EP1132596A2 - System and method for monitoring combustion in an internal combustion engine - Google Patents
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- EP1132596A2 EP1132596A2 EP01104856A EP01104856A EP1132596A2 EP 1132596 A2 EP1132596 A2 EP 1132596A2 EP 01104856 A EP01104856 A EP 01104856A EP 01104856 A EP01104856 A EP 01104856A EP 1132596 A2 EP1132596 A2 EP 1132596A2
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- F02P2017/125—Measuring ionisation of combustion gas, e.g. by using ignition circuits
- F02P2017/128—Measuring ionisation of combustion gas, e.g. by using ignition circuits for knock detection
Definitions
- the invention relates to an arrangement for monitoring the combustion in an internal combustion engine, in particular in a diesel engine, with a provided on at least one of the cylinders of the internal combustion engine Measuring device for forming a combustion describing Sequence of measured values, and with a conductor connected to the measuring device Evaluation unit for evaluating the measurement signal from the Measuring device transmitted measured values.
- the invention further relates to a Method according to the preamble of claim 9 for monitoring the Combustion in an internal combustion engine.
- the invention solves the problem by an arrangement with the features according to claim 1 and in particular in that the evaluation unit a Analog-digital converter for digitizing the measurement signal and one Has microprocessor for evaluating the digitized measurement signal. Furthermore, the task is accomplished by a method with the features Claim 9 solved.
- the method is the analog measuring signal emitted by the measuring device first digitized. After digitization, the measurement signal is in fed a microprocessor, which evaluates the digitized measurement signal.
- a microprocessor By using the microprocessor it is possible to go through Reprogramming the microprocessor the algorithm with which the digitized Measurement signals are evaluated on the respective combustion engine type adapt, its combustion by the invention Arrangement and the method according to the invention monitored shall be.
- the arrangement according to the invention is without much effort producible and can be quickly adapted to changing specifications become.
- from the digitized measurement signal from additional information is taken from the microprocessor used as setpoints for the further engine control of the internal combustion engine can be.
- a measuring the conductivity of the combustion gas in the cylinder Sensor used as a measuring device.
- the sensor generates based on the proportion of im Combustion gas contained charged particles a sequence of measured values which changes the conductivity of the Describe combustion gas.
- the measuring device Measurement signal it is also proposed between to arrange an amplifier for the measuring device and the evaluation unit, which amplifies the measurement signal supplied to the evaluation unit.
- the evaluation unit additionally connected to the amplifier and the gain factor of the amplifier. In this way there is a regulation of the gain of the measurement signal possible by the evaluation unit.
- Arrangement is proposed between the measuring device and the Evaluation unit to arrange a compensation unit with the measured value deviations can be compensated in the measurement signal. So it turned out shown that during the longer operation of the internal combustion engine, especially when using the conductivity of the combustion gas sensing sensor as a measuring device, the measuring device Deposits from the combustion gas is contaminated, causing Measured value deviations can arise in the measurement signal. In the worst If so, these measured value deviations can influence the measurement signal that a proper evaluation of the measurement signal by the evaluation unit is only possible to a limited extent or even possibly can be prevented. By compensating the measured value deviation the evaluation unit is enabled to produce a measurement signal without deviations in measurement values evaluate. Again, it is an advantage if the Evaluation unit with the compensation unit for additional adjustment is connected so that a closed control loop between the evaluation unit and the compensation unit is formed.
- Arrangement is one on each cylinder of the internal combustion engine Measuring device for determining the conductivity of the combustion gas provided, each of which is connected to a compensation unit. So that the evaluation unit only the measurement signal of a particular one Detected measuring device for evaluation, the evaluation unit is through a multiplexer unit with the compensation units of the measuring devices in connection, the multiplexer unit corresponding to a Control signal from the evaluation unit selects the measuring device, which the conductivity of the combustion gas in the one to be monitored Cylinder determined.
- the arrangement can also be between the evaluation unit and the multiplexer unit an amplifier for amplifying that supplied to the evaluation unit Measurement signal may be arranged.
- the method according to the invention represents a further aspect of the invention represents, in which the analog formed from the sequence of measured values Measurement signal first digitized and then for evaluation in the Microprocessor is fed.
- the focus of the method according to the invention is particularly in the compensation of the measured value deviation falsifying the evaluation of the measured values.
- the measured value deviation before the start of the combustion to be monitored to determine, as this ensures that the Measurement signal unaffected by combustion based on a reference value the measured value deviation clearly indicates. That way the measured value deviation is clearly determined and then in one another process step can be compensated.
- the measured value deviation can be defined Time related to the beginning of the respective combustion process, for example at a predetermined time interval before an injection time, in which the fuel for the combustion process to be monitored injected into the cylinder of the internal combustion engine will be determined.
- the process is carried out simultaneously of these three options can be designed accordingly the operating mode of the internal combustion engine one of these possibilities, to determine the measured value deviations is selected.
- Embodiment proposed that the measurement signal before evaluation amplify to simplify the evaluation. However, it is suggested when the measurement signal is amplified, the measurement value deviation before amplifying the signal to determine if there are large deviations in the measured value an overlay of the actual measured values by the Avoid measurement deviation.
- the method according to the invention in addition to provide a diagnostic function in which, as soon as the measured value deviation exceeds a predetermined limit, a malfunction diagnosed the measuring device determining the measured values becomes.
- a diagnostic function in which, as soon as the measured value deviation exceeds a predetermined limit, a malfunction diagnosed the measuring device determining the measured values becomes.
- Fig. 1 is a block diagram of an arrangement 10 for monitoring the Shown combustion in a diesel engine.
- the arrangement 10 instructs an ion measuring device 12 on each cylinder of the diesel engine, with which measured the conductivity of the combustion gas in the cylinder becomes.
- Each ion measuring device 12 is equipped with a compensation unit 14, which among other things has an operational amplifier, conductive connected. All compensation units 14 are in turn on one common multiplexer unit 16 connected.
- the multiplexer unit 16 is connected to an amplifier unit 18, the output of which is connected to the input of an evaluation unit 20.
- an analog-to-digital converter 22 is arranged, which from the amplifier unit 18 transmitted and amplified measurement signal to the evaluation unit 20, that is transmitted as an analog signal to the evaluation unit 20, converted into a digital signal.
- the analog-to-digital converter 22 is again connected to a microprocessor 24 of the evaluation unit 20, in which the digital measurement signal according to predetermined, stored Algorithms is evaluated.
- the glow plug of the cylinder is used as the sensor, the respective Ion measuring device 12 is assigned.
- the glow plug of each Cylinder is connected in series with a reference resistor and conductively connected to the inner wall of the cylinder.
- a capacitor which is charged by the evaluation unit 20 during the measurement pauses is attached to the glow plug to determine the conductivity of the Combustion gas applied an electrical voltage. Should the conductivity of the combustion gas based on that in the combustion gas contained positively charged particles will be determined to the Glow plug during part of the compression stroke and part of the Working stroke of the piston of the relevant cylinder using the condenser a negative voltage is applied.
- resulting positively charged particles change the conductivity of the combustion gas between the glow plug and the Inner wall of the cylinder, causing the reference resistor to drop Voltage changes, the measured and output as a measurement signal becomes.
- a positive electrical on the glow plug Apply voltage using the capacitor, so that the ion measuring device 12 the proportion of negatively charged particles in the combustion gas detected.
- the measurement signal generated by the respective ion measuring device 12 becomes subsequently to that downstream of the respective ion measuring device 12 Transfer compensation unit 14.
- the compensation unit 14 are measurement deviations, which are caused, for example, by deposits on the glow plug serving as a sensor and the measurement signal falsify, balanced, as will be explained in detail later, to ensure proper evaluation of the measurement signal.
- a compensation factor is entered in the compensation unit, through a first line 26 directly from the evaluation unit 20 is transmitted to the respectively active compensation unit 14.
- the evaluation unit 20 With the help of the multiplexer unit 16, which is connected by a second line 28 from of the evaluation unit 20 is controlled in accordance with the control signal the evaluation unit 20 each the measurement signal of the ion measuring device 12 forwarded to the amplifier unit 18, the measurement signal to be evaluated by the evaluation unit 20. So the evaluation unit chooses 20 the measurement signal of the ion measuring device 12 for the further Evaluation that monitors a cylinder of the diesel engine in which an injection process is imminent.
- the one transmitted from the multiplexer unit 16 to the amplifier unit 18 Measurement signal is then amplified by the amplifier unit 18 and transmitted to the analog-digital converter 22 of the evaluation unit 20.
- the amplifier unit 18 is also connected to the evaluation unit via a line 30 20 in connection, which specifies the amplification factor and to which Amplifier unit 18 passes on, with which the amplifier unit 18 Should amplify measurement signal.
- the reference waveform 40 is a digital signal, each time when the diesel engine enters in which, in a determine operation position, for example when the crank angle becomes a certain value, the signal of the reference waveform 40 is set for a predetermined period .DELTA.t r from 0 to 1. After the predetermined period of time ⁇ t r , the reference signal 40 is reset to 0, as the signal deflection 48 of the reference signal curve 40 shows.
- the second signal curve is the injection signal curve 42, which is also output as a digital signal and the beginning as well as the end of the pre-injection and the start and end of the Main injection signals. So the injection signal curve 42, as soon as the pre-injection begins, set from 0 to 1, like the pre-injection pulse 50 shows. After pre-injection is complete, the injection signal curve 42 is reset to 0 until the Main injection begins. Once started with the main injection is, the injection signal curve 42 is set again from 0 to 1, like the Main injection pulse 52 shows that after the completion of the main injection is reset to 0.
- the third signal curve is the measurement signal curve 44, with which is the conductivity detected by the ion measuring device 12 of the arrangement 10 of the combustion gas is represented in the cylinder. This is about It is an analog signal from which the course of the through the Pre-injection caused pre-combustion and the course of the the main injection caused by the main combustion can.
- the measurement signal curve 44 shows before the start of the injection signal running approximately parallel to the time axis t, but by a Deviation y with respect to the zero volt mark due to deposits be displaced on the sensor of the respective ion measuring device 12 can.
- the measurement signal curve 44 rises to a first signal peak 54, which after completion of the pre-combustion falls back to the initial value corresponding to the deviation y.
- the measurement signal curve 44 rises again, forming a second signal peak 56, which also follows Completion of the main combustion to that corresponding to the deviation y Initial value falls back.
- the last curve shows a digital evaluation curve 46, with the so-called Measurement windows 58, 60 and 62 are defined as explained below becomes.
- the evaluation unit 20 selects, for example the cylinder from the determined crankshaft position, whose combustion should be monitored. Then press the Evaluation unit 20, the multiplexer unit 16, which according to the specification the evaluation unit 20 only the signal of the ion measuring device 12 of the cylinder forwards to the evaluation unit 20, that of the evaluation unit 20 has been selected for monitoring. Simultaneously sets the evaluation unit 20 sets the compensation factor to 0, with which the compensation unit 14 that emitted by the ion measuring device 12 Converted measurement signal to compensate for measured value deviations. The evaluation unit 20 also sets the amplification factor Amplifier unit 18 to 1, so that the measurement signal is amplified to the evaluation unit 20 is transmitted. As soon as the evaluation unit 20 receives the measurement signal the ion measuring device 12 can detect unadulterated, that is actual measurement procedure performed, the following with reference 2 is explained in more detail.
- the reference signal of the reference signal curve 40 is set to 1 over the first time period ⁇ t r .
- the signal in the evaluation curve 46 is set from 0 to 1 over a predetermined first measurement period ⁇ t m1 , as a result of which the first measurement window 58 is defined.
- the evaluation unit 20 detects the measurement signal of the ion measurement device 12 and evaluates it.
- the measurement signal curve 44 shows in particular, there is no change in conductivity per se in the monitored cylinder, the measurement signal shows a constant course, which, however, may be shifted parallel to the time axis t by the deviation y from the zero volt mark. This is a detected change in conductivity, which results, for example, from deposits adhering to the glow plug of the ion measuring device 12.
- the evaluation unit 20 is now able to detect this deviation y within the first measuring field 58 and to compensate it with the aid of the compensation unit 14 in the later measuring process. After the evaluation of the measurement signal is completed in the first measurement window 58, the evaluation curve 46 is reset to 0.
- the compensation factor becomes the deviation y recorded in the first measurement window 58 the compensation unit 14 from the evaluation unit 20 determined and to the compensation unit 14 through the second line 28 forwarded according to the compensation factor by subtraction the measurement value deviation in the measurement signal 44 is compensated.
- the evaluation unit 20 activates the amplifier unit 18 by to the amplifier unit 18 transmits an amplification factor which is greater than 1 in order to amplify the measurement signal.
- the evaluation curve 46 is set from 0 to 1 over a predetermined second measurement period ⁇ t m2 , whereby the second measurement window 60 is defined.
- the length of the second measurement period .DELTA.t m2 is read from a series of stored measurement periods depending on the speed of the engine.
- the position of the second measurement window 60 can likewise either be read from a table as a function of the engine speed or else defined according to a predetermined offset with respect to the pre-injection pulse 50.
- the evaluation unit 20 detects within the second measurement window 60 the measurement signal curve 44 the course of the caused by the pre-injection Pre-combustion as defined by the first peak 54 is. From the course of the pre-combustion of the digitized measurement signal can the evaluation unit 20 using its microprocessor 24, for example the beginning, the course, the temperature rise or the heat release evaluate the pre-combustion and the evaluation results forward to an engine control, not shown, for example readjust the pilot injection for the corresponding cylinder accordingly can. After the pre-combustion has been detected, the signal of the evaluation curve 46 is set from 1 to 0 again, whereby the through the second measurement window 60 has ended the time-limited measurement.
- the course of the main injection is detected by the evaluation unit 20.
- the signal of the evaluation curve 46 is set to 1 from a certain point in time over a predetermined third measurement period ⁇ t m3 , as a result of which the third measurement window 62 is defined.
- the position of the third measurement window 62 and the length of the third measurement period .DELTA.t m3 is also read from a table depending on the speed of the diesel engine.
- the evaluation unit 20 detects from the measurement signal curve 44 the course of the main combustion caused by the main injection, as is represented in the measurement signal curve 44 by the second signal peak 56.
- the different cylinders are successively evaluate. It is also possible to measure the respective To evaluate ion measuring device 12 on a random basis.
- the evaluated signal results in a wide variety of possible applications, the information resulting from the signal to process further.
- the information resulting from the signal to process further For example, with the help of the evaluated Signals match the performance of the individual cylinders be that the diesel engine runs comparatively smoothly.
- Another area of application of the detected signal is to determine from the signal for diagnostic purposes whether for example, the injection valve is stuck and no longer open or can be closed.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Überwachung der Verbrennung in einem Verbrennungsmotor, insbesondere in einem Dieselmotor, mit einer an mindestens einem der Zylinder des Verbrennungsmotors vorgesehenen Meßeinrichtung zum Bilden einer die Verbrennung beschreibenden Folge von Meßwerten, und mit einer mit der Meßeinrichtung leitend verbundenen Auswerteeinheit zum Auswerten der als Meßsignal von der Meßeinrichtung übertragenen Meßwerte. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9 zur Überwachung der Verbrennung in einem Verbrennungsmotor.The invention relates to an arrangement for monitoring the combustion in an internal combustion engine, in particular in a diesel engine, with a provided on at least one of the cylinders of the internal combustion engine Measuring device for forming a combustion describing Sequence of measured values, and with a conductor connected to the measuring device Evaluation unit for evaluating the measurement signal from the Measuring device transmitted measured values. The invention further relates to a Method according to the preamble of claim 9 for monitoring the Combustion in an internal combustion engine.
Es ist bekannt, die Verbrennung in einem Verbrennungsmotor während des Betriebes des Verbrennungsmotors zu überwachen, um bei Abweichungen während des Betriebes des Verbrennungsmotors von einem vorgegebenen Betriebsverlauf, die im Ablauf der Verbrennung erkennbar sind, den Verbrennungsmotor entsprechend nachzuregeln. Zur Überwachung der Verbrennung wird an mindestens einem der Zylinder eine Meßeinrichtung vorgesehen, die eine die Verbrennung beschreibende Folge von Meßwerten bildet. Die Folge von Meßwerten wird anschließend als Meßsignal einer Auswerteeinheit übertragen, die aus dem Meßsignal den Verlauf der Verbrennung auswertet und beispielsweise zur Weiterverarbeitung durch die Motorregelung an diese weiterleitet. It is known to burn during an internal combustion engine the operation of the internal combustion engine to monitor in the event of deviations during the operation of the internal combustion engine from a predetermined Operating history, which is recognizable in the course of combustion are to readjust the internal combustion engine accordingly. For surveillance combustion takes place on at least one of the cylinders Measuring device provided, which is a sequence describing the combustion of measured values. The sequence of measured values is then called Transfer measurement signal of an evaluation unit, which from the measurement signal Evaluates the course of the combustion and, for example, for further processing forwarded to it by the engine control.
Derzeit ist es üblich, als Auswerteeinheit eine individuell auf den jeweiligen Verbrennungsmotortyp angepaßte, anwendungsspezifische integrierte Schaltung zu verwenden, mit der das Meßsignal ausgewertet wird.It is currently common to use an individual evaluation unit for each Internal engine type adapted, application-specific integrated Use circuit with which the measurement signal is evaluated.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zur Überwachung der Verbrennung in einem Verbrennungsmotor bzw. ein Verfahren hierzu anzugeben, durch die bzw. durch dessen Anwendung die Auswertung der Meßsignale an unterschiedlichste Verbrennungsmotortypen ohne großen Aufwand angepaßt werden kann.It is an object of the invention to provide an arrangement for monitoring the combustion to specify in an internal combustion engine or a method for this, the evaluation of the measurement signals by or through its application to a wide variety of combustion engine types with little effort can be adjusted.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch eine Anordnung mit den Merkmalen
nach Anspruch 1 und insbesondere dadurch, daß die Auswerteeinheit einen
Analog-Digital-Wandler zum Digitalisieren des Meßsignals und einen
Mikroprozessor zum Auswerten des digitalisierten Meßsignals aufweist.
Ferner wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach
Anspruch 9 gelöst.The invention solves the problem by an arrangement with the features
according to
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das von der Meßeinrichtung abgegebene, analoge Meßsignal zunächst digitalisiert. Nach der Digitalisierung wird das Meßsignal in einen Mikroprozessor eingespeist, der das digitalisierte Meßsignal auswertet. Durch die Verwendung des Mikroprozessors ist es möglich, durch Umprogrammieren des Mikroprozessors den Algorithmus, mit dem die digitalisierten Meßsignale ausgewertet werden, an den jeweiligen Verbrennungsmotortyp anzupassen, dessen Verbrennung durch die erfindungsgemäße Anordnung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren überwacht werden soll. Die erfindungsgemäße Anordnung ist ohne großen Aufwand herstellbar und kann bei sich ändernden Vorgaben schnell an diese angepaßt werden. Des weiteren können aus dem digitalisierten Meßsignal von dem Mikroprozessor zusätzliche Informationen entnommen werden, die für die weitere Motorregelung des Verbrennungsmotors als Sollgrößen eingesetzt werden können.In the arrangement according to the invention or in the invention The method is the analog measuring signal emitted by the measuring device first digitized. After digitization, the measurement signal is in fed a microprocessor, which evaluates the digitized measurement signal. By using the microprocessor it is possible to go through Reprogramming the microprocessor the algorithm with which the digitized Measurement signals are evaluated on the respective combustion engine type adapt, its combustion by the invention Arrangement and the method according to the invention monitored shall be. The arrangement according to the invention is without much effort producible and can be quickly adapted to changing specifications become. Furthermore, from the digitized measurement signal from additional information is taken from the microprocessor used as setpoints for the further engine control of the internal combustion engine can be.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung sowie den Unteransprüchen.Advantageous further developments of the invention result from the following Description, the drawing and the subclaims.
So wird bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als Meßeinrichtung ein die Leitfähigkeit des Verbrennunsgases im Zylinder erfassender Sensor verwendet. Der Sensor erzeugt basierend auf dem Anteil an im Verbrennungsgas enthaltenen geladenen Teilchen eine Folge von Meßwerten, die die sich während der Verbrennung ändernde Leitfähigkeit des Verbrennungsgases beschreiben. Je nach Anwendungszweck ist es dabei möglich, durch Auswerten des Anteiles an positiv geladenen Teilchen im Verbrennungsgas die Kohlenwasserstoffbildung und durch Erfassen des Anteils an negativ geladenen Teilchen im Verbrennungsgas die Entstehung von Stickoxiden zu beobachten und entsprechend auszuwerten.So in a preferred embodiment of the invention as a measuring device a measuring the conductivity of the combustion gas in the cylinder Sensor used. The sensor generates based on the proportion of im Combustion gas contained charged particles a sequence of measured values which changes the conductivity of the Describe combustion gas. Depending on the application, it is included possible by evaluating the proportion of positively charged particles in the Combustion gas the hydrocarbon formation and by detecting the Proportion of negatively charged particles in the combustion gas of nitrogen oxides to observe and evaluate accordingly.
Damit eine eindeutige Aussage aus dem von der Meßeinrichtung abgegebenen Meßsignal abgelesen werden kann, wird ferner vorgeschlagen, zwischen der Meßeinrichtung und der Auswerteeinheit einen Verstärker anzuordnen, der das der Auswerteeinheit zugeführte Meßsignal verstärkt. Bei dieser Ausführungsform ist es von Vorteil, wenn die Auswerteeinheit zusätzlich mit dem Verstärker verbunden ist und den Verstärkungsfaktor des Verstärkers einstellt. Auf diese Weise ist eine Regelung der Verstärkung des Meßsignals durch die Auswerteeinheit möglich. So that a clear statement from what is given by the measuring device Measurement signal can be read, it is also proposed between to arrange an amplifier for the measuring device and the evaluation unit, which amplifies the measurement signal supplied to the evaluation unit. In this embodiment, it is advantageous if the evaluation unit additionally connected to the amplifier and the gain factor of the amplifier. In this way there is a regulation of the gain of the measurement signal possible by the evaluation unit.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung wird vorgeschlagen zwischen der Meßeinrichtung und der Auswerteeinheit eine Kompensationseinheit anzuordnen, mit der Meßwertabweichungen im Meßsignal kompensiert werden können. So hat sich gezeigt, daß während des längeren Betriebes des Verbrennungsmotors, insbesondere bei Verwendung des die Leitfähigkeit des Verbrennungsgases erfassenden Sensors als Meßeinrichtung, die Meßeinrichtung durch Ablagerungen aus dem Verbrennungsgas verunreinigt wird, wodurch Meßwertabweichungen im Meßsignal entstehen können. Im ungünstigsten Fall können diese Meßwertabweichungen das Meßsignal so beeinflussen, daß eine ordnungsgemäße Auswertung des Meßsignals durch die Auswerteeinheit nur noch eingeschränkt möglich ist oder gegebenenfalls sogar verhindert sein kann. Durch die Kompensation der Meßwertabweichung wird die Auswerteeinheit in die Lage versetzt, ein Meßsignal ohne Meßwertabweichungen auszuwerten. Auch hier ist es von Vorteil, wenn die Auswerteeinheit mit der Kompensationseinheit zum Einstellen zusätzlich verbunden ist, damit ein geschlossener Regelkreis zwischen der Auswerteeinheit und der Kompensationseinheit gebildet ist.In a particularly preferred embodiment of the invention Arrangement is proposed between the measuring device and the Evaluation unit to arrange a compensation unit with the measured value deviations can be compensated in the measurement signal. So it turned out shown that during the longer operation of the internal combustion engine, especially when using the conductivity of the combustion gas sensing sensor as a measuring device, the measuring device Deposits from the combustion gas is contaminated, causing Measured value deviations can arise in the measurement signal. In the worst If so, these measured value deviations can influence the measurement signal that a proper evaluation of the measurement signal by the evaluation unit is only possible to a limited extent or even possibly can be prevented. By compensating the measured value deviation the evaluation unit is enabled to produce a measurement signal without deviations in measurement values evaluate. Again, it is an advantage if the Evaluation unit with the compensation unit for additional adjustment is connected so that a closed control loop between the evaluation unit and the compensation unit is formed.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist an jedem Zylinder des Verbrennungsmotors eine Meßeinrichtung zum Bestimmen der Leitfähigkeit des Verbrennungsgases vorgesehen, die jeweils mit einer Kompensationseinheit verbunden ist. Damit die Auswerteeinheit nur jeweils das Meßsignal einer bestimmten Meßeinrichtung zum Auswerten erfaßt, steht die Auswerteeinheit durch eine Multiplexereinheit mit den Kompensationseinheiten der Meßeinrichtungen in Verbindung, wobei die Multiplexereinheit entsprechend einem Stellsignal von der Auswerteeinheit jeweils die Meßeinrichtung auswählt, die die Leitfähigkeit des Verbrennungsgases in dem jeweils zu überwachenden Zylinder ermittelt.In a particularly preferred embodiment of the invention Arrangement is one on each cylinder of the internal combustion engine Measuring device for determining the conductivity of the combustion gas provided, each of which is connected to a compensation unit. So that the evaluation unit only the measurement signal of a particular one Detected measuring device for evaluation, the evaluation unit is through a multiplexer unit with the compensation units of the measuring devices in connection, the multiplexer unit corresponding to a Control signal from the evaluation unit selects the measuring device, which the conductivity of the combustion gas in the one to be monitored Cylinder determined.
Auch bei dieser bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung kann zusätzlich zwischen der Auswerteeinheit und der Multiplexereinheit ein Verstärker zum Verstärken des der Auswerteeinheit zugeführten Meßsignals angeordnet sein.Also in this preferred embodiment of the invention The arrangement can also be between the evaluation unit and the multiplexer unit an amplifier for amplifying that supplied to the evaluation unit Measurement signal may be arranged.
Einen weiteren Aspekt der Erfindung stellt das erfindungsgemäße Verfahren dar, bei dem das aus der Folge von Meßwerten gebildete, analoge Meßsignal zunächst digitalisiert und anschließend zum Auswerten in den Mikroprozessor eingespeist wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt der Schwerpunkt insbesondere in der Kompensation der die Auswertung der Meßwerte verfälschenden Meßwertabweichung.The method according to the invention represents a further aspect of the invention represents, in which the analog formed from the sequence of measured values Measurement signal first digitized and then for evaluation in the Microprocessor is fed. In a preferred embodiment The focus of the method according to the invention is particularly in the compensation of the measured value deviation falsifying the evaluation of the measured values.
So wird bei dieser bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens vorgeschlagen, die Meßwertabweichung vor Beginn der zu überwachenden Verbrennung zu bestimmen, da auf dieses Weise sichergestellt ist, daß das Meßsignal unbeeinflußt von der Verbrennung bezogen auf einen Referenzwert die Meßwertabweichung eindeutig angibt. Auf diese Weise kann die Meßwertabweichung eindeutig bestimmt und anschließend in einem weiteren Verfahrensschritt kompensiert werden.In this preferred embodiment of the method, it is proposed that the measured value deviation before the start of the combustion to be monitored to determine, as this ensures that the Measurement signal unaffected by combustion based on a reference value the measured value deviation clearly indicates. That way the measured value deviation is clearly determined and then in one another process step can be compensated.
Ist die Verbrennung in eine Vielzahl zeitlich begrenzter Verbrennungsvorgänge untergliedert, kann die Meßwertabweichung zu einem definierten Zeitpunkt bezogen auf den Beginn des jeweiligen Verbrennungsvorgangs, beispielsweise zu einem vorgegebenen zeitlichen Abstand vor einem Einspritzzeitpunkt, bei dem der Kraftstoff für den zu überwachenden Verbrennungsvorgang in den Zylinder des Verbrennungsmotor eingespritzt wird, bestimmt werden. Alternativ ist es auch möglich, die Meßwertabweichung zu einem definierten Zeitpunkt bezogen auf den Beginn einer Serie von zu überwachenden Verbrennungsvorgängen zu bestimmen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Verbrennungsmotor mit hoher Drehzahl betrieben wird, so daß die im Zylinder erfolgenden Verbrennungsvorgänge mit vergleichsweise geringem zeitlichen Abstand aufeinander folgen und eine Bestimmung der Meßwertabweichung nur mit sehr hoher Rechengeschwindigkeit möglich ist. Bei hohen Drehzahlen des Verbrennungsmotors ist es alternativ auch möglich die Meßwertabweichungen stichprobenartig zu bestimmen.Is the combustion in a variety of time-limited combustion processes subdivided, the measured value deviation can be defined Time related to the beginning of the respective combustion process, for example at a predetermined time interval before an injection time, in which the fuel for the combustion process to be monitored injected into the cylinder of the internal combustion engine will be determined. Alternatively, it is also possible to measure the deviation at a defined time related to the start of a series of combustion processes to be monitored. This is particularly advantageous if the internal combustion engine has a high Speed is operated so that the combustion processes taking place in the cylinder with a comparatively short time interval follow and a determination of the measured value deviation only with very high computing speed is possible. At high engine speeds it is alternatively also possible to deviate from the measured values to be determined on a random basis.
Zu den zuvor beschriebenen Möglichkeiten, die Meßwertabweichungen zu bestimmen, ist zu bemerken, daß das Verfahren gleichzeitig zur Durchführung dieser drei Möglichkeiten ausgelegt sein kann, wobei entsprechend der Betriebsweise des Verbrennungsmotors eine dieser Möglichkeiten, die Meßwertabweichungen zu bestimmen, ausgewählt wird.To the possibilities described above, the measured value deviations too determine, it should be noted that the process is carried out simultaneously of these three options can be designed accordingly the operating mode of the internal combustion engine one of these possibilities, to determine the measured value deviations is selected.
Auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß Meßsignal vor dem Auswerten zu verstärken, um die Auswertung zu vereinfachen. Es wird jedoch vorgeschlagen, bei einer Verstärkung des Meßsignals die Meßwertabweichung vor der Verstärkung des Signals zu bestimmen, um bei hohen Meßwertabweichungen eine Überlagerung der eigentlichen Meßwerte durch die Meßwertabweichung zu vermeiden. A preferred method is also used in the method according to the invention Embodiment proposed that the measurement signal before evaluation amplify to simplify the evaluation. However, it is suggested when the measurement signal is amplified, the measurement value deviation before amplifying the signal to determine if there are large deviations in the measured value an overlay of the actual measured values by the Avoid measurement deviation.
Des weiteren wird vorgeschlagen, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zusätzlich eine Diagnosefunktion vorzusehen, bei der, sobald die Meßwertabweichung einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, eine Fehlfunktion der die Meßwerte bestimmenden Meßeinrichtung diagnostiziert wird. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine die Leitfähigkeit des Verbrennungsgases bestimmende Meßeinrichtung verwendet wird, die durch Ablagerungen aus dem Verbrennungsgas in ihrer Meßgenauigkeit beeinträchtigt sein kann. So hat sich gezeigt, daß bei entsprechend starken Ablagerungen an der Meßeinrichtung die Meßwertabweichungen einerseits sehr hoch sind, andererseits die Meßwerte nur mehr eingeschränkt bestimmt werden können.Furthermore, it is proposed in the method according to the invention in addition to provide a diagnostic function in which, as soon as the measured value deviation exceeds a predetermined limit, a malfunction diagnosed the measuring device determining the measured values becomes. This is particularly advantageous if the conductivity of the combustion gas determining measuring device is used, the due to deposits from the combustion gas in their measuring accuracy may be affected. So it has been shown that with correspondingly strong Deposits on the measuring device the measured value deviations on the one hand are very high, on the other hand the measured values are only limited can be determined.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
- Fig. 1
- ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Überwachung der Verbrennung in einem Dieselmotor, und
- Fig. 2
- ein Diagramm, in dem vier verschiedene miteinander unmittelbar in Beziehung stehende Signalverläufe bezogen auf den zeitlichen Ablauf eines Verbrennungsvorgangs in einem Zylinder des Dieselmotors gezeigt sind.
- Fig. 1
- a block diagram of an arrangement according to the invention for monitoring the combustion in a diesel engine, and
- Fig. 2
- a diagram in which four different signal curves directly related to each other related to the timing of a combustion process in a cylinder of the diesel engine are shown.
In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer Anordnung 10 zur Überwachung der
Verbrennung in einem Dieselmotor dargestellt. Die Anordnung 10 weist an
jedem Zylinder des Dieselmotors eine Ionenmeßeinrichtung 12 auf, mit
der die Leitfähigkeit des im Zylinder befindlichen Verbrennungsgases gemessen
wird. Jede Ionenmeßeinrichtung 12 ist mit einer Kompensationseinheit
14, die unter anderem einen Operationsverstärker aufweist, leitend
verbunden. Sämtliche Kompensationseinheiten 14 sind ihrerseits an einer
gemeinsamen Multiplexereinheit 16 angeschlossen. Die Multiplexereinheit
16 steht mit einer Verstärkereinheit 18 in Verbindung, deren Ausgang mit
dem Eingang einer Auswerteeinheit 20 verbunden ist. Am Eingang der
Auswerteeinheit 20, der mit der Verstärkereinheit 18 in Verbindung steht,
ist ein Analog-Digital-Wandler 22 angeordnet, der das von der Verstärkereinheit
18 an die Auswerteeinheit 20 übertragene und verstärkte Meßsignal,
daß als analoges Signal an die Auswerteeinheit 20 übertragen wird,
in ein digitales Signal umwandelt. Der Analog-Digital-Wandler 22 ist wiederum
mit einem Mikroprozessor 24 der Auswerteeinheit 20 verbunden, in
dem das digitale Meßsignal entsprechend vorgegebener, abgespeicherter
Algorithmen ausgewertet wird.In Fig. 1 is a block diagram of an arrangement 10 for monitoring the
Shown combustion in a diesel engine. The arrangement 10 instructs
an
Zum Messen der Leitfähigkeit des im Zylinder befindlichen Verbrennungsgases
wird als Sensor die Glühkerze des Zylinders verwendet, der die jeweilige
Ionenmeßeinrichtung 12 zugeordnet ist. Die Glühkerze des jeweiligen
Zylinders ist mit einem Referenzwiderstand in Reihe geschaltet und
mit der Innenwand des Zylinders leitend verbunden. Mit Hilfe eines Kondensators,
der während der Meßpausen von der Auswerteeinheit 20 aufgeladen
wird, wird an die Glühkerze zur Bestimmung der Leitfähigkeit des
Verbrennungsgases eine elektrische Spannung angelegt. Soll die Leitfähigkeit
des Verbrennungsgases auf Grundlage der im Verbrennungsgas
enthaltenen positiv geladenen Teilchen bestimmt werden, wird an die
Glühkerze während eines Teils des Verdichtungshubes und eines Teils des
Arbeitshubes des Kolbens des betreffenden Zylinders mit Hilfe des Kondensators
eine negative Spannung angelegt. Durch die während des Verbrennungsprozesses
entstehenden positiv geladenen Teilchen ändert sich
die Leitfähigkeit des Verbrennungsgases zwischen der Glühkerze und der
Innenwand des Zylinders, wodurch sich die am Referenzwiderstand abfallende
Spannung ändert, die gemessen und als Meßsignal ausgegeben
wird. Alternativ ist es auch möglich, an der Glühkerze eine positive elektrische
Spannung mit Hilfe des Kondensators anzulegen, so daß die Ionenmeßeinrichtung
12 den Anteil an negativ geladenen Teilchen im Verbrennungsgas
erfaßt.For measuring the conductivity of the combustion gas in the cylinder
the glow plug of the cylinder is used as the sensor, the respective
Das von der jeweiligen Ionenmeßeinrichtung 12 erzeugte Meßsignal wird
anschließend an die der jeweiligen Ionenmeßeinrichtung 12 nachgeordnete
Kompensationseinheit 14 übertragen. Mit Hilfe der Kompensationseinheit
14 werden Meßabweichungen, die sich beispielsweise durch Ablagerungen
an der als Sensor dienenden Glühkerze ergeben und das Meßsignal
verfälschen, ausgeglichen, wie später noch ausführlich erläutert wird,
um eine ordnungsgemäße Auswertung des Meßsignals sicherzustellen.
Hierzu wird in die Kompensationseinheit ein Kompensationsfaktor eingegeben,
der durch eine erste Leitung 26 unmittelbar von der Auswerteeinheit
20 an die jeweils aktive Kompensationseinheit 14 übertragen wird.The measurement signal generated by the respective
Mit Hilfe der Multiplexereinheit 16, die durch eine zweite Leitung 28 von
der Auswerteeinheit 20 angesteuert wird, wird entsprechend des Stellsignals
der Auswerteeinheit 20 jeweils das Meßsignal der Ionenmeßeinrichtung
12 an die Verstärkereinheit 18 weitergeleitet, deren Meßsignal
von der Auswerteeinheit 20 ausgewertet werden soll. So wählt die Auswerteeinheit
20 das Meßsignal der Ionenmeßeinrichtung 12 für die weitere
Auswertung aus, die einen Zylinder des Dieselmotors überwacht, in dem
ein Einspritzvorgang unmittelbar bevorsteht. With the help of the
Das von der Multiplexereinheit 16 an die Verstärkereinheit 18 übertragene
Meßsignal wird an schließend von der Verstärkereinheit 18 verstärkt und
an den Analog-Digital-Wandler 22 der Auswerteeinheit 20 übertragen.
Auch die Verstärkereinheit 18 steht über eine Leitung 30 mit der Auswerteeinheit
20 in Verbindung, die den Verstärkungsfaktor vorgibt und an die
Verstärkereinheit 18 weiterleitet, mit dem die Verstärkereinheit 18 das
Meßsignal verstärken soll.The one transmitted from the
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 das Verfahren beschrieben, mit dem die Anordnung 10 betrieben wird.The method is described below with reference to FIGS. 1 and 2 with which the arrangement 10 is operated.
In dem in Fig. 2 gezeigten Diagramm sind insgesamt vier Signalkurven 40,
42, 44 und 46 bezogen auf eine Zeitachse t übereinander dargestellt, die
miteinander unmittelbar in Beziehung stehen. Die Referenzsignalkurve 40
ist ein digitales Signal, bei dem jedesmal wenn der Dieselmotor in eine bestimme
Betriebsposition gelangt, beispielsweise wenn der Kurbelwellenwinkel
einen bestimmten Wert annimmt, das Signal der Referenzsignalkurve
40 über einen vorgegebenen Zeitraum Δtr von 0 auf 1 gesetzt wird.
Nach Ablauf des vorgegebenen Zeitraums Δtr wird das Referenzsignal 40
wieder auf 0 zurückgesetzt, wie der Signalausschlag 48 der Referenzsignalkurve
40 zeigt.In the diagram shown in FIG. 2, a total of four
Bei der zweiten Signalkurve handelt es sich um die Einspritzsignalkurve
42, die gleichfalls als digitales Signal ausgegeben wird und den Beginn
sowie das Ende der Voreinspritzung und den Beginn und das Ende der
Haupteinspritzung signalisiert. So wird die Einspritzsignalkurve 42, sobald
die Voreinspritzung beginnt, von 0 auf 1 gesetzt, wie der Voreinspritzimpuls
50 zeigt. Nachdem die Voreinspritzung abgeschlossen ist,
wird die Einspritzsignalkurve 42 wieder auf 0 zurückgesetzt, bis die
Haupteinspritzung beginnt. Sobald mit der Haupteinspritzung begonnen
wird, wird die Einspritzsignalkurve 42 wieder von 0 auf 1 gesetzt, wie der
Haupteinspritzimpuls 52 zeigt, der nach Abschluß der Haupteinspritzung
wieder auf 0 zurückgesetzt wird.The second signal curve is the injection signal curve
42, which is also output as a digital signal and the beginning
as well as the end of the pre-injection and the start and end of the
Main injection signals. So the injection signal curve 42, as soon as
the pre-injection begins, set from 0 to 1, like the pre-injection pulse
50 shows. After pre-injection is complete,
the injection signal curve 42 is reset to 0 until the
Main injection begins. Once started with the main injection
is, the injection signal curve 42 is set again from 0 to 1, like the
Bei der dritten Signalkurve handelt es sich um die Meßsignalkurve 44, mit
der die von der Ionenmeßeinrichtung 12 der Anordnung 10 erfaßte Leitfähigkeit
des Verbrennungsgases im Zylinder dargestellt wird. Hierbei handelt
es sich um ein analoges Signal, aus dem der Verlauf der durch die
Voreinspritzung verursachten Vorverbrennung und der Verlauf der durch
die Haupteinspritzung verursachten Hauptverbrennung entnommen werden
kann. Die Meßsignalkurve 44 zeigt vor Beginn der Einspritzung ein
annähernd parallel zur Zeitachse t verlaufendes Signal, das jedoch um eine
Abweichung y bezüglich der Null-Volt-Marke aufgrund von Ablagerungen
am Sensor der jeweiligen Ionenmeßeinrichtung 12 verschoben sein
kann. Sobald die Vorverbrennung beginnt, steigt die Meßsignalkurve 44
auf eine erste Signalspitze 54 an, die nach Abschluß der Vorverbrennung
wieder auf den der Abweichung y entsprechenden Ausgangswert zurückfällt.
Sobald die Hauptverbrennung beginnt steigt die Meßsignalkurve 44
erneut unter Bildung einer zweiten Signalspitze 56 an, die gleichfalls nach
Abschluß der Hauptverbrennung auf den der Abweichung y entsprechenden
Ausgangswert zurückfällt.The third signal curve is the measurement signal curve 44, with
which is the conductivity detected by the
Die letzte Kurve zeigt eine digitale Auswertekurve 46, mit der sogenannte
Meßfenster 58, 60 und 62 definiert werden, wie nachfolgend erläutert
wird. The last curve shows a
Sobald die Anordnung 10 aktiviert wird, wählt die Auswerteeinheit 20 beispielsweise
aus der ermittelten Kurbelwellenstellung den Zylinder aus,
dessen Verbrennung überwacht werden soll. Anschließend betätigt die
Auswerteeinheit 20 die Multiplexereinheit 16, die entsprechend der Vorgabe
der Auswerteeinheit 20 nur das Signal der Ionenmeßeinrichtung 12
des Zylinders an die Auswerteeinheit 20 weiterleitet, der von der Auswerteeinheit
20 zur Überwachung ausgewählt worden ist. Gleichzeitig setzt
die Auswerteeinheit 20 den Kompensationsfaktor auf 0, mit dem die Kompensationseinheit
14 das von der Ionenmeßeinrichtung 12 abgegebene
Meßsignal umwandelt, um auftretende Meßwertabweichungen zu kompensieren.
Ferner setzt die Auswerteeinheit 20 den Verstärkungsfaktor der
Verstärkereinheit 18 auf 1, damit das Meßsignal unverstärkt an die Auswerteeinheit
20 übertragen wird. Sobald die Auswerteeinheit 20 das Meßsignal
der Ionenmeßeinrichtung 12 unverfälscht erfassen kann, wird das
eigentliche Meßverfahren durchgeführt, das nachfolgend unter Bezugnahme
auf Fig. 2 näher erläutert wird.As soon as the arrangement 10 is activated, the
Wenn eine vorgegebene Drehstellung der Kurbelwellen des Dieselmotors
erfaßt worden ist, wird das Referenzsignal der Referenzsignalkurve 40
über den ersten Zeitraum Δtr auf 1 gesetzt. Gleichzeitig wird das Signal in
der Auswertekurve 46 über einen vorgegebenen ersten Meßzeitraum Δtm1
von 0 auf 1 gesetzt, wodurch das erste Meßfenster 58 definiert wird. Innerhalb
dieses ersten Meßfensters 58 erfaßt die Auswerteeinheit 20 das
Meßsignal der Ionenmeßeinrichtung 12 und wertet dies aus. Da zu diesem
Zeitpunkt, wie insbesondere die Meßsignalkurve 44 zeigt, an sich keine
Leitfähigkeitsänderung im überwachten Zylinder auftritt, zeigt das Meßsignal
einen konstanten Verlauf, der jedoch gegebenenfalls um die Abweichung
y versetzt zur Null-Volt-Marke parallel zu Zeitachse t verschoben
sein kann. Hierbei handelt es sich um eine erfaßte Leitfähigkeitsänderung,
die sich beispielsweise durch an der Glühkerze der Ionenmeßeinrichtung
12 anhaftende Ablagerungen ergibt. Die Auswerteeinheit 20 ist nun in der
Lage, innerhalb des ersten Meßfeldes 58 diese Abweichung y zu erfassen
und mit Hilfe der Kompensationseinheit 14 im späteren Meßverfahren zu
kompensieren. Nachdem die Auswertung des Meßsignals im ersten Meßfenster
58 abgeschlossen ist, wird die Auswertekurve 46 wieder auf 0 zurückgesetzt.When a predetermined rotational position of the crankshafts of the diesel engine has been detected, the reference signal of the
Aus der im ersten Meßfenster 58 erfaßten Abweichung y wird der Kompensationsfaktor
der Kompensationseinheit 14 von der Auswerteeinheit 20
bestimmt und an die Kompensationseinheit 14 durch die zweite Leitung
28 weitergeleitet, die entsprechend des Kompensationsfaktors durch Subtraktion
die Meßwertabweichung im Meßsignal 44 kompensiert. Gleichzeitig
aktiviert die Auswerteeinheit 20 die Verstärkereinheit 18, indem sie
an die Verstärkereinheit 18 einen Verstärkungsfaktor übermittelt, der
größer als 1 ist, um das Meßsignal zu verstärken.The compensation factor becomes the deviation y recorded in the
Kurz nachdem die Voreinspritzung in den Zylinder erfolgt ist, wie die Einspritzsignalkurve
42 durch den Voreinspritzimpuls 50 angibt, wird die
Auswertekurve 46 über einen vorgegebenen zweiten Meßzeitraum Δtm2 von
0 auf 1 gesetzt, wodurch das zweite Meßfenster 60 definiert wird. Die Länge
des zweiten Meßzeitraums Δtm2 wird aus einer Reihe von abgespeicherten
Meßzeiträumen in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors ausgelesen.
Die Position des zweiten Meßfensters 60 kann gleichfalls entweder in
Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors aus einer Tabelle ausgelesen
oder aber entsprechend einem vorgegebenen Versatz bezüglich des Voreinspritzimpulses
50 definiert sein. Shortly after the pre-injection into the cylinder has taken place, as the injection signal curve 42 indicates by the pre-injection pulse 50, the
Innerhalb des zweiten Meßfensters 60 erfaßt die Auswerteeinheit 20 aus
der Meßsignalkurve 44 den Verlauf der durch die Voreinspritzung verursachten
Vorverbrennung, wie er durch die erste Signalspitze 54 definiert
ist. Aus dem Verlauf der Vorverbrennung des digitalisierten Meßsignals
kann die Auswerteeinheit 20 mit Hilfe ihres Mikroprozessors 24 beispielsweise
den Beginn, den Verlauf, die Temperaturentstehung oder die Wärmefreisetzung
der Vorverbrennung auswerten und die Auswerteergebnisse
beispielsweise an eine nicht dargestellte Motorregelung weiterleiten, die
die Voreinspritzung für den entsprechenden Zylinder entsprechend nachregeln
kann. Nachdem die Vorverbrennung erfaßt worden ist, wird das Signal
der Auswertekurve 46 wieder von 1 auf 0 gesetzt, wodurch die durch
das zweite Meßfenster 60 zeitlich begrenzte Messung beendet ist.The
In gleicher Weise wird der Verlauf Haupteinspritzung von der Auswerteeinheit
20 erfaßt. Auch hier wird das Signal der Auswertekurve 46 ab einem
bestimmten Zeitpunkt über einen vorgegebenen dritten Meßzeitraum
Δtm3 auf 1 gesetzt, wodurch das dritte Meßfenster 62 definiert wird. Die
Position des dritten Meßfensters 62 und die Länge des dritten Meßzeitraums
Δtm3 wird gleichfalls in Abhängigkeit von der Drehzahl des Dieselmotors
aus einer Tabelle abgelesen. Während des dritten Meßfensters 62
erfaßt die Auswerteeinheit 20 aus der Meßsignalkurve 44 den Verlauf der
durch die Haupteinspritzung verursachten Hauptverbrennung, wie er in
der Meßsignalkurve 44 durch die zweite Signalspitze 56 dargestellt wird.In the same way, the course of the main injection is detected by the
Durch die Meßfenster 58, 60 und 62 ist es möglich, zeitlich versetzt mit
Hilfe der Auswerteeinheit 20 aufeinanderfolgend die verschiedenen Zylinder
auszuwerten. Dabei ist es auch möglich, das Meßsignal der jeweiligen
Ionenmeßeinrichtung 12 stichprobenartig auszuwerten.Through the
Durch das ausgewertete Signal ergeben sich verschiedenste Anwendungsmöglichkeiten, die sich aus dem Signal ergebenden Informationen weiterzuverarbeiten. So kann beispielsweise mit Hilfe der ausgewerteten Signale die Leistung der einzelnen Zylinder so aufeinander abgestimmt werden, daß der Dieselmotor vergleichsweise ruhig läuft. Andererseits ist es möglich, aus dem Verlauf des Meßsignals Rückschlüsse auf den Verlauf der Vorverbrennung und der Hauptverbrennung zu ziehen, um diese gegebenenfalls nachzuregeln. Ein weiteres Einsatzgebiet des erfaßten Signals liegt darin, zu Diagnosezwecken aus dem Signal zu ermitteln, ob beispielsweise das Einspritzventil klemmt und nicht mehr geöffnet bzw. geschlossen werden kann.The evaluated signal results in a wide variety of possible applications, the information resulting from the signal to process further. For example, with the help of the evaluated Signals match the performance of the individual cylinders be that the diesel engine runs comparatively smoothly. On the other hand it is possible to draw conclusions about the course from the course of the measurement signal the pre-combustion and the main combustion to draw this readjust if necessary. Another area of application of the detected signal is to determine from the signal for diagnostic purposes whether for example, the injection valve is stuck and no longer open or can be closed.
Sollte die während des ersten Meßfensters 58 erfaßte Abweichung y einen
vorgegebenen Grenzwert überschreiten, ist dies ein Hinweis darauf, daß
die Glühkerze durch Ablagerungen so stark verschmutzt ist, daß sie nicht
mehr ordnungsgemäß arbeiten kann. In einem solchen Fall besteht beispielsweise
die Möglichkeit die Glühkerze durch Aufheizen von den Ablagerungen
zu reinigen. Should the deviation y detected during the
- 1010th
- Anordnung zur VerbrennungsüberwachungCombustion monitoring arrangement
- 1212th
- IonenmeßeinrichtungIon measuring device
- 1414
- KompensationseinheitCompensation unit
- 1616
- MultiplexereinheitMultiplexer unit
- 1818th
- VerstärkereinheitAmplifier unit
- 2020th
- AuswerteeinheitEvaluation unit
- 2222
- Analog-Digital-WandlerAnalog-to-digital converter
- 2424th
- Mikroprozessormicroprocessor
- 2626
- erste Leitungfirst line
- 2828
- zweite Leitungsecond line
- 3030th
- dritte Leitungthird line
- tt
- ZeitachseTimeline
- 4040
- ReferenzsignalkurveReference signal curve
- Δtr Δt r
- erster Zeitraumfirst period
- 4242
- EinspritzsignalkurveInjection signal curve
- 4444
- MeßsignalkurveMeasurement signal curve
- 4646
- AuswertekurveEvaluation curve
- 4848
- SignalausschlagSignal swing
- 5050
- VoreinspritzimpulsPre-injection pulse
- 5252
- HaupteinspritzimpulsMain injection pulse
- 5454
- erste Signalspitzefirst signal peak
- 5656
- zweite Signalspitzesecond signal peak
- 5858
- erstes Meßfensterfirst measurement window
- 6060
- zweites Meßfenstersecond measurement window
- 6262
- drittes Meßfenster third measurement window
- Δtm1 Δt m1
- erster Meßzeitraumfirst measurement period
- Δtm2 Δt m2
- zweiter Meßzeitraumsecond measurement period
- Δtm3 Δt m3
- dritter Meßzeitraumthird measurement period
Claims (22)
daß die Auswerteeinheit (20) einen Analog-Digital-Wandler (22) zum Digitalisieren des Meßsignals (44) und einen Mikroprozessor (24) zum Auswerten des digitalisierten Meßsignals (44) aufweist.Arrangement for monitoring the combustion in an internal combustion engine, in particular in a diesel engine,
that the evaluation unit (20) has an analog-digital converter (22) for digitizing the measurement signal (44) and a microprocessor (24) for evaluating the digitized measurement signal (44).
dadurch gekennzeichnet,
daß die Meßeinrichtung ein die Leitfähigkeit des Verbrennungsgases im Zylinder erfassender Sensor (12) ist, der basierend auf dem Anteil an im Verbrennungsgas enthaltenden geladenen Teilchen eine Folge von die Leitfähigkeit beschreibenden Meßwerten erzeugt.Arrangement according to claim 1,
characterized by
that the measuring device is a sensor (12) which detects the conductivity of the combustion gas in the cylinder and which, based on the proportion of charged particles contained in the combustion gas, generates a sequence of measured values describing the conductivity.
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Meßeinrichtung (12) und der Auswerteeinheit (20) ein Verstärker (18) zum Verstärken des der Auswerteeinheit (20) zugeführten Meßsignals (44) angeordnet ist.Arrangement according to claim 1 or 2,
characterized by
that an amplifier (18) for amplifying the measurement signal (44) supplied to the evaluation unit (20) is arranged between the measuring device (12) and the evaluation unit (20).
dadurch gekennzeichnet,
daß die Auswerteeinheit (20 ) mit dem Verstärker (18) zum Einstellen des Verstärkungsfaktors zusätzlich verbunden ist.Arrangement according to claim 3,
characterized by
that the evaluation unit (20) is additionally connected to the amplifier (18) for setting the gain factor.
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Meßeinrichtung (12) und der Auswerteeinheit (20) bzw. zwischen der Meßeinrichtung (12) und dem Verstärker (18) eine Kompensationseinheit (14) angeordnet ist, mit der Meßwertabweichungen (y) im Meßsignal (44) kompensierbar sind.Arrangement according to one of claims 1 to 4,
characterized by
that a compensation unit (14) is arranged between the measuring device (12) and the evaluation unit (20) or between the measuring device (12) and the amplifier (18), with which measured value deviations (y) in the measurement signal (44) can be compensated.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Auswerteeinheit (20) mit der Kompensationseinheit (14) zum Einstellen der Kompensationseinheit (14) zusätzlich verbunden ist.Arrangement according to claim 5,
characterized by
that the evaluation unit (20) is additionally connected to the compensation unit (14) for setting the compensation unit (14).
dadurch gekennzeichnet,
daß an jedem Zylinder eine Meßeinrichtung (12) zum Bestimmen der Leitfähigkeit des Verbrennungsgases vorgesehen ist, die jeweils mit einer Kompensationseinheit (14) verbunden ist, und daß die Auswerteeinheit (20) durch eine Multiplexereinheit (16) mit den Kompensationseinheiten (14) der Meßeinrichtungen (12) in Verbindung steht, wobei die Multiplexereinheit (16) entsprechend einem Stellsignal von der Auswerteeinheit (20) die Meßeinrichtung (12) des jeweils zu überwachenden Zylinders zur Auswertung des Meßsignals (44) auswählt.Arrangement according to one of claims 1 to 6,
characterized by
that a measuring device (12) for determining the conductivity of the combustion gas is provided on each cylinder, each of which is connected to a compensation unit (14), and that the evaluation unit (20) by a multiplexer unit (16) with the compensation units (14) of the measuring devices (12) is connected, the multiplexer unit (16) selecting the measuring device (12) of the cylinder to be monitored in each case for evaluating the measurement signal (44) in accordance with an actuating signal from the evaluation unit (20).
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Auswerteeinheit (20) und der Muliplexereinheit (16) ein Verstärker (18) zum Verstärken des der Auswerteeinheit (20) zugeführten Meßsignals (44) angeordnet ist.Arrangement according to claim 7,
characterized by
that an amplifier (18) for amplifying the measurement signal (44) supplied to the evaluation unit (20) is arranged between the evaluation unit (20) and the multiplexer unit (16).
dadurch gekennzeichnet,
daß das aus der Folge von Meßwerten gebildete, analoge Meßsignal (44) zum Auswerten durch einen Mikroprozessor (24) digitalisiert wird.Method for monitoring the combustion in an internal combustion engine, in particular in a diesel engine, in which case at least one sequence of measured values describing the combustion in the internal combustion engine is formed, and the sequence of measured values is subsequently evaluated for analyzing the course of the combustion,
characterized by
that the analog measurement signal (44) formed from the sequence of measurement values is digitized for evaluation by a microprocessor (24).
dadurch gekennzeichnet,
daß vor der Auswertung der Meßwerte eine die Auswertung verfälschende Meßwertabweichung (y) in der Folge von Meßwerten kompensiert wird. Method according to claim 9,
characterized by
that before the evaluation of the measurement values, a measurement value deviation (y) falsifying the evaluation is compensated for in the sequence of measurement values.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Meßwertabweichung (y) vor Beginn der zu überwachenden Verbrennung bestimmt wird.A method according to claim 10,
characterized by
that the measured value deviation (y) is determined before the start of the combustion to be monitored.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verbrennung in eine Vielzahl zeitlich begrenzter Verbrennungsvorgänge untergliedert ist, wobei vorzugsweise für jeden Verbrennungsvorgang eine Folge von Meßwerten bestimmt wird.A method according to claim 10 or 11,
characterized by
that the combustion is subdivided into a large number of time-limited combustion processes, a sequence of measured values preferably being determined for each combustion process.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Meßwertabweichung (y) zu einem definierten Zeitpunkt bezogen auf den Beginn des jeweiligen Verbrennungsvorgangs bestimmt wird, vorzugsweise zu einem vorgegebenen zeitlichen Abstand vor einem Einspritzzeitpunkt, bei dem der Kraftstoff für den zu überwachenden Verbrennungsvorgang in den Zylinder des Verbrennungsmotors eingespritzt wird.Method according to claim 12,
characterized by
that the measured value deviation (y) is determined at a defined time in relation to the start of the respective combustion process, preferably at a predetermined time interval before an injection time at which the fuel for the combustion process to be monitored is injected into the cylinder of the internal combustion engine.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Meßwertabweichung (y) zu einem definierten Zeitpunkt bezogen auf den Beginn einer Serie von zu überwachenden Verbrennungsvorgängen bestimmt wird, vorzugsweise zu einem vorgegebenen zeitlichen Abstand vor einem Einspritzzeitpunkt, bei dem der Kraftstoff für den ersten Verbrennungsvorgang der zu überwachenden Serie von Verbrennungsvorgängen in den Zylinder des Verbrennungsmotors eingespritzt wird.A method according to claim 12 or 13,
characterized by
that the measured value deviation (y) is determined at a defined time in relation to the start of a series of combustion processes to be monitored, preferably at a predetermined time before an injection time at which the fuel for the first combustion process of the series of combustion processes to be monitored enters the cylinder of the internal combustion engine is injected.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bestimmung der Meßwertabweichung (y) stichprobenartig erfolgt.Method according to one of claims 12, 13 or 14,
characterized by
that the measurement deviation (y) is determined on a random basis.
dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Meßwert der Folge durch Subtraktion der Meßwertabweichung (y) berichtigt wird.Method according to one of claims 9 to 15,
characterized by
that each measured value of the sequence is corrected by subtracting the measured value deviation (y).
dadurch gekennzeichnet,
daß das Meßsignal (44) vor dem Auswerten verstärkt wird, und daß die Meßwertabweichung (y) vor der Verstärkung des Meßsignals (44) bestimmt wird.Method according to one of claims 9 to 16,
characterized by
that the measurement signal (44) is amplified before the evaluation, and that the measurement value deviation (y) is determined before the amplification of the measurement signal (44).
dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Meßfenster (58) definiert wird, innerhalb dem der Meßwertabweichung (y) bestimmt wird.Method according to one of claims 9 to 17,
characterized in that a first measurement window (58) is defined, within which the measurement value deviation (y) is determined.
dadurch gekennzeichnet,
daß zwei weitere Meßfenster (60, 62) definiert werden, wobei innerhalb des zweiten Meßfensters (60) aus dem Meßsignal (44) der Verlauf der Vorverbrennung, und innerhalb des dritten Meßfensters (62) aus dem Meßsignal (44) der Verlauf der Hauptverbrennung bestimmt wird.Method according to claim 18,
characterized by
that two further measuring windows (60, 62) are defined, the course of the pre-combustion being determined from the measuring signal (44) within the second measuring window (60) and the course of the main combustion from the measuring signal (44) within the third measuring window (62) becomes.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Position und/oder die Länge des ersten Meßfensters (58) bzw. die Position und/oder die Länge zumindest eines der drei Meßfenster (58, 60, 62) in Abhängigkeit der Betriebsdaten des Verbrennungsmotors ermittelt wird, vorzugsweise aus einer Tabelle abgespeicherter Daten entsprechend den Betriebsdaten ausgewählt wird.Method according to claim 18 or 19,
characterized by
that the position and / or the length of the first measuring window (58) or the position and / or the length of at least one of the three measuring windows (58, 60, 62) is determined as a function of the operating data of the internal combustion engine, preferably from a table of stored data is selected according to the operating data.
dadurch gekennzeichnet,
daß, sobald die Meßwertabweichung (y) einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, eine Fehlfunktion der die Meßwerte bestimmenden Meßeinrichtung diagnostiziert wird.Method according to one of claims 9 to 20,
characterized by
that as soon as the measured value deviation (y) exceeds a predetermined limit value, a malfunction of the measuring device determining the measured values is diagnosed.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Verlauf der Verbrennung durch Messen der Leitfähigkeit des Verbrennungsgases beschrieben wird, wobei die den Verlauf der Verbrennung beschreibende Folge von Meßwerten eine Folge von Leitfähigkeitswerten ist.Method according to one of claims 9 to 21,
characterized by
that the course of the combustion is described by measuring the conductivity of the combustion gas, the sequence of measured values describing the course of the combustion being a sequence of conductivity values.
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