DE102006000097A1

DE102006000097A1 - Laserzündsystem für eine Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE102006000097A1
Application number: DE200610000097
Authority: DE
Inventors: Makoto Kariya Masida; Takeshi Kariya Mizobuchi; Norio Kariya Yamamoto; Yoshiaki Kariya Nishijima; Kimitaka Kariya Saito
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-03-01
Filing date: 2006-02-28
Publication date: 2006-09-07
Also published as: JP2006242039A

Abstract

Ein Laserzündsystem für eine Verbrennungskraftmaschine gibt ein Zündbefehlsignal, das eine Zeitsteuerung und eine Intensität eines Laserstrahls, der zu erzeugen ist, für eine Steuerung einer Zündung in einer Verbrennungskammer 20 der Verbrennungskraftmaschine angibt, aus. Das Laserzündsystem erzeugt einen Laserstrahl auf der Grundlage des Zündbefehlsignals. Das Laserzündsystem strahlt den Laserstrahl zu einem Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Verbrennungskammer 20 ab, so dass das Luft-Kraftstoff-Gemisch gezündet wird. Das Laserzündsystem erfasst den Laserstrahl, um ein erfasstes Signal zu erzeugen, das den erfassten Laserstrahl anzeigt. Das Laserzündsystem erfasst eine Anomalie des Laserzündsystems auf der Grundlage des Zündbefehlsignals und des erfassten Signals.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Laserzündsystem, das einen Laserstrahl verwendet, für eine Verbrennungskraftmaschine.

In der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. H5-33755 ist ein Laserzündsystem, das einen Laserstrahl verwendet, für eine Verbrennungskraftmaschine offenbart. Die Laserzündvorrichtung des Laserzündsystems bündelt den Laserstrahl, der durch eine Lasererzeugungseinrichtung zugeführt wird, konvergent in einer Verbrennungskammer der Verbrennungskraftmaschine unter Verwendung einer Linse, so dass ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Verbrennungskammer aktiviert wird und gezündet wird.

Wenn jedoch die Laserzündvorrichtung, die den Laserstrahl erzeugt und abstrahlt, eine Anomalie aufweist, kann die Anomalie möglicherweise nicht erfasst werden. Als Ergebnis kann ein Kraftmaschinenbetriebszustand instabil werden, so dass eine Fehlzündung eine Verschlechterung von Emissionen und der Kraftstoffwirtschaftlichkeit verursachen kann.

Es ist folglich eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Laserzündsystem, das einen Laserstrahl verwendet, für eine Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen, die einen der vorstehend genannten Nachteile vermeidet oder zumindest abschwächt.

Diese Aufgabe wird durch ein Laserzündsystem gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.

Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, gibt gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ein Laserzündsystem ein Zündbefehlssignal zur Steuerung einer Zündung in einer Verbrennungskammer der Verbrennungskraftmaschine aus. Das Laserzündsystem erzeugt den Laserstrahl auf der Grundlage des Zündbefehlssignals, das durch eine Zündbefehlssignalausgabesteuerungseinrichtung ausgegeben wird. Das Laserzündsystem strahlt den Laserstrahl zu einem Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Verbrennungskammer der Verbrennungskraftmaschine ab, um das Luft-Kraftstoff-Gemisch zu zünden. Das Laserzündsystem erfasst den Laserstrahl, um ein erfasstes Signal zu erzeugen, das den Laserstrahl anzeigt. Das Laserzündsystem erfasst eine Anomalie des Laserzündsystems auf der Grundlage des Zündbefehlssignals und des erfassten Signals.

Die Erfindung wird gemeinsam mit zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen und zugehörigen Vorteilen am Besten aus der nachstehenden Beschreibung, den beigefügten Patentansprüchen und der beigefügten Zeichnung ersichtlich. Es zeigt:
1 ein schematisches Diagramm einer Kraftmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist nachstehend ausführlich beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel wird eine Laserzündvorrichtung bei einer Direkteinspritzung-Verbrennungskraftmaschine angewendet.
Wie es in 1 gezeigt ist, umfasst die Kraftmaschine einen Zylinderblock 1, einen Zylinderkopf 2, ein Einlassventil 3, ein Auslassventil 4, ein Kraftstoffeinspritzventil 5, eine Laserzündvorrichtung 6, die einen Laserstrahl verwendet, einen Kolben 7, einen Zylinderdrucksensor 8, einen Kurbelwinkelsensor 9 und eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) 10. Eine Verbrennungskammer 20 der Kraftmaschine ist durch eine Innenumfangswand des Zylinderblocks 1, eine Oberseite des Kolbens 7 und eine obere Innenwand des Zylinderkopfs 2 definiert.
Der Zylinderkopf 2 ist mit einer Einlassöffnung 2a verbunden, die mit einem Einlassrohr verbunden ist, so dass eine Einlassluft zu der Einlassöffnung 2a über das Einlassrohr zugeführt wird. Hierbei dient das Einlassrohr als ein Durchgang für einen Einlassluftstrom. Ebenso ist der Zylinderkopf 2 mit einer Auslassöffnung 2b verbunden, die mit einem Auslassrohr bzw. Abgasrohr verbunden ist, so dass ein Abgas über das Abgasrohr ausgestoßen wird. Hierbei dient das Abgasrohr als ein Durchgang für einen Abgasstrom. Das Einlassventil 3 ist in der Einlassöffnung 2a auf eine derartige Weise bereitgestellt, dass das Einlassventil 3 geöffnet und geschlossen wird. Auf ähnliche Weise ist das Auslassventil 4 in der Auslassöffnung 2b auf eine derartige Weise bereitgestellt, dass das Auslassventil 4 geöffnet und geschlossen wird. Das heißt, das Einlassventil 3 ermöglicht es der Einlassluft, die zu der Einlassöffnung 2a über das Einlassrohr zugeführt wird, oder erlaubt es der Einlassluft nicht, in die Verbrennungskammer 20 zu strömen. Ebenso ermöglicht es das Auslassventil 4 dem Abgas, das in der Verbrennungskammer 20 erzeugt wird, oder erlaubt es dem Abgas nicht, aus der Verbrennungskammer 20 zu der Auslassöffnung 2b zu strömen.
Das Kraftstoffeinspritzventil 5 ist bei dem Zylinderkopf 2 angebracht und spritzt Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer 20. Genauer gesagt spritzt das Kraftstoffeinspritzventil 5 den Kraftstoff in einen Hohlraum ein, der bei der Oberseite des Kolbens 7 in der Verbrennungskammer 20 ausgebildet ist.
Die Laserzündvorrichtung 6 ist bei dem Zylinderkopf 2 angebracht. Genauer gesagt ist die Laserzündvorrichtung 6 zwischen dem Einlassventil 3 und dem Auslassventil 4 angeordnet. Die Laserzündvorrichtung 6 umfasst ein Laserstrahlerzeugungselement 61, einen Halbspiegel 62, ein Laserstrahlabstrahlelement 63, einen Laserstrahlerfassungsabschnitt 64 und einen Anomalieerfassungsabschnitt 65. Das Laserstrahlabstrahlelement 63 umfasst ein Abstrahlungsende. Das Abstrahlungsende der Laserzündvorrichtung 6 ist angeordnet, um in die Verbrennungskammer 20 zu ragen. Die Laserzündvorrichtung 6 strahlt den Laserstrahl über das Abstrahlungsende ab, so dass der Laserstrahl von dem Abstrahlungsende divergiert. Somit wird eine thermische Energie in einen Abstrahlungszielbereich mit einer Intensität abgestrahlt, die auf einem Grad eines Divergenzwinkels des Laserstrahls beruht.
Das Laserstrahlerzeugungselement 61 erzeugt den Laserstrahl auf der Grundlage eines Zündbefehlssignals, das durch einen Laserstrahlausgabesteuerungsabschnitt 101 einer elektronischen Steuerungseinheit (ECU) 10 ausgegeben wird. Der Laserstrahlausgabesteuerungsabschnitt 101 der ECU 10 ist nachstehend beschrieben. Genauer gesagt erzeugt das Laserstrahlerzeugungselement 61 den Laserstrahl auf der Grundlage einer Spezifizierung des Laserstrahls, wie beispielsweise einer Erzeugungszeitsteuerung (erste Zeitsteuerung) und einer Erzeugungsenergieintensität (erste Energieintensität), die durch das Zündbefehlssignal angegeben werden. Der Halbspiegel 62 ist entlang einem Laserstrahldurchgang für den Laserstrahl, der durch das Laserstrahlerzeugungselement 61 erzeugt wird, angeordnet. Genauer gesagt wird der Halbspiegel 62 geneigt, um eine Laserstrahlverlaufsrichtung zu kreuzen. Als Ergebnis ermöglicht es der Halbspiegel 62 einem Teil des Laserstrahls, durch den Halbspiegel 62 hindurchzugehen, wobei er den Rest des Laserstrahls reflektiert.
Das Laserstrahlabstrahlelement 63 strahlt den Laserstrahl (Durchgangslaserstrahl), der durch den Halbspiegel 62 hindurchgeht, zu der Verbrennungskammer 20 ab, so dass ein Brennpunkt des Durchgangslaserstrahls innerhalb der Verbrennungskammer 20 steht.
Der Laserstrahlerfassungsabschnitt 64 empfängt den Laserstrahl (reflektierter Laserstrahl), der durch den Halbspiegel 62 reflektiert wird, um ein Signal (erfasstes Signal) zu erzeugen, dass eine Spezifizierung des reflektierten Laserstrahls angibt. Genauer gesagt erfasst der Laserstrahlerfassungsabschnitt 64 die Spezifizierung, wie beispielsweise eine erfasste Zeitsteuerung (zweite Zeitsteuerung) und eine erfasste Energieintensität (zweite Energieintensität) des reflektierten Laserstrahls. Hierbei gibt die erfasste Zeitsteuerung eine Zeitsteuerung an, bei der der Laserstrahl durch den Laserstrahlerfassungsabschnitt 64 erfasst wird. Ebenso gibt die erfasste Energieintensität eine Energieintensität an, mit der der Laserstrahl durch den Laserstrahlerfassungsabschnitt 64 erfasst wird.
Dem Anomalieerfassungsabschnitt 65 werden die erfasste Zeitsteuerung und die erfasste Energieintensität des reflektierten Laserstrahls zugeführt. Ebenso wird dem Anomalieerfassungsabschnitt 65 das Zündbefehlssignal zugeführt, das durch den Laserstrahlausgabesteuerungsabschnitt 101 der ECU 10 ausgegeben wird. Das Zündbefehlssignal zeigt die Erzeugungszeitsteuerung und die Erzeugungsenergieintensität des Laserstrahls an. Der Anomalieerfassungsabschnitt 65 vergleicht die erfasste Zeitsteuerung des reflektierten Laserstrahls mit der Erzeugungszeitsteuerung, die durch das Zündbefehlssignal angegeben wird, so dass der Anomalieerfassungsabschnitt 65 bestimmt, ob eine Abweichung zwischen der erfassten Zeitsteuerung und der Erzeugungszeitsteuerung innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt. Wenn die Abweichung zwischen der erfassten Zeitsteuerung und der Erzeugungszeitsteuerung nicht innerhalb des zulässigen Bereichs liegt, bestimmt der Anomalieerfassungsabschnitt 65, dass das Laserstrahlerzeugungselement 61 eine Anomalie aufweist.
Der Anomalieerfassungsabschnitt 65 vergleicht die erfasste Energieintensität des reflektierten Laserstrahls mit der Erzeugungsenergieintensität, die durch das Zündbefehlssignal angegeben wird, so dass der Anomalieerfassungsabschnitt 65 bestimmt, ob es eine vorbestimmte Korrelation zwischen der erfassten Energieintensität und der Erzeugungsenergieintensität gibt. Hierbei ist der reflektierte Laserstrahl, der durch den Laserstrahlerfassungsabschnitt 64 erfasst wird, ein Teil des Laserstrahls, der durch Laserstrahlerzeugungselement 61 erzeugt wird. Als Ergebnis ist die erfasste Energieintensität des reflektierten Laserstrahls kleiner als die Energieintensität des Laserstrahls, der durch das Laserstrahlerzeugungselement 61 erzeugt wird. Ebenso entspricht, wenn das Laserstrahlerzeugungselement 61 richtig arbeitet, die Energieintensität des Laserstrahls, der durch das Laserstrahlerzeugungselement 61 erzeugt wird, in geeigneter Weise der Erzeugungsenergieintensität, die durch das Zündbefehlssignal angegeben wird. Als Ergebnis ist die erfasste Energieintensität des reflektierten Laserstrahls, der durch den Laserstrahlerfassungsabschnitt 64 erfasst wird, kleiner als die Erzeugungsenergieintensität, die durch das Zündbefehlssignal angegeben wird. Somit wird eine richtige Beziehung zwischen der erfassten Energieintensität des reflektierten Laserstrahls und der Erzeugungsenergieintensität eines Laserstrahls zu der Zeit, bei der das Laserstrahlerzeugungselement 61 richtig arbeitet, gespeichert, so dass eine geschätzte Energieintensität des reflektierten Laserstrahls auf der Grundlage der richtigen Beziehung und der Erzeugungsenergieintensität berechnet werden kann.
Dann bestimmt der Anomalieerfassungsabschnitt 65, ob eine Abweichung zwischen der erfassten Energieintensität und der geschätzten Energieintensität des reflektierten Laserstrahls innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt. Wenn der Anomalieerfassungsabschnitt 65 identifiziert, dass die Abweichung zwischen der erfassten Energieintensität und der geschätzten Energieintensität des reflektierten Laserstrahls nicht innerhalb des zulässigen Bereichs liegt, bestimmt der Anomalieerfassungsabschnitt 65, dass das Laserstrahlerzeugungselement 61 eine Anomalie aufweist.
Ebenso gibt, wenn der Anomalieerfassungsabschnitt 65 identifiziert, dass das Laserstrahlerzeugungselement 61 die Anomalie aufweist, der Anomalieerfassungsabschnitt 65 Anomalieinformationen an einen Ventilsteuerungsabschnitt 103 aus, der das Einlassventil 3, das Auslassventil 4 und das Kraftstoffeinspritzventil 5 steuert, wie es nachstehend beschrieben ist.
Der Zylinderdrucksensor 8 ist bei dem Zylinderblock 1 angebracht, um einen Druck in der Verbrennungskammer 20 (einen Zylinderdruck in einem Zylinder) zu erfassen. Der Zylinderdrucksensor 8 erfasst den Druck, der sich entsprechend der Zündung des Luft-Kraftstoff-Gemisches in der Verbrennungskammer 20 ändert. Der Kurbelwinkelsensor 9 ist bei der Kraftmaschine angebracht, um einen Drehwinkel einer (nicht gezeigten) Kurbelwelle zu erfassen, wobei er ein Kurbelwinkelsignal ausgibt, das den Drehwinkel der Kurbelwelle angibt.
Die ECU 10 umfasst den Laserstrahlausgabesteuerungsabschnitt 101, einen Verbrennungsanalyseabschnitt 102 und den Ventilsteuerungsabschnitt 103. Der Laserstrahlausgabesteuerungsabschnitt 101 erzeugt das Zündbefehlssignal und gibt das Zündbefehlssignal an das Laserstrahlerzeugungselement 6 aus. Wie es vorstehend beschrieben ist, umfasst das Zündbefehlssignal Informationen, die die Erzeugungszeitsteuerung und die Erzeugungsenergieintensität des Laserstrahls angeben. Die Erzeugungszeitsteuerung des Laserstrahls gibt eine Zeitsteuerung zum Abstrahlen des Laserstrahls zu der Verbrennungskammer 20 an. Die Erzeugungsenergieintensität des Laserstrahls gibt die Energieintensität an, mit der der Laserstrahl zu der Verbrennungskammer 20 abgestrahlt wird.
Bei der Erzeugung des Zündbefehlssignals stellt der Laserstrahlausgabesteuerungsabschnitt 101 die Erzeugungszeitsteuerung und die Erzeugungsenergieintensität des Laserstrahls auf der Grundlage des Kurbelwinkelsignals ein, das durch den Kurbelwinkelsensor 9 ausgegeben wird. Ebenso wird dem Laserstrahlausgabesteuerungsabschnitt 101 ein Analyseergebnis zugeführt, das durch den Verbrennungsanalyseabschnitt 102 analysiert ist. Dann stellt der Laserstrahlausgabesteuerungsabschnitt 101 die Erzeugungszeitsteuerung und die Erzeugungsenergieintensität des Laserstrahls ebenso auf der Grundlage des Analyseergebnisses des Verbrennungsanalyseabschnitts 102 zusätzlich zu dem Kurbelwinkelsignal ein.
Der Laserstrahlausgabesteuerungsabschnitt 101 gibt das Zündbefehlssignal, das die Erzeugungszeitsteuerung und die Erzeugungsenergieintensität des Laserstrahls angibt, ebenso zu dem Anomalieerfassungsabschnitt 65 aus. Der Anomalieerfassungsabschnitt 65 bestimmt die Anomalie des Laserstrahlerzeugungselements 61 unter Verwendung der Erzeugungszeitsteuerung und der Erzeugungsenergieintensität des Laserstrahls, die durch den Laserstrahlausgabesteuerungsabschnitt 101 ausgegeben werden.
Der Verbrennungsanalyseabschnitt 102 analysiert eine Verbrennung in der Verbrennungskammer 20 auf der Grundlage des Zylinderdrucks, der durch den Zylinderdrucksensor 8 erfasst wird, des Kurbelwinkels, der durch den Kurbelwinkelsensor 9 erfasst wird, und des Zündbefehlssignals, das durch den Laserstrahlausgabesteuerungsabschnitt 101 ausgegeben wird. Dann gibt der Verbrennungsanalyseabschnitt 102 das Verbrennungsanalyseergebnis an den Laserstrahlausgabesteuerungsabschnitt 101 aus. Ferner bestimmt der Verbrennungsanalyseabschnitt 102 auf der Grundlage des Verbrennungsanalyseergebnisses, ob das Laserstrahlerzeugungselement 61 die Anomalie aufweist. Wenn der Verbrennungsanalyseabschnitt 102 identifiziert, dass das Laserstrahlerzeugungselement 61 die Anomalie aufweist, gibt der Verbrennungsanalyseabschnitt 102 eine Anomalieinformation, die angibt, dass das Laserstrahlerzeugungselement 61 die Anomalie aufweist, an den Ventilsteuerungsabschnitt 103 aus.
Der Ventilsteuerungsabschnitt 103 steuert das Einlassventil 3, das Auslassventil 4 und das Kraftstoffeinspritzventil 5. Genauer gesagt steuert der Ventilsteuerungsabschnitt 103 als eine Gegenmaßnahme das Kraftstoffeinspritzventil 5 derart, dass eine Kraftstoffeinspritzmenge, die über das Kraftstoffeinspritzventil 5 eingespritzt wird, verringert wird, wenn der Ventilsteuerungsabschnitt 103 die Anomalieinformation des Laserstrahlerzeugungselements 61 von dem Anomalieerfassungsabschnitt 65 empfängt. Ferner verringert der Ventilsteuerungsabschnitt 103 einen Öffnungsgrad des Einlassventils 3 derart, dass eine Einlassluftmenge begrenzt wird, wenn der Ventilsteuerungsabschnitt 103 die Anomalieinformation des Laserstrahlerzeugungselements 61 empfängt. Ähnlich zu dem vorstehend beschriebenen Fall begrenzt der Ventilsteuerungsabschnitt 103 die Kraftstoffeinspritzmenge und die Einlassluftmenge, wenn der Ventilsteuerungsabschnitt 103 die Anomalie des Laserstrahlerzeugungselements 61 auch von dem Verbrennungsanalyseabschnitt 102 empfängt.
Als nächstes ist ein Betrieb der Kraftmaschine beschrieben. Zuerst wird das Einlassventil 3 geöffnet, so dass die Einlassluft in die Verbrennungskammer 20 über die Einlassöffnung 2a eingebracht wird. Dann wird der Kraftstoff über das Kraftstoffeinspritzventil 5 in den Hohlraum, der bei dem Kolben 7 in der Verbrennungskammer 20 ausgebildet ist, eingespritzt.
Zu dieser Zeit gibt der Laserstrahlausgabesteuerungsabschnitt 101 das Zündsteuerungssignal zu dem Laserstrahlerzeugungselement 61 aus. Wenn das Laserstrahlerzeugungselement 61 das Zündbefehlssignal empfängt, erzeugt das Laserstrahlerzeugungselement 61 den Laserstrahl, wobei der Durchgangslaserstrahl, der durch den Halbspiegel 62 hindurchgeht, zu der Verbrennungskammer 20 über das Abstrahlungsende des Laserstrahlabstrahlelements 63 abgestrahlt wird. Somit wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch aktiviert und gezündet. Hierbei umfasst das Luft-Kraftstoff-Gemisch die Einlassluft, die in die Verbrennungskammer 20 über die Einlassöffnung 2a eingebracht wird, und den Kraftstoff, der über das Kraftstoffeinspritzventil 5 eingespritzt wird. Dann wird der Kolben 7 hin und her versetzt, so dass die Kurbelwelle, die eine Ausgabewelle der Kraftmaschine ist, gedreht wird. Nach der Verbrennung in der Verbrennungskammer 20 wird das Auslassventil 4 geöffnet, so dass das Abgas von der Verbrennungskammer 20 über die Auslassöffnung 2b ausgestoßen wird.
Während dieses Kraftmaschinenbetriebs erfasst der Laserstrahlerfassungsabschnitt 64 den reflektierten Laserstrahl, der durch den Halbspiegel 62 reflektiert wird, wenn das Laserstrahlerzeugungselement 61 den Laserstrahl erzeugt. Während des Kraftmaschinenbetriebs vergleicht der Anomalieerfassungsabschnitt 65 auch das erfasste Signal (erfasste Zeitsteuerung und erfasste Energieintensität) des reflektierten Laserstrahls, das durch den Laserstrahlerfassungsabschnitt 64 erfasst wird, und das Zündbefehlsignal (Erzeugungszeitsteuerung und Erzeugungsenergieintensität), das durch den Laserstrahlausgabesteuerungsabschnitt 101 ausgegeben wird, so dass der Anomalieerfassungsabschnitt 65 bestimmt, ob das Laserstrahlerzeugungselement 61 die Anomalie aufweist. Folglich kann sicher bestimmt werden, ob das Laserstrahlerzeugungselement 61 die Anomalie aufweist.
Wenn identifiziert wird, dass das Laserstrahlerzeugungselement 61 die Anomalie aufweist, gibt der Anomalieerfassungsabschnitt 65 die Anomalieinformation (ein Anomaliesignal) an den Ventilsteuerungsabschnitt 103 aus, so dass der Ventilsteuerungsabschnitt 103 die Kraftstoffeinspritzmenge und die Einlassluftmenge begrenzt.
Folglich wird eine anomale Verbrennung in der Verbrennungskammer 20 begrenzt, wenn das Laserstrahlerzeugungselement 61 die Anomalie aufweist. Zu dieser Zeit kann ein Auftreten einer anormalen Verbrennung unter Verwendung einer Anzeigeeinrichtung angezeigt werden, so dass ein Insasse eines Fahrzeugs über den anormalen Zustand des Zündsystems benachrichtigt wird.
Auch während des Kraftmaschinenbetriebs analysiert der Verbrennungsanalyseabschnitt 102 den Verbrennungszustand der Verbrennungskammer 20. Wenn das Analyseergebnis durch den Verbrennungsanalyseabschnitt 102 identifiziert, dass das Laserstrahlerzeugungselement 61 die Anomalie aufweist, gibt der Verbrennungsanalyseabschnitt 102 das Anomaliesignal an den Ventilsteuerungsabschnitt 103 aus, so dass der Ventilsteuerungsabschnitt 103 die Kraftstoffeinspritzmenge und die Einlassluftmenge begrenzt. Folglich wird die anormale Verbrennung in der Verbrennungskammer 20 begrenzt, wenn das Laserstrahlerzeugungselement 61 die Anomalie aufweist. Dies bedeutet, dass eine Begrenzung erfolgt, dass ein Kraftmaschinenbetriebszustand instabil wird, wobei somit eine Verschlechterung von Emissionen und der Kraftstoffwirtschaftlichkeit begrenzt wird. Ferner wird, da sowohl der Anomalieerfassungsabschnitt 65 als auch der Verbrennungsanalyseabschnitt 102 die Anomalie unabhängig erfassen, die Anomalieerfassung sicherer ausgeführt. Ferner kann auch in einem Fall, bei dem einer des Anomalieerfassungsabschnitts 65 und des Verbrennungsanalyseabschnitts 102 eine Anomalie aufweist, der andere des Anomalieerfassungsabschnitts 65 und des Verbrennungsanalyseabschnitts 102 die Anomalie des Laserstrahlerzeugungselements 61 erfassen.
Es ist anzumerken, dass in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Kraftstoffeinspritzmenge und die Einlassluftmenge begrenzt werden, wenn das Laserstrahlerzeugungselement die Anomalie aufweist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf als eine Gegenmaßnahme bezüglich der Anomalie begrenzt. Beispielsweise können eine alternative Zündvorrichtung (beispielsweise eine Zündkerze oder eine andere Laserzündvorrichtung), die unabhängig von der vorstehend genannten Laserzündvorrichtung 6 ist, sowie ein Zündumschaltelement bereitgestellt sein. Somit wird, wenn das Laserstrahlerzeugungselement 61 die Anomalie aufweist, die Laserzündvorrichtung 6, die das Laserstrahlerzeugungselement 61 mit der Anomalie umfasst, gestoppt und die alternative Zündvorrichtung wird alternativ betrieben, indem durch das Zündumschaltelement von der Laserzündvorrichtung 6 umgeschaltet wird. Somit wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch sicher verbrannt, auch wenn die Laserzündvorrichtung eine Anomalie aufweist.
Wie es vorstehend beschrieben ist, gibt ein Laserzündsystem für eine Verbrennungskraftmaschine ein Zündbefehlsignal, das eine Zeitsteuerung und eine Intensität eines Laserstrahls, der zur erzeugen ist, für eine Steuerung einer Zündung in einer Verbrennungskammer 20 der Verbrennungskraftmaschine angibt, aus. Das Laserzündsystem erzeugt einen Laserstrahl auf der Grundlage des Zündbefehlsignals. Das Laserzündsystem strahlt den Laserstrahl zu einem Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Verbrennungskammer 20 ab, so dass das Luft-Kraftstoff-Gemisch gezündet wird. Das Laserzündsystem erfasst den Laserstrahl, um ein erfasstes Signal zu erzeugen, das den erfassten Laserstrahl anzeigt. Das Laserzündsystem erfasst eine Anomalie des Laserzündsystems auf der Grundlage des Zündbefehlsignals und des erfassten Signals.
Zusätzliche Vorteile und Modifikationen sind für einen Fachmann auf einfache Weise ersichtlich. Die Erfindung ist in ihrem weiteren Sinne folglich nicht auf die spezifischen Einzelheiten, das repräsentative Gerät und die veranschaulichten Beispiele, die gezeigt und beschrieben sind, begrenzt.

Claims

Laserzündsystem für eine Verbrennungskraftmaschine, wobei das Laserzündsystem umfasst: eine Zündbefehlsignalausgabesteuerungseinrichtung (101) zur Ausgabe eines Zündbefehlsignals, das einen Laserstrahl anzeigt, zur Steuerung einer Zündung in einer Verbrennungskammer (20) der Verbrennungskraftmaschine, eine Laserstrahlerzeugungseinrichtung (61) zur Erzeugung des Laserstrahls auf der Grundlage des Zündbefehlsignals, das durch die Zündbefehlssignalausgabesteuerungseinrichtung (101) ausgegeben wird, eine Laserstrahlabstrahleinrichtung (63) zum Abstrahlen des Laserstrahls zu einem Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Verbrennungskammer (20) der Verbrennungskraftmaschine, um das Luft-Kraftstoff-Gemisch zu zünden, eine Laserstrahlerfassungseinrichtung (64) zur Erfassung des Laserstrahls, um ein erfasstes Signal zu erzeugen, das den Laserstrahl anzeigt, und eine Anomalieerfassungseinrichtung (65) zur Erfassung einer Anomalie der Laserstrahlerzeugungseinrichtung (61) auf der Grundlage des Zündbefehlsignals und des erfassten Signals.
Laserzündsystem nach Anspruch 1, mit: einem Halbspiegel (62), der bei einem Laserstrahlverlaufsdurchgang für den Laserstrahl bereitgestellt ist und in Bezug auf eine Richtung des Laserstrahlverlaufdurchgangs geneigt ist, so dass der Laserstrahl in einen Durchgangslaserstrahl, der durch den Halbspiegel (62) hindurchgeht, und einen reflektierten Laserstrahl, der durch den Halbspiegel (62) reflektiert wird, aufgeteilt wird, wobei die Laserstrahlabstrahleinrichtung (63) einen ersten des Durchgangslaserstrahls und des reflektierten Laserstrahls zu dem Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Verbrennungskammer (20) abstrahlt, und die Laserstrahlerfassungseinrichtung (64) einen zweiten des Durchgangslaserstrahls und des reflektierten Laserstrahls erfasst.
Laserzündsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Zündbefehlsignal eine erste Energieintensität des Laserstrahls zur Angabe einer Energieintensität des Laserstrahls, der durch die Laserstrahlerzeugungseinrichtung (61) zu erzeugen ist, umfasst, das erfasste Signal eine zweite Energieintensität des Laserstrahls zur Angabe einer Energieintensität, die durch die Laserstrahlerfassungseinrichtung (64) erfasst wird, umfasst und die Anomalieerfassungseinrichtung (65) die Anomalie der Laserstrahlerzeugungseinrichtung (61) auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen der ersten Energieintensität des Laserstrahls und der zweiten Energieintensität des Laserstrahls erfasst.
Laserzündsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Zündbefehlsignal eine erste Zeitsteuerung des Laserstrahls, der durch die Laserstrahlerzeugungseinrichtung (61) zu erzeugen ist, umfasst, das erfasste Signal eine zweite Zeitsteuerung des Laserstrahls, der durch die Laserstrahlerfassungseinrichtung (64) erfasst wird, umfasst und die Anomalieerfassungseinrichtung (65) die Anomalie der Laserstrahlerzeugungseinrichtung (61) auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen der ersten Zeitsteuerung des Laserstrahls und der zweiten Zeitsteuerung des Laserstrahls erfasst.
Laserzündsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit: einer Zylinderdruckerfassungseinrichtung (8) zur Erfassung eines Zylinderdrucks in der Verbrennungskammer (20) der Verbrennungskraftmaschine und einer Verbrennungsanalyseeinrichtung (102) zum Analysieren eines Verbrennungszustands in der Verbrennungskammer (20) auf der Grundlage des Zylinderdrucks, wobei die Verbrennungsanalyseeinrichtung (102) die Anomalie der Laserstrahlerzeugungseinrichtung (61) auf der Grundlage des Zündbefehlsignals und eines Analyseergebnisses der Verbrennungsanalyseeinrichtung (102) erfasst.
Laserzündsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit: einer Anomaliegegenmaßnahmenausführungseinrichtung (103) zur Begrenzung zumindest einer einer Kraftstoffeinspritzmenge und einer Einlassluftmenge, wenn die Anomalie der Laserstrahlerzeugungseinrichtung (61) erfasst wird.
Laserzündsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit: einer Zündvorrichtung zum Zünden des Luft-Kraftstoff-Gemisches, wobei die Zündvorrichtung unabhängig von der Laserstrahlerzeugungseinrichtung (61) ist, und einer Zündumschalteinrichtung zum Umschalten der Laserstrahlerzeugungseinrichtung (61) zu der Zündvorrichtung, um das Luft-Kraftstoff-Gemisch zu zünden, wenn die Anomalie der Laserstrahlerzeugungseinrichtung (61) erfasst wird.