EP0687342A1 - Verfahren zum fördern der verbrennung in einer brennkraftmaschine und vorrichtung zur ausübung dieses vefahrens - Google Patents

Verfahren zum fördern der verbrennung in einer brennkraftmaschine und vorrichtung zur ausübung dieses vefahrens

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EP0687342A1
EP0687342A1 EP94908967A EP94908967A EP0687342A1 EP 0687342 A1 EP0687342 A1 EP 0687342A1 EP 94908967 A EP94908967 A EP 94908967A EP 94908967 A EP94908967 A EP 94908967A EP 0687342 A1 EP0687342 A1 EP 0687342A1
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EP
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combustion
cylinder
combustion engine
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measured values
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    • G01N27/626—Investigating 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
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    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion
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    • F01N3/2013—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means
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    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the invention relates to a method for promoting combustion in an internal combustion engine, in which measured values of the combustion gases for: t (temperature), p (pressure), s (flow rate) and for the content of 0 2 (oxygen), CO (carbon monoxide), HC (hydrocarbon) and / or E ⁇ O (water vapor) can be determined as a function of the combustion cycle of the respective assigned cylinder and a control variable for the internal combustion engine can be derived from the measured values obtained, and a device for Practice this procedure.
  • a device is known from German utility model 9202967 (lawyer file: P 69 418) in which the catalytic afterburning of the exhaust gases is controlled by measurement values obtained in the exhaust gas lines of the individual cylinders.
  • this object is achieved in that the measurements take place inside a cylinder, and in terms of the device is achieved in that at least one probe for carrying out the aforementioned measurement is arranged inside a cylinder.
  • a central function of the internal combustion engine is actuated for the combustion order, which thus relates to all cylinders.
  • a combined measured value is calculated from the measured values of all cylinders obtained in individual cylinders and that the combustion of the internal combustion engine is controlled as a function of the combined measured value.
  • the ignition insert can be controlled depending on the valve cycle.
  • a preferred method for improving the combustion is characterized in that combustion air is fed upstream of an analytical afterburning from the outside into the exhaust gas stream as a function of the measurement values obtained.
  • a probe arranged according to the invention in the interior of a cylinder is preferably arranged in the immediate vicinity of the candle of the associated cylinder and / or in the immediate vicinity of the exhaust of the cylinder in question.
  • the probe is preferably a particle sensor, on the active surface of which is used to measure the loading of a medium with measuring particles, these are deposited from the medium flowing past the probe and then measured and eliminated in the precipitation.
  • the active surface can consist of electrically conductive metal, preferably because it is more sensitive, the active surface consists of electrically conductive non-metal. It is recommended that at least the part of the probe that forms the active surface consists of the electrically conductive non-metal.
  • the invention relates to a method for improving the combustion in an internal combustion engine equipped with a plurality of cylinders, in which the exhaust gases are fed via the individual lines assigned to the individual cylinders to a common exhaust gas line and are then subjected to a catalytic afterburning, and the time profile for one Quality of the combustion meaningful measured value is measured in the individual lines and, depending on the measured values obtained, the combustion in the associated cylinder is controlled, and a device for performing this method.
  • the object of the invention is to improve the intervention options for controlling the combustion in the interest of better utilization of the fuel and avoidance of harmful exhaust gases. This object is achieved by measuring the ionization.
  • a manufacturing process for the heteropullerenes also called spheres is e.g. in DE-A-4114536 or EP-A-0 528214.
  • foreign atoms preferably H, Li, Na, K, Pd, Rb, Cs and / or Fr, be added to the fullerene or fullerite by doping, incorporation, addition and / or admixture to favor the electrical power line.
  • Electrically conductive, preferably superconductive ceramic is preferably used as the non-metal for the probes in question or the particle sensor.
  • a combined measured value can be calculated from the measured values of all cylinders obtained in the individual lines and, depending on this combined measured value, the combustion of the internal combustion engine can be controlled, for example, settings made that affect all cylinders, such as changing the speed, for example. whereas when the combustion of the individual cylinders is controlled, only settings relating to this cylinder are made, for example on the ignition delay, on the fuel injection, on the combustion air supply or the like.
  • the optimal function of the combustion in the internal combustion engine and / or the catalytic afterburning is also expressed in other measured values of the exhaust gases, in particular the temperature t, the pressure p, the flow rate s, the acid content 0 2 , the carbon monoxide content CO, the hydrocarbon content HC and the water vapor content H2O. These values or some of them can be measured in addition to the degree of ionization at one or more measuring points provided for the degree of ionization and can also be used to control the internal combustion engine and / or the catalytic afterburning.
  • the probes provided for the measurement can be permanently installed in the individual lines or exhaust gas lines concerned.
  • a different configuration is also recommended, whereupon an intermediate flange is screwed into an exhaust line or individual line, in which one or more measuring lines for associated measuring probes arranged in the intermediate flange for measuring the exhaust gas flow are laid.
  • the intermediate flange offers the advantage that the measurement together with the intermediate flange can easily be exchanged or retrofitted if this proves to be necessary.
  • the ionization is expediently determined by measuring the conductivity of the exhaust gas.
  • a preferred embodiment for this is characterized in that the measuring section is the space through which exhaust gas flows between two poles connected to different voltages, one of which can also be given by the mass potential formed by the exhaust gas line.
  • the electrically active surface of such an electrode can consist of conductive metal, for example copper.
  • foreign atoms preferably H, Li, Na, K, Pd, Rb, Cs and / or Fr, be added to the fullerene by doping, incorporation, addition and / or admixture to favor the electrical power line.
  • FIG. 1 shows schematically an internal combustion engine equipped with probes according to the invention
  • FIGS. 2 and 3 each show a diagram for the operation of this internal combustion engine
  • FIG. 8 schematically shows an internal combustion engine
  • FIGS. 9 and 10 each show a diagram for the operation of this internal combustion engine
  • Figure 11 shows an intermediate flange in section
  • Figure 12, 13 u. 14 probes according to the invention in section, as they can be used to measure the ionization according to Figures 1 to 4.
  • 5 denotes an internal combustion engine equipped with four cylinders 1 to 4.
  • the exhaust gases from these cylinders 1 to 4 flow over individual lines 6 to 9 assigned to the individual cylinders into an exhaust gas manifold 10.
  • a catalyst 11 to 14 is provided in each of the individual lines 6 to 8 and a catalyst 15 in the collecting line 11 to 15 are used for the catalytic afterburning of the exhaust gases.
  • Additional heaters 16 to 20 are assigned to the catalysts.
  • Measuring probes 76 to 79 are arranged in the cylinders.
  • Measuring probes 21 to 28 are arranged in the individual lines 6, 7, 8 and 9, upstream close behind the outlet from the associated cylinders 1 to 4 and upstream of the associated catalyst 11 to 14.
  • Further measuring probes 29 and 30 are arranged upstream and downstream of the catalytic converter 15 in the exhaust gas manifold 10, specifically downstream of all the mouths of the individual lines. All of these measuring probes are connected to a computing and control device 41 via measuring lines 31 to 40 and 72 to 75. The measuring probes 21 to 30 or individual ones can also be omitted.
  • control lines originate from the computing and control device, specifically control lines 42 to 4 ' 5 for individually controlling the combustion in the individual cylinders.
  • Control lines 46, 47, 48, 49, 50 for individually controlling the additional heaters 16 to 20, a control line 51 for controlling the operation of the internal combustion engine 5 and control lines 52 to 56 for controlling valves 67 to 61.
  • valves 57 to 61 are provided in gas lines 62 to 66. These gas lines open into the individual lines and into the collecting lines, specifically the gas line 62 into the individual line 6, the gas line 63 into the individual line 7, the gas line 64 into the individual line 8, the gas line 65 into the individual line 9 and the gas line 66 into the collecting line ⁇ line 10.
  • the gas lines lead to the internal combustion engine 5 and are connected there in a manner not shown to the combustion air supply, so that when the associated valve, for example the valve 57, is opened, combustion air into the associated line, for example the Individual line 6 flows in a quantity flow that is dependent on the degree of opening of the valve in question, which is obviously differentiated for this purpose.
  • the measuring probes 21 to 30 depicted each symbolize several measuring probes for themselves, which are then connected to the computing and control device 41 via correspondingly provided, individual measuring lines. These are measuring probes for measuring t, p, s and for the content of 0 2 , CO, HC and H 2 0. For the sake of simplicity, only one measuring probe and one will be used below. associated measurement value spoken, although there can be several measuring devices for different measurement values at each measuring point and a corresponding number of measurement values can be obtained.
  • the design of the probes for measuring t, p and s is conventional. The design of the probes for measuring the contents of 0 2 , CO, HC and H 0 is described below with reference to FIGS. 5 to 7.
  • the measured values obtained in the individual lines serve to control the combustion in the associated cylinder and the associated catalytic converter for the purpose of optimization. They also serve to calculate combined measured values which, like the measured values obtained in the manifold 10 or instead of these, can serve to control the combustion in the internal combustion engine 5 and in the catalytic converter 15, for the purpose of optimization.
  • the combustion in the individual cylinders can be controlled by individually adjusting the ignition delay, the injection, the combustion air supply or the like.
  • the combustion of the internal combustion engine can be controlled by adjusting the ignition, the injection of the combustion air supply, speed change or the like.
  • the afterburning in the catalytic converters is controlled by adjusting the associated additional heating 16 to 20 and / or the combustion air supply by adjusting the associated valves 57 to 61.
  • the characteristic curve repeats itself with constant operation from combustion cycle to combustion cycle and looks similar for the other cylinders.
  • the fine structure of this characteristic provides information about the combustion process in the associated cylinder and thus the possibility of a very differentiated readjustment of the combustion in the associated cylinder or in the internal combustion engine mentioned and also the associated afterburning.
  • Ml; Ml; 9 a very fast measuring device is required. In view of the high cycle rate in modern internal combustion engines, this may not be available. In this case, one makes use of an extended cycle of the measurements, which are provided under the permissible requirement that several successive combustion processes in one and the same cylinder are identical within the scope of the accuracy considered here.
  • the measuring points of the successive clocks Bl; l, B2; l, B3; l, .... Bn; 1 designated as follows:
  • the first measuring point of B2; l is designated M2; l, the next with M2; 2 and so on until M2; 9.
  • the corresponding measuring points of the next cycle B3; l are M3; l to M3; 9 and so on, wherein the first index denotes the sequence number of the cycle under consideration and the second index denotes the measuring point within the cycle concerned.
  • the measuring points Ml; M to Ml; 9 is determined, but the characteristic curve is determined, on the basis of the measuring points Ml; l, M3; l, M5; l, M7; l and so on until Ml7; l, as shown in parentheses in Figure 3.
  • There is a time interval between the measuring points Ml; l and M3; 2 which is somewhat larger than two cylinder cycles. This distance can be increased further by increasing to a large number of cylinder cycles, for example to a hundred cylinder cycles, instead of two cylinder cycles.
  • This time offset can be designed differently for the individual different measurements, for example the measurement of the 02 content and the measurement of the temperature for one and the same cylinder, in accordance with the different response speed and recovery time of the various measuring devices.
  • the cylinder pot is designated 85, the piston 84, a spark plug 83 and an exhaust 81 and 82.
  • the measuring probe 76 is arranged in the immediate vicinity of the exhaust 82.
  • a probe 76a can be arranged in the immediate vicinity of the spark plug 83, which is then connected to the computing and control device 41 by a measuring line 72a.
  • the probe 101 from FIG. 5 consists of a copper core 102 into which a heating rod 103 is embedded.
  • the copper core 102 is connected to an electrical control generator 105 via an electrical line 104 and the heating element 103 is connected to a current source 106.
  • the front end of the probe, around which the medium 107 to be measured flows, is coated with a layer 108 of electrically conductive non-metal.
  • two electrodes 111, 112 made of copper are provided, which are connected to a control generator 113. Both electrodes 111 and 112 are each contacted with an electroacoustic transducer 114, 115, which are also connected to the control generator 113.
  • the two electrodes are arranged flat opposite one another and there is a gap 116 between them.
  • the electrodes are coated with a coating 117, 118 made of non-metal, specifically in the exemplary embodiment made of electrically conductive polymer capsule.
  • an electrical potential is generated on the free surfaces of the coatings 117, 118, which promotes the precipitation of the measuring particles from the medium flowing through the gap 116 there.
  • the precipitation is then measured by determining the dielectric constant and the ohmic resistance and, after the measurement, blown off by briefly switching on the two electroacoustic transducers 114, 115. The measurement is then repeated.
  • FIG. 7 shows a probe 120 which is solid and consists of electrically conductive non-metal throughout.
  • the probe 120 is contacted with an electroacoustic transducer 121, has an electrical heating element 122 in its interior and is electrically connected to a control generator 124, from which the transducer 121 and the heating element 122 are also controlled or excited.
  • the non-metal of layer 108 from FIG. 5 and the material of probe 120 from FIG. 7 are preferably These are conductive fullerene or fulleride.
  • the probe or its active surface can consist of electrically conductive metal.
  • 5 denotes an internal combustion engine equipped with four cylinders 1 to 4.
  • the exhaust gases from these cylinders 1 to 4 flow over individual lines 6 to 9 'assigned to the individual cylinders into an exhaust gas manifold 10.
  • a catalyst 11' to 14 is provided in each of the individual lines 6 to 8 and a catalyst 15 in the collecting line Catalysts 11 'to 15 are used for the catalytic afterburning of the exhaust gases.
  • the gas lines lead to the internal combustion engine 5 * and are connected there in a manner not shown to the combustion air supply, so that when the associated valve, for example valve 57, is open, combustion air is fed into the associated line spieltagen the single line 6 flows namely in a Meng ⁇ nfluß which depends, "'the of ⁇ differentiated for this purpose on the degree of opening of the respective valve is parently.
  • the measuring probes 21 to 30 shown symbolize, each individually, several measuring probes, which are then connected to the computing and control device 41 via correspondingly provided, individual measuring lines. These are measuring probes for measuring the ionization of the exhaust gases and possibly also for measuring t, p, s and for the content of 0 2 , CO, HC and H 2 0. For the sake of simplicity, only one measuring probe and an associated measured value, although there may be several measuring devices for different measured values at each measuring point and a corresponding number of measured values can be obtained.
  • the measured values obtained in the individual lines serve to control the combustion in the associated cylinder and the associated catalytic converter for the purpose of optimization. They also serve to calculate combined measured values which, like the measured values obtained in the manifold 10 or instead of these, can serve to control the combustion in the engine and the catalytic converter 15, for the purpose of optimization,
  • the combustion in the individual cylinders can be controlled by individually adjusting the ignition delay, the injection, the combustion air supply or the like.
  • Control of combustion of the combustion Engine can be done by adjusting the ignition, the injection of the combustion air supply, speed change or the like.
  • T he M eßagonist in the manifold 10 are either recovered konti ⁇ ously or in a sufficient clock sequence.
  • the measured values in the individual lines are obtained as a function of time depending on the course of the combustion cycle, as will now be explained in detail with reference to FIGS. 9 and 10.
  • the characteristic curves K1 to K4 symbolize the cycle sequence of the cylinders 1 to 4.
  • the first combustion cycle of the cylinder 1 under consideration is designated by B1; With Bl; 2, the first combustion cycle under consideration of the cylinder 2 'is designated.
  • B2; 1 denotes the second combustion cycle of the cylinder 1 under consideration and so on, the first index continuously indicating the combustion cycle and the second index the cylinder in question.
  • the measurement points Ml; l to Ml; 9 are provided, which are evenly distributed over a period of time assigned to the combustion cycle B; l, this period of time being dimensioned such that it comprises the time of the associated exhaust gas from impact from this cylinder for the combustion cycle under consideration.
  • the output begins shortly before the time corresponding to Ml; l and ends shortly after the Ml; 9 corresponding time.
  • the measuring section 70 which by the measuring points Ml; M to Ml; 9 is determined, the exhaust gas quality changes
  • the corresponding measuring points of the next cycle B3; l are marked with M3; l to M3; 9 and so on, wherein the first index denotes the sequence number of the cycle under consideration and the second index denotes the measuring point within the cycle concerned.
  • the measuring points Ml; M to Ml; 9 is determined, but the characteristic curve is determined, on the basis of the measuring points Ml; l, M3; l, M5; l, M7; l and so on until M17; 1, as is shown in brackets in FIG. There is a time interval of a fraction of the cylinder cycle between the measuring point M1 and the measuring point M2.
  • This time offset can be designed differently for the individual different measurements, for example the brass of the 02 content and the measurement of the temperature for one and the same cylinder, in accordance with the different response speed and recovery time of the various measuring devices.
  • FIG. 14 shows a probe 120 which is solid and consists of electrically conductive non-metal throughout.
  • T he Son d e 12 ⁇ ' is contacted with an electro-acoustic transducer 121 includes rod 122 in its interior an electric Schu ⁇ and is electrically connected to a control generator 124' is Schlos sen from which also the transducer 121 'and the heater 122 is driven or is excited.
  • the non-metal of the layer 108 from FIG. 12 and the material of the probe 12 ⁇ 'and FIG. 1.4 is preferably made of fullerene or fullerite made conductive.
  • fullerene Cg Q For reasons of thermal stability, it is advisable to use giant fullerenes or fibrous fuller bulbs with an onion skin structure. Instead, however, less thermally resistant materials can be used, for example fullerene Cg Q , if the probes are provided with appropriate cooling 125 or 126 with coolant supply 121 'or 128. In the exemplary embodiment according to FIG. 7, the cooling 126 'is then operated alternately with the heater 122'. The ionization is measured with the probe according to FIG. 13 by conductivity measurement on the exhaust gas flowing in the gap 116. In the probes according to FIGS. 12 and 14, the second pole is formed by the mass potential formed by the metal exhaust pipe and the ionization by mass current determined by the current flowing when the voltage is applied from the probe according to FIGS. 12 and 14.
  • the probe or its active surface can consist of electrically conductive metal.

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Abstract

Zur Verbesserung der Verbrennung in einer Brennkraftmaschine werden im Inneren eines Zylinders gewonnene Meßwerte für Temperatur, Druck, Strömungsgeschwindigkeit sowie den Gehalt an O2, CO, HC und/oder H2O herangezogen.

Description

BESCHREIBUNG
Verfahren zum Fördern der Verbrennung in einer Brennkraft¬ maschine und Vorrichtung zur Ausübung dieses Vefahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fördern der Ver¬ brennung in einer Brennkraftmaschine, bei dem Meßwerte der Verbrennungsgase für-:t (Temperatur), p (Druck), s (Strömungsge- schwindigkeit ) und für den Gehalt an 02 (Sauerstoff), CO (Kohlenmonoxyd) , HC (Kohlenwasserstoff) und/oder E^O ( Wasser dampf ) , in zeitlicher Abhängigkeit vom Verbrennungstaktverlauf des jeweils zugeordneten Zylinders ermittelt werden und aus den gewonnenen Meßwerten eine Steu¬ ergröße für die Brennkraftmaschine abgeleitet wird, und eine Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens.
Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 9202967 (Anwalts -Akte: P 69 418) ist eine Vorrichtung bekannt, bei der die kataly- tische Nachverbrennung der Abgase durch in den Abgasleitun- gen der einzelnen Zylinder angeordneten Sonden gewonnenen Meßwerten angesteuert wird.
Zur Förderung der Verbrennung sind möglichst aktuelle Me߬ werte wünschenswert und diese zu gewinnen, ist Aufgabe der Erfindung. Diese Aufgabe wird verfahrensmäßig dadurch gelöst, daß die Messungen im Inneren eines Zylinders erfolgen, und vorrichtungsmäßig dadurch gelöst, daß minde¬ stens eine Sonde zur Durchführung der genannten Messung im Inneren eines Zylinders angeordnet ist.
In vielen Fällen wird zur Verbrennungsf Order ung eine zentra¬ le Funktion der Brennkraftmaschine angesteuert, die sich al¬ so auf alle Zylinder bezieht. Für diesen Fall empfiehlt es sich, daß aus den in einzelnen Zylindern gewonnenen Meßwer¬ ten aller Zylinder ein kombinierter Meßwert errechnet wird und daß in Abhängigkeit von dem kombinierten Meßwert die Verbrennung der Brennkraftmaschine angesteuert wird. Zur Verbrennungsförderung kann zum Beispiel der Zündeinsatz angesteuert werden in Abhängigkeit von Ventiltakt. Ein be¬ vorzugtes Verfahren zur Verbesserung der Verbrennung ist da¬ durch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von gewonnenen Meßwerten Verbrennungsluft stromaufwärts einer αtalytischcn Nachverbrennung von außen in den Abgasstrcm zugeführt wird.
Eine nach der Erfindung im Inneren eines Zylinders angeord¬ nete Sonde ist vorzugsweise in unmittelbarer Nachbarschaft der Kerze des zugehörigen Zylinders angeordnet und/oder in unmittelbarer Nähe des Auspuffs des betreffenden Zylinders angeordnet.
Als Sonde ist bevorzugt ein Partikelsensor, auf dessen akti¬ ver Oberfläche zum Messen der Beladung eines Mediums mit Meßpartikeln diese aus dem an der Sonde vorbeiströmenden Me¬ dium niedergeschlagen werden und dann im Niederschlag ver¬ messen und beseitigt wird.
Bei einem solchen Partikelsensor oder .einer anderen elek¬ trisch betriebenen Sonde kann die aktive Oberfläche aus elektrisch leitendem Metall bestehen, vorzugsweise, weil sensibler, besteht die aktive Oberfläche aus elektrisch lei¬ tendem Nichtmetall. Dabei empfiehlt es sich, daß mindestens der die aktive Oberfläche bildende Teil der Sonde massiv aus dem elektrisch leitenden Nichtmetall besteht.
Als Nichtmetall sind vorzugsweise Käfigmoleküle eingesetzt, insbesondere Fullerene aus sphärisch angeordneten C-Atomen - vorzugsweise mit der chemischen Summenformel XrC2n. mit: X = Pd, Rb, Cs und/oder Fr; r = 0, 1, 2 ; n = 16, 17, 18 und/oder daraus abgeleitete Fullerite und/oder Fullerenderi- vate und/oder Heterofullerene und/oder Heterofullerenfrag en- te. Die Erfindung- betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Verbrennung in einer mit mehreren Zylindern ausgestatteten Brennkraftmaschine, bei der die Abgase über den einzelnen Zylindern zugeordnete Einzelleitungen einer gemeinsamen Ab¬ gasleitung zugeleitet und dann einer katalytischan Nachver¬ brennung unterworfen werden und der zeitliche Verlauf eines für die Qualität der Verbrennung aussagefähigen Meßwertes in den Einzelleitungen gemessen wird und in Abhängigkeit von den gewonnenen Meßwerten die Verbrennung in dem jeweils zu¬ gehörigen Zylinder angesteuert wird, und eine Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens.
Aus DE P 4136911.4 (Anwalts-Akte: P 69 401) ist es bekannt, zu diesem Zweck t (Temperatur), p (Druck), s (Strömungsge¬ schwindigkeit) und den Gehalt an O2 Sauerstoff, CO Kohlenmonoxyd, CH Kohlenwasserstoff und/oder H^O Wasserdampf zu messen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Eingriffsmöglichkeiten zur Steuerung der Verbrennung im Interesse einer besseren Aus¬ nutzung des Brennstoffes und einer Vermeidung schädlicher Abgase zu verbessern. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Ionisierung gemessen wird.
Ein Herstellverfahren für die auch Spheren genannten Hetero- fullerene ist z.B. in der DE-A-4114536 oder EP-A-0 528214 beschrieben.
Dabei empfiehlt es sich, daß zur Begünstigung der elektri¬ schen Stromleitung Fremdatome, vorzugsweise H, Li, Na, K, Pd, Rb, Cs und/oder Fr dem Fulleren beziehungsweise Fullerit durch Dotierung, Einlagerung, Anlagerung und/oder Beimischung zugefügt sind.
Für die in Frage stehenden Sonden beziehungsweise dem Parti¬ kelsensor ist vorzugsweise elektrisch leitende, vorzugsweise supraleitfähige Keramik als Nichtmetall eingesetzt.
Aus entsprechenden Gründen empfiehlt es sich, die Ionisie¬ rung unmittelbar vor und/oder unmittelbar nach einem in der Abgasleitung gelegenen Katalysator vorzunehmen. Insbesondere mit den vor und nach einem Katalysator ermittelten Ionisie¬ rungswerten kann man auch den Katalysator nach'steuern, denn die Ionisierung liefert auch eine Qualitätsaus sage über die katalytische Nachverbrennung.
Aus dem gleichen Grunde empfiehlt es sich, in der Abgaslei¬ tung unmittelbar vor dem Auspuff eine Ionisierungsmessung vorzunehmen, mit der man nebe.n der Verbrennungskraftmaschine auch die katalyxtische Nachverbrennung nachsteuern kann.
Man kann aus den in den Einzelleitungen gewonnenen Meßwerten aller Zylinder einen kombinierten Meßwert errechnen und in Abhängigkeit von diesem kombinierten Meßwert die Verbrennung der Brennkraftmaschine ansteuern, also zum Beispiel Einstel¬ lungen vornehmen, die alle Zylinder betreffen, wie zum Bei¬ spiel die Drehzahl verändern, während man bei der Ansteue- rung der Verbrennung der einzelnen Zylinder nur diesen Zy¬ linder betreffende Einstellungen, zum Beispiel am Zündverzug, an der Brennstoffeinspritzung, an der Brennluft¬ zufuhr oder dergleichen vornimmt.
Es empfiehlt sich, in der Sammelleitung das Abgas in an sich bekannter Weise, einer katalytischen Nachverbrennung zu unterwerfen, auch dann, wenn eine solche katalytische Nach¬ verbrennung bereits in den Einzelleitungen vorgenannten wor¬ den ist. Bei den katalytischen Nachverbrennungen in den Ein¬ zelleitungen handelt es sich dann um eine zusätzliche kata¬ lytische Nachverbrennung. In Abhängigkeit von stromaufwärts und/oder stromabwärts von dieser katalytischen Nachverbren¬ nung gewonnenen Meßwerten aus der Vermessung des in der Sam¬ melleitung strömenden Abgases, kann die Verbrennung der Brennkraftmaschine angesteuert werden, gegebenenfalls in kombinierter Abhängigkeit von diesen Meßwerten und den oben erwähnten errechneten kombinierten Meßwerten. Für die optimale Funktion der katalytischen Nachverbrennung wird eine Betriebstemperatur benötigt, die oberhalb einer Mindestt emperatur liegt . Diese Mindesttemperatur wird in den Abgasen aber erst nach Ablauf der Startphase erreicht . Aus diesem Grunde empf iehlt es sich , daß für die katalytischen Nachverbrennungen in der kalten Startphase in den Einzellei ¬ tungen und/oder in der Sammelleitung eine äußere Zusatzbe¬ heizung vorgesehen ist , die in Abhängigkeit von den gewonne ¬ nen Meßwerten und/oder zeitabhängig angesteuert wird . Auf diese Weise kann sichergestellt werden , daß auch in der St artphase hi nreichende katalytische Nachverbrennung stat tfindet .
Für den Fall einer vom Abgas durchströmten Zusatzbeheizung für einen Katalys ator empfiehlt es sich, unmittelbar vor dieser Zusatzbeheizung und/oder unmittelbar nach dieser die Ionisierung zu messen , um damit die
Verbrennungskraftmaschine , die katalytische Nachverbrennung und/oder die Heizung anzusteuern .
Die opt imale Funktion der Verbrennung in der Brennkraftma¬ schi ne und/oder der katalytischen Nachverbrennung drückt s ich auch in anderen Meßwerten der Abgase aus, i nsbe sondere der Temperatur t, dem Druck p , der Strömungsgeschwindigkeit s , dem Sauers tof fg ehalt 02 , dem Kohlenmonoxydgehalt CO, dem Kohlenwasserstoff gehalt HC und dem Wasserdampfg ehalt H2O . Diese Werte oder einige derselben können zusät zlich zum Io¬ nisierungsgrad an einer oder mehreren für den Ionisierungs¬ gr ad vorgesehenen Meßstelle mitgemessen werden und zur An- steuerung der Brennkraftmaschine und/oder der katalytischen Nachverbrennung mit herangezogen werden .
Man kan n die zur Messung vorgesehenen Sonden in die betref ¬ fenden Einzel leitungen oder Abgas leitungen fest instal lie¬ ren . Es empf iehlt sich aber auch eine andere Ausgestaltung , wonach in einer Abgasleitung oder Einzelleitung ein Zwi- schenflansch verschraubt ist, in dem eine oder mehrere Me߬ leitung für zugehörige, im Zwischenflansch angeordnete Me߬ sonden zur Vermessung des Abgasstroms verlegt sind. Der Zwi- schenflansch bietet den Vorteil, daß man die Messung mitsamt dem Zwischenflansch leicht austauschen oder nachrüsten kann, wenn sich das als erforderlich erweist.
Die Ionisierung wird zweckmäßig durch Messen der Leitfähig¬ keit des Abgases ermittelt.
Eine bevorzugte Ausgestaltung dafür ist dadurch gekennzeichnet, daß als Meßstrecke der von Abgas durchström¬ te Zwischenraum zwischen zwei an unterschiedliche Spannungen gelegte Pole dient, wovon der eine auch durch das durch die Abgasleitung gebildete Massenpotential gegeben sein kann.
Die elektrisch aktive Oberfläche einer solchen Elektrode kann aus leitfähigem Metall, zum Beispiel Kupfer bestehen. Bevorzugt, weil sensibler, ist jedoch eine Ausgestaltung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß mindestens die aktive Oberfläche einer einen Pol bildenden Elektrode aus elek¬ trisch leitendem Nichtmetall besteht, für das Käfigmoleküle eingesetzt werden, insbesondere Fullerene aus sphärisch ange¬ ordneten C-Atomen - vorzugsweise mit der chemischen Summen¬ formel XrC2nι mit: X = Pd, Rb, Cs und/oder Fr; r = 0, 1, 2 ; n = 16, 17, 18 , und/oder daraus abgeleitete Fullerite und/oder Fullerenderi- vate und/oder Heterofullerene und/oder Hetercfullerenfragmen- te. Für diesen Fall empfiehlt es sich, daß zur Begünstigung der elektrischen Stromleitung Fremdatome, vorzugsweise H, Li , Na, K, Pd, Rb, Cs und/oder Fr dem Fulleren durch Dotierung, Einlagerung, Anlagerung und/oder Beimischung zugefügt sind.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung nä¬ her erläutert.
In der Zeichnung zeigt:
Figur 1 schematisch eine Brennkraftmaschine be¬ stückt mit Sonden nach der Erfindung,
Figur 2 und 3 je ein Diagramm zum Betrieb dieser Brenn¬ kraftmaschine,
Figur 4 einen Zylinder aus Figur 1 im Teil¬ eschnitt,
Figur 5, 6 und 7 Sonden nach der Erfindung im Schnitt, wie sie unter anderem zum Messen der Gehälter an ©2, CO, HC und/oder H2O in dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 bis 4 einsetzbar sind.
Figur 8 schematisch eine Brennkraftmaschine zur
Verwirklichung des Verfahrens nach der Erfindung,
Figur 9 und 10 je ein Diagramm zum Betrieb dieser Brenn¬ kraftmaschine,
Figur 11 ein Zwischenflansch im Schnitt und
Figur 12, 13 u. 14 Sonden nach der Erfindung im Schnitt, wie sie zum Messen der Ionisierung nach Figur 1 bis 4 einsetzbar sind.
In Figur 1 ist mit 5 eine mit vier Zylindern 1 bis 4 ausge¬ stattete Brennkraftmaschine bezeichnet. Die Abgase dieser Zylinder 1 bis 4 strömen über, den einzelnen Zylinder zu¬ geordnete Einzelleitungen 6 bis 9 in eine Abgassammelleitung 10. In den Einzelleitungen 6 bis 8 ist je ein Katalysator 11 bis • 14 vorgesehen und in der Sammelleitung ein Katalysator 15. Die Katalysatoren 11 bis 15 dienen zur katalytischen Nachverbrennung der Abgase. Den Katalysatoren sind Zusatz- heizungen 16 bis 20 zugeordnet. In den Zylindern sind Meßsonden 76 bis 79 angeordnet. In den Einzelleitungen 6, 7, 8 und 9 sind, stromaufwärts dicht hin¬ ter dem Austritt aus den zugehörigen Zylindern 1 bis 4 und stromaufwärts des zugehörigen Katalysators 11 bis 14, Me߬ sonden 21 bis 28 angeordnet. Weitere Meßsonden 29 und 30 sind stromaufwärts und stromabwärts des Katalysators 15 in der Abgassammelleitung 10 und zwar stromabwärts sämtlicher Einmündungen der Einzelleitungen angeordnet. Alle diese Me߬ sonden sind über Meßleitungen 31 bis 40 und 72 bis 75 an ein Rechen- und Steuergerät 41 angeschlossen. Die Meßsonden 21 bis 30 oder einzelne davon können auch weggelassen werden.
Von dem Rechen- und Steuergerät gehen diverse Steuerleitun¬ gen aus und zwar Steuerleitungen 42 bis 4'5 zur individuellen Ansteuerung der Verbrennung in den einzelnen Zylindern. Steuerleitungen 46, 47, 48, 49, 50 zur individuellen An¬ steuerung der Zusatzheizungen 16 bis 20, eine Steuerleitung 51 zur Ansteuerung des Betriebes der Brennkraftmaschine 5 und Steuerleitungen 52 bis 56 zur Ansteuerung von Ventilen 67 bis 61.
Diese Ventile 57 bis 61 sind in Gasleitungen 62 bis 66 vorgesehen. Diese Gasleitungen münden in die Einzelleitungen und in die Sammelleitungen und zwar die Gasleitung 62 in die Einzelleitung 6, die Gasleitung 63 in die Einzelleitung 7, die Gasleitung 64 in die Einzelleitung 8, die Gasleitung 65 in die Einzelleitung 9 und die Gasleitung 66 in die Sammel¬ leitung 10. Die Gasleitungen führen an die Verbrennungs¬ kraftmaschine 5 und sind dort in nicht dargestellter Weise an die Verbrennungsluf zufuhr angeschlossen, so daß bei ge¬ öffnetem zugehörigen Ventil, zum Beispiel dem Ventil 57, Verbrennungsluft in die zugehörige Leitung, zum Beispiel die Einzelleitung 6 strömt und zwar in einem Mengenfluß, der ab¬ hängig ist von dem Grad der Öffnung des betreffenden Ventils, das zu diesem Zweck differenziert offenbar ist. Die gezeichneten Meßsonden 21 bis 30 symbolisieren mögli- cherwaise jede für sich mehrere Meßsonden, die dann über entsprechend vorgesehene, individuelle Meßleitungen an das Rechen- und Steuergerät 41 angeschlossen sind. Dabei handelt es sich um Meßsonden zum Messen von t, p, s und für den Ge¬ halt an 02, CO, HC und H20. Der Einfachheit halber wird nachfolgend immer nur von einer Meßsonde und einem. zugehöri¬ gen Meßwert gesprochen, obwohl es sich an jeder Meßstelle um mehrere Meßgeräte für verschiedene Meßwerte handeln kann und entsprechend viele Meßwerte gewonnen werden. Die Ausgestal¬ tung der Sonden zur Messung von t, p und s ist konventionell. Die Ausgestaltung der Sonden zur Messung der Gehälter an 02, CO, HC und H 0 wird weiter unten beschrieben anhand der Figuren 5 bis 7.
Die in den Einzelleitungen gewonnenen Meßwerte dienen dazu, die Verbrennung in dem zugehörigen Zylinder und dem zugehö¬ rigen Katalysator anzusteuern zum Zwecke der Optimierung. Sie dienen außerdem dazu, kombinierte Meßwerte zu errechnen, die ebenso wie die in der Sammelleitung 10 gewonnenen Me߬ werte oder anstelle dieser dazu dienen können, die Verbren¬ nung in der Brennkraftmaschine 5 und in dem Katalysator 15 anzusteuern, zum Zwecke der Optimierung.
Die Ansteuerung der Verbrennung in den einzelnen Zylindern kann erfolgen durch individuelle Verstellung des Zündverzuges, der Einspritzung, der Verbrennungsluftzufuhr oder dergleichen. Die Ansteuerung der Verbrennung der Brenn¬ kraftmaschine kann erfolgen durch Verstellung des Zündvollzuges, der Einspritzung der Verbrennungsluftzufuhr, Drehzahlanderung oder dergleichen.
Die Ansteuerung der Nachverbrennung in den Katalysatoren er¬ folgt durch Einstellung der zugehörigen Zusatzheizung 16 bis 20 und/oder der Verbrennungsluftzufuhr durch Einstellung der zugehöringen Ventile 57 bis 61.
etwa geradlinig. Dabei handelt es sich um eine sehr vergrö¬ berte und vereinfachte Darstellung, denn die tatsächliche gemessene Kennlinie Ll ist sehr viel variantenreicher. Sie ist auch unterschiedlich, je nachdem, was für ein Meßwert gemessen wird.
Der Kennlinienverlauf wiederholt sich bei gleichbleibendem Betrieb von Verbrennü'ngstakt zu Verbrennungstakt und sieht für die anderen Zylinder ähnlich aus. Die Feinstruktur die¬ ser Kennlinie gibt Aufschluß über den Verbrennungsvorgang in dem zugeordneten Zylinder und damit die Möglichkeit einer sehr differenzierten Nachsteuerung der Verbrennung im zuge¬ hörigen Zylinder beziehungsweise in der genannten Brenn¬ kraftmaschine und auch der zugeordneten Nachverbrennung. Um die Meßwerte Ml;l bis Ml; 9 zu ermitteln, wird ein sehr reak¬ tionsschnelles Meßgerät benötigt. Das steht, angesichts der hohen Taktfolge in modernen Brennkraftmaschinen unter Um¬ ständen nicht zur Verfügung. Für diesen Fall behilft man sich mit einer verlängerten Taktfolge der Messungen, die un¬ ter der zulässigen Voraussetzung, daß mehrere aufeinander¬ folgende Verbrennungsvorgänge in ein und demselben Zylinder im Rahmen der hier betrachteten Genauigkeit identisch verlaufen, vorgesehen sind.
Zur Erläuterung dessen werden die Meßpunkte der aufeinander¬ folgenden Takte Bl;l, B2;l, B3;l, .... Bn ; 1 wie folgt bezeichnet: Der erste Meßpunkt von B2;l wird mit M2;l bezeichnet, der nächste mit M2;2 und so fort bis M2;9. Die entsprechenden Meßpunkte des nächsten Taktes B3;l werden mit M3;l bis M3 ; 9 bezeichnet und so fort, wobei der erste Index die laufenden Nummer des betrachteten Taktes und der zweite Index den Meßpunkt innerhalb des betreffenden Taktes bezeichnet. Es werden nun nicht die Meßpunkte Ml;l bis Ml; 9 ermittelt, sondern es wird die Kennlinie ermittelt, aufgrund der Meßpunkte Ml;l, M3;l, M5;l, M7;l und so fort bis Ml7;l, wie dies in Figur 3 in Klammern eingetragen ist. Zwischen dem Meßpunkt Ml und dem Meßpunkt M2 besteht ein zeitlicher Abstand von einem Bruchteil des Zylindertaktes. Zwischen den Meßpunkten Ml;l und M3;2 besteht ein zeitlicher Abstand der etwas größer ist als zwei Zylindertakte. Diesen Abstand kann man noch vergrößern, indem man statt auf zwei Zylindertakte, auf sehr viele Zylindertakte, zum Beispiel auf hundert Zy¬ lindertakte vergrößert. Dann ist der erste Meßpunkt für die Gewinnung der Kennlinie Ll Ml;l, der zweite Meßpunkt Ml00;2 und so fort, oder allgemein gesagt: Die Kennlinie Ll wird gebildet aus Meßpunkten Mn;i. mit n = fortlaufende Zählung der Verbrennungstakte, i = fortlaufende Zählung der Meßpunkte eines Ver¬ brennungstaktes.
Man kann diesen zeitlichen Versatz für die einzelnen ver¬ schiedenen Messungen, zum Beispiel die Messung des 02- Gehaltes und die Messung der Temperatur für ein und densel¬ ben Zylinder unterschiedlich gestalten, entsprechend der un¬ terschiedlichen Ansprechgeschwindigkeit und Erholungszeit der verschiedenen Meßgeräte.
Bei dem in Figur 4 im Teilschnitt dargestellten Zylinder 1 aus Figur 1 ist der Zylindertopf mit 85, der Kolben mit 84, eine Zündkerze mit 83 und je ein Auspuff mit 81 und 82 bezeichnet. Die Meßsonde 76 ist in unmittelbarer Nähe des Auspuffs 82 angeordnet. In Abänderung des Ausführungsbei¬ spiels nach Figur 1 bis 4 kann statt der Sonde 76 oder zu¬ sätzlich zu dieser eine Sonde 76a in unmittelbarer Nähe der Zündkerze 83 angeordnet sein, die dann mit einer Meßleitung 72a an das Rechen- und Steuergerät 41 angeschlossen ist.
Die Sonde 101 aus Figur 5 besteht aus einem Kupferkern 102, in den ein Heizstab 103 eingelassen ist. Der Kupferkern 102 ist über eine elektrische Leitung 104 an einen elektrischen Steuergenerator 105 angeschlossen und der Heizstab 103 ist an eine Stromquelle 106 angeschlossen. Das vordere Ende der Sonde, das von dem zu vemessenden Medi¬ um 107 umströmt wird, ist mit einer Schicht 108 aus elek¬ trisch leitendem Nichtmetall beschichtet.
Bei der in Figur 6 dargestellten Sonde 110 sind zwei Elek¬ troden 111, 112 aus Kupfer vorgesehen, die an einen Steuer¬ generator 113 angeschlossen sind. Beide Elektroden 111 und 112 sind mit je einem elektroakustischen Wandler 114, 115 kontaktiert, die ebenfalls an den Steuergenerator 113 ange¬ schlossen sind. Die beiden Elektroden sind flach einander gegenüberstehend angeordnet und es besteht ein Spalt 116 dazwischen. Auf den einander zugekehrten Seiten sind die Elektroden mit einer Beschichtung 117, 118 aus Nichtmetall, und zwar im Ausführungsbeispiel aus elektrisch leitfähigem Polymerabkcmmling, beschichtet. Durch Anlegen elektrischer Spannungen wird auf den freien Oberflächen der Beschichtun¬ gen 117, 118 ein elektrisches Potential erzeugt, das den Niederschlag der Meßpartikel aus dem durch den Spalt 116 strömenden Medium dort begünstigt. Der Niederschlag wird dann vermessen durch Ermittlung der Dielektrizitätskonstante und des Ohm'sehen Widerstandes und nach der Messung abge¬ sprengt durch kurzzeitiges Einschalten der beiden elektroa¬ kustischen Wandler 114, 115. Anschließend wird die Messung wiederholt .
Figur 7 zeigt eine Sonde 120, die massiv ist und durchgehend aus elektrisch leitendem Nichtmetall besteht.
Die Sonde- 120 ist mit einem elektroakustischen Wandler 121 kontaktiert, weist in ihrem Inneren einen elektrischen Heiz¬ stab 122 auf und ist elektrisch an einen Steuergenerator 124 angeschlossen, von dem auch der Wandler 121 und der Heizstab 122 angesteuert b ziehungsweise erregt wird.
Bei dem Nichtmetall der Schicht 108 aus Figur 5 und dem Ma¬ terial der Sonde 120 aus Figur 7 handelt es sich vorzugswei- se um leitfähig gemachtes Fulleren oder Fullerid. Die Leit¬ fähigkeit kann vorzugsweise hervorgerufen werden durch Do¬ tieren mit Pd = Palladium. Es sind aber auch andere Dotie¬ rungen möglich, wie einleitend angegeben.
Aus Gründen der thermischen Beständigkeit empfiehlt es sich, zwiebelschalenf örmig": aufgebaute Riesenf ul lerene oder faser- förmige Fulleride einzusetzen. Man kann statt dessen aber auch weniger thermisch beständige Materialien einsetzen, zum Beispiel Fulleren CgQ, wenn man für die Sonden eine entspre¬ chende Kühlung 125 beziehungsweise 126 mit Kühlmittelzufuhr 127 beziehungsweise 128 vorsieht. Bei dem Ausführungsbei- spiel nach Figur 7 wird dann die Kühlung 126 im Wechseltakt mit der Heizung 122 betrieben.
In Abänderung der Darstellungen aus Figur 5 bis 7 kann die Sonde beziehungsweise deren aktive Oberfläche aus elektrisch leitendem Metall bestehen.
In Figur 8 ist mit 5 eine mit vier Zylindern 1 bis 4 ausge¬ stattete Brennkraftmaschine bezeichnet. Die Abgase dieser Zylinder 1 bis 4 strömen über, den einzelnen Zylinder zu¬ geordnete Einzelleitungen 6 bis 9' in eine Abgassammelleitung 10. In den Einzelleitungen 6 bis 8 ist je ein Katalysator ll' bis 14 vorgesehen und in der Sammelleitung ein Katalysator 15. Die Katalysatoren ll' bis 15 dienen zur katalytischen Nachverbrennung der Abgase. Den Katalysatoren sind Zusatz¬ heizungen 16 bis 20 vorgeordnet, die vom Abgas durchströmt we r de n .
die Sammelleitung 10. Die Gasleitungen führen an die Ver- brennungskraftmaschine 5*und sind dort in nicht dargestell¬ ter Weise an die Verbrennungsluftzufuhr angeschlossen, so daß bei geöffnetem zugehörigen Ventil, zum Beispiel dem Ven¬ til 57, Verbrennungsluft in die zugehörige Leitung, zum Bei¬ spiel die Einzelleitung 6 strömt und zwar in einem Mengεnfluß, der abhängig ist von dem Grad der Öffnung des betreffenden Ventils,"' das zu diesem Zweck differenziert of¬ fenbar ist.
Die gezeichneten Meßsonden 21 bis 30 symbolisieren mögli¬ cherweise jede für sich mehrere Meßsonden, die dann über entsprechend vorgesehene, individuelle Meßleitungen an das Rechen- und Steuergerät 41 angeschlossen sind. Dabei handelt es sich um Meßsonden zum Messen der Ionisierung der Abgase und gegebenenfalls darüberhinaus zum Messen von t, p, s und für den Gehalt an 02, CO, HC und H20. Der Einfachheit halber wird nachfolgend immer nur von einer Meßsonde und einem zu¬ gehörigen Meßwert gesprochen, obwohl es sich an jeder Me߬ stelle um mehrere Meßgeräte für verschiedene Meßwerte han¬ deln kann und entsprechend viele Meßwerte gewonnen werden.
Die in den Einzelleitungen gewonnenen Meßwerte dienen dazu, die Verbrennung in dem zugehörigen Zylinder und dem zugehö¬ rigen Katalysator anzusteuern zum Zwecke der Optimierung. Sie dienen außerdem dazu, kombinierte Meßwerte zu errechnen, die ebenso wie die in der Sammelleitung 10 gewonnenen Me߬ werte oder anstelle dieser dazu dienen können, die Verbren¬ nnuunngg iinn ddeerr BBrreennnnkkrraaffttmmaasscchhiinnee 55 uunndd iinn dem Katalysator 15 anzusteuern, zum Zwecke der Optimierung,
Die Ansteuerung der Verbrennung in den einzelnen Zylindern kann erfolgen durch individuelle Verstellung des Zündverzuges, der Einspritzung, der Verbrennungsluftzufuhr oder dergleichen. Die Ansteuerung der Verbrennung der Brenn - kraftmaschine kann erfolgen durch Verstellung des Zündvollzuges, der Einspritzung der Verbrennungsluftzufuhr, Drehzahländerung oder dergleichen.
Die Ansteuerung der Nachverbrennung in den Katalysatoren er¬ folgt durch Einstellung der zugehörigen Zusatzheizung 16 bis 2θ' und/oder der Verbrennungsluftzufuhr durch Einstellung der zugehöringen Ventile.57 bis 61.
Die Meßwerte in der Sammelleitung 10 werden entweder konti¬ nuierlich oder in einer hinreichenden Taktfolge gewonnen.
Die Meßwerte in den Einzelleitungen werden in zeitlicher Ab¬ hängigkeit vom Verbrennungs taktverlauf gewonnen, wie dies im einzelnen nun anhand der Figuren 9 und 10 erläutert wird.
In beiden Diagrammen ist auf der waagerechten Achse die Zeit T aufgetragen und zwar in beiden Figuren im gleichen Maßstab. Die Kennlinien Kl bis K4 symbolisieren die Taktfol¬ ge der Zylinder 1 bis 4. Mit Bl;l ist der erste betrachtete Verbren nungs zyklus des Zylinders 1 bezeichnet. Mit Bl;2 ist der erste betrachtete Verbrennungs zyklus des Zylinders 2' bezeichnet. Mit B2;l ist der zweite betrachtete Verbren¬ nungstakt des Zylinders 1 bezeichnet und so fort, wobei der erste Index jeweils fortlaufend den Verbrennungstakt angibt und der zweite Index den betreffenden Zylinder. Für den Ver¬ brennunstakt Bl;l sind die zeitlich aufeinanderfolgenden Meßpunkte Ml;l bis Ml; 9 vorgesehen, die zeitlich gleichmäßig über einen, dem Verbrennungstakt B;l zugeordneten Zeitab¬ schnitt verteilt sind, wobei dieser Zeitabschnitt so bemes¬ sen ist, daß er die Zeit des zugehörigen Abgas aus Stoßes aus diesem Zylinder für den betrachteten Verbrennungstakt umfaßt. Der Ausstoß beginnt kurz vor dem Ml;l entsprechenden Zeitpunkt und ist beendet kurz nach dem Ml; 9 entsprechenden Zeitpunkt. In dem Meßabschnitt 70, der durch die Meßpunkte Ml;l bis Ml; 9 bestimmt ist, verändert sich die Abgasqualität
bezeichnet, der nächste mit M2;2 und so fort bis M2 ; 9. Die entsprechenden Meßpunkte des nächsten Taktes B3;l werden mit M3;l bis M3 ; 9 bezeichnet und so fort, wobei der erste Index die laufenden Nummer des betrachteten Taktes und der zweite Index den Meßpunkt innerhalb des betreffenden Taktes bezeichnet. Es werden nun nicht die Meßpunkte Ml;l bis Ml; 9 ermittelt, sondern es wird die Kennlinie ermittelt, aufgrund der Meßpunkte Ml;l, M3;l, M5;l, M7;l und so fort bis M17;1, wie dies in Figur 10 in Klammern eingetragen ist. Zwischen dem Meßpunkt Ml und dem Meßpunkt M2 besteht ein zeitlicher Abstand von einem Bruchteil des Zylindertaktes. Zwischen den Meßpunkten Ml;l und M3;2 besteht ein zeitlicher Abstand der etwas größer ist als zwei Zylindertakte. Diesen Abstand kann man noch vergrößern, indem man statt auf zwei Zylindertakte, auf sehr viele Zylinder takte , zum Beispiel auf hundert Zy¬ lindertakte vergrößert. Dann ist der erste Meßpunkt für die Gewinnung der Kennlinie Ll Ml;l, der zweite Meßpunkt M100;2 und so fort, oder allgemein gesagt: Die Kennlinie Ll wird gebildet aus Meßpunkten Mn;i. mit n = fortlaufende Zählung der Verbrennung stakte, i = fortlaufende Zählung der Meßpunkte eines Ver¬ brennungstaktes .
Man kann diesen zeitlichen Versatz für die einzelnen ver¬ schiedenen Messungen, zum Beispiel die Messing des 02- Gehaltes und die Messung der Temperatur für ein und densel¬ ben Zylinder unterschiedlich gestalten, entsprechend der un¬ terschiedlichen Ansprechgeschwindigkeit und Erholungszeit der verschiedenen Meßgeräte.
Zum Anschluß der Meßgeräte und Prüf leitungen und/oder zum Anschluß der Verbrennungsluftzufuhr empfiehlt es sich, wie in Fi ur 11. da rgestel lt , einen Zwischenf lansch 80 vorzusehen, der stromaufwärts der Einzelleitung 6 zwischen der Einzel¬ leitung und dem zugehörigen Zylinder 1 verschraubt ist. Ein
dan n vermessen durch Ermittlung der Dielektrizitätskonstante und des Ohm 'sehen Widerstandes und nach der Mes sung abge¬ sprengt durch kurz zeitiges Einschalten der beiden elektroa¬ kustischen Wandler 114 , 115''. Anschließend wi rd* die Messung wiederholt .
Figur 14 zeigt eine Sonde 120 , die massiv ist und durchgehend aus elektrisch leitendem Nichtmetall besteht .
Die Sonde 12 θ' ist mit einem elektroakustischen Wandler 121 kontaktiert, weist in ihrem Inneren einen elektrischen Heiz¬ stab 122 auf und ist elektrisch an einen Steuergenerator 124' angeschlos sen, von dem auch der Wandler 121' und der Heizstab 122 angesteuert beziehungsweise erregt wird.
Be i dem Nichtmetall der Schicht 108 aus Figur 12 und dem Ma¬ terial der Sonde 12 θ' us Figur .1.4 handelt es sich vorzugswei ¬ se um leitfähig gemachtes Fulleren oder Ful lerit . Die Leit¬ fähigkeit kann vorzugsweise hervorgerufen wereten durch Do¬ tieren mit Pd = Palladium . Es sind aber auch an dere Dotie¬ rungen möglich, wie einleitend angegeben .
Aus Gründen der thermischen Beständigkeit empfiehlt es sich, zwiebelschalenförmig aufgebaute Riesenfullerene oder faser- förmige Ful leride einzusetzen . Man kann statt dessen aber auch weniger thermisch beständige Materialien einsetzen , zum Beispiel Ful leren CgQ , wenn man für die Sonden eine entspre¬ chende Kühlung 125 beziehungsweise 126 mit Kühlmittelzufuhr 121' beziehungsweise 128 vorsieht . Bei dem Ausführungsbei¬ spi el nach Fi gur 7 wird dann die Kühlung 126' im Wechseltakt mi t der Heizung 122' betrieben . Die Ionisierung wird mit der Sonde nach Figur 13 durch Leit¬ fähigkeit smessung an dem im Spalt 116 strömenden Abgas gemessen. Bei den Sonden nach Figur12 und14 wird der zweite Pol durch das durch die metallene Abgasleitung gebildete Massenpotential gebildet und die Ionisierung durch den bei angelegter Spannung fließenden Strom von der Sonde nach Fi¬ gur 12 beziehungsweise 14 an Massenpotential ermittelt.
In Abänderung der Darstellungen aus Figur 12 bis 14 kann die Sonde beziehungsweise deren aktive Oberfläche aus elektrisch leitendem Metall bestehen.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Fördern der Verbrennung in einer Brennkraftmaschine, bei dem Meßwerte der Verbrennungsgase für t (Temperatur), p (Druck), s (Strömungsge¬ schwindigkeit) und für den Gehalt an 02 (Sauerstoff), CO
( Kohle nmonoxyd ) , HC (Kohlenwasserstoff) und/oder H.>0 (Wasserdampf ) , in zeitlicher Abhängigkeit vom Verbrennungs¬ taktverlauf des jeweils zugeordneten Zylinders ermittelt werden und aus den gewonnenen Meßwerten eine Steuergröße für die Brennkraftmaschine abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Messungen im Inneren eines Zylinders erfolgen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus den in einzelnen Zylindern gewonnenen Meßwerten aller Zylinder ein kombinierter Meßwert errechnet wird und daß in Abhängigkeit von dem kombinierten Meßwert die Ver¬ brennung der Brennkraftmaschine angesteuert wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von gewonnenen Meßwerten Verbren- nungsluft stromauf ärts einer katalytischen Nachverbrennung von außen in den Abgasstrom zugeführt wird.
4. Vorrichtung zum Fördern der Verbrennung in einer Brennkraftmaschine, bei der Gase im Inneren des Zylinders im Verbrennungstakt gemessen und aus den gewonnenen Meßwerten eine Steuergröße für die Brennkraftmaschine abgeleitet wird, insbesondere zur Ausübung des Verfahrens nach einem der vor¬ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Sonden ( 76 - 79 ) im Inneren der einzelnen Zylinder ( 1 ) angeordnet sind, mit denen der zeitliche Verlauf der Meßwerte für t (Temperatur), p (Druck), s (Strömungsgeschwindigkeit) und für den Gehalt an 02 (Sauerstoff), CO (Kohlenmonoxyd), HC (Kohlenwasserstoff) und/oder H2O (Wasserdampf), in zeitlicher Abhängigkeit vom Verbrennungstaktverlauf des jeweils zugeordneten Zylinders gemessen werden kann.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sonde ( 76a ) in unmittelbarer Nachbarschaft der Kerze ( 83 ) des zugehörigen Zylinders ( 1 ) angeordnet und/oder daß eine Sonde ( 76 ) in unmittelbarer Nähe des Auspuffs ( 82 ) des betreffenden Zylinders ( 85 ) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Oberfläche ( 117 ) der Sonde ( 101 ) aus elektrisch leitendem Nichtmetall besteht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Nichtmetall eingesetzt sind:
- Käfigmoleküle - insbesondere Fullerene aus sphärisch angeordneten C-Atomen - vorzugsweise mit der chemischen Sum¬ menformel XrC2n, mit: X = Pd, Rb, Cs und/oder Fr; r = 0, 1, 2 ; n = 16, 17, 18 ...., und/oder
- daraus abgeleitete Fullerite und/oder
- Fullerenderivate und/oder
- Heterofullerene und/oder
-Heterofullerenfragmente.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begünstigung der elektrischen Stromleitung Fremdatome, vorzugsweise H, Li, Na,K, Pd, Rb, Cs und/oder Fr den Käfigmolekülen durch Dotierung, Einlagerung, Anlagerung und/oder Beimischung zugefügt sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich¬ net, daß als Nichtmetall eingesetzt ist:
- elektrisch leitende, vorzugsweise supraleϊtfähige
Keramik
10. Verfahren zur Verbesserung der Verbrennung in einer mit mehreren Zylindern ausgestatteten Brennkraftmaschine, bei der die Abgase über den einzelnen Zylindern zugeordnete Ein¬ zelleitungen einer gemeinsamen Abgasleitung zugeleitet und dann einer katalytischen Nachverbrennung unterworfen werden und der zeitliche Verlauf eines für die Qualität der Verbren¬ nung aussagefähigen Meßwertes in den Einzelleitungen gemessen wird und in Abhängigkeit von den gewonnenen Meßwerten die Verbrennung in dem jeweils zugehörigen Zylinder angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionisierung gemessen wird.
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