DE3821740A1 - Zylinderautonome steuerung der zuendung/einspritzung bei verbrennungsmotoren - Google Patents

Zylinderautonome steuerung der zuendung/einspritzung bei verbrennungsmotoren

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Description

Überwiegende Anzahl von Ottomotoren werden mit einer Zündungsanlage ausgerüstet, wodurch die Bewegung von mechanischen Teilen, die für die Zündung benötigten Stromimpulse hergestellt bzw. vorbereitet werden.
Selbst da, wo im Primärkreis kontaktlose Kreise eingesetzt werden, wird die Verteilung zu den einzelnen Zylindern noch immer mechanisch durchgeführt.
Bei derartiger Zündungsanlage ist es nicht möglich, die individuellen Zu­ stände in jedem Zylinder - die durch unterschiedliche
  • - Fertigungstoleranzen
  • - Temperaturniveaus
  • - Kraftstoffversorgung
  • - Verschmutzung (Carbonisation)
  • - Spülung beim Laufen des Motors zustande kommen - hinsichtlich der Optimierung des Verbrennungsprozesses zu berücksichtigen.
Um diese Optimierung des Verbrennungsprozesses in jedem Zylinder zu erreichen, ist es unumgänglich, die Zündung, oder sogar die Einspritzung des Kraftstoffes in den Zylinder, von den Informationen über den eigenen Verbrennungsvorgang im Zylinder steuern zu lassen.
Dadurch ist nicht nur der gesamte Wirkungsgrad des Motors zu steigern, sondern auch - durch zielbewußte Zündungsverschiebung in bestimmten Zylindern bei bestimmten Drehzahlen - die
  • - Vibrationen des Motors zu vermindern oder zu beseitigen
  • - Detonationen, das Klopfen lokal - in jedem Zylinder - zu bekämpfen
  • - Verbesserung der Verbrennung in allen Zylindern um einen schadstoff­ geringeren Betrieb des Motors zu erreichen.
Die für die Steuerung notwendigen Informationen können durch die Änderung der Kapazität, der Induktivität, des Widerstands oder durch induzierte Ströme gewonnen werden. Und zwar direkt in oder an dem Zylinder, oder sie können von dem zylindereigenen Bewegungsmechanismus abgenommen werden.
  • - Direkt aus dem Zylinder durch die Änderung des Widerstandes oder Kapazität:
Zwischen:
  • - Elektroden der Zündkerze
  • - Elektroden der Zündkerze und dem Kolben
  • - im Zylinder oder Zylinderkopf speziell eingelassenen Elektroden auch die Messung der Deformation des Zylinders oder Zylinderkopfes können uns die Informationen über die Vorgänge im Zylinderinneren geben. Und dann selbstverständlich eine Drucksonde, Thermoelement oder Schwingungssonde oder Mikrofon kann genutzt werden.
  • - Von dem zylindereigenen Bewegungsmechanismus wie
  • - Lage der Kurbelwelle, Pleule, Kolben, Ventile oder Zubehörs
  • - oder die Beschleunigung des Kolbens oder Pleule
  • - oder der Öldruck (Kurbelwelle-Pleule)
  • - oder Drücke oder Deformationen von irgendeinem Lager können als Steuerangabe genutzt werden.
Die benötigte Anzahl von Parametern wird dann in einem Mikroprocessor zusammen mit anderen Angaben (Position der Drosselklappe, Außenbedingungen u.s.w.) verarbeitet und nach einem bestimmten Programm wird dann der Funke (Zeitpunkt, Intensität) und/oder das Einspritzen des Kraftstoffes (Zeit­ punkt, Menge, Länge) gesteuert.
In dem Zündsystem werden dann also keine mechanischen Teile vorhanden sein.
Es ist ebenso möglich, im Motor ein representativen Zylinder auszusuchen, der die Vorgänge in den anderen Zylindern steuert und für die Korrekturen im einzelnen Zylinder, wenn die notwendig sind, weitere Parameter zuzuziehen, wie z. B. die Temperaturen, Beschleunigungen, Deformationen u.s.w.
Diese Erfindung ist auch bei den selbstzündenden Motoren anwendbar.

Claims (21)

1. Steuerung der Zündung und/oder der Kraftstoffeinspritzung bei Kolben­ verbrennungsmotoren sind dadurch gekennzeichnet, daß Werte, gemessen im Bereich der Zylindereinheit, die die Information über den Verbrennungs­ vorgang im Zylinder geben, werden als Angabe für die Bestimmung des seitlichen und quantitativen Ablaufes der Zündung, und/oder der Ein­ spritzung in dem selben Zylinder benutzt, also zylinderautonome Steuerung der Zündung und/oder der Einspritzung.
2. Gemessene Werte wie in Anspruch 1 werden zusammen mit motoreigenen Daten als Angabe für die Steuerung der Zündung und/oder der Ein­ spritzung genutzt.
3. Gemessene Werte im Bereich der Zylindereinheit wie in Anspruch 1 und 2 aber von einem oder mehreren representativen Zylindern gewonnene, und die als Angabe für die Steuerung der Zündung und/oder Einspritzung in den anderen, restlichen Zylindern genutzt.
4. Wie der Anspruch 3, nur zur Steuerung der Zündung und/oder der Ein­ spritzung wird als Angabe zusätzlich zu den Angaben der representativen Zylinder auch die Angaben aus den einzelnen Zylindern zugezogen.
5. Die gemessenen Werte im Bereich der Zylindereinheit - Anspruch 1, 2, 3 und 4 - werden durch die Änderung der Kapazität, und/oder des el. Widerstandes und/oder der Induktivität zwischen den Elektroden der Zündkerzen gewonnen.
6. Wie Anspruch 5, nur zwischen den Elektroden der Zündkerzen und dem Kolben gewonnen.
7. Wie Anspruch 5, nur zwischen den im Zylinder installierten Elektroden.
8. Wie Anspruch 5, nur zwischen dem Kolben und im Kopf des Zylinders installierte Sonde.
9. Die gemessenen Werte im Bereich der Zylinder - Anspruch 1, 2, 3 und 4 - werden mit Hilfe einer im Zylinder befindlichen Drucksonde gewonnen.
10. Wie Anspruch 9, nur die Drucksonde ist im Körper der Kerze integriert.
11. Die gemessenen Werte im Bereich der Zylindereinheit - Anspruch 1, 2 ,3 und 4 - werden mit Hilfe einer im Zylinder befindlichen Temperatursonde gewonnen.
12. Die gemessenen Werte im Bereich der Zylindereinheit - Anspruch 1, 2, 3 und 4 - werden mit Hilfe einer Beschleunigungssonde, die sich außer­ halb des Zylinders befindet, gewonnen.
13. Wie Anspruch 12, nur mit Hilfe eines sich außerhalb des Zylinders befindenen Mikrofons gewonnen.
14. Die für die Regelung notwendigen motoreigenen Daten - Anspruch 2 - sind von der momentanen Lage von Bauteilen (Kurbelwelle, Pleule, Ventile) abgeleitet.
15. Wie Anspruch 14, nur die motoreigenen Daten sind von den Beschleunigungen von Bauteilen abgeleitet.
16. Wie Anspruch 14, nur die motoreigenen Daten sind von der Öltemperatur oder von dem Öldruck abgeleitet.
17. Wie Anspruch 14, nur die motoreigenen Daten sind von den Deformationen des Zylinders abgeleitet.
18. Wie Anspruch 14, nur die motoreigenen Daten sind von den Deformationen eines oder mehreren Lagern abgeleitet.
19. Die aus der Zylindereinheit (Anspruch 1) oder Zylindereinheiten (Anspruch 3) gewonnenen Angaben allein oder gemeinsam mit den motoreigenen Daten (Anspruch 2) werden in einem oder mehreren Mikoprocessoren verarbeitet die auch den zeitlichen und quantitativen Ablauf der Zündung und/oder Einspritzung steuern.
20. Da sich im Zündungskreis kein mechanischer Verteiler befindet, über­ nimmt ein elektronischer Kreis diese Funktion.
21. Da sich im Zündungskreis kein mechanischer Verteiler befindet, ist jedem Zylinder ein eigenes Zündungs- und/oder Einspritzsystem zugerechnet.
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