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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbrennungsmotor-Zünddiagnosevorrichtung, die
den Zustand einer Zündentladung diagnostiziert, die von
einer Zündeinrichtung erzeugt wurde, und auf eine Verbrennungsmotor-Steuervorrichtung,
die mit der Zünddiagnosevorrichtung versehen ist.
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Beschreibung verwandten Stands
der Technik
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In
den letzten Jahren sind Probleme des Umweltschutzes und der Kraftstofferschöpfung
aufgekommen und auch in der Automobilindustrie sind Lösungen
für diese Probleme große Themen geworden.
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Als
Lösungen der vorstehenden Probleme sind viele Technologien,
die darauf abzielen, die Effizienz eines Motors soweit wie möglich
anzuheben, entwickelt worden; einige von ihnen verwenden ein Abgas-Rezirkulationsverfahren
(nachfolgend als "EGR", exhaust gas recirculation, bezeichnet) um
einen Einlassverlust zu verringern.
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Beim
EGR-Verfahren wird ein Abgas, das ein verbranntes Material ist,
wieder in eine Brennkammer eingeführt; insbesondere weil
im Fall, bei dem viel des Abgases verwendet wird, nicht entzündliche verbrannte
Materialien die Verbrennung sehr beeinträchtigen, sinkt
die Verbrennungstemperatur und die Verbrennungsflamme verbreitet
sich nicht leicht, wodurch die Zündbarkeit beeinträchtigt
wird; daher ist ein Verbrennungsmotor vorgeschlagen und realisiert worden,
der ein sogenanntes Mehrpunkt-Zündsystem einsetzt, welches
die Zündbarkeit durch Verwenden einer Mehrzahl von Zündkerzen
in derselben Verbrennungskammer eines Verbrennungsmotors sicherstellt.
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Jedoch
kann im Fall eines Mehrpunkt-Zündsystems, weil selbst beim
Versagen eines Teils des Zündsystems in vielen Fällen
die Verbrennung fortgesetzt werden kann, eine Fehlfunktion dieser
Art nicht durch existierende Fehlzündungs-Detektionssysteme
detektiert werden. Entsprechend werden, weil die erforderliche Zündenergie
nicht erhalten werden kann, eine Verschlechterung des Abgases (einer Emission)
aufgrund der Verschlechterung bei der Verbrennungsbedingung und
eine Verschlechterung des Benzinverbrauchs aufgrund Leistungsverminderung
verursacht, wodurch ein Nachteil auftritt, trotz der Realisierung
des Umweltschutzes.
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Zusätzlich
wird als Vorrichtung, die eine Versagensdiagnose einer Zündspule
durchführt, eine Vorrichtung offenbart, in der ein durch
die Primärspule einer Zündspule fließender
Primärstrom detektiert wird und eine Fehlerdiagnose, basierend
darauf, ob der Primärstrom fließt oder nicht durchgeführt
wird (z. B. wie im
japanischen
Patent Nr. 3614150 ).
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Die
im
japanischen Patent Nr. 3614150 offenbarte
konventionelle Vorrichtung ist lediglich eine Vorrichtung, in die
ein Eingabesignal zur Aktivierung der Zündspule eingegeben
wird und basierend auf dem Eingabesignal wird ermittelt, ob der
Betrieb der Primärspule der Zündspule durchgeführt
worden ist oder nicht; somit ist es nicht erforderlich, zu ermitteln, ob
schließlich ein Funke entladen worden ist oder nicht. Beispielsweise
kann in einem Versagensmodus wie etwa einem Kurzschluss in der Sekundärwicklung
der Zündspule oder ein Kurzschluss zwischen den Elektroden
einer Zündkerze ein zündfunkenloser Betrieb nicht
detektiert werden; daher ist es ein Problem gewesen, dass eine Verschlechterung im
Treibstoffverbrauch und Beeinträchtigung bei dem Emissionen,
die durch den vorstehenden Versagensmodus verursacht werden, nicht
wahrgenommen werden kann.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist implementiert worden, um die vorstehenden
Probleme bei den konventionellen Vorrichtungen zu lösen;
die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Verbrennungsmotor-Zünddiagnosevorrichtung,
die exakt den Zustand einer Zündfunkenentladung diagnostizieren
kann.
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Darüber
hinaus ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung
einer Verbrennungsmotor-Steuervorrichtung, die mit einer Zünddiagnosevorrichtung
versehen ist, die zur akkuraten Diagnose des Zustands einer Zündfunkenentladung in
der Lage ist und die einen Verbrennungsmotor steuern kann, basierend
auf dem diagnostizierten Zustand einer Zündfunkenentladung.
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Eine
Verbrennungsmotor-Zünddiagnosevorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung wird bei einem Verbrennungsmotor vorgesehen,
die eine Zündvorrichtung, die die Operation eines Erzeugens einer
Zündfunkenentladung zum Zünden eines einer Verbrennungskammer
des Verbrennungsmotors zugeführten Treibstoffs durchführt,
und eine Hochspannungsvorrichtung aufweist, die eine Hochspannung zum
Erzeugen der Zündfunkenentladung erzeugt und die Hochspannung
an die Zündvorrichtung anlegt, und einen Zustand der Zündfunkenentladung
diagnostiziert, welche von der Zündvorrichtung generiert
wird; die Verbrennungsmotor- Zünddiagnosevorrichtung ist
dadurch gekennzeichnet, dass sie enthält eine Beeinflussungsvorrichtung,
die eine Vorspannung erzeugt, deren Polarität entgegengesetzt
zu derjenigen der Hochspannung ist und die Vorspannung an der Zündvorrichtung
anlegt; eine Signalextraktionsvorrichtung, die ein aufgrund des
Anlegens der Vorspannung erzeugtes Signal extrahiert; eine erste
Zeitdauereinstelleinheit, die eine erste Detektionszeitdauer einstellt,
in welcher das extrahierte Signal prozessiert wird; eine zweite
Zeitdauereinstelleinheit, welche eine zweite Detektionszeitdauer
einstellt, in der das extrahierte Signal prozessiert wird; und eine
Diagnoseeinheit, die einen Zustand der Zündfunkenentladung
diagnostiziert, basierend auf dem Signal in der ersten Detektionszeitdauer
und der zweiten Detektionszeitdauer, und weiterhin dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Zeitdauereinstelleinheit die erste Detektionszeitdauer
in einer vorgegebenen Zeitdauer einstellt, die einen Zeitpunkt enthält, zu
dem die Zündfunkenentladung erzeugt wird, dadurch, dass
die zweite Zeitdauereinstelleinheit die zweite Detektionszeitdauer
nach der ersten Detektionszeitdauer einstellt, und dadurch, dass
die Diagnoseeinheit eine Normalität der Zündfunkenentladung bestimmt,
basierend auf einem Signalzustand in der zweiten Detektionszeitdauer
und unabhängig vom Signalzustand in der zweiten Detektionszeitdauer, aber
Abnormalität des Zündfunkenentladens bestimmt,
basierend auf einem Signalzustand in der ersten Detektionszeitdauer.
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Darüber
hinaus ist eine Verbrennungsmotor-Steuervorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung gekennzeichnet durch ein Beinhalten einer Mehrzahl
von Zündvorrichtungen, die in einer selben Verbrennungskammer
vorgesehen sind und die den Vorgang der Erzeugung einer Zündfunkenentladung zum
Entzünden eines der Verbrennungskammer zugeführten
Kraftstoffs durchführen; einer Mehrzahl von Hochspannungsvorrichtungen,
die Hochspannungen erzeugen, um die Mehrzahl von Zündvorrichtungen
dazu zu bringen, Zündfunkenentladungen zu erzeugen und
die Hochspannungen an die Mehrzahl von Zündvorrichtungen
anzulegen; einer Mehrzahl von Beeinflussungsvorrichtungen, die Vorspannungen
erzeugen, deren Polaritäten zu jenen der Hochspannung entgegengesetzt
sind und die die Vorspannungen an die Mehrzahl von Zündvorrichtungen
anlegen; einer Steuereinheit, die die Operationen der Mehrzahl von
Zündvorrichtungen steuern; und einer Zünddiagnosevorrichtung,
die Zustände der durch alle aus der Mehrzahl von Zündvorrichtungen
erzeugten Zündfunkenentladungen diagnostiziert, und weiterhin
dadurch gekennzeichnet, dass die Zünddiagnosevorrichtung
eine Signalextraktionsvorrichtung, die ein aufgrund des Anlegens
der Vorspannung erzeugtes Signal extrahiert; eine erste Zeitdauereinstelleinheit,
die eine erste Detektionszeitdauer einstellt, in der das extrahierte
Signal prozessiert wird; eine zweite Zeitdauereinstelleinheit, die
eine zweite Detektionszeitdauer einstellt, in der das extrahierte
Signal prozessiert wird; und eine Diagnoseeinheit, die einen Zustand
der Zündfunkenentladung diagnostiziert, basierend auf dem
Signal in der ersten Detektionszeitdauer und der zweiten Detektionszeitdauer
enthält; dadurch, dass die erste Zeitdauereinstelleinheit
die erste Detektionszeitdauer in einer vorgegebenen Zeitdauer setzt,
die einen Zeitpunkt enthält, zu dem die Zündfunkenentladung
erzeugt wird; dadurch, dass die zweite Zeitdauereinstelleinheit
die zweite Detektionszeitdauer nach der ersten Detektionszeitdauer
setzt, und darin, dass die Diagnoseeinheit Normalität der
Zündfunkenentladung bestimmt, basierend auf einem Signalzustand
in der zweiten Detektionszeitdauer und unabhängig von dem
Signalzustand in der zweiten Detektionszeitdauer die Abnormalität
der Zündfunkenentladung bestimmt, basierend auf einem Signalzustand
in der ersten Detektionszeitdauer.
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Eine
Verbrennungsmotor-Zünddiagnosevorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung wird in einer solchen Weise konfiguriert,
dass sie eine Beeinflussungsvorrichtung enthält, die eine
Vorspannung erzeugt, deren Polarität entgegengesetzt zu derjenigen
einer von einer Hochspannungsvorrichtung erzeugten Hochspannung
ist, und die Vorspannung an eine Zündvorrichtung anlegt;
eine Signalextraktionsvorrichtung, die ein aufgrund des Anlegens der
Vorspannung erzeugtes Signal extrahiert; eine erste Zeitdauereinstelleinheit,
die eine erste Detektionszeitdauer einstellt, in der das extrahierte
Signal prozessiert wird; eine zweite Zeitdauereinstelleinheit, die
eine zweite Detektionszeitdauer einstellt, in der das extrahierte
Signal prozessiert wird und eine Diagnoseeinheit, die einen Zustand
einer Zündfunkenentladung diagnostiziert, basierend auf
dem Signal in der ersten Detektionszeitdauer und der zweiten Detektionszeitdauer,
und weiterhin in solcher Weise konfiguriert, dass die erste Zeitdauereinstelleinheit die
erste Detektionszeitdauer in einer vorgegebenen Zeitdauer, die einen
Zeitmoment enthält, zu dem die Zündfunkenentladung
erzeugt wird, in solcher Weise einstellt, dass die zweite Zeitdauereinstelleinheit
die zweite Detektionszeitdauer nach der ersten Detektionszeitdauer
einstellt, und in solcher Weise, dass die Diagnoseeinheit Normalität
der Zündfunkenentladung bestimmt, basierend auf einem Signalzustand in
der zweiten Detektionszeitdauer, und unabhängig vom Signalzustand
in der zweiten Detektionszeitdauer, basierend auf einem Signalzustand
in der ersten Detektionszeitdauer; daher kann der Zustand einer Zündfunkenentladung
sicher diagnostiziert werden, wodurch ein Versagen bei dem Verbrennungsmotor wahrgenommen
wird. Als Ergebnis wird selbst in dem Fall, bei dem aufgrund des
Versagens die Verbrauchseffizienz sinkt oder die Emissionsleistungsfähigkeit beeinträchtigt
wird, ein Fahrer dazu gedrängt, den versagenden Bereich
zu reparieren, so dass eine rasche Reparatur durchgeführt
werden kann; wodurch die Verbrennungsmotor-Zünddiagnosevorrichtung zum
Umweltschutz beitragen kann.
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Darüber
hinaus ist eine Verbrennungsmotor-Steuervorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung in solcher Weise konfiguriert, dass sie eine Mehrzahl
von Zündvorrichtungen, die in derselben Verbrennungskammer
vorgesehen sind, und alle den Betrieb der Erzeugung einer Zündfunkenentladung zum
Zünden eines der Verbrennungskammer zugeführten
Kraftstoffs durchführen; eine Mehrzahl von Hochspannungsvorrichtungen,
die Hochspannungen erzeugen, um die Mehrzahl von Zündvorrichtungen dazu
zu bringen, Zündfunkenentladungen zu erzeugen und die Hochspannungen
an die Mehrzahl von Zündvorrichtungen anzulegen; eine Mehrzahl
von Beeinflussungsvorrichtungen, die Vorspannungen erzeugen, deren
Polaritäten entgegengesetzt zu jenen der Hochspannungen
sind und die Vorspannungen an die Mehrzahl von Zündvorrichtungen
anlegen; eine Steuereinheit, die die Betriebe der Mehrzahl von Zündvorrichtungen
steuert; und eine Zünddiagnosevorrichtung enthält,
die Zustände der durch alle aus der Mehrzahl von Zündvorrichtungen
erzeugten Zündfunkenentladungen diagnostiziert und weiter
in solcher Weise konfiguriert, dass die Zünddiagnosevorrichtung
mit einer Signalextraktionsvorrichtung, die ein aufgrund des Anlegens
der Vorspannung erzeugtes Signal extrahiert; einer ersten Zeitdauereinstelleinheit,
die eine erste Detektionszeitdauer einstellt, in der das extrahierte
Signal prozessiert wird; einer zweiten Zeitdauereinstelleinheit,
die eine zweite Detektionszeitdauer einstellt, in der das extrahierte
Signal prozessiert wird, und einer Diagnoseeinheit ausgestattet
ist, die eine Bedingung der Zündfunkenentladung diagnostiziert,
basierend auf dem Signal in der ersten Detektionszeitdauer und der zweiten
Detektionszeitdauer, in solcher Weise, dass die erste Zeitdauereinstelleinheit
die erste Detektionszeitdauer in einer vorgegebenen Zeitdauer setzt, die
einen Zeitpunkt beinhaltet, wenn die Zündfunkenentladung
erzeugt wird, in solcher Weise, dass die zweite Zeitdauereinstelleinheit
die zweite Detektionszeitdauer nach der ersten Detektionszeitdauer
setzt, und in solcher Weise, dass die Diagnoseeinheit Normalität
der Zündfunkenentladung feststellt, basierend auf einem
Signalzustand in der zweiten Detektionszeitdauer und unabhängig
vom Signalzustand in der zweiten Detektionszeitdauer Abnormalität
der Zündfunkenentladung feststellt, basierend auf einem Signalzustand
in der ersten Detektionszeitdauer; daher kann, weil in einem Mehrpunkt-Zündsystem
eine Diagnose einer Zündfunkenentladung durch jedes Zündsystem
durchgeführt werden kann, ein Versagen im System in geeigneter
Weise wahrgenommen werden, selbst in dem Fall, wo ein Teil der Mehrzahl von
in derselben Verbrennungskammer vorgesehenen Zündsysteme
versagt. Als Ergebnis wird selbst in einem Fall, bei dem aufgrund
eines Versagens die Kraftstoffeffizienz sinkt oder die Emissionsleistung beeinträchtigt
wird, ein Fahrer dazu angehalten, den versagenden Bereich zu reparieren,
so dass eine rasche Reparatur durchgeführt werden kann;
somit kann die Verbrennungsmotor-Steuervorrichtung zum Umweltschutz
beitragen.
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Die
vorgenannten und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten
Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Zusammenschau mit den
beigefügten Zeichnungen ersichtlicher werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Blockdiagramm, welches die Konfiguration der Verbrennungsmotor-Zünddiagnosevorrichtung
gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden
Erfindung illustriert;
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2 ist
ein Timingdiagramm zum Erläutern des Betriebs der Verbrennungsmotor-Zünddiagnosevorrichtung
gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden
Erfindung;
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3 ist
ein Flussdiagramm zum Erläutern des Betriebs der Verbrennungsmotor-Zünddiagnosevorrichtung
gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden
Erfindung;
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4 ist
ein Flussdiagramm zum Erläutern von Leitungsbruch-Detektionsbetrieb
der Verbrennungsmotor-Zünddiagnosevorrichtung gemäß Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung;
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5 ist
ein Konfigurationsdiagramm, welches die Konfiguration einer Verbrennungsmotor-Steuervorrichtung
gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden
Erfindung illustriert; und
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6 ist
ein Flussdiagramm zum Erläutern des Betriebs der Verbrennungsmotor-Steuervorrichtung
gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden
Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsform 1
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Eine
Verbrennungsmotor-Zünddiagnosevorrichtung gemäß Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung wird untenstehend erläutert. 1 ist
ein Blockdiagramm, das eine Verbrennungsmotor-Zünddiagnosevorrichtung
gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden
Erfindung illustriert; 2 ist ein Timingdiagramm zum
Erläutern des Betriebs der Verbrennungsmotor-Zünddiagnosevorrichtung; 3 und 4 sind
Flussdiagramme zum Erläutern des Betriebs der Verbrennungsmotor-Zünddiagnosevorrichtung.
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In 1 erzeugt
eine Motorsteuereinheit (nachstehend als "ECU", engine control unit,
bezeichnet) 1, die einen Verbrennungsmotor (nicht dargestellt)
steuert, ein Zündsignal 11 zum Aktivieren einer
Zündspule 2 als Hochspannungsvorrichtung und gibt
das Zündsignal an der Basis eines Schaltelementes 23 ein,
das in Reihe mit einer Primärwicklung 21 der Zündspule 2 verbunden
ist. Eine Sekundärwicklung 22 der Zündspule 2 ist
mit der Primärwicklung 21 über einen
Magnetkern gekoppelt; ein Anschluss derselben ist mit einer der
Elektroden einer Zündkerze 3 als Zündvorrichtung
verbunden. Die ECU 1 dient auch als Steuereinheit zum Steuern
des Zündfunkenentladungsbetriebs der Zündkerze 3.
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Die
andere Elektrode der Zündkerze 3 ist geerdet.
Die Zündkerze 3 ist in der Verbrennungskammer
des Verbrennungsmotors vorgehalten, erzeugt eine Zündfunkenentladung
zwischen den Elektroden, die zueinander gerichtet sind und voneinander
durch eine vorgegebene Lücke beabstandet sind und entzündet
einen der Verbrennungskammer zugeführten Treibstoff, so
dass er verbrennt.
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Eine
Beeinflussungsvorrichtung 4 ist mit einer Zener-Diode 41,
deren Kathode mit dem anderen Anschluss der Sekundärwicklung 22 der
Zündspule 2 verbunden ist, und mit einem Kondensator 42,
der parallel zur Zener-Diode 41 geschaltet ist, konfiguriert.
Die Beeinflussungsvorrichtung 4 ist über ein Paar
von Dioden 51 und 52 geerdet, die miteinander in
antiparalleler Weise verbunden sind.
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Eine
Signalextraktionsvorrichtung 6 ist mit einem Differentialverstärker 61,
von dem ein Anschluss mit dem Kondensator 42 in der Beeinflussungsvorrichtung 4 verbunden
ist, einem Paar von Transistoren 63 und 64, die
mit dem Ausgangsanschluss des Differentialverstärkers 61 verbunden
sind, und einem Widerstand 65, dessen einer Anschluss mit
dem Kollektor des Transistors 64 verbunden ist und dessen anderer
Anschluss geerdet ist, konfiguriert. Weil die Signalextraktionsvorrichtung 6,
wie später beschrieben, ein Stromsignal, das über
die Elektroden der Zündkerze 3 fließt,
mit einem vorgegebenen Vergleichspegel vergleicht und eine Diagnosesignal
basierend auf dem Ergebnis des Vergleichs ausgibt, kann sie auch
als eine Vergleichsvorrichtung bezeichnet werden; jedoch wird sie
nachstehend als Signalextraktionsvorrichtung bezeichnet.
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Eine
erste Zeitdauereinstelleinheit 111, eine zweite Zeitdauereinstelleinheit 112 und
eine Diagnoseeinheit 113 sind in einem Mikroprozessor 10 in
der ECU 1 vorgesehen und mit dem Ausgangsanschluss der
Signalextraktionsvorrichtung 6 über eine A/D-Wandlerschaltung 12 verbunden.
Die Funktionen der ersten Zeitdauereinstelleinheit 111,
der zweiten Zeitdauereinstelleinheit 112 und der Diagnoseeinheit 113 werden
später beschrieben.
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2 ist
eine Kombination eines Diagramms, das eine Signalform (a) es Zündsignals 11, das
von der ECU 1 erzeugt wird, repräsentiert, und von
Diagrammen für Zustände 1, 2, 3 und 4 in den allen
eine Signalform (b) eines Stromsignals 12 und eine Signalform
(c) eines Diagnosesignals 14, basierend auf einem Vergleichsergebnis
zwischen dem Stromsignal 12 und einem vorgegebenen Vergleichspegel 13 repräsentiert
werden.
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Hier
repräsentiert der Zustand 1 einen Fall, in dem eine normale
Zündfunkenentladung produziert wird, eine normale Verbrennung
durchgeführt wird und diese Tatsache wird normalerweise
an den Mikroprozessor 10 in der ECU 1 übertragen;
der Zustand 2 repräsentiert einen Fall in dem, obwohl eine Hochspannung
zwischen den Elektroden der Zündkerze 3 erzeugt
wird, eine Zündfunkenentladung scheitert und diese Tatsache
wird normalerweise an den Mikroprozessor 10 in der ECU 1 übertragen;
der Zustand 3 repräsentiert einen Fall, in dem eine Hochspannung
zwischen den Elektroden der Zündkerze 3 nicht
erzeugt werden kann und eine Zündfunkenentladung scheitert
und diese Tatsache wird normalerweise an den Mikroprozessor 10 in
der ECU 1 übertragen; der Zustand 4 repräsentiert
einen Fall, in dem, obwohl eine normale Zündfunkenentladung zwischen
Elektroden der Zündkerze 3 erzeugt wird und eine
normale Verbrennung durchgeführt wird, das Diagnosesignal 14 nicht
normal aus der Signalextraktionsvorrichtung 6 an die ECU 1 übertragen wird,
aufgrund des Bruchs des Pfads, über den ein Diagnoseergebnis übertragen
wird.
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In
den 1 und 2 ändert sich in dem Fall,
bei dem im Zustand 1, in dem der Zündfunkenentladungsvorgang
durch die Zündkerze 3 normal ist, der Pegel des
Zündsignals 11 aus der ECU 1 zum Zeitpunkt
t1 von Hoch zu Niedrig, schaltet sich das Schaltelement 23 ein
und steigt der primäre Strom, der durch die Primärwicklung 21 der
Zündspule 2 fließt, aufgrund eines Selbstinduktionseffekts
graduell an. Weil zu diesem Zeitpunkt t1 das Ladungsverhältnis
des Primärstroms klein ist, ist die in der Sekundärwicklung 22 induzierte
Sekundärspannung klein, wodurch die Zündkerze 3 keine
Zündfunkenentladung erzeugt; jedoch, wie mit (b) in Zustand
1 in 2 repräsentiert, fließt ein
Ladestrom für den Kondensator 42 unmittelbar über
die Elektroden der Zündkerze 3.
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Ein
auf dem Ladestrom basierendes Stromsignal 121 wird an die
Signalextraktionsvorrichtung 6 angelegt; während
einer Dauer, in der das Stromsignal 121 über einem
Vergleichspegel 13 liegt, der für den Differentialverstärker 61 in
der Signalextraktionsvorrichtung 6 gesetzt ist, wird das
aus der Signalextraktionsvorrichtung 6 ausgegebene Diagnosesignal 14 zu
einem Hochpegel 141, wie mit (c) in Bedingung 1 in 2 repräsentiert,
und wird an der A/D-Wandlerschaltung 12 in der ECU 1 eingegeben,
um so in ein Digitalsignal gewandelt zu werden.
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Als
Nächstes ändert sich, zum Zeitpunkt t2, der ein
Zündtiming ist, der Pegel des Zündsignales 11 aus
der ECU 1 von Hoch zu Niedrig und das Schaltelement 23 schaltet
ab. Als Ergebnis wird der durch die Primärwicklung 21 der
Zündspule 2 fließende Strom unterbrochen,
woraufhin eine Hochspannung, deren Polarität entgegengesetzt
zu derjenigen der Spannung ist, die zum Zeitpunkt t1 induziert worden
ist, induziert wird und an den Elektroden der Zündkerze 3 angelegt
wird. Die an der Sekundärwicklung 22 induzierte
Hochspannung ist groß genug, um eine Zündfunkenentladung
zwischen den Elektroden der Zündkerze 3 zu erzeugen;
daher erzeugt die Zündkerze 3 eine Zündfunkenentladung
in der Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors, um einen zugeführten
Kraftstoff zu entzünden.
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Wenn
eine Zündfunkenentladung an der Zündkerze 3 erzeugt
wird, fließt ein Sekundärstrom der Zündspule 2 aus
der Zündkerze 3 zur Beeinflussungsvorrichtung 4,
wodurch der Kondensator 42 in der Beeinflussungsvorrichtung 4 geladen
wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der Ladestrom ein steiler Strom;
jedoch, weil er eine Richtung entgegengesetzt zu derjenigen des
vorstehenden Ladestroms hat, der zum Zeitpunkt t1 fließt,
wird dieser Ladestrom nicht aus der Signalextraktionsvorrichtung 6 extrahiert.
Wenn die Ladungsspannung am Kondensator 42 die Durchbruchspannung
der Zener-Diode 41 überschreitet, fließt
der Sekundärstrom der Zündspule 2 zur
Erdung mittels der Zener-Diode 41, die einen Zusammenbruch
erfahren hat.
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Als
Nächstes, wenn die Funkenentladung durch die Zündkerze 3 abgeschlossen
ist, wird durch die Sekundärwicklung 22 der Zündspule 2 die
Spannung am geladenen Kondensator 42 in der Beeinflussungsvorrichtung 4 an
die Elektroden der Zündkerze 3 angelegt. Die Polarität
der zu diesem Zeitpunkt an den Elektroden angelegten Spannung ist
entgegengesetzt zu einer Spannung, die an den Elektroden anliegt,
wenn die Zündfunkenentladung ausgeführt wird;
zum Zeitpunkt t3, wenn diese Spannung beginnt, angelegt zu werden,
fließt ein Entladungsstrom aus dem Kondensator 42 unmittelbar
durch die Sekundärwicklung 22 und die Elektroden
der Zündkerze 3.
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Es
wird ein auf dem Entladestrom basierendes Stromsignal 122 an
der Signalextraktionsvorrichtung 6 angelegt; während
einer Zeitdauer, in der das Stromsignal 122 über
dem Vergleichspegel 13 liegt, der für den Differentialverstärker 61 in
der Signalextraktionsvorrichtung 6 eingestellt ist, wird
das aus der Signalextraktionsvorrichtung 6 ausgegebene
Diagnosesignal 14 ein Hochpegel 141, wie mit (c)
im Zustand 1 in 2 repräsentiert und
wird an der A/D-Wandlerschaltung 12 in der ECU 1 eingegeben, um
in ein Digitalsignal verwandelt zu werden.
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Die
erste Zeitdauereinstelleinheit 111, die im Mikroprozessor 10 in
der ECU 1 vorgesehen ist, setzt eine in 2 repräsentierte
erste Detektionszeitdauer 15. Um den Effekt eines Zündgeräuschs
zu vermeiden, wird die erste Detektionszeitdauer 15 durch die
erste Detektionseinstelleinheit 111 in einer solchen Weise
eingestellt, dass sie eine Zeitperiode zwischen dem Zeitpunkt t3
entsprechend einem Zeitpunkt durch den eine vorgegebene Zeit oder
eine vorgegebene Winkeldauer, die für jeden Fahrzustand eingestellt
wird, einschließlich der Drehzahl des Verbrennungsmotor,
der Last des Verbrennungsmotor und dergleichen ab dem Zündtiming
t2 verstreicht, und ein Zeitpunkt t4, wenn eine vorgegebene Zeit oder
eine vorgegebener Winkeldauer, die für jeden Fahrzustand
eingestellt sind, einschließlich der Umdrehungszahl des
Verbrennungsmotors, der Last des Verbrennungsmotors und dergleichen
endet. Eine von der Zündkerze 3 erzeugte Zündfunkenentladung findet
während der ersten Detektionszeitdauer 15 statt.
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Die
im Mikroprozessor 10 in der ECU 1 vorgesehene
zweite Zeitdauereinstelleinheit 112 stellt eine in 2 repräsentierte
zweite Detektionszeitdauer 16 ein. Die zweite Detektionszeitdauer 16,
die von der zweiten Detektionseinstelleinheit 112 eingestellt
wird, wird in einer solchen Weise eingestellt, dass sie ein Zeitraum
zwischen dem Zeitpunkt t4, wenn die erste Detektionszeitdauer 15 endet,
und einem Zeitpunkt t5 entsprechend einem Zeitpunkt, durch den eine
vorgegebene Zeit oder eine vorgegebene Winkeldauer, die für
jeden Fahrzustand eingestellt ist wird, einschließlich
der Umdrehungszahl des Verbrennungsmotors, der Last auf dem Verbrennungsmotor
und dergleichen ab dem Zeitpunkt t4 verstreicht, ist. Zusätzlich
kann die zweite Detektionszeitdauer 16 in einer solchen
Weise eingestellt werden, dass sie nach Verstreichen einer vorgegebenen
Zeit ab dem Zeitpunkt t4 beginnt, wenn die erste Detektionszeitdauer 15 endet.
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Der
vorstehende "Winkel" bezeichnet einen Kurbelwinkel eines Verbrennungsmotors
und nachfolgend bezieht sich ein "Winkel" auf einen Kurbelwinkel,
wenn nicht besonders anders angemerkt. Zusätzlich wird
nachfolgend eine Position oder ein Bereich durch ein Zeitpunkt oder
eine Zeit repräsentiert; jedoch kann die Vorrichtung in ähnlicher
Weise auch für den Fall konfiguriert sein, bei dem eine
Position oder ein Bereich durch eine Winkelposition oder einen Winkelbereich
ersetzt ist.
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Als
Nächstes wird der Betrieb der Zünddiagnosevorrichtung
gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden
Erfindung erläutert. 3 ist ein
Flussdiagramm zur Erläuterung des Betriebs der Verbrennungsmotor-Zünddiagnosevorrichtung
gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden
Erfindung. Zusätzlich zeigt Variable A im in 3 repräsentierten Flussdiagramm
das Ergebnis einer Zündfunkendiagnose an; "0" zeigt "unbestimmt",
"1" zeigt "normale Zündung", bzw. "2" und "3" zeigen "abnormale
Zündung".
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Zuallererst
wird der Zünddiagnosebetrieb im Falle des Zustands 1 in 2 erläutert.
In 3 stellt zuerst im Schritt S31 die im Mikroprozessor 10 in ECU 1 vorgesehene
Diagnoseeinheit 113 sicher, ob das Zündsignal 11 gefallen
ist oder nicht. Weil, wie in 2 in (a)
repräsentiert, das Zündsignal 11 in einem Zeitpunkt
t2 fällt, folgt dem Schritt S31 der Schritt S32 und die
das Ergebnis einer Zünddiagnose anzeigende Variable A wird
auf "0" gelöscht.
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Unmittelbar
nach dem in 2 repräsentierten Zeitpunkt
t2 folgt dem Schritt S31 der Schritt S33, und es wird festgestellt,
ob "A=0" oder nicht; weil in Schritt S32 A auf "0" (J) gelöscht
worden ist, folgt dem Schritt S33 der Schritt S34. Im Schritt S34
wird bestimmt, ob der aktuelle Zeitpunkt innerhalb der ersten Detektionszeitdauer 15 fällt
oder nicht. Wenn zu dem in 2 repräsentierten
Zeitpunkt t3 der aktuelle Zeitpunkt in die erste Detektionszeitdauer 15 fällt, wird
festgestellt, dass der aktuelle Zeitpunkt innerhalb der ersten Detektionszeitdauer 15 fällt
(J); danach folgt dem Schritt S34 Schritt S35 und die Anzahl von
steigenden Flanken des Diagnosesignals 4 während
der ersten Detektionsdauer 14 wird gezählt. Im Zustand
1 in 2, weil die Anzahl der steigenden Flanken "0"
ist, wird eine Variable N1 auf "0" gesetzt; danach folgt dem Schritt
S35 der Schritt S36 und es wird festgestellt, ob "N1 > 0" oder nicht. Im
Schritt S36 wird festgestellt, dass "N1 = 0" (N); daher folgt dem
Schritt S36 der Schritt S37 und die Diagnose endet, während
der Zustand "A=0" aufrecht erhalten wird, d. h. der unbestimmte
Zustand.
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Als
Nächstes, weil unmittelbar nach dem in 2 repräsentierten
Zeitpunkt t4 der aktuelle Zeitpunkt in die zweite Detektionszeitdauer 16 fällt,
wird das Ergebnis einer Bestimmung in Schritt S34 "N" und dem Schritt
S34 folgt der Schritt S38. In Schritt S38 wird festgestellt, dass
der aktuelle Zeitpunkt in die zweite Detektionszeitdauer 16 fällt
(J), und dann folgt dem Schritt S38 der Schritt S39. Im Schritt
S39 wird die Anzahl von steigenden Flanken des Diagnosesignals 14 während
der zweiten Detektionszeitdauer 16 gezählt. Beim
Zustand 1 in 2 ist die Anzahl der steigenden
Flanken des Diagnosesignals 14 im zweiten Detektionszeitraum 16 "1";
daher wird eine Variable N2 auf "1" gesetzt und dem Schritt S39 folgt
der Schritt S310. Im Schritt S310 wird festgestellt, ob "N2 > 0" oder nicht; weil
Feststellung zu "N2 = 1" führt (J) folgt dem Schritt S310
Schritt S311 und eine Bestimmung "A = 1", d. h. "normale Zündung" wird
vorgenommen. Wie oben beschrieben, diagnostiziert im Falle des vorstehenden
Zustands 1 in 2 die Diagnoseeinheit 113,
dass die Zündung normal erfolgt.
-
Als
Nächstes wird der Zünddiagnosebetrieb im Falle
der Bedingung 2 in 2 erläutert. Weil,
wie oben beschrieben, das Zündsignal 61 zum Zeitpunkt t2
in 2 erfolgt, folgt dem Schritt S31 der Schritt S32
und die Variable A wird auf "0" gelöscht.
-
Unmittelbar
nach dem in 2 repräsentierten Zeitpunkt
t2 folgt Schritt S31 der Schritt S33, und es wird festgestellt,
ob "A = 0" oder nicht; jedoch, weil im Schritt S32 A auf "0" (J)
gelöscht worden ist, folgt dem Schritt S33 der Schritt
S34. Im Schritt S34 wird festgestellt, ob der aktuelle Zeitpunkt
innerhalb der ersten Detektionszeitdauer fällt oder nicht.
Wenn zum in 2 repräsentierten Zeitpunkt
t3 der aktuelle Zeitpunkt in die erste Detektionszeitdauer 15 fällt, wird
festgestellt, dass der aktuelle Zeitpunkt innerhalb der ersten Detektionszeitdauer 15 fällt
(J); danach folgt Schritt S34 der Schritt S35 und die Anzahl von
steigenden Flanken des Diagnosesignals 14 in der ersten
Detektionszeitdauer 15 wird gezählt.
-
Weil
in Zustand 2 in 2 die Anzahl steigender Flanken
"3" ist, wird eine Variable N1 auf "3" gesetzt und dem Schritt S35
folgt Schritt S36, wo festgestellt wird, ob "N1 > 0" oder nicht. Im Schritt S36 wird festgestellt,
dass "N1 = 3" (J); daher folgt Schritt S36 der Schritt S312 und
die Diagnose endet, wobei diagnostiziert wird, dass der Zustand
der Zündung "A = 2" ist, d. h. "abnormale Zündung".
Wie oben beschrieben, diagnostiziert im Fall des Zustands 2 in 2 die
Diagnoseeinheit 113 in der ersten Detektionszeitdauer 15,
dass die Zündung abnormal ist.
-
Als
Nächstes wird der Zünddiagnosebetrieb im Falle
des Zustands 3 in 2 erläutert. In diesem Fall
ist während der Zeitperiode vor dem Zeitpunkt t4 in 2,
zu dem die zweite Detektionszeitdauer 16 startet, d. h.
bei der Diagnose ab Schritt S31 bis zum Schritt S38, der Diagnosebetrieb
derselbe wie im Falle des oben beschriebenen Zustands 1.
-
Die
Anzahl von steigenden Flanken des Diagnosesignals 14 in
der zweiten Diagnosezeitdauer 16 ist "0"; somit wird die
Variable N2 in Schritt S39 gleich 0 und dem Schritt S39 folgt der
Schritt S310, wo bestimmt ist, ob "N2 > 0" oder nicht. Als Ergebnis der Bestimmung
in Schritt S310 wird eine Bestimmung "N" vorgenommen; daher folgt
dem Schritt S310 der Schritt S313, wo ein Ergebnis "A = 3", d. h. "abnormale
Zündung" erhalten wird. Im Falle des vorstehenden Zustands
2 in 2 wird eine Diagnose "abnormale Zündung"
vorgenommen, weil A = 2; jedoch wird im Falle des Zustands 3 eine
Diagnose "abnormale Zündung" gemacht, weil A = 3; somit können
die Zustände 2 und 3 voneinander unterschieden werden.
-
Weiterhin
wird der Zünddiagnosebetrieb im Falle des Zustands 4 in 2 erläutert.
In diesem Fall führt die Diagnose gemäß dem
Flussdiagramm in 3 zu dem Ergebnis "abnormale
Zündung", weil A = 3, wie im Falle des Zustands 3. Jedoch
ist der Zustand 4, in dem eine normale Zündfunkenentladung ausgeführt
wird, nicht ein Zustand einer abnormalen Zündung; daher
ist es erforderlich, das Diagnoseergebnis im Falle der Zustände
4 von demjenigen Falle des Zustands 3 zu unterscheiden. Somit, um
sie voneinander zu unterscheiden, wird gleichzeitig eine Kabelbruchdiagnose
durchgeführt.
-
4 ist
ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Leitungsbruchdiagnoseoperation
der Diagnoseeinheit 113. In 4 wird im
Schritt S41 festgestellt, ob der aktuelle Zeitpunkt in die erste
Detektionszeitdauer 15 fällt oder nicht. Weil,
unmittelbar nach dem in 2 repräsentierten Zeitpunkt
t3 der aktuelle Zeitpunkt in die erste Detektionszeitdauer 15 fällt,
wird eine Feststellung "J" in Schritt S41 vorgenommen und dem Schritt
S41 folgt Schritt S42.
-
Im
Schritt S42 wird eine Integrationsverarbeitung auf das Diagnosesignal 14 angewendet,
welches das Ergebnis des Vergleichs ist, in der ersten Detektionszeitdauer 15,
zwischen dem Stromsignal 12 und dem Vergleichspegel 13,
und das Integrationsergebnis wird als eine Variable C gespeichert. Der
in 2 repräsentierte Zustand 4 ist ein Fall
in dem, obwohl eine normale Zündfunkenentladung zwischen
den Elektroden der Zündkerze 3 erzeugt wird und
eine normale Verbrennung durchgeführt wird, das Diagnosesignal 14 nicht
normal aus der Signalextraktionsvorrichtung 6 an die ECU 1 übertragen
wird, aufgrund von Bruch des Pfades, durch den ein Diagnoseergebnis übertragen
wird; daher ist das Diagnosesignal 14 immer auf Hochpegel.
Nachdem das Integrationsverarbeiten im Schritt S42 abgeschlossen
ist, folgt dem Schritt S42 der Schritt S43, wo eine Variable F auf
"0" eingestellt wird, um anzuzeigen, dass die Integrationsverarbeitung
durchgeführt wird.
-
Weil
unmittelbar nach dem in 2 repräsentieren Zeitpunkt
t4 der aktuelle Zeitpunkt außerhalb der ersten Detektionszeitdauer 15 fällt,
wird eine Feststellung "N" in Schritt S41 vorgenommen und dem Schritt
S41 folgt Schritt S44. Im Schritt S44 wird festgestellt, ob "F =
0" oder nicht; weil F = 0 (J), folgt Schritt S44 der Schritt S45.
Im Schritt S45 werden die Variable C, welche ein durch Integrieren
des Diagnosesignals 14, das ein Vergleichsergebnis in der
ersten Detektionszeitdauer 15 ist, erhaltener Wert ist, und
ein vorgegebener Schwellenwert verglichen. In dem Fall, in dem die
Variable C den Schwellenwert übersteigt (J), wird festgestellt,
dass der Pfad, durch den ein Diagnoseergebnis übertragen
wird, unterbrochen ist; dann folgt dem Schritt S45 der Schritt S47, wo
die Variable F auf "2" eingestellt wird, um anzuzeigen, dass der
Pfad gebrochen ist. Es ist angemessen, dass der passende Wert des
Schwellenwertes auf ungefähr die Hälfte des maximalen
Integrationswertes des Diagnosesignals 14 eingestellt wird,
das in der ersten Detektionszeitdauer 15 auftreten kann.
-
Es
ist verfrüht, unmittelbar festzustellen, dass der Pfad
gebrochen ist, nur in dem Fall, bei dem ein Zustand, in dem F "2"
im Schritt S47 wird, einmalig auftritt, und den Fahrzeugführer
zu drängen, den Pfad zu reparieren; daher ist es besser,
festzustellen, dass der Pfad gebrochen ist, in einem Fall, wo der Zustand
kontinuierlich über eine vorgegebene Anzahl von Malen auftritt,
oder in dem Fall, bei dem der Zustand eine vorgegebene Anzahl von
Malen oder mehr pro Einheitenzeit auftritt, und ein Signal dazu
zu bringen, generiert zu werden, wie etwa das Aufleuchten einer
Lampe, um so einen Fahrer dazu zu drängen, den Bruch des
Pfads zu reparieren.
-
Das
Diagnosesignal 14 im Falle des Zustands 4 in 2 ist
immer auf Hochpegel; weil die Variable C der maximale Integrationswert
von den Integrationswerten ist, die während des ersten
Detektionszeitraums 15 auftreten können und der
mit der Variablen C zu vergleichende Schwellenwert auf die Hälfte
des maximalen Integrationswerts eingestellt ist, wird eine Feststellung
"J" im Schritt S45 vorgenommen und dann folgt dem Schritt S45 der
Schritt S47. Weil F = 2 im Schritt S47, kann ein Diagnoseergebnis
"Zerbrochen" erhalten werden.
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Im
Gegensatz zu dem Leitungsbruchdiagnosebetrieb im in 2 repräsentierten
Zustand 4 ist der Leitungsbruchdiagnosebetrieb im Zustand 3 wie folgt:
das heißt, in 4 ist das Diagnosesignal 14 im ersten
Detektionszeitraum 15 auf Niedrigpegel und der Integrationswert
des Diagnosesignals 14, der ein Vergleichsergebnis im Schritt
S42 ist, ist "0"; daher wird die Variable C als Integrationswert
derselben "0". Weil der mit der Variable im Schritt S45 zu vergleichende
Schwellenwert auf die Hälfte des maximalen Integrationswerts
eingestellt ist, ist das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S45
"N"; somit folgt dem Schritt S45 der Schritt S46. Im Schritt S46
kann ein Ergebnis "F = 1", welches anzeigt, dass der Pfad nicht
gebrochen, sondern normal ist, erhalten werden. Anders ausgedrückt
kann das Diagnoseergebnis im Fall des Zustands 3 von dem vorstehenden
Diagnoseergebnis im Fall des Zustands 4 unterschieden werden.
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Im
Leitungsbruchdiagnosebetrieb im Fall des Zustands 1 in 2 ist,
obwohl das Diagnosesignal 14 während der ersten
Detektionszeitdauer 15 drei Mal auf Hochpegel geht, die
Variable C als Integrationswert des Diagnosesignals 14 kleiner
als der Schwellenwert, der auf die Hälfte des maximalen
Integrationswerts eingestellt ist; daher wird in Schritt S45 das
Bestimmungsergebnis "N" und dem Schritt S45 folgt der Schritt S46,
wo ein Ergebnis "F = 1", welches anzeigt, dass der Pfad nicht gebrochen
ist, sondern normal ist, erhalten werden kann.
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Zusätzlich
ist bei dem Leitungsbruchdiagnosebetrieb im Falle des Zustands in 2 das
Diagnosesignal 14 in der ersten Detektionszeitdauer 15 auf Niedrigpegel.
Daher, wie im Fall des Leitungsbruchdiagnosebetrieb im Falle des
Zustands 3, kann ein Ergebnis "F = 1", welches anzeigt, dass der
Pfad nicht unterbrochen ist, sondern normal ist, in Schritt S46
erhalten werden.
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Zusätzlich
wird beim in 4 repräsentierten Leitungsbruchdiagnosebetrieb
ein Integrationswert eines Diagnosesignals, das ein Vergleichsergebnis
in der ersten Detektionszeitdauer 15 ist, erhalten; jedoch
kann dasselbe Ergebnis durch Verwenden des Integrationsergebnisses
des Zündsignals 11 ab dem Zeitpunkt t2, wenn das
Zündsignal 11 fällt, bis zum Zeitpunkt
t4 erhalten werden.
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Zusätzlich
wird im Leitungsbruchdiagnosebetrieb, der in 4 repräsentiert
wird, der Integrationswert eines Vergleichsergebnis in der ersten
Detektionszeitdauer 15 erhalten; jedoch kann ein Integrationsergebnis
beliebiger Dauer in einem Prozess oder einer Dauer, in der kein
Ion aufgrund einer Verbrennungsflamme im Zylinder existiert, eingesetzt werden.
Jedoch kann aufgrund des durch Kraftstoff oder dergleichen verursachten
Leckstroms, der an der Zündkerze 3 anhaftet, eine
Zeitraumeinstellung dieser Art einen Fall verursachen, in dem keine
korrekte Bestimmung durchgeführt werden kann; daher ist
es erforderlich, zu berücksichtigen, dass keine in 4 repräsentierte
Leitungsbruchdiagnose durchgeführt wird, wenn ein Leckstrom
auftritt.
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Zusätzlich
wird in der vorstehenden Beschreibung das Diagnosesignal 14 in
dem Fall auf Hochpegel gebracht, wenn das Stromsignal 12 den Vergleichspegel übersteigt
und wird in anderen Fällen auf Niedrigpegel gebracht; jedoch
kann die Beziehung zwischen dem Hochpegel und dem Niedrigpegel umgekehrt
werden.
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In
dem Fall, wo die Beziehung umgekehrt wird, d. h. in dem Fall, wo
das Diagnosesignal 14 als Vergleichsergebnis auf Niedrigpegel
gebracht wird, wenn das Stromsignal 12 den Vergleichspegel 13 übersteigt,
und in anderen Fällen auf Hochpegel gebracht wird, kann
jedoch keine Leitungsbruchbestimmung in Übereinstimmung
mit dem Flussdiagramm in 4 durchgeführt werden;
jedoch kann selbst in diesem Fall derselbe Effekt in solch einer
Weise erhalten werden, dass ein für die Leitungsbruchdiagnose
dedizierter Impuls dem Signal überlagert wird oder der
Niedrigpegel des Signals etwas über Null genommen wird,
und wenn nicht der Niedrigpegel über Null ist, wird die
Feststellung "LEitungsbruch" getroffen.
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Wie
oben beschrieben, kann bei der Verbrennungsmotor-Zünddiagnosevorrichtung
gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden
Erfindung, weil eine Fehlerdiagnose am Zündsystem sicher
durchgeführt werden kann, ein Versagen im System geeigneter
Maßen erkannt werden; daher wird selbst in einem Fall,
bei dem aufgrund eines Fehlers die Treibstoffeffizienz sinkt oder
die Emissionsleistungsfähigkeit beeinträchtigt
wird, der Fahrer dazu angehalten, den defekten Teil zu reparieren,
so dass eine rasche Reparatur durchgeführt werden kann;
somit kann die Verbrennungsmotor-Zünddiagnosevorrichtung
zum Umweltschutz beitragen.
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Ausführungsform 2
-
Verbrennungsmotoren,
in denen eine Mehrzahl von Zündvorrichtungen in einer einzelnen
Verbrennungskammer angeordnet ist, d. h. in derselben Verbrennungskammer,
sind in der Praxis eingesetzt worden. Es gibt eine Anzahl von Gründen,
warum eine Mehrzahl von Zündvorrichtungen in derselben Verbrennungskammer
vorgesehen ist; erstens, um die Verbrennungseffizienz anzuheben,
um somit die thermische Effizienz des Verbrennungsmotors zu verbessern;
zweitens, um eine Hilfsmaßnahme in einem Fall anzuwenden,
in dem die Brennbarkeit niedrig ist.
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In
jedem der vorstehenden Fälle ist notwendigerweise eine
Mehrzahl von Zündeinrichtungen in Verwendung. Entsprechend
kann, wenn ein Teil der Mehrzahl von in derselben Verbrennungskammer vorgesehenen
Zufuhrvorrichtungen versagt, ein erwarteter Effekt des Verbrennungsmotors,
wie eine erwartete Leistungsabgabe, nicht erhalten werden; daher
werden Verschlechterung der Kraftstoffeffizienz und Verschlechterung
der Emissionen aufgrund des Ausbreitens eines nicht brennbaren Bereichs
befürchtet.
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Jedoch
führt das Versagen eines Teils der Mehrzahl von Zündvorrichtungen,
beispielsweise das Versagen einer Zündvorrichtung, nicht
unmittelbar zu einem Stillstand der Verbrennung, sondern führt
nur zu einer leichten Beeinträchtigung bei der Verbrennbarkeit
oder Beeinträchtigung bei den Emissionen; daher ist es
in vielen Fällen für einen Fahrer schwierig, einen
Zustand dieser Art wahrzunehmen.
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Dementsprechend
kann in einem Fall, bei dem ein Verbrennungsmotor dieser Art, bei
dem eine Mehrzahl von Zündvorrichtungen in einer einzelnen Verbrennungskammer
vorgesehen ist, eine Zünddiagnosevorrichtung, welche eine
Zünddiagnose an jeder der Mehrzahl von Zündvorrichtungen
durchführt, ein Versagen im System in geeigneter Weise
wahrnehmen und es können geeignete Maßnahmen dafür ergriffen
werden, selbst im vorstehenden Fall, in dem ein Teil der Zündvorrichtungen
versagt; somit kann die oben beschriebene Zünddiagnosevorrichtung zum
Umweltschutz beitragen.
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Eine
Verbrennungsmotor-Steuervorrichtung, die später beschrieben
wird, gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung,
wird unter der Annahme erläutert, dass, als typisches Beispiel, zwei
Zündvorrichtungen in einer einzelnen Verbrennungskammer
vorgesehen sind; d. h. in derselben Verbrennungskammer. Zusätzlich
wird Erläuterung unter der Annahme gegeben, dass eine Zündspule
in der Hochspannungsvorrichtung verwendet wird.
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5 ist
in Konfigurationsdiagramm, das eine Verbrennungsmotor-Steuervorrichtung
illustriert, die mit einer Zünddiagnosevorrichtung gemäß Ausführungsform
2 der vorliegenden Erfindung versehen ist. In 5 überträgt
eine ECU 100 an die Zündspulen 201 und 202 Zündsignale 1101 bzw. 1102,
die dem Zündsignal 11, das in 2(a) repräsentiert
wurde, ähneln, um die Zündspulen 201 und 202 als
Hochspannungsvorrichtungen zu betreiben. Wie im Falle von Ausführungsform
1, wie oben beschrieben und in der 1 illustriert,
erzeugt jede der Zündspulen 201 und 202 eine
negative Hochspannung, basierend auf den Zündsignalen 1101 bzw. 1102;
entsprechende Zündfunkenentladungen werden zwischen den
Elektroden einer Zündkerze 301 als eine Zündvorrichtung
und zwischen den Elektroden einer Zündkerze 302 als
einer Zündvorrichtung erzeugt; ein der Verbrennungskammer
zugeführter Kraftstoff fängt Feuer, wodurch eine
Verbrennung in der Verbrennungskammer erzeugt wird; auf diese Weise
wird der Betrieb des Verbrennungsmotors durchgeführt. Die
ECU 100 dient auch als Steuereinheit zum Steuern des Zündfunkenentladungsbetriebs der
Zündkerzen 301 und 302.
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In
dieser Situation ist in der wie oben beschrieben konfigurierten
Verbrennungsmotor-Steuervorrichtung eine in derselben Weise wie
in der in 1 illustrierten Ausführungsform
1 konfigurierte Zünddiagnosevorrichtung in jedem Zündsystem
einschließlich der Zündspule 201 als
eine Hochspannungsvorrichtung und der Zündkerze 301 und
einem Zündsystem einschließlich der Zündspule 202 als Hochspannungsvorrichtung
und der Zündkerze 302 vorgesehen.
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Das
heißt, wie in Ausführungsform 1 erläutert,
dass jede der Zünddiagnosevorrichtungen in den Zündsystemen
mit einer Beeinflussungsvorrichtung 4 versehen ist, die
eine positive Spannung an die Elektroden der Zündkerze 301 (302)
anlegt, eine Signalextraktionsvorrichtung 6, die ein durch
das Anlegen der positiven Spannung erhaltenes Stromsignal mit einem
Vergleichswert vergleicht und ein Diagnosesignal als Vergleichsergebnis
ausgibt, und die Diagnoseeinheit 113, die eine Zündfunkenentladungsdiagnose
unter Verwendung des Diagnosesignals aus der Signalextraktionsvorrichtung 6 durchführt.
Die Diagnoseeinheit 113 ist im Mikroprozessor 10 in
der ECU 100 vorgesehen. Zusätzlich ist der Mikroprozessor 10 mit
der ersten Zeitraumeinstelleinheit 111 und der zweiten
Zeitraumeinstelleinheit 112 ausgestattet. Konfiguration
und Betrieb der auf diese Weise gebildeten Zünddiagnosevorrichtung
sind dieselben wie jene der Zünddiagnosevorrichtung gemäß Ausführungsform
1.
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In
Ausführungsform 2 sind die Beeinflussungsvorrichtung 4 und
die Signalextraktionsvorrichtung 6, die in der Zünddiagnosevorrichtung
beinhaltet sind, innerhalb jeder der Zündspulen 201 und 202 angeordnet,
und die Diagnoseeinheit 113, die erste Zeitraumeinstelleinheit 111 und
die zweite Zeitraumeinstelleinheit 112, die im Mikroprozessor 10 beinhaltet
sind, sind in der ECU 100 angeordnet, wie oben beschrieben.
-
Mit
anderen Worten werden Diagnosesignale 1401 und 1402 ähnlich
dem Diagnosesignal 14, das in 2 repräsentiert
ist, an die ECU 100 übertragen und die in den
Flussdiagrammen in 3 und 4 repräsentierte
Diagnoseverarbeitung wird in der ECU 100 durchgeführt.
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Nach
der Diagnose führt in dem Fall, in dem festgestellt wird,
dass eine abnormale Zündfunkenentladung aufgetreten ist,
die ECU eine Notfallsteuerung gemäß einem in 6 repräsentierten
Flussdiagramm durch, um den Verbrennungsmotor so zu steuern, dass
Maßnahmen zur Verhinderung der Verschlechterung bei den
Emissionen ergriffen werden. 6 ist ein
Flussdiagramm zum Erläutern des Betriebs der Verbrennungsmotor-Steuervorrichtung
gemäß Ausführungsform 2.
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Das
heißt, in 6 wird zunächst im
Schritt S61 bestimmt, ob ein Versagen in einem einzelnen Zündsystem
verursacht worden ist. In Ausführungsform 2 sind zwei Zündsysteme,
einschließlich zweiter Zündspulen 201 und 202 und
zweier Zündkerzen 301 und 302 in derselben
Verbrennungskammer vorgesehen; in dem Fall, in dem eines der Zündsysteme versagt
(J), folgt dem Schritt S61 der Schritt S62.
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Im
Schritt S62 wird festgestellt, ob der von einem Fahrer angeforderte
Fahrzustand innerhalb einer Region liegt, wo das Fahren mit einem
einzelnen Zündsystem durchgeführt werden kann.
Beispielsweise ist in dem Fall, wo die thermische Effizienz eines
Verbrennungsmotors angehoben werden muss, der Effekt der Zweipunktzündung
klein, wenn der Motor bei hoher Geschwindigkeit rotiert; daher wird
im Falle eines Fahrzustandes dieser Art festgelegt, dass ein Fahren
mit einem Einzelzündspulenzündsystem durchgeführt
werden kann, und dem Schritt S62 folgt der Schritt S64.
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Im
Schritt S64, obwohl der Fahrzustand innerhalb eines Bereichs liegt,
wo das Fahren mit einem Einzelzündspulenzündsystem
durchgeführt werden kann, gibt es ein Versagen des Zündsystems; somit
wird der Fahrer über die versagende Vorrichtung benachrichtigt.
Die Einheit zum Benachrichtigen des Fahrers der versagenden Vorrichtung
kann entweder Einschalten oder Blinken einer Lampe sein oder Maßnahmen,
z. B. das Ertönenlassen eines Summers können ergriffen
werden.
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In
dem Fall, bei dem in Schritt S62 festgestellt wird, dass das Fahren
nicht mit einem Einzelzündspulenzündsystem durchgeführt
werden kann (N), folgt dem Schritt S62 der Schritt S63, wo die ECU 100 eine
Notfallsteuerung durchführt, um den Fahrzustand in eine
Region fallen zu lassen, in der das Fahren mit einem Einzelzündspulenzündsystem durchgeführt
werden kann. Beispielsweise werden in einem Fall, bei dem in einem
Hochlastbereich, wo der Motor bei niedriger Geschwindigkeit rotiert,
Zweipunktzündung notwendig ist, aber in einem Niederlastbereich
Zweipunktzündung nicht notwendig ist, Beschränkungen
auf die Last gelegt und der Motor wird in einer solchen Weise gesteuert,
dass die Last gleich oder kleiner als ein vorgegebener Betrag in
einem vorgegebenen Rotationsbereich wird.
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Zusätzlich
werden in dem Fall, bei dem in einem gewissen Rotationsbereich eine
Zweipunktzündung in jedem Lastbereich notwendig ist, Kraftstoffeinspritzmenge
und Drosselklappenöffnungsgrad in solcher Weise gesteuert,
dass der Fahrzustand innerhalb eines Rotationsbereichs und eines
Lastbereichs fällt, wo Fahren mit einer Einzelpunktzündung durchgeführt
werden kann. Grundsätzlich ist es wünschenswert,
den Motor in einer solchen Weise zu steuern, dass sowohl Rotationsgeschwindigkeit
als auch Last reduziert werden; jedoch, wird der Motor in solcher
Weise gesteuert, dass sowohl Rotationsgeschwindigkeit als auch Last
anwachsen. Nach Durchführung, wie oben beschrieben, der
Steuerung, um so Beschränkungen dem Fahrbereich aufzuerlegen, folgt
dem Schritt S63 der Schritt S64, wo der Fahrer über die
Abnormalität, wie oben beschrieben, benachrichtigt wird.
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In
dem Fall, bei dem eine Mehrzahl von Zündsystemen, die im
Einzelzylinder vorgesehen sind, d. h. derselben Verbrennungskammer,
versagt, anders ausgedrückt in einem Fall, wo im Falle
der Ausführungsform 2 alle beide Zündsysteme versagen,
folgt dem Schritt S61 der Schritt S65, wo bestimmt wird, ob eine
Mehrzahl von Zündsystemen abnormal ist oder nicht; in dem
Fall, in dem festgestellt wird, dass eine Mehrzahl von Zündsystemen
abnormal ist (J), folgt dem Schritt S65 der Schritt S66. In Schritt
S66 werden Kraftstoffzufuhr und Zündung der betrachteten
Zylinder gestoppt und dann folgt dem Schritt S66 der Schritt S64,
wo der Fahrer über das Versagen benachrichtigt wird. In
dieser Situation kann derselbe Effekt im Schritt S66 ohne Stoppen der
Zündung erhalten werden.
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Oben
ist ein Fall beschrieben worden, in dem ein Zündsystem
versagt und es gibt einen Bereich, wo das Fahren mit dem Restzündsystem
durchgeführt werden kann, z. B. mit Einzelzündung;
jedoch kann dieser Bereich weitgehend seine Natur ändern, abhängig
von der Anordnung der Zündsysteme.
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Beispielsweise ändert
sich in einem Fall, in dem in einem System, bei dem eine Zweipunktzündung
im selben Zylinder durchgeführt wird, das Zündsystem
aus Hauptzündungs- und Unterzündungsteilen besteht,
der Bereich, in dem ein Fahren mit Einzelpunkzündung durchgeführt
werden kann, weitgehend abhängig davon, welches Hauptzünd-
und Unterzündteil versagt. In solch einem Fall wie diesem kann
die Bestimmung, ob z. B. ein Bereich, bei dem Fahren durchgeführt
werden kann, gemäß einem versagenden Zündsystem
ausgewählt wird, oder Kraftstoffzufuhr an den betroffenen
Zylinder gestoppt wird, flexibel durchgeführt werden.
-
Zusätzlich
ist in der vorstehenden Beschreibung eine Erläuterung gegeben
worden, wo für den Fall, bei dem nur ein Zündsystem
versagt, dem Schritt S62 der Schritt S63 folgt, wo Beschränkungen einem
Fahrbereich auferlegt werden, die Verarbeitung im Schritt S66 direkt
ohne jegliche Bedingung implementiert werden kann, wenn zumindest
ein Zündsystem versagt.
-
Wie
oben beschrieben, kann bei der Verbrennungsmotor-Steuervorrichtung
gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden
Erfindung, weil in einem Mehrpunktzündsystem eine Diagnose
jedes Zündsystems durchgeführt werden kann, ein
Versagen im System in geeigneter Weise wahrgenommen werden, selbst
in einem Fall, wo ein Teil der Zündsysteme versagt; daher
wird selbst in einem Fall, bei dem aufgrund eines Versagens die
Kraftstoffeffizienz sinkt oder die Emissionsleistungsfähigkeit
beeinträchtigt ist, ein Fahrer angehalten wird, den versagenden
Teil zu reparieren, so dass eine rasche Reparatur durchgeführt
werden kann; damit kann die Verbrennungsmotor-Steuervorrichtung
zum Umweltschutz beitragen.
-
Variantenbeispiele
von Ausführungsform 2 Zusätzlich ist in der vorstehenden
Beschreibung ein Fall erkäutert worden, bei dem eine Beeinflussungsvorrichtung,
die in einer Zünddiagnosevorrichtung enthalten ist, und
eine Signalextraktionsvorrichtung, die auch als Vergleichsvorrichtung
dient, innerhalb einer Zündspule angeordnet sind, und die
Zünddiagnosevorrichtung innerhalb einer ECU vorgesehen
ist; jedoch kann die Konfiguration in einer solchen Weise vorgenommen
werden, dass nur die Beeinflussungsvorrichtung innerhalb der Zündspule
angeordnet ist und die Signalextraktionsvorrichtung und die Zünddiagnosevorrichtung
innerhalb der ECU angeordnet sind.
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Darüber
hinaus kann die Signalextraktionsvorrichtung entweder als Hardware
oder als Software in der ECU beinhaltet sein.
-
Durch
Anordnen einer kritischen Masse von Vorrichtungen in einer Zündspule
kann die vorstehende Konfiguration zur Verkleinerung und zum Gewichtsgaren
bei der Zündspule beitragen und durch Ausbilden der Signalextraktionsvorrichtung
in Software in einer ECU kann auch die Anzahl von Komponenten reduziert
werden; daher kann die Ausbildung mittels Software zum Verkleinern,
Gewichtsgaren und einer Kostenreduktion hergestellt der ECU beitragen.
-
Beeinflussungsvorrichtung,
Signalextraktionsvorrichtung und Zünddiagnosevorrichtung
können alle innerhalb der Zündspule angeordnet
sein.
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Darüber
hinaus kann die Ausbildung der Signalextraktionsvorrichtung und
der Zünddiagnosevorrichtung mit einem Einzelgehäuse-ASIC
zum Verkleinern der Zündspule beitragen.
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Die
vorstehende Konfiguration kann zum Erhöhen des Mehrwerts
der Zündspule beitragen und die Anzahl von Komponenten
innerhalb der ECU vermindern, wodurch sie zur Verkleinerung und
Gewichtseinsparung der ECU und zum Vermindern der Last, mit der
sich die ECU beschäftigen muss, beiträgt.
-
Gemäß den
vorstehenden Variantenbeispiel von Ausführungsform 2 kann,
weil in einem Mehrpunktzündsystem eine Diagnose an jedem
Zündsystem durchgeführt werden kann, ein Versagen
im System geeigneter Weise erkannt werden, selbst in einem Fall,
wo ein Teil der Zündsysteme versagt, und Optimierung der
Konfigurationen der Zündspule und der ECU können
zur Verkleinerung, zur Gewichtseinsparung und zur Kostenreduktion
derselben beitragen.
-
Ausführungsform 3
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In
dem Fall, wo dem Motor eine hohe Last auferlegt wird, wenn der Motor
bei hoher Geschwindigkeit rotiert, wird eine Entladungszeit kurz;
daher wird das Einstellen der ersten Detektionszeitdauer und der
zweiten Detektionszeitdauer durch die Zünddiagnosevorrichtung,
beschrieben in den Ausführungsformen 1 und 2, schwierig.
Dementsprechend wird in einer Zünddiagnoseeirrichtung gemäß Ausführungsform
3 unter dem vorstehenden Fahrzustand keine Zünddiagnose
durchgeführt.
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Gemäß Ausführungsform
3 kann eine irrtümliche Diagnose an der Zündung
verhindert werden; daher kann eine Versagensdiagnose am Zündsystem
geeignet durchgeführt werden, wodurch ein Versagen im System
wahrgenommen werden kann.
-
[Industrielle Anwendbarkeit]
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Eine
Zünddiagnosevorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Vorrichtung, die in einem Fahrzeug, einem zweirädrigen
Fahrzeug, einem Außenbordmotor, einer Spezialmaschine oder
dergleichen, montiert ist und die eine Abnormalität beim Zündbetrieb
zum Antrieb eines Verbrennungsmotors in geeigneter Weise detektiert;
die Zünddiagnosevorrichtung verhindert die Verschlechterung
der Kraftstoffeffizienz und bei den Emissionen aufgrund abnormaler
Zündvorgänge und trägt zur Lösung
des Problems der Kraftstoffverknappung und des Umweltschutzes bei.
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Verschiedene
Modifikationen und Änderungen dieser Erfindung werden Fachleuten
auf dem Gebiet ersichtlich sein, ohne vom Schutzumfang dieser Erfindung
abzuweichen und es versteht sich, dass diese nicht auf die illustrierten
Ausführungsformen, die hier dargestellt sind, beschränkt
ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 3614150 [0006, 0007]