WO2000037782A1 - Verfahren zum freibrennen von zündkerzen im schichtbetrieb - Google Patents

Verfahren zum freibrennen von zündkerzen im schichtbetrieb Download PDF

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    • F02P9/002—Control of spark intensity, intensifying, lengthening, suppression
    • F02P9/007—Control of spark intensity, intensifying, lengthening, suppression by supplementary electrical discharge in the pre-ionised electrode interspace of the sparking plug, e.g. plasma jet ignition

Definitions

  • the present invention relates to a method for burning spark plugs for an internal combustion engine, in which an injection is carried out in a shift operation.
  • the entire combustion chamber is filled homogeneously with a stoichiometric air / fuel mixture, which is ignited by the ignition spark at the time of ignition.
  • the problem underlying the present invention generally consists in the fact that soot builds up on the
  • Spark plugs inevitably form shunts during operation that worsen sparking.
  • this problem is tackled with sliding spark candles, which support the burning of the isolator by sparking.
  • the inventive method for burning spark plugs with the features of claim 1 has the advantage over the known approaches that the phase of the gas change and possibly. also the phase of the beginning compression, in which the combustion chamber is filled with a non-ignitable gas content, eg air, for the combustion of soot. bridge and / or soot deposits on the spark plug can be used.
  • a non-ignitable gas content eg air
  • the idea on which the present invention is based is that during the phase in which the combustion chamber is filled with a non-ignitable gas content, e.g. the intake phase, one or more additional sparks are ignited to burn off a relevant spark plug.
  • the additional spark is ignited in the intake phase, and preferably at the end of the intake phase.
  • This has the advantage that there is a low pressure in the combustion chamber towards the end of the suction and there is sufficient air filling, which causes little spark plug wear due to the additional spark.
  • an AC ignition system is used in the internal combustion engine. This has the advantage that the energy supply time and the duration of the energy supply can be easily controlled since no charging time is required for the coil.
  • a measurement of at least one engine parameter is carried out and the time and / or the number and / or the energy supply duration of the additional spark or spark is controlled based on the measurement result. So the free burning can be carried out depending on the engine condition.
  • the shunt resistance of the spark plug is measured.
  • the free burning can only be carried out when the shunt resistance has become too low.
  • gasoline direct injection is used for the internal combustion engine.
  • a diesel direct injection is used for the internal combustion engine.
  • FIG. 1 shows a flow chart to explain an exemplary embodiment of the method according to the present invention.
  • a gasoline direct injection in which an injection is carried out in a shift operation, and an AC ignition system are used for the internal combustion engine.
  • the combustion chamber is filled with air during the intake phase, ie with a non-ignitable gas content. This only changes when the gasoline injection is carried out in the compression phase.
  • FIG. 1 shows a flow chart to explain the exemplary embodiment of the method according to the present invention.
  • This flow chart shows in a very simplified form a subroutine that is executed, for example, in the control unit of the internal combustion engine.
  • the shunt resistance R N of all spark plugs is measured continuously during operation. Based on the measurement result, the point in time, the number and the duration of energy supply of the additional spark or spark are controlled according to a scheme which is predetermined and stored in the control unit. In addition to the shunt resistance, such a scheme may include other parameters such as speed, load, age of the spark plugs, etc.
  • step S20 determines whether the shunt resistance of a spark plug in question is above a predetermined value R N ⁇ .
  • the additional spark for burning the spark plug in question is ignited at the end of the intake phase if and as long as this criterion is not met.
  • step S30 or S40 the subroutine is ended.
  • any ignition system can also be used to carry out the method according to the invention.
  • the additional spark was ignited at the end of the intake phase in the above example, it can in principle be ignited at any other time if the gas content of the combustion chamber cannot be ignited and the ignition system allows ignition, for example at the beginning of the compression phase.

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Abstract

Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Freibrennen von Zündkerzen für eine Brennkraftmaschine, bei der eine Einspritzung in einem Schichtbetrieb durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß während einer Phase, zu der der Brennraum mit einem nicht zündbaren Gasinhalt gefüllt ist, mindestens ein Zusatzfunken zum Freibrennen einer betreffenden Zündkerze gezündet wird.

Description

Verfahren zum Freibrennen von Zündkerzen im Schichtbetrieb
STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Freibrennen von Zündkerzen für eine Brennkraftmaschine, bei der eine Einspritzung in einem Schichtbetrieb durchgeführt wird.
Obwohl auf beliebige Kraftstoffe und Motoren beliebiger Fahrzeuge anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrundeliegende Problematik in bezug auf eine Benzindirekteinspritzung einer Brennkraftmaschine eines Personenwagens erläutert .
Bei solchen Brennkraftmaschinen mit Benzindirekteinsprit- zung wird zur vollständigen Nutzung des Verbrauchsvorteils in allen oder nur in bestimmten Betriebsbereichen eine sogenannte Ladungsschichtung im Brennraum realisiert, was im folgenden als Schichtbetrieb bezeichnet wird.
Beim Schichtbetrieb wird im Kompressionstakt lediglich eine kleine stöchiometrische Wolke in den zunächst mit Luft gefüllten Brennraum eingebracht, welche lokal zündbar ist, wohingegen der restliche Inhalt des Brennraums nicht gezündet werden kann. Der Vorteil dieses Schichtbetriebs liegt in einem erweiterten Magerbetrieb der Brennkraf maschine und damit letztendlich in einer Kraftstoffersparnis .
Beim sogenannten Normalbetrieb der Benzindirekteinspritzung hingegen wird der gesamte Brennraum mit einem stöchiometri- schen Luft-/Krafstoffgemisch homogen gefüllt, das zum Zündzeitpunkt durch den Zündfunken gezündet wird.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problematik besteht allgemein darin, daß sich durch Rußbildung an den
Zündkerzen im Laufe des Betriebs unvermeidbarerweise Nebenschlüsse bilden, welche die Funkenbildung verschlechtern.
Unter anderem wird dieses Problem mit Gleitfunkenkerzen an- gegangen, welche das Freibrennen des Isolators durch die Funkenbildung unterstützen.
Als nachteilhaft hat sich dabei die Tatsache herausgestellt, daß hierfür Spezialkerzen erforderlich sind.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Freibrennen von Zündkerzen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist gegenüber den bekannten Lösungsansätzen den Vorteil auf, daß die Phase des Gaswechsels und ggfs . auch die Phase der beginnenden Kompression, in der der Brennraum mit einem nicht zündbaren Gasinhalt, e.g. Luft, gefüllt ist, zur Verbrennung von Ruß- brücken und/oder Rußablagerungen an der Zündkerze genutzt werden kann.
Dadurch läßt sich ein möglicher Störeinfluß ausscheiden, so daß eine sichere Funkenbildung und Entflammung über eine längere Lebensdauer der Zündkerze gewährleistet werden kann.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee be- steht darin, daß während der Phase, zu der der Brennraum mit einem nicht zündbaren Gasinhalt gefüllt ist, z.B. der Ansaugphase, ein oder mehrere Zusatzfunken zum Freibrennen einer betreffenden Zündkerze gezündet werden.
In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in Anspruch 1 angegebenen Verfahrens zum Freibrennen von Zündkerzen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung wird der Zusatz funken in der Ansaugphase, und vorzugsweise am Ende der Ansaugphase, gezündet. Dies hat den Vorteil, daß zum Saugende hin ein niedriger Druck im Brennraum herrscht und eine ausreichende Luftfüllung gegeben ist, was einen geringen Kerzenverschleiß durch den Zusatzfunken bewirkt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird bei der Brennkraftmaschine eine Wechselstrom-Zündanlage verwendet. Dies hat den Vorteil, daß der Energiezufuhrzeitpunkt und die Energiezufuhrdauer gut steuerbar sind, da keine Ladezeit für die Spule erforderlich ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird eine Messung mindestens eines Motorparameters durchgeführt und basierend auf dem Meßergebnis der Zeitpunkt und/oder die Anzahl und/oder der Energiezufuhrdauer des oder der Zusatzfunken gesteuert wird. So kann das Freibrennen in Abhängigkeit vom Motorzustand durchgeführt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird eine Messung des Nebenschlußwiderstandes der Zündkerze durchgeführt. Somit kann das Freibrennen erst dann durchgeführt werden, wenn der Nebenschlußwiderstand zu gering geworden ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird kein Zusatzfunken gezündet, wenn der Nebenschlußwiderstand oberhalb eines vorbestimmten Wertes liegt. Dies erhöht die Le- bensdauer der Kerze, denn auch das Freibrennen verursacht einen gewissen Kerzenverschleiß.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird für die Brennkraftmaschine eine Benzindirekteinspritzung verwendet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird für die Brennkraftmaschine eine Dieseldirekteinspritzung verwendet. ZEICHNUNGEN
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung nä- her erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines Aus- führungsbeispiels des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER AUSFUHRUNGSBEISPIELE
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden für die Brennkraftmaschine eine Benzindirekteinspritzung, bei der eine Ein- spritzung in einem Schichtbetrieb durchgeführt wird, und eine Wechselstrom-Zündanlage verwendet.
Im Gegensatz zu einer Brennkraftmaschine mit Saugrohr- Gemischaufbereitung wird bei der beispielsgemäßen Brenn- kraftmaschine mit Benzindirekteinspritzung während der Ansaugphase der Brennraum mit Luft gefüllt, also mit einem nicht zündbaren Gasinhalt. Dies ändert sich erst, wenn die Benzineinspritzung in der Kompressionphase durchgeführt wird.
Fig. 1 zeigt ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Ausfüh- rungsbeispiels des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung. Dieses Flußdiagra m zeigt in stark vereinfachter Form eine Subroutine, die z.B. im Steuergerät der Brennkraftmaschine ausgeführt wird.
Wie in Schritt S10 angedeutet, erfolgt im Betrieb eine ständige Messung des Nebenschlußwiderstandes RN sämtlicher Zündkerzen. Basierend auf dem Meßergebnis werden der Zeitpunkt, die Anzahl und die Energiezufuhrdauer des oder der Zusatzfunken nach einem im voraus festgelegten und im Steuergerät abgelegten Schema gesteuert. Solch ein Schema kann neben dem Nebenschlußwiderstand weitere Parameter, wie z.B. Drehzahl, Last, Alter der Zündkerzen usw., enthalten.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel im Schritt S20 bestimmt, ob der Nebenschlußwiderstand einer betreffenden Zündkerze oberhalb eines vorbestimmten Wertes RNΞ liegt.
Falls nein, schreitet der Programmfluß voran zu Schritt S30, wo ein Flag Fz = „1" gesetzt wird, das einer anderen Steuerroutine anzeigt, daß für die betreffende Zündkerze ein Zusatzfunken gezündet werden muß.
Der Zusatzfunken zum Freibrennen der betreffenden Zündkerze wird am Ende der Ansaugphase gezündet, wenn und solange dieses Kriterium nicht erfüllt ist.
Dabei wird durch die Energiezufuhr vom Zündfunken eine Verbrennung der Rußablagerungen oder Rußbrücken zwischen den Elektroden bzw. zwischen der Hochspannungselektrode und dem Isolator erreicht. Ist dieses Kriterium nicht bzw. nicht mehr erfüllt, schreitet der Programmfluß von Schritt S20 zu Schritt S40, wo das Flag Fz = „0" gesetzt wird, was einer anderen Steuerroutine anzeigt, daß für die betreffende Zündkerze kein Zusatzfunken gezündet werden muß.
Nach Schritt S30 bzw. S40 ist die Subroutine beendet.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
Obwohl als Ausführungsbeispiel eine Brennkraftmaschine mit Benzindirekteinspritzung beschrieben wurde, kann auch eine Dieseleinspritzung verwendet werden.
Auch ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens prinzipiell jegliche Zündanlage verwendbar. Man könnte sich sogar vorstellen, eine zusätzlich Zündanlage für die Zusatzfunken zu verwenden, was jedoch den Aufwand erhöhen würde.
Obwohl beim obigen Beispiel der Zusatzfunken am Ende der Ansaugphase gezündet wurde, kann er prinzipiell zu einem beliebigen anderen Zeitpunkt gezündet werden, wenn der Gasinhalt des Brennraums nicht zündbar ist und die Zündanlage eine Zündung zuläßt, also z.B. zum Beginn der Kompressions- phase .
Obwohl beim obigen Beispiel nur vom Schichtbetrieb gespro- chen wurde, ist die Erfindung selbstverständlich auf Brennkraftmaschinen anwendbar, welche sowohl im Normalbetrieb als auch im Schichtbetrieb betrieben werden können. In diesem Fall muß lediglich sichergestellt werden, daß keine Zusatzfunken in der Ansaugphase des Normalbetriebs gezündet werden können.
Verfahren zum Freibrennen von Zündkerzen im Schichtbetrieb
BEZUGSZEICHENLISTE :
Figure imgf000011_0001

Claims

PATEN ANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Freibrennen von Zündkerzen für eine Brennkraftmaschine, bei der eine Einspritzung in einem Schichtbetrieb durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß während einer Phase, zu der der Brennraum mit einem nicht zündbaren Gasinhalt gefüllt ist, mindestens ein Zu- satzfunken zum Freibrennen einer betreffenden Zündkerze gezündet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzfunken in der Ansaugphase, und vorzugsweise am Ende der Ansaugphase, und/oder zum Beginn der Kompressionsphase gezündet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Brennkraftmaschine eine Wechselstrom- Zündanlage verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Messung mindestens eines Motorparameters durchgeführt wird und basierend auf dem Me- ßergebnis der Zeitpunkt und/oder die Anzahl und/oder der Energiezufuhrdauer des oder der Zusatzfunken gesteuert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Messung des Nebenschlußwiderstandes der Zündkerze durchgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß kein Zusatzfunken gezündet wird, wenn der Nebenschlußwider- stand oberhalb eines vorbestimmten Wertes liegt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Brennkraftmaschine eine Benzindirekteinspritzung verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für die Brennkraftmaschine eine Dieseldirekteinspritzung verwendet wird.
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