufvcrhalten kann ungünstig werden, beispielsweise durch Zündaussetzer oder verschleppte Ladungsverbrennung.

Bei einem bekannten Regelsystem (DE-OS 30 28 940) wird ein durch die jeweilige Verbrennung der Ladung In einem Brennraum einer Iremdgezündeien Brenn-

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kraftmaschine verursachter Vorgang erfaßt, der die noch Ladungsverbrennungen stattfinden). Dabei ist es Intensität des Klopfens In einem Klopf-Erfassungslm- möglich, daß der Tür einen Betriebspunkt als günstig puissignal erkennen läßt. Es Ist ferner eine Betällgungs- ermittelte und eingestellte Slreuungs-Sollwerl des und Regeleinrichtung vorhanden, die derart ausgebildet Y-Wertcs über einen großen Telllastberelch, Ist, daß sie ein Spannungssignal erzeug', dessen Ampll- 5 gegebenenfalls über den gesamten Telllastberelch tude, ansprechend auf das KIopf-Erfassungslmpulssl- unverändert gelten kann, also konstant sein kann, gegegnal, mit vorbestimmter Geschwindigkeit abnimmt und benenfalls auch In anderen genannten Betriebsbereichen dann mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit, die der Brennkraftmaschine. Es 1st jedoch In vielen Fällen niedriger 1st als die Abnahmegeschwindigkeit, nach und zweckmäßig oder notwendig, diesen Streuungs-Sollwert nach anstelg:, und daß sie die Abgas-Rezlrkulatlonsge- io in Abhängigkeit mindestens eines Betriebsparameters schwlndlgkelt bzw. die Kraftstoff-Elnsprltzmenge pro- der Brennkraftmaschine, wie Drehzahl und/oder Last portlonal zu dem Spannungswert des Spannungssignales und/oder Luftdruck und/oder Lufttemperatur und derbei der Rückflanke eines Zündbefehlimpulses, der mit gleichen. In vorbestimmter Welse zu verstellen, vorder Umdrehung der Kurbelwelle synchronisiert Ist, zugsweise gleitend In Abhängigkeit des oder der betrefregelt. Diese Beeinflussung der Ladungszusammenset- 15 fenden Betriebsparameter zu führen,
zung dient ausschließlich dazu, dem Klopfen entgegen- Die Vorstellung der Ladungszusammensetzung in zuwlrken. Abhängigkeit der Regelabweichung der Streuung des

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Y-Wertes kann auf unterschiedliche Welse erfolgen,

Regelsystem der Im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bevorzugt durch Verstellung der Kraftstoffzufuhr

genannten Art zu schaffen, das es auf verhältnismäßig 20 und/oder der Frischluftzufuhr und/oder durch gesteu-

elnfache Welse ermöglicht, die Ladungszusammenset- erte Abgasrückführung. So kann beispielsweise die

zung In zumindest einem Betriebsbereich der Brenn- Ladungszusammensetzung beim Einspritzen des Krafi-

kraftmaschine, vorzugsweise In einem großen Teillast- stoffes zweckmäßig durch Verstellung der jeweiligen

bereich, selbsttätig so einzustellen und zu verstellen, Einspritzmenge erfolgen oder bei Vergasermaschinen

daß der Kraftstoffverbrauch reduziert und/oder die 25 durch Verstellungen Im Vergaser, die die Gemlschzu-

Emmlsslon schädlicher Abgasbestandtclle verringert sammensstzung beeinflussen. Da geeignete Mittel zum

wird. Verstellen der Ladungszusammensetzung an sich

Diese Aufgabe wird bei einer galiungsgemäßen bekannt sind, bedürfen sie keiner weiteren Erläuterun-

Einrlchtung durch die kennzeichnenden Merkmale des gen.

Patentanspruchs 1 gelöst. .in Bei Brennkraftmaschinen mit mehreren Brennräu-

DIe Erfindung geht von folgender Überlegung aus. Es men, also bei mehrzyllndrlgen Brennkraftmaschinen, ist sei angenommen, daß die Brennkraftmaschine an einem es Im allgemeinen voll ausreichend, die Streuung des bestimmten Betriebspunkt Ihres Teillastbereiches unter Y-Wertes nur für einen einzigen Brennraum zu erfassen konstanten Betrlebsparameiern arbeitet. Wenn dabei und die Ladungszusammensetzung für alle Brennräume die Ladung, d. h. das zur Verbrennung gelangende .15 hiermit zu beeinflussen. Es Ist jedoch auch möglich, für Gemisch zu fett eingestellt Ist, dann erfolgen die jeden einzelnen Brennraum oder für zwei oder mehr aufeinanderfolgenden Ladungsverbrennungen In dem Gruppen von Brennräumen gesondert die Ladungszubetreffenden Brennraum mit nur geringer Streuung des sammensetzung zur Regelung der Streuung zu verstel-Verbrennungsablaufes und damit mit geringer Streuung len.

des Y-Wertes. Wenn dagegen die Ladungszusammen- 40 Die Erfindung eignet sich ganz besonders hsrvor-

setzung, d. h. das Gemisch zu mager eingestellt lsi, ragend für Brennkraftmaschinen für Landfahrzeuge,

ergeben sich verhältnismäßig starke Streuungen der wie Personenkraftwagen, Lastwagen, Motorräder und

Abläufe aufeinanderfolgender Ladungsverbrennungen dergleichen mit starken Änderungen der Betriebspara-

und damit des Y-Wertes. Demzufolge gibt es bei meter, kann jedoch ebenfalls mit Vorteil auch andere

diesem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine einen 45 Anwendungsfälle haben, wie Motoren für Luft- und

Sollwert der Streuung des Y-Wertes, bei welchem die Wasserfahrzeuge oder auch stationäre Motoren oder

Ladungszusammsnsetzung praktisch optimal bezüglich dergleichen.

möglichst geringem spezifischen Kraftstoffverbrauch Bevorzugtes Anwendungsgebiet sind ferner Vlertakl-

und/oder möglichst geringem Ausstoß schädlicher Ottomotoren, ohne daß die Erfindung, wie eingangs

Abgasbestandteile Ist. Wenn man an diesem Betriebs- 50 dargelegt, hierauf besehtänkt Ist.

punkt der Maschine diesen Streuungs-Sollwert des Der während der jeweiligen Ladungsverbrennung Y-Wertes durch Änderung der Ladungszusammenset- ablaufende Vorgang, von welchem ein vorbestimmter zung regelt - also bei positiver Regelabweichung (zu Zustand In Abhängigkeit des Kurbelwinkels oder fettes Gemisch) durch Verringerung des Kraftstoffantel- dergleichen, d. h. des Y-Wertes, erfaßt wird, kann les der zu Verbrennung gelangenden Ladung die Slreu- 55 unterschiedlich vorgesehen werden. Bei einer bevorzugung des Y-Wertes bis zum vorher ermittelten und ein- ten Ausführungsform der Erfindung Ist vorgesehen, daß gestellten optimalen Streuungssollwert erhöht, bzw. der bezüglich seiner Streuung erfaßte Vorgang die wenn das Gemisch zu mager und damit die genannte Ankunft der Flammenfront der jeweils verbrennenden Streuung zu groß Ist, durch Erhöhung des Kraflstoffan- Ladung an einer vorbestimmten Stelle des betreffenden telles die Streuung des Y-Wertes bis zum Strcuungs- M) Brennraumes Ist und diese Ankunft mittels eines Flam-Sollwert reduziert-, dann wird an diesem Betriebspunkt menfrontfühlers festgestellt wird. Der Flammenfrontständig ungefähr optimale Zusammensetzung der La- fühhr kann beispielsweise auf die durch die Flammendung geregelt. Dies Ist jedoch nicht nur für einen Be- front verursachte ionisierung des Im Brennraum beHndtrlebsi'unkt d^r Maschine möglich, sondern auch In liehen Gases ansprechen und beispielsweise zwei an einem großen Tclllastbetrlebsberelch oder Im gesamten 65 einer konstanten Gleichspannung liegende Elektroden Telllaülberelch der Brennkraftmaschine, gegebenenfalls aufweisen, so daß sobald die Flammenfront an Ihm auch Hoch bei Vollast und/oder Im Leerlauf und/oder ankommt, durch die hierdurch bedingte starke Ionlsle-Im Schiebebetrieb (sofern Im Schiebebetrieb überhaupt rung des Gases zwischen den beiden Elektroden ein

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elektrischer Strom auftritt, der die Ankunft der Flam- desselben Brennraumes der Maschine gewonnen sein,

menfront an diesem Flammenfrontfühler signalisiert. doch Ist es gegebenenfalls auch möglich, Y-Werte aus

Eine In vielen Fällen ebenfalls zweckmäßige Ausfüh- Ladungsverbrennungen In mehreren Brennräumen zu

rungsform der Erfindung sieht vor, daß der bezüglich ermitteln und aus Ihnen gemeinsam Slreuungs-Istwerte

seiner Streuung erfaßte Vorgang das Auftreten des 5 zu ermitteln.

Druckmaximums Im Brennraum während der jewelll- Es kann zweckmäßig vorgesehen sein, daß der jewelgen Ladungsverbrennung Ist. Beispielsweise kann ein llgc und damit jeder Strcuungs-Istwert mit dem jewelltplezoelektrlscher Druckfühler dem Brennraum zugeord- gen Streuungs-Sollwcrl verglichen und die hierdurch net sein, dessen druckproportionales Ausgangssignal zur ermittelte Regelabweichung zur Regelung der Ladungs-Ermittlung des Druckmaximums differenziert wird. ι ο zusammensetzung verwendet wird. Eine andere

Eine andere Möglichkeit, die In manchen Fällen Möglichkeit besteht darin, daß jeweils aus mehreren ebenfalls vorgesehen sein kann, besteht darin, daß der aufeinanderfolgend ermittelten Streuungs-Istwerten ein bezüglich seiner Streuung erfaßte Vorgang das Auftre- Ist-Mlttclwert der Streuung gebildet und mit dem jewelten des Maximums der Leuchtintensität der jeweils ver- IIgen Streuungs-Sollwerl zur Bildung der Regelabwelbrennenden Ladung Ist. In diesem Fall Ist dem Brenn- is chung verglichen und diese Regelabweichung zur Regeraum ein fotosensitiver Fühler zugeordnet, der Inner- lung der Streuung des Y-Wertes verwendet wird,
halb des Brennraumes oder außerhalb des Brennraumes In manchen Fällen kann auch zweckmäßig vorgesehen hinter einem lichtdurchlässigen Fenster des Brennrau- sein, daß die Streuungs-Istwerte gespeichert und mit mes angeordnet Ist und dessen von der Leuchtintensität zeltlich abklingender Bewertung für die Bildung der abhängiges Ausgangssignal zur Ermittlung des Maxi- 20 Regelabweichung der Streuung des Y-Wertes verwendet mums beispielsweise ebenfalls differenziert werden werden, wobei z. B. hierbei vorgesehen werden kann, kann. daß sie In einem Speicher zeltlich abklingend gespel-Es Ist auch möglich, anstatt den jeweiligen Kurbelwln- chert werden (beispielsweise In einem RC-GIIed) und kel als Y-Wert direkt zu messen, eine andere mit der der jeweilige momentane Speicherinhalt mit dem Streu-Stellung des Kolbens des betreffenden Brennraumes bei 25 ungs-Sollwert zur Bildung der Regelabweichung vergllder Ladungsverbrennung zusammenhängende Größe zu chen wird. Oder sie werden z. B. In einem als Speicher erfassen, bei welcher der vorbestimmte Zustand des dienenden Ring-Zähler gespeichert und In Ihm mit betreffenden Vorganges des Verbrcnnungsablaufes jeder neuen Eingabe verschoben und die Spelcherstellen eintritt, beispielsweise den Drehwlnkcl der Nockenwelle werden zur Berechnung der Ist-Streuung unterschledbel ventilgesteuerten Brennkraftmaschinen oder direkt 30 Hch bewertet, d. h. um so geringer je welter sie vom die Stellung des betreffenden Hub- oder Drchkolbens Spclcherclngang entfernt sind,
usw. In vielen Fällen kann es auch zweckmäßig sein.

Wie erwähnt, ist es In vielen Fällen ausreichend und vorzusehen, daß jeder Streuungs-Istwert mit dem Streuvorteilhaft, wenn die Regelung der Streuung des ur.gs-Sollwcrt verglichen und die Abweichung, d. h. die Y-Wertes nur in einem oder mehreren Betriebsbereichen 35 Regelabweichung gebildet und gespeichert wird und der Brennkraftmaschine vorgenommen wird und In daß die Ladungszusammensetzung nur dann verstellt mindestens einem anderen Betriebsbereich unterdrückt wird, wenn zumindest eine vorbestimmte Anzahl wird. Zu diesem Zweck kann bevorzugt vorgesehen aufeinanderfolgend gespeicherter Regelabweichungssein, daß diese Regelung der Streuung des Y-Wertes bei werte In derselben Richtung vom Streuungs-Sollwert Vollast der Brennkraftmaschine und/oder bei Schiebe- 40 abweichen. Vorzugswelse kann diese vorbestlmnue betrieb und/oder In einem Bereich kleiner Teillast Anzahl zwei oder drei betragen. Hierdurch wird die und/oder Im Leerlaufbetrieb außer Wirkung gesetzt Stabilität der Regelung erhöht und Zufallsschwankunwlrd. In diesem oder diesen Betriebsbcrelchen werden gen werden stärker unterdrückt,
dann die Ladungszusammensetzungen In Irgendeiner an Es Ist möglich, daß im betreffenden Betriebsbereich sich bekannten Welse herbeigeführt. 45 die Ladungszusammensetzung ausschließlich unter

Im Falle des Fühlens der Ankunft der Flammenfront Verwendung der erfindungsgemäßen Regelung der an einer vorbestimmten Stelle des Brennraumes kann Streuung des Y-Wertes verstellt wird. Um die zweckmäßig vorgesehen werden, daß bei normalem Geschwindigkeit der Verstellung der Ladungszusam-Verbrennungsablauf die Flammenfront an dieser Stelle mensetzung noch zu erhöhen bzw. die Ladungszusamdes Brennraumes erst nach dem oberen Totpunkt des 50 mensetzung noch genauer und rascher verstellen zu Koibens während des Verbrennungstakies ankornmi, können, kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsvorzugsweise erst dann, wenn mindestens 50 bis 90% form der Erfindung vorgesehen sein, daß die Regelung der jeweiligen Ladung bereits verbrannt sind. der Streuung des Y-Wertes nur zur Feinverstellung der

Die Bildung der Streuung des Y-Wertes kann auf Ladungszusammensetzung verwendet wird und dieser unterschiedliche Welse vorgesehen werden. Bei einer 55 Feinverstellung eine herkömmliche Grobverstellung der bevorzugten Ausführungsform Ist vorgesehen, daß die Ladungszusammensetzung überlagert wird. Diese Grob-Dlfferenz zwischen jeweils zwei kurz nacheinander verstellung kann durch Vergasereinstellung, Einspritzauftretenden, vorzugsweise unmittelbar aufelnanderfol- mengen-Kennfeld oder dergleichen vorgenommen genden Y-Werten als ein Streuungs-Istwert erfaßt wird. werden. Auch kann die Menge der gegebenenfalls Es ist auch möglich, einen solchen Streuungs-Istwert 6O vorgesehenen Abgasrückführung zur Verstellung der aus einer Folge von mehr als zwei Y-Werten zu bilden Ladungszusammensetzung für die erfindungsgemäße und/oder nicht jeden Y-Wert für die Ermittlung der Regelung verändert werden.

Streuung zu verwenden, sondern beispielsweise nur In der Zeichnung Ist ein Ausführungsbeispiel der

jeden m-fen Y-Wcrt, wo m eine ganze Zahl größer als 1 Erfindung dargestellt. Es zeigt

Ist, also beispielsweise nur jeden übernächsten Y-Wert. 65 Flg. 1 eine fremdgezündeie Brennkraftmaschine mit

Zweckmäßig köllnen Im Falle einer mehrzyllndrlgen einer erflndungsgemaßen Regelung der Streuung des

Brennkraftmaschine die zur Bildung einer Regelabwel- Y-Wertes In Blockbilddarstellung,

chung dienenden Y-Werte aus Ladungsverbrennungen Flg. 2 ein Diagramm eines Beispieles der Streuung

von Streuungs-Istwerten des Y-Wertes um einen zu regelnden Streuungs-Sollweri,

Flg. 3 ein drehzahl- und lastabhängiges Kennfeld vorgebbarer Streuung-Sollwerte des Y-Wertes und

Flg. 4 bis 6 Ausführungsbeispiele von Flammenfrontfühlern.

In Fig. 1 1st mit 10 ein Zylinder einer fremdge/.ündcten 4-Takt-Brennkraftmaschlne schematisch Im Schnitt dargestellt, wobei In der Wandung des Brennraumes 11 ein Flammenfrontfühler 12 zum Fühlen der Ankunft der Flammenfront der von der Zündkerze 13 jeweils gezündeten Ladung angeordnet 1st. Das Einlaßventil Ist mit 16, das Ansaugrohr mit 17, das Auslaßventil mit 18 und das Auspuffrohr mit 19 bezeichnet, und der Kraftstoff wird In den Brennraum 11 mittels einer Einspritzvorrichtung 14 und einer Einspritzdüse 15 eingespritzt. Der Flammenfrontfühler 12 signalisiert die jeweilige Ankunft der Flammenfront der jeweils verbrennenden Ladung durch einen elektrischen Spannungsabfall, der durch den von der Flammenfront jeweils bewirkten Ionenstrom verursacht wird. Ferner wird mittels eines Fühlers 23 während jedes Verbrennungstaktes der Kurbelwlnkel der Kurbelwelle 21 an der Kurbelscheibe 22 abgefühlt, und der Kurbelwinkel, bei welchem die jeweilige Ankunft der Flammenfront am Flammcnfrontfühler 12 stattfindet, wird als Y-Wert In einen Speicher 25 eingegeben. Der Speicher 25 speichert beispielsweise die jeweils zuletzt abgefühlten beiden Y-Werte und gibt sie in ein Differenzglied 26 ein, das den Absolutwert Ihrer Differenz als Streuungs-Istwert bildet. Es 1st ferner ein Sollwert-Elnsiellglled 27 vorhanden, das einen konstanten Streuungs-Sollwert oder einen in Abhängigkeit mindestens eines Betriebsparameters (z. B. gemäß Flg. 3) verstellbaren Streuungs-Sollwert In ein Regelabweichungsglied 28 eingibt, welchem auch der Ausgang des Differenzgliedes 26 als Streuungs-Istwert eingegeben wird. Im Glied 28 wird die Differenz zwischen dem Streuungs-Sollwert und dem Streuungs-Istwert nach Größe und Vorzeichen gebildet und als Regelabweichung In einen Streuungsregler 29 eingegeben, dessen Ausgang die Einspritzvorrichtung 14 zur Verstellung der jeweils einzuspritzenden Kraftstoffmenge Im Sinne einer Verkleinerung der Sireuungs-Regelabwelchung steuert. Wenn der Streuungs-Istwert kleiner als der Streuungs-Sollwert lsi, bedeutet dies, daß die Ladung zuviel Kraftstoff enthält und es wird entsprechend die Kraftstoffmenge reduziert und wenn der Streuungs-Istwert größer als der Streuungs-Sollwert lsi, enthält die Ladung zuwenig Kraftstoff und es wird entsprechend die Kraftstoffmenge vergrößert. Hierdurch findet eine ständige Regelung der Streuung des Y-Wertes auf den Streuungs-Sollwert statt, wie es Im Diagramm gem. FI g. 2 an einem Beispiel dargestellt lsi. Die Abszisse tragt eine fortlaufende Numerierung 1, 2, 3... η aufeinanderfolgend ermittelter Streuungs-Istwerte Δφ und die Ordinate entspricht Δφ = | Y₁, - Y„i | in Kurbel Winkeldifferenzen, wo Y_n der Y-Wert beim nten und Y_n+1 der Y-Wert beim (n+D-ten Verbrennungstakt ist. Beispielsweise kann der momentan eingestellte Streuungs-Sollwert Δφ_ί 25° Kurbelwinkeldifferenz betragen. Wie zu sehen 1st, wird die Ladungszusammensetzung jeweils so geändert, daß die Streuungs-Istwerte Δφ um den Streuungs-Sollwert Δφ, pendeln. Hierdurch wird praktisch ständig optimale Ladungszusammensetzung bewirkt und den Streuungs-Sollwert Δφ,! kann man jeweils so vorbestlmmen, daß die Maschine mit praktisch minimalem spezifischem Kraftstoffverbrauch und/oder mit praktisch minimalen Schadstoff-Emlsslonswerten an dem jeweiligen Betriebspunkt läuft.

Anstalt die lilnsprltzmenge des Kraftstoffes zur Regelung der Streuung des Y-Wertes zu verstellen, kann auch vorgesehen sein, dies durch Steuerung einer In Flg. 1 strichpunktiert eingezeichneten Abgas-Rückführung mittels eines vom Ausgang des Reglers 29 verstellbaren Drosselventlles 30 vorzunehmen. In diesem Fall wird die Ladungszusammensetzung durch Verstellung des Volumenstromes des vom Abgaskanal 19 über die Leitung 31 In das Saugrohr 17 zurückgeführten Abgases bewirkt. Die Erhöhung der Abgasmenge vergrößert den Istwert der Streuung und Verringerung der rückgeführten Abgasmenge verkleinert diese Streuung, so daß man den jeweiligen Streuungs-Sollwert ebenfalls regeln kann.

Die Messung des Y-Wertes kann auf unterschiedliche Welse erfolgen. Beispielsweise kann die Kurbelscheibe 22 ein Zahnsegment tragen, wobei jeder Zahn bei seinem Vorbeigang am Fühler 23 während des Verbrennungstaktes einen Impuls auslöst und diese Impulse werden In einem Zähler beispielsweise beginnend ab 10° Kurbelwinkel vor oberem Totpunkt des Kolbens 24 bis zur Ankunft der Flammenfront am Fühler 12 gezählt und anschließend wird der Inhalt des Zählers unter gleichzeitiger Rückstellung des Zählers auf Null In den Speicher 25 eingelesen. Wenn, wie oben als Beispiel beschrieben. Im Speicher 25 die jeweils beiden letzten Y-Werte gespeichert sind, befinden sich dann nunmehr In Ihm Y„ , und Y_n und Im Differenzglied 26 wird aus Ihnen der momentane Streuungs-Istwert als Differenz Δφ = I Y„ - Y„ ι I gebildet und es kann dann im Glied 28 aus Ihm und dem momentanen Streuungs-Sollwert die momentane Regelabweichung gebildet werden. Danach wird beim nächsten Verbrennungstakt der während Ihm gezählte Y „,,-Wert In den Speicher 25 eingelesen und Im Differenzglied 26 die neue Differenz <*<P=\ Y,ni - ^Y» I ^als neuer Streuungs-Istwert gebildet und dieser In das Glied 28 zur Bildung der neuen Regelabweichung eingelesen. Dies wird in dem betreffenden Betriebsbereich fortlaufend wiederholt und so fortlaufend die Streuung der Y-Werte auf den Streuungs-Sollwert geregelt.

Meistens Ist es zweckmäßig, nicht mit einem konstanten Streuungs-Sollwert zu arbeiten, sondern den Streuungs-Sollwert In Abhängigkeit mindestens eines Betriebsparameters gleitend zu verstellen. Ein Beispiel hierfür Ist Im Diagramm nach Flg. 3 dargestellt. Hler wird der Streuungs-Sollwert Δφ, gemäß einem an der betreffenden Brennkraftmaschine experimentell ermitteilen Kenrifeld In Abhängigkeit der Drehzahl U/rnin der Brennkraftmaschine und Ihres mittleren effektiven Arbeltsdruckes p_f!l selbsttätig verstellt, vorzugsweise stetig verstellt. Jede geschlossene Kurve der FI g. entspricht dabei einem konstanten Streuungs-Sollwert. Der Streuungs-Sollwert kann dabei wiederum dem Sollwert der Streuung zweier aufeinanderfolgender Y-Werte entsprechen.

In dem Diagramm nach F1 g. 3 können beispielsweise die Streuungs-Sollwertkurven folgenden Kurbelwlnkel-Streuungs-Sollwerten entsprechen:

Δφ_Λ = 15°, Δφ_Λ = 20°, Δφ_Λ = 25°, Δφ_ίΑ = 30°.

Es kann ferner vorgesehen sein, daß die Ladungszusammcnsetzung bei jeder neuen Regelabweichung unabhängig von deren Größe oder In Abhängigkeit von deren Größe geändert wird. Oder daß nur dann die Ladungszusammcnsetzung geändert wird, wenn der

Absolutwert der Regelabweichung einen Mindestwert betragen, überschreitet und/oder wenn die jeweils lci/.ten beiden Regelabweichungen dasselbe Vorzeichen hatten, also entweder negativ oder positiv waren. Dabei kann man dann auch vorsehen, die Ladungszusammcnset/.ung um s so stärker zu ändern, je öfter die Regelabweichungen hintereinander dasselbe Vorzeichen haben.

Anstatt die Streuung aus den jeweils letzten beiden Y-Werten zu bilden, kann auch vorgesehen sein, daß sie einer anderen geeigneten Streuung entsprechen, beispielsweise einem Mittelwert aus mehreren aufeinanderfolgenden Streuungs-Istwerten, wobei jeder Streuungs-Istwert aus zwei aufeinanderfolgenden Y-Werten oder aus mehr als zwei aufeinanderfolgenden Streuungs-Istwerten gebildet Ist. Die Streuung kann beispielsweise auch aus den jeweils letzten ./-Werten für Y nach den Begriffen der Fehlerrechnung gebildet werden. Wenn aus den ./ Y-Meßwerten ein arithmetisches Mittel gebildet wird, so kann die Streuung das quadratische Mittel der Elnzelabwelchungen vom arllhmetischen Mittel sein, vgl. dtv-Lexlkon der Physik, Band 9, 1969/71, Seite 25. ./ Ist eine ganze Zahl und kann zweckmäßig niedrig vorgesehen werden, beispielsweise ./' = 3 oder/= 4.

Flammenfrontfühler für Brennkraftmaschinen sind an sich bekannt, vgl. z. B. die GB-PS 3 78 966 oder die US-PS 43 04 203. Anhang der Flg. 4 bis 6 werden nachstehend zwei bevorzugte Ausführungsbelsplele solcher Flammenfrontfühler erläutert, wobei selbstverständlich auch andere Bauarten solcher Fühler Verwendung .in finden können.

Die Flg. 4 und 5 zeigen ein Auslührungsbelspicl eines Flammenfrontfühlers 12 und seiner Anordnung In der Umfangswandung 52 des betreffenden Verbrennungsraumes, Im Längsschnitt. Der Flammfrontfühler κ 12 dient dem Fühlen eines durch die ankommende Flammenfront In Verbindung mit einer an die beiden Metallelektroden 50, 51 angelegten Gleichspannung ausgelösten Ionenstromes.

Die Mittelelektrode 50 liegt an der Gleichspannung, und die Elektrode 5! an Masse. Die Mlttelekeltrode 50 Ist mittels eines Isolierrohres 53 elektrisch gegen die Elektrode 51 Isoliert. Beide Elektroden 50, 51 stehen bei dieser Ausführungsform über die Wandung 52 In den Verbrennungsraum einige Millimeter vor. -«5

Bei dem Ausführungsbetspiel nach FI g. 6 hat der Flammenfrontfühler 12 eine metallische Mittelelektrode 50'. die als gerader Stift ausgebildet und durch ein Isolierrohr 53 gegen den In die Wandung 52 eingesetzten Mantel 54 des Flammenfrontfühlers 20 Isoliert Ist. Die Elektrode 50' ISt in einer rotatlonssymmetrlschcn Vertiefung 55 vor» vorzugsweise 3 bis 5 mm Durchmesser der Wandung 52 des Verbrennungsraumes versenkt angeordnet, und die Masseelektrode Ist hler durch die Wandung 52 selbst gebildet. SS

In den Ausführungsbeispielen nach den Flg.4 bis ragt das Isolierrohr 53 jeweils ein Stück in den Verbrennungsraum frei hinein, so daß der der Flamme ausgesetzte, freie Endbcrelch dieses Isolierrohres 53 Selbstrclnigungstempcratur erreichen kann. Für die Elektrodenspannung genügen dann bereits Werte von ungefähr 12 Voll.

Die Abkröpfung der Mlltelelekirode 50 des in Flg. dargestellten Flammenfrontfühlers 20 hat den Zweck, ihren Abssand von der Elektrode 51 zu vergrößern, um den Fiammenzutritt In die durch die beiden Elektroden 50, 51 gebildete Ionen-Strecke zu erleichtern. Die Länge der Ionen-Strecke kann beispielsweise 0,6 bis 1 mm

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Regelsystem zur Beeinflussung der Zusammensetzung der In einer fremdgezündeten Brennkraftmaschlne zu verbrennenden Ladungen, die aus Sauerstoff enthaltendem Gas und Kraftstoff bestehen, wobei In mindestens einem Betriebsbereich der Brennkraftmaschine In ihrem Brennraum oder In mindestens einem ihrer Brennräume ein durch die jeweilige Verbrennung der Ladung verursachter Vorgang dahingehend erfaßt wird, bei welchem Kurbelwinke! ein vorbestimmter Zustand dieses Vorganges während der jeweiligen Ladungsverbrennung erreicht wird, dadurch gekennzeichnet, is daß die bei nacheinander stattfindenden Ladungsverbrennungen auftretende Streuung dieser oder einer anderen, mit der Stellung des Kolbens zusammenhangenden Größe - nachfolgend Y-Wert genannt fortlaufend auf einen vorbestimmten Sireuungs-Sollwert durch Verstellung der Ladungszusammensetzung geregelt wird.

2. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bezüglich seiner Streuung erfaßte Vorgang die Ankunft der Flammenfront Ist und die jeweils verbrennende Ladung an einer vorbestimmten Stelle des betreffenden Brennraumes an einem Flammenfrontfühlcr (12) festgestellt wird.

3. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bezüglich seiner Streuung erfaßte Vorgang das Auftreten des Druckmaximums Im Brennraum während der jeweiligen Ladungsverbrennung Ist.

4. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bezüglich seiner Streuung erfaßte Vorgang das Auftreten des Maximums der Leuchtintensität der jeweils verbrennenden Ladung lsi.

5. Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Streuungs-Sollwert des Y-Wertes In Abhängigkeit mindestens eines Betriebsparameters der Brennkraftmaschine verstellt wird.

6. Regelsystem nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß der Streuungs-Sollwert des Y-Wertes In Abhängigkeit der Last und/oder der Drehzahl der Brennkraftmaschine verstellt wird.

7. Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Streuung des Y-Wertes bei Vollast der Brennkraftmaschine und/oder bei Schiebebetrieb und/oder In einem Bereich niedriger Teillasten und/oder Im Leerlauf außer Wirkung gesetzt wird.

8. Regelsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankunft der Flammenfront an einer Stelle des Brennraumes gefühlt wird, an der bei normalem Verbrennungsablauf die Flammenfront erst nach dem oberen Totpunkt des Kolbens während des Verbrennungstaktes ankommt, vorzugsweise erst dann, wenn mindestens 50 bis 9(K der Mi jeweiligen Ladung verbrannt sind.

9. Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zwischen jeweils /wel kurz nacheinander auftretenden, vorzugsweise unmittelbar aufeinanderfolgenden Y-Werten als ein Strcuungs-Istwcrl erlaßt wird.

10. Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß aus einer Folge von mehr als zwei Y-Werten ein Streuungs-Istwert gebildet wird.

11. Regelsystem nach einem de) Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils aus mehreren aufeinanderfolgend ermittelten Streuungs-Istwerten ein Ist-Mltielwcrt der Streuung gebildet und mit dem jeweiligen Streuungs-Sollwert zur Bildung der Regelabweichung verglichen und diese Regelabweichung zur Regelung der Streuung des Y-Wertes verwendet wird.

12. Regelsystem. nach einem der Ansprüche 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Streuungs-Istwerte gespeichert und mit zeitlich abklingender Bewertung für die Bildung der Regelabweichung der Streuung des Y-Wertes verwendet werden.

13. Regelsystem nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Streuungslstwen mit dem Streuungs-Sollwert verglichen und die Regelabweichung gebildet und gespeichert wird, und daß die Ladungszusammensetzung nur dann verstellt wird, wenn zumindest eine vorbesilmmte Anzahl aufeinanderfolgend gespeicherter Regelabwelchungswertc In derselben Richtung vom Streuungs-Sollwert abweichen.

14. Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Streuung des Y-Wcrtes nur zur Feinverstellung der Ladungszusammensetzung verwendet wird und dieser Feinverstellung eine herkömmliche Grobverstcllung der Ladungszusammenseizung überlagert wird.