Nomenklatur - im ZESS

2.3 Direkte Prozeßinformationen
5
4
3
2
1
0
1. Maximum
Ausblendung Zündfunken
gemittelter Ionenstromverlauf [Volt]
2. Maximum
Ionenstrom
Brennraumdruck
Abtastschritte [10-6 -1
0 2000 4000 6000
8000
s]
Abbildung {2.7}: Typischer Ionenstrom- und Brennraumdruckverlauf (das Ionenstromsignal
ist über mehrere Arbeitsspiele gemittelt)
Deutlich sind in Abbildung {2.7} zwei Phasen der Ionisation zu erkennen. Nach der Ausblendung
des Zündfunkens ist das erste Ionenstrommaximum zu erkennen. Es entsteht aufgrund
des Verbrennungsablaufes im Flammenkegel, der sich zu diesem Zeitpunkt in der Umgebung
der Zündkerzenelektroden befindet. In diesem Zusammenhang wird auch von der Ionisation in
der Flammenfront gesprochen. Gelegentlich teilt sich das 1. Maximum in zwei oder mehrere
lokale Maxima auf. Ursache sind in diesem Fall die lokalen Strömungsverhältnisse an der
Zündkerze, die ein mehrfaches Passieren der Flammenfront ermöglichen. In der ersten Phase
ist die Entstehung des Ionenstroms anhand der Theorie der chemischen Ionisation zu erklären.
Wenn die Flammenfront weiter fortgeschritten ist, und deren Ionen immer weniger zum gemessenen
Ionenstrom an der Zündkerze beitragen, wird im Signalverlauf die Rekombination
der Ionen erkennbar, die während der Verbrennung gebildet wurden. Parallel zur Abnahme
des Ionenstroms aufgrund von Rekombinationsreaktionen erreichen die Produkte des Verbrennungsprozesses
ihre Gleichgewichtskonzentration.
Bei der zweiten Phase der Ionisation, mit einem Maximum nach dem oberen Totpunkt des
Kolbens, sind die thermodynamischen Verhältnisse durch die verbrannten Gase hinter der
Flammenfront und einer Kolbenstellung nahe des oberen Totpunkts gegeben. Quelle der Ionisation
ist die thermische Ionisation. Dieses zweite Maximum ist proportional zum Druckverlauf
(gestrichelte Linie in Abbildung {2.7}) und damit kann aus dem Ionenstromverlauf eine
Aussage über den Brennraumdruckverlauf im Zylinder (z. B. Lage des Brennraumdruckmaximums)
gewonnen werden.
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