JP2019039429A - Device and method for controlling ignition system - Google Patents

Abstract

To provide a device and method for controlling an ignition system.SOLUTION: An internal combustion engine 10 includes a controller for at least one spark plug 40, and at least one sensor (46, 55) configured to record a combustion cycle dependent measurement. The controller is set up to start and/or end an ignition process of the ignition unit according to the measured value.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、内燃機関の点火システムを制御するための装置および方法に関する。   The present invention relates to an apparatus and method for controlling an ignition system of an internal combustion engine.

特に２ストロークまたは４ストローク燃焼機関などスパーク点火原理に従って動作する内燃機関は、点火システムを必要とし、点火システムは、点火スパークにより、燃焼の始動に必要な初期エネルギーを可燃性燃料混合物に供給する。この点火システムは、例えば点火プラグを含むことができる。従来、例えば２つの電極間でスパーク放電が生じる。同様に以下で考察して本発明に含める点火スパークの発生の別の原理は、コロナ放電システム、マイクロ波放電システム、または二重コイル点火システムである。   In particular, internal combustion engines that operate according to the spark ignition principle, such as two-stroke or four-stroke combustion engines, require an ignition system that provides the initial energy required for starting combustion to the combustible fuel mixture by means of the ignition spark. The ignition system can include, for example, a spark plug. Conventionally, for example, spark discharge occurs between two electrodes. Similarly, another principle of ignition spark generation discussed below and included in the present invention is a corona discharge system, a microwave discharge system, or a double coil ignition system.

特許文献１から、燃焼室内の圧力を測定するために一体型圧力測定要素を含む点火プラグが知られている。   From US Pat. No. 6,057,033, a spark plug is known that includes an integrated pressure measuring element for measuring the pressure in the combustion chamber.

どのような点火スパークシステムであれ摩耗を受けるが、特に、点火用のエネルギーがかなり長期間にわたって燃料−空気混合物に供給されるとき、場合によっては、より簡単な従来のスパーク放電システムよりもコロナ放電システムまたはマイクロ波放電システムにおいて摩耗が大きくなる。   Any ignition spark system is subject to wear, but in some cases, especially when ignition energy is supplied to the fuel-air mixture for a fairly long period of time, corona discharge may be more difficult than simpler conventional spark discharge systems. There is significant wear in the system or microwave discharge system.

ドイツ特許出願第６０ ２００６ ０００ ４９５ Ｔ２号明細書German patent application 60 2006 000 495 T2 specification

本発明の目的は、燃焼に必要な初期エネルギーを生成して提供するための新規のまたは改良されたシステムを提供することである。その際、摩耗の減少の問題を考慮する必要がある。この目的は、請求項１の特徴によって達成される。好ましい発展形態は、従属請求項の主題である。   It is an object of the present invention to provide a new or improved system for generating and providing the initial energy required for combustion. In doing so, it is necessary to consider the problem of reduced wear. This object is achieved by the features of claim 1. Preferred developments are the subject matter of the dependent claims.

内燃機関は、少なくとも１つの点火ユニット用、特に点火プラグ用の制御装置（ＥＣＵ＝エンジン制御ユニット）を備える。センサが、燃焼サイクル依存の測定値を記録するように構成され、制御装置が、上記測定値に応じて点火ユニットの点火プロセスを開始および／または終了するように構成される。その結果、燃焼室内で燃焼プロセスが十分に生じており、既に点火された混合物が燃焼の進行を行うことが特に保証されている場合、制御装置は点火を終了し、それによって電気エネルギーを節約することができ、さらに点火ユニットの摩耗も低減することができる。燃焼サイクル依存という概念は、特に、それが、燃焼の１サイクル中の燃焼の時間的状態を認識可能である測定値であることを表す。点火プロセス、特に点火スパークの終了は、終了を促す測定値が記録されたとの同じ燃焼サイクル中に行うことができる。点火プロセスの開始のために、好ましくは、１つまたは複数の以前の燃焼サイクルで得られた測定値がさらに（または排他的に）利用される。   The internal combustion engine comprises a control device (ECU = engine control unit) for at least one ignition unit, in particular for a spark plug. The sensor is configured to record combustion cycle dependent measurements, and the controller is configured to initiate and / or terminate the ignition process of the ignition unit in response to the measurements. As a result, if the combustion process is sufficiently occurring in the combustion chamber and the particularly ignited mixture is particularly guaranteed to carry out the combustion process, the control device terminates the ignition, thereby saving electrical energy. In addition, the wear of the ignition unit can be reduced. The concept of combustion cycle dependency represents in particular that it is a measurement that can recognize the temporal state of combustion during one cycle of combustion. The end of the ignition process, in particular the ignition spark, can take place during the same combustion cycle at which the measured value prompting the end was recorded. For the start of the ignition process, preferably the measurements obtained in one or more previous combustion cycles are additionally (or exclusively) used.

特に、制御装置は、燃焼の測定された状態条件に基づいて、エンジンの時間的および／または量的な燃料供給に関する制御値を決定するように構成されている。制御装置はまた、好ましくは、上記決定への追加の効果として、点火ユニットの点火プロセスを開始または終了するための制御値を提供するように構成することができる。さらに、同じ物理的計算ユニットが、燃料供給の決定を行うように構成されると共に、点火ユニットに関する制御値を提供するように構成されているときにも有利である。さらに、制御装置は、特に、例えば触媒処理、および／または排気ガス還流、新鮮空気管理、もしくは燃料供給による排気ガスの管理など、多くの他のタスクを引き受けることもできる。好ましくは、この制御はリアルタイムで行われる。エンジンの上記管理には、強力な計算ユニットが使用され、これらの計算の追加の結果として、点火プロセスの開始または終了に関する信号を得ることが可能である。したがって、この信号は、特に、それとは関係のない理由で以下に説明するＦＰＧＡを使用するときに、追加のハードウェア費用をかけずに得ることができる調整変数である。代わりに、この信号は、いずれにせよ既に使用されている制御装置のさらなる出力値である。   In particular, the controller is configured to determine a control value for the temporal and / or quantitative fuel supply of the engine based on the measured state condition of combustion. The controller can also preferably be configured to provide a control value for starting or terminating the ignition process of the ignition unit as an additional effect on the determination. Furthermore, it is advantageous when the same physical calculation unit is configured to make a fuel supply decision and to provide a control value for the ignition unit. In addition, the controller can also take on many other tasks, such as, for example, catalyst processing and / or exhaust gas recirculation, fresh air management, or exhaust gas management by fuel supply. Preferably, this control is performed in real time. For the above management of the engine, a powerful calculation unit is used, and as a result of these calculations it is possible to obtain a signal regarding the start or end of the ignition process. This signal is therefore an adjustment variable that can be obtained without additional hardware costs, especially when using the FPGA described below for reasons unrelated to it. Instead, this signal is in any case a further output value of the control device already in use.

特に、センサは圧力センサでよく、または複数のセンサが使用されるときには、それらのセンサは１つの圧力センサを含むことができる。圧力センサは安価に製造することができ、圧力は、燃焼の開始時に大きく変化し、したがって燃焼状態を認識するのに適した物理量とみなされる。   In particular, the sensor may be a pressure sensor, or when multiple sensors are used, they may include a single pressure sensor. The pressure sensor can be manufactured inexpensively, and the pressure varies greatly at the start of combustion and is therefore considered a physical quantity suitable for recognizing the combustion state.

あるいは、またはさらに、センサは、クランクシャフトでの力またはトルクを決定するように構成することができる。燃焼反応の開始は、圧力上昇を引き起こし、この圧力上昇は、負荷としてピストンに、さらにはクランクシャフトに作用する。クランクシャフトのトルクの変化、またはエンジンブロック内のクランクシャフトの軸受の支持力の変化のいずれかを測定することができる。あるいは、クランクシャフトの回転数の変化からトルクの変化を計算することができ、クランクシャフトの回転数は、対応する回転数センサによって決定される。   Alternatively or additionally, the sensor can be configured to determine a force or torque at the crankshaft. The start of the combustion reaction causes a pressure increase, which acts as a load on the piston and also on the crankshaft. Either the change in crankshaft torque or the change in bearing capacity of the crankshaft bearing in the engine block can be measured. Alternatively, a change in torque can be calculated from a change in the rotational speed of the crankshaft, and the rotational speed of the crankshaft is determined by a corresponding rotational speed sensor.

さらに、センサが静電容量センサであるときにも有利である。特に、このセンサは、少なくとも１つの電極を含むことができ、電極は、電気点火回路に一体化される。点火スパーク原理による点火装置では、使用される電極間に距離があり、容量性電界の変化によって点火開始について推論することができる。単純な点火プラグは、中央の中心電極を有すると共に、片側に径方向にずらして第２の電極を有する。角度オフセットを付けてさらなる測定電極を使用するとき、この電極は、例えば中心電極に対する電界を測定することができる。したがって、好ましくは、センサは、追加または代替として、電気点火回路に一体化されていない少なくとも１つの電極または２つの電極を備えることができる。   It is also advantageous when the sensor is a capacitive sensor. In particular, the sensor can include at least one electrode, which is integrated into the electrical ignition circuit. In the ignition device according to the ignition spark principle, there is a distance between the electrodes used, and the ignition start can be inferred by the change of the capacitive electric field. A simple spark plug has a central electrode at the center and a second electrode offset radially on one side. When using a further measuring electrode with an angular offset, this electrode can measure, for example, the electric field relative to the central electrode. Thus, preferably, the sensor can additionally or alternatively comprise at least one electrode or two electrodes that are not integrated in the electrical ignition circuit.

有利には、制御装置は、点火ユニットの点火の開始時点を燃焼の状態に応じて変える、特に所定の目標値よりも前に設定するように構成されている。従来知られている実施形態では、点火スパークは、クランクシャフトの位置に応じて、制御装置に記憶されている経験値に基づいて開始される。本発明による実施形態では、燃焼状態に関する実際の値を取得し、同じ点火の制御のために使用する、または後続の点火の１つもしくは複数で使用することが可能である。   Advantageously, the control device is arranged to change the starting point of ignition of the ignition unit according to the state of combustion, in particular before the predetermined target value. In previously known embodiments, the ignition spark is initiated based on experience values stored in the controller, depending on the position of the crankshaft. In an embodiment according to the present invention, the actual value for the combustion state can be obtained and used for the same ignition control, or used in one or more of the subsequent ignitions.

また、制御装置が、エンジンの温度に応じて、点火の開始および／または終了の時点を設定するように構成されているときにも有利である。これに関する一例は、コールドスタート制御であり、コールドエンジンの際に、例えば点火の開始を早める、および／または点火の終了を遅らせる。これは、燃焼依存の測定値と別の測定変数または制御変数との重畳に関する一例と理解される。   It is also advantageous when the control device is configured to set the start and / or end time of ignition depending on the temperature of the engine. One example in this regard is cold start control, which, for example, accelerates the start of ignition and / or delays the end of ignition during a cold engine. This is understood as an example of the superposition of combustion-dependent measurements with other measurement or control variables.

測定値も既に記録されている従来技術とは対照的に、ここでは、内燃機関のシリンダごとに、燃焼サイクルごとに１回現れる反復値である測定値が記録される。従来技術から、点火条件の制御も既に知られているが、サイクルの状態に関するそのような調整は知られていない。   In contrast to the prior art, in which the measured values are also already recorded, here, for each cylinder of the internal combustion engine, a measured value is recorded, which is a repeated value that appears once per combustion cycle. From the prior art, control of the ignition conditions is already known, but no such adjustment for the state of the cycle is known.

内燃機関、特に点火プラグの点火ユニットのリアルタイム制御のための方法において、センサは、エンジンサイクルに依存して、燃焼の状態に関する少なくとも１つの燃焼依存測定値を受信し、測定値は制御装置に伝送され、制御装置は、測定値を評価し、測定値に応じて点火ユニットの点火プロセスの開始および／または終了の時点を決定する。点火プロセスの開始および／または終了の時点を決定するために、特に同じシリンダの以前の点火プロセスからの経験値を利用することもできる。   In a method for real-time control of an internal combustion engine, in particular an ignition unit of a spark plug, depending on the engine cycle, the sensor receives at least one combustion-dependent measurement of the state of combustion and transmits the measurement to the control unit The controller then evaluates the measured value and determines the start and / or end time of the ignition process of the ignition unit according to the measured value. Empirical values from previous ignition processes, particularly for the same cylinder, can also be used to determine when the ignition process starts and / or ends.

特にコンピュータプログラムなどのコンピュータプログラム製品は、データキャリアに保存可能であり得るか、またはそこに保存することができ、ここで、本発明による内燃機関の制御装置において使用されるように、および／またはコンピュータプログラム製品を使用するときに本発明による方法を実施するように構成される。   In particular, a computer program product, such as a computer program, can be stored on or stored on a data carrier, where it is used in a control device of an internal combustion engine according to the invention and / or It is arranged to implement the method according to the invention when using a computer program product.

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を例示的に述べる。   Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

内燃機関の燃焼室を通る概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which passes along the combustion chamber of an internal combustion engine. 計算の簡単な流れ図である。It is a simple flowchart of calculation. 点火プラグの断面図である。It is sectional drawing of a spark plug.

図１に概略的に示される燃焼室は、シリンダ３０と、コネクティングロッドを介してクランクシャフト２５に接続されたピストン２０と、を備える燃焼室を示す。燃焼室の上部領域内、すなわちピストン２０の上部には、２つのバルブ３４および１つの点火プラグ４０が配置されている。点火プラグ４０は、図３に詳細に示されている。点火プラグ４０は、ねじ４５で燃焼室の壁に螺合されている。点火プラグ４０は、その下側に、中心電極４２および接地電極４３を含む。これらの電極４２、４３間の電流によって点火スパークが生成され、この点火スパークが、燃焼室内の可燃性ガス混合物を点火する。ねじ４５の領域内には軸方向スロット４８が設けられ、軸方向スロット４８は、燃焼室の内部から外部への流体連通を可能にする。このスロット４８の端部には、燃焼室外部の側に圧力センサ４６が配置されており、圧力センサ４６は、図３では単に概略ブロックとして示されている。圧力センサ４６は、環境に対して加圧封止式に封止されており、それにより、スロット４８を通して圧力センサ４６に連通される圧力が環境に到達できないようになっている。圧力センサ４６は、燃焼室の内圧を内燃機関１０の環境に対して封止するために外側エンクロージャを含む。エンクロージャの内部に、スロット４８と流体連通して、感圧素子、例えばピエゾ素子が配置されており、したがって、感圧素子は、スロット４８を通して伝達可能な圧力によって作動させることができる。圧力センサは、絶対圧センサとして構成することができる。この実施形態では、圧力センサは真空チャンバを含み、感圧素子は、真空に対する圧力を測定する。相対圧力センサの場合、圧力センサは環境と連絡することができ、それにより、環境圧力に対する圧力差が測定される。したがって、燃焼室、スロット４８内、さらには感圧素子での圧力変化が電位または電圧を引き起こし、この電位または電圧は、導電体（図示せず）を介して電子評価ユニットＥＣＵに伝達される。圧力センサ（図示されている）が点火プラグに一体化されている実施形態の代わりに、別個の圧力センサを燃焼室に組み込むことも可能である。好ましくは、圧力センサは、直接的な測定値を得るために、点火ユニットに直接隣接して配置されている。   The combustion chamber schematically shown in FIG. 1 shows a combustion chamber comprising a cylinder 30 and a piston 20 connected to the crankshaft 25 via a connecting rod. Two valves 34 and one spark plug 40 are arranged in the upper region of the combustion chamber, that is, in the upper part of the piston 20. The spark plug 40 is shown in detail in FIG. The spark plug 40 is screwed to the combustion chamber wall with a screw 45. The spark plug 40 includes a center electrode 42 and a ground electrode 43 on the lower side thereof. An ignition spark is generated by the current between the electrodes 42 and 43, and this ignition spark ignites the combustible gas mixture in the combustion chamber. An axial slot 48 is provided in the region of the screw 45, which allows fluid communication from the inside of the combustion chamber to the outside. At the end of the slot 48, a pressure sensor 46 is disposed on the outside of the combustion chamber, and the pressure sensor 46 is simply shown as a schematic block in FIG. The pressure sensor 46 is sealed in a pressure-sealing manner with respect to the environment, so that pressure communicated with the pressure sensor 46 through the slot 48 cannot reach the environment. The pressure sensor 46 includes an outer enclosure to seal the internal pressure of the combustion chamber from the environment of the internal combustion engine 10. A pressure sensitive element, such as a piezo element, is disposed within the enclosure in fluid communication with the slot 48, so that the pressure sensitive element can be actuated by a pressure that can be transmitted through the slot 48. The pressure sensor can be configured as an absolute pressure sensor. In this embodiment, the pressure sensor includes a vacuum chamber and the pressure sensitive element measures the pressure against the vacuum. In the case of a relative pressure sensor, the pressure sensor can communicate with the environment, whereby the pressure difference with respect to the environmental pressure is measured. Therefore, a pressure change in the combustion chamber, the slot 48 and also in the pressure sensitive element causes a potential or voltage, which is transmitted to the electronic evaluation unit ECU via a conductor (not shown). Instead of an embodiment in which a pressure sensor (shown) is integrated in the spark plug, a separate pressure sensor can be incorporated into the combustion chamber. Preferably, the pressure sensor is arranged directly adjacent to the ignition unit in order to obtain a direct measurement.

図２に、測定値の伝達が概略的に示されている。図２の左側で測定値から始まり、この測定値は、例えば上記の圧力でよい。この測定値は、評価電子ユニット、またはエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）に伝達される。ＥＣＵは、好ましくは、エンジンを制御するための中央コンピュータユニットである。ＥＣＵは、好ましくは、さらに多くのセンサに接続することができ、それらのセンサは、例えば、１つまたは複数の温度、排気ガス組成、導入される空気量、導入される燃焼量、または同様のパラメータを記録することができる。ＥＣＵは、そこから状態値を認識し、特性を決定する。そのような特性には、例えば、高圧段階におけるインデックス付きシリンダ平均圧力や、ランプスタートによる圧力プロファイルの傾きの勾配などが含まれる。燃焼室内での燃焼は、これらの測定値に応じてＥＣＵによって制御される。例えば、燃焼ガスまたは燃料の供給を調整または制御することもできる。これらのタスクの集合が、図２に上位概念「多様な制御」としてまとめられている。また、ＥＣＵは、例えば、カムシャフト制御、または直接的にバルブ制御のタスクを引き受けることができ、排気ガス再循環を制御することもできる。   FIG. 2 schematically shows the transmission of measured values. Starting from the measured value on the left side of FIG. 2, this measured value may be, for example, the pressure described above. This measured value is transmitted to the evaluation electronic unit or the engine control unit (ECU). The ECU is preferably a central computer unit for controlling the engine. The ECU can preferably be connected to even more sensors, such as one or more temperatures, exhaust gas composition, amount of air introduced, amount of combustion introduced, or the like Parameters can be recorded. The ECU recognizes the state value therefrom and determines the characteristics. Such characteristics include, for example, the indexed cylinder average pressure in the high pressure stage, the slope of the slope of the pressure profile due to the ramp start, and the like. Combustion in the combustion chamber is controlled by the ECU according to these measured values. For example, the supply of combustion gas or fuel can be adjusted or controlled. A set of these tasks is summarized in FIG. 2 as a superordinate concept “various controls”. Further, the ECU can take over the task of, for example, camshaft control or direct valve control, and can also control exhaust gas recirculation.

ＥＣＵのさらなる効果は、点火システム制御である。上述の特性または元の測定値から、例えば点火スパークの形態での初期エネルギーのさらなる供給をなくすことができる限り、どの時点から燃焼が安定しており持続的に進行するかを理解または認識可能である。その後、この時点は、点火プラグ４０へのさらなる電気エネルギーの供給を終了するために使用される。したがって、燃焼反応がすでに安定して進行しており、点火エネルギーによるさらなる発火によってさらなるまたは本質的な改善または加速が得られないときには、点火スパークを停止させることができる。点火プラグ、または一般に言うと点火装置での摩耗は通常、点火の持続時間に応じて決まる。必要でないときに点火プラグが停止されている場合、それに対応して摩耗が低減する。   A further effect of the ECU is ignition system control. From the above characteristics or original measurements, it is possible to understand or recognize from which point combustion is stable and continuously progressing, as long as further supply of initial energy, for example in the form of ignition sparks, can be eliminated. is there. This point is then used to terminate the supply of further electrical energy to the spark plug 40. Thus, the ignition spark can be stopped when the combustion reaction has already proceeded stably and no further or substantial improvement or acceleration is obtained by further ignition by ignition energy. Wear on a spark plug, or generally an igniter, is usually dependent on the duration of ignition. If the spark plug is stopped when not needed, wear is correspondingly reduced.

さらに、点火エネルギーが節約される。これには様々な利点がある。まず、車両内の電気消費機器はできるだけ最小限に抑えるべきであるという原則が成り立つ。なぜなら、各消費機器は、例えばジェネレータを介してドライブトレインからエネルギーを引き抜き、したがって全体的な効率、すなわち車両の動力関連の消費を悪化させるからである。点火装置に必要なエネルギーがより小さいとき、特にその構成要素をより小型で安価に設計することができる。これは、例えば点火コンデンサに関する。さらに、点火プロセスが早期の時点で終了されたため、対応するシリンダの最初の点火プロセスにおいて使用されなかった電気点火エネルギーは、同じシリンダの次のエンジンサイクルの第２の後続の点火プロセスにあるいは他のシリンダのために使用することができる。   Furthermore, ignition energy is saved. This has various advantages. First of all, the principle is that electricity consumption equipment in the vehicle should be kept to a minimum. This is because each consumer device draws energy from the drive train, for example via a generator, thus degrading the overall efficiency, ie the power-related consumption of the vehicle. When the energy required for the igniter is smaller, its components can be designed smaller and cheaper, in particular. This relates, for example, to an ignition capacitor. In addition, because the ignition process was terminated at an early point, the electrical ignition energy that was not used in the first ignition process of the corresponding cylinder will be transferred to the second subsequent ignition process of the next engine cycle of the same cylinder or other Can be used for cylinders.

通常、現代の内燃機関でのエンジン制御はリアルタイムで実施される。このために、ＥＣＵには大きくかつ高速の計算力が使用される。例えば、ＦＰＧＡを使用することができる。ＦＰＧＡ（すなわちフィールドプログラマブルゲートアレイ）は、論理回路をロードすることができるデジタル技術の集積回路である。これらの回路は、プログラマブル（論理）ゲートアレイを有し、したがって特別なタスクを非常に高速で実施するのに適している。高いエンジン回転数では各燃焼サイクルが相応に短いため、そのような高速が必要となる。典型的には燃焼条件の計算で得られる結果値として、点火スパークの点火に応じて炎発生が計算される。この結果値は、点火装置を停止するために使用することができる。あるいは、ＦＰＡＡ（フィールドプログラマブルアナログアレイ）を使用することもでき、ＦＰＡＡはアナログ計算に基づいている。   Normally, engine control in modern internal combustion engines is performed in real time. For this reason, a large and high-speed computing power is used in the ECU. For example, an FPGA can be used. An FPGA (or field programmable gate array) is a digital technology integrated circuit that can be loaded with logic circuits. These circuits have a programmable (logic) gate array and are therefore suitable for performing special tasks very quickly. Such high speeds are required because at high engine speeds each combustion cycle is correspondingly short. Typically, as a result value obtained by calculation of combustion conditions, flame generation is calculated according to ignition spark ignition. This result value can be used to stop the ignition device. Alternatively, FPAA (Field Programmable Analog Array) can be used, which is based on analog calculations.

あるいは、このような計算力がない用途では、同じシリンダにおける順次に行われる点火では基本的には同様の燃焼挙動が生じると言うことができるという簡略化した仮定をすることができる。したがって、測定する燃焼プロセスにおいてリアルタイムで使用することができるほど十分速くは得られない計算結果は、次のサイクルで使用して、点火を早期に終了させることができる。ここで測定された点火および燃焼条件は、次のサイクルのためにさらに使用することができる。このようにして、燃料供給など同様のフレームワーク条件を仮定して、点火活性化の持続時間を最適化する良好な結果をもたらす調整回路を得ることができる。この調整回路は、リアルタイム計算を行うことができる。リアルタイム計算は、本発明の文脈では、内燃機関の燃焼サイクルの測定値を与えられ、その燃焼サイクルを最適化するために使用される結果を提供する計算として理解される。リアルタイム計算は、場合によっては、結果が次の燃焼サイクルになってから使用される制御にも関連し得る。   Alternatively, in applications where there is no such computational power, a simplified assumption can be made that it can be said that basically the same combustion behavior occurs with sequential ignition in the same cylinder. Thus, calculation results that are not obtained fast enough to be used in real time in the combustion process being measured can be used in the next cycle to terminate ignition early. The ignition and combustion conditions measured here can be further used for the next cycle. In this way, assuming similar framework conditions such as fuel supply, an adjustment circuit can be obtained that provides good results for optimizing the duration of ignition activation. This adjustment circuit can perform real-time calculations. Real-time calculations are understood in the context of the present invention as calculations that are provided with measurements of the combustion cycle of an internal combustion engine and provide results that are used to optimize that combustion cycle. Real-time calculations may in some cases also relate to controls that are used after the result is in the next combustion cycle.

さらなる実施形態では、圧力センサ４０に代えてまたは圧力センサ４０に加えて、圧力センサ５５をクランクシャフトの軸受内または軸受付近に提供することができる。燃焼を開始するために点火スパークが行われる場合、ピストン２０は、図１とは異なり、上死点に近くなる。この場合、ピストンロッドは、ピストンおよびクランクシャフト２５の軸受軸線とほぼ同一直線上である。ピストンの端面に燃焼圧力が作用する。これは、クランクシャフトの支持力の増加をもたらす。したがって、そこで、すなわちクランクシャフトの軸受の下点で測定される力が増加する。そこで使用されるセンサは、ピエゾセンサでよい。あるいは、クランクシャフトの湾曲またはクランクシャフトの他の幾何学的変化を検出するセンサを使用することができる。   In further embodiments, a pressure sensor 55 may be provided in or near the bearing of the crankshaft instead of or in addition to the pressure sensor 40. When ignition spark is performed to start combustion, the piston 20 is close to top dead center unlike FIG. In this case, the piston rod is substantially collinear with the bearing axis of the piston and crankshaft 25. Combustion pressure acts on the end face of the piston. This leads to an increase in the bearing capacity of the crankshaft. Thus, there is an increase in the force measured at the lower point of the crankshaft bearing there. The sensor used there may be a piezo sensor. Alternatively, sensors that detect crankshaft curvature or other geometric changes in the crankshaft can be used.

さらなる代替実施形態では、クランクシャフトに加えられるトルクを認識するセンサが使用される。これは、従来知られているトルクセンサ、または対応するレバーアームによって同じ測定値に至ることができる力センサでよい。トルクの情報は、エンジン制御ユニットＥＣＵに非常に重要である。したがって、好ましくは多様な制御および調整目的のために既にＥＣＵに供給されているこの測定値を、点火プロセスの終了を決定するために使用することができる。   In a further alternative embodiment, a sensor that recognizes the torque applied to the crankshaft is used. This may be a conventionally known torque sensor or a force sensor that can reach the same measured value by a corresponding lever arm. The torque information is very important for the engine control unit ECU. Thus, this measurement, preferably already supplied to the ECU for various control and adjustment purposes, can be used to determine the end of the ignition process.

さらに、燃焼状態を認識するために点火ユニット、特に点火プラグ４０での電気値が記録される好ましい実施形態（図示せず）がある。まず、これに関して、接地電極４３と同様に、中心電極４２からある径方向距離に配置されたさらなる電極を使用することができる。この補助電極（図３には図示せず）は、実際の点火プロセスには組み込まれておらず、中心電極４２または接地電極４３に関して容量性電界を決定および／または測定するために使用される。実際の点火反応には、この補助電極は使用されない。むしろ、燃焼条件に応じて静電容量が変わることが確認された。したがって、例えば燃焼状態の開始前に、補助電極と基準電極との間に静電容量Ｃ１がある。燃焼反応の開始後、点火ユニットの領域におけるガス分子の機械的な活性（移動）が顕著に大きくなり、これが静電容量Ｃ２をもたらす。これらの静電容量Ｃ１とＣ２を比較することによって、燃焼プロセスを推論することができる。特に、第２の静電容量Ｃ２は、Ｃ１よりも小さい。   Furthermore, there is a preferred embodiment (not shown) in which the electrical value at the ignition unit, in particular the spark plug 40, is recorded in order to recognize the combustion state. First, in this regard, similar to the ground electrode 43, further electrodes arranged at a radial distance from the center electrode 42 can be used. This auxiliary electrode (not shown in FIG. 3) is not incorporated into the actual ignition process and is used to determine and / or measure the capacitive electric field with respect to the center electrode 42 or the ground electrode 43. This auxiliary electrode is not used for the actual ignition reaction. Rather, it was confirmed that the capacitance changes according to the combustion conditions. Therefore, for example, before the start of the combustion state, there is a capacitance C1 between the auxiliary electrode and the reference electrode. After the start of the combustion reaction, the mechanical activity (movement) of the gas molecules in the region of the ignition unit is significantly increased, which leads to a capacitance C2. By comparing these capacitances C1 and C2, the combustion process can be inferred. In particular, the second capacitance C2 is smaller than C1.

また、燃焼状態に応じた電極４２、４３間の電流の強い関連性がある。点火プロセスの開始前、この電流は非常に小さい。点火プロセスの開始後、かつ燃焼状態の開始前に、電流はかなり大きな値を取り、燃焼反応の開始後に再び測定可能に変化する。この変化、すなわち好ましくは特定の減少を、接続された測定デバイスによって検出して、点火プロセスの終了の決定に直接使用することができる。   Further, there is a strong relationship between the currents between the electrodes 42 and 43 according to the combustion state. Prior to the start of the ignition process, this current is very small. After the start of the ignition process and before the start of the combustion state, the current takes a considerable value and changes measurable again after the start of the combustion reaction. This change, preferably a specific decrease, can be detected by the connected measuring device and used directly in determining the end of the ignition process.

いくつかの実施形態では、点火スパークの開始後、ガス混合物が最適に燃焼するまでに典型的には１〜２ｍｓかかることがあり、この時点から、駆動に理想的な圧力が発生する。したがって、ピストンの上死点の直前に点火スパークを開始する。点火は、例えば上死点の１ｍｓ前に行うことができる。既に説明したように、燃焼が安全に始まるとすぐに点火は終了する。したがって、特に、電子制御装置は、±３００μｓよりも正確、特に±１００μｓよりも正確な時間的精度で点火を終了するように構成すべきである。   In some embodiments, it may typically take 1-2 ms for the gas mixture to optimally burn after the start of the ignition spark, from which point the ideal pressure for driving is generated. Therefore, the ignition spark is started immediately before the top dead center of the piston. Ignition can be performed, for example, 1 ms before top dead center. As already explained, the ignition ends as soon as the combustion starts safely. Therefore, in particular, the electronic control device should be configured to terminate the ignition with a temporal accuracy that is more accurate than ± 300 μs, in particular more accurate than ± 100 μs.

１０ エンジン
２０ ピストン
２５ クランクシャフト
３０ シリンダ
３４ バルブ
４０ 点火プラグ
４５ ねじ
４６ 圧力センサ
５５ 圧力センサ
ＥＣＵ エンジン制御ユニット DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Engine 20 Piston 25 Crankshaft 30 Cylinder 34 Valve 40 Spark plug 45 Screw 46 Pressure sensor 55 Pressure sensor ECU Engine control unit

Claims (10)

内燃機関（１０）の少なくとも１つの点火ユニット（４０）用、特に点火プラグ用の制御装置（ＥＣＵ＝エンジン制御ユニット）を備える内燃機関（１０）であって、
前記内燃機関（１０）は、燃焼サイクルに応じた測定値を記録するように構成されている少なくとも１つのセンサ（４６、５５）を備え、前記制御装置（ＥＣＵ）は、前記測定値に応じて前記点火ユニット（４０）の点火プロセスを開始および／または終了するように構成されている、
ことを特徴とする内燃機関（１０）。 An internal combustion engine (10) comprising a control device (ECU = engine control unit) for at least one ignition unit (40) of the internal combustion engine (10), in particular for a spark plug,
The internal combustion engine (10) includes at least one sensor (46, 55) configured to record a measured value according to a combustion cycle, and the control device (ECU) is configured to respond to the measured value. Configured to start and / or end the ignition process of the ignition unit (40);
An internal combustion engine (10) characterized by the above. 前記制御装置（ＥＣＵ）は、前記燃焼の測定された状態条件に基づいて、前記エンジンの時間的および／または量的な燃料供給に関する制御値を決定するように構成され、さらに、上記決定の追加の結果として、前記点火ユニット（４０）の点火プロセスを終了するための制御値を提供するように構成され、
特に、
同じ物理的計算ユニットは、燃料供給の決定を行うように構成され、また、前記点火ユニット（４０）のための前記制御値を提供するように構成されている、
請求項１に記載の内燃機関（１０）。 The controller (ECU) is configured to determine a control value for temporal and / or quantitative fuel supply of the engine based on the measured state condition of the combustion, and further to add the determination Is configured to provide a control value for terminating the ignition process of the ignition unit (40),
In particular,
The same physical calculation unit is configured to make a fuel supply decision and is configured to provide the control value for the ignition unit (40),
The internal combustion engine (10) according to claim 1. 前記センサ（４６、５５）は、圧力センサを含む、
請求項１または２に記載の内燃機関（１０）。 The sensors (46, 55) include pressure sensors,
The internal combustion engine (10) according to claim 1 or 2. 前記センサは、前記内燃機関（１０）のクランクシャフトでの力またはトルクを測定するように構成され、および／または、少なくとも１つの信号を測定するように構成され、前記信号から前記値が決定可能である、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関（１０）。 The sensor is configured to measure force or torque at the crankshaft of the internal combustion engine (10) and / or is configured to measure at least one signal, from which the value can be determined Is,
The internal combustion engine (10) according to any one of claims 1 to 3. 前記センサは、静電容量センサであり、特に、前記センサは、少なくとも１つの電極を備え、前記電極は、前記電気点火回路に一体化される、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関（１０）。 The sensor is a capacitance sensor, in particular the sensor comprises at least one electrode, the electrode being integrated in the electrical ignition circuit;
The internal combustion engine (10) according to any one of claims 1 to 3. 前記制御装置（ＥＣＵ）は、前記点火ユニット（４０）の点火の開始時点を前記燃焼の状態に応じて変える、特に所定の目標値よりも早めるように構成されている、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関（１０）。 The control device (ECU) is configured to change the ignition start time of the ignition unit (40) according to the state of combustion, in particular, to advance earlier than a predetermined target value.
The internal combustion engine (10) according to any one of claims 1 to 5. 前記制御装置は、前記エンジンの温度に応じて、前記点火の開始および／または終了の時点を設定するように構成されている、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関（１０）。 The control device is configured to set a start time and / or an end time of the ignition according to a temperature of the engine.
The internal combustion engine (10) according to any one of claims 1 to 6. 前記測定値は、前記内燃機関のシリンダごとに、燃焼サイクルごとに１回反復する値である、
請求項１〜７のいずれか一項に記載の内燃機関（１０）。 The measured value is a value that repeats once every combustion cycle for each cylinder of the internal combustion engine.
The internal combustion engine (10) according to any one of claims 1 to 7. 内燃機関（１０）、特に点火プラグの点火ユニット（４０）のリアルタイム制御のための方法であって、センサ（４６、５５）は、エンジンサイクルに依存して、前記燃焼の状態に関する少なくとも１つの燃焼依存測定値を受信し、前記測定値が前記制御装置（ＥＣＵ）に伝送され、前記制御装置（ＥＣＵ）は、前記測定値を評価し、前記測定値に応じて前記点火ユニットの点火プロセスの開始および／または終了の時点を決定し、
特に、
前記点火プロセスの開始および／または終了の時点を決定するための影響因子として、同じ燃焼サイクルの測定値および／または同じシリンダの以前の点火プロセスの測定値が利用される、
方法。 A method for real-time control of an internal combustion engine (10), in particular an ignition unit (40) of a spark plug, wherein the sensors (46, 55) depend on the engine cycle and at least one combustion related to the state of combustion. A dependent measurement value is received, the measurement value is transmitted to the control unit (ECU), the control unit (ECU) evaluates the measurement value and initiates an ignition process of the ignition unit according to the measurement value And / or determine when to end,
In particular,
The same combustion cycle measurement and / or the previous ignition process measurement of the same cylinder are used as influencing factors for determining the start and / or end time of the ignition process,
Method. データキャリアに記憶可能であり、および／または記憶され、請求項９に記載の方法を実施するために内燃機関（１０）の制御装置（ＥＣＵ）で使用されるように構成されたコンピュータプログラム製品。   Computer program product storable and / or stored on a data carrier and configured to be used in a control unit (ECU) of an internal combustion engine (10) to carry out the method according to claim 9.