DE102008036477B4

DE102008036477B4 - Verbrennungsmotor-Verbrennungsbedingungs-Erfassungsvorrichtung und Verbrennungsbedingungs-Erfassungsverfahren

Info

Publication number: DE102008036477B4
Application number: DE102008036477.0A
Authority: DE
Inventors: Takahiko Inada; Kimihiko Tanaya
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-01-09
Filing date: 2008-08-05
Publication date: 2016-11-10
Anticipated expiration: 2028-08-06
Also published as: US7836864B2; US7673614B2; DE102008036477A1; US20100089361A1; US20090173315A1; JP4445020B2; JP2009162175A

Abstract

Verbrennungsmotor-Verbrennungsbedingungs-Erfassungsvorrichtung für Verbrennungsmotoren mit einer Zündkerze (100) je Verbrennungskammer, umfassend: eine Zündeinrichtung (200), die die eine Zündkerze (100) der Verbrennungskammer veranlasst, ein in einer Verbrennungskammer aufgenommenes Kraftstoff-Luft-Gemisch zu zünden; eine Zündsteuereinrichtung (301), die ein Steuersignal zum Steuern des Betriebs der Zündeinrichtung (200) erzeugt; eine Ionenstrom-Erfassungseinrichtung (40), die einen Ionenstrom erfasst, der auftritt, wenn das Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrennt; eine Ionenstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung (306), die einen Erfassungsbereich für einen, durch die Ionenstrom-Erfassungseinrichtung (40) zu erfassenden Ionenstrom einstellt; eine Vorzünderfassungseinrichtung (307), die ein Vorzünden oder ein Vorläuferphänomen des Vorzündens auf Grundlage eines Ionenstroms erfasst, der innerhalb eines Erfassungsbereiches erfasst wird, der durch die Ionenstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung (306) eingestellt wird; eine Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung (304), die einen Erfassungsbereich für einen Leckstrom einstellt, der durch ein Glühen in der Zündkerze (100) verursacht wird; und eine Leckstrom-Bestimmungseinrichtung (305), die bestimmt, ob ein Glühen in der Zündkerze (100) existiert oder nicht, auf Grundlage eines Stromes, der innerhalb eines Erfassungsbereiches, der durch die Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung (304) eingestellt wird, durch die Ionenstrom-Erfassungseinrichtung (40) erfasst wird, wobei die Zündsteuereinrichtung (301) eine Nichtverbrennungstakt-Zündsteuereinrichtung (302) beinhaltet, die die Zündkerze (100) veranlasst, ein Zünden während eines Kraftstoff-Luft-Gemisch-Nichtverbrennungstaktes durchzuführen, und wobei der durch die Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung (304) eingestellte Leckstrom-Erfassungsbereich innerhalb des Nichtverbrennungstaktes eingestellt wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbrennungsmotor-Verbrennungsbedingungs-Erfassungsvorrichtung und insbesondere eine Verbrennungsmotor-Verbrennungsbedingungs-Erfassungsvorrichtung, die sicher bestimmen kann, ob ein Zündkerzen-Glühen und/oder ein Vorzünden aufgetreten sind, oder nicht.
2. Beschreibung der in Beziehung stehenden Technik
Beim Betrieb eines Verbrennungsmotors fällt in dem Fall, bei dem sich auf der Oberfläche des Isolators für ein Zündkerzen-Zündteilstück eine Kohlenstoffablagerung anhaftet, was vorkommt, wenn ein Mischgas (Kraftstoff-Luft-Gemisch) in einem Zylinder unvollständig verbrennt, der Wert des Isolatorwiderstandes über die Elektroden der Zündkerze, wodurch es unwahrscheinlicher wird, dass ein Funken auftritt.
Dieses Phänomen ist im Allgemeinen als „Verschmutzung einer Zündkerze auf Grund eines Glühens” bekannt.
Zusätzlich wird das Phänomen als „Glühen” bezeichnet, bei dem der Wert des Isolatorwiderstandes über die Elektroden einer Zündkerze verringert wird und wodurch ein Leckstrom über die Elektroden der Zündkerze auftritt.
Zusätzlich ionisieren auf Grund der Verbrennung in einer Verbrennungskammer die Moleküle eines Mischgases in der Verbrennungskammer, und wenn eine Spannung an die ionisierte Verbrennungskammer über die Zündkerze angelegt wird, fließt ein kleiner Strom. Der Strom wird als ein Ionenstrom bezeichnet.
Bislang ist bekannt, dass in einem Funken-gezündeten Verbrennungsmotor ein Ionenstrom erfasst wird, der in einer Verbrennungskammer nach dem Start der Zündung durch eine Zündkerze auftritt, und eine Steuerbedingung, wie zum Beispiel ein Klopfen oder eine Verbrennungsgrenze, des Verbrennungsmotors über die Größe des erfassten Ionenstromes, der Zeitspanne, während der der Ionenstrom auftritt, oder dergleichen, erfasst wird, und auf Grundlage des Resultats der Erfassung die Zündeinstellung angepasst wird oder die zu injizierende Kraftstoffmenge angepasst wird.
Bei einem solchen Ionenstromerfassungsverfahren, das eine Zündkerze verwendet, kann ein Ionenstrom bei jedem Mal erfasst werden, wenn eine Zündung ausgeführt wird, solange keine Anomalien in der Zündkerze existieren.
Da jedoch die Verschmutzung einer Zündkerze auf Grund des Glühens fortschreitet, verringert sich der Isolationswiderstandswert der Zündkerze außerordentlich, wodurch ein Leckstrom über die Elektroden der Zündkerze größer wird.
Dementsprechend kann ein Fall auftreten, bei dem, selbst dann, wenn auf Grund einer Fehlzündung kein Ionenstrom auftritt, ein Leckstrom als Ionenstrom erfasst wird, wodurch die Fehlzündung nicht erfasst werden kann.
Darüber hinaus ist es allgemein bekannt, dass eine Verschmutzung auf Grund einer Kohlenstoffablagerung eine selbstreinigende Wirkung dahingehend aufweist, dass die Verschmutzung auftritt, wenn die Temperatur einer Zündkerze gering ist, und der Motor in einem Zustand ist, bei dem die Rotationsgeschwindigkeit gering ist und die Motorlast gering ist, und wenn die Temperatur der Zündkerze anwächst, wird die Kohlenstoffablagerung, die sich auf der Oberfläche des Isolators für das Zündteilstück der Zündkerze festgesetzt hat, abgebrannt.
Folglich besteht ein effektives Verfahren bezüglich der Verbesserung des Glühens auf Grund der Kohlenstoffablagerungsverschmutzung darin, eine Erhöhung der Temperatur der Zündkerze zu unterstützen.
Darüber hinaus existiert ein Phänomen, bei dem beim Ansteuern eines Verbrennungsmotors ein Hot-Spot, der durch eine verbleibende Temperatur einer Kohlenstoffablagerung verursacht wird, die sich auf einer Zündkerze oder auf der Innenseite eines Zylinders festgesetzt hat, dazu führt, dass ein Mischgas auf halben Weg eines Verdichtungstakts spontan Feuer fängt.
Das vorhergehende Phänomen wird als ein Vorzünden bezeichnet; das Vorzünden verursacht nicht nur ein starken Abfall der Ausgabe eines Verbrennungsmotors oder eine mangelhafte Rotation, sondern beschädigt im schlimmsten Fall den Verbrennungsmotor.
7 ist ein Satz von Diagrammen zum Erklären eines Problems bei einem konventionellen Vorzünderfassungsverfahren, das zum Beispiel in der Japanischen Patentveröffentlichung mit der Nr. 3176291 (Patentdokument 1) offenbart ist; 7 stellt eine Beziehung zwischen dem Ionenstrom und dem Leckstrom dar, wenn ein Vorzünden erfolgt.
7(a) stellt einen Fall dar, bei dem ein Mischgas normalerweise über eine Entladung einer Zündkerze Feuer fängt. Zuerst tritt bei sowohl der Anstiegszeit als auch der Fallzeit eines Zündsignals ein Puls auf; danach wird durch eine Entladung aus der Zündkerze ein Rauschen verursacht; danach tritt ein Ionenstrom (Verbrennungsionenstrom) auf.
7(b) stellt einen Fall dar, bei dem ein Vorzünden auftritt und dann ein Ionenstrom fließt; die Breite des Pulses, der zur Fallzeit des Zündsignals auftritt ist erweitert.
7(c) stellt einen Fall dar, bei dem ein Glühen in der Zündkerze auftritt; ein Leckstrom fließt in einer zweiten Schaltung nicht nur wenn das Zündsignal ansteigt, sondern sogar nach einer Entladung der Zündkerze.
7(d) stellt einen Fall dar, bei dem ein Glühen in der Zündkerze auftritt und ein Vorzünden auftritt; die jeweiligen Pulse, die zu der Anstiegszeit und der Fallzeit des Zündsignals auftreten, verbinden sich miteinander, wodurch ein Puls, der durch das Vorzünden verursacht wird, nicht unterschieden werden kann.
8 ist ein Diagramm zum Erklären des in dem Patentdokument 1 offenbarten konventionellen Vorzünderfassungsverfahrens.
Die jeweiligen Spannungen, die über einen Erfassungswiderstand zu einem Zeitpunkt auftreten, wenn eine erste vorbestimmte Zeitspanne ts (ts: Glühbestimmungsdauer) abläuft, nachdem ein pulsförmiges Zündsignal von einer Zündeinrichtung ausgegeben wurde, und zu einem Zeitpunkt, wenn eine zweite vorbestimmte Zeitspanne tp (tp: Bestimmungsdauer zum Bestimmen, ob ein Verbrennungsionenstrom auf Grund eines Vorzündens oder dergleichen auftritt, oder nicht), die länger als die erste vorbestimmte Zeitspane ist, abläuft, nachdem das pulsförmige Zündsignal von einer Zündeinrichtung ausgegeben wurde, werden in einen Mikrocomputer eingelesen, als eine Glüh-Erfassungszeitpunkt-Spannung V(ts) und eine Vorzünd-Erfassungszeitpunkt-Spannung V(tp).
In dem Fall, in dem die Glüh-Erfassungszeitpunkt-Spannung V(ts) größer als eine vorbestimmte Schwellenspannung ist, ist ein Glühen einer Zündkerze aufgetreten; da das Glühen eine falsche Bestimmung verursachen kann, wird darum die Bestimmung, ob ein Vorzünden aufgetreten ist oder nicht, abgebrochen.
Im Gegensatz dazu ist in dem Fall, in dem die Glüh-Erfassungszeitpunkt-Spannung V(ts) gleich oder kleiner als die vorbestimmte Schwellenspannung ist, kein Glühen der Zündkerze aufgetreten; da keine falsche Bestimmung durchgeführt wird, wird die Bestimmung, ob ein Vorzünden aufgetreten ist oder nicht, auf Grundlage der Vorzünd-Erfassungszeitpunkt-Spannung V(tp) durchgeführt.
Wie in 8 gezeigt, tritt zusätzlich ein Leckstrom ab einem Zündungserregungs-Startzeitpunkt auf; je höher der Pegel des Glühens ist, umso länger wird die Dauer des Leckstromes.
Je höher der Pegel der Vorzündung ist, umso länger wird darüber hinaus die Dauer eines durch die Vorzündung verursachten Ionenstroms in eine Richtung, in der der Zeitpunkt fortschreitet.
9 ist ein Diagramm zum Beschreiben der Konfiguration und des Betriebs einer konventionellen Ionenstrom-Erfassungseinrichtung.
In 9 bezeichnet Referenzziffer 100 eine Zündkerze; Referenzziffer 100a bezeichnet einen Ionenstrom, der in einer Verbrennungskammer auftritt; Referenzziffer 100b bezeichnet einen Widerstand (einen Glühwiderstand), der aus einer Kohlenstoffablagerung ausgebildet wird, die über die Elektroden der Zündkerze 100 auftritt, wenn ein Mischgas unvollständig verbrennt. Ein Leckstrom fließt über den Glühwiderstand 100b.
Referenzziffern 201, 20, 20a, 20b, 30 und 41 bezeichnen einzeln eine Zündeinrichtung, eine Zündspule, eine Primärspule der Zündspule, einen Transistor und eine Ionenstrom-Erfassungseinrichtung.
In der Ionenstrom-Erfassungseinrichtung 41 bezeichnen die Referenzziffern 42, 43, 44 und 45 einzeln einen Kondensator, eine Diode, eine Zener-Diode und eine Ionenstrom-Umformungsschaltung.
Die Zündkerze 100 wird in der Verbrennungskammer bereitgestellt und mit dem negativen Polaritätsende der Sekundärspule 20b der Zündspule 20 verbunden. Das positive Polaritätsende der Primärspule 20a ist mit einer Energiequelle verbunden, und das negative Polaritätsende hiervon ist mit dem Kollektor des Transistors 30 zum Stromschalten verbunden.
Der Emitter des Transistors 30 ist mit dem Massepotential verbunden, und die Basis hiervon ist mit einem ECU (Steuereinrichtung) 301 verbunden, die das Verbrennen steuert.
Die Ionenstrom-Erfassungseinrichtung 41 ist konfiguriert mit dem Kondensator 42, der mit dem positiven Polarisationsende der Sekundärspule 20b verbunden ist, der Diode 43, die zwischen dem niedrigeren Potentialende des Kondensators 42 und dem Massepotential verbunden ist, der Zener-Diode 44, die eine Spannung bestimmt, die über dem Kondensator 42 aufgeladen wird, und der Ionenstrom-Umformungsschaltung 45.
Darüber hinaus wandelt die Ionenstrom-Umformungsschaltung 45 einen durch die Ionenstrom-Erfassungseinrichtung 41 erfassten Ionenstrom in eine Spannung um und filtert Rauschkomponenten eines Spannungs-gewandelten Signals heraus, um die Wellenform davon zu formen.
10 ist ein Satz von Diagrammen, die den schlimmsten Fall der Beziehung zwischen der Leckspannung auf Grund eines Glühens und des Ionenstroms darstellt, wenn ein Vorzünden erfasst wird.
10(a) stellt ein Zündsignal dar und 10(b) stellt eine Sekundärspannung dar, die über die Sekundärspule 20b der Zündspule 20 auftritt.
Das Zündsignal wird an die Basis des in 9 dargestellten Transistors 30 angelegt; zu dem Zeitpunkt, wenn ein Stromfluss durch eine Primärspule 20a startet, tritt eine Induktionsspannung von mehreren Kilovolt (z. B. circa 1 kV) über der Sekundärspule 20b auf; danach wird der Spannungswert (in diesem Fall 140 V) über der Zener-Diode 44 durch die Spannung bestimmt, mit der der Kondensator 42 aufgeladen ist.
10(c) stellt einen Leckstrom dar, der durch ein Glühen auf niedrigem Niveau verursacht wird; im Gegensatz zu dem in 7(c) dargestellten Zustand, verschwindet in dem Fall, in dem ein Glühen auf niedrigem Niveau auftritt, ein Leckstrom auf dem halben Weg der Dauer des Zündsignals.
Folglich kann in dem Fall, in dem ein Glühen auf niedrigem Niveau auftritt, ein Leckstrom nur in der ersten Hälfte der Dauer des Zündsignals erfasst werden, was eine kurze Dauer darstellt.
10(d) stellt einen Ionenstrom dar, wenn ein Vorzünden auftritt; 10(d) stellt einen Fall dar, bei dem mehr unkontrolliertes Vorzünden auftritt, als in 7(b).
10(e) stellt den Kompressionstaktbereich und den Expansionstaktbereich des Verbrennungsmotors dar.
11 ist ein Diagramm, das die Konfiguration einer Verbrennungsmotor-Verbrennungsbedingungs-Erfassungsvorrichtung darstellt, die eine konventionelle Ionenstrom-Erfassungseinrichtung verwendet.
In 11 bezeichnet Referenzziffer 100 eine Zündkerze; Referenzziffer 201 bezeichnet eine Zündeinrichtung, die unter Verwendung der Zündkerze 100 ein Kraftstoff-Luft-Gemisch zündet, das eingespeist wird, um ein Verbrennen durchzuführen, wenn der Verbrennungsmotor betrieben wird.
Referenzziffer 311 bezeichnet eine Zündsteuereinrichtung, die ein Steuersignal zum Steuern des Betriebs der Zündeinrichtung 201 generiert.
Referenzziffer 303 bezeichnet einen A/D-Wandler, der einen Ionenstrom, der durch die in 9 dargestellte Ionenstrom-Erfassungseinrichtung 41 erfasst wird, oder einen Leckstrom in ein digitales Signal wandelt.
Referenzziffer 314 bezeichnet eine Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung, die einen Zündkerzen-Glühen-Erfassungsbereich einstellt; Referenzziffer 315 bezeichnet eine Leckstrom-Bestimmungseinrichtung, die auf Grundlage eines Stromes, der innerhalb eines, durch die Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung 314 eingestellten Erfassungsbereichens erfasst wird, bestimmt, ob ein Zündkerzen-Glühen existiert oder nicht; Referenzziffer 316 bezeichnet einen Ionenstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung, die einen Ionenstrom-Erfassungsbereich einstellt; Referenzziffer 317 bezeichnet eine Vorzündungs-Erfassungseinrichtung, die ein Vorzünden oder ein Vorläuferphänomen der Vorzündung erfasst, auf Grundlage eines Ionenstroms innerhalb eines Erfassungsbereiches, der durch die Ionenstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung eingestellt wurde.
Zusätzlich bezeichnet Referenzziffer 301 einen ECU, der eine Steuereinrichtung ist.
12 ist ein Diagramm zum Beschreiben der Zeitpunkte für eine Glühbestimmung und für eine Vorzündbestimmung in der vorhergehenden konventionellen Verbrennungsmotor-Verbrennungsbedingungs-Erfassungsvorrichtung.
Wie in der 12 oder der 8 dargestellt, wurde bisher eine Glühbestimmung in der ersten Hälfe der Dauer eines Zündsignals durchgeführt und eine Vorzündbestimmung wurde in der zweiten Hälfte der Dauer des Zündsignals durchgeführt.
Mit anderen Worten stellt die Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung 314 einen Leckstrom-Erfassungsbereich in der ersten Hälfe der Dauer eines Zündsignals ein und die Ionenstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung 316 stellt einen Vorzünderfassungsbereich in der zweiten Hälfte der Dauer des Zündsignals ein.
Darüber hinaus bezeichnet „A” in 12 einen Leckstrom-Erfassungsbereich für eine Glühbestimmung und „B” bezeichnet einen Ionenstrom-Erfassungsbereich für eine Vorzündbestimmung.
In einer konventionellen Verbrennungsmotor-Verbrennungsbedingungs-Erfassungsvorrichtung wird eine Glühbestimmung (d. h. eine Bestimmung, ob ein Leckstrom existiert oder nicht) in der ersten Hälfte der Dauer eines Zündsignals durchgeführt und eine Vorzündbestimmung wird in der zweiten Hälfte der Dauer des Zündsignals durchgeführt.
Ein Leckstrom tritt jedoch beginnend von einem Zündaufladungsstartzeitpunkt auf; je höher der Pegel eines Glühens ist, umso länger wird die Dauer des Leckstromes.
Je höher der Vorzünd-Pegel ist, umso länger wird zusätzlich die Dauer eines durch das Vorzünden verursachten Ionenstroms in einer Richtung, in die der Zeitpunkt fortschreitet.
Folglich können sich die Dauer eines durch ein Glühen verursachten Leckstroms und die Dauer eines Verbrennungs-Ionenstroms, der durch das Vorzünden oder dergleichen verursacht wird, gegenseitig überlappen; in diesem Fall, können weder eine Glüherfassung noch eine Vorzünderfassung sicher durchgeführt werden.
Da darüber hinaus der Leckstrom-Erfassungsbereich für eine Glühbestimmung und der Ionenstrom-Erfassungsbereich für eine Vorzündbestimmung nicht breit eingestellt werden kann, ist es schwierig, die Bestimmungsgenauigkeit zu erhöhen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde implementiert, um die vorangehenden Probleme zu lösen; die Aufgabe dieser Erfindung ist die Bereitstellung einer Verbrennungsmotor-Verbrennungsbedingungs-Erfassungsvorrichtung oder eines Verbrennungsmotor-Verbrennungsbedingungs-Erfassungsverfahrens, mit denen nicht nur eine Glühbestimmung und eine Vorzündbestimmung sicher durchgeführt werden können, sondern auch die Bestimmungsgenauigkeit vergrößert werden kann.
Eine Verbrennungsmotor-Verbrennungsbedingungs-Erfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird bereitgestellt mit einer Zündeinrichtung, die dazu führt, dass eine Zündkerze ein Kraftstoff-Luft-Gemisch zündet, das in eine Verbrennungskammer eingeführt wird; einer Zündsteuereinrichtung, die ein Steuersignal zum Steuern des Betriebs der Zündeinrichtung erzeugt; einer Ionenstrom-Erfassungseinrichtung, die einen Ionenstrom erfasst, der auftritt, wenn das Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrennt; eine Ionenstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung, die einen Erfassungsbereich für einen, durch die Ionenstrom-Erfassungseinrichtung zu erfassenden Ionenstrom einstellt; eine Vorzünderfassungseinrichtung, die eine Vorzündung oder ein Vorläuferphänomen erfasst, auf Grundlage eines Ionenstroms, der innerhalb eines Erfassungsbereiches erfasst wird, der durch den Ionenstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung eingestellt wird; eine Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung, die einen Erfassungsbereich für einen Leckstrom einstellt, der durch ein Zündkerzenglühen verursacht wird; und eine Leckstrom-Bestimmungseinrichtung, die bestimmt, ob ein Zündkerzen-Glühen auftritt oder nicht, auf Grundlage eines Stromes, der innerhalb eines Erfassungsbereiches, der durch die Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung eingestellt ist, durch die Ionenstrom-Erfassungseinrichtung erfasst wird.
Die Zündsteuereinrichtung enthält eine Nichtverbrennungstakt-Zündsteuereinrichtung, die dazu führt, dass die Zündkerze eine Zündung während eines Kraftstoff-Luft-Gemisch-Nichtverbrennungstaktes durchführt; der durch die Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung eingestellte Leckstrom-Erfassungsbereich wird in dem Nichtverbrennungstakt eingestellt.
Ein Verbrennungsmotor-Verbrennungsbedingungs-Erfassungsverfahren wird bereitgestellt mit einem Zündschritt, der eine Zündkerze ein, in eine Verbrennungskammer aufgenommenes Kraftstoff-Luft-Gemisch zünden lässt; ein Zündsteuerschritt zum Erzeugen eines Steuersignals zum Steuern des Betriebs im Zündschritt; einen Ionenstrom-Erfassungsschritt zum Erfassen eines Ionenstromes, der auftritt, wenn das Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrennt; einen Ionenstrom-Erfassungsbereich-Einstellschritt zum Einstellen eines Erfassungsbereiches für einen in dem Ionenstrom-Erfassungsschritt zu erfassenden Ionenstrom; einen Vorzünderfassungsschritt zum Erfassen einer Vorzündung oder eines Vorläuferphänomens der Vorzündung auf Grundlage eines Ionenstroms, der in einem Erfassungsbereich erfasst wurde, der in dem Ionenstrom-Erfassungsbereich-Einstellschritt eingestellt wurde; einen Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstellschritt zum Einstellen eines Erfassungsbereiches für einen, durch ein Zündkerzen-Glühen verursachten Leckstrom; und ein Leckstrom-Bestimmungsschritt zum Bestimmen, ob ein Zündkerzen-Glühen existiert oder nicht, auf Grundlage eines erfassten Stromes, der in einem Erfassungsbereich, der in dem Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstellschritt eingestellt wurde, durch den Ionenstrom-Erfassungsschritt erfasst wird.
Der Zündsteuerschritt beinhaltet einen Nichtverbrennungstakt-Zündsteuerschritt, der dazu führt, dass die Zündkerze eine Zündung während eines Kraftstoff-Luft-Gemisch-Nichtverbrennungstaktes durchführt; der in der Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung eingestellte Leckstrom-Erfassungsbereich wird in dem Nichtverbrennungstakt eingestellt.
In der vorliegenden Erfindung kann, da der Leckstrom-Erfassungsbereich in dem Nichtverbrennungstakt eingestellt wird, der sich von dem Ionenstrom-Erfassungsbereich unterscheidet, sowohl die Glüherfassung als auch die Zünderfassung sicher durchgeführt werden. Da darüber hinaus der Leckstrom-Erfassungsbereich und der Ionenstrom-Erfassungsbereich breit eingestellt werden können, kann die Genauigkeit der Glühbestimmung und der Vorzündbestimmung angehoben werden.
Die vorangehenden und andere Objekte, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung ersichtlicher werden, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen herangezogen werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm, das die Konfiguration einer Verbrennungsmotor-Verbrennungsbedingungs-Erfassungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 darstellt;
2 ist ein Diagramm zum Erläutern der Konfiguration und des Betriebs einer Ionenstrom-Erfassungseinrichtung gemäß Ausführungsform 1;
3 ist ein Diagramm zum Erläutern des Zeitpunktes für eine Glühbestimmung und eine Vorzündbestimmung gemäß Ausführungsform 1;
4 ist ein Satz von Diagramm zum Erläutern eines Vorzünderfassungsverfahrens in einer Verbrennungsmotor-Verbrennungsbedingungs-Erfassungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 2;
5 ist ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Leckstrom-Bestimmungsverarbeitung gemäß Ausführungsform 2;
6 ist ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Vorzünd-Erfassungsverarbeitung gemäß Ausführungsform 2;
7 ist ein Satz von Diagrammen zum Erläutern von Problemen bei einer konventionellen Vorzünderfassung;
8 ist ein Diagramm zum Erläutern eines konventionellen Vorzünderfassungsverfahrens;
9 ist ein Diagramm zum Erläutern der Konfiguration und des Betriebs einer konventionellen Ionenstrom-Erfassungseinrichtung;
10 ist ein Satz von Diagrammen, die den schlimmsten Fall der Beziehung zwischen einem Ionenstrom und einem Leckstrom auf Grund eines Glühens darstellen, wenn ein Vorzünden erfasst wird;
11 ist ein Diagramm, das die Konfiguration einer konventionellen Verbrennungsmotor-Verbrennungsbedingungs-Erfassungsvorrichtung konzeptionell darstellt; und
12 ist ein Diagramm zum Erläutern des Zeitpunkts für eine Glühbestimmung und eine Vorzündbestimmung in der konventionellen Verbrennungsmotor-Verbrennungsbedingungs-Erfassungsvorrichtung.
DETAILIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen erläutert.
Darüber hinaus bezeichnen die gleichen Referenzsymbole in den Figuren die gleichen oder äquivalente daraus bestehende Elemente.
Ausführungsform 1
1 ist ein Diagramm, das die Konfiguration einer Verbrennungsmotor-Verbrennungsbedingungs-Erfassungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt.
In 1 bezeichnet Referenzziffer 100 eine Zündkerze; Referenzziffer 200 bezeichnet eine Zündeinrichtung (bzw. ein Zündmittel), die unter Verwendung der Zündkerze 100 ein Flüssigkeits-Luft-Gemisch zündet, das in eine Verbrennungskammer aufgenommen wird, wenn der Verbrennungsmotor betrieben wird.
Referenzziffer 300 bezeichnet einen ECU, der eine Verbrennungsbedingungs-Erfassungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1, mit Ausnahme der Zündeinrichtung 200, steuert.
Referenzziffer 301 bezeichnet eine Zündsteuereinrichtung (bzw. ein Zündsteuermittel), die ein Steuersignal zum Steuern des Betriebs der Zündeinrichtung 200 bereitstellt.
Referenzziffer 302 bezeichnet eine Nichtverbrennungstakt-Zündsteuereinrichtung (bzw. ein Nichtverbrennungstakt-Zündsteuermittel), die in der Zündsteuereinrichtung (bzw. dem Zündsteuermittel) 301 bereitgestellt wird, und die Zündkerze 100 während eines Kraftstoff-Luft-Gemisch-Nichtverbrennungstaktes entlädt.
Referenzziffer 303 bezeichnet einen A/D-Wandler (bzw. ein A/D Wandlermittel), der einen Ionenstrom, der durch eine später beschriebene Ionenstrom-Erfassungseinrichtung (bzw. ein Ionenstrom-Erfassungsmittel) 40 erfasst wird, oder einen Leckstrom in ein digitales Signal wandelt.
Referenzziffer 304 bezeichnet eine Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung (bzw. ein Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstellmittel), die einen Zündkerzen-Glüherfassungsbereich einstellt; Referenzziffer 305 bezeichnet eine Leckstrom-Bestimmungseinrichtung (bzw. ein Leckstrom-Bestimmungsmittel), die bestimmt, ob ein Zündkerzenglühen existiert oder nicht, auf Grundlage eines Stromes, der innerhalb eines Erfassungsbereiches erfasst wurde, der durch die Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung 304 eingestellt wird; Referenzziffer 306 bezeichnet eine Ionenstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung (bzw. ein Ionenstrom-Erfassungsbereich-Einstellmittel), die einen Ionenstrom-Erfassungsbereich einstellt; Referenzziffer 307 bezeichnet eine Vorzünderfassungseinrichtung (bzw. ein Vorzünderfassungsmittel), die ein Vorzünden oder ein Vorläuferphänomen des Vorzündens auf Grundlage eines Ionenstroms innerhalb eines Erfassungsbereiches erfasst, der durch die Ionenstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung 306 eingestellt wird.
Darüber hinaus wird eine Vorzünderfassungs-Schwellenwert-Einstelleinrichtung (bzw. ein Vorzünderfassungs-Schwellenwert-Einstellmittel) 308 später beschrieben.
2 ist ein Diagramm zum Erläutern der Konfiguration und des Betriebs einer Ionenstrom-Erfassungseinrichtung (bzw. eines Ionenstrom-Erfassungsmittels) gemäß Ausführungsform 1.
In 2 bezeichnet Referenzziffer 100 eine Zündkerze; Referenzziffer 100a bezeichnet einen Ionenstrom, der in einer Verbrennungskammer auftritt; Referenzziffer 100b bezeichnet einen Widerstand (einen Glühwiderstand), der durch eine Kohlenstoffablagerung ausgebildet ist, die über die Elektroden der Zündkerze auftritt, wenn ein Mischgas nicht vollständig verbrennt. Ein Leckstrom fließt durch den Glühwiderstand 100b.
Referenzziffer 200 bezeichnet eine Zündeinrichtung (bzw. ein Zündmittel); Referenzziffer 20 bezeichnet eine Zündspule; Referenzziffer 20a bezeichnet eine Primärspule der Zündspule 20; Referenzziffer 20b bezeichnet eine Sekundärspule; Referenzziffer 30 bezeichnet einen Transistor; Referenzziffer 40 bezeichnet eine Ionenstrom-Erfassungseinrichtung (bzw. Mittel).
In der Ionenstrom-Erfassungseinrichtung (bzw. dem Ionenstrom-Erfassungsmittel) 40 bezeichnen Referenzziffern 43 und 45 jeweils eine Diode und eine Ionenstrom-Umformungsschaltung.
Darüber hinaus ist die Ionenstrom-Erfassungseinrichtung (bzw. Mittel) 40 gemäß Ausführungsform 1 dieselbe wie die in 9 dargestellte Ionenstrom-Erfassungseinrichtung 41 in Bezug auf die grundlegende Funktion und den Betrieb; die Konfiguration davon ist jedoch vereinfacht.
Die Zündkerze 100 wird in der Verbrennungskammer bereitgestellt und ist mit dem negativen Polaritätsende der Sekundärspule 20b der Zündkerze 20 verbunden.
Das positive Polaritätsende der Primärspule 20a ist mit einer Energiequelle verbunden und das negative Polaritätsende davon ist mit dem Kollektor des Transistors 30 zum Stromschalten verbunden.
Der Emitter des Transistors 30 ist mit dem Massepotential verbunden und die Basis davon ist mit einem ECU 300 verbunden, der die Verbrennung steuert.
In der Ausführungsform 1 ist die Zündkerze eingerichtet, eine Zündung während eines Verbrennungstaktes durchzuführen, in dem ein Kraftstoff-Luft-Gemisch in einem Zylinder komprimiert und verbrannt wird; die Beendigung der Verbrennung wird dadurch bestimmt, ob ein Ionenstrom auftritt oder nicht; und selbst während eines Nichtverbrennungstaktes (z. B. während einer Zeitspanne zwischen einem Luftabdampfen und einem Luftaufnehmen oder in der zweiten Hälfte eines Expansionstaktes nach dem Verbrennen) ist die Zündkerze 100 ausgelegt, eine Zündung durchzuführen.
Mit anderen Worten generiert die Zündeinrichtung (bzw. das Zündmittel) 200 ein erstes Zündsignal, das dazu führt, dass die Zündkerze 100 ein Zünden während eines Verbrennungstaktes durchführt, und ein zweites Zündsignal, das dazu führt, dass die Zündkerze 100 ein Zünden während eines Nichtverbrennungstaktes durchführt (Verweis auf die später beschriebene 3).
Die Ionenstrom-Erfassungseinrichtung (bzw. das Ionenstrom-Erfassungsmittel) 40, die mit der Diode 43 und der Ionenstrom-Umformungsschaltung (bzw. dem Ionenstrom-Umformungsmittel) 45 konfiguriert ist, die mit dem positiven Polarisationsende der Sekundärspule 20b verbunden sind, erfassen den Ionenstrom 100a, der auftritt, wenn die Zündspule 10 ein Zünden auf Grundlage des ersten Zündsignals durchführt und ein Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrennt.
Die Ionenstrom-Umformungsschaltung (bzw. das Ionenstrom-Umformungsmittel) 45 konvertiert einen, durch die Ionenstrom-Erfassungseinrichtung (bzw. das Ionenstrom-Erfassungsmittel) erfassten Ionenstrom in eine Spannung und filtert Rauschkomponenten eines Spannungs-Konvertierten Signals heraus, um die Wellenform davon zu formen.
Die Ionenstrom-Erfassungseinrichtung (bzw. das Ionenstrom-Erfassungsmittel) 40 erfasst auch einen Leckstrom, der durch den Widerstand (Glühwiderstand) 100b fließt, der aus einer Kohlenstoffablagerung ausgebildet wird, wenn die Zündkerze 100 ein Zünden auf Grundlage des zweiten Zündsignals durchführt.
Hier wird die Konfiguration der Verbrennungsmotor-Verbrennungsbedingungs-Erfassungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 mit Bezug auf 1 beschrieben.
Die Zündeinrichtung (bzw. das Zündmittel) 200 ist ausgelegt, so dass die Zündkerze 100 ein Zünden auf Grundlage der ersten und zweiten Zündsignale durchführt.
Wenn die Zündkerze 100 ein Zünden auf Grundlage des ersten Zündsignals durchführt, verbrennt ein in die Verbrennungskammer aufgenommenes Kraftstoff-Luft-Gemisch.
Wenn jedoch die Zündkerze ein Zünden auf Grundlage des zweiten Zündsignals durchführt, existiert kein Kraftstoff-Luft-Gemisch in der Verbrennungskammer, da der Motor sich in einem Nichtverbrennungstakt befindet; darum tritt eine Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches nicht auf.
Die Zündsteuereinrichtung (bzw. das Zündsteuermittel) 301 erzeugt ein Steuersignal zum Steuern des Betriebs der Zündeinrichtung (bzw. des Zündmittels) 200 und beinhaltet die Nichtverbrennungstakt-Zündsteuereinrichtung (bzw. das Nichtverbrennungstakt-Zündsteuermittel) 302, die dazu führt, dass die Zündkerze 100 eine Zündung während eines Kraftstoff-Luft-Gemisch-Nichtverbrennungstaktes durchführt.
Die in der Zündeinrichtung (bzw. dem Zündmittel) 200 bereitgestellte Ionenstrom-Erfassungseinrichtung (bzw. Ionenstrom-Erfassungsmittel) 40 erfasst einen Ionenstrom, der auftritt, wenn ein auf Grundlage des ersten Zündsignals gezündetes Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrennt.
Die Ionenstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung (bzw. das Ionenstrom-Erfassungsbereich-Einstellmittel) 306 stellt einen Erfassungsbereich für einen Ionenstrom ein, der durch die Ionenstrom-Erfassungseinrichtung (bzw. das Ionenstrom-Erfassungsmittel) 40 erfasst wird.
Die Vorzünderfassungseinrichtung (bzw. das Vorzünderfassungsmittel) 307 erfasst ein Vorzünden oder ein Vorläuferphänomen der Vorzündung (z. B. ein Phänomen, bei dem der Zeitpunkt, an dem ein Ionenstrom auftritt, vorgezogen ist) auf Grundlage eines Ionenstromes, der innerhalb eines Erfassungsbereiches erfasst wird, der durch die Ionenstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung (bzw. das Ionenstrom-Erfassungsbereich-Einstellmittel) 306 eingestellt ist. Die Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung (bzw. das Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstellmittel) 304 stellt einen Erfassungsbereich für einen Leckstrom ein, der durch ein Glühen in der Zündkerze 100 verursacht wird, die ausgelegt ist, ein Zünden durch die Nichtverbrennungstakt-Zündsteuereinrichtung (bzw. das Nichtverbrennungstakt-Zündsteuermittel) 302 durchzuführen, die in der Zündsteuereinrichtung (bzw. dem Zündsteuermittel) 301 bereitgestellt wird.
Die Leckstrom-Bestimmungseinrichtung (bzw. das Leckstrom-Bestimmungsmittel) 305 bestimmt, ob ein Glühen in der Zündkerze 100 existiert oder nicht, auf Grundlage eines Stromes, der, innerhalb eines durch die Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung 304 eingestellten Erfassungsbereiches, durch die Ionenstrom-Erfassungseinrichtung (bzw. das Ionenstrom-Erfassungsmittel) 40 erfasst wird.
Ausführungsform 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass der, durch die Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung (bzw. das Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstellmittel) 304 eingestellte Leckstrom-Erfassungsbereich innerhalb des Nichtverbrennungstaktes eingestellt wird.
3 ist ein Diagramm zum Erläutern der Zeitpunkte für eine Glühbestimmung und eine Vorzündbestimmung in der Verbrennungsmotor-Verbrennungsbedingungs-Erfassungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1.
Wie in 3 dargestellt, wird in der Ausführungsform 1 eine Vorzündbestimmung in einem Bereich durchgeführt, der dem ersten Zündsignal entspricht, was dazu führt, dass die Zündkerze 100 ein Zünden während eines Verbrennungstaktes durchführt, und eine Glühbestimmung (d. h. eine Bestimmung, ob eine Leckstrom existiert oder nicht) wird in einem Bereich durchgeführt, der dem zweiten Zündsignal entspricht, was dazu führt, dass die Zündkerze 100 ein Zünden während eines Nichtverbrennungstaktes durchführt.
Wie oben beschrieben, wird die Verbrennungsmotor-Verbrennungsbedingungs-Erfassungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 bereitgestellt mit der Zündeinrichtung 200, die dazu führt, dass die Zündkerze 100 ein in eine Verbrennungskammer aufgenommenes Kraftstoff-Luft-Gemisch zündet; der Zündsteuereinrichtung (301), die ein Steuersignal zum Steuern des Betriebs der Zündeinrichtung (200) erzeugt; der Ionenstrom-Erfassungseinrichtung 40, die einen Ionenstrom erfasst, der auftritt, wenn ein Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrennt; der Ionenstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung 306, die einen Erfassungsbereich für einen, durch die Ionenstrom-Erfassungseinrichtung 40 erfassten Ionenstrom einstellt; der Vorzünderfassungseinrichtung 307, die ein Vorzünden oder ein Vorläuferphänomen des Vorzündens erfasst, auf Grundlage eines Ionenstromes, der innerhalb eines, durch die Ionenstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung 306 eingestellten Erfassungsbereiches erfasst wird; der Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung 304, die einen Erfassungsbereich für einen Leckstrom einstellt, der durch ein Glühen in der Zündkerze 100 verursacht wird; und der Leckstrom-Bestimmungseinrichtung 305, die bestimmt, ob ein Glühen in der Zündkerze 100 existiert oder nicht, auf Grundlage eines Stromes, der, innerhalb eines durch die Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung 304 eingestellten Erfassungsbereiches durch die Ionenstrom-Erfassungseinrichtung 40 erfasst wird. Die Zündsteuereinrichtung 301 beinhaltet die Nichtverbrennungstakt-Zündsteuereinrichtung 302, die dazu führt, dass die Zündkerze 100 eine Zündung während eines Kraftstoff-Luft-Gemisch-Nichtverbrennungstaktes durchführt; der durch die Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung 304 eingestellte Leckstrom-Erfassungsbereich wird innerhalb des Nichtverbrennungstaktes eingestellt.
Da dementsprechend in Ausführungsform 1 der Leckstrom-Erfassungsbereich innerhalb des Nichtverbrennungstaktes eingestellt wird, der sich von dem Ionenstrom-Erfassungsbereich unterscheidet, kann sowohl die Glüherfassung als auch die Vorzünderfassung sicher durchgeführt werden. Da darüber hinaus der Leckstrom-Erfassungsbereich und der Ionenstrom-Erfassungsbereich breit eingestellt werden können, können die Genauigkeiten der Glühbestimmung und der Vorzündbestimmung angehoben werden.
Darüber hinaus verbietet in dem Fall, bei dem die Leckstrom-Bestimmungseinrichtung 305 bestimmt, dass ein Zündkerzen-Glühen existiert, die Vorzünderfassungseinrichtung 307 in der Verbrennungsmotor-Verbrennungsbedingungs-Erfassungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 eine Bestimmung der Vorzündung oder eines Vorläuferphänomens der Vorzündung.
Daher kann die Genauigkeit der Bestimmung weiter angehoben werden.
Darüber hinaus wird ein Leckstrom-Erfassungsbereich, der eine kritische Einheit zur Bestimmung eines Leckstroms darstellt, für eine Zündaufladungsdauer allokiert, die durch die Nichtverbrennungstakt-Zündsteuereinrichtung 302 in der Verbrennungsmotor-Verbrennungsbedingungs-Erfassungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 eingestellt wird.
Unter der Annahme, dass zum Beispiel die Zündaufladungsdauer zum Erzeugen einer Durchbruchsspannung 3 ms ist und die notwendige Dauer zum Bestimmen eines Leckstromes 1 ms ist, kann die Zündaufladungsdauer auf 1 ms eingestellt werden oder nur eine Dauer von circa 1 ms, was der ersten Hälfte einer Dauer von 3 ms entspricht, kann für den Leckstrom-Erfassungsbereich allokiert werden.
Da folglich die Zündaufladungsdauer in dem Nichtverbrennungstakt verkürzt wird, wird keine Energie umsonst dissipiert und die Wahrscheinlichkeit der Verbrennung während eines Nichtverbrennungstaktes kann reduziert werden.
Die Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung 304 in der Verbrennungsmotor-Verbrennungsbedingungs-Erfassungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 allokiert eine Zündaufladungs-Anfangsdauer, während der eine sekundäre hohe Spannung über die Sekundärspule der Zündspule der Zündeinrichtung 200 erzeugt wird, für den Leckstrom-Erfassungsbereich.
Da die Induktionsspannung über die Sekundärspule so hoch wie 1 kV ist, verursacht sogar ein geringes Glühen einen Strom (d. h. einen Leckstrom), der durch den Glühwiderstand 100b fließt, und der Strom kann erfasst werden.
Folglich kann ein geringfügiges Glühen erfasst werden.
Ausführungsform 2
Eine Vorzünderfassungseinrichtung (bzw. ein Vorzünderfassungsmittel) 307 in einer Verbrennungsmotor-Verbrennungsbedingungs-Erfassungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Vorzünderfassungs-Schwellenwert-Einstelleinrichtung 308 beinhaltet, die einen Schwellenwert zum Erfassen einer Vorzündung oder eines Vorläuferphänomens der Vorzündung für einen Ionenstrom in einem Erfassungsbereich einstellt, der durch eine Ionenstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung (bzw. ein Ionenstrom-Erfassungsbereich-Einstellmittel) 306 eingestellt wird, auf Grundlage eines Stromes, der, in einem, durch eine Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung (bzw. ein Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstellmittel) 304 eingestellten Erfassungsbereich durch eine Ionenstrom-Erfassungseinrichtung (bzw. ein Ionenstrom-Erfassungsmittel) 40 erfasst wird.
In einer Ausführungsform 2 wird ein Schwellenwert zur Erfassung eines Vorzündens oder eines Vorläuferphänomens des Vorzündens wie oben beschrieben eingestellt; darum kann ein Ionenstrom auf Grund der Vorzündung erfasst werden, mit dem Effekt, dass ein durch ein Glühen verursachter Leckstrom entfernt wird.
Folglich kann selbst in dem Fall, in dem, wie in dem Zustand, der durch die später beschriebene 4(d) dargestellt ist, ein Glühen und ein Vorzünden auftreten, ein Vorzünden genau erfasst werden.
Darüber hinaus speichert die Vorzünderfassungs-Schwellenwert-Einstelleinrichtung 308 den Wert eines Stromes, der in einem Erfassungsbereich durch die Ionenstrom-Erfassungseinrichtung 40 erfasst wird, der durch die Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung 304 eingestellt wird, und stellt einen Schwellenwert zum Erfassen einer Vorzündung oder eines Vorläuferphänomens der Vorzündung auf einen Wert ein, der durch Addieren einer vorbestimmten Marge bzw. Spanne zu dem gespeicherten Stromwert erhalten wird.
Da in diesem Fall die zu speichernde Datenmenge (der Stromwert) groß ist, ist die Genauigkeit der Bestimmung hoch.
Darüber hinaus speichert die Vorzünderfassungs-Schwellenwert-Einstelleinrichtung 308 den maximalen Wert eines Stromes, der in einem Erfassungsbereich, der durch die Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung 304 eingestellt wurde, durch die Ionenstrom-Erfassungseinrichtung 40 erfasst wurde, und stellt einen Schwellenwert zum Erfassen einer Vorzündung oder eines Vorläuferphänomens der Vorzündung auf einen Wert ein, der durch Addieren einer vorbestimmten Marge bzw. Spanne zu dem gespeicherten maximalen Stromwert erhalten wird.
Da in diesem Fall nur der maximale Wert gespeichert wird, ist die Genauigkeit der Bestimmung nicht befriedigend; die zu speichernde Datenmenge ist jedoch gering.
4 ist ein Satz von Diagrammen zum Erläutern eines Vorzünderfassungsverfahrens in der Verbrennungsmotor-Verbrennungsbedingungs-Erfassungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 2.
Ausführungsform 2 ist gekennzeichnet durch ein Bereitstellen der Vorzünderfassungs-Schwellenwert-Einstelleinrichtung (bzw. des Vorzünderfassungs-Schwellenwert-Einstellmittels) 308 in der Vorzünderfassungseinrichtung (bzw. dem Vorzünderfassungsmittel) 307 der oben beschriebenen Ausführungsform 1.
4(a) stellt Zeitpunkte für Zündsignale und eine sekundäre Spannung (eine Spannung, die über die Sekundärspule einer Zündspule auftritt) und die Wellenformen davon dar.
4(b) stellt die Wellenform eines durch Vorzünden verursachten Ionenstroms dar. Hierbei wird keine fehlerhafte Bestimmung durchgeführt, bei der ein, durch ein Glühen verursachter Leckstrom das Auftreten einer Vorzündung suggeriert.
4(c) stellt die Wellenform eines Leckstroms dar, wenn ein geringes Glühen auftritt.
Darüber hinaus bezeichnet in 4(c) ein Leckstrom 1 einen Leckstrom, wenn ein Glühen auftritt; ein Leckstrom 2 bezeichnet einen Leckstrom, wenn eine Vorzündung auftritt. Darüber hinaus zeigt die gestrichelte Linie einen Schwellenwert an, der auf Grundlage der Leckstromes 1 (ein Leckstrom während eines Nichtverbrennngstaktes) eingestellt wird.
4(d) stellt einen Fall dar, bei dem ein Vorzünden und ein Glühen auftreten; die durchgezogene Linie in einem Bereich, der der Dauer des ersten Zündsignals entspricht, zeigt die Summe aus einem Ionenstrom und dem Leckstrom 2 an, die durch das Vorzünden verursacht wurden; die gestrichelte Linie zeigt einen Schwellenwert an, der auf Grundlage des Leckstromes 1 (ein Leckstrom während eines Nichtverbrennngstaktes) eingestellt wird.
Hier werden ein Leckstrom-Bestimmungsverarbeiten und ein Vorzünderfassungsverarbeiten in der Verbrennungsmotor-Verbrennungsbedingungs-Erfassungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 mit Bezug auf Flussdiagramme beschrieben.
5 ist ein Flussdiagramm für das Leckstrom-Bestimmungsverarbeiten gemäß Ausführungsform 2.
Darüber hinaus ist das hier beschriebene Leckstrom-Bestimmungsverarbeiten ein Verarbeiten, das in der Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung 304 und in der Leckstrom-Bestimmungseinrichtung 305 der 1 durchgeführt wird.
Der Verarbeitungsfluss bis zu einer Bestimmung des Auftretens des Glühens wird mit Bezug auf 5 erklärt.
An erster Stelle wird im Schritt S501 bestimmt, ob die Zündkerze während des Abdampftaktes oder des Aufnahmetaktes (d. h. während des Nichtverbrennungstaktes) aufgeladen wird oder nicht.
Im Fall von „JA” wird im Schritt S502 ein A/D-Wert, der von einem A/D-Wandler 303 ausgegeben wird (d. h. ein Wert, der durch eine Digitalisierung eines Ionenstromes oder eines Leckstromes durch den A/D-Wandler 303 erhalten wird), zu einem Zeitpunkt n nach dem Start der Zündaufladung als Ionenstrom-Datenwert U(n) gespeichert.
Im Fall von „NEIN”, kehrt der Fluss zum Schritt S501 zurück.
Darüber hinaus wird U(n) auch in der später beschriebenen Vorzünderfassungsverarbeitung verwendet.
Als Nächstes wird im Schritt S503 bestimmt, ob eine Zünd-Rauschmaskierungsdauer abgelaufen ist oder nicht.
Im Fall von „JA”, folgt auf den Schritt S503 der Schritt S504; im Fall von „NEIN”, kehrt der Fluss zum Schritt S501 zurück.
Im Schritt S504 wird bestimmt, ob der von dem A/D-Wandler 303 ausgegebene A/D-Wert größer als ein voreingestellter Leckstrom-Bestimmungsschwellenwert ist oder nicht.
Im Fall von „JA” (in dem Fall, in dem der A/D-Wert größer als ein voreingestellter Leckstrom-Bestimmungsschwellenwert ist) folgt auf den Schritt S504 der Schritt S505; im Fall von „NEIN”, kehrt der Fluss zum Schritt S501 zurück.
Im Schritt S505 wird der Zählwert LC eines Leckstrom-Bestimmungszählers um eins hochgezählt (LC = LC +1), und dann folgt auf den Schritt S505 der Schritt S506.
Im Schritt S506 wird bestimmt, ob der hochgezählte Wert LC größer als eine voreingestellte Zahl der Leckstrom-Bestimmungen ist.
Im Fall von „JA” folgt auf den Schritt S506 der Schritt S507, in dem bestimmt wird, dass ein Glühen aufgetreten ist; im Fall von „NEIN” kehrt der Fluss zum Schritt S501 zurück.
6 ist ein Flussdiagramm für die Vorzünderfassungsverarbeitung.
Darüber hinaus ist die hier beschriebene Vorzünderfassungsverarbeitung eine Verarbeitung, die in der Vorzünderfassungseinrichtung 307 (einschließlich der Vorzünderfassungs-Schwellenwert-Einstelleinrichtung 308) der 1 durchgeführt wird.
An der ersten Stelle im Schritt S601 wird ein Vorzünderfassungs-Schwellenwert PTh(n) eingestellt.
Hier wird der Vorzünderfassungs-Schwellenwert durch die Gleichung PTh(n) = U(n) + α angegeben, wobei α eine vorbestimmte Marge bzw. Schwelle ist.
Als Nächstes folgt auf den Schritt S601 der Schritt S602, in dem bestimmt wird, ob die Zünd-Rauschmaskierungsdauer abgelaufen ist oder nicht.
Im Fall von „JA” folgt auf den Schritt S602 der Schritt S603; im Fall von „NEIN” kehrt der Fluss zum Schritt S601 zurück.
Im Schritt S603 wird bestimmt, ob der A/D-Wert (n), der von dem A/D-Wandler 303 ausgegeben wird, größer als ein voreingestellter Zünderfassungs-Schwellenwert PTh(n) ist oder nicht.
Im Fall von „JA” (in dem Fall, in dem der A/D-Wert größer ist als der voreingestellter Zünderfassungs-Schwellenwert), folgt auf den Schritt S603 der Schritt S604; im Fall von „NEIN” kehrt der Fluss zum Schritt S601 zurück.
Im Schritt S604 wird der Zählwert PC eines Vorzündbestimmungszählers um eins hochgezählt (PC = PC + 1) und dann folgt auf den Schritt S604 der Schritt S605.
Im Schritt S605 wird bestimmt, ob der hochgezählte Zählwert PC größer als eine voreingestellte Zahl von Vorzündbestimmungen ist oder nicht.
Im Fall von „JA” (in dem Fall, in dem der hochgezählte Zählwert PC größer als eine voreingestellte Zahl von Vorzündbestimmungen ist) folgt auf den Schritt S605 der Schritt S606, in dem bestimmt wird, dass eine Vorzündung aufgetreten ist; im Fall von „NEIN” kehrt der Fluss zum Schritt S601 zurück.
Wie oben beschrieben beinhaltet die Vorzünderfassungseinrichtung 307 in Ausführungsform 2 die Vorzünderfassungs-Schwellenwert-Einstelleinrichtung 308, die einen Schwellenwert zum Erfassen einer Vorzündung oder eines Vorläuferphänomens der Vorzündung in einem Erfassungsbereich einstellt, der durch die Ionenstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung 306 eingestellt wird, auf Grundlage eines Stromes, der in einem Erfassungsbereich, der durch die Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung 304 eingestellt wird durch die Ionenstrom-Erfassungseinrichtung 40 erfasst wird.
Folglich wird in Ausführungsform 2 ein Schwellenwert zum Erfassen der Vorzündung oder eines Vorläuferphänomens der Vorzündung eingestellt; darum kann ein Ionenstrom auf Grund des Auftretens der Vorzündung mit dem Effekt erfasst werden, dass ein durch ein Glühen verursachter Leckstrom entfernt wird, selbst in dem Fall, bei dem ein Glühen und ein Vorzünden auftreten, kann ein Vorzünden genau erfasst werden.
Darüber hinaus speichert in Ausführungsform 2 die Vorzünderfassungs-Schwellenwert-Einstelleinrichtung 308 den Wert eines Stromes, der in einem Erfassungsbereich, der durch die Leckstrom-Erfassungseinrichtung 40 eingestellt wird, durch die Ionenstrom-Erfassungseinrichtung 40 erfasst wird, und stellt einen Schwellenwert zum Erfassen der Vorzündung oder eines Vorläuferphänomens der Vorzündung auf einen Wert ein, der durch Addieren einer vorbestimmten Marge bzw. Schwelle (d. h. α) zu einem gespeicherten Stromwert (d. h. U(n)) erhalten wird.
Da in diesem Fall die zu speichernde Datenmenge (des Stromwertes) groß ist, ist die Genauigkeit der Bestimmung der Vorzündung folglich hoch.
Darüber hinaus speichert in der Ausführungsform 2 die Vorzünderfassungs-Schwellenwert-Einstelleinrichtung 308 den maximalen Wert eines Stromes, der in einem Erfassungsbereich, der durch die Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung 304 eingestellt wird, durch die Ionenstrom-Erfassungseinrichtung 40 erfasst wurde, und stellt einen Schwellenwert zum Erfassen der Vorzündung oder eines Vorläuferphänomens der Vorzündung auf einen Wert ein, der durch Addieren einer vorbestimmten Marge bzw. Schwelle zu dem gespeicherten maximalen Stromwert erhalten wird.
Da in diesem Fall folglich nur der maximale Wert gespeichert wird, ist die Genauigkeit der Bestimmung nicht befriedigend; die zu speichernde Datenmenge ist jedoch gering.
Während die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, wird verstanden, dass diese Offenbarungen für den Zweck der Darstellung sind und dass verschiedene Veränderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung, wie durch die angefügten Ansprüche dargestellt, abzuweichen.

Claims

Verbrennungsmotor-Verbrennungsbedingungs-Erfassungsvorrichtung für Verbrennungsmotoren mit einer Zündkerze (100) je Verbrennungskammer, umfassend: eine Zündeinrichtung (200), die die eine Zündkerze (100) der Verbrennungskammer veranlasst, ein in einer Verbrennungskammer aufgenommenes Kraftstoff-Luft-Gemisch zu zünden; eine Zündsteuereinrichtung (301), die ein Steuersignal zum Steuern des Betriebs der Zündeinrichtung (200) erzeugt; eine Ionenstrom-Erfassungseinrichtung (40), die einen Ionenstrom erfasst, der auftritt, wenn das Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrennt; eine Ionenstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung (306), die einen Erfassungsbereich für einen, durch die Ionenstrom-Erfassungseinrichtung (40) zu erfassenden Ionenstrom einstellt; eine Vorzünderfassungseinrichtung (307), die ein Vorzünden oder ein Vorläuferphänomen des Vorzündens auf Grundlage eines Ionenstroms erfasst, der innerhalb eines Erfassungsbereiches erfasst wird, der durch die Ionenstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung (306) eingestellt wird; eine Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung (304), die einen Erfassungsbereich für einen Leckstrom einstellt, der durch ein Glühen in der Zündkerze (100) verursacht wird; und eine Leckstrom-Bestimmungseinrichtung (305), die bestimmt, ob ein Glühen in der Zündkerze (100) existiert oder nicht, auf Grundlage eines Stromes, der innerhalb eines Erfassungsbereiches, der durch die Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung (304) eingestellt wird, durch die Ionenstrom-Erfassungseinrichtung (40) erfasst wird, wobei die Zündsteuereinrichtung (301) eine Nichtverbrennungstakt-Zündsteuereinrichtung (302) beinhaltet, die die Zündkerze (100) veranlasst, ein Zünden während eines Kraftstoff-Luft-Gemisch-Nichtverbrennungstaktes durchzuführen, und wobei der durch die Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung (304) eingestellte Leckstrom-Erfassungsbereich innerhalb des Nichtverbrennungstaktes eingestellt wird.
Verbrennungsmotor-Verbrennungsbedingungs-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei in dem Fall, in dem die Leckstrom-Bestimmungseinrichtung (305) bestimmt, dass ein Zündkerzen-Glühen existiert, die Vorzünderfassungseinrichtung (307) eine Bestimmung des Vorzündens oder eines Vorläuferphänomens des Vorzündens verbietet.
Verbrennungsmotor-Verbrennungsbedingungs-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Leckstrom-Erfassungsbereich, der eine kritische Funktion zur Bestimmung eines Leckstromes darstellt, für eine, durch die Nichtverbrennungstakt-Steuereinrichtung (302) eingestellte Zündaufladungsdauer allokiert wird.
Verbrennungsmotor-Verbrennungsbedingungs-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung (304) eine anfängliche Zündaufladungsdauer, während der eine sekundäre hohe Spannung über eine Sekundärspule einer Zündspule der Zündeinrichtung generiert wird, für einen Leckstrom-Erfassungsbereich allokiert.
Verbrennungsmotor-Verbrennungsbedingungs-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorzünderfassungseinrichtung (307) eine Vorzünderfassungs-Schwellenwert-Einstelleinrichtung (308) beinhaltet, die einen Schwellenwert zum Erfassen eines Vorzündens oder einer Vorläuferphänomens des Vorzündens innerhalb eines Erfassungsbereiches einstellt, der durch die Ionenstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung (306) eingestellt wird, auf Grundlage eines Stromes, der in einem, durch die Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung (304) eingestellten Erfassungsbereich durch die Ionenstrom-Erfassungseinrichtung erfasst wird.
Verbrennungsmotor-Verbrennungsbedingungs-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Vorzünderfassungs-Schwellenwert-Einstelleinrichtung (308) den Wert eines Stromes speichert, der in einem, durch die Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung eingestellten Erfassungsbereich durch die Ionenstrom-Erfassungseinrichtung (40) erfasst wird, und einen Schwellenwert zum Erfassen einer Vorzündung oder eines Vorläuferphänomens der Vorzündung auf einen Wert einstellt, der durch Addieren einer vorbestimmten Marge bzw. Schwelle zu dem gespeicherten Stromwert erhalten wird.
Verbrennungsmotor-Verbrennungsbedingungs-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Vorzünderfassungs-Schwellenwert-Einstelleinrichtung (308) einen maximalen Wert eines Stromes speichert, der in einem, durch die Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstelleinrichtung (304) eingestellten Erfassungsbereich durch die Ionenstrom-Erfassungseinrichtung (40) erfasst wird, und einen Schwellenwert zum Erfassen einer Vorzündung oder eines Vorläuferphänomens der Vorzündung auf einen Wert einstellt, der durch Addieren einer vorbestimmten Marge bzw. Schwelle zu dem gespeicherten maximalen Stromwert erhalten wird.
Verbrennungsmotor-Verbrennungsbedingungs-Erfassungsverfahren für Verbrennungsmotoren mit einer Zündkerze (100) je Verbrennungskammer, umfassend: einen Zündschritt, der dazu führt, dass die eine Zündkerze der Verbrennungskammer ein Kraftstoff-Luft-Gemisch zündet, das in eine Verbrennungskammer aufgenommen wird; einen Zündsteuerschritt zum Erzeugen eines Steuersignals zum Steuern des Betriebs im Zündschritt; einen Ionenstrom-Erfassungsschritt zum Erfassen eines Ionenstromes, der auftritt, wenn das Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrennt; einen Ionenstrom-Erfassungsbereich-Einstellschritt zum Einstellen eines Erfassungsbereiches eines, in dem Ionenstrom-Erfassungsschritt zu erfassenden Ionenstromes; einen Vorzünderfassungsschritt zum Erfassen einer Vorzündung oder eines Vorläuferphänomens der Vorzündung auf Grundlage eines Ionenstromes, der innerhalb eines, durch den Ionenstrom-Erfassungsbereich-Einstellschritt eingestellten Erfassungsbereiches erfasst wird; einen Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstellschritt zum Einstellen eines Erfassungsbereiches für einen Leckstrom, der durch ein Zündkerzen-Glühen verursacht wird; und einen Leckstrom-Bestimmungsschritt zum Bestimmen, ob ein Zündkerzen-Glühen existiert oder nicht, auf Grundlage eines Stromes, der innerhalb eines, in dem Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstellschritt eingestellten Erfassungsbereiches durch den Ionenstrom-Erfassungsbereich erfasst wird, wobei der Zündsteuerschritt einen Nichtverbrennungstakt-Zündsteuerschritt beinhaltet, der dazu führt, dass die Zündkerze ein Zünden während eines Kraftstoff-Luft-Gemisch-Nichtverbrennungstaktes durchführt, und wobei der in dem Leckstrom-Erfassungsbereich-Einstellschritt eingestellte Leckstrom-Erfassungsbereich innerhalb des Nichtverbrennungstaktes eingestellt wird.