DE102008015849A1

DE102008015849A1 - Verbrennungszustandserfassungsvorrichtung und Verbrennungszustandserfassungsverfahren für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102008015849A1
Application number: DE102008015849A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Koda; Takahiko Inada; Kimihiko Tanaya
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-10-30
Filing date: 2008-03-27
Publication date: 2009-05-07
Anticipated expiration: 2028-03-28
Also published as: DE102008015849B4; US20090108846A1; JP2009108760A; JP4431168B2; US7863903B2

Abstract

Eine Verbrennungszustandserfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor enthält ein Konvexitätserfassungsmittel (30) zum Erfassen der Domäne innerhalb des Erfassungsintervalls, worin die Änderungsform des Ionenstroms aufwärts konvex ist, auf der Basis der Ionenstromdaten, die durch ein Datenextraktionsmittel (20) extrahiert werden, und ein Vorzündungsentscheidungsmittel (40), das enthält ein Vergleichseinstellungsmittel zum Einstellen eines Vergleichswertes, mit dem die aufwärts konvexe Domäne verglichen wird, und funktioniert, das Auftreten der Vorzündung oder der warnenden Erscheinung davon zu entscheiden, wenn die aufwärts konvexe Domäne in einer Zeitsteuerung früher als der Vergleichswert liegt, wobei das Konvexitätserfassungsmittel (30) enthält ein Kriechstrom-Beurteilungsmittel zum Beurteilen des Erscheinens eines Kriechstroms über Elektroden und es ermöglicht die Erfassung der aufwärts konvexen Domäne, wenn das Erscheinen des Kriechstroms beurteilt wurde.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich auf einen Verbrennungsmotor, und genauer auf eine Verbrennungszustandserfassungsvorrichtung und ein Verbrennungszustandserfassungsverfahren für einen Verbrennungsmotor, wobei das Auftreten einer Vorzündung oder warnenden (vorhergehenden) Erscheinung davon auf der Basis eines Ionenstroms erfasst wird, der in eine Verbrennung einbezogen ist.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
In einem Verbrennungsmotor vom Funkenzündungstyp zündet sich manchmal ein Gemisch selbst früher als eine reguläre Zündzeitsteuerung, was Vorzündung (frühere Zündung) nach sich zieht. Da sich die Lebensdauer des Verbrennungsmotors wegen dem Auftreten der Vorzündung verschlechtert, muss diese Vorzündung bei deren Auftreten unverzüglich unterdrückt werden. Deshalb hat Patentliteraturstelle 1 ( japanisches Patent Nr. 3,552,142 ) bisher eine Technik vorgeschlagen, worin der Verbrennungszustand des Verbrennungsmotors aus einem Ionen strom erfasst wird, der über die Elektroden einer Zündkerze fließt, und die Vorzündung wird aus dem Grund entschieden, dass der Ionenstrom basierend auf Verbrennung vor dem Abfall eines Zündungssignals erscheint.
Es war auch eine Technik bekannt, worin die Auftrittszeitsteuerung dieser warnenden Erscheinung (Nachzündung) der Vorzündung, die Selbstzündung unmittelbar nach Zündung nach sich zieht, auf der Basis des Ionenstroms gemessen wird, der durch die Zündkerze fließt.
Es gab jedoch das Problem, dass in einem Fall, wo "Glimmen" (eine Erscheinung, in der Zuschlagstoffe etc., die in Kraftstoff oder Schmieröl enthalten sind, verkohlen, um Kohlenstoff an der Zündkerze abzulagern) in der Zündkerze aufgetreten ist, die Vorzündung fehlerhaft erfasst wird. Deshalb war ein Verfahren, worin in dem Fall des Auftretens des Glimmens, die Erfassung der Vorzündung verhindert wird, und die gleiche Unterdrückungssteuerung wie bei dem Auftreten der Vorzündung durchgeführt wird, aus Patentliteraturstelle 1 bekannt.
Der Grund dafür ist, dass sich in dem Fall des Auftretens des Glimmens in der Zündkerze der Wert des Isolationswiderstands zwischen den Zündkerzenelektroden absenkt, sodass ein Kriechstrom in der gleichen Richtung wie der des Ionenstroms über die Elektroden der Zündkerze vor dem Abfall des Zündungssignals fließt (in einer Primärstromleitungsperiode). Die Erscheinungsperiode des Kriechstroms tendiert dazu sich zu verlängern, je schwerer der Grad des Glimmens wird, und die Erscheinungszeitsteuerung des Ionenstroms tendiert dazu früher zu werden, je mehr sich die Stärke der Vorzündung erhöht. Der Kriechstrom und der Ionenstrom basierend auf der Vorzündung überlappen sich in einigen Fällen wegen derartiger Charakteristika beider Ströme. Dies bringt das Problem hervor, dass das Auftreten der Vorzündung nicht einfach in Übereinstimmung mit der Existenz oder Nichtexistenz des Ionenstroms entschieden werden kann.
Auch gibt es in der warnenden Erscheinung der Vorzündung das Problem, dass es in dem Fall des Auftretens des Glimmens schwierig wird, die Erscheinungsposition des Ionenstroms basierend auf der Verbrennung, da er in dem Kriechstrom überlagert ist, genau zu erfassen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Erfindung wurde unternommen, um die wie oben erwähnten Probleme zu lösen, und hat als ihr Ziel, eine Verbrennungszustandserfassungsvorrichtung und ein Verbrennungszustandserfassungsverfahren für einen Verbrennungsmotor zu erhalten, die das Auftreten von Vorzündung oder der warnenden Erscheinung davon sogar in einem Fall zuverlässig erfassen können, wo Glimmen aufgetreten ist.
Eine Verbrennungszustandserfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß dieser Erfindung enthält Elektroden, die innerhalb einer Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors angeordnet sind; Spannungsanwendungsmittel zum Anlegen einer Spannung über den Elektroden, um einen Ionenstrom zu erfassen, der in einem Fall erscheint, wo ein Gemisch innerhalb der Verbrennungskammer verbrennt; ein Ionenstrom-Erfassungsmittel zum Erfassen des Ionenstroms, der über den Elektroden bei der Anwendung der Spannung erscheint; ein Datenextraktionsmittel, das enthält ein Erfassungsintervall-Einstellungsmittel zum Einstellen eines Erfassungsintervalls zum Erfassen von Vorzündung oder einer warnenden Erscheinung davon aus dem erfassten Ionenstrom, wobei das Datenextraktionsmittel dazu dient, Ionenstromdaten entsprechend einer Änderung des Ionenstroms in dem Erfassungsintervall zu extrahieren; ein Konvexitätserfassungsmittel zum Erfassen der Domäne innerhalb des Erfassungsintervalls, worin eine Änderungsform des Ionenstroms aufwärts konvex ist, auf der Basis der extrahierten Ionenstromdaten; und ein Vorzündungsentscheidungsmittel, das enthält ein Vergleichseinstellungsmittel zum Einstellen eines Vergleichswertes, der mit der aufwärts konvexen Domäne zu vergleichen ist, wobei das Vorzündungsentscheidungsmittel dazu dient zu entscheiden, dass die Vorzündung oder die vorwarnende Erscheinung davon aufgetreten ist, in einem Fall, wo die aufwärts konvexe Domäne in einer Zeitsteuerung früher als der Vergleichswert liegt; wobei das Konvexitätserfassungsmittel enthält ein Kriechstrom-Beurteilungsmittel zum Beurteilen von Existenz oder Nichtexistenz des Erscheinens eines Kriechstroms über den Elektroden, und es die Erfassung der aufwärts konvexen Domäne in einem Fall ermöglicht, wo das Erscheinen des Kriechstroms beurteilt wurde.
In Übereinstimmung mit einer Verbrennungszustandserfassungsvorrichtung und einem Verbrennungszustandserfassungsverfahren für einen Verbrennungsmotor gemäß dieser Erfindung können Vorzündung oder die vorwarnende Erscheinung davon sogar in einem Fall präzise erfasst werden, wo ein Kriechstrom wegen dem Auftreten von Glimmen fließt.
Die vorangehenden und andere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile dieser Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung dieser Erfindung offensichtlicher werden, wenn in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen aufgenommen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das eine Verbrennungszustandserfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Ausführungsform 1 dieser Erfindung zeigt;
2 ist ein Blockkonfigurationsdiagramm, das eine Vorzündungserfassungseinrichtung in Ausführungsform 1 dieser Erfindung zeigt;
3 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm, das die Operation der Vorzündungserfassungseinrichtung in Ausführungsform 1 dieser Erfindung zeigt;
4 ist ein Verarbeitungsflussdiagramm der Vorzündungserfassungseinrichtung in Ausführungsform 1 dieser Erfindung;
5 ist ein Blockkonfigurationsdiagramm, das eine Vorzündungserfassungseinrichtung in Ausführungsform 2 dieser Erfindung zeigt;
6 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm, das die Operation der Vorzündungserfassungseinrichtung in Ausführungsform 2 dieser Erfindung zeigt;
7 ist ein Verarbeitungsflussdiagramm der Vorzündungserfassungseinrichtung in Ausführungsform 2 dieser Erfindung;
8 ist ein Wellenformdiagramm zum Erläutern der Operation einer Vorzündungserfassungseinrichtung in Ausführungsform 3 dieser Erfindung; und
9 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer Verbrennungszustandserfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Ausführungsform 4 dieser Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
AUSFÜHRUNGSFORM 1:
1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das eine Verbrennungszustandserfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor in Ausführungsform 1 dieser Erfindung zeigt.
Bezug nehmend auf 1 hat eine Zündspule 2 eine Primärwicklung 3 und eine Sekundärwicklung 4 in einer Zündspuleneinrichtung 1. Ein Ende der Primärwicklung 3 ist mit der Gleichstromversorgungsspannung VB einer Batterie oder dergleichen verbunden, während das andere Ende der Primärwicklung 3 mit einem Transistor 5 verbunden ist, der durch ein Zündungssignal von einer ECU 100 EIN-/AUS-gesteuert wird. Ein Ende der Sekundärwicklung 4 ist mit einer Zündkerze 6 verbunden, während das andere Ende der Sekundärwicklung 4 mit einer Ionenstrom-Erfassungseinrichtung 7 verbunden ist.
Die Ionenstrom-Erfassungseinrichtung 7 ist aus einer Vorspannungsschaltung 8, die mit der Sekundärwicklung 4 verbunden ist, und einer Ionenstrom-Erfassungsschaltung 9, die mit der Vorspannungsschaltung 8 verbunden ist und die einen Ionenstrom erfasst, konfiguriert.
Um den Ionenstrom durch Nutzen der Sekundärspannung der Zündspule 2 zu erfassen, lädt die Vorspannungsschaltung 8 die Zündkerze 6, die die Erfassungssonde des Ionenstroms ist, mit einer positiven Vorspannung.
Wenn in der obigen Konfiguration der Transistor 5 durch das Zündungssteuersignal von der ECU 100 EIN geschaltet wird, fließt ein Primärstrom durch die Primärwicklung 3 von der Gleichstromversorgungsspannung VB. Wenn danach der Transistor 5 AUS geschaltet wird, wird der Primärstrom der Primärwicklung 3 getrennt, und es wird eine negative hohe Spannung über der Sekundärwicklung 4 durch elektromagnetische Induktion generiert, sodass die Zündkerze 6 gezündet wird.
Bei dieser Gelegenheit hat die gezündete Zündkerze 6 die Steckervorspannung, die durch die Vorspannungsschaltung 8 dazu angelegt wird, und daher fließt der Ionenstrom dort durch und wird durch die Ionenstrom-Erfassungsschaltung 9 erfasst. Ein Ionenstromsignal, das von der Ionenstrom-Erfassungsschaltung 9 ausgegeben wird, wird zu der ECU 100 eingegeben, die die Vorzündungserfassungseinrichtung 10 enthält, worin Vorzündung und die warnende Erscheinung davon erfasst werden.
Als eine Basiskonfiguration enthält die Vorzündungserfassungseinrichtung 10 ein Datenextraktionsmittel 20 zum Setzen eines Erfassungsintervalls zum Erfassen der Vorzündung oder der warnenden Erscheinung davon aus dem Ionenstromsignal, das durch die Ionenstrom-Erfassungseinrichtung 7 erfasst wird, und zum Extrahieren von Ionenstromdaten entsprechend der Änderung des Ionenstromsignals in dem Erfassungsintervall, ein Konvexitätserfassungsmittel 30 zum Erfassen der Domäne innerhalb des Erfassungsintervalls, worin die Änderungsform des Ionenstroms aufwärts konvex ist, auf der Basis der Ionenstromdaten, die durch das Datenextraktionsmittel 20 extrahiert werden, und ein Vorzündungsentscheidungsmittel 40 zum Entscheiden des Auftretens der Vorzündung oder der warnenden Erscheinung davon in einem Fall, wo die aufwärts konvexe Domäne, die durch das Konvexitätserfassungsmittel 30 erfasst wird, in einer Zeitsteuerung früher als ein vorbestimmter Vergleichswert ist.
2 zeigt ein Blockkonfigurationsdiagramm der Vorzündungserfassungseinrichtung 10 in 1.
Zuerst wird in dem Datenextraktionsmittel 20 das Ionenstromsignal, das von der Ionenstrom-Erfassungseinrichtung 7 ausgegeben wird, zu einer A/D-Wandlungseinheit 21 gesendet, und wird von analogen Daten in digitale Daten gewandelt. Außerdem wird Rauschen, das in der Vorspannungsanwendung generiert wird, durch eine Maskeneinheit 22 maskiert, und die resultierenden Daten werden als die Ionenstromdaten durch eine Datenextraktionseinheit 23 extrahiert.
Anschließend wird in dem Konvexitätserfassungsmittel 30, wenn das Erscheinen eines Kriechstroms durch eine Kriechentscheidungseinheit 31 beurteilt wurde, ein Bodenhalte-(BH)Entscheidungsschwellwert durch eine Schwellwert-Einstellungseinheit 32 gesetzt. Ob die Ionenstromdaten den Ionenstromerscheinungs-Entscheidungsschwellwert in Folge eine vorbestimmte Zahl von Malen oder darüber, oder in Kumulation innerhalb einer vorbestimmten Periode eine vorbestimmte Zahl von Malen oder darüber überschritten haben, wird ferner durch eine Entscheidungszählereinheit 33 und eine Ionenstromerscheinungs-Erfassungseinheit 34 entschieden.
Die Kriechentscheidungseinheit 31 ist eine Einheit, die das Erscheinen des Kriechstroms in einem Fall beurteilt, wo innerhalb eines vorbestimmten Intervalls vor dem Start von Primärstromleitung, die extrahierten Ionenstromdaten einen vorbestimmten Kriechstrom-Entscheidungsschwellwert kontinuierlich für mindestens eine vorbestimmte Zeitperiode überschritten haben. Übrigens wird der Ionenstromerscheinungs-Entscheidungsschwellwert durch Addieren eines vorbestimmten Versatzes zu dem BH-Entscheidungsschwellwert erhalten.
Schließlich wird eine Ionenstrom-Erscheinungsposition auf der Basis des Entscheidungsergebnisses der Ionenstromerscheinungs-Erfassungseinheit 34 durch eine Vorzündungsentscheidungseinheit 41, die das Vorzündungsentscheidungsmittel 40 ist, erlangt. Wenn die Ionenstrom-Erscheinungsposition vor einem vorbestimmten Wert ist, wird hier das Auftreten der Vorzündung entschieden.
Ferner wird die interne Operation der Vorzündungserfassungseinrichtung 10 innerhalb der ECU 100 mit Bezug auf ein Zeitsteuerungsdiagramm von 3 und ein Flussdiagramm von 4 beschrieben. Innerhalb von 3 ist übrigens eine Sektion von dem Anstieg zu dem Abfall eines Zündungssignals als das Erfassungsfenster von Vorzündung gesetzt, und ein Verfahren zum Verarbeiten von Daten innerhalb des Erfassungsfensters wird beschrieben.
Ionenstromdaten (ein Ionenstrom in 3), die in die Vorzündungserfassungseinrichtung 10 innerhalb der ECU 100 in einem Schritt S1 in 4 aufgenommen werden, werden mit einem Erfassungsschwellwert in einem Schritt S2 verglichen. Wenn die Ionenstromdaten größer als der Erfassungsschwellwert sind, wird ein Timer in einem Schritt S3 gestartet. Wenn eine Maskeneinstellungszeitperiode in einem Schritt S4 abgelaufen ist, wird der Timer in einem Schritt S5 gestoppt, und die Daten, die in die Vorzündungserfassungseinrichtung 10 aufgenommen sind, werden in einem Speicher aufeinanderfolgend als a(1), a(2), ... und a(n) in einem Schritt S6 gespeichert. Die Ionenstromdaten, die in die Vorzündungserfassungseinrichtung 10 vor dem Ablauf der Maskenzeitperiode seit dem Start des Timers aufgenommen sind, werden der Entscheidung von "NEIN" in dem Schritt S4 unterzogen und können nicht zu dem Schritt S5 fortfahren. Deshalb werden die Daten in dem Speicher nicht gespeichert und werden vernachlässigt.
Die Schritte S1–S6 entsprechen dem Datenextraktionsmittel 20.
Anschließend werden in einem Schritt S7 die Daten a(0) als der Anfangswert eines BH-Entscheidungsschwellwertes gespeichert. In einem Schritt S8 wird der Schwellwert aufeinanderfolgend mit den Daten a(1), a(2), ... und a(n) verglichen. Falls das Ergebnis des Vergleichs "JA" ist, fährt die Routine zu einem Schritt S9 fort, wodurch der BH-Entscheidungsschwellwert auf einen kleineren Wert entlang der Form der Daten aktualisiert wird. Falls das Ergebnis des Vergleichs "NEIN" ist, wird der BH-Entscheidungsschwellwert nicht aktualisiert (wird gehalten), und die Routine fährt zu einem Schritt S10 fort, wobei der letzte Wert gehalten wird. Übrigens entspricht der Schritt S7 einem Startpunkt-Einstellungsmittel.
In dem Fall, wo das Ergebnis des Vergleichs in dem Schritt S8 "NEIN" ist, kann hier der BH-Entscheidungsschwellwert gut in einer vorbestimmten Dämpfungsrate gedämpft werden, ohne gehalten zu werden. Auf diese Weise kann die kleinere Änderung der Daten erfasst werden, und die Erfassungsgenauigkeit der Vorzündung kann gesteigert werden.
In dem Schritt S10 werden die Daten a(n) mit einem Ionenstromerscheinungs-Entscheidungsschwellwert verglichen. Wenn die Daten a(n) gleich oder größer dem Entscheidungsschwellwert sind, fährt die Routine zu einem Schritt S11 fort, in dem die Entscheidungszählereinheit 33 gestartet wird. Wenn der BH-Entscheidungsschwellwert aktualisiert wurde, wird übrigens ein Entscheidungszähler in einem Schritt S12 gelöscht. Wenn der Wert des Entscheidungszählers einen vorbestimmten Wert in einem Schritt S13 überstiegen hat, wird außerdem das Auftreten der Vorzündung oder Verbrennung nach Zündung durch die Ionenstromerscheinungs-Erfassungseinheit 34 beurteilt, sodass das Erscheinen des Ionenstroms entschieden wird (S14).
Die Schritte S7–S14 entsprechen dem Konvexitätserfassungsmittel 30.
Als Gegenstand für die Entscheidung des Erscheinens des Ionenstroms werden, in einem Schritt S15, die Ionenstromdaten von dem Startpunkt der Domäne des konvexen Teils des Ionen stroms integriert, und eine Position, in der der resultierende Integralwert einen vorbestimmten Schwellwert überschritten hat, wird als die Erscheinungsposition IP des Ionenstroms bestimmt. Auch wird eine Spitzenposition PK in einer Periode, für die das Erscheinen des Ionenstroms entschieden wurde, gefunden, und sie wird für die Entscheidung der Vorzündung oder der warnenden Erscheinung davon verwendet.
Übrigens kann die Erscheinungsposition IP des Ionenstroms auch in dem Startpunkt der Domäne gesetzt werden, wo die Änderungsform des Ionenstroms aufwärts konvex ist.
In einem Schritt S16 wird entschieden, ob die Erscheinungsposition IP des Ionenstroms innerhalb der Leitungsperiode des primären Stroms erfasst wurde. In einem Fall, wo die Erscheinungsposition IP des Ionenstroms innerhalb der Leitungsperiode des primären Stroms erfasst wurde, wird die Vorzündung in einem Schritt S17 entschieden. In einem Fall andererseits, wo die Erscheinungsposition IP des Ionenstroms nach dem Abfall von Zündung erfasst wurde, fährt die Routine zu einem Schritt S18 fort. In dem Fall, wo die Erscheinungsposition IP nach dem Abfall der Zündung erfasst wurde, wird die Entscheidung der warnenden Erscheinung der Vorzündung oder gewöhnlichen Verbrennung erbracht.
Ferner ist bekannt, dass es eine Korrelation zwischen der Spitzenposition PK des Ionenstroms und der Spitzenposition des Zylinderinnendrucks des Verbrennungsmotors gibt. In einem Fall, wo die Spitzenposition des Zylinderinnendrucks auf einer Seite des vorgerückten Winkels liegt, ist eine Situation derart, dass eine Verbrennungsrate hoch ist, sodass Auftreten der Vorzündung wahrscheinlich ist. Wenn die Spitzenposition PK des Ionenstroms früher als ein vorbestimmter Schwellwert erfasst wird, wird deshalb die warnende Erscheinung der Vorzündung in einem Schritt S19 entschieden. Der vorbestimmte Schwellwert wird aus einer Abbildung basierend auf den Laufbedingungen des Verbrennungsmotors erlangt.
In einem Fall übrigens, wo "NEIN" in dem Schritt S13 oder S18 beurteilt wurde, wird in einem Schritt S20 entschieden, dass die Vorzündung oder die warnende Erscheinung davon nicht existiert.
Die Schritte S15–S20 entsprechen dem Vorzündungsentscheidungsmittel 40.
Wie oben beschrieben, enthält eine Verbrennungszustandserfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Ausführungsform 1 ein Ionenstrom-Erfassungsmittel 7 zum Erfassen eines Ionenstroms über den Elektroden einer Zündkerze, wie er in einem Fall erscheint, wo ein Gemisch innerhalb der Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors verbrennt, ein Datenextraktionsmittel 20, das enthält ein Erfassungsintervall-Einstellungsmittel zum Einstellen eines Erfassungsintervalls zum Erfassen von Vorzündung oder der warnenden Erscheinung davon aus dem Ionenstrom, der durch das Ionenstrom-Erfassungsmittel 7 erfasst wird, wobei das Datenextraktionsmittel 20 funktioniert, Ionenstromdaten entsprechend der Änderung des Ionenstroms in dem Erfassungsintervall zu extrahieren, das durch das Erfassungsintervall-Einstellungsmittel eingestellt ist, ein Konvexitätserfassungsmittel 30 zum Erfassen der Domäne innerhalb des Erfassungsintervalls, worin die Änderungsform des Ionenstroms aufwärts konvex ist, auf der Basis der Ionenstromdaten, die durch das Datenextraktionsmittel 20 extrahiert werden, und ein Vorzündungsentscheidungsmittel 40, das enthält ein Vergleichseinstellungsmittel zum Einstellen eines Vergleichswertes, der mit der aufwärts konvexen Domäne zu vergleichen ist, wobei das Vorzündungsentscheidungsmittel 40 funktioniert, das Auftreten der Vorzündung oder der warnenden Erscheinung davon zu entscheiden in einem Fall, wo die aufwärts konvexe Domäne in einer Zeitsteuerung früher als der Vergleichswert liegt, wobei das Konvexitätserfassungsmittel 30 enthält ein Kriechstrom-Beurteilungsmittel zum Beurteilen der Existenz oder Nichtexistenz des Auftretens eines Kriechstroms über den Zündkerzenelektroden, und es die Erfassung der aufwärts konvexen Domäne in einem Fall ermöglicht, wo das Auftreten des Kriechstroms beurteilt wurde.
In Übereinstimmung mit Ausführungsform 1 kann entsprechend die Vorzündung sogar in dem Fall zuverlässig erfasst werden, wo der Kriechstrom über den Elektroden der Zündkerze erschienen ist.
AUSFÜHRUNGSFORM 2:
In Ausführungsform 1 wurde in dem Fall des Erscheinens des Kriechstroms die Erscheinungsposition des Ionenstroms, der in die Verbrennung einbezogen ist, durch Vergleichen des BH-Entscheidungsschwellwertes und der Ionenstromdaten erfasst. In Ausführungsform 2 wird die Erscheinungsposition aus den Änderungsgrößen der Ionenstromdaten erfasst, und dieses Verfahren wird nun beschrieben.
Zuerst sollen in Ausführungsform 2 die Ionenstromdaten jedes vorbestimmten Intervalls für die Kalkulation einer Ableitungsfunktionen verwendet werden, um den Einfluss von Rauschen etc. für die erlangten Ionenstromdaten zu vermeiden oder zu mäßigen.
5 zeigt ein Konfigurationsdiagramm einer Vorzündungserfassungseinrichtung 10 für einen Verbrennungsmotor gemäß Ausführungsform 2. Der Verlauf bis zu der Entscheidung über die Existenz oder Nichtexistenz eines Kriechstroms durch eine Kriechentscheidungseinheit 31 ist der gleiche wie in Ausführungsform 1.
Wenn das Erscheinen des Kriechstroms durch die Kriechentscheidungseinheit 31 beurteilt wurde, werden die Änderungsgrößen einzelner Daten durch eine Ableitungsfunktionseinheit 35 berechnet, um so eine lineare Ableitung zu erhalten. Anschließend wird der Mittelwert c(n) jener Änderungsgrößen b(n) mehrerer aufeinanderfolgender Daten, die durch die Ableitungsfunktionseinheit 35 berechnet wurden, durch eine Datenglättungseinheit 36 berechnet. Die Daten c(n) zeigen die Tendenz des Gradienten des Ionenstroms an. Ein Spitzenhalte-(PH)Schwellwert wird für die Tendenz c(n) der Änderung der Daten durch eine Schwellwert-Einstellungseinheit 32 eingestellt. Ob die Tendenz c(n) der Änderung der Daten geringer als der PH-Schwellwert in Folge eine vorbestimmte Zahl von Malen oder darüber, oder in Kumulation innerhalb einer vorbestimmten Periode eine vorbestimmte Zahl von Malen oder darüber geworden ist, wird durch eine Entscheidungszählereinheit 33 und eine Ionenstromerscheinungs-Erfassungseinheit 34 beurteilt. In einer Vorzündungsentscheidungseinheit 41 wird die Erscheinungsposition IP des Ionenstroms auf der Basis des Ergebnisses der Entscheidung der Ionenstromerscheinungs-Erfassungseinheit 34 erlangt, und Vorzündung wird entschieden, wenn die Ionenstrom-Erscheinungsposition IP vor einem vorbestimmten Wert ist.
Als Nächstes wird die interne Operation der Vorzündungserfassungseinrichtung 10 der obigen Konfiguration mit Bezug auf ein Zeitsteuerungsdiagramm von 6 und ein Flussdiagramm von 7 beschrieben.
Ionenstromdaten (6: P1), die in die Vorzündungserfassungseinrichtung 10 innerhalb einer ECU 100 in einem Schritt S21 in 7 aufgenommen sind, werden mit einem Erfassungsschwellwert in einem Schritt S22 verglichen. Wenn die Ionenstromdaten größer als der Erfassungsschwellwert sind, wird in einem Schritt S23 ein Timer gestartet. Wenn eine Maskeneinstellungszeitperiode in einem Schritt S24 abgelaufen ist, wird der Timer in einem Schritt S25 gestoppt, und die Ionenstromdaten, die in die Vorzündungserfassungseinrichtung 10 aufgenommen sind, werden in einem Speicher aufeinanderfolgend als a(1), a(2), ... und a(n) in einem Schritt S26 (6: P2) gespeichert. Die Daten, die in die Vorzündungserfassungseinrichtung 10 vor dem Ablauf der Maskenzeitperiode seit dem Start des Timers aufgenommen sind, werden der Entscheidung von "NEIN" in dem Schritt S24 unterzogen und können nicht zu dem Schritt S25 fortfahren. Deshalb werden die Daten nicht in dem Speicher gespeichert und werden vernachlässigt.
Die Schritte S21–S26 entsprechen einem Datenextraktionsmittel 20.
Die Felddaten a(n), die in dem Speicher in dem Schritt S26 gespeichert werden, sind Gegenstand der Berechnung von Formel (1) durch die Ableitungsfunktionseinheit 35 in einem Schritt S27, und die berechneten Daten werden als die Felddaten b(n) gespeichert: b(n) = a(n) – a(n – 1) (1)
Die Felddaten b(n), die bei dieser Gelegenheit erhalten werden, entsprechen der linearen Ableitung, und zeigen den Gradienten des Ionenstroms an. Ferner fährt die Routine zu einem Schritt S28 fort, in dem die Felddaten b(n) Gegenstand der Berechnung von Formel (2) durch die Datenglättungseinheit 36 sind, und die geglätteten Ergebnisse werden als die Felddaten c(n) gespeichert: c(n) = {b(n) + b(n – 1) + ... + b(n – k)))/(k + 1) (2)
Die Felddaten c(n), die bei dieser Gelegenheit erhalten werden, sind die geglättete lineare Ableitung, und zeigen die Tendenz des Gradienten des Ionenstroms an (6: P3).
Übrigens wird in einem Schritt S29 c(0) als der Anfangswert des PH-Entscheidungsschwellwertes gespeichert. In einem Schritt S30 wird der Schwellwert aufeinanderfolgend mit den Felddaten c(1), c(2), ... und c(n) verglichen, die in dem Schritt S28 gespeichert werden, woraufhin der größere Wert immer als der PH-Entscheidungsschwellwert in einem Schritt S31 aktualisiert wird (6: P4).
Wenn die Felddaten c(n) im Vergleich mit dem PH-Entscheidungsschwellwert in einem Schritt S32 kleiner sind, fährt die Routine zu einem Schritt S33 fort, in dem die Entscheidungszählereinheit 33 gestartet wird. Wenn der Wert des PH-Entscheidungsschwellwertes umgeschrieben wurde, fährt die Routine zu einem Schritt S34 fort, in dem der Entscheidungszähler auf "0" gelöscht wird. Wenn der Wert des Entscheidungszählers einen vorbestimmten Wert in einem Schritt S35 überstiegen hat, wird das Auftreten der Vorzündung oder der Verbrennung nach der Zündung durch die Ionenstromerscheinungs-Erfassungseinheit 34 beurteilt, und die Erscheinung des Ionenstroms wird entschieden (Schritt S36) (6: P5).
Die Schritte S27–S36 entsprechen dem Konvexitätserfassungsmittel 30.
Als Gegenstand für die Entscheidung der Erscheinung des Ionenstroms werden die Felddaten c(n), in die die lineare Ableitung geglättet wurde, von dem Startpunkt der Domäne des konvexen Teils des Ionenstroms durch die Vorzündungsentscheidungseinheit 41 integriert, und eine Position, in der der resultierende Integralwert einen vorbestimmten Schwellwert überschritten hat, wird als die Erscheinungsposition IP des Ionenstroms bestimmt, während eine Spitzenposition PK in einer Periode, für die das Erscheinen des Ionenstroms entschieden wurde, gefunden wird (Schritt S37) und für die Entscheidung der Vorzündung oder der warnenden Erscheinung davon verwendet wird. In einem Schritt S38 wird entschieden, ob die Erscheinungsposition IP des Ionenstroms innerhalb der Leitungsperiode eines primären Stroms erfasst wurde. In einem Fall, wo die Erscheinungsposition IP des Ionenstroms innerhalb der Leitungsperiode des primären Stroms erfasst wurde, wird die Vorzündung entschieden (Schritt S39). In einem Fall andererseits, wo die Erscheinungsposition IP des Ionenstroms nach dem Abfall der Zündung erfasst wurde, fährt die Routine zu einem Schritt S40 fort. In dem Fall, wo die Erscheinungsposition IP nach dem Abfall der Zündung erfasst wurde, müssen die warnende Erscheinung der Vorzündung und gewöhnliche Verbrennung unterschieden werden. Wenn die Spitzenposition PK des Ionenstroms in einem oder früher als ein vorbestimmter Schwellwert erfasst wird, wird für diesen Zweck die warnende Erscheinung der Vorzündung entschieden (Schritt S41). Der vorbestimmte Schwellwert wird aus einer Abbildung basierend auf den Laufbedingungen des Verbrennungsmotors erlangt.
In einem Fall übrigens, wo "NEIN" in dem Schritt S35 oder S40 beurteilt wurde, wird in einem Schritt S42 entschieden, dass die Vorzündung oder die warnende Erscheinung davon nicht existiert.
Die Schritte S37–S42 entsprechen dem Vorzündungsentscheidungsmittel 40.
In der Ausführungsform wurden die Spitzenhalteschwellwerte für die Tendenzen der Datenänderungen in der Reihenfolge der aufgenommenen Daten aufeinanderfolgend gesetzt. Die BH-Schwellwerte können jedoch ebenso von der Endposition der Da tenaufnahme zu der Startposition davon durch Verfolgen der Zeit zurück gesetzt werden (6: P6).
Eine Ausgabe bei dieser Gelegenheit wird, wie in P7 in 7 gezeigt. Sogar in dem Fall, wo der Kriechstrom erschienen ist, kann deshalb nur der Ionenstrom, der mit der Vorzündung oder der warnenden Erscheinung davon erscheint, erfasst werden, sodass eine Erfassungsgenauigkeit gesteigert werden kann.
In Übereinstimmung mit Ausführungsform 2 kann entsprechend die Vorzündung sogar in dem Fall genauer erfasst werden, wo der Kriechstrom über den Elektroden der Zündkerze erschienen ist.
Übrigens wurde in Ausführungsform 2 die Entscheidung der Vorzündung oder der warnenden Erscheinung davon durch Einsetzen der linearen Ableitung erbracht, es kann aber ebenso eine quadratische Ableitung auf eine derartige Weise erhalten werden, dass, nach der Signalverarbeitung durch die Ableitungsfunktionseinheit 35 und die Glättungseinheit 36, Berechnungen durch eine Ableitungsfunktionseinheit und eine Glättungseinheit nochmals ausgeführt werden.
Werte c(n), die durch Glätten der quadratischen Ableitung erhalten werden, zeigen die Tendenz der konkaven und konvexen Änderungen des Ionenstroms an, und eine Domäne, wo die quadratischen Ableitungswerte c(n) negativ werden, wird herausgeführt, wodurch nur die Schwankung des Ionenstroms, der in die Vorzündung oder die warnende Erscheinung davon einbezogen ist, extrahiert werden kann, ohne durch eine Schwankung beeinflusst zu werden, die bei winzigem Rauschen oder Datenspielraum anwesend ist.
Übrigens kann die Stärke der Vorzündung oder der warnenden Erscheinung davon durch Kalkulieren des Flächenwertes des Ionenstroms innerhalb der vorbestimmten Periode des Ionenstroms erhalten werden, was auf der Vorzündung oder der warnenden Erscheinung davon beruht, die durch die Ionenstromerscheinungs-Erfassungseinheit 34 von Ausführungsform 1 oder 2 erfasst wird. Der Grund dafür ist, dass der Flächenwert der Vorzündung oder der warnenden Erscheinung davon größer wird, während die Stärke höher wird. Auf diese Weise kann die Erfassungsstärke der Vorzündung oder der warnenden Erscheinung davon präzise erhalten werden.
Ferner kann in Ausführungsform 1 oder 2 in dem Fall, wo der Kriechstrom erschienen ist, die Unterdrückungssteuerung der Vorzündung ebenso ohne Rücksicht auf das Erfassungsergebnis der Vorzündung oder der warnenden Erscheinung davon durchgeführt werden. Es war bekannt, dass die Vorzündung durch die Ursache von Ruß auftritt, der an einer lokal überhitzten Stelle angehaftet ist, z. B. um den Zündungsteil der Zündkerze 6 herum oder innerhalb der Verbrennungskammer. Da der Kriechstrom in einem Fall der Anhaftung von Ruß an der Zündkerze 6 erscheint, zeigt das Erscheinen des Kriechstroms einen Zustand an, wo es wahrscheinlich ist, dass die Vorzündung auftritt. In dem Fall des Erscheinens des Kriechstroms kann deshalb das Auftreten der Vorzündung im Voraus durch Durchführen der Vorzündungsunterdrückungssteuerung unterdrückt werden.
AUSFÜHRUNGSFORM 3:
In Ausführungsform 1 oder 2 wurde die Erfassung der Vorzündung oder der warnenden Erscheinung davon durch Anordnen der einzelnen Zündkerze 6 in der Verbrennungskammer durchgeführt. Die Erfassung der Vorzündung oder der warnenden Erscheinung davon kann jedoch ebenso durch Anordnen einer Vielzahl von Zündkerzen in einer Verbrennungskammer durchgeführt werden.
Die Ionenstrom-Erfassungseinrichtung 7 akkumuliert Ladungen zum Erfassen des Ionenstroms, während eines Zündfunkens, und sie erfasst danach den Ionenstrom, der in eine Verbrennung einbezogen ist. Deshalb ist die Ionenstrom-Erfassungseinrichtung 7 zum Erfassen des Ionenstroms während der Funkenzündung nicht fähig. Die Vorzündung oder die warnende Erscheinung davon ist manchmal derart, dass, da die Verbrennungsrate eines Gemischs hoch ist, das meiste des Ionenstroms während des Zündfunkens erscheint, wie in 6 gezeigt. Aus diesem Grund wird es für das Einzelpunkt-Zündungssystem schwierig, einen genauen Verbrennungszustand zu erfassen. Deshalb kann die Erfassung durch Anordnen der Vielzahl von Zündkerzen in einer Verbrennungskammer gut durchgeführt werden.
Hier wird ein Fall beschrieben, wo zwei Zündkerzen in einer Verbrennungskammer angeordnet sind. Die Erfindung ist jedoch nicht nur auf den Fall der zwei Zündkerzen beschränkt, sondern kann gut auf einen Verbrennungsmotor angewendet werden, der drei oder mehr Zündkerzen in einer Verbrennungskammer enthält.
Konkret wird eine Technik angenommen, die nachstehend darzulegen ist. Wenn die Zündzeitsteuerung einer zweiten Zündspule relativ zu der einer ersten Zündspule verzögert ist, kann eine Flammenausbreitungszeitperiode basierend auf den Zündungen der Zündkerzen durch die Zündkerzen zuverlässig gemessen werden. Auf dem Weg eines Beispiels wird die Leitungsstartzeitsteuerung einer Primärwicklung in der zweiten Zündspule in der Funkenstartzeitsteuerung (Zündungszeitsteuerung) der ersten Zündspule eingestellt, wie in 8 gezeigt. In der ersten Zündspule findet das Fehlen von Ionenstrominformation, was in eine Vorzündung einbezogen ist, wie in einem Kriechstrom überlagert, in einigen Fällen statt. Wenn jedoch die Zündzeitsteuerung der zweiten Zündspule relativ zu der der ersten Zündspule verzögert ist, wie in der obigen Technik, kann eine Flammenausbreitungsrate auf der Basis der Erscheinungsposition eines Verbrennungsionenstroms in der zweiten Zündspule gemessen werden. Übrigens kann eine größere Zahl von Ionenstrom-Informationselementen durch noch weiteres Verzögern der Leitungsstartzeitsteuerung der Primärwicklung der zweiten Zündspule erlangt werden.
In Übereinstimmung mit Ausführungsform 3 können die Ionenstrom-Informationselemente in dem Fall des Auftretens der Vorzündung oder der warnenden Erscheinung davon in einer größeren Zahl erlangt werden, und die Vorzündung oder die warnende Erscheinung davon kann präzise erfasst werden und ihre Erfassungsgenauigkeit wird deshalb gesteigert.
AUSFÜHRUNGSFORM 4:
In jeder von Ausführungsformen 1–3 wurden die Ionenstrom-Erfassungssignale einzelner Verbrennungskammern jeweils zu der ECU 100 eingegeben, diese Ionenstrom-Erfassungssignale der einzelnen Verbrennungskammern können aber ebenso in ein Signal gesammelt werden, indem die Summe davon genommen wird, um so das Summensignal zu der ECU 100 einzugeben.
9 zeigt ein schematisches Konfigurationsdiagramm von Ausführungsform 4. Hier wird ein Verbrennungsmotor aus vier Zylindern beschrieben. In der vorangehenden Konfiguration wurden die Ionenstrom-Erfassungssignals, die in den vier Verbrennungskammern erfasst werden, jeweils zu der ECU 100 eingegeben, und daher waren die Eingabeschnittstellen der ECU 100 in der Zahl von vier notwendig. In einem Fall jedoch, wo die gleichen Zündspuleneinrichtungen 1A–1D in Entsprechung zu den jeweiligen Verbrennungskammern aufgestellt sind, wie in 9 gezeigt, und wo die Ionenstrom-Erfassungssignale der jeweiligen Verbrennungskammern in ein Signal gesammelt werden, indem die Summe davon genommen wird, um so das Summensignal zu der ECU 100 einzugeben, reicht nur eine Leitung für das Ionenstrom-Erfassungssignal aus, das zu der ECU 100 eingegeben wird, und ein Schaltungsmaßstab kann klein gemacht werden. Dies ist besonders in einem Verbrennungsmotor mit einer großen Zahl von Zylindern, wie etwa sechs Zylinder und acht Zylinder, von großem Vorteil. Übrigens kann die Summe der Ionenstrom-Erfassungssignale in der Kombination von Zylindern gut genommen werden, die in Intervallen eines Zylinders in einer Zündungssequenz aufgestellt sind.
In dem Stand der Technik werden in einem Fall, wo Glimmen in einem Zylinder aufgetreten ist, alle Zylinder durch das Glimmen beeinflusst, wenn die Summe der Ionenstrom-Erfassungssignale genommen wird. Mit der Erfassungstechnik vom Stand der Technik wird deshalb die Erfassung von Vorzündung fehlerhaft erfasst. Im Gegensatz dazu kann sogar in dem Fall, wo das Glimmen aufgetreten ist, die Vorzündung durch Anwenden von Ausführungsform 1 oder 2 genau erfasst werden.
In dem Verbrennungsmotor des Mehrfachpunkt-Zündungstyps, wie in Ausführungsform 3, wird die Summe von Ionenstrom-Erfassungssignalen, die in der ersten Zündspule erfasst werden, genommen, während die Summe von Ionenstrom-Erfassungssignalen, die in der zweiten Zündspule erfasst werden, genommen wird, und die Summen werden jeweils zu der ECU 100 eingegeben, wodurch der gleiche Vorteil erzielt werden kann.
Übrigens wurde in jeder von Ausführungsformen 1–4 der Ionenstrom auf eine derartige Weise erfasst, dass die Vorspannungsschaltung 8 der Ionenstrom-Erfassungseinrichtung 7 innerhalb der Zündspuleneinrichtung 1 angeordnet ist, und dass eine Vorspannung von der Zündspule 2 zu der Zündkerze 6 eingespeist wird, die eine Zündungsquelle ist. Die Vorzündung kann jedoch sogar bei dem Erscheinen des Kriechstroms durch die gleiche Verarbeitung erfasst werden, durch Erfassen eines Ionenstroms in einem beliebigen eines Falls, wo eine Vorspannungsquelle als ein unabhängiges Leistungsquellenmodul vorbereitet wird, und wo eine Vorspannung von dem Modul zu der Zündkerze 6 eingespeist wird, die die Zündungsquelle ist, eines Falls, wo eine Vorspannungsquelle als ein unabhängiges Leistungsquellenmodul vorbereitet wird und wo eine Vorspannung von dem Modul zu unabhängigen Elektroden eingespeist wird, die innerhalb der Verbrennungskammer aufgestellt sind als eine Sonde zum Erfassen des Ionenstroms, und eines Falls, wo die Vorspannungsschaltung 8 innerhalb der Zündspuleneinrichtung 1 angeordnet ist und wo eine Vorspannung von der Zündspule 2 zu unabhängigen Elektroden eingespeist wird, die innerhalb der Verbrennungskammer angeordnet sind als eine Sonde zum Erfassen des Ionenstroms.
Übrigens muss in dem Fall, wo die Vorspannungsquelle als das unabhängige Leistungsquellenmodul vorbereitet wird und wo die Vorspannung von dem Modul zu den unabhängigen Elektroden eingespeist wird, die innerhalb der Verbrennungskammer als die Ionenstrom-Erfassungssonde angeordnet sind, um dadurch den Ionenstrom zu erfassen, ein Erfassungsintervall zum Erfassen der Vorzündung nicht auf das Leitungsintervall der Zündspule begrenzt sein, sondern es kann ebenso ein Intervall von z. B. von der 90CA von BTDC (Kurbelwinkelposition von 90 Grad vor einem oberen Totpunkt) zu dem Ende eines Verbrennungstaktes oder zu der Öffnung eines Auslassventils als das Vorzündungserfassungsintervall eingestellt werden, wodurch die Vorzündung oder die warnende Erscheinung davon genauer erfasst werden kann.
Ferner wurde in jeder von Ausführungsformen 1–4 die Vorzündungserfassungseinrichtung 10 innerhalb der ECU 100 aufgestellt. Es können jedoch Kalkulationen durch ein getrenntes MPU-verpacktes Modul, einen digitalen Signalprozessor oder einen logischen IC basierend auf einer Gatterfeldschaltung gut ausgeführt werden, wobei die Ausgabe davon zu der ECU 100 eingegeben wird.
Verschiedene Modifikationen und Änderungen dieser Erfindung werden einem Fachmann offensichtlich sein, ohne Abweichung von dem Bereich und Geist dieser Erfindung, und es sollte verstanden werden, dass diese Erfindung nicht auf die hierin dargelegten veranschaulichenden Ausführungsformen begrenzt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 3552142 [0002]

Claims

Eine Verbrennungszustandserfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, umfassend: Elektroden (6), die innerhalb einer Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors aufgestellt sind; ein Spannungsanwendungsmittel (8) zum Anlegen einer Spannung über den Elektroden (6), um einen Ionenstrom zu erfassen, der in einem Fall erscheint, wo ein Gemisch innerhalb der Verbrennungskammer verbrennt; ein Ionenstrom-Erfassungsmittel (9) zum Erfassen des Ionenstroms, der über den Elektroden bei der Anwendung der Spannung erscheint; ein Datenextraktionsmittel (20), das enthält ein Erfassungsintervall-Einstellungsmittel zum Einstellen eines Erfassungsintervalls zum Erfassen von Vorzündung oder einer warnenden Erscheinung davon aus dem erfassten Ionenstrom, wobei das Datenextraktionsmittel (20) dazu dient, Ionenstromdaten entsprechend einer Änderung des Ionenstroms in dem Erfassungsintervall zu extrahieren; ein Konvexitätserfassungsmittel (30) zum Erfassen der Domäne innerhalb des Erfassungsintervalls, worin eine Änderungsform des Ionenstroms aufwärts konvex ist, auf der Basis der extrahierten Ionenstromdaten; und ein Vorzündungsentscheidungsmittel (40), das enthält ein Vergleichseinstellungsmittel zum Einstellen eines Vergleichswertes, der mit der aufwärts konvexen Domäne zu vergleichen ist, wobei das Vorzündungsentscheidungsmittel (40) dazu dient zu entscheiden, dass die Vorzündung oder die warnende Erscheinung davon aufgetreten ist, in einem Fall, wo die aufwärts konvexe Domäne in einer Zeitsteuerung früher als der Vergleichswert liegt; wobei das Konvexitätserfassungsmittel (30) enthält ein Kriechstrom-Beurteilungsmittel zum Beurteilen von Existenz oder Nichtexistenz des Erscheinens eines Kriechstroms über den Elektroden (6), und es die Erfassung der aufwärts konvexen Domäne in einem Fall ermöglicht, wo das Erscheinen des Kriechstroms beurteilt wurde.
Eine Verbrennungszustandserfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wie in Anspruch 1 definiert, wobei das Konvexitätserfassungsmittel (30) enthält ein Startpunkt-Einstellungsmittel zum Spezifizieren eines Startpunkts eines Schwellwertes für die Konvexitätserfassung, und ein Bodenschwellwertmittel zum Einstellen eines Bodenschwellwertes entlang eines Bodens der Änderungsform des Ionenstroms von dem Startpunkt, wodurch eine Domäne, in der die Ionenstromdaten den Bodenschwellwert überschreiten, als die aufwärts konvexe Domäne bestimmt wird.
Eine Verbrennungszustandserfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wie in Anspruch 1 definiert, wobei das Konvexitätserfassungsmittel (30) enthält ein Kalkulationsmittel einer quadratischen Schwankungsgröße (35) zum Kalkulieren einer quadratischen Schwankungsgröße, die eine lineare Ableitung oder eine quadratischen Ableitung des Ionenstroms enthält innerhalb des Erfassungsintervalls, wodurch eine Domäne, in der ein Wert der quadrati schen Schwankungsgröße gleich oder kleiner einem vorbestimmten Pegel wird, als die konvexe Domäne bestimmt wird.
Eine Verbrennungszustandserfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wie in einem beliebigen von Anspruch 1 bis 3 definiert, wobei das Vorzündungsentscheidungsmittel (40) eine Position bestimmt, in der ein Integralwert der Domäne, wo die Änderungsform des Ionenstroms aufwärts konvex ist, einen vorbestimmten Pegel überschreitet, als die aufwärts konvexe Domäne.
Eine Verbrennungszustandserfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wie in einem beliebigen von Anspruch 1 bis 3 definiert, wobei das Vorzündungsentscheidungsmittel (40) einen Startpunkt der Domäne, wo die Änderungsform des Ionenstroms aufwärts konvex ist, als eine Erscheinungsposition des Ionenstroms bestimmt.
Eine Verbrennungszustandserfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wie in Anspruch 1 definiert, wobei das Erfassungsintervall-Einstellungsmittel ein beliebiges gewünschtes Intervall von einer Kurbelwinkelposition von 90 Grad vor einem oberen Totpunkt zu einem Ende eines Verbrennungstaktes als das Erfassungsintervall einstellt.
Eine Verbrennungszustandserfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wie in Anspruch 1 definiert, wobei die Elektroden eine Zündkerze (6) bilden, die einen Funken innerhalb der Verbrennungskammer schlägt, um die Verbrennung in dem Verbrennungsmotor zu bewirken, und das Spannungsanwendungsmittel (8) eine Spannung zum Erfassen des Ionenstroms anlegt, zu den Elektroden der Zündkerze durch eine Zündspule, die eine hohe Spannung generiert, um die Zündspule zu veranlassen, einen Funken zu schlagen.
Eine Verbrennungszustandserfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wie in Anspruch 7 definiert, wobei das Erfassungsintervall-Einstellungsmittel ein beliebiges gewünschtes Intervall von einer Zeitsteuerung eines Starts der Leitung zu einer Primärwicklung (3) der Zündspule (2), um das Funkenschlagen der Zündkerze (6) zu starten, als das Erfassungsintervall setzt.
Eine Verbrennungszustandserfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wie in Anspruch 7 definiert, wobei das Erfassungsintervall-Einstellungsmittel enthält ein Maskeneinstellungsmittel (22) zum Einstellen eines vorbestimmten Maskenintervalls von einer Zeitsteuerung eines Starts der Leitung zu einer Primärwicklung (3) der Zündspule (2), wodurch der Ionenstrom, der innerhalb des Maskenintervalls erfasst wird, das durch das Maskeneinstellungsmittel (22) eingestellt wird, nicht als ein Signal zum Erfassen der Vorzündung oder der warnenden Erscheinung davon behandelt wird.
Eine Verbrennungszustandserfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wie in Anspruch 2 definiert, wobei das Startpunkt-Einstellungsmittel den Startpunkt in einer Endposition des Maskenintervalls einstellt, das durch das Maskeneinstellungsmittel (22) eingestellt wird.
Eine Verbrennungszustandserfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wie in Anspruch 1 definiert, wobei das Vergleichseinstellungsmittel den Vergleichswert in Übereinstimmung mit einem mittleren Pegel der aufwärts konvexen Domäne und/oder einem Abbildungswert, der abhängig von Laufbedingungen eingestellt wird, einstellt.
Eine Verbrennungszustandserfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wie in Anspruch 1 definiert, wobei das Ionenstrom-Erfassungsmittel eine Summe einer Vielzahl von Ionenströmen erfasst, die von einer Vielzahl von Verbrennungskammern oder einer identischen Verbrennungskammer erhalten werden.
Ein Verbrennungszustandserfassungsverfahren für einen Verbrennungsmotor, umfassend: einen ersten Schritt (S1–S6) zum Einstellen eines Erfassungsintervalls zum Erfassen von Vorzündung oder einer warnenden Erscheinung davon aus einem Ionenstrom, der über Elektroden erscheint, die innerhalb einer Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors aufgestellt sind, in einem Fall, wo ein Gemisch innerhalb der Verbrennungskammer verbrennt, und dann Extrahieren von Ionenstromdaten entsprechend einer Änderung des Ionenstroms in dem Erfassungsintervall; einen zweiten Schritt (S7–S14) zum Erfassen der Domäne innerhalb des Erfassungsintervalls, worin eine Änderungsform des Ionenstroms aufwärts konvex ist, auf der Basis der extrahierten Ionenstromdaten; und einen dritten Schritt (S15–S20) zum Entscheiden, dass die Vorzündung oder die warnende Erscheinung davon aufgetreten ist, in einem Fall, wo die aufwärts konvexe Domäne in einer Zeitsteuerung früher als ein vorbestimmter Vergleichswert liegt; wobei der zweite Schritt (S7–S14) einen Schritt (S10) enthält zum Beurteilen von Existenz oder Nichtexistenz des Erscheinens eines Kriechstroms über den Elektroden, und er die Erfassung der aufwärts konvexen Domäne in ei nem Fall ermöglicht, wo die Erscheinung des Kriechstroms beurteilt wurde.