WO2024017621A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung einer brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur steuerung einer brennkraftmaschine Download PDF

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WO2024017621A1
WO2024017621A1 PCT/EP2023/068363 EP2023068363W WO2024017621A1 WO 2024017621 A1 WO2024017621 A1 WO 2024017621A1 EP 2023068363 W EP2023068363 W EP 2023068363W WO 2024017621 A1 WO2024017621 A1 WO 2024017621A1
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spark plug
ignition
combustion
internal combustion
triggered
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PCT/EP2023/068363
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Inventor
Alexander Eichhorn
Alexander Hettinger
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02P15/00—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits
    • F02P15/02—Arrangements having two or more sparking plugs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02P9/00—Electric spark ignition control, not otherwise provided for
    • 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 invention is based on a method and a device for controlling an internal combustion engine according to the type of independent patent claims.
  • Methods and devices for controlling internal combustion engines are already known, which have either a prechamber spark plug or a hook spark plug.
  • the control of such internal combustion engines is adapted to the prechamber spark plug or the hook spark plug.
  • the method according to the invention or the device according to the invention with the features of the independent claims each have the advantage that optimized operation of the internal combustion engine takes place in different operating ranges. Depending on the operating range, combustion is triggered either by the prechamber spark plug or by the hook spark plugs. This results in optimized operation of the internal combustion engine for each operating range, resulting in consumption advantages, improved performance or reduced exhaust gases.
  • Combustion is triggered by the hook spark plugs through a corresponding ignition spark between electrodes of the hook spark plugs.
  • the combustion was triggered by the pre-chamber spark plug through at least one ignition jet, which is located in a combustion chamber of the internal combustion engine. stretches.
  • combustion is triggered by the prechamber spark plug, after which, with a time delay after the ignition jet, an ignition spark occurs on the hook spark plug. If combustion is triggered by the ignition spark on the hook spark plug, an ignition jet follows into the combustion chamber with a time delay.
  • the first operating range in which combustion is triggered by the ignition jet is characterized in particular by a high load on the internal combustion engine and operation at risk of knocking.
  • the tendency to knock is reduced compared to triggering by an ignition spark, so that the internal combustion engine can be operated in an optimized manner with consumption advantages or increased performance.
  • any area in which combustion in the combustion chamber can be reliably triggered by the prechamber spark plug can be defined as the first operating range in which the combustion is triggered by the ignition jet of the prechamber spark plug.
  • the second operating range in which combustion is triggered by the hook spark plugs will be defined as the operating range in which combustion cannot be reliably triggered by the prechamber spark plug. This second operating range is characterized in particular by a low load or operation for heating an exhaust system of the internal combustion engine.
  • Figure 1 schematically shows an internal combustion engine with a prechamber spark plug and a hook spark plug
  • Figure 2 different operating ranges of the internal combustion engine according to Figure 1. Description
  • FIG. 1 An internal combustion engine 1 with a combustion chamber 2 is shown schematically in FIG.
  • the internal combustion engine 1 has a cylinder 11 in which a piston 12 is arranged.
  • the remaining area above the piston 12 of the cylinder 11 defined the combustion chamber 2.
  • Air can be supplied to the combustion chamber 2 for combustion through an air supply 13 and burned exhaust gas is removed from the combustion chamber 2 through an exhaust pipe 14.
  • Corresponding valves for controlling the supply of air or the removal of exhaust gas are not shown in the drawing for reasons of simplicity.
  • fuel is introduced into the combustion chamber 2, which forms a combustible mixture together with the air supplied.
  • Fuel is supplied into the combustion chamber 2 by injecting fuel either into the air supply 13 or directly into the combustion chamber 2.
  • Corresponding injection valves are not shown here for reasons of clarity. Combustion of the fuel-air mixture in the combustion chamber 2 results in an increase in pressure in the combustion chamber 2, which causes the piston 12 to move up and down. It is therefore a standard Otto internal combustion engine.
  • the fuel-air mixture in the combustion chamber 2 is ignited by a spark plug.
  • a spark plug In the combustion chamber 2 of Figure 1, two different spark plugs, a hook spark plug 4 and a prechamber spark plug 3, are provided.
  • the hook spark plugs 4 has two (or more) electrodes 5 which protrude into the combustion chamber 2. An ignition spark can be triggered between the two electrodes 5 of the hook spark plugs 4, which is in direct contact with the combustible fuel-air mixture in the combustion chamber 2 and thus triggers combustion in the combustion chamber 2. Since one of the electrodes 5 is designed as a hook, such spark plugs, with an ignition spark in direct contact with the combustible mixture in the combustion chamber, are referred to as hook spark plugs. However, alternative designs of the electrodes 5 are also conceivable that deviate from this hook-shaped electrode design. In the following, the term hook spark plugs is understood to mean all spark plugs in which an ignition spark is in direct contact with the combustible mixture in the combustion chamber 2.
  • the prechamber spark plug 3 also has electrodes between which an ignition spark can be triggered. However, this ignition spark is not in direct contact with the combustible mixture in the combustion chamber 2, but these electrodes are surrounded by a cap 7.
  • the cap 7 has openings through which combustible fuel-air mixture enters the interior of the cap 7, which is ignited by an ignition spark between the electrodes of the prechamber spark plug 3. Combustion of the fuel-air mixture in the interior of the cap 7 then causes an increased pressure in the interior of the cap 7, so that at least one ignition jet 6 extends out of the cap 7 into the combustion chamber 2.
  • the ignition jet 6 consists of a burning fuel-air mixture, which causes ignition, ie a start to the combustion of the fuel-air mixture in the combustion chamber 2.
  • FIG. 1 shows a prechamber spark plug that has 3 ignition jets. However, any other number of ignition beams is also conceivable.
  • This at least one ignition jet 6 then triggers the combustion of the fuel-air mixture in the combustion chamber 2. This combustion is triggered at many points in the combustion chamber 2 at the same time and not at points, as with a hook candle.
  • Such combustions which are triggered at several points in the combustion chamber 2, result in an improved conversion of the combustion energy into mechanical power, that is to say the combustion takes place more efficiently than if the combustion was triggered locally by a hook spark plug.
  • prechamber spark plugs advantageous operation of the internal combustion engine 1 can be achieved. It is therefore advantageous to trigger the combustion in the combustion chamber 2 preferably by the prechamber spark plug 3. Furthermore, such burns, which are triggered at several points in the combustion chamber at the same time, are significantly more effective against knocking burns. If knocking does occur, the usual procedures for reducing the frequency of knocking can also be used with a prechamber spark plug. In particular, the time at which combustion is triggered can be shifted to later times in order to avoid knocking occurring.
  • 1 shows an internal combustion engine 1 which has 2 spark plugs, a hook spark plug 4 and a prechamber spark plug 3. Depending on the operating range of the internal combustion engine 1, the two spark plugs can be used differently. Operating ranges of the internal combustion engine are shown schematically in FIG.
  • operating ranges of the internal combustion engine 1 are shown in relation to the operating parameters speed (n) and load (L) of the internal combustion engine.
  • the operation of the internal combustion engine 1 is limited in terms of speed in such a way that operation of the internal combustion engine is not possible below a speed n0 and above a speed n1.
  • the curve 21 shown shows a full load curve. Depending on the speed, this full load curve 21 represented the maximum possible load states of the internal combustion engine.
  • a knock curve 22 is shown.
  • the operating range between the full load curve 21 and the knock curve 22 is the operating range at risk of knocking, in which knocking can occur depending on other operating parameters of the internal combustion engine 1.
  • the determination of this knocking curve 22 is a question of interpretation, which depends on what percentage of knocking combustions (knocking events) is permissible.
  • the knock curve 22 is shifted accordingly if, for example, one knock event per 100,000 burns or one knock event per 1,000,000 burns is used as a criterion. In this operating range where there is a risk of knocking, combustion is triggered by the ignition jets 6 of the prechamber spark plug 4, since particularly effective operation of the internal combustion engine 1 is achieved in this way.
  • the triggering of combustion by the prechamber spark plug 4 generally reduces the tendency to knock, which is also advantageous in this operating range. If knocking does occur, the tendency to knock can be further reduced by delaying the ignition jets 6.
  • an ignition spark can also be triggered on the hook spark plugs 4. However, this takes place with a small time delay in order to ensure ignition by the prechamber spark plug 3. The time delay between the ignition in the chamber must be mer 7 of the prechamber spark plug 3 and the appearance of the ignition jet 6 are taken into account accordingly.
  • This additional spark on the hook spark plugs prevents soot particles from depositing on these hook spark plugs 3.
  • combustion is generally promoted by a large number of ignition sources, so that a further minor improvement in combustion can be achieved by the additional ignition spark on the hook spark plug 3.
  • the ignition curve 23 is shown as a further curve, through which an area in which reliable ignition cannot be ensured by the prechamber spark plug 4 is delineated. Particularly at a low load, the injected fuel quantities are so small that there is not a sufficiently ignitable fuel-air mixture in the chamber 7 of the prechamber spark plug 4 or the filling in the prechamber spark plug is so low that the resulting ignition jets are too small to close the main combustion chamber ignite. In a load range below the ignition curve 23, too many combustion processes are not triggered solely by the prechamber spark plug 4, but misfires occur.
  • this ignition curve 23 is a question of interpretation, which depends on what percentage of unsuccessful combustions (misfire) caused by triggering by a prechamber spark plug 4 is permissible.
  • the curve 23 is shifted accordingly if, for example, a misfire of 1000 combustions or a misfire of 100,000 combustions is used as a criterion.
  • operation with the hook spark plugs 3 takes place, i.e. the combustion is triggered by the hook spark plugs 3.
  • an ignition jet 6 from the prechamber spark plug 3 can also be carried out in order to reduce soot deposits on the prechamber spark plug 3 or to improve the quality of combustion.
  • This additional ignition jet 6 should have a smaller time offset for triggering the combustion by the ignition spark, so that the actual definition of the starting point of the combustion is carried out by the hook spark plugs 3.
  • the time delay between the ignition point within the prechamber spark plug and the exit of the ignition jet must be taken into account.
  • combustion can occur both through the hook spark plugs 3 and through the prechamber ignition. candle 4 is triggered. However, since a more efficient combustion is generally achieved by triggering the combustion by the prechamber spark plug 4, triggering the combustion by the prechamber spark plug 4 is also preferred for this operating range. Depending on other operating parameters of the internal combustion engine, a more differentiated operating strategy can also be provided for this area.
  • Another operating range is defined by heating an exhaust system of the internal combustion engine 1.
  • Such operation for heating the exhaust system preferably uses very late ignition angles. These late ignition angles increase the temperature of the exhaust gas and effectively heat the exhaust system.
  • ignition by the hook spark plugs 3 is advantageous, since the combustion can be triggered later with an ignition spark than with an ignition jet from the prechamber spark plug.
  • this operating range is deliberately not effective in achieving greater heating of the exhaust system. In this heating mode, combustion is triggered by the hook spark plugs 3.
  • the optimal ignition point is determined by the triggering of the hook spark plug.
  • the ignition point of the prechamber spark plug is given an offset that is selected so that the smooth running of the internal combustion engine is improved.
  • the ignition point of the hook plug and the offset to the prechamber spark plug are determined depending on engine parameters (speed, load, filling, temperature, etc.).
  • the pre-chamber spark plug is preferably always ignited “with” even if there is no advantage in terms of combustion stability; this must be examined and calculated specifically for each engine.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine (1), die in einem Brennraum (2) eine Vorkammerzündkerze (3) und eine Hakenzündkerze (4) aufweist. In einem ersten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine (1) wird die Verbrennungen in dem Brennraum (2) durch die Vorkammerzündkerze (3) und in einem zweiten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine wird die Verbrennung durch die Hakenzündkerze (4) ausgelöst.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche. Es sind bereits Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung von Brennkraftmaschine bekannt, die entweder eine Vorkammerzündkerze oder eine Hakenzündkerzen aufweisen. Die Ansteuerung derartiger Brennkraftmaschine erfolgt jeweils angepasst an die Vorkammerzündkerze oder die Hakenzündkerze.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche haben jeweils den Vorteil, dass ein optimierter Betrieb der Brennkraftmaschine in unterschiedlichen Betriebsbereichen erfolgt. Dabei wird abhängig von den Betriebsbereichen die Verbrennung entweder durch die Vorkammerzündkerze oder durch die Hakenzündkerzen ausgelöst. Es erfolgt so für jeden Betriebsbereich ein optimierter Betrieb der Brennkraftmaschine, wodurch Verbrauchsvorteile, eine verbesserte Leistung oder ein verringertes Abgas realisiert werden.
Weitere Vorteile und Verbesserungen ergeben sich durch die Maßnahmen der abhängigen Patentansprüche. Die Auslösung der Verbrennung erfolgt durch die Hakenzündkerzen durch einen entsprechenden Zündfunken zwischen Elektroden der Hakenzündkerzen. Die Auslösung der Verbrennung erfolgte durch die Vorkammerzündkerze durch mindestens einen Zündstrahl, der sich in einen Brennraum der Brennkraftmaschine er- streckt. Je nach Betriebsbereich der Brennkraftmaschine erfolgt eine Auslösung der Verbrennung durch die Vorkammerzündkerze, nach dem, mit einem Zeitversatz nach dem Zündstrahl, ein Zündfunken an der Hakenzündkerzen erfolgt. Wenn die Auslösung der Verbrennung durch den Zündfunken an der Hakenzündkerzen erfolgt, so folgt, mit einem Zeitversatz, ein Zündstrahl in den Brennraum. Durch diese Maßnahme kann ein Auftreten von Ruß an der Vorkammerzündkerze oder Hakenzündkerze verringert werden und die Verbrennung kann darüber hinaus verbessert werden. Als erster Betriebsbereich, in dem die Auslösung der Verbrennung durch den Zündstrahl erfolgt, ist insbesondere durch eine hohe Last der Brennkraftmaschine und einen klopfgefährdeten Betrieb gekennzeichnet. Durch die Auslösung der Verbrennung durch den Zündstrahl wird, im Vergleich zu Auslösung durch einen Zündfunken, die Klopfneigung verringert, wodurch die Brennkraftmaschine optimiert mit Verbrauchsvorteilen oder einer erhöhten Leistung betrieben werden kann. Alternativ kann als erster Betriebsbereich, in dem die Auslösung der Verbrennung durch den Zündstrahl der Vorkammerzündkerze erfolgt, jeder Bereich definiert werden, in dem einer Verbrennung im Brennraum zuverlässig durch die Vorkammerzündkerze ausgelöst werden kann. Entsprechend wird als zweiter Betriebsbereich, in dem die Auslösung der Verbrennung durch die Hakenzündkerzen erfolgt, der Betriebsbereich definiert werden, in dem eine Auslösung der Verbrennung nicht zuverlässig durch die Vorkammerzündkerze erfolgen kann. Dieser zweite Betriebsbereich ist insbesondere durch eine geringe Last oder ein Betrieb zum Heizen eines Abgassystems der Brennkraftmaschine gekennzeichnet.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 schematisch eine Brennkraftmaschine mit einer Vorkammerzündkerze und einer Hakenzündkerzen, und
Figur 2 verschiedene Betriebsbereiche der Brennkraftmaschine nach Figur 1. Beschreibung
In der Figur 1 wird schematisch eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Brennraum 2 gezeigt. Die Brennkraftmaschine 1 weist einen Zylinder 11 auf, in dem ein Kolben 12 angeordnet ist. Der freibleibende Bereich oberhalb des Kolbens 12 des Zylinders 11 definierte den Brennraum 2. Durch eine Luftzuführung 13 kann dem Brennraum 2 Luft für eine Verbrennung zugeführt werden und durch eine Abgasleitung 14 wird verbranntes Abgas aus dem Brennraum 2 entfernt. Entsprechende Ventile zur Steuerung der Zuführung von Luft oder der Wegführung von Abgas sind aus Gründen der Vereinfachung in der Zeichnung nicht dargestellt. Weiterhin wird in den Brennraum 2 Kraftstoff eingebracht, der zusammen mit der zugeführten Luft ein brennbares Gemisch bildet. Die Zuführung von Kraftstoff in den Brennraum 2 erfolgt durch eine Einspritzung von Kraftstoff entweder in die Luftzuführung 13 oder direkt in den Brennraum 2. Entsprechende Einspritzventil sind hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Durch eine Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches im Brennraum 2 erfolgt eine Druckerhöhung im Brennraum 2, die den Kolben 12 in einer Auf- und Ab-Bewegung versetzt. Es handelt sich somit um eine übliche Otto-Brennkraftmaschine.
Die Entzündung des Kraftstoff-Luft-Gemisch im Brennraum 2 erfolgt durch eine Zündkerze. Im Brennraum 2 der Figur 1 sind zwei unterschiedliche Zündkerzen, eine Hakenzündkerzen 4 und eine Vorkammerzündkerze 3, vorgesehen.
Die Hakenzündkerzen 4 weist zwei (oder mehrere) Elektroden 5 auf, die in den Brennraum 2 ragen. Zwischen den beiden Elektroden 5 der Hakenzündkerzen 4 kann ein Zündfunken ausgelöst werden, der in unmittelbaren Kontakt mit dem brennbaren Kraftstoff-Luft-Gemisch im Brennraum 2 ist und so eine Verbrennung in dem Brennraum 2 auslöst. Da eine der Elektroden 5 als Haken ausgebildet ist, werden derartige Zündkerzen, mit einem Zündfunken im direkten Kontakt mit dem brennfähigen Gemisch im Brennraum, als Hakenzündkerzen bezeichnet. Es sind aber auch alternative Ausgestaltungen der Elektroden 5 vorstellbar, die von dieser hakenförmigen Elektrodengestaltung abweichen. Im Folgenden werden daher unter dem Begriff Hakenzündkerzen alle Zündkerzen verstanden, bei denen ein Zündfunken im unmittelbaren Kontakt zum brennfähigen Gemisch im Brennraum 2 steht. Die Vorkammerzündkerze 3 weist ebenfalls Elektroden auf, zwischen denen ein Zündfunken auslösbar ist. Dieser Zündfunken steht jedoch nicht im unmittelbaren Kontakt mit dem brennfähigen Gemisch im Brennraum 2, sondern diese Elektroden sind von einer Kappe 7 umgeben. Die Kappe 7 weist Öffnungen auf, durch die brennfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch in den Innenraum der Kappe 7 gelangt, welches durch einen Zündfunken zwischen den Elektroden der Vorkammerzündkerze 3 entzündet wird. Eine Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisch im Innenraum der Kappe 7 bewirkt dann einen erhöhten Druck im Innenraum der Kappe 7, so dass sich aus der Kappe 7 heraus mindestens ein Zündstrahl 6 in den Brennraum 2 erstreckt. Der Zündstrahl 6 besteht aus einem brennenden Kraftstoff-Luft-Gemisch, durch den eine Entflammung d.h. ein Start der Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisch im Brennraum 2 bewirkt wird.
In der Figur 1 wird eine Vorkammerzündkerze gezeigt, die 3 Zündstrahlen aufweist. Es ist aber auch jede andere Anzahl an Zündstrahlen denkbar. Zwischen der dem Zündfunken im Inneren der Kappe 7 und dem mindestens einen Zündstrahl gibt es einen zeitlichen Versatz. Dieser muss bei der Ansteuerung der Vorkammerzündkerze 3 entsprechend berücksichtigt werden. Durch diesen mindestens einen Zündstrahl 6 wird dann die Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisch im Brennraum 2 ausgelöst. Diese Verbrennung wird dabei an vielen Stellen des Brennraums 2 gleichzeitig ausgelöst und nicht punktförmig, wie bei einer Hakenkerze. Derartige Verbrennungen, die an mehreren Stellen des Brennraums 2 ausgelöst werden, bewirken eine verbesserte Umsetzung der Verbrennungsenergie in mechanische Leistung, das heißt die Verbrennung erfolgt effizienter als bei einer lokalen Auslösung der Verbrennung durch eine Hakenzündkerzen. Durch die Verwendung von Vorkammerzündkerzen lässt sich somit ein vorteilhafter Betrieb der Brennkraftmaschine 1 realisieren. Es ist daher vorteilhaft die Verbrennung im Brennraum 2 vorzugsweise durch die Vorkammerzündkerze 3 auszulösen. Weiterhin sind derartige Verbrennungen, die an mehreren Stellen im Brennraum gleichzeitig ausgelöst werden, deutlich wirksamer gegen klopfende Verbrennungen. Wenn es doch zu einem Klopfen kommt, so können auch bei einer Vorkammerzündkerze die üblichen Vorgehensweisen zur Reduzierung der Klopfhäufigkeit verwendet werden. Insbesondere kann der Zeitpunkt der Auslösung der Verbrennung entsprechend zu späteren Zeitpunkten verschoben werden, um ein Auftreten von Klopfen zu vermeiden. In der Figur 1 wird eine Brennkraftmaschine 1 gezeigt die 2 Zündkerzen, eine Hakenzündkerze 4 und eine Vorkammerzündkerze 3 aufweist. In Abhängigkeit von Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine 1 können die beiden Zündkerzen unterschiedlich eingesetzt werden. In der Figur 2 werden dazu Betriebsbereiche der Brennkraftmaschine schematisch dargestellt.
In der Figur 2 werden Betriebsbereiche der Brennkraftmaschine 1 gegenüber den Betriebsparameter Drehzahl (n) und Last (L) der Brennkraftmaschine dargestellt. Der Betrieb der Brennkraftmaschine 1 ist hinsichtlich der Drehzahl dahingehend begrenzt, dass unterhalb einer Drehzahl nO und oberhalb einer Drehzahl n1 kein Betrieb der Brennkraftmaschine möglich ist.
Hinsichtlich der Last wird durch die dargestellte Kurve 21 eine Volllastkurve gezeigt. In Abhängigkeit von der Drehzahl stellte diese Volllastkurve 21 die jeweils maximal möglichen Lastzuständen der Brennkraftmaschine dar.
Weiterhin wird eine Klopfkurve 22 gezeigt. Der Betriebsbereich zwischen der Volllastkurve 21 und der Klopfkurve 22 ist der klopfgefährdete Betriebsbereich, in dem in Abhängigkeit von weiteren Betriebsparametern der Brennkraftmaschine 1 Klopfen auftreten kann. Die Festlegung dieser Klopfkurve 22 ist eine Auslegungsfrage, die sich danach richtet, welcher Prozentsatz von klopfenden Verbrennungen (Klopfereignisse) zulässig ist. Entsprechend wird die Klopfkurve 22 verschoben, wenn beispielsweise ein Klopfereignis pro 100.000 Verbrennungen oder ein Klopfereignis pro 1.000.000 Verbrennungen als Kriterium herangezogen wird. In diesem klopfgefährdeten Betriebsbereich erfolgt die Auslösung der Verbrennung durch die Zündstrahlen 6 der Vorkammerzündkerze 4, da so ein besonders effektiver Betrieb der Brennkraftmaschine 1 erreicht wird. Weiterhin wird durch die Auslösung der Verbrennung durch die Vorkammerzündkerze 4 generell die Klopfneigung verringert, was in diesem Betriebsbereich ebenfalls vorteilhaft ist. Falls es doch zu einem Auftreten von Klopfen kommt, kann durch eine zeitliche Verzögerung der Zündstrahlen 6 die Klopfneigung weiter verringert werden. Zusätzlich zur Auslösung der Verbrennung durch einen Zündstrahl 6 kann auch ein Zündfunken an der Hakenzündkerzen 4 ausgelöst werden. Diese erfolgt aber mit einer kleinen zeitlichen Verzögerung, um eine Zündung durch die Vorkammerzündkerze 3 sicherzustellen. Dabei muss der zeitliche Versatz zwischen der Zündung in der Kam- mer 7 der Vorkammerzündkerze 3 und dem Auftreten des Zündstrahls 6 entsprechend berücksichtigt werden. Durch diesen zusätzlichen Zündfunken an der Hakenzündkerzen wird eine Ablagerung von Rußpartikeln an dieser Hakenzündkerzen 3 verhindert. Weiterhin wird generell die Verbrennung durch eine Vielzahl von Zündquellen begünstigt, so dass durch den zusätzlichen Zündfunken an der Hakenzündkerzen 3 eine weitere kleinere Verbesserung der Verbrennung erreicht werden kann.
In der Figur 2 wird als weitere Kurve die Zündkurve 23 gezeigt, durch die ein Bereich, in dem keine zuverlässige Zündung durch die Vorkammerzündkerze 4 sichergestellt werden kann, abgegrenzt wird. Insbesondere bei einer geringen Last sind die eingespritzten Kraftstoffmengen so gering, dass in der Kammer 7 der Vorkammerzündkerze 4 kein ausreichend zündfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch vorliegt oder die Füllung in der Vorkammerzündkerze so gering ist, dass die resultierenden Zündstrahlen zu klein sind um den Hauptbrennraum zu entflammen. In einem Lastbereich unterhalb der Zündkurve 23 werden daher zu viele Verbrennungsvorgänge nicht allein durch die Vorkammerzündkerze 4 ausgelöst, sondern es kommt zu Fehlzündungen. Die genaue Definition dieser Zündkurve 23 ist eine Auslegungsfrage, die sich danach richtet, welcher Prozentsatz an nicht erfolgreichen Verbrennungen (Fehlzündung) durch eine Auslösung durch eine Vorkammerzündkerze 4 zulässig ist. Entsprechend wird die Kurve 23 verschoben, wenn beispielsweise eine Fehlzündung von 1000 Verbrennungen oder eine Fehlzündung von 100.000 Verbrennungen als Kriterium herangezogen wird. In dem Betriebsbereich unterhalb der Zündkurve 23 erfolgt somit ein Betrieb mit der Hakenzündkerzen 3, d.h. die Verbrennung wird durch die Hakenzündkerzen 3 ausgelöst. Zusätzlich kann aber auch noch ein Zündstrahl 6 von der Vorkammerzündkerze 3 erfolgen, um eine Ablagerung von Ruß an der Vorkammerzündkerze 3 zu verringern oder die Qualität der Verbrennung zu verbessern. Dieser zusätzliche Zündstrahl 6 soll dabei einen geringeren Zeitversatz zur Auslösung der Verbrennung durch den Zündfunken aufweisen, sodass die eigentliche Definition des Startpunktes der Verbrennung durch die Hakenzündkerzen 3 erfolgt. Auch hier muss der Zeitversatz zwischen Zündzeitpunkt innerhalb der Vorkammerzündkerze und dem Austritt des Zündstrahls berücksichtig werden.
In dem Betriebsbereich zwischen der Klopfkurve 22 und Zündkurve 23 kann die Verbrennung sowohl durch die Hakenzündkerzen 3 wie auch durch die Vorkammerzünd- kerze 4 ausgelöst werden. Da aber durch die Auslösung der Verbrennung durch die Vorkammerzündkerze 4 in der Regel eine effizientere Verbrennung realisiert wird, wird auch für diesen Betriebsbereich eine Auslösung der Verbrennung durch die Vorkammerzündkerze 4 bevorzugt. In Abhängigkeit von weiteren Betriebsparametern der Brennkraftmaschine kann aber auch eine differenziertere Betriebsstrategie für diesen Bereich vorgesehen werden.
Ein weiterer Betriebsbereich ist durch ein Heizen eines Abgassystems der Brennkraftmaschine 1 definiert. Ein derartiger Betrieb zum Heizen des Abgassystems verwendet vorzugsweise sehr späte Zündwinkel. Durch diese späten Zündwinkel wird die Temperatur des Abgases erhöht und eine effektive Erwärmung des Abgassystems erreicht. Bei einem solchen Betrieb ist eine Zündung durch die Hakenzündkerzen 3 vorteilhaft, da mit einem Zündfunken eine spätere Auslösung der Verbrennungen realisiert werden kann, als durch einen Zündstrahl der Vorkammerzündkerze. Weiterhin ist dieser Betriebsbereich bewusst nicht effektiv, um eine stärkere Erwärmung des Abgassystems zu erreichen. In diesem Betrieb zum Heizen erfolgt daher die Auslösung der Verbrennung durch die Hakenzündkerzen 3.
Hier wird der optimale Zündzeitpunkt durch die Auslösung der Hackenzündkerze bestimmt. Der Zündzeitpunkt der Vorkammerzündkerze wird mit einem Offset bedatet, der so gewählt wird, dass die Laufruhe der Brennkraftmaschine verbessert wird. Der Zündzeitpunkt der Hakenkerze und der Offset zur Vorkammerzündkerze wird in Abhängigkeit motorischer Parameter (Drehzahl, Last, Füllung, Temperatur etc.) bedatet. Die Vorkammerzündkerze wird aus Verkokungsgründen vorzugsweise immer „mit“ gezündet auch wenn sich kein Vorteil hinsichtlich Verbrennungsstabilität ergeben sollte, dies ist spezifisch für jeden Motor zu untersuchen und zu bedaten.
Ein weiterer besonderer Betriebszustand einer Brennkraftmaschine 1 stellte der Start der Brennkraftmaschine 1 dar. Bei einem Start erfolgt die Auslösung der Verbrennung gleichzeitig durch einen Zündstrahl 6 und einen Zündfunken. Es soll so ein sicherer Start der Brennkraftmaschine sichergestellt werden. Erst danach werden die unterschiedlichen Betriebsstrategien realisiert, in denen wahlweise eine Zündung durch die Hakenzündkerzen 4 oder die Vorkammerzündkerze 3 erfolgt.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine (1), die in einem Brennraum (2) eine Vorkammerzündkerze (3) und eine weitere Hakenzündkerze (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine (1) die Verbrennungen in dem Brennraum (2) durch die Vorkammerzündkerze (3) und in einem zweiten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine die Verbrennung durch die Hakenzündkerze (4) ausgelöst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Auslösung der Verbrennung durch die Hakenzündkerze (4) durch einen Zündfunken und die Auslösung der Verbrennung durch die Vorkammerzündkerze (3) durch mindestens einen Zündstrahl (6), der sich aus der Vorkammerzündkerze (3) in den Brennraum (2) erstreckt, ausgelöst wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Betrieb im ersten Betriebsbereich, in dem die Auslösung durch die Vorkammerzündkerze erfolgt, mit einem Zeitversatz nach dem Zündstrahl (6) ein Zündfunke an der Hakenzündkerze (4) erfolgt und dass bei einem Betrieb im zweiten Betriebsbereich, in dem die Auslösung der Verbrennung durch den Zündfunken an der Hakenzündkerze (4) erfolgt, mit einem Zeitversatz nach dem Zündfunken ein Zündstrahl (6) in den Brennraum (2) erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Betriebsbereich durch einen klopfgefährdeten Betrieb der Brennkraftmaschine, insbesondere durch eine hohe Last der Brennkraftmaschine, gekennzeichnet ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Auftreten von Klopfen der Zeitpunkt der Auslösung der Verbrennung durch die Vorkammerzündkerze in Richtung einer späteren Verbrennung verschoben wird. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Betriebsbereich dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Verbrennung im Brennraum zuverlässig durch die Vorkammerzündkerze (3) ausgelöst werden kann. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Betriebsbereich dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Auslösung der Verbrennung im Brennraum (2) nicht zuverlässig durch die Vorkammerzündkerze (3) ausgelöst werden kann. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Betriebsbereich durch eine geringe Last oder einem Betrieb zum Heizen eines Abgassystems der Brennkraftmaschine (1) gekennzeichnet ist. Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine (1), die in einem Brennraum (2) eine Vorkammerzündkerze (3) und eine Hakenzündkerze (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung in einem ersten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine die Verbrennungen in dem Brennraum durch die Vorkammerzünd- kerze (3) und in einem zweiten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine die Verbrennung durch die Hakenzündkerze (4) auslöst.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3453856A1 (de) * 2017-09-08 2019-03-13 FCA Italy S.p.A. Benzinverbrennungsmotor mit einer verbrennungsvorkammer und zwei zündkerzen
DE102020110960A1 (de) * 2019-04-23 2020-10-29 Avl List Gmbh Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf
US11156198B1 (en) * 2020-07-02 2021-10-26 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for ignition coil multiplexing in a pre-chamber system
WO2022106189A1 (de) * 2020-11-23 2022-05-27 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verbrennungskraftmaschine mit wenigstens einem mit einer vorkammer, einem injektor und zwei zündkerzen ausgestatteten zylinder sowie betriebsverfahren davon

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT12706A (de) 1969-02-11
IT1165702B (it) 1979-09-06 1987-04-22 Fiat Ricerche Motore endotermico a ciclo otto con accensione comandata in grado di funzionare a miscela extramagra
AT522462B1 (de) 2019-10-15 2020-11-15 Avl List Gmbh Brennkraftmaschine mit einem zylinderkopf

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3453856A1 (de) * 2017-09-08 2019-03-13 FCA Italy S.p.A. Benzinverbrennungsmotor mit einer verbrennungsvorkammer und zwei zündkerzen
DE102020110960A1 (de) * 2019-04-23 2020-10-29 Avl List Gmbh Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf
US11156198B1 (en) * 2020-07-02 2021-10-26 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for ignition coil multiplexing in a pre-chamber system
WO2022106189A1 (de) * 2020-11-23 2022-05-27 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verbrennungskraftmaschine mit wenigstens einem mit einer vorkammer, einem injektor und zwei zündkerzen ausgestatteten zylinder sowie betriebsverfahren davon

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