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Verfahren zur Zuend-Lambdaregelung bei Ottomotoren

IP.com Disclosure Number: IPCOM000021562D
Published in the IP.com Journal: Volume 4 Issue 2 (2004-02-25)
Included in the Prior Art Database: 2004-Feb-25
Document File: 2 page(s) / 112K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Bei Ottomotoren mit Kraftstoffeinspritzung wird der Kraftstoff ueber die Einspritzventile direkt in den Brennraum eingebracht. Es wird zwischen wandgefuehrtem oder strahlgefuehrtem Brennverfahren unterschieden. Eine wesentliche Groesse beim Verbrennungsprozess hinsichtlich Motorwirkungsgrad und Emissionsverhalten ist das Luft-Kraftstoffverhaeltnis (Lambda-Wert). Bislang wird dieser Wert im Abgastrakt des Motors mittels einer Lambdasonde ermittelt. Eine Lambdaermittlung innerhalb des Verbrennungsraumes ist damit aber nicht moeglich. Bei modernen Verbrennungsprozessen mit Direkteinspritzern ist jedoch in bestimmten Situationen eine inhomogene Verteilung des Luft-Kraftstoffverhaeltnisses im Zylinder gewollt. Da die lokalen Werte bislang nicht ermittelt werden, kann auch nicht die optimale Zuendfaehigkeit (Zuend-Lambda) der Gemischwolke im Bereich der Zuendkerze bestimmt werden. Das Luft-Kraftstoffverhaeltnis kann innerhalb des Zylinders mit einem Verfahren erfasst werden, bei dem aus dem Brennraumdruckverlauf auf eben das Luft-Kraftstoffverhaeltnis geschlossen werden kann. Ein anderes sehr vorteilhaftes Verfahren ist die Ionenstrommessung mittels der Zuendkerze. Diese Methode eignet sich insbesondere bei strahlgefuehrten Brennverfahren, da die Lambdaerfassung lokal im Bereich der Zuendkerze (und damit im verbrennungstechnisch relevanten Bereich der Entflammung der Gemischwolke) stattfindet. Die Motorsteuerung erhaelt aus diesem Verfahren eine Information ueber das lokale Lambda und damit ueber die Guete der Zuendfaehigkeit der Gemischwolke. Die jeweiligen vom Motorbetriebspunkt abhaengigen Optima der Zuendfaehigkeit sind in der Motorsteuerung als Sollwerte abgespeichert. Kommt es nun zu einer ungewollten Verschiebung oder Veraenderung der Verhaeltnisse bzw. Zustaende im Verbrennungsraum, dann wirkt sich dies mehr oder weniger stark auf die Zuendfaehigkeit des Gemisches und damit auf den gesamten Verbrennungsprozess aus. Diese Veraenderungen haben einen Einfluss auf das Langzeitverhalten der Motorkomponenten.

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S

Verfahren zur Zuend-Lambdaregelung bei Ottomotoren

Idea: Erwin Bauer, DE-Regensburg; Dietmar Ellmer, DE-Regensburg; Thorsten Lauer, DE- Regensburg; Dr. Herbert Stocker, DE-Regensburg

Bei Ottomotoren mit Kraftstoffeinspritzung wird der Kraftstoff ueber die Einspritzventile direkt in den Brennraum eingebracht. Es wird zwischen wandgefuehrtem oder strahlgefuehrtem Brennverfahren unterschieden. Eine wesentliche Groesse beim Verbrennungsprozess hinsichtlich Motorwirkungsgrad und Emissionsverhalten ist das Luft-Kraftstoffverhaeltnis (Lambda-Wert). Bislang wird dieser Wert im Abgastrakt des Motors mittels einer Lambdasonde ermittelt. Eine Lambdaermittlung innerhalb des Verbrennungsraumes ist damit aber nicht moeglich. Bei modernen Verbrennungsprozessen mit Direkteinspritzern ist jedoch in bestimmten Situationen eine inhomogene Verteilung des Luft- Kraftstoffverhaeltnisses im Zylinder gewollt. Da die lokalen Werte bislang nicht ermittelt werden, kann auch nicht die optimale Zuendfaehigkeit (Zuend-Lambda) der Gemischwolke im Bereich der Zuendkerze bestimmt werden.

Das Luft-Kraftstoffverhaeltnis kann innerhalb des Zylinders mit einem Verfahren erfasst werden, bei dem aus dem Brennraumdruckverlauf auf eben das Luft-Kraftstoffverhaeltnis geschlossen werden kann. Ein anderes sehr vorteilhaftes Verfahren ist die Ionenstrommessung mittels der Zuendkerze. Diese Methode eignet sich insbesondere bei strahlgefuehrten Brennverfahren, da die Lambdaerfassung lokal im Bereich der Zuendkerze (und damit im verbrennungstechnisch relevanten Bereich der Entflammung der Gemischwolke) stattfindet. Die Motorsteuerung erhaelt aus diesem Verfahren eine Information ueber das lokale Lambda und damit ueber die Guete der Zuendfaehigkeit der Gemischwolke. Die jeweiligen vom Motorbetriebspunkt abhaengigen Optima der Zuendfaehigkeit sind in der Motorsteuerung als Sollwerte abgespeichert. Kommt es nun zu einer ungewollten Verschiebung oder Veraenderung der Verhaeltnisse bzw. Zustaende im Verbrennungsraum, dann wirkt sich dies mehr oder weniger stark auf die Zuendfaehigkeit des Gemisches und damit auf den gesamten Verbrennungsprozess aus. Diese Veraenderungen haben einen Einfluss auf das Langzeitverhalten der Motorkomponenten....