DE2443413A1

DE2443413A1 - Verfahren und einrichtung zur regelung des betriebsverhaltens einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2443413A1
Application number: DE19742443413
Authority: DE
Inventors: Valerio Dr Ing Bianchi; Reinhard Dr Ing Latsch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1974-09-11
Filing date: 1974-09-11
Publication date: 1976-03-25
Also published as: JPS5154125A; GB1519005A; FR2284767A1; JPS6050973B2; FR2284767B1; JPS6215751B2; JPS6040751A; DE2443413C2

Description

15. 8. 1974 Ka/Do

Anlage zur
Patentanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart 1

Verfahren und Einrichtung zur Regelung des Betriebsverhaltens einer Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Betriebsverhaltens einer Brennkraftmaschine in einem vorgegebenen Betriebsbereich, wobei in Abhängigkeit von Schwankungen von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine deren Betriebsverhalten verändert wird.

Infolge verschärfter Abgas-Bestimmungen und aufgrund der allgemeinen Treibstoff-Knappheit wird nach Lösungen gesucht, bei denen Brennkraftmaschinen in einem Betriebsbereich betrieben werden können, in dem die schädlichen Anteile des Abgases auf " ein Minimum reduziert ΐ/erden können und/oder in dem der verbrauchte Kraftstoff ein Minimum ist.

Um einer derartigen Forderung zu genügen, bietet es sich auf den ersten Blick an, die Brennkraftmaschine mit einem möglichst mageren Kraftstoff-Luft-Gemisch zu betreiben, d.h. an der soge-

609813/0112 - 2 -

2 2 9 ;

nannten mageren Laufgrenze der Brennkraftmaschine zu fahren. In diesem Betriebsbereich ist mit einem relativ schadstoffarmen Abgas und einem geringen Kraftstoffverbrauch zu rechnen. Als kennzeichnende Größe für die magere Laufgrenze bietet sich dabei zunächst die Schwankung des Druckverlaufs in den Zylindern einer Brennkraftmaschine an.

Bei genauerer Betrachtung des geschilderten Problems stellt sich jedoch heraus, daß die einzelnen Druckverläufe von nicht kontrollierbaren Betriebsparametern der Brennkraftmaschine bestimmt werden, beispielsweise von Luftzahl-, Füllungs- und Turbulenzschwankungen. Wird der Brennraumdruck über die Momentanwerte der Winkelgeschwindigkeit an der Kurbelwelle gemessen, treten weitere störende Einflüsse auf, beispielsweise durch die oszillierenden Massen des Kurbeltriebs, Unebenheiten der Fahrbahn des Kraftfahrzeuges oder durch irgendwelche Kräfte auf den Motorblock der Brennkraftmaschine. Die beschriebenen Schwankungen, die dem normalen Druckverlauf in einem Zylinder der Brennkraftmaschine überlagert sind, und die sich in Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle ausdrücken, könnten zwar mit Tiefpässen herausgefiltert werden, jedoch ist die Verwendung von derartigen Filtern äußerst problematisch, da die Brennkraftmaschine 'in einem weiten Drehzahlbereich betrieben werden soll. Dadurch ist es schwierig, bei niederen Drehzahlen (Frequenzen) und bei hohen Drehzahlen gleichermaßen geeignete Filter zu finden.

Ausgehend von den geschilderten Problemen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu finden, mit dessen Hilfe die Regelung der Brennkraftmaschine in einem bestimmten Betriebsbereich möglich ist, ohne daß die dabei erwähnten Schwierigkeiten bzw. Nachteile auftreten.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß Ionenströme im Brennraum der Brennkraftmaschine zur Kennzeichnung des Ist-Wertes für das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine erfaßt werden und mit einem Soll-Wert verglichen

— "5 — SÜ9813/01 12

_ 3 . 244341

werden und daß in Abhängigkeit von der Regelabweichung über ein Stellglied das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine geändert wird.

Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, oine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit deren Hilfe die Regelung einfach und zuverlässig vorgenommen werden kann. Besonderes Augenmerk ist dabei darauf zu richten, daß die Regeleinrichtung auch im rauhen Betrieb eines Kraftfahrzeuges zuverlässig arbeitet und daß gegebenenfalls im Kraftfahrzeug bereits vorhandene Meßwertgeber mitverwendet werden können. Schließlich soll die Einrichtung kostensparend aufgebaut sein.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein Ionenstromsensor im Brennraum der Brennkraftmaschine angeordnet ist, der mit einer Vergleichseinrichtung in Wirkverbindung steht, an die außerdem ein Soll-Wert-Signal angelegt ist, wobei der Ausgang der Vergleichseinrichtung mit einer insbesondere Integralverhalten aufweisenden Stelleinrichtung zur Beeinflußung des Mischungsverhältnisses des Kraftstoff-Luft-Gemisches und/oder der Abgasrückführungsrate in Wirkverbindung steht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit den Unteransprüchen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 den Verlauf von Ionenströmen über der Zeit, wobei die Ionenstromkurven von verschiedenen Zylindern einer Brennkraftmaschine aufgetragen sind,

Fig. 2 ein Diagramm, in dem die mittlere relative Schwankung der Ionenströme über der Luftzahl aufgetragen ist,

_ 4 _ 609813/0112

Pig. 3 den Brennraum eines Motors in dem eine Zündkerze und eine Ionenstromsonde angeordnet sind,

Fig. 4 ein Diagramm, in dem die Häufigkeitsverteilung H für den EntflammungsZeitpunkt (-winkel) an der Zündkerze und für den Ankunftszeitpunkt (-winkel) an der Ionenstromsonde der Anordnung nach Fig. 3 über der Zeit aufgetragen sind.

Fig. 5 ein Diagramm, in dem die mittlere relative Schwankung von Flammenlaufzeiten in dem Brennraum einer Brennkraftmaschine über der Luftzahl λ aufgetragen sind,

Fig. 6 die Kombination einer Zündkerze und einer Ionenstromsonde,

Fig. 7 eine Einrichtung zur Regelung des Betriebsverhaltens einer Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von der F lammen lauf ze it zv/ischen Zündkerze und der Ionenstromsonde,

Fig. 8 den Teil einer Einrichtung zur Soll-Wert-Bildung für die Einrichtung nach Fig. 7 und

Fig. 9 einen Impulsplan zur Erläuterung der Ausführungsbeispiele nach Fig. 7 bzw. Fig. 8.

Im folgenden sollen Einrichtungen und Verfahrensschritte beschrieben werden, mit denen eine Brennkraftmaschine wenigstens teilweise in ihrem an der mageren Laufgrenze gelegenen Betriebsbereich werden soll. Unter der sogenannten mageren Laufgrenze soll dabei ein' Betriebsbereich verstanden werden, bei dem erste verschleppte Verbrennungen auftreten. Verbrennungsaussätze treten erst bei 5 bis 10 % größeren Luftzahlen, d.h. bei deutlich magererem Gemisch auf. In einem Bereich einer so definierten Laufgrenze ist der Kraftstoffverbrauch im allgemeinen deutlich geringer als in einem Betriebsbereich der Brennkraftmaschine, in dem ein.stöchiometrisches Kraftstoff-Luft-Gemisch (Luftzahl λ = 1) zugeführt wird.

609813/0112 - 5 -

' ⁵ " . 2 2 9?

Bringt man in dem Brennraum einer Brennkraftmaschine zwei Elektroden an, so wird während des Verbrennungsvorganges, bei dem Flammen an die beiden Elektroden gelangen, zwischen diesen ein Ionenstrom fließen. Dieser Ionenstrom kann dazu verwendet werden, den Betriebsbereich, in dem die Brennkraftmaschine arbeitet, zu kennzeichnen. Dabei ist der Ionenstrom abhängig von der Luftzahl Λ des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemisches. Dabei kann sowohl der Absolut-Wert des Ionenstromes für die Regelung verwendet werden, da sich dieser mit größer werdendem λ verringert. Es können aber auch an die relativen Schwankungen der Integral-Werte der I-onenströme in einem Arbeitsspiel eines Kolbens einer Brennkraftmaschine ermittelt werden. Diese relativen Schwankungen nehmen mit der Luftzahl λ zu. In Pig. I sind in einem Diagramm Ionenstromverläufe über der Zeit t aufgetragen. Die erste Kurve ist dabei einem ersten Zylinder, die zweite Kurve einem zweiten Zylinder, die dritte Kurve einem dritten Zylinder und die vierte Kurve einem vierten Zylinder zugeordnet. Integriert man die Ionenströme jeweils über einen bestimmten Zeitbereich, zweckmäßigerweise über ein Arbeitsspiel eines Kolbens der Brennkraftmaschine, dann erhält man elektrische Signale, die sich mit der Luftzahl ^ ändern.

In Fig. 2 sind die relativen Schwankungen des Ionenstromes über der Luftzahl Λ aufgetragen. ^— steigt dabei mit wachsender Luftzahl an, so daß man die entsprechenden elektrischen Signale zur Beeinflußung des Betriebsverhaltens der Brennkraftmaschine ausnutzen kann, indem beispielsweise bei zu großem \ das Mischungsverhältnis des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemisches leicht angefettet wird oder die rückgeführte Abgasmenge verringert wird.

Der Ionenstrom kann beispielsweise mit einer Ionenstromsonde 10 ermittelt werden, die in Fig. 3 dargestellt ist. Die Ionenstromsonde ist dabei im Zylinderkopf 11 einer Brennkraftmaschine angeordnet, in dem auch eine Zündkerze 12 angebracht ist. Die Ionenstromsonde 10 muß dabei' nicht ein gesondertes Bauelement sein, sondern als Ionenstromsonde kann beispielsweise auch die Zündkerze 12 selbst dienen, wenn

609813/Ö112

zwischen den beiden Elektroden der während des Verbrennungsvorganges fließende Ionenstrom ermittelt wird.

Die in Fig. 3 dargestellte Anordnung von Ionenstromsonde 10 und Zündkerze 12 im Zylinderkopf 11 einer Brennkraftmaschine kann auch zur Ermittlung der Laufzeit einer Flammenfront ausgenützt werden, die von der Zündkerze 12 ausgeht und nach einer bestimmten Zeit die Ionenstromsonde 10 erreicht. In Fig. 4 ist die Häufigkeitsverteilung des EntflammungsZeitpunktes an der Zündkerze 12 und die Häufigkeitsverteilung der Ankunftszeit der Flammenfront an der Ionenstromsonde 10 über der Zeit t .aufgetragen. Dabei ist die Zeit zwischen dem bei 13 dargestellten Häufigkeitsschwerpunkt der Zündauslösung und dem bei 14 dargestellten Häufigkeitsschwerpunkt der Ankunftszeit an der Ionenstromsonde gleich der mittleren Laufzeit T- der Flammenfront. Die Laufzeit der Flammenfront TV ändert sich absolut gesehen ebenfalls mit der Luftzahl /\ . Außerdem ändern sich Schwankungen der Laufzeit Trüber der Luftzahl "λ . Dieser Zusammenhang ist in Fig. 5 dargestellt. Hier ist in einem Diagramm auf der Ordinate der Mittelwert der Laufzeitänderungen bezogen auf den Mittelwert der Laufzeit aufgetragen. Auf der Abszisse ist die Luftzahl λ aufgetragen. Aus dem Schaubild läßt sich erkennen, daß die relativen Schwankungen der Laufzeit mit zunehmender Luft zahl ,λ zunehmen. Dieses Signal kann wiederum zur Beeinflußung des BetriebsVerhaltens einer Brennkraftmaschine ausgenützt werden.

In Fig. 6 ist eine Anordnung dargestellt, die für die Laufzeitmessung von Flammenfronsten besonders zweckmäßig ist, da mit dieser Anordnung eine zusätzliche Bohrung im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine für die Ionenstromsonde vermieden wird. In Fig. 6 ist der Sockel 15 einer Zündkerze dargestellt, die zwei Zündelektroden 16 und 17 aufweist. Außerdem sind an dem Sockel 15 noch zwei weitere Elektroden 18 und 19 angebracht, über die ein Ionenstrom fHessen kann. Der Abstand der beiden Elektrodenpaare 16, 17 und 18, 19 beträgt nur weni- · ge mm. Dieser Abstand ist ausreichend, um Laufzeitmessungen durchführen zu können.

- 7 -609813/0112

~ ⁷ " 2 2 2/

Eine weitere Möglichkeit ist die, die Streuung der Zeit zwischen Zündspannungsanstieg und Ionenstromanstieg an der Zündkerze selbst (sog. Zündverzugszeit) zur Regelung zu verwenden.

In Fig. 7 ist eine Einrichtung dargestellt, mit deren Hilfe die Laufzeit einer Flammenfront zwischen einer Zündkerze und einer Ionenstromsonde zur Beeinflußung des Betriebsverhaltens einer Brennkraftmaschine ausgenützt werden kann. Mit der beschriebenen Einrichtung wird die Laufzeit zwischen dem Einleiten der Zündung und der Ankunft der Flammenfront an der Ionenstromsonde geregelt. Dabei wird ein Soll-Wert vorgegeben. Ist die Flammenlaufzeit größer als der vorgegebene Soll-Wert bedeutet dies, daß das der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoff-Luft-Gemisch abgemagert werden muß oder die rückgeführte Abgasmenge verringert werden muß. Andererseits· bedeutet ein unter dem Soll-Wert liegender Ist-Wert, daß das Kraftstoff-Luft-Gemisch abgemagert bzw. die Ab gas rückführungsrate erhöht werden muß. In Fig. 7 ist ein Zündverteiler 20 dargestellt, von dem Impulse abgenommen werden können, i*elche die Einleitung des Zündvorganges kennzeichnen. Diese Impulse \?erden an eine Impulsformerschaltung 21 angelegt, wobei am Ausgang dieser Impulsformerschaltung 21 die in Fig. 9a dargestellten Rechteckimpulse auftreten. Der Ausgang der Impulsformerschaltung 21 ist mit einer ersten monostabilen Kippstufe 22 verbunden, die bei jedem Impuls, der am Ausgang der Impulsformerschaltung 21 erscheint, in ihre instabile Schaltlage kippt. Die Dauer der instabilen Schaltlage kann in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, insbesondere in Abhängigkeit von der Drehzahl η und dem Saugrohrdruck ρ variiert

werden. Damit kann der Soll-Wert für die Regeleinrichtung drehzahl- bzw. saugrohrdruckabhängig gemacht werden. Am Ausgang der ersten monostabilen Kippstufe 22 treten die in Fig. 9b dargestellten Impulse auf. Diese Impulse sind an eine zweite monostabile Kippstufe 23 angelegt, welche bei jedem Zurückkippen der ersten monostabilen Kippstufe in ihren instabilen Schaltzustand umgeschaltet wird. Der dabei am Ausgang der zweiten monostabilen Kippstufe 23

609813/011? * ⁸ "

erscheinende Impuls, der in Fig. 9c aufgetragen ist, stellt dabei den Soll-Wert für die Regeleinrichtung dar. Der Ausgang der zweiten monostabilen Kippstufe 23 ist mit dem zweiten Eingang eines RS-Flip-Flops 26 verbunden, das als Vergleichsschalteinrichtung arbeitet. Mit dem ersten Eingang 27 des Flip-Flops 26 ist über einen Impulsformer 28 die Ionenstromsonde 10 verbunden. Der Impulsformer 28 liefert dabei ein in Fig. 9t> dargestelltes Signal, wenn über die Ionenstromsonde 10 ein Ionenstrom fließt, d.h. wenn die von der Zündkerze 12 ausgehende Flammenfront an der Ionenstromsonde ankommt. Mit Hilfe des RS-Flip-Flops 26 wird nun verglichen, ob der Ist-Wert größer oder kleiner als der Soll-Wert ist, d.h. ob der an dem ersten Eingang 27 anliegende Impuls früher oder später als der an dem zweiten Eingang 25 auftretende Impuls vorliegt. Das Ausgangssingal des Flip-Flops ist dabei L, wenn an dem ersten Eingang ein Null-Signal und an dem zweiten Eingang ein L-Signal anliegt. Das Ausgangssignal des Flip-Flops 26 ist Null, wenn an dem ersten Eingang 27 ein L-Signal und an dem zweiten Eingang 25 ein Null-Signal anliegt. Das Ausgangssignal des Flip-Flops 26 ist gleich dem vorherigen Ausgangssignal, wenn an beiden Eingängen 25 und 27 ein L-Signal anliegt. Daraus geht hervor, daß mit Hilfe des RS-Flip-Flops 26 festgestellt werden kann, ob der Ist-Wert größer als der Soll-Wert ist. Dementsprechend ändert sich das Ausgangssignal des Flip-Flops 26. Dieses Ausgangssignal ist über einen Widerstand 29 an einen Integrierer angelegt, der einen Operationsverstärker 3o aufweist. Dabei ist zwischen den Ausgang des Operationsverstärkers 30 und seinen invertierenden Eingang ein Integrierkondensator 31 geschaltet. Mit dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 30 ist der Abgriff eines Spannungsteilers aus Widerständen 32 und 33 verbunden. Außerdem ist an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 30 der Widerstand 29 angeschlossen. Je nach Ausgangssignal des Flip-Flops 26 steigt oder fällt die Ausgangsspannung an einer Ausgangsklemme des Integrators. Mit diesem Ausgangssignal kann nun beispielsweise in einer Kraftstoffaufbereitungseinrichtung eingegriffen werden und das Mischungsverhältnis des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemisches verändert werden. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß die Einspritzzeit einer Einspritzein-

609813/0112 ~ ⁹ "

" ⁹ - ? 2 g 7

richtung in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal an der Klemme 34 verlängert bzw. verkürzt wird.

Das Ausgangssignal an der Klemme 34 kann aber auch dazu verwendet werden, ein Magnetventil in einer Abgasrückführungsleitung einer Brennkraftmaschine mehr oder weniger zu öffnen bzw. zu schliessen und dadurch die rückgeführte Abgasmenge zu verändern.

Eine weitere Möglichkeit, die Ankunft einer Flammenfront an der Ionenstromsonde für die Regelung des Betriebsverhaltens einer Brennkraftmaschine auszunutzen, besteht darin, den zeitlichen Abstand zwischen einer festen Drehwinkelstellung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und der Ankunft der Flammenfront an der Ionenstromsonde als Regelgröße zu verwenden. In diesem Fall wird der Soll-Wert nicht durch Abnahme eines elektrischen Signales an dem Zündverteiler 20 gebildet, sondern durch Abnahme eines elektrischen Signales, das durch Markierungen auf der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine ausgelöst wird. Ein derartiges Ausführungsbeispiel ist in Fig. 8 dargestellt. In Fig. 8 ist eine Scheibe 35 gezeigt, die fest auf der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine aufgebracht ist. Die Scheibe 35 trägt zwei Nasen 36 und 37, die bei Vorbeibewegung an einem Induktivgeber 38 in diesem eine Spannung induzieren. Das Signal, das in dem Induktivgeber 38 induziert wird, ist an die Impulsformersehaltung 21 angelegt, die mit der ersten monostabilen Kippstufe 22 verbunden ist. Die erste monostabile Kippstufe 22 ist mit der zweiten monostabilen Kippstufe 23 verbunden, wobei der'Ausgang der zweiten monostabilen Kippstufe 23 an die Vergleichseinrichtung 26 angelegt ist. Die Wirkungsweise des beschriebenen Schaltungszweiges ist genau die gleiche wie des Schaltungszweiges in Fig. 7, zur Vermeidung von Wiederholungerwsoll deshalb die Wirkungsweise nicht noch einmal wiederholt werden. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wird nun mit der Vergleichseinrichtung 26 ermittelt, ob der Ist-Wert, nämlich" das durch den Ionenstrom an der Ionenstromsonde 10 ausgelöste Signal

vor oder nach dem als Soll-Wert dienenden Impuls ankommt. In Abhängigkeit von der ermittelten Regelabweichung ändert

609813/0112 " ^lo "

- Io - . 2 2 β

der Integrierer 30, 31 seine Ausgangsspannung, wobei dieses Signal zru Beeinflußung des Kraftstoff-Luft-Gemisches bzw. der Abgasrückführungsrate verwendet wird.

Eine weitere Möglichkeit, die Ankunft einer Plammenfront an einer Ionenstromsonde auszunützen, besteht darin, daß die Ankunft der Flamme an der Ionenstromsonde mit der Ankunft eines Signales verbunden wird, das bei einer fest vorgegebenen Drehwinkelstellung der Kurbelwelle ausgelöst wird. Kommt das von der Ionenstromsonde ausgelöste Signal früher oder später an, als das bei der bestimmten Drehwinkelstellung der Kurbelwelle ausgelöste elektrische Signal, ändert sich die Ausgangsspannung des Integrators 30, 31 und in der beschriebenen Weise wird das Mischungsverhältnis des Kraftstoff-Luft-Gemisches oder die Abgasrückführungsrate verändert. Das zuletzt beschriebene Verfahren ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Zündverstellung einer Zündanlage der Brennkraftmaschine so gewählt wird, daß eine Flammenankunft an der Ionenstromsonde bei einer festen Drehwinkelstellung der Kurbelwelle zu minimalem Kraftstoffverbrauch führt.

Sollen anstelle der Absolut-Werte die Schwankungen der I-onenströme oder die Schwankungen der Flamenlaufzeiten ermittelt werden, so ist eine an sich bekannte Sample-und Holdschaltung vorzusehen, mit deren Hilfe wenigstens zwei aufeinander folgende Meßwerte gespeichert werden können. Durch Differenzbildung zwischen den beiden Werten können Schwankungen ermittelt werden, die dann in der in Fig. 7 beschriebenen Weise mit einem Soll-Wert verglichen werden können. In Abhängigkeit von der ermittelten Regelabweichung kann dann das Massenverhältnis des Kraftstoff-Luft-Gemisches oder die Abgasrückführungsrate beeinflußt werden.

- 11 -

609813/0112

Claims

- Xl -

Ansprüche ? 2 g 7

erfahren zur Rgelung des Betriebsverhaltens einer Brennkraftmaschine in einem vorgegebenen Betriebsbereich, wobei in Abhängigkeit von Schwankungen von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine deren Betriebsverhalten verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß Ionenströme im Brennraum der Brennkraftmaschine zur Kennzeichnung des Ist-Wertes für das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine erfaßt werden und mit einem Sollwert verglichen werden und daß in Abhängigkeit von der Regelabweichung über ein Stellglied das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine geändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ionenstrom in einer Ionenstromsonde zur Ermittlung der Laufzeit einer Flammenfront im Brennraum der Brennkraftmaschine verwendet wird und daß in Abhängigkeit von Änderungen der Laufzeit der Plammenfront das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine verändert wird.

^. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufzeit der Plammenfront von den Zündelektroden einer Zündkerze (12) bis zu der Ionenstromsonde (10) gemessen wird und mit einer Soll-Laufzeit verglichen wird und daß in Abhängigkeit von der ermittelten Regelabweichung das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine durch Änderung des Mischungsverhältnisses des der Brennkraftmaschine

609813/0112

zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemisches und/oder der Menge ^ von rückgeführtem Abgas der Brennkraftmaschine beeeinflußt •wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Streuung der Laufzeit der Plammenfront von den Zündelektroden einer Zündkerze bis zu der Ionenstromsonde gemessen und mit einem Sollwert verglichen wird und daß in Abhängig-· keit von der ermittelten Regelabweichung das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine durch Änderung des Mischungsverhältnisses des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemisches und/oder der Menge von rückgeführtem Abgas der Brennkraftmaschine beeinflußt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Streuung der Zeit zwischen Zündspannungsanstieg und Ionenstromanstieg an der Zündkerze oder der Ionenstromsonde ermittelt und mit einem Sollwert verglichen wird und daß in Abhängigkeit von der ermittelten Regelabweichung des Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine durch Änderung des Mischungsverhältnisses des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemisches und/oder der Menge von rückgeführtem Abgas der Brennkraftmaschine beeinflußt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Soll-Kurbelwellendrehwinkel vorgegeben ist, bei dem eine Plammenfront im Brennraum der Brennkraftmaschine an einer Ionenstromsonde (10) ankommen soll und daß der Sollwert mit dem Istwert desjenigen Kurbelwellendrehwinkels verglichen wird, bei dem die Flammenfront an der Ionen-

609813/0112 - 13 -

- 13 - J 2 9 /

stromsonde anlangt und daß in Abhängigkeit von"Regelabweichungen das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine durch Änderung des Mischungsverhältnisses des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemisches und/ oder der Menge von rückgeführtem Abgas der Brennkraftmaschine beeinflußt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Streuung von innerhalb wenigstens eines Arbeitsspieles eines Kolbens der Brennkraftmaschine integrierten Ionen-

• strömen an.einer Ionenstromsonde ermittelt wird, daß die ermittelten Ist-Werte mit einem Sollwert verglichen werden und daß in Abhängigkeit von der Regelabweichung das Mischungsverhältnis des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemisches und/oder die Menge von rückgeführtem Abgas beeinflußt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Streuung von innerhalb wenigstens eines Arbeitsspieles eines Kolbens der Brennkraftmaschine integrierten Ionehströmen an einer Zündkerze (12) der Brennkraftmaschine ermittelt wird, daß die ermittelten·Istwerte mit einem Sollwert verglichen werden und daß in Abhängigkeit von der Regelabweichung das Mischungsverhältnis des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemisches und/ oder die Menge von rückgeführtem'Abgas beeinflußt wird.

9.Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungen der Ionenströme auf den Absolutwert der Ionenströme bezogen werden (relative Streuung der

, integrierten Ionenströme).

6G9813/0112

lh

- in -

2 2 9

lo. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, insbesondere in Abhängigkeit von der Drehzahl und dem Saugrohrdruck, verändert wird.

¹¹· Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis Io, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ionenstromsensor. (10, 18, 19) im Brennraum der Brennkraftmaschine angeordnet ist, der mit einer Vergleichseinrichtung (26) in Wirkverbindung steht, an die außerdem ein Sollwertsignal angelegt ist, wobei der Ausgang der Vergleichseinrichtung (26) mit einer insbesondere Integralverhalten aufweisenden Stelleinrichtung (30, 31) zur Beeinflußung des Mischungsverhältnisses des Kraftstoff-Luft-Gemisches und/oder der Abgasrückführungsrate in Wirkverbindung steht.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Ionenstromsensor wenigstens eine Zündkerze der Brennkraftmaschine vorgc-sehen ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Ionenstromsensor eine von der Zündkerze (12) getrennt im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angebrachte Ionenstromsonde (10) vorgesehen ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ionenstromsensor mit der Zündkerze kombiniert ist, wobei zwei Elektroden (18, 19) der Ionenstromsonde und

609813/0112 " ¹⁵ "

zwei Elektroden (16, 17) der Zündkerze auf einem 2 2 9 -, gemeinsamen Sockel (I5) aufgebracht sind, der in den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine einschraubbar ist.

15. Einrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die den Istwert für die Regelung liefernde Ionenstromsonde. (10, 18, 19) an den ersten Eingang der Vergleichseinrichtung (26) angeschlossen ist und daß ein die Einleitung des Zündvorganges in dem Brennraum der Brennkraftmaschine kennzeichnendes Signal, insbesondere über einen Impulsformer (21) an eine erste monstabile Kippstufe (22) angelegt ist, deren Kippzeit den Sollwert bildet, und daß die erste monostabile Kippstufe (22) mit einer zweiten monostabilen Kippstufe (23) verbunden ist, deren Ausgang an einen zweiten Eingang (25) der Vergleichseinrichtung (26) angeschlossen ist.

16. Einrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die den Istwert für die Regeleinrichtung liefernde Ionenstromsonde (12, 18, 19) an den ersten Eingang (27) der Vergleichseinrichtung (26) angeschlossen ist und daß ein eine bestimmte Drehwinkelstellung der Kurbelwelle kennzeichnendes Signal, insbesondere über einen Impulsformer (21) mit dem zweiten Eingang (25) der Vergleichseinrichtung (26) in Wirkverbindung steht. ·

17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das •eine bestimmte Drehwinkelstellung der Kurbelwelle kennzeichnende elektrische Signal an eine erste monostabile Kippstufe .(22) angelegt ist, deren Kippzeit den Sollwert bildet, und

609813/01 12 - 16 -

daß die erste monostabile Kippstufe (22) mit einer zweiten monostabilen Kippstufe (23) verbunden ist, deren Ausgang an einen zweiten Eingang (25) der Vergleichseinrichtung angeschlossen ist.

18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 15 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer des instabilen Schaltzustandes der ersten monostabilen Kippstufe (22) in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, insbesondere in Abhängigkeit von der Drehzahl und dem Saugrohrdruck veränderbar ist.

19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis l8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung (26) als RS-Flip-Plop ausgebildet ist.

20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung (26) insbesondere über einen Integrierer (30, 31) eine Kraftstoffaufbereitungseinrichtung zur Änderung des Kraftstoff-Luft-Mischungsverhältnisses beeinflußt.

21. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung (26) insbesondere über einen Integrierer (30, 31) ein Ventil in einer Abgasrückführungsleitung zur Änderung der Abgasrückführungsrate beeinflußt.

22. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß

609813/0112 - 17 -

die die Ionenströme in aufeinanderfolgenden Arbeitsspielen kennzeichnenden elektrischen Signale an eine Sample- und Hold-Schalteinrichtung zur Bildung von Signalen angelegt sind, welche die Schwankungen bzw. die relativen Schwankungen der Ionenströme kennzeichnen und daß dieses Istwertsignal an eine Vergleichseinrichtung zum Vergleich mit einem Sollwert angelegt ist, wobei in Abhängigkeit von der ermittelten Regeleinrichtung insbesondere über eine Integralverhalten aufweisende Stelleinrichtung eine Kraftstoffaufbereitungsanlage zur Änderung des Kraftstoff-Luft-Mischungsverhältnisses und/oder ein Stellglied zur Veränderung der Abgasrückführungsrate beeinflußbar ist.

$09813/0112

Le e rs e11 e