DE102009046397B4

DE102009046397B4 - Entladungsanomalieerfassungsvorrichtung und Zündsteuersystem einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102009046397B4
Application number: DE102009046397.6A
Authority: DE
Inventors: Norio Yamamoto
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-11-05
Filing date: 2009-11-04
Publication date: 2023-05-17
Anticipated expiration: 2029-11-05
Also published as: JP2010112209A; JP4894846B2; DE102009046397A1

Abstract

Entladungsanomalieerfassungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine (10), die 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, angewendet wird, gekennzeichnet durch:eine Erfassungsstromsteuereinrichtung (S14) zum kurzfristigen Weiterleiten von überschüssiger Energie, die ein Teil von elektrischer Energie ist, die auf Seiten der primären Spule (14a) vor der Entladung gespeichert ist und die bei Beendigung der Entladung verbleibt, zu der primären Spule (14a) als Erfassungsstrom zu einem Entladungsendzeitpunkt; undeine Entladungsanomaliebestimmungseinrichtung (S20, S22) zum Bestimmen auf der Grundlage eines Werts des Erfassungsstroms, ob die Entladung eine anormale Entladung ist, wobeidie Entladungsanomaliebestimmungseinrichtung (S20, S22) bestimmt, dass die Entladung die anormale Entladung ist, wenn ein Betragswert des Erfassungsstroms zu dem Entladungsendzeitpunkt kleiner einem voreingestellten Schwellenwert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Entladungsanomalieerfassungsvorrichtung, die eine Anomalie einer Entladung in einer Zündkerze erfasst, sowie ein Zündsteuersystem umfassend die Entladungsanomalieerfassungsvorrichtung.
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.
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.
In Anbetracht dieser Befürchtungen beschreibt Patentdruckschrift 1 ( JP H06 - 80 312 B2 bzw. JP S61 - 25 970 A 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.
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.
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.
Die Druckschrift WO 98/ 25 124 A1 , die den gattungsbildenden Stand der Technik darstellt, offenbart eine gattungsgemäße Entladungsanomalieerfassungsvorrichtung. Insbesondere offenbart diese Druckschrift ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prüfen einer in einer Brennkraftmaschine eingebauten Zündkerze auf eine anormale Größe eines Auslassspaltes und Reißen von Porzellan auf der Grundlage eines Formparameterwerts Sn (= Vn / Tn), berechnet aus einem Spannungsparameterwert Vn, der ein Durchschnitt der Primärspannung V1 während einer Periode einer im wesentlichen induktiven Entladung ist, und einem Zeitparameterwert Tn, der die Periode der im wesentlichen induktiven Entladung anzeigt. Die Prüfung auf die anormale Auslassspaltgröße wird für die ruhende Brennkraftmaschine durchgeführt, während die Prüfung auf Porzellanriss für die Brennkraftmaschine durchgeführt wird, die von einem Motor gesteuert wird, um den Luftdruck in der Zylinderbohrung im Gegensatz zu einem herkömmlichen System zu erhöhen, wobei die Prüfung während des Betriebs der Brennkraftmaschine durch Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemischs erfolgt.
Weiterer Stand der Technik ist bekannt aus den Druckschriften US 5 215 067 A , DE 698 31 383 T2 und US 5 606 118 A .
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.
Erfindungsgemäß sind hierzu eine Entladungsanomalieerfassungsvorrichtung und ein Zündsteuersystem einer Brennkraftmaschine vorgesehen, wie sie in den Patentansprüchen definiert sind.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung der hierin offenbarten Lehre 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, angewendet bzw. 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.
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.
Die hierin offenbarte Lehre wurde in Anbetracht der vorstehend beschriebenen Punkte angefertigt. Gemäß der ersten Beispielausgestaltung der hierin offenbarten Lehre 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 hierin offenbarten Lehre 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 hierin offenbarten Lehre 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.
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 hierin offenbarten Lehre 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 hierin offenbarten Lehre, 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 hierin offenbarten Lehre, 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.
Gemäß einer dritten Beispielausgestaltung der hierin offenbarten Lehre 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.
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.
Demgegenüber gibt die Zündvorrichtung für die Mehrfachentladung gemäß der dritten Beispielausgestaltung der hierin offenbarten Lehre 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.
Gemäß einer vierten Beispielausgestaltung der hierin offenbarten Lehre 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 bzw. eingesetzt. 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.
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 hierin offenbarten Lehre.
Gemäß einer fünften Beispielausgestaltung der hierin offenbarten Lehre 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.
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 hierin offenbarten Lehre, 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.
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.
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.
Gemäß einer achten Beispielausgestaltung der hierin offenbarten Lehre 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.
Gemäß einer neunten Beispielausgestaltung der hierin offenbarten Lehre 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.
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:

1 eine schematische Aufbaudarstellung einer Brennkraftmaschine, die mit einer Entladungsanomalieerfassungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung versehen ist;
2 eine schematische Aufbaudarstellung eines Zündsteuersystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
3(a) eine Darstellung eines Phänomens einer Kriechentladung;
3(b) eine Darstellung eines Phänomens einer Bogenverlängerung;
4 ein Zeitdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen des Auftretens einer Hemmung bzw. eines Schwelens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
5 ein weiteres Zeitdiagramm des Verfahrens zum Erfassen des Auftretens des Schwelens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
6 ein Ablaufdiagramm einer Steuerprozedur zum Erfassen des Schwelens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
7 ein Ablaufdiagramm einer Steuerprozedur zum Erfassen des Schwelens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
8 ein Zeitdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen des Auftretens eines Schwelens gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
9 ein Zeitdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen des Auftretens eines Schwelens gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
10 eine schematische Aufbaudarstellung einer Brennkraftmaschine, die mit einer Entladungsanomalieerfassungsvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung versehen ist.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
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.
Als nächstes wird nachstehend ein schematischer Aufbau des Zündsteuersystems zum Steuern einer Entladung (Funken) der Zündkerze 12 unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
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 (+12V) 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.
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.
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.
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.
Als Antwort auf derartige Befürchtungen erfasst in dem Ausführungsbeispiel eine (nachstehend beschriebene) Entladungsanomalieerfassungsvorrichtung 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).
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 12, 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.
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.
Als Nächstes werden nachstehend die Mehrfachentladung und Steuerinhalte zum Erfassen des Schwellens unter Bezugnahme auf 4 und 5 beschrieben.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 Ilth ist.
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 12. 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).
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.
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.
6 und 7 zeigen Ablaufdiagramme einer Verarbeitungsprozedur der durch den Mikrocomputer der ECU 21 durchgeführten Schwelerfassungssteuerung.
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 beginnen. 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.
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.
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.
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.
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.
In der Schwelbestimmungsverarbeitung wird zuerst in S20 (Entladungsanomaliebestimmungsabschnitt) bestimmt, ob der Wert des gewonnenen Erfassungsstroms I1K kleiner einem voreingestellten Schwellenwert Ilth 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 Ilth 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 < Ilth (S20: JA), dann wird in nachfolgendem S22 (Entladungsanomaliebestimmungsabschnitt) bestimmt, dass ein Entladungsanomaliezustand auftritt, in dem das Schwelen verursacht wird (d.h. eine „Hemmungsbestimmung“ bzw. „Schwelbestimmung“ wird getroffen).
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.
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.
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 Grundlage 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.

(Zweites Ausführungsbeispiel)
Nachstehend wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
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.
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.
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 Entladungsinterva11 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.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Nachstehend wird ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
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)) .
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.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
Nachstehend wird ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
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.
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.
(Fünftes Ausführungsbeispiel)
Nachstehend wird ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
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, 113, t23 fließt. Alternativ kann das Auftreten des Schwelens auf der Grundlage des Betrags der überschüssigen Energie P der Energiezufuhrschaltung I5 zu den Entladungsendzeitpunkten t1, 113, 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.
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.
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.
(Modifiziertes Ausführungsbeispiel)
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.
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.
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 Beendigung 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.

Claims

Entladungsanomalieerfassungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine (10), die 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, angewendet wird, gekennzeichnet durch: eine Erfassungsstromsteuereinrichtung (S14) zum kurzfristigen Weiterleiten von überschüssiger Energie, die ein Teil von elektrischer Energie ist, die auf Seiten der primären Spule (14a) vor der Entladung gespeichert ist und die bei Beendigung der Entladung verbleibt, zu der primären Spule (14a) als Erfassungsstrom zu einem Entladungsendzeitpunkt; und eine Entladungsanomaliebestimmungseinrichtung (S20, S22) zum Bestimmen auf der Grundlage eines Werts des Erfassungsstroms, ob die Entladung eine anormale Entladung ist, wobei die Entladungsanomaliebestimmungseinrichtung (S20, S22) bestimmt, dass die Entladung die anormale Entladung ist, wenn ein Betragswert des Erfassungsstroms zu dem Entladungsendzeitpunkt kleiner einem voreingestellten Schwellenwert ist.
Entladungsanomalieerfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Zündvorrichtung eine Energiezufuhrschaltung (15) zum Speichern der der primären Spule (14a) zuzuführenden elektrischen Energie aufweist und die in der Energiezufuhrschaltung (15) gespeicherte Energie der primären Spule (14a) mehrmals zuführt, um eine Mehrfachentladung zum Veranlassen von mehreren der Entladungen während eines einzelnen Brenntakts der Brennkraftmaschine (10) durchzuführen, und die Erfassungsstromsteuereinrichtung (S14) kurzfristig die in der Energiezufuhrschaltung (15) gespeicherte überschüssige Energie zu der primären Spule (14a) als den Erfassungsstrom weiterleitet.
Entladungsanomalieerfassungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine (10), die bei einer Zündvorrichtung mit einer Zündspule (14), die aus einer primären Spule (14a) und einer sekundären Spule (14b) besteht, und mit einer Zündkerze (12), die einen durch die sekundäre Spule (14b) fließenden sekundären Strom entlädt, angewendet wird, gekennzeichnet durch: eine Stromspeichermesseinrichtung zum Messen einer auf Seiten der primären Spule (14a) vor der Entladung gespeicherten elektrischen Energie; und eine Entladungsanomaliebestimmungseinrichtung (S20, S22) zum Bestimmen auf der Grundlage eines gewissen der durch die Stromspeichermesseinrichtung gewonnenen Messwerte, ob die Entladung eine anormale Entladung ist, wobei der gewisse während einer Entladungsspanne oder zu einem Entladungsendzeitpunkt gemessen wird, wobei die Entladungsanomaliebestimmungseinrichtung (S20, S22) bestimmt, dass die Entladung die anormale Entladung ist, falls der Messwert zu dem Entladungsendzeitpunkt aus den Messwerten, die sich mit der Entladung verringern, kleiner einem voreingestellten Schwellenwert ist.
Entladungsanomalieerfassungsvorrichtung gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei, wenn die Entladungsanomaliebestimmungseinrichtung (S20, S22) bestimmt, dass die Anomalie vorliegt, dann die Anzahl der während eines einzelnen Brenntakts durchgeführten Entladungen von der regulären Anzahl erhöht wird, die in dem Fall verwendet wird, in dem kein Vorliegen der Anomalie bestimmt wird.
Entladungsanomalieerfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die Anzahl der Entladungen lediglich dann erhöht wird, wenn bestimmt wird, dass die Anomalie in der letzten Entladung unter der regulären Anzahl der Entladungen vorliegt.
Entladungsanomalieerfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei die der Erhöhung der Anzahl der Entladungen entsprechende hinzugefügte Entladung während einer Ausstoßtaktspanne durchgeführt wird.
Zündsteuersystem mit: der Entladungsanomalieerfassungsvorrichtung gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6; und zumindest einem der Zündspule (14) und der Zündkerze (12).