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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Entladungsanomalieerfassungsvorrichtung,
die eine Anomalie einer Entladung in einer Zündkerze erfasst.
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Ein
Entladungsvorgang einer herkömmlichen gemeinsamen Zündvorrichtung,
die eine Zündspule, die aus einer primären Spule
und einer sekundären Spule besteht, und eine Zündkerze
umfasst, tritt wie nachstehend beschrieben auf. Zuerst fließt ein
primärer Strom in die primäre Spule, und dann wird
ein sekundärer Strom in der sekundären Spule durch
Blockieren des primären Stroms erzeugt. Der sekundäre
Strom entlädt sich (als Funkenentladung) zwischen Elektroden
der Zündkerze.
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Ist
eine Entladung in einer Zündkerze 12 normal, dann
tritt die Entladung von einer Elektrode 12a zu der anderen
Elektrode 12b auf, wie durch eine Wellenlinie SP1 in 3(a) gezeigt ist. Haften jedoch leitfähige
Stoffe 12x, wie während der Verbrennung erzeugter
Kohlenstoff, an dem die Elektrode 12a lagernden Isolatorabschnitt 12c und
lagern sich die leitfähigen Stoffe 12x dort ab,
dann ist es möglich, dass eine Kriechentladung von der
Elektrode 12a zu der anderen Elektrode 12b über
die leitfähigen Stoffe 12x auftritt, wie durch
eine Wellenlinie SP10 in 3(a) gezeigt
ist. Tritt die Kriechentladung auf, dann erhöht sich ein
Wärmebetrag, der von einer Initialflamme zu Komponenten
der Zündkerze 12 übertragen wird. Demgemäß sinkt
eine Ausbreitungsgeschwindigkeit der Flamme in ein umgebendes Gasgemisch,
wodurch eine Zündverzögerung verursacht wird.
Des Weiteren ist ein Entladungspunkt in der Kriechentladung nicht
festgelegt. Deshalb stehen Schwankungen bei einer Zündzeitgabe
und eine Fluktuationserhöhung des Drehmoments der Brennkraftmaschine zu
befürchten.
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In
Anbetracht dieser Befürchtungen beschreibt Patentdruckschrift
1 (
japanische geprüfte Anmeldungsoffenlegung
Nr. H6-80312 ) eine Vorrichtung, die das Auftreten einer
Kriechentladung erfasst. Die Vorrichtung konzentriert sich auf eine
Pulsierung, die in einem primären Stromsignalverlauf während einer
vor einer Entladung durchgeführten Energiezufuhr einer
primären Spule erscheint (vgl.
2 von Patentdruckschrift
1). Die Amplitude der Pulsierung verringert sich, wenn die Kriechentladung
auftritt. Deshalb kann bestimmt werden, dass eine Kriechentladung
auftritt, falls ein durch Integrieren eines Signalverlaufs der Pulsierung
gewonnener Integralwert kleiner einem Bestimmungsschwellenwert ist.
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Die
Berechnungsgenauigkeit des Betrags der Pulsierung in der vorstehend
beschriebenen Vorrichtung, die die in dem Signalverlauf des primären Stroms
erscheinende Pulsierung erfasst und den Betrag der Pulsierung berechnet,
ist jedoch begrenzt. Deshalb ist es schwierig, das Auftreten der
Kriechentladung mit hinreichender Genauigkeit zu erfassen.
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Selbst
in einem Fall, in dem die Kriechentladung nicht auftritt, falls
die Elektroden 12a, 12b auf einer Bahnkurve eines
Ansaugstroms in einer Brennkammer (wie Rollströmung oder
Drallströmung) oder auf einer Einspritzbahnkurve von in
einen Zylinder eingespritztem Brennstoff befindlich sind, ist es
möglich, dass ein Bogen, der durch eine durch SP1 in 3(a) gezeigte normale Zündentladung
erzeugt wird, durch den Ansaugluftstrom oder einen (durch F gezeigten)
Strahl beeinflusst und derart verformt wird, dass sich der Bogen
jedes Mal dann graduierlich biegt und verlängert, wenn
die Zündung wiederholt wird, wie durch Markierungen SP2,
SP3 und SP4 in 3(a) gezeigt ist. Tritt
eine derartige Bogenverlängerung auf, dann steht ebenso
zu befürchten, dass tendenziell die Schwankung bei der
Zündzeitgabe auftritt, und dass sich die Fluktuation des
Ausgabedrehmoments der Brennkraftmaschine erhöht. Deshalb
ist eine Erfassung des Auftretens der Bogenverlängerung
ebenso erwünscht wie die Erfassung der Kriechentladung.
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Eine
Aufgabe der Erfindung liegt in einem Vorsehen einer Entladungsanomalieerfassungsvorrichtung
und eines Zündsteuersystems einer Brennkraftmaschine, die
in der Lage sind, ein Auftreten von Entladungsanomalien, wie eine
Kriechentladung, mit hoher Genauigkeit zu erfassen.
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Gemäß einer
ersten Ausgestaltung der Erfindung wird eine Entladungsanomalieerfassungsvorrichtung
einer Brennkraftmaschine bei einer Zündvorrichtung mit
einer Zündspule, die aus einer primären Spule
und einer sekundären Spule besteht, und einer Zündkerze,
die einen durch die sekundäre Spule fließenden
sekundären Strom entlädt, eingesetzt. Die Entladungsanomalieerfassungsvorrichtung
weist einen Erfassungsstromsteuerabschnitt und einen Entladungsanomaliebestimmungsabschnitt
auf. Der Erfassungsstromsteuerabschnitt gibt kurzfristig überschüssige
Energie, die ein Teil von elektrischer Energie ist, die auf der
primären Spulenseite vor der Entladung in der Zündkerze
gespeichert ist und die bei Beendigung der Entladung verbleit, zu
der primären Spule als Erfassungsstrom zu einem Entladungsendzeitpunkt
weiter. Der Entladungsanomaliebestimmungsabschnitt bestimmt auf
der Grundlage eines Werts des Erfassungsstroms, ob die Entladung
eine anormale Entladung ist.
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Die
elektrische Energie wird auf der primären Spulenseite durch
eine vor der Entladung durchgeführte Energiezufuhr zu der
primären Spule gespeichert. Ein Betrag der elektrischen
Energie (überschüssige Energie), die am Ende der
Entladung in der Zündkerze aus der gespeicherten elektrischen Energie
verbleibt, ist in einem Fall klein, in dem die Kriechentladung oder
die Bogenverlängerung auftritt. Als Grund gilt eine Erhöhung
des Entladungsbetrags in der Zündkerze, wenn die Kriechentladung
oder die Bogenverlängerung auftritt.
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Die
Erfindung wurde in Anbetracht der vorstehend beschriebenen Punkte
angefertigt. Gemäß der ersten Beispielausgestaltung
der Erfindung wird die vorstehend beschriebene überschüssige
Energie zu dem Entladungsendzeitpunkt kurzfristig als der Erfassungsstrom
zu der primären Spule weitergegeben (als Funktion des Erfassungsstromsteuerabschnitts).
Da die überschüssige Energie in dem Fall, in dem
die Kriechentladung oder die Bogenverlängerung auftritt,
klein ist, soll der Wert des Erfassungsstroms klein sein. Deshalb
wird gemäß der ersten Beispielausgestaltung der
Erfindung auf der Grundlage des Werts des Erfassungsstroms (als
Funktion des Entladungsanomaliebestimmungsabschnitts) bestimmt,
ob die Entladung die anormale Entladung ist. Somit können
die Entladungsanomalien erfasst werden, wie die Kriechentladung.
Die herkömmliche Vorrichtung von Patentdokument 1 erfasst
die Entladungsanomalie auf der Grundlage der Pulsierung, die in
dem Signalverlauf des für die Entladung verwendeten primären
Stroms erscheint. Demgegenüber kann gemäß der
ersten Beispielausgestaltung der Erfindung die Entladungsanomalie
auf der Grundlage des Werts des kurzfristig zu dem Entladungsendzeitpunkt
fließenden Erfassungsstroms erfasst werden. Deshalb kann
verglichen mit der vorstehend beschriebenen herkömmlichen
Vorrichtung das Auftreten der Entladungsanomalie mit hoher Genauigkeit
erfasst werden.
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Der
Wert des Erfassungsstroms, der durch den Entladungsanomaliebestimmungsabschnitt
für die Bestimmung verwendet wird, kann ein Betrag des während
eines Moments fließenden Erfassungsstroms (z. B. Spanne
t3 bis t4 in 9), d. h. ein Integralwert des
Erfassungsstroms, sein. Alternativ kann gemäß der
zweiten Beispielausgestaltung der Erfindung der Wert des Erfassungsstroms
ein Betragswert des Erfassungsstroms zu dem Entladungsendzeitpunkt
sein (z. B. jede der Zeitgaben t3, t13 und t23 in 5).
Es kann bestimmt werden, dass die Entladung eine anormale Entladung
ist, wenn der Integralwert kleiner einem Schwellenwert ist. Wie
in der zweiten Beispielausgestaltung der Erfindung, kann alternativ
bestimmt werden, dass die Entladung eine anormale Entladung ist,
wenn der Betragswert des Erfassungsstroms zu dem Entladungsendzeitpunkt
kleiner einem Schwellenwert ist. Anhand der zweiten Beispielausgestaltung
der Erfindung, die die Bestimmung auf der Grundlage des Betragswerts des
Erfassungsstroms zu dem Entladungsendzeitpunkt durchführt,
können eine Integrationsschaltung und dergleichen, die
erforderlich sind, wenn die Bestimmung auf der Grundlage des Integralwerts
des Erfassungsstroms durchgeführt wird, unnötig
gemacht werden. Deshalb kann das Auftreten der Entladungsanomalie
mit einem einfachen Schaltungsaufbau erfasst werden.
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Gemäß einer
dritten Beispielausgestaltung der Erfindung weist die Zündvorrichtung
eine Energiezufuhrschaltung zum Speichern der der primären Spule
zuzuführenden elektrischen Energie auf und führt
die in der Energiezufuhrschaltung gespeicherte Energie der primären
Spule mehrmals zu, um eine Mehrfachentladung zum Veranlassen von
mehreren der Entladungen während eines einzelnen Brenntakts
der Brennkraftmaschine durchzuführen. Der Erfassungsstromsteuerabschnitt
gibt kurzfristig die in der Energiezufuhrschaltung gespeicherte überschüssige
Energie zu der primären Spule als den Erfassungsstrom weiter.
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In
vielen Fällen ist die Zündvorrichtung, die keine
Mehrfachentladung durchführt, sondern die Entladung lediglich
einmal während des Brenntakts durchführt, nicht
mit einer Energiezufuhrschaltung ausgestattet. In derartigen Fällen
wird die elektrische Energie in der primären Spule gespeichert.
Deshalb kann die überschüssige Energie in der
primären Spule kurzfristig als der Erfassungsstrom weitergegeben werden.
Jedoch äußert sich in diesem Fall eine Differenz
in dem Wert des Erfassungsstroms auf Grund des Vorhandenseins/Fehlens
des Auftretens der anormalen Entladung nicht merklich.
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Demgegenüber
gibt die Zündvorrichtung für die Mehrfachentladung
gemäß der dritten Beispielausgestaltung der Erfindung
kurzfristig die überschüssige Energie in der Energiezufuhrschaltung
als den Erfassungsstrom weiter. Demgemäß äußert
sich die Differenz in dem Wert des Erfassungsstroms auf Grund des
Vorhandenseins/Fehlens des Auftretens der anormalen Entladung merklich.
Deshalb kann das Auftreten der Entladungsanomalie mit hoher Genauigkeit
erfasst werden.
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Gemäß einer
vierten Beispielausgestaltung der Erfindung wird eine Entladungsanomalieerfassungsvorrichtung
einer Brennkraftmaschine bei einer Zündvorrichtung mit
einer Zündspule, die aus einer primären Spule
und einer sekundären Spule besteht, und mit einer Zündkerze,
die einen durch die sekundäre Spule fließenden
sekundären Strom entlädt, angewendet. Die Entladungsanomalieerfassungsvorrichtung
weist einen Stromspeichermessabschnitt und einen Entladungsanomaliebestimmungsabschnitt
auf. Der Stromspeichermessabschnitt misst auf der primären
Spulenseite vor der Entladung gespeicherte elektrische Energie.
Die Entladungsanomaliebestimmungsabschnitt bestimmt auf der Grundlage
eines gewissen der durch den Stromspeichermessabschnitt gewonnenen
Messwerte, ob die Entladung eine anormale Entladung ist, wobei der
gewisse während einer Entladungsspanne oder zu einem Entladungsendzeitpunkt
gemessen wird.
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Die
elektrische Energie wird auf der primären Spulenseite durch
die vor der Entladung durchgeführte Energiezufuhr der primären
Spule gespeichert. Die gespeicherte elektrische Energie verringert
sich mit der Entladung in der Zündkerze. Eine Verringerungsrate
des gespeicherten Stroms erhöht sich, wenn die Kriechentladung
oder die Bogenverlängerung auftritt. Als Grund gilt eine
Erhöhung des Entladungsbetrags in der Zündkerze,
wenn die Kriechentladung oder die Bogenverlängerung auftritt.
Deshalb können die Entladungsanomalien, wie die Kriechentladung,
auf der Grundlage des Messwerts erfasst werden, der während
der Entladungsspanne oder zu einem Entladungsendzeitpunkt aus den
Messwerten der auf der primären Spulenseite gespeicherten
elektrischen Energie gemessen wird, wie in der vierten Beispielausgestaltung
der Erfindung.
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Gemäß einer
fünften Beispielausgestaltung der Erfindung bestimmt der
Entladungsanomaliebestimmungsabschnitt, dass die Entladung die anormale Entladung
ist, falls der Messwert zu dem Entladungsendzeitpunkt aus den Messwerten
kleiner einem voreingestellten Schwellenwert ist. Somit kann, verglichen
mit der herkömmlichen Vorrichtung, die die Entladungsanomalie
auf der Grundlage der Pulsierung erfasst, die in dem Signalverlauf
des für die Entladung verwendeten primären Stroms
erscheint, das Auftreten der Entladungsanomalie mit hoher Genauigkeit
erfasst werden.
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Es
gibt einen Fall, in dem die leitfähigen Stoffe 12x durch
die Kriechentladung bei Auftreten der Kriechentladung abgefackelt
werden, und die Kriechentladung in der nächsten Entladung
nicht auftritt. Deshalb wird gemäß einer sechsten
Beispielausgestaltung der Erfindung, wenn der Entladungsanomaliebestimmungsabschnitt
bestimmt, dass die Anomalie vorliegt, dann die Anzahl der während
eines einzelnen Brenntakts durchgeführten Entladungen von der
regulären Anzahl erhöht. Somit kann eine Wahrscheinlichkeit
der Beseitigung der Kriechentladung mit dem Abfackeln gesteigert
werden.
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In
dem Fall der Zündvorrichtung, die die Mehrfachentladung
selbst dann durchführt, wenn die Kriechentladung in der
ersten Entladung erfasst wird, gibt es einen Fall, in dem die leitfähigen
Stoffe 12x durch die Kriechentladung zu jenem Zeitpunkt
abgefackelt werden und die Kriechentladung in der zweiten Entladung
nicht erfasst wird. Es ist nicht erwünscht, die Anzahl
der Entladungen ebenso ein einem derartigen Fall zu erhöhen,
da die Erhöhung zu einer Ausführung einer unnötigen
Entladung führt.
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Deshalb
wird gemäß der siebten Beispielausgestaltung die
Anzahl der Entladungen lediglich dann erhöht, wenn bestimmt
wird, dass die Anomalie in der letzten Entladung unter der regulären
Anzahl der Entladungen vorliegt. Somit kann die vorstehend beschriebene
unnötige Entladung vermieden werden.
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Gemäß einer
achten Beispielausgestaltung der Erfindung wird die der Erhöhung
der Anzahl der Entladungen entsprechende hinzugefügte Entladung während
einer Ausstoßtaktspanne durchgeführt. Somit kann
die zum Zwecke des Abfackelns hinzugefügte Entladung mit
Sicherheit an einem Verursachen der Zündung gehindert werden.
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Gemäß einer
neunten Beispielausgestaltung der Erfindung weist ein Zündsteuersystem
die Entladungsanomalieerfassungsvorrichtung und zumindest eine der
Zündspule und der Zündkerze auf. Dieses Zündsteuersystem
kann die vorstehend beschriebenen Wirkungen auf ähnliche
Art und Weise ausüben.
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Merkmale
und Vorteile von Ausführungsbeispielen sowie Betriebsverfahren
und die Funktion der verwandten Teile werden aus einem Studium der nachstehenden
ausführlichen Beschreibung, der anhängenden Patentansprüche
und den Zeichnungen deutlich, die alle einen Teil dieser Beschreibung
bilden. Es zeigen:
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1 eine
schematische Aufbaudarstellung einer Brennkraftmaschine, die mit
einer Entladungsanomalieerfassungsvorrichtung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung versehen ist;
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2 eine
schematische Aufbaudarstellung eines Zündsteuersystems
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
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3(a) eine Darstellung eines Phänomens einer
Kriechentladung;
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3(b) eine Darstellung eines Phänomens einer
Bogenverlängerung;
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4 ein
Zeitdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen des Auftretens einer
Hemmung bzw. eines Schwelens gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel;
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5 ein
weiteres Zeitdiagramm des Verfahrens zum Erfassen des Auftretens
des Schwelens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
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6 ein
Ablaufdiagramm einer Steuerprozedur zum Erfassen des Schwelens gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel;
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7 ein
Ablaufdiagramm einer Steuerprozedur zum Erfassen des Schwelens gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel;
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8 ein
Zeitdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen des Auftretens eines
Schwelens gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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9 ein
Zeitdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen des Auftretens eines
Schwelens gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung; und
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10 eine
schematische Aufbaudarstellung einer Brennkraftmaschine, die mit
einer Entladungsanomalieerfassungsvorrichtung gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung versehen ist.
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Nachstehend
werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen beschrieben.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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In
einem ersten Ausführungsbeispiel wird ein Zündsteuersystem
einer fahrzeugeigenen Mehrzylinderbenzinmaschine (Brennkraftmaschine)
mit einer erfindungsgemäßen Entladungsanomalieerfassungsvorrichtung
versehen. Die Brennkraftmaschine gemäß dem Ausführungsbeispiel
ist eine Direkteinspritzbrennkraftmaschine 10 mit einem
Spritzführsystem, die in 1 als ein
Beispiel gezeigt ist. Das Spritzführsystem ist ein System,
das Brennstoff während eines Verdichtungstakts derart einspritzt,
dass ein Luft-/Brennstoffverhältnis magerer als das theoretische
Luft-/Brennstoffverhältnis wird, wenn das System den Brennstoff
von einer Einspritzeinrichtung 11 direkt in einen Zylinder
einspritzt. Dann führt das Spritzführsystem eine
Zündung durch, wenn der eingespritzte Brennstoffnebel (vgl.
schraffierte Fläche 11a in 1) in die
Nähe von Elektroden 12a, 12b einer Zündkerze 12 (vgl. 3)
gelangt. Das Spritzführsystem wird bei einer Brennkraftmaschine
angewendet, die eine magere Schichtladungsverbrennung durchführen
kann. Die Brennkraftmaschine 10 weist einen Kompressor 13 auf,
der Ansaugluft unter Verwendung von Ausstoßgas als eine
Quelle einer Antriebskraft komprimiert.
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Als
nächstes wird nachstehend ein schematischer Aufbau des
Zündsteuersystems zum Steuern einer Entladung (Funken)
der Zündkerze 12 unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
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In 2 umfasst
eine für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine 10 vorgesehene
Zündspule 14 eine primäre Spule 14a und
eine sekundäre Spule 14b. Ein Ende der primären
Spule 14a ist mit einer Hochpotenzialseite (+12 V) einer
Batterie 16 über eine Energiezufuhrschaltung 15 verbunden.
Das andere Ende der primären Spule 14a ist durch
einen IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate) 17 als eine
Schaltvorrichtung und einen Widerstand 18 (Nebenschlusswiderstand)
zur Stromerfassung geerdet. Eine Ausgabe des Widerstands 18 für
die Stromerfassung wird in eine Zündsteuerschaltung 19 eingegeben.
Ein Gate des IGBT 17 ist mit der Zündsteuerschaltung 19 verbunden.
Die Zündsteuerschaltung 19 führt eine
EIN-/AUS-Steuerung des IGBT 17 durch. Ein Ende der sekundären
Spule 14b ist mit der Zündkerze 12 verbunden,
und das andere Ende der sekundären Spule 14 ist über
eine Zenerdiode 20 geerdet. Die Energiezufuhrschaltung 15 verstärkt
die Batteriespannung VB. Nachstehend wird die Ausgabespannung der
Energiezufuhrschaltung 15 mit Vo bezeichnet, und wird ein
durch die primäre Spule 14a fließender
Strom beziehungsweise ein durch die sekundäre Spule 14b fließender
Strom als primärer Strom I1 beziehungsweise sekundärer
Strom I2 bezeichnet.
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Eine
elektronische Steuereinheit 21 (nachstehend als ECU bezeichnet)
wird hauptsächlich durch einen Mikrocomputer gebildet,
der eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit, ”central processing unit”),
einen RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff, ”random access
memory”), einen ROM (Festwertspeicher, ”read-only
memory”) und dergleichen umfasst. Die ECU 21 führt
verschiedene Arten von in dem ROM gespeicherten Steuerprogrammen
aus, um verschiedene Betriebszustände der Brennkraftmaschine 10 zu
steuern. In einer Zündzeitgabesteuerung gewinnt die ECU 21 Betriebszustandsinformationen,
die die Betriebszustände der Brennkraftmaschine 10 angeben,
wie Brennkraftmaschinendrehgeschwindigkeit NE und Beschleunigerbedienbetrag ACCP,
und berechnet eine optimale Zündzeitgabe auf der Grundlage
der Betriebszustandsinformationen. Die ECU 21 erzeugt ein
Zündsignal IGt (vgl. 2) gemäß der
Zündzeitgabe und gibt das Zündsignal IGt zu der
Zündsteuerschaltung 19 aus. Das Zündsteuersystem
gemäß dem Ausführungsbeispiel führt
eine Mehrfachentladungssteuerung zum Veranlassen einer Anzahl der
Zündentladungen in der Zündkerze 12 während
eines einzelnen Brenntakts intermittierend durch. Somit zielt das
Zündsteuersystem auf ein Verhindern eines Fehlzündungszustands ab,
in dem während der Brenntaktspanne keine Zündung
auftritt.
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Die
Zündsteuerschaltung 19 gibt ein Ansteuersignal
(vgl. 2 und 4) zum Ein- und Ausschalten
des IGBT 17 auf der Grundlage des von der ECU 21 eingegebenen
Zündsignals IGt aus. Im Einzelnen löst, wenn das
Zündsignal IGt als ein einen Beginn der Mehrfachentladung
befehlendes Signal in die Zündsteuerschaltung 19 eingegeben
wird, es dann die Zündsteuerschaltung 19 aus,
um das Ansteuersignal IG auszugeben. Das Ansteuersignal IG ist ein
Impulssignal, das sich gemäß einer Energiezufuhr
der primären Spule 14a und einer Energiezufuhr der
sekundären Spule 14b ein- und ausschaltet. Der IGBT 17 läuft,
um die Energiezufuhr und die Nichtenergiezufuhr der primären
Spule 14a als Antwort auf das Ein- und Ausschalten des
Ansteuersignals IG umzuschalten.
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Wie
in 3(a) gezeigt ist, tritt wie vorstehend
beschrieben eine Kriechentladung (vgl. Wellenlinie SP10) auf, falls
sich leitfähige Stoffe 12x auf einem Isolatorabschnitt 12c der
Zündkerze 12 ablagern. Tritt die Kriechentladung
auf, dann tritt ein Leckstrom von dem Isolatorabschnitt 12c auf.
Deshalb kann bei einer Mittelelektrode 12a, die ein ursprünglicher
Entladungspunkt ist, keine hinreichende Spannung gewonnen werden.
In einem derartigen Fall ergibt sich ein Schwelzustand, in dem keine
Zündung durch die Entladung bei der Mittelelektrode 12a auftritt.
Tritt der Schwelzustand ein, dann stehen Probleme zu befürchten,
wie eine Zündverzögerung, eine Schwankung bei
einer Zündzeitgabe, eine Erhöhung der Fluktuation
des Brennkraftmaschinenausgabedrehmoments und eine Fehlzündung.
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Als
Antwort auf derartige Befürchtungen erfasst in dem Ausführungsbeispiel
eine (nachstehend beschriebene) Entla dungsanomalieerfassungsvorrichtung
ein Auftreten des Schwelzustands auf Grund der Entladungsanomalie.
Wird das Auftreten des Schwelzustands erfasst, dann wird ein erneutes
Auftreten des Schwelzustands durch eine Selbstreinigungsfunktion
verhindert, die die abgelagerten leitfähigen Stoffe 12x durch
die Entladung abfackelt (wie nachstehend ausführlicher
beschrieben ist).
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Die
Entladungsanomalieerfassungsvorrichtung wird durch die ECU 21 und
die Zündsteuerschaltung 19 gebildet. Die Entladungsanomalieerfassungsvorrichtung
erfasst das Auftreten des Schwelzustands durch Durchführen
einer Steuerung zum Ausgeben des Ansteuersignals IG, wie in 4(a) und 5(a) gezeigt
ist. Abschnitte (a), (b), (c), (d) beziehungsweise (e) von 4 und 5 zeigen
Zeitdiagramme von Änderungen des Ansteuersignals IG, des
primären Stroms I1, des sekundären Stroms I2, der
sekundären Spannung V2 beziehungsweise von auf der primären
Spulenseite gespeicherter elektrischer Energie (d. h. Ladungsbetrag)
zu dem Zeitpunkt, zu dem die Mehrfachentladung durchgeführt wird.
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In
den in 4 und 5 gezeigten Beispielen der Mehrfachentladung
wird die reguläre Anzahl der während der einzelnen
Brenntaktspanne durchgeführten Entladungen auf drei Mal
gesetzt. Ein Vorhandensein/Fehlen des Auftretens des Schwelens wird
für jede Entladung bestimmt. 4 zeigt
einen Fall, in dem das Schwelen in allen drei Entladungen nicht
auftritt. 5 zeigt einen Fall, in dem die
Hemmung bzw. das Schwelen in der ersten Entladung auftritt. In dem
Beispiel von 5 werden die leitfähigen
Stoffe 12x in der ersten Entladung abgefackelt, wodurch
die Selbstreinigung auftritt. Die normale Entladung tritt in der
zweiten und dritten Entladung auf, ohne das Schwelen zu verursachen.
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Als
Nächstes werden nachstehend die Mehrfachentladung und Steuerinhalte
zum Erfassen des Schwellens unter Bezugnahme auf 4 und 5 beschrieben.
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Markierung
t1 in den Diagrammen zeigt einen Zeitpunkt, zu dem sich das von
der ECU 21 ausgegebene Zündsignal IGt zu einem
Mehrfachentladungsbeginnbefehlszustand (Impuls-EIN-Zustand) ändert.
Die Zündsteuerschaltung 19 ändert das
Ansteuersignal IG in einen Energiezufuhrbefehlszustand (Impuls-EIN-Zustand)
zu dem Zeitpunkt t1, zu dem die Mehrfachentladung befohlen wird.
Somit wird der IGBT 17 eingeschaltet und fließt
der primäre Strom I1 durch die primäre Spule 14a,
und wird die von der Batterie 16 zugeführte elektrische
Energie in der Energiezufuhrschaltung 15 gespeichert.
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Danach
wird das Ansteuersignal IG zu einem Zeitpunkt t2 ausgeschaltet,
zu dem eine zuvor gesetzte vorbestimmte Zeit T10 verstreicht. Somit
wird der IGBT 17 ausgeschaltet und wird der Fluss des primären
Stroms I1 blockiert, wodurch der sekundäre Strom I2 in
der sekundären Spule 14b erzeugt wird. Der sekundäre
Strom I2 entlädt sich (funkt) zwischen den Elektroden 12a, 12b.
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Danach
wird das Ansteuersignal IG zu einem Zeitpunkt t3 kurzfristig eingeschaltet,
zu dem eine zuvor gesetzte vorbestimmte Zeit T20 verstreicht. Somit
endet die Entladung zwischen den Elektroden 12a, 12b,
da der IGBT 17 sogar kurzfristig eingeschaltet wird und
der primäre Strom I1 fließt. Das heißt,
die erste Entladung der Mehrfachentladung endet.
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Nachdem
die erste Entladung endet, wird das Ansteuersignal IG zu einem Zeitpunkt
t11 eingeschaltet, wenn eine zuvor gesetzte vorbestimmte Zeit T30
verstreicht. Somit wird eine für die zweite Entladung verwendete
Ladung auf der primären Seite, d. h. zweite Ladung in der
Energiezufuhrschaltung 15, begonnen. Danach wird – wie
in dem ersten Entladungsvorgang – das Ansteuersignal IG
zu einem Zeitpunkt t12 ausgeschaltet, um die zweite Entladung zu
beginnen. Das Ansteuersignal IG wird zu einem Zeitpunkt t13 kurzfristig
eingeschaltet, um die zweite Entladung zu beenden.
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Danach
wird – wie in dem ersten Entladungsvorgang – das
Ansteuersignal IG zu einem Zeitpunkt t21 eingeschaltet, um die für
die dritte (letzte) Entladung verwendete Ladung auf der primären
Seite zu beginnen. Dann wird das Ansteuersignal IG zu einem Zeitpunkt
t22 ausgeschaltet, um die dritte Entladung zu beginnen. Dann wird
das Ansteuersignal IG zu einem Zeitpunkt t23 kurzfristig eingeschaltet,
um die dritte Entladung zu beenden.
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Als
Nächstes wird eine Änderung der in der Energiezufuhrschaltung 15 gespeicherten
elektrischen Energie (Ladungsbetrag) während Spannen t1 bis
t2, t11 bis t12 und t21 bis t22, in denen der primäre Strom
I1 weitergeleitet wird, und dergleichen unter Bezugnahme auf 4(e) und 5(e) beschrieben.
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Ein
Wert des primären Stroms I1 erhöht sich und der
Ladungsbetrag der Energiezufuhrschaltung 15 erhöht
sich ebenso (vgl. 4(e)) proportional
zu einer verstrichenen Zeit nach dem Energiezufuhrbeginnzeitpunkt
(Zeitpunkt t1) des primären Stroms I1. Werte des sekundären
Stroms I2 und der sekundären Spannung V2 verringern sich
mit einer verstrichenen Zeit nach dem Entladungsbeginnzeitpunkt
(Zeitpunkt t2). Zu dem Entladungsbeginnzeitpunkt wird der Wert des
primären Stroms I2 zu Null und beginnt der Ladungsbetrag
der Energiezufuhrschaltung 15, sich zu verringern.
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Da
die Entladung durch Einschalten des Ansteuersignals IG kurzfristig
terminiert wird, fließt der primäre Strom I1 kurzfristig
zu dem Entladungsendzeitpunkt (Zeitpunkt t3). Dies liegt daran,
dass der Ladungsbetrag zu dem Entladungsendzeitpunkt verbleibt.
Nachstehend wird der verbleibende Ladungsbetrag als überschüssige
Energie P bezeichnet.
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Ein
Betrag des primären Stroms I1, der zu dem Entladungsendzeitpunkt
kurzfristig fließt, erhöht sich in dem Maße,
in dem sich die überschüssige Energie P erhöht.
Tritt die vorstehend beschriebene Kriechentladung auf, dann erhöht
sich eine Verringerungsrate des Ladungsbetrags (vgl. 5(e)). Das heißt, eine Steigung
Pa erhöht sich (streng genommen erhöht sich ein
Betragswert des Steigungskoeffizienten). Im Ergebnis verringert
sich die überschüssige Energie P, und deshalb
verringert sich der Wert des primären Stroms I1, der kurzfristig
zu dem Entladungsendzeitpunkt fließt (nachstehend als Erfassungsstrom
I1K bezeichnet). Das heißt, der Erfassungsstrom I1K verringert
sich, falls die Kriechentladung auftritt. In Anbetracht dieses Punktes
wird in dem Ausführungsbeispiel bestimmt, dass das Schwelen
auf Grund der Kriechentladung auftritt, falls der Erfassungsstrom
I1K kleiner einem Schwellenwert I1th ist.
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Gestrichelte
Linien in der Entladungsspanne t2 bis t3 in Abschnitten (c), (d)
von 5 geben einen Fall an, in dem ein deutliches Schwelen
auftritt, d. h. ein Fall, in dem der Betrag des Leckstroms auf Grund der
Kriechentladung groß ist. In diesem Fall erhöht sich
eine Erhöhungsrate des sekundären Stroms I2. Das
heißt, eine Steigung I2a erhöht sich (streng genommen
erhöht sich ein Steigungskoeffizient). Es erhöht
sich ebenso der Abfallbetrag der sekundären Spannung V2.
Das heißt, ein Spitzenwert V2peak der sekundären
Spannung V2 sinkt. Eine ähnliche Tendenz tritt ebenso in
dem Ausführungsbeispiel auf, in dem lediglich ein leichter
Grad des Schwelens auftritt. Die Erhöhungsrate des sekundären
Stroms I2 ist höher und der Abfallbetrag der sekundären
Spannung V2 ist größer als in dem Fall einer normalen Entladung
(vgl. durchgezogene Linien in Abschnitten (c), (d) von 5).
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Eine
derartige Tendenz tritt jedoch nicht merklich auf, falls das Schwelen
nicht deutlich ist. Die sekundäre Spannung V2 ist viel
höher als die primäre Spannung und ist mit vielen
Rausquellen überlagert. Deshalb ist es in der Praxis sehr
schwierig, die in Abschnitten (c), (d) von 5 gezeigten
Signalverläufe zu gewinnen. Ist das Auftreten des Schwelens
auf der Grundlage des sekundären Stroms I2 und der sekundären
Spannung V2 zu erfassen, dann kann deshalb keine hinreichende Messgenauigkeit
sichergestellt werden.
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Nachstehend
wird eine Prozedur der durch den Mikrocomputer der ECU 21 durchgeführten Steuerung
zum Erfassen des Schwelens wie vorstehend beschrieben unter Bezugnahme
auf Ablaufdiagramme von 6 und 7 beschrieben.
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6 und 7 zeigen
Ablaufdiagramme einer Verarbeitungsprozedur der durch den Mikrocomputer
der ECU 21 durchgeführten Schwelerfassungssteuerung.
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Eine
in 6 und 7 gezeigte Abfolge der Verarbeitung
beginnt bei Auslösung durch den Beginn der Mehrfachentladung.
Zuerst wird in S10 (S bedeutet ”Schritt”) der
IGBT 17 eingeschaltet, um eine Stromspeicherung auf der
primären Spulenseite, d. h. Stromspeicherung in der Energiezufuhrschaltung 15,
zu beginnen. Wird in S11 bestimmt, dass die vorbestimmte Zeit T10
(vgl. 4) verstreicht, nachdem der IGBT 17 eingeschaltet
ist, dann geht die Prozedur zu nachfolgendem S12 über. In
S12 wird der IGBT 17 ausgeschaltet, um die Entladung auf
der sekundären Spulenseite zu be ginnen. Wird in S13 bestimmt,
dass die vorbestimmte Zeit T20 (vgl. 4) verstreicht,
nachdem der IGBT 17 ausgeschaltet ist, dann geht die Prozedur
zu nachfolgendem S14 (Erfassungsstromsteuerabschnitt) über. In
S14 wird der IGBT 17 unmittelbar bzw. kurzfristig eingeschaltet,
um die Entladung auf der sekundären Spulenseite zu beenden.
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Eine
Dauer des Zustands, in dem der IGBT 17 zu dem Zeitpunkt
EIN ist, zu dem der IGBT 17 kurzfristig eingeschaltet wird
(nachstehend als EIN-Zeit bezeichnet), kann zum Beispiel bei einem Berechnungszyklus
der CPU oder einem Berechnungszyklus der Verarbeitung von 6 gesetzt werden.
Wird die EIN-Zeit übermäßig verlängert, dann
verringert sich der Betrag von vor der nächsten Entladung
gespeichertem Strom. Deshalb ist es vorzuziehen, die EIN-Zeit so
kurz wie möglich zu setzen. Es ist zum Beispiel vorzuziehen,
die EIN-Zeit auf eine kürzere Zeit als die Entladungszeit
T20 zu setzen.
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Dann
wird in S15 ein Wert des Erfassungsstroms I1k gewonnen. Im Einzelnen
misst die Zündsteuerschaltung 19 das elektrische
Potenzial auf der IGBT-Seite hinsichtlich des Nebenschlusswiderstands 18.
Dann berechnet die ECU 21 den Wert des Erfassungsstroms
I1K auf der Grundlage des gemessenen elektrischen Potenzials. Die
elektrische Potenzialerfassungszeitgabe der Zündsteuerschaltung 19 wird
zu den Entladungsendzeitpunkten t3, t13, t23 gesetzt. Wird die Erfassungszeitgabe
mit der Zeitgabe zum kurzfristigen Einschalten des IGBT 17 synchronisiert,
dann können die Werte des Erfassungsstroms I1K zu den Entladungsendzeitpunkten
t3, t13, t23 gewonnen werden, ohne eine Schaltung, wie eine Spitzenwerthalteschaltung,
zu erfordern.
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Dann
geht, falls in S16 bestimmt wird, dass die vorbestimmte Zeit T30
(vgl. 4) verstreicht, nachdem der IGBT 17 kurzfristig
eingeschaltet ist, die Prozedur zu nachfolgendem S17 über.
In S17 wird bestimmt, ob die Anzahl N der in S12 durchgeführten Entladungen
die reguläre Anzahl der Mehrfachentladung (drei Mal in
dem Ausführungsbeispiel) erreicht. Wird bestimmt, dass
die reguläre Anzahl der Entladungen durchgeführt
wird (S17: JA), dann wird die Abfolge der Verarbeitung von 6 beendet.
Wird bestimmt, dass die Entladungsanzahl N die reguläre Anzahl
nicht erreichte (S17: NEIN), dann wird die gespeicherte Entladungsanzahl
N in S18 um Eins inkrementiert, und wird die Verarbeitung von S10
aus wiederholt. Ein Initialwert von N beträgt Eins.
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7 zeigt
eine Verarbeitung zum Bestimmen eines Vorhandenseins/Fehlens des
Auftretens des Schwelzustands auf Grund der Entladungsanomalie auf
der Grundlage des Werts des in S15 von 6 gewonnenen
Erfassungsstroms I1k. In der Verarbeitung von 6 wird
der Erfassungsstrom I1k für jede der regulären
Anzahl der Entladungen gewonnen. Die Schwelbestimmungsverarbeitung von 7 wird
für jeden der gewonnenen Erfassungsströme I1k
durchgeführt.
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In
der Schwelbestimmungsverarbeitung wird zuerst in S20 (Entladungsanomaliebestimmungsabschnitt)
bestimmt, ob der Wert des gewonnenen Erfassungsstroms I1K kleiner
einem voreingestellten Schwellenwert I1th ist. In dem Ausführungsbeispiel nimmt
der Erfassungsstrom I1K einen positiven Wert an. Ist die Zündschaltung
derart aufgebaut, dass der Erfassungsstrom I1K einen negativen Wert
annimmt, dann wird in S20 bestimmt, ob ein Betragswert des Erfassungsstroms
I1K kleiner dem Schwellenwert I1th ist. Wird nicht bestimmt, dass
I1K < Ith (S20: NEIN),
dann wird in nachfolgendem S21 bestimmt, dass ein normaler Entladungszustand
auftritt, in dem kein Schwelen verursacht wird (d. h. eine ”Normalitätsbestimmung” wird
getroffen). Wird bestimmt, dass I1K < I1th (S20: JA), dann wird in nachfolgendem
S22 (Entladungsanoma liebestimmungsabschnitt) bestimmt, dass ein
Entladungsanomaliezustand auftritt, in dem das Schwelen verursacht
wird (d. h. eine ”Hemmungsbestimmung” bzw. ”Schwelbestimmung” wird
getroffen).
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Wird
die Schwelbestimmung getroffen, dann wird in nachfolgendem S23 bestimmt,
ob der für die entsprechende Bestimmung verwendete Erfassungsstrom
I1K der für die letzte Entladung, d. h. dritte Entladung,
gewonnene Erfassungsstrom I1K ist. Wird bestimmt, dass der Erfassungsstrom
I1K der letzten Entladung entspricht (S23: JA), dann wird die reguläre
Anzahl erhöht und wird die Mehrfachentladung durchgeführt.
Eine Strichpunktlinie in 5 zeigt eine Betriebsart, die
die derartige zusätzliche Entladung durchführt.
Markierung t32 in 5 gibt einen Zeitpunkt zum Beginnen
der zusätzlichen Entladung an. Markierung t31 gibt einen
Zeitpunkt zum Beginnen der Stromspeicherung in der Energiezufuhrschaltung 15 an,
die vor der zusätzlichen Entladung durchgeführt
wird.
-
Die
zusätzliche Entladung wird nicht durchgeführt,
um den Brennstoff zu entzünden, sondern wird durchgeführt,
um die Selbstreinigung durch Abfackeln der leitfähigen
Stoffe 12x zu realisieren. Deshalb ist es vorzuziehen,
die zusätzliche Entladung während einer Ausstoßtaktspanne
durchzuführen, in der die Entladung keine Zündung
verursacht.
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Selbst
wenn die Schwelbestimmung in S22 getroffen wird, falls die Bestimmung
nicht die Bestimmung ist, die hinsichtlich der letzten Entladung
getroffen wurde (S23: NEIN), dann wird die Abfolge der Verarbeitung
von 7 beendet, ohne die zusätzliche Entladung
in S24 durchzuführen. Ist die Entladung nicht die letzte,
dann gibt es einen Fall, in dem die leitfähigen Stoffe 12x durch
die Entladung abgefackelt werden und die Selbstreinigung geleistet
wird, selbst wenn die Schwelbestimmung getroffen ist. Deshalb ist
die zusätzliche Entladung unnötig, falls in der
letzten Entladung keine Schwelbestimmung getroffen wird.
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Das
vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel übt
die nachstehenden Wirkungen aus.
- (1) Die überschüssige
Energie P in der Energiezufuhrschaltung 15 wird zu den
Entladungsendzeitpunkten t3, t13, t23 kurzfristig als der Erfassungsstrom
zu der primären Spule 14a weitergeleitet. Da die überschüssige
Energie P in dem Fall, in dem die Kriechentladung oder die Bogenverlängerung
auftritt, klein ist, soll der Betrag (Betragswert) des Erfassungsstroms
I1K klein sein. Deshalb wird in dem Ausführungsbeispiel
bestimmt, dass das Schwelen auf Grund der Kriechentladung verursacht
wurde, falls der Betrag des Erfassungsstroms I1K kleiner dem Schwellenwert
I1th ist. Die herkömmliche Vorrichtung von Patentdruckschrift
1 erfasst das Auftreten des Schwelens auf der Grundlage der Pulsierung,
die in dem Signalverlauf des primären Stroms I1 erscheint,
in dem frühen Stadium der Ladungsspanne T10. Demgegenüber
kann gemäß dem Ausführungsbeispiel das
Auftreten des Schwelens auf der Grundlage des Betrags des Erfassungsstroms I1K
erfasst werden, der kurzfristig zu den Entladungsendzeitpunkten
t3, t13, t23 fließt. Deshalb kann die Vorrichtung gemäß dem
Ausführungsbeispiel das Auftreten des Schwelens genauer
als die herkömmliche Vorrichtung erfassen.
- (2) Die in Patentdruckschrift 1 beschriebene herkömmliche
Vorrichtung bestimmt das Schwelen auf der Grundlage des Betrags
der Pulsierung. Deshalb erfordert die Vorrichtung die Integrationsschaltung
zum Durchführen der Integrationsberechnung des Werts des
Erfassungsstroms I1K. Demgegenüber wird in dem Ausführungsbeispiel das
Schwelen auf der Grund lage des Betrags des Erfassungsstroms I1K
bestimmt, der kurzfristig fließt. Deshalb kann die Integrationsschaltung,
die herkömmlicherweise erforderlich war, unnötig
gemacht werden, und kann das Auftreten des Schwelens mit einem einfachen
Schaltungsaufbau erfasst werden.
- (3) Wird der primäre Strom I1 vor der Entladung in dem
Zündsteuersystem weitergeleitet, das keine Energiezufuhrschaltung 15 aufweist,
dann wird die elektrische Energie in der primären Spule 14a gespeichert.
In diesem Fall kann die überschüssige Energie
in der primären Spule 14a kurzfristig als der
Erfassungsstrom weitergeleitet werden. In diesem Fall liegt jedoch
eine Tendenz dahingehend vor, dass die Differenz in dem Betrag des
Erfassungsstroms auf Grund des Vorhandenseins/Fehlens des Auftretens
des Schwelens weniger merklich erscheint. Demgegenüber
wird in dem Ausführungsbeispiel mit der Energiezufuhrschaltung 15,
die für die Mehrfachentladung erforderlich ist, die überschüssige
Energie P in der Energiezufuhrschaltung 15 kurzfristig
als der Erfassungsstrom I1K weitergeleitet. Deshalb erscheint die
Differenz in dem Betrag des Erfassungsstroms I1k auf Grund des Vorhandenseins/Fehlens
des Auftretens des Schwelens merklich. Demgemäß kann
das Auftreten des Schwelens mit hoher Genauigkeit erfasst werden.
- (4) Wird das Auftreten des Schwelens erfasst (S20: JA), dann
wird die Entladung für das Abfackeln zusätzlich
zu der regulären Anzahl von Entladungen in Bezug auf die
Mehrfachentladung durchgeführt. Deshalb kann die Wahrscheinlichkeit
der Beseitigung des Schwelens mit dem Abfackeln erhöht
werden. Die Entladung für das Abfackeln wird lediglich
dann durchgeführt, wenn das Auftreten des Schwelens für
die letzte der regulären Anzahl der Entladungen erfasst
wird. Demgemäß kann eine zusätzliche
Ausführung einer unnötigen Entladung vermieden
werden. Die Entladung für das Abfackeln wird während
der Ausstoßtaktspanne durchgeführt. Deshalb kann mit
Sicherheit verhindert werden, dass die Entladung für das
Abfackeln die Zündung verursacht.
- (5) In der in 1 gezeigten Direkteinspritzbrennkraftmaschine 10,
die das Spritzführsystem verwendet, sind die Elektroden 12a, 12b auf
der Einspritzbahnkurve 11a des Brennstoffs befindlich. Deshalb
liegt eine Tendenz dahingehend vor, wie vorstehend unter Bezugnahme
auf 3(b) beschrieben ist, dass der
durch die normale Zündentladung erzeugte Bogen SP1 auf
Grund des Einflusses des Strahls F eine Bogenverlängerung SP2,
SP3, SP4 verursacht. Da des Weiteren die leitfähigen Stoffe 12x,
wie während der Verbrennung erzeugter Kohlenstoff, dazu
tendieren, an der Zündkerze 12 zu haften, liegt
eine Tendenz eines Auftretens der Kriechentladung vor. In Anbetracht
dieses Punktes wird gemäß dem Ausführungsbeispiel
die Entladungsanomalieerfassungsvorrichtung bei der Direkteinspritzbrennkraftmaschine 10 angewendet,
die dazu tendiert, die Bogenverlängerung und/oder die Kriechentladung
zu verursachen. Deshalb kann die vorstehend beschriebene Wirkung
zum Ermöglichen der genauen Erfassung des Auftretens des
Schwelens auf Grund der Entladungsanomalie geeignet ausgeübt
werden.
- (6) Die Entladungsanomalieerfassungsvorrichtung gemäß dem
Ausführungsbeispiel wird bei der Brennkraftmaschine 10 mit
dem Kompressor 13 angewendet (vgl. 1). In der
derartigen Brennkraftmaschine 10 liegt eine Tendenz dahingehend
vor, dass die Bogenverlängerung SP2, SP3, SP4 auf Grund
des Einflusses des Stroms der komprimierten Ansaugluft auftritt.
In Anbetracht dieses Punktes kann gemäß dem Ausführungsbeispiel,
das bei der Brennkraftmaschine 10 angewendet wird, die
zu einem Verursachen der Bogenverlängerung tendiert, die
vorstehend beschriebene Wirkung zum Ermöglichen der genauen
Erfassung des Auftretens des Schwelens auf Grund der Entladungsanomalie
geeignet ausgeübt werden.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Nachstehend
wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
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In
dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel
wird die verstrichene Zeit T30 (vgl. 5) von dem
Entladungsendzeitpunkt t3 bis zu dem Energiezufuhrbeginn (Stromspeicherbeginn) des
für die nächste Entladung verwendeten primären Stroms
I1k derart gesetzt, dass die Stromspeicherung begonnen wird, nachdem
sich der Ladungsbetrag der Energiezufuhrschaltung 15 von
dem Entladungsendzeitpunkt t3 an verringert und zu Null wird. Das
heißt, der Wert des primären Stroms I1 zu dem nächsten
Stromspeicherbeginnzeitpunkt t11 beträgt Null.
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Demgegenüber
ist in dem Ausführungsbeispiel, wie in 8 gezeigt
ist, der Wert des primären Stroms I1 zu dem nächsten
Stromspeicherbeginnzeitpunkt t11 größer Null.
In dem Beispiel von 8 tritt das Schwelen in der
ersten Entladung auf, tritt aber nicht in der zweiten Entladung
auf. Deshalb ist der Wert des primären Stroms I1 zu dem
zweiten Stromspeicherbeginnzeitpunkt t11 kleiner dem Wert des primären
Stroms I1 zu dem dritten Stromspeicherbeginnzeitpunkt t21.
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In
der Mehrfachentladung variiert die Anzahl der Entladung, die die
Zündung verursacht, gemäß dem Fortschritt
des Prozesses. Deshalb verringert sich eine Schwankung in der Zündzeitgabe
in dem Maße, in dem sich das Entladungsintervall verkürzt. Jedoch
wird als Kompromiss der IGBT 17 in dem Maße mit
kürzeren Intervallen ein- und ausgeschaltet, in dem das
Entladungsintervall verkürzt wird. Im Ergebnis erhöht
sich eine Last der Schaltung. Deshalb weist die Mehrfachentladung
in der in 5 gezeigten Betriebsart einen
Vorteil einer verringerten Last der Schaltung verglichen mit der
in 8 gezeigten Betriebsart auf. Die Mehrfachentladung
in der in 8 gezeigten Betriebsart weist
einen Vorteil einer verringerten Schwankung der Zündzeitgabe verglichen
mit der in 5 gezeigten Betriebsart auf.
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
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Nachstehend
wird ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
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In
dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel
wird das Auftreten des Schwelens auf der Grundlage des Betrags (Betragswert) des
Erfassungsstroms I1K erfasst. Demgegenüber wird in dem
dritten Ausführungsbeispiel, wie in 9 gezeigt
ist, das Auftreten des Schwelens auf der Grundlage eines Betrags
des Erfassungsstroms I1k erfasst, der in einem Moment floss, d.
h. ein Integralwert des Erfassungsstroms I1k (d. h. der schraffierte Bereich
in 9(b)).
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Gemäß dem
Ausführungsbeispiel kann das Auftreten des Schwelens genauer
erfasst werden. Obwohl jedoch das dritte Ausführungsbeispiel
die Integrationsschaltung erfordert, erfordert das erste Ausführungsbeispiel
keine Integrationsschaltung und kann das Auftreten des Schwelens
mit dem einfachen Schaltungsaufbau erfassen.
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(Viertes Ausführungsbeispiel)
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Nachstehend
wird ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
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In
dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel,
wie in 1 gezeigt ist, wird die Entladungsanomalieerfassungsvorrichtung
bei der Brennkraftmaschine 10 angewendet, in der die Elektroden 12a, 12b der
Zündkerze 12 auf der Einspritzbahnkurve 11a des
Brennstoffs befindlich sind. Demgegenüber sind in dem Ausführungsbeispiel
die Elektroden 12a, 12b außerhalb der
Einspritzbahnkurve des Brennstoffs befindlich, wie in 10 gezeigt ist.
Stattdessen wird der Brennstoff von der Einspritzeinrichtung 11 in
mehreren Nebelmustern 11b eingespritzt und sind die Elektroden 12a, 12b zwischen den
mehrfachen Nebelmustern 11b befindlich. 10(b) zeigt
eine Darstellung der Einspritzeinrichtung 11, der Zündkerze 12 und
der Nebel 11b von 10(a) entlang
einer Richtung einer Pfeilmarkierung XB.
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Ebenso
in der Brennkraftmaschine 10 mit dem derartigen Aufbau
tendieren die leitfähigen Stoffe 12x, wie während
der Verbrennung erzeugter Kohlenstoff, zu einem Anhaften an die
Zündkerze 12, so dass eine Tendenz des Auftretens
der Kriechentladung vorliegt. Deshalb kann das Ausführungsbeispiel,
das die gleiche Entladungsanomalieerfassungsvorrichtung wie das
vorstehend beschriebene erste Ausführungsbeispiel bei der
Brennkraftmaschine 10 anwendet, die zu einem Verursachen
der Kriechentladung tendiert, die in der vorstehenden Beschreibung
des ersten Ausführungsbeispiels beschriebenen verschiedenen
Wirkungen geeignet ausgeübt werden.
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(Fünftes Ausführungsbeispiel)
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Nachstehend
wird ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung
beschrieben.
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In
dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel
wird das Auftreten des Schwelens auf der Grundlage des Betrags des
primären Stroms I1 (Erfassungsstrom I1k) erfasst, der kurzfristig
zu den Entladungsendzeitpunkten t3, t13, t23 fließt. Alternativ
kann das Auftreten des Schwelens auf der Grundlage des Betrags der überschüssigen Energie
P der Energiezufuhrschaltung 15 zu den Entladungsendzeitpunkten
t1, t13, t23 erfasst werden (vgl. 5(e)).
In diesem Fall wird zum Beispiel eine Schaltung (Stromspeichermessabschnitt)
zum Messen des Ladungsbetrags der Energiezufuhrschaltung 15 zum
Messen der Ladungsbeträge zu den Entladungsendzeitpunkten
t1, t13, t23 als die überschüssigen Energien P
vorgesehen. Ist der Wert der überschüssigen Energie
P, der bei einer vorbestimmten Zeitgabe (zu dem Entladungsendzeitpunkt
in dem Ausführungsbeispiel) unter den Messwerten gewonnen
wird, kleiner einem voreingestellten Schwellenwert, dann wird bestimmt,
dass das Schwelen verursacht wurde.
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An
Stelle des Erfassens des Auftretens des Schwelens auf der Grundlage
der zu der vorbestimmten Zeitgabe gewonnenen überschüssigen
Energie P kann das Auftreten des Schwelens auf der Grundlage einer
Verringerungsrate des Ladungsbetrags der Energiezufuhrschaltung 15 in
der Entladungsspanne t2 bis t3, d. h. die in 5(e) gezeigte
Steigung Pa, erfasst werden. In diesem Fall werden zum Beispiel mehrere
Werte der überschüssigen Energie P in der Entladungsspanne
t2 bis t3 abgetastet und wird die Steigung Pa auf der Grundlage
der Abtastwerte berechnet. Ist die berechnete Steigung Pa (oder
streng genommen der Betragswert des Steigungskoeffizienten) größer
einem voreingestellten Schwellenwert, dann wird bestimmt, dass das
Schwelen verursacht wurde.
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An
Stelle des Erfassens des Auftretens des Schwelens auf der Grundlage
der Steigung Pa des Ladungsbetrags oder der überschüssigen
Energie P kann das Auftreten des Schwelens auf der Grundlage eines
Verringerungsbetrags des Ladungsbetrags erfasst werden, der während
einer Spanne einschließlich zumindest eines Teils der Entladungsspanne
t2 bis t3 verursacht wird, d. h. ein Integralwert des Ladungsbetrags.
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(Modifiziertes Ausführungsbeispiel)
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Das
erste Ausführungsbeispiel setzt das Transistorzündsystem
ein, das die elektrische Energie von der Energiezufuhrschaltung 15 zu
der Zündspule 14 zuführt, wie in 2 gezeigt
ist. Alternativ kann ein CDI-(kapazitive Entladungszündung, ”capacitive
discharge ignition”)-Zündsystem verwendet werden,
das elektrische Energie von einer Kapazität zuführt,
die in einer kapazitiven Entladungszündschaltung (CDI-Schaltung)
umfasst ist.
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Die
Erfindung soll nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele
beschränkt werden, sondern kann auf viele andere Arten
und Weisen implementiert werden, ohne den wie in den anliegenden
Patentansprüchen definierten Schutzbereich der Erfindung zu
verlassen. Es können zum Beispiel charakteristische Aufbauten
der jeweiligen Ausführungsbeispiele beliebig kombiniert
werden.
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Eine
Entladungsanomalieerfassungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine
(10) wird bei einer Zündvorrichtung mit einer
Zündspule (14), die aus einer primären
Spule (14a) und einer sekundären Spule (14b)
besteht, und einer Zündkerze (12), die einen durch
die sekundäre Spule (14b) fließenden
sekundären Strom entlädt, eingesetzt. Überschüssige
Energie, die ein Teil von auf Seiten der primären Spule (14a)
vor der Entladung gespeicherter Energie ist und die bei Be endigung
der Entladung verbleibt, wird zu einem Entladungsendzeitpunkt kurzfristig
zu der primären Spule (14a) als Erfassungsstrom
weitergeleitet. Es wird auf der Grundlage eines Betrags des Erfassungsstroms
bestimmt, ob die Entladung eine anormale Entladung ist, die ein
Schwelen verursacht. Somit kann die Entladungsanomalieerfassungsvorrichtung
das Auftreten des Schwelens auf Grund von Entladungsanomalien, wie
eine Kriechentladung, genau erfassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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