[go: up one dir, main page]

DE10028884A1 - Combustion monitoring system for vehicle diesel engines uses ion current correction model corrects for contamination - Google Patents

Combustion monitoring system for vehicle diesel engines uses ion current correction model corrects for contamination

Info

Publication number
DE10028884A1
DE10028884A1 DE10028884A DE10028884A DE10028884A1 DE 10028884 A1 DE10028884 A1 DE 10028884A1 DE 10028884 A DE10028884 A DE 10028884A DE 10028884 A DE10028884 A DE 10028884A DE 10028884 A1 DE10028884 A1 DE 10028884A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
ion current
current signal
combustion
internal combustion
combustion engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10028884A
Other languages
German (de)
Inventor
Jens Jeschke
Juergen Gloger
Hans-Georg Nitzke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE10028884A priority Critical patent/DE10028884A1/en
Publication of DE10028884A1 publication Critical patent/DE10028884A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/62Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
    • G01N27/626Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode using heat to ionise a gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/021Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions using an ionic current sensor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/025Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining temperatures inside the cylinder, e.g. combustion temperatures
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/38Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1413Controller structures or design
    • F02D2041/1432Controller structures or design the system including a filter, e.g. a low pass or high pass filter
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

The combustion monitoring system subtracts the current due to contamination of the probes (3,4) from the measured ion current by using an adaptive theoretical model of the signal without combustion as a function of compression and temperature.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine entsprechend ausgestaltete Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 10 zum Erfassen des Verbrennungsablaufs in einem Verbrennungsmotor, insbesondere einem Diesel- oder Ottomotor.The present invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and a correspondingly designed device according to the preamble of Claim 10 for detecting the combustion process in an internal combustion engine, especially a diesel or gasoline engine.

Im Verlauf der letzten Jahre ist das Interesse an der Ionenstrommessung im Bereich von Verbrennungsmotoren gestiegen. So haben neuere Studien gezeigt, dass das Ionenstromsignal benutzt werden kann, um den in einem Brennraum (Zylinder) eines Verbrennungsmotors herrschenden Druck (Zylinderdruck) oder das lokale Lambda (λ) zu bestimmen und somit den Verbrennungsablauf in dem entsprechenden Brennraum zu überwachen. Das lokale Lambda gibt Auskunft über das Luft-Kraftstoff-Verhältnis an einem bestimmten lokalen Punkt in dem Brennraum.Over the past few years, interest in ion current measurement has been in the range of Internal combustion engines increased. So recent studies have shown that Ion current signal can be used to generate the in a combustion chamber (cylinder) Internal combustion engine prevailing pressure (cylinder pressure) or the local lambda (λ) determine and thus the combustion process in the corresponding combustion chamber monitor. The local lambda provides information about the air-fuel ratio a certain local point in the combustion chamber.

In der DE 196 05 810 A1 ist ein Ionenstrom-Messsystem für einen Brennraum eines Ottomotors beschrieben, wobei die für den Brennraum vorgesehene Zündkerze zugleich als Ionenstrom-Messsensor verwendet wird. Das Ionenstrom-Messsystem umfaßt einen als invertierenden Verstärker verschalteten Differenzverstärker, dessen invertierender Eingang über einen Widerstand mit seinem Ausgang verbunden ist. Das dem Ausgangssignal des invertierenden Verstärkers entsprechende Ionenstromsignal kann dazu benutzt werden, um das sogenannte Klopfen des Motors zu detektieren und über eine geeignete Steuerung des Zündzeitpunkts eine entsprechende Klopfregelung aufzubauen. Darüber hinaus wird in dieser Druckschrift vorgeschlagen, das Ionenstromsignal zur Erkennung von Zündaussetzern oder zur Erkennung der Nockenwellenstellung zu verwenden.DE 196 05 810 A1 describes an ion current measuring system for a combustion chamber Gasoline engine described, the spark plug provided for the combustion chamber at the same time is used as an ion current measuring sensor. The ion current measuring system includes one as an inverting amplifier connected differential amplifier, its inverting Input is connected to its output via a resistor. That the Output signal of the inverting amplifier corresponding ion current signal can can be used to detect the so-called knocking of the engine and over a suitable control of the ignition timing a corresponding knock control build up. In addition, this document proposes that Ion current signal to detect misfiring or to detect the Use camshaft position.

Im Gegensatz zu Ottomotoren wurde bisher noch kein geeignetes Ionenstrom- Messsystem zur Anwendung direkt im Verbrennungsraum eines Dieselmotors vorgeschlagen. Als Dieselmotor wird allgemein ein Verbrennungsmotor verstanden, bei dem sich der in dem Brennraum eingespritzte flüssige Kraftstoff an einer Luftladung entzündet, nachdem diese im wesentlichen durch eine Verdichtung auf eine für die Ein­ leitung der Zündung hinreichend hohe Temperatur gebracht worden ist.In contrast to gasoline engines, no suitable ion current Measuring system for use directly in the combustion chamber of a diesel engine suggested. A diesel engine is generally understood to be an internal combustion engine, at  which is the liquid fuel injected into the combustion chamber on an air charge ignited after this essentially by compression to one for the one line of ignition has been brought to a sufficiently high temperature.

Die Auswertung eines in einem Dieselmotor gemessenen Ionenstromsignals ist insofern problematisch, als daß bei der Messung von Ionenstrom mit Hilfe modifizierter Glüh­ kerzen in dem Dieselmotor das Ionenstromsignal vor der eigentlichen Verbrennung einen Signalanteil aufweist, welcher von der Verrußung des jeweils verwendeten Messsensors, dem Kompressionsdruck und der Kompressionstemperatur abhängig ist. Dieser störende Signalanteil verhindert eine exakte Auswertung des Ionenstromsignals vor der Verbren­ nung, so dass keine Aussage über den Verbrennungsbeginn getroffen werden kann.In this respect, the evaluation of an ion current signal measured in a diesel engine is problematic than that when measuring ion current using modified glow the ion current signal in the diesel engine before the actual combustion Has a signal component, which consists of the soot of the measuring sensor used in each case, the compression pressure and the compression temperature is dependent. This annoying Signal component prevents an exact evaluation of the ion current signal before burning tion, so that no statement about the start of combustion can be made.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Erfassen des Verbrennungsablaufs in einem Verbrennungsmotor vorzuschlagen, womit insbesondere in einem Dieselmotor durch eine Ionenstrommessung eine zuverlässige Aussage über den Verbrennungsablauf, insbesondere über den Verbrennungsbeginn, getroffen werden kann.The present invention is therefore based on the object of an improved Method and an improved device for recording the combustion process in propose an internal combustion engine, with which in particular in a diesel engine by means of an ion current measurement a reliable statement about the Combustion process, especially about the start of combustion can.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 bzw. eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 10 gelöst. Die Unteransprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.This object is achieved by a method with the features of Claim 1 and a device with the features of claim 10 solved. The Subclaims define preferred and advantageous embodiments of the present invention.

Erfindungsgemäß wird der in einem gemessenen Ionenstromsignal enthaltene Störsignalanteil, welcher insbesondere von der Verrußung des jeweils verwendeten Messensors, dem Kompressionsdruck und der Kompressionstemperatur abhängt, ermittelt, so dass anschließend das gemessene Ionenstromsignal entsprechend diesem Störsignalanteil korrigiert werden kann. Nur das korrigierte Ionenstromsignal wird dann ausgewertet, um beispielsweise den Verbrennungsbeginn und/oder die Verbrennungsdauer in einem Brennraum eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Dieselmotors, zu bestimmen.According to the invention, it is contained in a measured ion current signal Interference signal component, which in particular from the soot of the particular used Measuring sensor, the compression pressure and the compression temperature, determined so that the measured ion current signal corresponding to this Interference signal component can be corrected. Then only the corrected ion current signal will evaluated, for example, the start of combustion and / or the Duration of combustion in a combustion chamber of an internal combustion engine, in particular of a diesel engine.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird der Störsignalanteil adaptiv abhängig von dem Ionenstromsignal berechnet und anschließend von dem gemessenen Ionenstromsignal subtrahiert. Zu diesem Zweck kann der Störsignalanteil in Form eines theoretischen Verlaufs des gemessenen Ionenstromsignals ermittelt werden, welcher sich ohne eine Verbrennung in dem jeweils betrachteten Brennraum einstellen würde. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Verlauf der gemessenen Ionenstromsignals in einem bestimmten Kurbelwellen­ bereich vor dem oberen Totpunkt der Kurbelwelle erfasst und synthetisch bis zu einem Kurbelwellenpunkt in der Nähe des oberen Totpunkts der Kurbelwelle fortgesetzt wird, wobei der somit ermittelt Störsignalverlauf anschließend an dem bestimmten Kurbelwellenpunkt gespiegelt wird, um einen kompletten Störsignalverlauf in Abhängigkeit von dem Kurbelwellenwinkel zu erhalten.According to a preferred embodiment of the present invention, the Interference signal component adaptively calculated depending on the ion current signal and then subtracted from the measured ion current signal. To this end  can the interference signal component in the form of a theoretical course of the measured Ion current signal can be determined, which is without a combustion in each would consider the combustion chamber considered. This can be done, for example, by that the course of the measured ion current signal in a given crankshaft area recorded before crankshaft top dead center and synthetically up to one Crankshaft point continues near top dead center of the crankshaft the interference signal curve thus determined subsequently on the determined one Crankshaft point is mirrored to show a complete noise waveform Obtain dependence on the crankshaft angle.

Die vorliegende Erfindung gewährleistet, dass der in einem gemessenen Ionenstromsignal enthaltene störende Signalanteil, welcher die Auswertung des Ionenstromsignals verhindert, aus dem gemessenen Ionenstromsignal herausgerechnet werden kann, so dass ein "ideales" Ionenstromsignal erhalten wird, dessen Auswertung eine Aussage über den Verbrennungsbeginn und/oder die Verbrennungsdauer in dem jeweils betrachteten Brennraum (Zylinder) ermöglicht.The present invention ensures that the measured in a Ion current signal contained disturbing signal component, which the evaluation of the Prevents ion current signal from being calculated out of the measured ion current signal can be so that an "ideal" ion current signal is obtained, its evaluation a statement about the start of combustion and / or the duration of combustion in the each combustion chamber (cylinder) under consideration.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.The invention is described below using a preferred exemplary embodiment Reference to the accompanying drawing explained in more detail.

Fig. 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer Vorrichtung zum Messen und Auswerten des in einem Zylinder eines Dieselmotors auftretenden Ionenstroms gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und Fig. 1 shows the basic structure of an apparatus for measuring and evaluating the ionic current occurring in a cylinder of a diesel engine according to a preferred embodiment of the present invention, and

Fig. 2 zeigt verschiedene Signalverläufe in Abhängigkeit von dem Kurbelwellenwinkel einer in Fig. 1 gezeigten Kurbelwelle zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung. FIG. 2 shows various signal profiles as a function of the crankshaft angle of a crankshaft shown in FIG. 1 to explain the present invention.

In Fig. 1 ist der grundsätzliche Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand eines Zylinders 1 eines Dieselmotors dargestellt. Ein in dem Zylinder 1 befindlicher Kolben 8 wird über eine Kurbelwelle 2 des Dieselmotors angetrieben. Wird beispielsweise angenommen, dass der Dieselmotor mit vier Takten arbeitet, erreicht die Kurbelwelle 2 und der Kolben 8 innerhalb eines Arbeitszyklus genau zweimal den sogenannten oberen Totpunkt OT und den unteren Totpunkt UT, was zwei vollständigen Umdrehungen der Kurbelwelle 2 entspricht. In der Kraftfahrzeugtechnik werden die Drehwinkel ϕ der Kurbelwelle 2 in Grad Kurbelwellenwinkel (°KW) angegeben. In Fig. 1 the basic structure of a device according to the invention a diesel engine by way of cylinder 1. A piston 8 located in the cylinder 1 is driven via a crankshaft 2 of the diesel engine. If, for example, it is assumed that the diesel engine works with four cycles, the crankshaft 2 and the piston 8 reach the so-called top dead center OT and the bottom dead center UT exactly twice within one work cycle, which corresponds to two complete revolutions of the crankshaft 2 . In automotive engineering, the angles of rotation ϕ of crankshaft 2 are specified in degrees crankshaft angle (° KW).

Im Bereich des Zylinderkopfs oder der Zylinderlkopfdichtung ist mindestens ein Ionenstromsensor untergebracht, wobei über mindestens eine Kathode 3 und mindestens eine Anode 4 der im Zylinder während eines Verbrennungsvorgangs auftre­ tende Ionenstrom erfasst und einer Ionenstrom-Messeinheit 6 zugeführt wird. Als Ionenstromsensor kann insbesondere die dem Zylinder 1 zugeordnete Zündkerze verwendet werden. Ebenso ist die Verwendung einer modifizierten Glühstiftkerze oder die Anordnung entsprechender Sensoren im Zylinderkopf oder in der Zylinderkopfdichtung möglich. In diesem Fall wird das Glührohr bzw. dessen Spitze einer entsprechend modifizierten und mit einer Isolation umgebenen Glühstiftkerze als Anode 4 und der Zylinderkopf (bzw. das Zylindergehäuse) als Kathode 3 genutzt. Über die Glühstiftkerze wird dann der Widerstand des von den Messelektroden umgebenen Gasgemisches gemessen, das sich je nach Verbrennungsparameter und demzufolge je nach Ionenstrom ändert. Grundsätzlich kann ein Ionenstrom gemessen werden, wenn sich zwischen den beiden Messelektroden (Anode und Kathode) eine Flamme in einem Kohlenwasserstoffe enthaltenden Gemisch befindet.At least one ion current sensor is accommodated in the area of the cylinder head or the cylinder head gasket, the ion current occurring in the cylinder during a combustion process being detected via at least one cathode 3 and at least one anode 4 and being supplied to an ion current measuring unit 6 . In particular, the spark plug assigned to cylinder 1 can be used as the ion current sensor. It is also possible to use a modified glow plug or to arrange appropriate sensors in the cylinder head or in the cylinder head gasket. In this case, the glow tube or the tip of a correspondingly modified glow plug surrounded by insulation is used as the anode 4 and the cylinder head (or the cylinder housing) as the cathode 3 . The resistance of the gas mixture surrounded by the measuring electrodes is then measured via the glow plug, which changes depending on the combustion parameter and consequently on the ion current. Basically, an ion current can be measured if there is a flame in a mixture containing hydrocarbons between the two measuring electrodes (anode and cathode).

Die Ionenstrom-Messeinheit 6 wertet den erfassten Ionenstrom aus und schließt davon abhängig auf den augenblicklichen Verbrennungszustand im Zylinder 1. Über ein ent­ sprechendes Steuersignal wird ein Motorsteuergerät 7 angesteuert, welches davon abhängig ein mit einer Dieselleitung gekoppeltes Einspritzventil 5 des Zylinders 1 ansteu­ ert, um die dem Zylinder 1 zugeführte Kraftstoffmenge entsprechend zu beeinflussen. Zur Erfassung der augenblicklichen Stellung der Kurbelwelle 2 ist ein Kurbelwellensensor 11 vorgesehen, welcher mit dem Motorsteuergerät 7 verbunden ist. Das Motorsteuergerät 7 kann somit abhängig von der Kurbelwellenstellung auf das Brennraum- oder Zylindervolumen und unter Berücksichtigung des gemessenen Ionenstroms auf den Verbrennungszustand in dem Zylinder 1 schließen.The ion current measuring unit 6 evaluates the detected ion current and, depending on this, deduces the current combustion state in the cylinder 1 . An engine control unit 7 is controlled via a corresponding control signal, which, depending on this, controls an injection valve 5 of the cylinder 1 coupled to a diesel line in order to influence the quantity of fuel supplied to the cylinder 1 accordingly. A crankshaft sensor 11 , which is connected to the engine control unit 7 , is provided for detecting the instantaneous position of the crankshaft 2 . The engine control unit 7 can thus infer the combustion chamber or cylinder volume depending on the crankshaft position and, taking into account the measured ion current, the combustion state in the cylinder 1 .

In Fig. 2 ist der Verlauf eines auf herkömmliche Art und Weise gemessenen Ionenstromsignals a in Abhängigkeit von dem Kurbelwinkel der in Fig. 1 gezeigten Kurbelwelle 2 dargestellt. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass das Ionenstromsignal a zum Zeitpunkt des Verbrennungsbeginns, d. h. im Bereich des oberen Totpunkts, bei ca. 360° KW einen steilen Anstieg aufweist. Die Auswertung des Ionenstromsignals a wird jedoch dadurch erschwert, dass das gemessene Ionenstromsignal bereits vor dem oberen Totpunkt, d. h. vor dem eigentlichen Verbrennungsbeginn, einen Signalanteil mit einer zum Teil deutlich von Null verschiedenen Amplitude aufweist. Dieser Signalanteil hängt u. a. von der Verrußung der Messelektroden 3, 4, dem Kompressionsdruck und der Kompressionstemperatur in dem Zylinder 1 ab. Um ein möglichst ideales Ionenstromsignal zu erhalten, muss das gemessene Ionenstromsignal a von diesem störenden Signalanteil beseitigt werden. FIG. 2 shows the course of an ion current signal a measured in a conventional manner as a function of the crank angle of the crankshaft 2 shown in FIG. 1. It can be seen from FIG. 2 that the ion current signal a has a steep increase at approximately 360 ° KW at the time of the start of combustion, ie in the area of top dead center. The evaluation of the ion current signal a is, however, made more difficult by the fact that the measured ion current signal already has a signal component with an amplitude, in some cases clearly different from zero, before top dead center, ie before the actual start of combustion. This signal component depends, among other things, on the soot of the measuring electrodes 3 , 4 , the compression pressure and the compression temperature in the cylinder 1 . In order to obtain an ion current signal that is as ideal as possible, the measured ion current signal a must be eliminated from this interfering signal component.

Zu diesem Zweck umfaßt die in Fig. 1 gezeigte Ionenstrom-Messeinheit 6 eine Korrektureinheit 9, die einerseits den störenden Signalanteil erfasst und andererseits diesen von dem gemessenen Ionenstromsignal subtrahiert, um somit ein "ideales" Ionenstromsignal zu erhalten, dessen Signalamplitude möglichst exakt mit dem Verbrennungsbeginn ansteigt. Die Korrektureinheit 9 berechnet dabei adaptiv den störenden Signalanteil in Abhängigkeit von dem gemessenen Ionenstromsignal a.For this purpose, the ion current measuring unit 6 shown in FIG. 1 comprises a correction unit 9 which on the one hand detects the interfering signal component and on the other hand subtracts it from the measured ion current signal in order to obtain an "ideal" ion current signal, the signal amplitude of which is as precise as possible with the start of combustion increases. The correction unit 9 adaptively calculates the interfering signal component as a function of the measured ion current signal a.

Hierzu überwacht die Korrektureinheit 9 das gemessene Ionenstromsignal a bzw. dessen Amplitude, um festzustellen, wann diese erstmals signifikant ansteigt. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ionenstromsignal a ist dies im Bereich zwischen 300° KW und 320° KW der Fall. Anschließend erfasst die Korrektureinheit 9 den Signalanstieg des gemessenen Ionenstromsignals a und berechnet daraus einen virtuellen Signalverlauf, der sich ohne Ablauf einer Verbrennung in dem Zylinder 1 einstellen würde. D. h. die Korrektureinheit 9 setzt den erfassten Signalanstieg des gemessenen Ionenstromsignals a theoretisch bis zu einem Bereich fort, wo der starke Anstieg des Ionenstromsignals a festgestellt werden kann. Dies ist im Bereich des oberen Totpunkts, d. h. in der Nähe von 360° KW der Fall. Aufgrund bestimmter Temperatureinflüsse kann jedoch der Kurbelwellenwinkel, bei dem der starke Anstieg des Ionenstromsignals a auftritt, geringfügig von dem oberen Totpunkt, d. h. von 360° KW, abweichen. Der somit von der Korrektureinheit 9 ermittelte Störsignalverlauf wird im Bereich des steilen Anstiegs des gemessenen Ionenstromsignals a gespiegelt, um den in Fig. 2 gezeigten vollständigen Störsignalverlauf b zu erhalten.For this purpose, the correction unit 9 monitors the measured ion current signal a or its amplitude in order to determine when it rises significantly for the first time. In the case of the ion current signal a shown in FIG. 2, this is the case in the range between 300 ° KW and 320 ° KW. The correction unit 9 then detects the signal rise of the measured ion current signal a and uses this to calculate a virtual signal curve that would occur in the cylinder 1 without combustion. That is, the correction unit 9 theoretically continues the detected signal rise of the measured ion current signal a to a range where the sharp rise in the ion current signal a can be determined. This is the case in the area of top dead center, ie in the vicinity of 360 ° KW. Due to certain temperature influences, however, the crankshaft angle at which the sharp rise in the ion current signal a occurs can deviate slightly from the top dead center, ie from 360 ° KW. The interference signal curve thus determined by the correction unit 9 is reflected in the region of the steep rise in the measured ion current signal a in order to obtain the complete interference signal curve b shown in FIG. 2.

Durch Subtraktion des somit ermittelten Störsignalanteils b von dem gemessenen Ionenstromsignal a berechnet die Korrektureinheit 9 ein korrigiertes Ionenstromsignal c, dessen Verlauf ebenfalls in Fig. 2 dargestellt ist. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, weist dieses Differenzsignal c keinen Signalanstieg vor dem Zeitpunkt der Verbrennung, d. h. vor dem Bereich des oberen Totpunkts bei ca. 360° KW, auf. Die Amplitude des Differenzsignals c liegt bis zum Zeitpunkt der Verbrennung relativ exakt bei null und steigt dann mit dem Verbrennungsbeginn sprunghaft an, so dass das Differenzsignal c einfach zur Bestimmung des Verbrennungsbeginns ausgewertet werden kann. By subtracting the interference signal component b thus determined from the measured ion current signal a, the correction unit 9 calculates a corrected ion current signal c, the course of which is also shown in FIG. 2. As can be seen from FIG. 2, this difference signal c has no signal increase before the time of combustion, ie before the area of top dead center at approximately 360 ° KW. The amplitude of the difference signal c is relatively exactly zero at the time of the combustion and then increases abruptly with the start of combustion, so that the difference signal c can easily be evaluated to determine the start of combustion.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung wird das von der Korrektureinheit 9 ermittelte korrigierte Ionenstromsignal c (d. h. das Differenzsignal) einer Auswertungseinheit 10 zugeführt, die somit ausschließlich das korrigierte Ionenstromsignal auswertet, um davon abhängig eine Aussage über den Verbrennungsbeginn und/oder die Verbrennungsdauer zu erhalten. Die Verbrennungsdauer kann beispielsweise dadurch bestimmt werden, dass über den Verlauf des korrigierten Ionenstromsignals c eine Sekante bei einer be­ stimmten Signalamplitude gelegt und die Spanne zwischen den beiden Punkten erfasst wird, zwischen denen die Amplitude des korrigierten Ionenstromsignals c oberhalb der Sekante liegt. Der Punkt, bei dem das korrigierte Ionenstromsignal c die Sekante von unten nach oben schneidet, entspricht dem Verbrennungsbeginn, während derjenige Punkt, bei dem das korrigierte Ionenstromsignal c die Sekante von oben nach unten schneidet, dem Verbrennungsende entspricht.In the device shown in FIG. 1, the corrected ion current signal c (ie, the difference signal) determined by the correction unit 9 is fed to an evaluation unit 10 , which thus only evaluates the corrected ion current signal in order to make a dependent statement about the start of combustion and / or the duration of the combustion receive. The combustion duration can be determined, for example, by placing a secant at a certain signal amplitude over the course of the corrected ion current signal c and detecting the span between the two points between which the amplitude of the corrected ion current signal c is above the secant. The point at which the corrected ion current signal c intersects the secant from bottom to top corresponds to the start of combustion, while the point at which the corrected ion current signal c intersects the secant from top to bottom corresponds to the end of combustion.

Auf diese Weise kann durch die zuvor beschriebene Korrektur des Ionenstromsignals eine zuverlässige Aussage über den Verbrennungsbeginn und/oder die Verbrennungsdauer getroffen werden. In this way, the previously described correction of the ion current signal a reliable statement about the start of combustion and / or the Duration of combustion are taken.  

BEZUGSZEICHENLISTEREFERENCE SIGN LIST

11

Zylinder
cylinder

22

Kurbelwelle
crankshaft

33rd

Kathode
cathode

44

Anode
anode

55

Einspritzventil
Injector

66

Messeinheit
Unit of measurement

77

Steuergerät
Control unit

88th

Kolben
piston

99

Korrektureinheit
Correction unit

1010th

Auswertungseinheit
Evaluation unit

1111

Kurbelwellensensor
OT Oberer Totpunkt
UT Unterer Totpunkt
ϕ Kurbelwellenwinkel
a gemessenes Ionenstromsignal
b Störsignal
c korrigiertes Ionenstromsignal
Crankshaft sensor
OT top dead center
UT bottom dead center
ϕ crankshaft angle
a measured ion current signal
b Interference signal
c corrected ion current signal

Claims (12)

1. Verfahren zum Erfassen des Verbrennungsablaufs in einem Verbrennungsmotor, wobei in einem Brennraum (1) des Verbrennungsmotors eine Ionenstrommessung durchgeführt wird, und wobei das durch die Ionenstrommessung erfasste Ionenstromsignal (a) ausgewertet wird, um den Verbrennungsablauf in dem Brennraum (1) des Verbrennungsmotors zu erfassen, dadurch gekennzeichnet, daß ein in dem Ionenstromsignal (a) enthaltener Störsignalanteil (b) ermittelt wird, und daß das Ionenstromsignal (a) vor seiner Auswertung entsprechend dem Störsignalanteil (b) korrigiert und an­ schließend das korrigierte Ionenstromsignal (c) zum Erfassen des Verbrennungsablaufs in dem Brennraum (1) des Verbrennungsmotors ausgewertet wird.1. A method for detecting the combustion process in an internal combustion engine, wherein an ion current measurement is carried out in a combustion chamber ( 1 ) of the internal combustion engine, and wherein the ion current signal (a) detected by the ion current measurement is evaluated to determine the combustion process in the combustion chamber ( 1 ) of the internal combustion engine to be detected, characterized in that an interference signal component (b) contained in the ion current signal (a) is determined, and that the ion current signal (a) is corrected prior to its evaluation in accordance with the interference signal component (b) and then the corrected ion current signal (c) for acquisition of the combustion process in the combustion chamber ( 1 ) of the internal combustion engine is evaluated. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Störsignalanteil (b) von dem Ionenstromsignal (a) subtrahiert wird, um das korrigierte Ionenstromsignal (c) zu erhalten.2. The method according to claim 1, characterized in that the interference signal component (b) is subtracted from the ion current signal (a) by the corrected ion current signal (c) to get. 3. Verfahren nach Ansprüch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Störsignalanteil (b) derart ermittelt wird, dass er näherungsweise einem Signalanteil des Ionenstromsignals (a) entspricht, der durch Verrußung eines zur Ionenstrom­ messung vorgesehenen Ionenstromsensors (3, 4), durch einen in dem Brennraum (1) herrschenden Kompressionsdruck und/oder durch die Temperatur in dem Brennraum (1) hergerufen wird und bereits vor Auftreten eines Verbrennungs­ vorgangs in dem Ionenstromsignal (a) enthalten ist.3. The method according to claims 1 or 2, characterized in that the interference signal component (b) is determined such that it approximately corresponds to a signal component of the ion current signal (a) by sooting an ion current sensor ( 3 , 4 ) provided for ion current measurement a compression pressure prevailing in the combustion chamber ( 1 ) and / or caused by the temperature in the combustion chamber ( 1 ) and is already contained in the ion current signal (a) before a combustion process occurs. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Auswertung des korrigierten Ionenstromsignals (c) eine Aussage über den Verbrennungsbeginn und/oder die Verbrennungsdauer eines in dem Brennraum (1) des Verbrennungsmotors ablaufenden Verbrennungsvorgangs getroffen wird. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that by evaluating the corrected ion current signal (c) a statement is made about the start of combustion and / or the duration of combustion of a combustion process taking place in the combustion chamber ( 1 ) of the internal combustion engine. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Verbrennungsbeginn geschlossen wird, wenn das korrigierte Ionenstromsignal (c) einen starken Anstieg aufweist.5. The method according to claim 4, characterized in that on the Start of combustion is closed when the corrected ion current signal (c) shows a sharp increase. 6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsdauer derjenigen Zeitspanne gleichgesetzt wird, in der die Amplitude des korrigierten Ionenstromsignals (c) über einem bestimmten Wert liegt.6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that the Burning time is equated to the time period in which the amplitude of the corrected ion current signal (c) is above a certain value. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Störsignalanteil (b) adaptiv in Abhängigkeit von dem augenblicklichen Ionenstromsignal (a) ermittelt wird.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the interference signal component (b) adaptive depending on the current Ion current signal (a) is determined. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Störsignalanteil (b) in Form eines theoretischen Verlaufs des Ionenstromsignals (a) ermittelt wird, welcher sich ohne einen Verbrennungsablauf in dem Brennraum (1) einstellen würde.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the interference signal component (b) is determined in the form of a theoretical profile of the ion current signal (a), which would occur without a combustion process in the combustion chamber ( 1 ). 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Störsignalanteil (b) dadurch ermittelt wird, dass der Verlauf des Ionenstromsignals (a) in einem bestimmten Kurbelwellenbereich vor dem oberen Totpunkt der Kurbelwelle (2) des Verbrennungsmotors erfasst und fortgeführt wird und an einem Kurbelwellenpunkt in der Nähe des oberen Totpunkts der Kurbelwelle (2) gespiegelt wird.9. The method according to claim 8, characterized in that the interference signal component (b) is determined in that the course of the ion current signal (a) in a certain crankshaft area before the top dead center of the crankshaft ( 2 ) of the internal combustion engine is detected and continued and at one Crankshaft point is mirrored near the top dead center of the crankshaft ( 2 ). 10. Vorrichtung zum Erfassen des Verbrennungsablaufs in einem Verbrennungsmotor, mit Sensormitteln (3, 4) zum Durchführen einer Ionenstrommessung in einem Brennraum (1) des Verbrennungsmotors, und mit Auswertungsmitteln (10) zum Auswerten des durch die Ionenstrommessung erfassten Ionenstromsignals (a), um den Verbrennungsablauf in dem Brennraum (1) des Verbrennungsmotors zu erfassen, dadurch gekennzeichnet, daß Ionenstromsignal-Korrekturmittel (9) vorgesehen sind, um einen in dem von den Sensormitteln (3, 4) erfassten Io­ nenstromsignal (a) enthaltenen Störsignalanteil (b) zu ermitteln und das Ionenstromsignal (a) entsprechend dem Störsignalanteil (b) zu korrigieren, wobei das von den Ionenstromsignal-Korrekturmitteln (9) erzeugte korrigierte tonenstromsignal (c) den Auswertungsmitteln (10) zur Auswertung desselben zugeführt ist. 10. Apparatus for detecting the combustion process in an internal combustion engine, with sensor means ( 3 , 4 ) for performing an ion current measurement in a combustion chamber ( 1 ) of the internal combustion engine, and with evaluation means ( 10 ) for evaluating the ion current signal (a) detected by the ion current measurement to detect the combustion process in the combustion chamber ( 1 ) of the internal combustion engine, characterized in that ion current signal correction means ( 9 ) are provided in order to include an interference signal component (b) contained in the ion current signal (a) detected by the sensor means ( 3 , 4 ) determine and correct the ion current signal (a) in accordance with the interference signal component (b), the corrected ion current signal (c) generated by the ion current signal correction means ( 9 ) being fed to the evaluation means ( 10 ) for evaluating the same. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionenstromsignal- Korrekturmittel (9) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Verfahren 1-9 ausgestaltet sind.11. The device according to claim 10, characterized in that the ion current signal correction means ( 9 ) are designed to carry out the method according to one of the methods 1-9. 12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor ein Dieselmotor ist.12. The apparatus according to claim 10 or 11, characterized in that the Internal combustion engine is a diesel engine.
DE10028884A 2000-06-10 2000-06-10 Combustion monitoring system for vehicle diesel engines uses ion current correction model corrects for contamination Withdrawn DE10028884A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10028884A DE10028884A1 (en) 2000-06-10 2000-06-10 Combustion monitoring system for vehicle diesel engines uses ion current correction model corrects for contamination

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10028884A DE10028884A1 (en) 2000-06-10 2000-06-10 Combustion monitoring system for vehicle diesel engines uses ion current correction model corrects for contamination

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10028884A1 true DE10028884A1 (en) 2001-12-13

Family

ID=7645432

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10028884A Withdrawn DE10028884A1 (en) 2000-06-10 2000-06-10 Combustion monitoring system for vehicle diesel engines uses ion current correction model corrects for contamination

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10028884A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1607607A1 (en) * 2004-06-16 2005-12-21 DaimlerChrysler AG Signal treatment method for an ionic current in Diesel engines
DE102008061787A1 (en) * 2008-12-11 2010-06-17 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for operating petrol-internal-combustion engine for diagnosis of start of combustion process, involves evaluating electrical measured variables or actuating variable of ignition system for diagnosing starting of combustion process

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4133743A1 (en) * 1990-10-12 1992-04-30 Mitsubishi Electric Corp DEVICE FOR DETECTING AN ION CURRENT IN AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
DE19618980A1 (en) * 1995-05-10 1996-11-14 Nippon Soken Combustion monitoring system for IC engine with DC voltage source
DE19733869A1 (en) * 1997-02-19 1998-09-10 Mitsubishi Electric Corp Device for determining the combustion state of an internal combustion engine
DE19810523A1 (en) * 1997-03-12 1998-09-17 Daihatsu Motor Co Ltd System for determining ionic current for IC engine
DE19839868C1 (en) * 1998-09-02 2000-02-10 Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg Air/fuel ratio detection method for automobile, i.c. engine combustion phase uses ionisation signal obtained from igition electrode upon application of measuring voltage below ignition voltage with suppression of residual ignition voltage
DE19838222A1 (en) * 1998-08-22 2000-02-24 Daimler Chrysler Ag Method for evaluating an ion current signal of a self-igniting internal combustion engine

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4133743A1 (en) * 1990-10-12 1992-04-30 Mitsubishi Electric Corp DEVICE FOR DETECTING AN ION CURRENT IN AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
DE19618980A1 (en) * 1995-05-10 1996-11-14 Nippon Soken Combustion monitoring system for IC engine with DC voltage source
DE19733869A1 (en) * 1997-02-19 1998-09-10 Mitsubishi Electric Corp Device for determining the combustion state of an internal combustion engine
DE19810523A1 (en) * 1997-03-12 1998-09-17 Daihatsu Motor Co Ltd System for determining ionic current for IC engine
DE19838222A1 (en) * 1998-08-22 2000-02-24 Daimler Chrysler Ag Method for evaluating an ion current signal of a self-igniting internal combustion engine
DE19839868C1 (en) * 1998-09-02 2000-02-10 Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg Air/fuel ratio detection method for automobile, i.c. engine combustion phase uses ionisation signal obtained from igition electrode upon application of measuring voltage below ignition voltage with suppression of residual ignition voltage

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WENZLAWSKI,Klaus,HEINTZEN,Dirk: Ionenstrommessung an Zündkerzen von Ottomotoren als Klopferkennungs-mittel. In: MTZ Motortechnische Zeitschrift, 51, 1990, H. 3, S.118-122 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1607607A1 (en) * 2004-06-16 2005-12-21 DaimlerChrysler AG Signal treatment method for an ionic current in Diesel engines
DE102008061787A1 (en) * 2008-12-11 2010-06-17 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for operating petrol-internal-combustion engine for diagnosis of start of combustion process, involves evaluating electrical measured variables or actuating variable of ignition system for diagnosing starting of combustion process

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112007001877B4 (en) Using an ion current to measure NOx in combustion chambers of a diesel engine
DE2449836C2 (en)
DE19681269C2 (en) Knock control method in internal combustion engines
DE3918772C2 (en)
DE2443413C2 (en) Method and device for regulating the operating state of an internal combustion engine
DE69809345T2 (en) Detection of the fraction of the mass burned and estimation of the pressure by the ion current of the spark plug
DE2939580A1 (en) METHOD FOR REGULATING THE IGNITION TIMING
DE4126782C2 (en) Device and method for detecting misfires in an internal combustion engine
DE19749817A1 (en) Device and method for determining the start of injection or the combustion position
DE112009000896T5 (en) Fuel system diagnosis by analyzing cylinder pressure signals
EP1034416A2 (en) Method for evaluating the march of pressure in a combustion chamber
DE69807532T2 (en) SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING FUEL INJECTION IN COMBUSTION ENGINES
DE19612179C1 (en) Combustion control of multi-cylinder engine
DE4242124C2 (en) Misfire detector system for internal combustion engines
EP0568551B1 (en) Device for detecting faulty firing in an internal-combustion engine
DE112014001958B4 (en) System and method for controlling the power of an engine
DE102014207272B4 (en) Method for operating an internal combustion engine, control unit for an internal combustion engine and internal combustion engine
DE10134903B4 (en) Motorcycle with a system for a combustion diagnosis and a knock control
EP0898065B1 (en) Method for establishing an operating characteristic of an internal combustion engine
DE69821390T2 (en) METHOD FOR MEASURING PARTICLE PROPERTIES IN EXHAUST GASES OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
DE60302636T2 (en) Diesel engine with fuel injection quantity control device
DE19749816A1 (en) Procedure for determining a form factor for energy conversion
DE19963225B4 (en) Method for monitoring the combustion process in a diesel engine and corresponding measuring system
EP1774162B1 (en) Method and device for controlling an internal combustion engine
EP0674103A2 (en) Method for the detection of knocking in an internal combustion engine equipped with a high voltage inductive transistorised ignition device

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8110 Request for examination paragraph 44
8139 Disposal/non-payment of the annual fee