DE102017117618B4

DE102017117618B4 - Zündvorrichtung für Verbrennungsmaschinen

Info

Publication number: DE102017117618B4
Application number: DE102017117618.7A
Authority: DE
Inventors: Akimitsu Sugiura; Kaori DOI; Yuki Murayama; Fumiaki Aoki; Noriaki NISHIO
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-08-04
Filing date: 2017-08-03
Publication date: 2023-04-20
Anticipated expiration: 2037-08-04
Also published as: DE102017117618A1; US20180038338A1; US10527020B2; DE102017117618A8; JP6741513B2; JP2018021518A

Abstract

Zündvorrichtung einer Verbrennungsmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündvorrichtung folgende Merkmale aufweist:eine Zündspule (10), die mit einer Primärspule (10a) und einer Sekundärspule (10b) versehen ist;eine Zündkerze (30), die durch ein Abschalten eines Primärstroms (I1), nachdem die Primärspule (10a) mit dem Primärstrom (I1) versorgt wurde, um durch eine Sekundärspannung (V2), die durch die Sekundärspule (10b) erzeugt wird, eine Zündentladung zu erzeugen, eine verbrennbare Luft/Kraftstoff-Mischung zündet;eine Steuerung (20, 14, 13), die konfiguriert ist, um eine Mehrzahl von kontinuierlichen Entladungen bei der Zündkerze (30) während einer Auslöseverbrennungsdauer durchzuführen, die eine Dauer von einer Auslösezeit der Zündung, bis ein Verbrennungsverhältnis des Kraftstoffs, der in der verbrennbaren Luft/Kraftstoff-Mischung enthalten ist, einen vorbestimmten Wert erreicht hat, ist, undeinen Geschwindigkeitsdetektor, der eine Strömungsgeschwindigkeit der verbrennbaren Luft/Kraftstoff-Mischung erfasst, wobeidie Steuerung (20. 14, 13) konfiguriert ist, um die erste Entladung durch Versorgen mit dem Primärstrom (I1), während eine Energie in der Zündspule (10) für die erste Entladung, die bei der Zündkerze (30) erzeugt wird, die von der Auslösezeit der Zündung ausgelöst wird, verbleibt, zu beenden, wenn die Strömungsgeschwindigkeit, die durch den Geschwindigkeitsdetektor erfasst wird, eine vorbestimmte erste Schwelle überschreitet, undeine zweite Entladung danach durch Abschalten des Primärstroms implementiert ist, wobeiferner die Steuerung (20, 14, 13) konfiguriert ist, um die vorbestimmte Energie in der Zündspule (10) von dem Auslösepunkt der Zündung durch eine Versorgung mit dem Primärstrom (I1) anzusammeln, wobeidie erste Entladung durch kontinuierliches Abschalten des Primärstroms (I1) kontinuierlich erzeugt wird (S603), bis die vorbestimmte Energie verbraucht ist (S604), wenn die Strömungsgeschwindigkeit, die durch den Geschwindigkeitsdetektor erfasst wird, als niedriger als die vorbestimmte erste Schwelle erfasst wird (S602), und die zweite Entladung danach bei der Zündkerze (30) durch ein Abschalten des Primärstroms (I1) erzeugt wird (S607), wenn sich eine kleinere Menge an Energie als die vorbestimmte Energie in der Zündspule (10) angesammelt hat (S606).

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zündvorrichtung für eine Verbrennungskammer einer Verbrennungsmaschine für ein Kraftfahrzeug, die mit einer Zündspule und einer Funken- bzw. Zündkerze versehen ist. Die vorliegende Erfindung bezieht sich genauer gesagt auf eine Zündvorrichtung, die verwendet wird, um eine Mehrzahl von Zündpulsen zu erzeugen, um eine Luft/Kraftstoff-Mischung in der Verbrennungsmaschine zu zünden.
Verwandte Technik
Magerverfeuerungs- bzw. Magermixmaschinen liefern durch Betreiben mit einem Überschuss an Sauerstoff, das heißt einer Quantität von Sauerstoff, die größer als die für eine vollständige Verbrennung des verfügbaren Kraftstoffs notwendige Menge ist, eine verbesserte Kraftstoffwirtschaftlichkeit. Bei einer Magerverfeuerungsverbrennung, bei der beispielsweise eine Abgasrezirkulation bzw. -rückführung (EGR: EGR = Exhaust Gas Recirculation) und eine homogene Magerverfeuerung verwendet werden, wie es in der JP1997-112398A offenbart ist, ist eine Zündvorrichtung, die konfiguriert ist, um eine Mehrzahl von Zündpulsen für einen Zyklus durchzuführen, bekannt. Auf diese Weise kann durch Durchführen einer Mehrzahl von Zündpulsen, wenn eine verbrennbare Luft/Kraftstoff-Mischung durch eine erste Entladung nicht gezündet wird, die verbrennbare Luft/Kraftstoff-Mischung durch eine zweite Entladung gezündet werden, und eine Verbrennungsstabilität einer Verbrennungsmaschine kann gesteigert werden.
Um die verbrennbare Luft/Kraftstoff-Mischung durch eine Entladung, die erzeugt wird, zu zünden, ist die Strömungsgeschwindigkeit einer verbrennbaren Luft/Kraftstoff-Mischung in beispielsweise einer Verbrennungsmaschine ein wichtiger Faktor. Das heißt, eine Zündfähigkeit der verbrennbaren Luft/Kraftstoff-Mischung wird durch die Strömungsgeschwindigkeit der verbrennbaren Luft/Kraftstoff-Mischung in der Verbrennungsmaschine geändert. Eine Erhöhung der Geschwindigkeit kann genauer gesagt ihrerseits bewirken, dass sich die Zündfähigkeit der verbrennbaren Luft/Kraftstoff-Mischung verschlechtert, sowie als ein Resultat die Zündentladung zerstreut bzw. verteilt (ausgeblasen) wird. Im Gegensatz dazu kann eine verringerte Geschwindigkeit, die bewirkt, dass sich die Zündfähigkeit der verbrennbaren Luft/Kraftstoff-Mischung verschlechtert, auftreten, sowie eine Entladungslänge der Zündentladung zu kurz ist.
Weiterer Stand der Technik ist in den folgenden Dokumenten offenbart.
JP 2007 - 231 927 A offenbart eine Zündsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor. Ein Ende einer primärseitigen Spule einer Zündspule, die in jedem Zylinder vorgesehen ist, ist über eine Stromversorgungsschaltung mit einer Batterie verbunden, und das andere Ende ist über einen IGBT geerdet. Ein Ende einer sekundärseitigen Spule der Zündspule ist mit einer Zündkerze verbunden, und das andere Ende ist über eine Zenerdiode und einen Widerstand zur Stromerfassung geerdet. In dieser Konfiguration schaltet eine Zündsteuerschaltung den IGBT aus, nachdem eine vorbestimmte Ladezeit vom Beginn des Ladens der Zündspule an verstrichen ist, und schaltet den IGBT ein, wenn der vom Widerstand zur Stromerfassung erfasste sekundärseitige Strom den Strom zur Aufrechterhaltung der Entladung erreicht, nachdem die Entladung der Zündspule begonnen hat.
JP 2014 - 145 306 A offenbart eine Zündsteuervorrichtung eines Verbrennungsmotors. Eine Zündkerze wird so hergestellt, dass sie einen Funken bei einem ersten Kurbelwinkel vor dem Zündzeitpunkt nach dem Schließen eines Lufteinlassventils erzeugt, wobei eine erste Kurbelwinkelströmungsgeschwindigkeit eines Gases, das in der Nähe der Zündkerze strömt, berechnet wird. Die Zündkerze wird dazu gebracht, einen Funken bei einem zweiten Kurbelwinkel vor dem Zündzeitpunkt nach dem ersten Kurbelwinkel zu erzeugen, wobei eine zweite KurbelwinkelStrömungsgeschwindigkeit eines Gases, das in der Nähe der Zündkerze strömt, berechnet wird. Wenn ein Paar aus dem ersten Kurbelwinkel und der Strömungsgeschwindigkeit des ersten Kurbelwinkels und ein Paar aus dem zweiten Kurbelwinkel und der Strömungsgeschwindigkeit des zweiten Kurbelwinkels jeweils als Erfassungspunkte festgelegt werden, erhält man Formeln, die durch die jeweiligen Erfassungspunkte gehen. Ein Kurbelwinkelbereich mit niedriger Durchflussgeschwindigkeit, in dem ein absoluter Wert der Durchflussgeschwindigkeit niedriger als ein vorgeschriebener Wert ist, wird unter Verwendung der Formeln berechnet. Wenn der Zündzeitpunkt innerhalb des Kurbelwinkelbereichs mit niedriger Strömungsgeschwindigkeit liegt, wird der endgültige Zündzeitpunkt außerhalb des Kurbelwinkelbereichs mit niedriger Strömungsgeschwindigkeit eingestellt.
DE 11 2015 001 740 T5 offenbart eine Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine. Eine Zündvorrichtung umfasst eine Ausblas- bzw. Verlöschungsermittlungseinheit. Die Verlöschungsermittlungseinheit ermittelt, dass ein Ausblasen bzw. Verlöschen aufgetreten ist, wenn ein elektrischer Sekundärstrom während einer Ermittlungsphase unter einen vorbestimmten Schwellenwert fällt; die Ermittlungsphase entspricht einer vorbestimmten Zeitphase ausgehend von dem Start einer Funkenentladung durch eine Hauptzündungsschaltung. Ferner findet eine Steuerung statt, um eine kontinuierliche Funkenentladung in einem nächsten Zyklus nach einer Hauptzündung durchzuführen, wenn ermittelt wird, dass während der Hauptzündung (Voll-Transistorzündung) ein Verlöschen aufgetreten ist. Darüber hinaus ist ein Befehlswert für den elektrischen Sekundärstrom beim Durchführen der kontinuierlichen Funkenentladung auf einen elektrischen Stromwert eingestellt, welcher durch Addieren eines vorbestimmten elektrischen Stromwerts zu dem bei der Verlöschungsermittlung verwendeten vorbestimmten Schwellenwert erhalten wird. Folglich ist es in dem nächsten Zyklus möglich, ein Verlöschen zuverlässig zu verhindern, wodurch eine Fehlzündung zuverlässig verhindert wird.
DE 11 2013 006 486 T5 offenbart eine Zündungssteuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine. Die Zündungssteuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine umfasst eine Zündkerze zum Zünden eines Luft-KraftstoffGemisches in einem Zylinder und ist derart ausgestaltet, dass sie eine Entladungsspannung und einen Entladungsstrom der Zündkerze messen kann. Die Zündungssteuerungsvorrichtung bestimmt eine Strömungsgeschwindigkeit eines im Zylinder befindlichen Gases basierend auf einem Entladungsenergie-Integralwert, der durch Integrieren eines Produkts der Entladungsspannung und des Entladungsstroms über eine vorgegebene Zeitspanne erhalten wird.
KURZFASSUNG
Um die vorhergehenden Probleme zu lösen, zielt die vorliegende Offenbarung darauf ab, eine Zündvorrichtung für eine Verbrennungsmaschine (IC-Maschine; IC= internal combustion) zu schaffen, die konfiguriert ist, um eine Mehrzahl von Zündpulsen in einem Zyklus zu liefern, in dem durch Steuern der Geschwindigkeit der verbrennbaren Luft/Kraftstoff-Mischung in einer Verbrennungsmaschine eine Zündfähigkeit gesteigert ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterentwicklungen sind Gegenstand der sich daran anschließenden Ansprüche.
Eine Zündvorrichtung für eine Verbrennungsmaschine ist mit einer Zündspule (10), die eine Primärspule (10a) und eine Sekundärspule (10b) hat, und einer Zündkerze (30) versehen, die durch Abschalten eines Primärstroms eine verbrennbare Luft/Kraftstoff-Mischung zündet, nachdem der Primärstrom durch die Primärspule gegangen ist, um durch eine Sekundärspannung, die durch die Sekundärspule erzeugt wird, eine Zündentladung zu erzeugen. Die Zündvorrichtung ist ferner mit einer Steuerung (20) versehen, die konfiguriert ist, um eine Mehrzahl von kontinuierlichen Entladungen bzw. Dauerentladungen bei der Zündkerze während einer Auslöse- bzw. Anfangsverbrennungsdauer durchzuführen, die von einer Auslösezeit der Zündung geht, bis ein Verbrennungsverhältnis des Kraftstoffs, der in der verbrennbaren Luft/Kraftstoff-Mischung enthalten ist, einen vorbestimmten Wert erreicht hat. Die Zündvorrichtung ist ferner mit einem Geschwindigkeitsdetektor (20M) versehen, der eine Strömungsgeschwindigkeit der verbrennbaren Luft/Kraftstoff-Mischung erfasst. Wenn die Geschwindigkeit, die durch den Geschwindigkeitsdetektor erfasst wird, eine vorbestimmte erste Schwelle überschreitet, ist die Steuerung konfiguriert, um die erste Entladung zu beenden, indem ein Fluss des Primärstroms ermöglicht wird, wobei eine Energie in der Zündspule für die erste Entladung bei der Zündkerze verbleibt, die von der Auslöse- bzw. Anfangszeit einer Zündung ausgelöst bzw. angefangen wird. Eine zweite Entladung wird danach durch Abschalten des Primärstroms implementiert.
Wenn die Strömungsgeschwindigkeit den vorbestimmten ersten Schwellenwert überschreitet, wird die Funkenentladung (ein Entladungsweg) durch eine Luftströmung ausgedehnt, sodass ein Verlust der Zündentladung (ein Wegblasen) ohne Weiteres auftreten kann. Sobald die Funkenentladung zerstreut wird, wird eine Funkenentladung zwischen den Elektroden der Zündkerze erneut erzeugt. Sowie die Funkenentladung um die Zündkerze herum neu geformt wird, gibt es aufgrund einer Wärmeleitung zu der Zündkerze einen großen Wärmeverlust, und als ein Resultat ist der Beitrag zu einer Zündung niedrig. Die Zündvorrichtung der vorliegenden Offenbarung ist konfiguriert, um die erste Entladung zu beenden, wenn die Geschwindigkeit die vorbestimmte erste Schwelle überschreitet, und eine Energie, die in der Zündspule verbleibt, zu halten. Die in der Zündspule verbleibende Energie kann danach erneut verwendet werden, und eine Entladung kann erneut erzeugt werden.
In dem Fall, dass die Geschwindigkeit die vorbestimmte erste Schwelle überschreitet, kann eine Energie, die sich in der Zündspule angesammelt hat, durch Beenden der ersten Entladung für die zweite Entladung verwendet werden. Als ein Resultat kann eine Energie, die sich in der Zündspule angesammelt hat, für anschließende Zündpulse effizient verwendet werden. Durch Verwenden der Energie, die sich in der Zündspule angesammelt hat, verringert sich ferner eine Ladedauer, die für eine zweite Zündung benötigt wird. Ein Intervall zwischen einer ersten Zündung und einer zweiten Zündung wird genauer gesagt verkürzt, und eine Flamme, die auftritt, wenn die erste Entladung geformt wird, kann als eine Folge mit einer Flamme, die auftritt, wenn die zweite Entladung geformt wird, kombiniert werden. Eine Zündfähigkeit der verbrennbaren Luft/Kraftstoff-Mischung kann somit gesteigert werden.
Eine Zeit zum Auslösen der ersten Entladung bis zu einem Abschließen der zweiten Entladung kann ferner verringert werden, und somit eine Mehrzahl von Zündpulsen zuverlässig erlangt werden, selbst wenn eine Drehgeschwindigkeit einer Maschine hoch ist und eine Auslöseverbrennungsdauer kurz ist.
Figurenliste
Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht eines Zündsteuersystems (1(A)) und ein Funktionsblockdiagramm einer ECU (1(B));
2(A), (B) und 2(C) Diagramme, die eine Formänderung einer Entladung zeigen, wenn ein (Entladungs-) Weg zerstreut wird;
3(A), (B) und 3(C) Diagramme, die Änderungen von Kurvenverläufen eines Sekundärstroms I2 zeigen, wenn ein Weg zerstreut wird;
4(a) bis 4(d) Zeitdiagramme, die Entladungsmuster eines ersten Ausführungsbeispiels zeigen;
5(a) bis 5(h) Zeitdiagramme, die ein Muster jeder Entladung zeigen;
6 ein Diagramm, das eine Zuordnung einer Energie, die für eine erste Entladung verwendet wird, und eines Magergrenz-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zeigt;
7 ein Diagramm, das eine Zuordnung eines Zeitintervalls zwischen der ersten Entladung und der zweiten Entladung und dem Magergrenzwert des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses der ersten und zweiten Entladungen zeigt;
8 eine schematische Ansicht, die eine Auslöseflamme einer zweiten Entladung, die sich durch eine Auslöseflamme der ersten Entladung ausgebreitet hat, zeigt;
9 eine schematische Ansicht, die ein Phänomen einer Elektronenlawine einer Zündkerze zeigt;
10 ein Zeitdiagramm, das eine Änderung eines Zündkerzensignals und einer Sekundärspannung eines ersten Maschinenzyklus zeigt;
11 ein Diagramm, das eine Änderung einer Sekundärspannung V2 unter Niedergeschwindigkeits-Luft/Kraftstoff-Bedingungen zeigt, wenn während einer Verdichtungsdauer der Primärstrom kontinuierlich fließt,
12 ein Diagramm, das eine Änderung der Sekundärspannung V2 unter schnellen Luft/Kraftstoff-Strömungsbedingungen zeigt, wenn während der Verdichtungsdauer kontinuierlich mit dem Primärstrom versorgt wird;
13(a) bis 13(d) Zeitdiagramme, die Entladungsmuster des zweiten Ausführungsbeispiels zeigen;
14(A) und 14(B) Zeitdiagramme, die Änderungen der Sekundärspannung und des Sekundärstroms zeigen, wenn dem Primärstrom ermöglicht ist, während eines Einlasstakts kontinuierlich zu fließen;
15 ein Zeitdiagramm, das eine Änderung der Primärspannung, der Sekundärspannung und des Sekundärstroms während einer ersten Entladung zeigt; und
16 ein Flussdiagramm, das (A) Schritte eines Verfahrens zum Verkürzen einer Zeit von einer Auslösezeit einer Zündung bis zu einer Beendigung der ersten Entladung, (B) Schritte eines Verfahrens zum Erzeugen der ersten Entladung und der zweiten Entladung, (C) Schritte eines Verfahrens zum kontinuierlichen Erzeugen der ersten Entladung und (D) ein Verfahren zum Erzeugen der ersten Entladung, wenn die Geschwindigkeit eine zweite Schwelle überschreitet, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.

(Bevorzugte Ausführungsbeispiele)
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Als Nächstes sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Bei einem ersten Ausführungsbeispiel ist eine Zündvorrichtung für eine Benzinmaschine, die eine Maschine mit einer internen Verbrennung (IC; IC = internal combustion) bzw. Verbrennungsmaschine ist, die in einem Fahrzeug angebracht ist, aufgebaut. Eine Funkenentladung wird bei einer Funken- bzw. Zündkerze basierend auf einem Zündbefehl von einer elektronischen Steuereinheit (ECU; ECU = Electronic Control Unit) der Zündvorrichtung erzeugt. Eine schematische Konfiguration der Zündvorrichtung ist unter Bezugnahme auf 1 im Folgenden beschrieben.
Wie in 1 gezeigt ist, ist die Zündvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit der ECU 20, einer Zündsteuervorrichtung 14, einem Schaltelement 13, der Zündspule 10 und der Zündkerze 30 versehen.
In 1 ist die Zündspule 10 mit einer Primärspule 10a und einer Sekundärspule 10b, die mit der Primärspule 10a magnetisch verbunden ist, versehen. Ein erstes Ende von zwei Enden der Primärspule 10a ist mit einer Seite einer positiven Elektrode einer Batterie 11 verbunden, ein anderes Ende, auf das als ein zweites Ende Bezug genommen ist, ist durch einen Eingangs-/Ausgangs-Anschluss eines Schaltelements 13, das eine Öffnungs- und Schließeinrichtung einer elektronischen Steuerung ist, mit Masse verbunden. Die Seite der positiven Elektrode der Batterie 11 ist mit einem Kondensator 12 verbunden. Ein Bipolartransistor, ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET; MOSFET = Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) und ein Bipolartransistor mit einem isolierten Gate (IGBT; IGBT = Insulated Gate Bipolar Transistor) werden beispielsweise als das Schaltelement 13 verwendet. Es sei bemerkt, dass die Batterie 11 beispielsweise eine Pb- (Blei-) Speicherbatterie zum Anbringen in einem Fahrzeug sein kann.
Ein Gate des Schaltelements 13 ist mit einer Zündsteuerschaltung 14 verbunden. Die Zündsteuerschaltung 14 ist konfiguriert, um eine EIN-/AUS-Steuerung des Schaltelements 13 zu steuern. Ein erstes Ende von zwei Enden der Sekundärspule 10b ist mit einer Hauptelektrode 31 (negativ) der Zündkerze 30 verbunden, und eine andere Seite, auf die als ein zweites Ende Bezug genommen ist, ist durch eine Diode 17 und einen Widerstand 18 mit Masse verbunden. Eine Masseelektrode 32 (Anode) der Zündkerze 30 liegt der Hauptelektrode 31 gegenüber.
Eine Erfassungsspannung des Widerstands 18, genauer gesagt ein Erfassungswert eines Sekundärstroms I2, wird in die Zündsteuerschaltung 14 eingegeben. Ein Erfassungswert einer Primärspannung V1, die an der Primärspule 10a erzeugt wird, wird in die Zündsteuerschaltung 14 eingegeben. Der erfasste Wert des Sekundärstroms I2 und der erfasste Wert der Primärspannung V1 werden der ECU von der Zündsteuerschaltung 14 mitgeteilt.
Die ECU 20 ist hauptsächlich aus einem Mikrocomputer konfiguriert, der beispielsweise eine bekannte CPU (= Central Processing Unit = Zentrale Verarbeitungseinheit) 20A, einen RAM (= Random Access Memory = Zufallszugriffsspeicher) 20B und einen ROM (= Read Only Memory = Nur-Lese-Speicher) 20C hat. Die ECU 20 (das heißt die CPU 20A) führt jeden Typ einer Steuerung, beispielsweise eine Steuerung für eine Kraftstoffeinspritzung und Zündung gemäß einem Maschinenantriebszustand, durch Ausführen jedes Steuerprogramms (das eine Steuerung der Geschwindigkeitserfassung aufweist), das in dem ROM 21C vorausgehend gespeichert wird, aus. Während einer Zündsteuerdauer gewinnt die ECU 20 Antriebszustandsinformationen, die beispielsweise eine Drehungsgeschwindigkeit einer Maschine und eine Betriebsmenge einer Beschleunigung angeben, und berechnet basierend auf den gewonnenen Antriebszustandsinformationen eine optimale Zünddauer. Die ECU erzeugt ein Zündpulssignal IGT, das der Zünddauer entspricht, und gibt das Zündpulssignal IGT zu der Zündsteuerschaltung 14 aus. Die ECU steuert ferner eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 21, die Kraftstoff in eine Verbrennungskammer der Maschine einspritzt.
Obwohl es aus den Zeichnungen weggelassen ist, wird ein Teil eines Abgases, das zu einem Auslasspfad emittiert wird, über einen EGR-Pfad zu einem Saugpfad zurückfließen. Ein EGR-Ventil 22 ist auf dem EGR-Pfad angeordnet. Mit einem Teil des Abgases, das zu dem Auslasspfad emittiert wird, als Außen-EGR-Gas wird der Einlasspfad versorgt, nachdem dasselbe durch einen EGR-Kühler gemäß einer Öffnung des EGR-Ventils 22 gekühlt wurde. Die ECU 20 steuert durch Anpassen einer Öffnung des EGR-Ventils 22 basierend auf den Antriebsbedingungen (einer Maschinenlast und der Drehgeschwindigkeit) eine Menge eines externen EGR-Gases, mit dem versorgt wird.
Die Zündsteuerschaltung 14 gibt über ein Einschalten des Zündpulssignals IGT, das von der ECU 20 eingegeben wird, ein Ansteuerungssignal IG aus, um das Schaltelement 13 einzuschalten, wobei das Schaltelement 13 somit eingeschaltet wird. Als ein Resultat wird eine Leistung zu der Primärspule 10a von der Batterie 11 ausgelöst, und eine magnetische Energie sammelt sich in der Zündspule 10 an.
Sobald das Ansteuerungssignal IG zu einem Aus-Signal geschaltet wird, schaltet des Schaltelement 13 zu einem Aus-Zustand, und eine hohe Sekundärspannung V2 wird an beiden Enden der Sekundärspule 10b durch eine elektromagnetische Induktion erzeugt. Eine Funkenentladung wird zusätzlich in dem Zwischenraum G erzeugt, wenn ein Isolationszusammenbruch bzw. -durchschlag in dem Zwischenraum G der Zündkerze 30 durch die hohe Sekundärspannung V2 bewirkt wird. Wenn die Funkenentladung auftritt, fließt ein Entladungsstrom (genauer gesagt der Sekundärstrom I2) zu dem Zwischenraum G, und ein Flammenkern wird erzeugt. Danach wird eine Verbrennung durch eine Ausbreitung des Flammenkerns (und insbesondere eine Auslöseflamme) um die Luft/Kraftstoff-Mischung herum erzeugt.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird unter magereren Luft/Kraftstoff-Verhältnis (L/K-) (Magerverfeuerungs-) Bedingungen als ein theoretisches L/K-Verhältnis und ferner unter Bedingungen einer hohen EGR-Rate eine Mehrzahl von kontinuierlichen Entladungen (Zündung) durch die Zündkerze 30 durchgeführt. Die Mehrzahl von kontinuierlichen Entladungen (Zündung) wird genauer gesagt durch die Zündkerze über eine Auslöseverbrennungsdauer, die eine Dauer von einer Auslösezündzeitdauer, bis ein Kraftstoffverbrennungsprozentsatz, der in den Luft/Kraftstoff-Mischungen enthalten ist, eine Schwelle in Magerverfeuerungsregionen erreicht, ist, erzeugt. Wenn als ein Resultat die Luft/Kraftstoff-Mischung durch die erste Entladung nicht gezündet wird, kann die Luft/Kraftstoff-Mischung durch die zweite Entladung gezündet werden. Es sei bemerkt, dass sich die EGR-Rate auf eine Menge eines Abgases, das in einer Verbrennungskammer einer Maschine strömt, geteilt durch die Summe der Menge eines Abgases, das in der Verbrennungskammer der Maschine strömt, und einer Menge von Luft, die in die Verbrennungskammer der Maschine strömt, bezieht.
Wenn eine Luftströmung in einem Zylinder auftritt, strömt nebenbei bemerkt der Entladungsweg, auf dem die Funkenentladung auftritt, mit der Luftströmung stromabwärts, und eine Zerstreuung des Entladungswegs tritt als eine Folge auf. In einem solchen Fall gibt es drei Weisen (Modi), auf die ein Entladungsweg zerstreut wird.
Die drei Modi, auf die der Entladungsweg zerstreut wird, sind als Nächstes unter Verwendung von 2 und 3 beschrieben. 2 (A) bis 2 (C) zeigen die drei Modi, auf die der Entladungsweg zerstreut wird. In 2 (A) bis 2 (C) wird eine sich ändernde Form der Funkenentladung zu der Zeit von einem Punkt, an dem die Entladung ausgelöst wird, bis sich dieselbe Entladung zerstreut, gezeigt. 3 (A) bis 3 (C) zeigen jeweils Kurvenverläufe, die sich mit der Zeit in Bezug auf den Sekundärstrom I2 von dem Zeitpunkt, zu dem der Isolationsdurchschlag auftritt, bis der Entladungsweg zerstreut ist, was gleichzeitig für die drei Modi, die im Vorhergehenden erwähnt sind, überwacht wurde, ändern. Es sei bemerkt, dass die sich ändernde Formation der Funkenentladungen, die in 2 (A) bis 2 (C) gezeigt sind, jeweils dem sich ändernden Kurvenverlauf des Sekundärstroms I2 entspricht, der jeweils in (A) bis (C) von 3 gezeigt ist.
In 2 (A) tritt zuerst ein Isolationsdurchschlag auf, und die Funkenentladung wird in dem Zwischenraum G erzeugt. Sobald eine Luftströmung, die mit einem Pfeil gezeigt ist, in dem Zylinder auftritt, streckt sich der Entladungsweg stromabwärts mit der Luftströmung. Ein mittlerer Abschnitt der Entladung wird danach kurzgeschlossen, und ein Teil des Entladungsweges wird zerstreut. Eine kurzgeschlossene Entladung tritt genauer gesagt auf. Unter Bezugnahme auf 3 (A) an diesem Punkt verringert sich nach einer Erhöhung des Sekundärstroms I2 mit der Auslösezeit der Entladung der Sekundärstrom I2 plötzlich vorübergehend mit dem Auftreten der Kurzschlussentladung, während sich derselbe allmählich verringert. Es sei bemerkt, dass nach der Kurzschlussentladung, wenn die in der Zündspule 10 verbleibende Energie hoch ist, eine Streckung eines Entladungswegs der Kurzschlussentladung erneut auftreten wird.
In 2 (B) wird sich, nachdem die Funkenentladung erzeugt wurde, der Entladungsweg stromabwärts mit der Luftströmung strecken, was durch eine starke Luftströmung, die in dem Zylinder auftritt, bewirkt wird. Der Sekundärstrom I2 wird sich auf einen vorbestimmten Wert verringern, und sobald die Entladung unterbrochen ist, wird der gesamte Entladungsweg vorübergehend zerstreut, das heißt, das sogenannte Wegblasen der Entladung tritt auf. Nun Bezugnehmend auf 3B folgt an diesem Punkt aufgrund dessen, dass das Wegblasen des Entladungswegs auftritt, einer plötzlichen Verringerung der Sekundärspannung I2 unmittelbar eine plötzliche Erhöhung. Es sei bemerkt, dass, nachdem das Wegblasen aufgetreten ist, wenn die in der Zündspule 10 verbleibende Energie hoch ist, eine Streckung und ein Wegblasen des Entladungswegs erneut auftreten wird, nachdem eine Funkenentladung erzeugt wurde.
In 2 (C) wird das Wegblasen der Entladung durch einen niedrigen Sekundärstrom I2 bewirkt. Selbst wenn genauer gesagt der Entladungsweg lediglich bloß durch eine schwache Luftströmung gestreckt wird, wird der Wegblaseffekt der Entladung auftreten, wenn der Sekundärstrom I2 niedrig ist. In einem solchen Fall wird der Isolationsdurchschlag zwischen Elektroden in dem Zwischenraum G auftreten, und eine Funkenentladung wird wieder auftreten, unmittelbar nachdem das Wegblasen aufgetreten ist. Da eine in der Zündspule 10 verbleibende Energie niedrig ist, wird das Wegblasen der Entladung wieder auftreten. Wie in 3 (C) gezeigt ist, bewirken ein erneutes Auftreten des Wegblasens der Entladung und eine Erzeugung des Funkens ihrerseits eine plötzliche Verringerung unmittelbar gefolgt von einer plötzlichen Erhöhung des Sekundärstroms I2, was mit einer hohen Frequenz erneut auftritt.
Die Kurzschlussentladung tritt in Bezug auf die Geschwindigkeit in dem Zylinder auf und besitzt eine niedrige Abhängigkeit von dem Sekundärstrom I2. Der Wegblaseffekt ist im Gegensatz dazu von dem Sekundärstrom I2 abhängig. Das heißt genauer gesagt, dass in Erwägung gezogen wird, dass der Wegblaseffekt auftritt, wenn der Sekundärstrom I2 unter einen vorbestimmten Wert fällt, der als ein Wegblasstromwert bekannt ist, der der Stärke der Luftströmung entspricht. Es wird in Erwägung gezogen, dass in dem Fall, dass der Sekundärstrom I2 ein großer Strom ist, bei dem der Wegblaseffekt nicht auftreten wird, sich eine Zeitdauer von der Auslöseentladung, bis die Kurzschlussentladung auftritt, gemäß der Zylindergeschwindigkeit ändert und von der Größe des Sekundärstroms I2 unabhängig ist.
An diesem Punkt wird in der ECU 20, die die Steuerung des ersten Ausführungsbeispiels ist, eine Zündsteuerung durchgeführt, die in 4 (a), (b), (c) und 4 (d) gezeigt ist. Bei dem in 4 (a) gezeigten Beispiel ist die Drehgeschwindigkeit einer Maschine 3000 U/min (Drehungen pro Minute), und je höher die Drehgeschwindigkeit der Maschine ist, umso höher ist eine Strömungsgeschwindigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung. Auf die Strömungsgeschwindigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung ist ferner einfach als die Geschwindigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung hierin Bezug genommen.
Wenn die Geschwindigkeit der Maschine eine vorbestimmte erste Schwelle überschreitet, wird die Funkenentladung einem Wegblasen unterworfen, und die Funkenentladung wird in dem Zwischenraum G der Zündkerze 30 erneut erzeugt. Sowie die Funkenentladung um die Zündkerze 30 erneut erzeugt wird, ist ein Verlust von Wärme durch eine thermische Leitfähigkeit zu der Zündkerze 30 groß, sodass ein Beitrag zu der Zündung niedrig ist.
In dieser Hinsicht beendet, wie in 4 (a) gezeigt ist, die ECU 20 die erste Entladung vor dem Wegblasen der Funkenentladung (wobei eine Energie in der Zündspule 10 verbleibt). Die ECU 20 ist ferner so konfiguriert, dass ein erneutes Auftreten der Entladung erzeugt wird, nachdem sich die gleiche Menge an Energie (eine vorbestimmte Energie), die sich an dem Auslösepunkt der ersten Entladung angesammelt hat, in der Zündspule 10 angesammelt hat.
Die ECU 20 ist genauer gesagt konfiguriert, um durch Einschalten des Schaltelements 13 (ein elektrisches Versorgen mit dem Primärstrom I1) die Entladung zu beenden, bevor der Sekundärstrom I2 einen Bestimmungswert erreicht, der ein Auftreten des Wegblasens der Funkenentladung vorhersagt. Die Entladung kann als ein Resultat beendet werden, bevor das Wegblasen der Funkenentladung auftritt. Die ECU 20 stellt zusätzlich den Bestimmungswert auf einen hohen Wert ein, wobei der Wert desselben das Auftreten des Funkenentladungswegblasens vorhersagt. Der vorbestimmte Wert ist genauer gesagt eine Angabe für das Auftreten des Wegblasens der Zündkerzenentladung. Ein Verfahren, um die Geschwindigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung zu bestimmt, wird später beschrieben.
Ein Verfahren, das in 16 (A) zum Einstellen der Zeitdauer von der Auslösezeit der Zündung bis zu der Beendigung der ersten Entladung gezeigt ist, wird als Nächstes beschrieben.
Bei einem Schritt 501 wird die Geschwindigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung unter Verwendung einer Geschwindigkeitsbestimmungseinrichtung bestimmt, die bestimmt, ob die Geschwindigkeit höher als die vorbestimmte Schwelle ist. Wenn bei einem Schritt 502 die Geschwindigkeit als höher als die vorbestimmte erste Schwelle bestimmt wird (Schritt 502: JA) (das heißt > als die erste Schwelle), stellt die ECU bei dem Schritt 503 die Dauer von der Auslösezeit einer Zündung bis zu der Beendigung der ersten Entladung ein, um verglichen damit kürzer zu sein, wenn die Geschwindigkeit niedriger als die vorbestimmte Schwelle für die erste Entladung ist. Je höher genauer gesagt die Geschwindigkeit ist, umso höher wird die Schwelle des Sekundärstroms I2 eingestellt, die verwendet wird, um das Wegblasen der Funkenentladung zu bestimmen. Als ein Resultat kann die erste Entladung zuverlässig beendet werden, bevor das Wegblasen der Funkenentladung auftritt. Der Schritt 501 entspricht funktionell einer ersten bestimmenden Einrichtung, der Schritt 502 entspricht einer ersten vergleichenden Einrichtung, und ein Schritt 503 realisiert funktionell eine kurzschließende Einrichtung bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
Je höher die Geschwindigkeit ist, umso kürzer ist zusätzlich die Zeit der ersten Entladung, und die Energie, die in der Zündspule 10 verbleibt, kann ferner größtenteils für die zweite Entladung verwendet werden. Als ein weiteres Resultat ist eine Ladezeit, die für die zweite Entladung benötigt wird, das heißt eine Beendigungszeit der Entladung, nach der ersten Entladung kürzer, und die Auslöseflammen, die während sowohl jeweils der ersten und der zweiten Entladungsdauern auftreten, können mit einer höheren Sicherheit kombiniert werden. Die Dauer von dem Zeitpunkt, zu dem die erste Entladung ausgelöst wird, bis die zweite Entladung abgeschlossen ist, ist somit kürzer, und eine Mehrzahl von Zündpulsen kann durchgeführt werden, selbst wenn die Drehgeschwindigkeit der Maschine hoch ist, und eine Auslöseverbrennungsdauer kurz ist.
Unter Bezugnahme auf 16 (B) ist als Nächstes ein Verfahren des Entladungsmusters, wie in 4 (b) gezeigt ist, beschrieben.
Bei einem Schritt 601 wird die Geschwindigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung unter Verwendung der geschwindigkeitsbestimmenden Einrichtung bestimmt. Wenn bestimmt wird, dass die Geschwindigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung niedriger als die vorbestimmte erste Schwelle ist (Schritt 602; JA), existiert ein Wegblasen des Funkens, das durch die Luftströmung bewirkt wird, fast nicht. Bei einem Schritt 603 wird der Primärstrom abgeschaltet, und die erste Entladung wird kontinuierlich erzeugt, bis die vorbestimmte Energie verbraucht ist (Schritt 604; JA). Der Primärstrom wird genauer gesagt solange abgeschaltet, bis die gesamt angesammelte Energie in der Zündspule 10 verbraucht ist. Bei einem Schritt 605 wird als Nächstes mit dem Primärstrom versorgt, und wenn sich eine kleinere Menge an Energie als die vorbestimmte Energie in der Zündspule angesammelt hat (Schritt 606; JA), wird der Primärstrom abgeschaltet (Schritt 607). Auf diese Weise wird die Ladezeit für die zweite Entladung durch eine Ansammlung einer kleineren Menge an Energie für die zweite Entladung als für die erste Entladung (vorbestimmte Energie) verringert. Das Intervall zwischen der ersten Entladung und der zweiten Entladung ist somit kürzer, und ein Kombinieren der Auslöseflammen, die bei der ersten Entladung bzw. der zweiten Entladung erzeugt werden, wird somit ermöglicht. Eine Steigerung der Zündfähigkeit der verbrennbaren Luft/Kraftstoff-Mischung kann erhalten werden. Ein Verringern der Zeitdauer von der ersten Auslöseentladung bis zu dem Abschluss der zweiten Entladung wird ferner erlangt, und die Mehrzahl von Zündpulsen kann mit einer höheren Sicherheit durchgeführt werden, selbst wenn die Maschinendrehgeschwindigkeit hoch ist und die Auslöseverbrennungsdauer kurz ist.
Der Schritt 601 entspricht funktionell einer zweiten bestimmenden Einrichtung, der Schritt 602 entspricht einer zweiten vergleichenden Einrichtung, der Schritt 603 realisiert funktionell das Abschalten des Primärstroms, bis die vorbestimmte Energie verbraucht ist, was durch eine entscheidende Einrichtung bei einem Schritt 604 bei dem ersten Ausführungsbeispiel bestimmt wird. Der Schritt 605 realisiert funktionell die Versorgung mit dem Primärstrom, der Schritt 606 entspricht einer dritten vergleichenden Einrichtung, und der Schritt 607 realisiert funktionell das Abschalten des Primärstroms, wenn sich eine kleinere Energie als die vorbestimmte Energie in der Zündspule 10 angesammelt hat.
Wie in 4 (c) gezeigt ist, steuert die ECU 20 einen Betrieb der ersten Entladung, wodurch die erste Entladung kontinuierlich erzeugt wird. Unter Bezugnahme auf 16 (C) wird genauer gesagt, wenn die Länge der Auslöseverbrennung als länger als ein vorbestimmter Wert bestimmt wird, JA bei einem Schritt 702, der Primärstrom bei einem Schritt 703 kontinuierlich abgeschaltet, bis die vorbestimmte Energie vollständig verbraucht ist, wobei zu dieser Zeit die erste Entladung kontinuierlich erzeugt wird (Schritt 703). Sobald die gesamte Energie in der Zündspule 10 verbraucht ist, das heißt JA bei einem Schritt 704, wird mit dem Primärstrom bei einem Schritt 705 solange versorgt, bis sich die vorbestimmte Energie in der Zündspule 10 angesammelt hat, JA bei einem Schritt 706, wobei an diesem Punkt der Primärstrom bei einem Schritt 707 abgeschaltet wird. Das heißt, die vorbestimmte Energie wird während der zweiten Entladung geladen, wenn die Länge der Auslöseverbrennung höher als der vorbestimmte Wert ist, und eine Entladung wird die angesammelte gesamte Energie verbrauchend selbst dann erzeugt, wenn die Geschwindigkeit unter die erste Schwelle fällt. Der vorbestimmte Wert, der verwendet wird, um die Länge einer Auslöseverbrennungsdauer zu bestimmen, ist derart eingestellt, dass die Drehgeschwindigkeit der Maschine niedrig ist, und um eine Bestimmung davon zu ermöglichen, ob die Zündverbrennungsdauer ausreichend lang ist, während der die vorbestimmte Energie mehr als zwei Entladungen liefern kann. Bei dieser Konfiguration wird in einem Fall einer niedrigen Drehgeschwindigkeit, bei dem sich der Entladungsweg lediglich mit einer Schwierigkeit streckt, ein gesamter Wert von sowohl einer Entladungsenergie als auch einer Entladungszeit bei der Zündkerze 30 maximiert, und eine Zündfähigkeit der verbrennbaren Luft/Kraftstoff-Mischung kann ebenfalls gesteigert werden.
Bei dem im Vorhergehenden Beschriebenen entspricht der Schritt 701 funktionell einer vierten Bestimmungseinrichtung des ersten Ausführungsbeispiels. Der Schritt 702 ist eine vierte vergleichende Einrichtung, der Schritt 703 und der Schritt 707 verwirklichen funktionell das Abschalten des Primärstroms, der Schritt 704 verwirklicht funktionell eine kontinuierliche Erzeugung der ersten Entladung, der Schritt 706 ist eine zweite entscheidende Einrichtung, und der Schritt 707 verwirklicht funktionell den Fluss des Primärstroms bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
Je höher die Drehgeschwindigkeit der Maschine ist, umso niedriger ist zusätzlich die Zündfähigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung, und eine Steigerung der Ausbreitung der Auslöseflamme erhöht die Verbrennbarkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung. An diesem Punkt ist, wie in 4 (d) gezeigt ist, und in dem Flussdiagramm, das in 16 (D) gezeigt ist, die ECU 20 konfiguriert, um lediglich die erste Entladung unter Bedingungen dessen zu betreiben, dass die Geschwindigkeit die zweite Schwelle überschreitet (und > als die erste Schwelle). Die Geschwindigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung wird genauer gesagt bei einem Schritt 801 bestimmt, und wenn bestimmt wird, dass die Geschwindigkeit die zweite Schwelle überschreitet (JA bei einem Schritt 802), wird bei einem Schritt 803 lediglich die erste Entladung erzeugt. Während als ein Resultat die Verbrennbarkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung gesichert wird, kann eine Verschlechterung bzw. ein Verschleiß der Zündkerze 30 verringert werden. Bei dem vierten Verfahren ist der Schritt 801 die Einrichtung zum Bestimmen der Geschwindigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung, der Schritt 802 ist eine fünfte vergleichende Einrichtung, und der Schritt 803 verwirklicht funktionell die Erzeugung von lediglich der ersten Entladung.
Effekte der Konfiguration, bei der die erste Entladung beendet wird, bevor das Wegblasen der Funkenentladung auftritt, und eine Entladung erneut erzeugt wird, nachdem sich eine Energie in der Zündspule angesammelt hat, sind als Nächstes bezugnehmend auf 5 bis 7 beschrieben. 5 (a) bis 5 (h) zeigen acht Typen von Entladungsmustern, und 6 und 7 zeigen ein jeweiliges Magergrenz-Luft/Kraftstoff-Verhältnis für jedes der Entladungsmuster, die in 5 (a) bis 5 (h) gezeigt sind.
Der Magergrenzwert des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses ist eine obere Grenze des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, die weniger als ein vorbestimmter variabler Wert eines mittleren Effektivdrucks (beispielsweise 3%) ist. Der mittlere Effektivdruck bezieht sich zusätzlich auf den Betrieb eines Kolbens bei der Verbrennung der Luft/Kraftstoff-Mischung für einen Zyklus einer Verbrennung in der Maschine, bei dem der Betrieb des Kolbens durch einen kapazitiven Takt geteilt ist. Die Entladungsmuster (a) und (c) bis (h) zeigen zusätzlich jeweils vordefinierte etwa 80 mJ, die sich in der Zündspule ansammeln. An diesem Punkt ist die Zündspule 10 so konfiguriert, dass eine Ladezeit von weniger als 1,2 ms verwendet wird, um auf eine maximale Energieansammlung von etwa 80 mJ in der Zündspule zu laden, wenn eine Ausgangsspannung der Batterie 11 von 12 bis 14 V geht.
Wie in 5 (a) gezeigt ist, wird das Entladungsmuster lediglich einmal erzeugt, wobei währenddessen etwa 80 mJ (81 mJ) an Energie entladen werden. Bei dem Entladungsmuster (b) wird eine Entladung lediglich einmal erzeugt, wobei währenddessen etwa 175 mJ an Energie entladen werden.
Bei dem Entladungsmuster (c) von 5 wird die Entladung zweimal erzeugt, wobei währenddessen etwa 80 mJ (80 mJ) an Energie bei der ersten Entladung entladen werden, und etwa 80 mJ (77 mJ) an Energie bei der zweiten Entladung entladen werden. In diesem Fall ist eine Ladezeit von etwa 1,2 ms zu der Zündspule 10 nach der ersten Entladung notwendig, und als ein Resultat tritt ein Intervall von 1,2 ms zwischen der ersten Entladung und der zweiten Entladung auf.
Bei dem Entladungsmuster (d) von 5 wird die Entladung erzeugt, und etwa 74 mJ an Energie werden bei der ersten Entladung entladen, und etwa 80 mJ (78mJ) an Energie werden bei der zweiten Entladung entladen. In diesem Fall ist eine Ladezeit von etwa 0,9 ms zu der Zündspule nach der ersten Entladung notwendig, sodass ein Intervall von etwa 0,9 ms zwischen der ersten und der zweiten Entladung auftritt. Die erste Entladung wird ferner beendet, bevor der Kurzschluss der Funkenentladung auftritt.
Bei dem Entladungsmuster (e) von 5 werden zwei Entladungen erzeugt, und etwa 55 mJ an Energie werden bei der ersten Entladung entladen, und etwa 80 mJ (78 mJ) an Energie werden bei der zweiten Entladung entladen. In diesem Fall ist eine Ladezeit von etwa 0,7 ms zu der Zündspule nach der ersten Entladung notwendig, sodass ein Intervall von etwa 0,7 ms zwischen der ersten und der zweiten Entladung auftritt. Bei dem Entladungsmuster (e) wird die erste Entladung beendet, bevor das Wegblasen der Funkenentladung auftritt.
Bei dem Entladungsmuster (f) von 5 werden zwei Entladungen erzeugt, und etwa 45 mJ an Energie werden bei der ersten Entladung entladen, und etwa 80 mJ (79mJ) an Energie werden bei der zweiten Entladung entladen. In diesem Fall ist eine Ladezeit von etwa 0,5 ms nach der ersten Entladung notwendig, sodass ein Intervall von etwa 0,5 ms zwischen der ersten und der zweiten Entladung auftritt. Bei dem Entladungsmuster (f) wird die erste Entladung beendet, bevor das Wegblasen der Funkenentladung auftritt.
Bei dem Entladungsmuster (g) von 5 werden zwei Entladungen erzeugt, und etwa 30 mJ an Energie werden bei der ersten Entladung entladen, und etwa 80 mJ (78 mJ) an Energie werden bei der zweiten Entladung entladen. In diesem Fall ist eine Ladezeit von etwa 0,45 ms für die Zündspule 10 nach der ersten Entladung notwendig, sodass ein Intervall von etwa 0,45 ms zwischen der ersten und der zweiten Entladung auftritt. Bei dem Entladungsmuster (g) wird die erste Entladung beendet, bevor das Wegblasen der Funkenentladung auftritt.
Bei dem Entladungsmuster (h) werden zwei Entladungen erzeugt, und etwa 20 mJ an Energie werden bei der ersten Entladung entladen, und etwa 80 mJ (78mJ) an Energie werden bei der zweiten Entladung entladen. In diesem Fall ist eine Ladezeit von etwa 0,3 ms für die Zündspule 10 nach der ersten Entladung notwendig, sodass ein Intervall von etwa 0,3 ms zwischen der ersten und der zweiten Entladung auftritt. Bei dem Entladungsmuster (h) wird die erste Entladung beendet, bevor das Wegblasen der Funkenentladung auftritt.
Eine Zuordnung einer entladenen Energie und eines Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Magergrenzwerts bei der ersten Entladung ist in 6 gezeigt. Die Entladungsmuster (d), (e) und (f), die größere Entladungsmuster als eine wirkliche Hälfte der vorbestimmten Energie (80 mJ) von Energie, die bei der ersten Entladung entladen wird, haben, haben einen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Magergrenzwert von 24,9, der sich um 0,3 auf 25,2 verglichen mit dem Entladungsmuster von (a) erhöht. Die Entladungsmuster (g) und (h), die kleinere Entladungsmuster als eine wirkliche Hälfte der vorbestimmten Energie (80 mJ), die bei der ersten Entladung entladen wird, haben, haben Luft/Kraftstoff Magergrenzwerte, die sich verglichen mit (a) fast nicht von 24,9 erhöht haben. Bei der ersten Entladung ist die entladene Energie kleiner als der vorbestimmte Wert. sodass die Auslöseflamme der ersten Entladung nicht wachsen wird. Als ein Resultat wird in Erwägung gezogen, dass die Zündfähigkeit nicht gesteigert wird.
Eine Zuordnung des Zeitintervalls zwischen der ersten Entladung und der zweiten Entladung und dem Magergrenzwert des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses der ersten und zweiten Entladungen ist in 7 gezeigt. Die Entladungsmuster (d), (e) und (f), die ein kürzeres Zeitintervall als 0,9 ms haben, haben einen Magergrenzwert des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von wirklichen 25,2, der um 0,3 von 24,9 erhöht wurde. Das Entladungsmuster (c) in 7, das ein Zeitintervall von 1,2 ms hat, ist im Gegensatz dazu verglichen mit dem Entladungsmuster von (a) fast unverändert. In diesem Fall werden sich, wenn das Zeitintervall lang ist, die Auslöseflamme, die bei der zweiten Entladung erzeugt wird, und die Auslöseflamme, die durch die erste Entladung erzeugt wird, nicht miteinander kombinieren. Als ein Resultat wird in Erwägung gezogen, dass die Zündfähigkeit nicht gesteigert werden wird.
Wie in 8 gezeigt ist, wird, wenn die Größe der Auslöseflamme der ersten Entladung ausreichend groß ist, und das Zeitintervall zwischen der ersten Entladung und der zweiten Entladung weniger als der vorbestimmte Wert ist, in Erwägung gezogen, dass sich die Auslöseflammen der jeweiligen ersten und zweiten Entladungen kombinieren werden. Sobald die Auslöseflammen, die bei den jeweiligen ersten und zweiten Entladungen erzeugt werden, kombiniert sind, wird eine Ausbreitung der Auslöseflamme, die bei der zweiten Entladung erzeugt wird, durch die Auslöseflamme der ersten Entladung gesteigert, oder die Zündfähigkeit wird durch eine gesteigerte Ausbreitung der Auslöseflammen, die bei den jeweiligen ersten und zweiten Entladungen erzeugt werden, gesteigert.
Eine Erfassung der Geschwindigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung wird als Nächstes unter Verwendung von 9 bis 12 beschrieben. 9 zeigt einen Zwischenraum G des Luft/Kraftstoff-Mischungszustands. Wie in 9 gezeigt ist, existieren freie Elektronen (Auslöseelektronen). Sobald eine hohe Spannung an den Zwischenraum G angelegt wird, erhöhen die Auslöseelektronen aufgrund des elektrischen Felds eine Geschwindigkeit und kollidieren mit neutralen Gasmolekülen. Als ein Resultat der Kollision der Auslöseelektronen und der Gasmoleküle werden Elektronen aus den Gasmolekülen ionisiert, und positive Ionen werden erzeugt (α Arbeitseffekt). Die erzeugten positiven Ionen werden zusätzlich zu der Hauptelektrode angezogen, wenn eine negative Spannung angelegt ist, und Sekundärelektronen werden von der Hauptelektrode 31 als ein Resultat der Kollision mit der Hauptelektrode 31 entladen (γ Arbeitseffekt).
Sowie der Alphaeffekt in einem Raum um die Mittelelektrode 31 herum erzeugt wird, erhöht sich eine Dichte der positiven Ionen um die Mittelelektrode 31 herum. Wenn sich die positiven Ionen um die Mittelelektrode herum erhöhen, erhöht sich die elektrische Feldstärke zwischen der Hauptelektrode 31 und den Plus-Ionen, die nahe der Mittelelektrode existieren. Als ein Resultat wird ein Elektronenlawinenphänomen stimuliert, und die Funkenentladung in dem Zwischenraum G wird somit erzeugt.
An diesem Punkt wird, wenn die Entladung wiederholt erzeugt wird, und eine große Zahl der Auslöseelektroden in dem Zwischenraum G aufgrund der vorausgehenden Entladung verbleibt, eine Ionisation von Gasmolekülen beschleunigt, und eine Elektronenlawine tritt ohne Weiteres verglichen damit, wenn die Auslöseelektronen von der Entladung nicht verbleiben, von einem Punkt des Anlegens der hohen Spannung bis zu dem Punkt, bei dem die Funkenentladung erzeugt wird, auf. Als ein Resultat wird der Isolationsdurchschlag in dem Zwischenraum G ohne Weiteres erzeugt, und die Entladung wird somit als ein weiteres Resultat ohne Weiteres erzeugt. Wenn genauer gesagt die gleiche Spannung an den Zwischenraum G angelegt wird, tritt, je niedriger die Geschwindigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung ist, die Elektronenlawine umso leichter auf. Je niedriger die Geschwindigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung ist, umso niedriger ist ferner ein Wert der Spannung (das heißt einer Auslöseentladungsspannung), die an einem Auslösepunkt der Entladungskapazität in dem Zwischenraum G oder an dem Auslösepunkt der Funkenentladung erzeugt wird.
An diesem Punkt ist die ECU 20, die der Geschwindigkeitsdetektor (Strömungsgeschwindigkeitsdetektor) bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist, konfiguriert, um sowohl den Fluss als auch das Abschalten des Primärstroms 11 zu betreiben, und um basierend auf der Basis einer Größe der Entladungsauslösespannung zu der Zündkerze 3 aufgrund des Abschaltens des Primärstroms 11 die Strömungsgeschwindigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung zu erfassen.
In 10 sind ein Zeitdiagramm eines Drucks P der Verbrennungskammer und eine Änderung des Zündsignals IGT eines ersten Betriebszyklus der Maschine gezeigt. Der erste Betriebszyklus ist aus einem Einlassverfahren, einem Verdichtungsverfahren, einem Verbrennungsverfahren und einem Auslassverfahren konfiguriert.
Bei dem Betriebszyklus verringert sich durch Bewegen von dem Auslasstakt zu dem Einlasstakt der Druck P. Der Kolben steigt danach bei dem Verdichtungstakt, wodurch die Luft/Kraftstoff-Mischung verdichtet wird und sich der Druck P erhöht. Zu der Zeit TA während des Verdichtungstakts wird das Zündsignal IGT eingeschaltet, und die Primärspule 10a wird geladen, wobei an diesem Punkt die Sekundärspannung V2 (Ein-Spannung) erzeugt wird. Zu einer Zeit TB während des Verdichtungstakts wird das Zündsignal IGT ausgeschaltet, und eine umgekehrte Polarität einer hohen Sekundärspannung wird erzeugt. Die Zündkerze 30 wird durch den Isolationsdurchschlag bei dem Zwischenraum G ausgelöst.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird eine kapazitive Entladung oder eine Zündentladung durch wiederholtes Ein- und Ausschalten des Funkenzündsignals vor der Auslösezeit einer Zündung bei dem Verdichtungstakt erzeugt. Die Luft/Kraftstoff-Geschwindigkeit wird als Nächstes basierend auf der Größe der Sekundärspannung V2 erfasst, wenn die kapazitive Entladung der Zündentladung erzeugt wird.
Eine Änderung der Sekundärspannung V2, wenn das Zündsignal IGT vor der Auslösezeit der Zündung wiederholt ein und ausgeschaltet wird, ist in 11 und 12 gezeigt. 11 zeigt genauer gesagt die Änderung der Sekundärspannung V2, wenn die Strömungsgeschwindigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung niedrig ist (5 m/s), und 12 zeigt eine Änderung der Sekundärspannung V2, wenn die Geschwindigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung hoch ist (20 m/s).
In dem Fall, in dem die Geschwindigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung niedrig ist (5 m/s), ist eine erste Entladungsauslösespannung etwa 12 kV, eine zweite Entladungsauslösespannung ist etwa 8 kV, eine dritte Entladungsauslösespannung ist etwa 6 kV und eine vierte Entladungsauslösespannung ist etwa 5 kV, wie es in 11 gezeigt ist. In dem Fall, in dem die Geschwindigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung hoch ist (20 m/s), ist eine erste Entladungsauslösespannung etwa 12 kV, eine zweite Entladungsauslösespannung ist etwa 12 kV, eine dritte Entladungsauslösespannung ist etwa 10 kV und eine vierte Entladungsauslösespannung ist etwa 10 kV, wie es in 12 gezeigt ist. Das heißt, der Absolutwert der Sekundärspannung V2 ist in 12 höher als in 11. Der Absolutwert der Sekundärspannung ist genauer gesagt nach der zweiten Entladung (Entladungsauslösespannung) größer, wenn die Luft/Kraftstoff-Geschwindigkeit höher ist, das heißt 20 m/s (Meter pro Sekunde), als nach der zweiten Entladung (11), wenn die Luft/Kraftstoff-Geschwindigkeit niedrig ist, das heißt 5 m/s. Eine Erfassung der Geschwindigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung wird somit basierend auf dem Absolutwert der Sekundärspannung V2 (Entladungsauslösespannung) nach der zweiten Entladung ermöglicht.
Effekte des ersten Ausführungsbeispiels sind als Nächstes beschrieben.
In einem Fall, dass die Geschwindigkeit die vorbestimmte erste Schwelle überschreitet, tritt das Wegblasen bei der Zündkerze aufgrund der Luftströmung ohne Weiteres auf. Sobald die Zündentladung zerstreut ist, wird eine Zündentladung zwischen den Elektroden der Zündkerze 30 erneut erzeugt. Die Funkenentladung leistet aufgrund des großen Wärmeverlustes, der durch die Wärmeleitung zu der Zündkerze 30 bewirkt wird, wenn die Zündentladung und der kapazitive Funken die Auslöseflamme erneut erzeugen, einen niedrigen Beitrag zu der Zündung. An diesem Punkt ist, wenn Energie in der Zündspule 10 verbleibt (das heißt, bevor eine gesamte Energie, die sich in der Zündspule 10 angesammelt hat, entladen wird), die Zündspule 10 konfiguriert, derart, dass die erste Entladung beendet wird, und eine erneute Erzeugung der Entladung erzeugt wird, nachdem sich die Energie in der Zündspule 10 angesammelt hat.
Durch Beenden der ersten Entladung ist nebenbei bemerkt eine Energie, die sich in der Zündspule 10 angesammelt hat, für die zweite Entladung verwendbar. Die Energie, die sich in der Zündspule 10 angesammelt hat, ist als eine Folge für eine Zündung effizient verwendbar, und die Ladedauer für die zweite Entladung verringert sich durch Nutzen der in der Zündspule 10 angesammelten Energie. Das Intervall zwischen der ersten und der zweiten Entladung wird genauer gesagt kürzer, und die Auslöseflammen, die bei der jeweiligen ersten und zweiten Entladung erzeugt werden, können sich kombinieren, was eine Zündfähigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung steigert. Es wird zusätzlich eine kürzere Zeitdauer von der ersten Auslöseentladung bis zu dem Abschluss der zweiten Entladung erlangt, und die Mehrzahl von Zündpulsen kann selbst dann durchgeführt werden, wenn die Drehgeschwindigkeit der Maschine hoch ist, und die Auslöseverbrennungsdauer kurz ist.
Die gleiche Menge an Energie, die sich bei der Auslösung der ersten Entladung in der Zündspule 10 angesammelt hat (vorbestimmte Energie), sammelt sich zusätzlich bei der Auslösung der zweiten Entladung an. Die Größe der Flamme, die bei der zweiten Entladung erzeugt wird, kann erhöht werden, und eine Zündfähigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung kann gesteigert werden. An diesem Punkt ist die vorbestimmte Energie als eine maximale Energie (fixierter Wert) eingestellt, die sich in der Zündspule 10 ansammeln darf.
Sobald die Luft/Kraftstoff-Mischung gezündet ist, erhöht sich die Verbrennung mit der Geschwindigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung. Wenn die Geschwindigkeit die zweite Schwelle (höher als die erste Schwelle) überschreitet, wird lediglich eine erste Entladung durchgeführt werden. Das Verbrennungsniveau der Luft/Kraftstoff-Mischung wird beibehalten, und eine Ermüdung der Zündkerze 30 ist verhinderbar.
Wenn andererseits die Geschwindigkeit unter die vorbestimmte Schwelle fällt, existiert eine Zerstreuung der Funkenentladung, die durch die Luftströmung bewirkt wird, fast nicht. In diesem Fall wird die gesamte vorbestimmte Energie, die sich in der Zündspule 10 angesammelt hat, verwendet, und die erste Entladung wird durchgeführt.
Durch lediglich Fordern einer kleineren Menge an angesammelter Energie als die vorbestimmte Energie für die zweite Entladung wird eine kürzere Ladedauer für die zweite Entladung erlangt. Als ein weiteres Resultat ist ferner das Intervall zwischen der ersten Entladung und der zweiten Entladung kürzer, und die Auslöseflammen, die bei der ersten bzw. zweiten Entladung erzeugt werden, werden kombiniert. Die Zündfähigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung wird somit gesteigert. Ein kürzerer Zeitraum von der ersten Auslöseentladung bis zu dem Abschluss der zweiten Entladung wird zusätzlich erlangt, und die Mehrzahl von Zündpulsen kann selbst dann durchgeführt werden, wenn die Geschwindigkeit der Maschine hoch ist und die Auslöseverbrennungsdauer kurz ist.
Wenn die Länge der Auslöseverbrennungsdauer lang ist, was den Betrieb von zwei Entladungen unter Verwendung der vorbestimmten Energie ermöglicht, wird die erste Entladung unter Verwendung der gesamten vorbestimmten Energie, die sich in der Zündspule 10 angesammelt hat, erzeugt. Die vorbestimmte Energie sammelt sich zusätzlich in der Zündspule 10 an, und die zweite Ladung wird durchgeführt. Bei der Konfiguration werden unter solchen Bedingungen einer niedrigen Geschwindigkeit und eines Entladungswegs, der sich nur schwer streckt, der gesamte Wert der Entladungsenergie und die Entladungszeit der ersten Entladung maximiert, und die Zündfähigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung wird gesteigert.
Die elektrische Ladung bei der Zündentladung wird nur schwer mit einer langsameren Luftströmung der Luft/Kraftstoff-Mischung durchgeführt, wobei als ein Resultat die elektrische Entladung dazu tendiert, ohne Weiteres zu verbleiben, nachdem die Entladung abgeschlossen wurde. Wenn in diesem Fall der Betrieb der Entladung wiederholt durchgeführt wird, verringert sich die Sekundärspannung V2 nach der zweiten Entladung. In dieser Hinsicht ist die Zündvorrichtung so konfiguriert, dass die Geschwindigkeit der Luftströmung bei der Luft/Kraftstoff-Mischung basierend auf der Größe der Sekundärspannung V2 erfasst wird, die mit dem Auffangen des Primärstroms 11 bei dem Verdichtungstakt, der die Auslösezeit einer Zündung aufweist, auftritt. Die Versorgung mit und die Unterbrechung des Primärstroms 11 werden durch Ein- und Ausschalten des Schaltelements 13 durchgeführt. Auf diese Weise wird durch ein Erfassen der Geschwindigkeit in dem Verdichtungstakt während der Auslösung der Zündung eine verbesserte Zündsteuerung ermöglicht, die basierend auf der Geschwindigkeit durchgeführt wird, da der erfasste Wert der Geschwindigkeit und eine tatsächliche Geschwindigkeit, die während einer Zündung implementiert wird, hinsichtlich des Werts nahe sind. Während einer Dauer, während der ein Vergleichsdruck niedrig ist, beispielsweise 60° vor einem oberen Totpunkt (TDC, TDC = Top Dead Center), und durch wiederholtes Fortsetzen der Entladung kann eine niedrige Sekundärentladung beibehalten werden, und die Funkenentladung kann mit einer Sicherheit selbst dann ermöglicht werden, wenn der Druck hoch ist, beispielsweise nahe dem oberen Totpunkt.
Bei der beschriebenen Konfiguration wird die erste Entladung durch Zulassen des Primärstroms 11 beendet, bevor der Sekundärstrom I2 den Wert erreicht, für den vorhergesagt ist, dass das Wegblasen der Funkenentladung auftritt. Gemäß der Konfiguration wird ein wiederholtes Auftreten des Wegblasens der Funkenentladung unterdrückt. Als eine Folge kann eine Unterdrückung eines Wärmeverlusts aufgrund einer Wärmeleitung zu der Zündkerze 30, die durch eine erneute Erzeugung des entladenen Funkens um die Zündkerze 30 herum bewirkt wird, erlangt werden.
Die Schwelle des Sekundärstroms I2, die verwendet wird, um das Wegblasen der Funkenentladung zu bestimmen, wird zusätzlich mit der Erhöhung der Geschwindigkeit größer eingestellt. Als ein Resultat kann die Primärentladung mit einer höheren Sicherheit beendet werden, bevor ein Wegblasen der Funkenentladung auftritt. Ein kürzerer Zeitraum von der ersten Auslöseentladung bis zu dem Abschluss der zweiten Entladung wird zusätzlich erlangt, und die Mehrzahl von Zündpulsen wird selbst dann ermöglicht, wenn die Geschwindigkeit der Maschine hoch ist und die Auslöseverbrennungsdauer kurz ist.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Die erste Entladung wird beendet, bevor das Wegblasen der Funkenentladung auftritt (das heißt, dass eine Energie in der Zündspule 10 verbleibt). Die Zündmuster, die in 4 (a) gezeigt sind, werden angeglichen, wenn sich die vorbestimmte Energie in der Zündspule 10 angesammelt hat, die Zündmuster, die in 4 (a) zu der Entladung einer erneuten Erzeugung gezeigt sind, können jedoch modifiziert sein. Die Konfiguration, dass die erste Entladung beendet wird, bevor das Wegblasen der Funkenentladung auftritt, und eines Zündmusters, bei dem ein Betrieb der Entladung einer erneuten Erzeugung durchgeführt wird, nachdem sich eine niedrigere Menge an Energie als die vorbestimmte Energie in der Zündspule 10 angesammelt hat, kann genauer gesagt angewendet werden.
Wie ähnlich in 5 (c) werden in 13 (a) zwei Entladungsmuster durchgeführt, bei denen etwa 80 mJ an Energie für sowohl die erste als auch die zweite Entladung entladen werden. Nach der ersten Entladung wird etwa 1 ms eines Ladens der Zündspule 10 benötigt, und als ein Resultat tritt etwa ein 1-ms-Intervall zwischen der ersten Entladung und der zweiten Entladung auf.
Wie ähnlich in 5 (d) erzwingt das Entladungsmuster, das in 13 (b) gezeigt ist, zwei Entladungsmuster, bei denen etwa 75 mJ bei der ersten Entladung entladen werden, und etwa 80 mJ an Energie bei der zweiten Entladung entladen werden. Nach der ersten Entladung werden etwa 0,8 ms eines Ladens der Zündspule 10 benötigt, sodass etwa ein 0,8-ms-Intervall zwischen der ersten Entladung und der zweiten Entladung auftritt. Bei dem in 13 (b) gezeigten Entladungsmuster wird die erste Entladung an einem Punkt beendet, bei dem der Absolutwert des Sekundärstroms I2 den vorbestimmten Strom (Wert) von 50 mA erreicht, bevor das Wegblasen der Funkenentladung auftritt.
Das in 13 (c) gezeigte Entladungsmuster erzwingt zwei Entladungen, bei denen etwa 75 mJ und etwa 40 mJ an Energie bei der ersten bzw. der zweiten Entladung entladen werden. Nach der ersten Entladung wird eine Ladezeit von etwa 0,4 ms zu der Zündspule 10 benötigt, und als ein Resultat tritt somit etwa ein 0,4-ms-Intervall zwischen der ersten und der zweiten Entladung auf. Bei dem in 13 (c) gezeigten Entladungsmuster wird ferner die erste Entladung an einem Punkt beendet, bei dem der Absolutwert des Sekundärstroms I2 den vorbestimmten Strom 50 mA erreicht, bevor das Wegblasen der Funkenentladung auftritt. Eine niedrigere Menge an Energie als die vorbestimmte Energie (Entladungsenergie von 40 mJ) sammelt sich danach in der Zündspule 10 an, und ein Betrieb der Entladung wird durchgeführt.
Wie ähnlich in 5 (b) wird lediglich eine einzelne Entladung bei dem Entladungsmuster, das in 13 (d) gezeigt ist, durchgeführt. Bei der Entladung werden etwa 160 mJ an Energie entladen.
Der EGR-begrenzende Wert jedes Entladungsmusters wird verglichen. Der EGR-begrenzende Wert bezieht sich auf ein variables Verhältnis des mittleren Effektivdrucks ein EGR-Verhältnis eines oberen Grenzwerts, das niedriger als der vorbestimmte Wert (beispielsweise 3%) ist. Der höhere EGR-begrenzende Wert bedeutet nicht nur eine höhere Verbrennbarkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung, sondern ferner eine höhere Zündfähigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung. Bei einer Konfiguration, bei der lediglich eine Entladung von 80 mJ betrieben wird, ist der EGR-begrenzende Wert lediglich 27,8%. Der EGR-begrenzende Wert des Entladungsmusters, das in 13 (a) gezeigt ist, ist 28,2%, und die EGR-begrenzenden Werte der Entladungsmuster, die in 13 (b), (c) bzw. 13 (d) gezeigt sind, sind 28,4%, 28,6% bzw. 28,8%.
Als ein Resultat wird die erste Entladung beendet, bevor das Wegblasen der Funkenentladung auftritt (das heißt, dass eine Energie in der Zündspule 10 verbleibt), und ferner nachdem sich eine kleinere Menge an Energie als die Energie, die sich an dem Auslösepunkt der ersten Entladung angesammelt hat, in der ersten Zündspule 10 angesammelt hat. Der EGR-begrenzende Wert wird somit bei dem Zündmuster (13 (c)) der erneut erzeugten Entladung bedeutsam gesteigert. Das heißt, es kann nicht nur die Zündfähigkeit der Zündkerze 30, sondern ferner eine Stabilität der Maschinenausgabe erhalten werden.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist die ECU 20 der Geschwindigkeitsdetektor (Strömungsgeschwindigkeit), der die Erzeugung eines alternativen bzw. wechselnden Stroms bei dem Einlasstakt direkt vor dem Verdichtungstakt durch wiederholtes Ein- und Ausschalten des Zündsignals IGT ermöglicht, wodurch die kapazitive Entladung oder die Funkenentladung bei der Zündspule 10 erzeugt wird. Der Verdichtungstakt umfasst den Auslösepunkt der Zündung 10. Die Geschwindigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung wird somit auf der Basis einer erzeugten Frequenz der Entladung erfasst.
Eine Änderung der Sekundärspannung V2 ist in 14 (A) gezeigt, und eine Änderung des Sekundärstroms I2 ist in 14 (B) gezeigt, wenn ein alternativer Strom angelegt ist. Die ECU 20 ist konfiguriert, um das Auftreten einer Entladung zu bestimmen, wenn der Absolutwert des Sekundärstroms I2 den vorbestimmten Wert überschreitet. Die ECU 20 gewinnt genauer gesagt basierend auf dem Sekundärstrom I2, der zu der Zündkerze 30 fließt, der durch die kapazitive Entladung oder die Funkenentladung bewirkt wird, die kapazitive Entladung oder die Erzeugungsfrequenz der Funkenentladung der Zündkerze 30. Die Geschwindigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung wird zusätzlich basierend auf der gewonnenen Entladung oder der Erzeugungsfrequenz der Funkenentladung erfasst.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
Die ECU 20 ist der Geschwindigkeitsdetektor (Strömungsgeschwindigkeitsdetektor) gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel bis zu dem sechsten Ausführungsbeispiel und erfasst basierend auf dem Sekundärstrom I2 der ersten Entladung, der Sekundärspannung V2 oder der Primärspannung V1 die Geschwindigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung. 15 zeigt einen Kurvenverlauf des Sekundärstroms I2 und der Sekundärspannung V2, wenn die Geschwindigkeit niedrig ist (gestrichelte Linie), und wenn bei der ersten Entladung die Geschwindigkeit hoch ist (durchgezogene Linie).
Eine Größe eines Widerstands des Entladungswegs (Entladungswiderstand) ändert sich für die Entladung während einer Auslöseverbrennungszeitdauer. Das heißt, die Größe des Entladungswiderstands erhöht sich mit der Länge des Entladungswegs. Da sich zusätzlich der Entladungsweg mit einer Erhöhung der Luft/Kraftstoff-Geschwindigkeit streckt, erhöht sich ferner die Größe des Entladungswiderstands. In dieser Hinsicht wird bei dem vierten Ausführungsbeispiel die Geschwindigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung basierend auf der Größe des Entladungswiderstands der ersten Entladung während der Auslöseverbrennungszeitdauer erfasst.
Wie in 15 gezeigt ist, wird eine Zeitdauer eines Beibehaltens der Entladung gemäß einer höheren Geschwindigkeit und einem größeren Entladungswiderstand kürzer. Die ECU 20 erfasst eine Zeitlänge, die dafür gebraucht wird, dass der Absolutwert des Sekundärstroms I2 den vorbestimmten Strom erreicht, und erfasst basierend auf dem erfassten Wert die Geschwindigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung.
(Fünftes Ausführungsbeispiel)
Das leichte Auftreten des Funkenentladungskurzschlusses ändert sich gemäß der Geschwindigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung für die Entladung während der Auslöseverbrennungszeitdauer. Ein Auftreten der kurzgeschlossenen Funkenentladung erhöht sich genauer gesagt mit der Erhöhung der Geschwindigkeit. Wie in 15 gezeigt ist, ändert sich der Fluss des Sekundärstroms I2 mit dem Auftreten der kurzgeschlossenen Funkenentladung. Die ECU gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel erfasst basierend auf dem Sekundärstrom I2 eine Zeit, bis der Kurzschluss auftritt, und erfasst basierend auf einem erfassten Wert die Geschwindigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung.
Sobald der Kurzschluss der Funkenentladung auftritt, ändert sich die Sekundärspannung V2. Das heißt, die Zeit, bis der Kurzschluss der Funkenentladung auftritt, wird basierend auf der Sekundärspannung V2 erfasst, und die Geschwindigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung wird ebenfalls basierend auf dem erfassten Wert erfasst. Da jedoch die Sekundärspannung V2 ausgesprochen hoch ist, wird eine Erfassung der Sekundärspannung V2 schwierig, wenn die Entladung bei der Zündkerze 30 erzeugt wird. An diesem Punkt wird die Zeit, bis der Kurzschluss der Entladung auftritt, basierend auf der Primärspannung V1, in der sich die Sekundärspannung V2 widerspiegelt, erfasst, und die Geschwindigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung wird basierend auf dem erfassten Wert erfasst.
(Sechstes Ausführungsbeispiel)
Wie bei dem vierten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, erhöht sich als ein Resultat des gestreckten Entladungsweges, der durch die Luftströmung bewirkt wird, der Entladungswiderstand gemäß der erhöhten Geschwindigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung. Als ein weiteres Resultat erhöht sich ferner die Größe der Sekundärspannung V2 der Zündspule mit der Geschwindigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung, wie es in 15 gezeigt ist. Die Geschwindigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung wird genauer gesagt basierend auf der Größe der Sekundärspannung V2 erfasst.
Da jedoch die Sekundärspannung V2 ausgesprochen hoch ist, ist es schwierig, die Sekundärspannung V2 zu erfassen, wenn die Entladung erzeugt wird. An diesem Punkt erfasst die ECU 20 basierend auf der Primärspannung V1, in der sich die Sekundärspannung V2 widerspiegelt, die Geschwindigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung. Die ECU 20 des sechsten Ausführungsbeispiels ist zusätzlich konfiguriert, um den Wert der Primärspannung V1 während einer vorbestimmten Dauer zu integrieren, und die Geschwindigkeit der Strömung der Luft/Kraftstoff-Mischung basierend auf dem integrierten Wert zu erfassen. Durch Verwenden des integrierten Werts wird selbst durch Verwenden der Primärspannung V1, in der sich die Sekundärspannung V2 widerspiegelt, die Erfassung der Geschwindigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung mit einer guten Genauigkeit ermöglicht.
(Andere Ausführungsbeispiele)
Bei den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Zündvorrichtung konfiguriert, sodass ein Betrieb von einer oder zwei kontinuierlichen Entladungen bei der Zündkerze während der Auslöseverbrennungsdauer durchgeführt wird. Die beschriebene Konfiguration kann jedoch so modifiziert sein, dass mehr als drei Entladungen durchgeführt werden.
Die Konfiguration gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschreibt ein Vorsehen einer kleineren Menge an Energie als die vorbestimmte angesammelte Energie während der Auslösung der ersten Entladung. Als ein Resultat kann ein Verkürzen einer Ladezeit für die zweite Entladung realisiert werden, die beschriebene Konfiguration kann jedoch weggelassen sein. Auf die gleiche Weise kann ferner eine Konfiguration, bei der lediglich der Betrieb einer ersten Entladung durchgeführt wird, unter den Bedingungen, dass die Geschwindigkeit die zweite Schwelle (das heißt, mehr als die erste Schwelle) überschreitet, ebenfalls weggelassen sein.
Die Konfiguration, bei der der Bestimmungswert des Sekundärstroms I2 verwendet wird, um das Wegblasen der Funkenentladung zu bestimmen, und der auf einen großen Wert mit der Erhöhung der Geschwindigkeit eingestellt wird, kann weggelassen sein. Das heißt, die Schwelle des Sekundärstroms I2, die verwendet wird, um das Wegblasen der Funkenentladung zu bestimmen, kann ein fixierter Wert sein.
Wenn die Geschwindigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung höher als die erste Schwelle ist, kann die Konfiguration so modifiziert sein, dass die erste Entladung beendet wird, bevor durch einen Vergleich des Sekundärstroms I2 und des Bestimmungswerts der erfasste Wert des Sekundärstroms I2 den Bestimmungswert erreicht. Das heißt, wenn die Geschwindigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung höher als die erste Schwelle ist, dann kann eine Konfiguration, bei der die Entladung, wobei eine Energie in der Zündspule 10 verbleibt, durch eine Reduzierung einer vorbestimmten Zeit oder einen vorbestimmten Prozentsatz von einem Standardwert der ersten Entladung beendet wird, angewendet werden.
Bezugszeichenliste

10: Zündspule
10a: Primärspule
10b: Sekundärspule
20: ECU
30: Zündkerze

Claims

Zündvorrichtung einer Verbrennungsmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündvorrichtung folgende Merkmale aufweist: eine Zündspule (10), die mit einer Primärspule (10a) und einer Sekundärspule (10b) versehen ist; eine Zündkerze (30), die durch ein Abschalten eines Primärstroms (I1), nachdem die Primärspule (10a) mit dem Primärstrom (I1) versorgt wurde, um durch eine Sekundärspannung (V2), die durch die Sekundärspule (10b) erzeugt wird, eine Zündentladung zu erzeugen, eine verbrennbare Luft/Kraftstoff-Mischung zündet; eine Steuerung (20, 14, 13), die konfiguriert ist, um eine Mehrzahl von kontinuierlichen Entladungen bei der Zündkerze (30) während einer Auslöseverbrennungsdauer durchzuführen, die eine Dauer von einer Auslösezeit der Zündung, bis ein Verbrennungsverhältnis des Kraftstoffs, der in der verbrennbaren Luft/Kraftstoff-Mischung enthalten ist, einen vorbestimmten Wert erreicht hat, ist, und einen Geschwindigkeitsdetektor, der eine Strömungsgeschwindigkeit der verbrennbaren Luft/Kraftstoff-Mischung erfasst, wobei die Steuerung (20. 14, 13) konfiguriert ist, um die erste Entladung durch Versorgen mit dem Primärstrom (I1), während eine Energie in der Zündspule (10) für die erste Entladung, die bei der Zündkerze (30) erzeugt wird, die von der Auslösezeit der Zündung ausgelöst wird, verbleibt, zu beenden, wenn die Strömungsgeschwindigkeit, die durch den Geschwindigkeitsdetektor erfasst wird, eine vorbestimmte erste Schwelle überschreitet, und eine zweite Entladung danach durch Abschalten des Primärstroms implementiert ist, wobei ferner die Steuerung (20, 14, 13) konfiguriert ist, um die vorbestimmte Energie in der Zündspule (10) von dem Auslösepunkt der Zündung durch eine Versorgung mit dem Primärstrom (I1) anzusammeln, wobei die erste Entladung durch kontinuierliches Abschalten des Primärstroms (I1) kontinuierlich erzeugt wird (S603), bis die vorbestimmte Energie verbraucht ist (S604), wenn die Strömungsgeschwindigkeit, die durch den Geschwindigkeitsdetektor erfasst wird, als niedriger als die vorbestimmte erste Schwelle erfasst wird (S602), und die zweite Entladung danach bei der Zündkerze (30) durch ein Abschalten des Primärstroms (I1) erzeugt wird (S607), wenn sich eine kleinere Menge an Energie als die vorbestimmte Energie in der Zündspule (10) angesammelt hat (S606).
Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündspule (10) eine vorbestimmte Menge an Energie zu der Auslösezeit der Zündung durch die Versorgung mit dem Primärstrom (I1) ansammelt, wobei der Primärstrom (I1) an einem Punkt abgeschaltet wird, an dem sich die vorbestimmte Menge an Energie in der Zündspule (10) angesammelt hat, wenn die erfasste Strömungsgeschwindigkeit, die durch den Geschwindigkeitsdetektor erfasst wird, die vorbestimmte erste Schwelle überschreitet, nachdem die erste Entladung beendet wurde, und die zweite Entladung erzeugt wird, wenn der Primärstrom (I1) abgeschaltet ist.
Zündvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (20, 14, 13) konfiguriert ist, um die Dauer von der Auslösezeit der Zündung bis zu der Beendigung der ersten Entladung in einem Fall, in welchem die Strömungsgeschwindigkeit, die bei dem Geschwindigkeitsdetektor erfasst wird, als höher als ein vorbestimmter Wert erfasst wird (S503), zu verkürzen, wobei im Vergleich dazu in einem Fall, in welchem die Strömungsgeschwindigkeit als niedriger als der vorbestimmte Wert erfasst wird, die Steuerung (20, 14, 13) die Dauer von der Auslösezeit der Zündung bis zu der Beendigung der ersten Entladung nicht verkürzt (S502).
Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (20, 14, 13) konfiguriert ist, um die erste Entladung durch kontinuierliches Abschalten des Primärstroms (I1) kontinuierlich zu erzeugen (S603), bis die vorbestimmte Energie bei der ersten Entladung verbraucht wurde (S604), selbst wenn die Strömungsgeschwindigkeit, die durch den Geschwindigkeitsdetektor erfasst wird, als niedriger als die vorbestimmte erste Schwelle erfasst wird (S602), wenn eine Länge der Auslöseverbrennungsdauer länger als eine vorbestimmte dritte Schwelle ist, und mit dem Primärstrom (I1) danach solange zu versorgen (S605), bis sich die vorbestimmte Energie in der Zündspule (10) angesammelt hat, wobei an diesem Punkt die Versorgung mit dem Primärstrom (I1) abgeschaltet wird, und eine zweite Entladung erzeugt wird (S607).
Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (20, 14, 13) konfiguriert ist, um lediglich eine erste Entladung zu erzeugen (S803), wenn die Strömungsgeschwindigkeit eine zweite Schwelle während der Auslöseverbrennungszeitdauer überschreitet (S802).
Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (20, 14, 13) konfiguriert ist, um die Versorgung mit dem Primärstrom (I1) und das Abschalten des Primärstroms (I1) selektiv während entweder einem Verdichtungstakt der Verbrennungsmaschine oder einem Einlasstakt zu betreiben, wobei der Einlasstakt unmittelbar vor dem Verdichtungstakt auftritt, der Verdichtungstakt der Verbrennungsmaschine die Auslösezeit der Zündpulse aufweist, und die Steuerung (20, 14, 13) die Strömungsgeschwindigkeit basierend auf einem Strom, der zu der Zündkerze (30) fließt, erfasst, wobei der Strom durch entweder eine kapazitive Entladung oder eine Funkenentladung zu der Zündkerze (30) fließt, wobei die kapazitive Entladung und die Funkenentladung durch entweder eine Spannung, die an der Zündkerze (30) erzeugt wird, oder ein Abschalten des Primärstroms (I1) bei der Zündkerze (30) erzeugt werden.
Zündvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (20, 14, 13) konfiguriert ist, um die Versorgung mit dem Primärstrom (I1) und das Abschalten des Primärstroms (I1) während des Verdichtungstakts vor der Auslösezeit der Zündung wechselnd zu betreiben, wobei der Geschwindigkeitsdetektor basierend auf entweder der kapazitiven Entladung, die aufgrund des Abschaltens des Primärstroms (I1) auftritt, oder der Spannung, die an der Zündkerze (30) während des Auslösezeitpunkts der Funkenentladung erzeugt wird, die Strömungsgeschwindigkeit erfasst.
Zündvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (20, 14, 13) konfiguriert ist, um entweder die Versorgung mit dem Primärstrom (I1) oder das Abschalten des Primärstroms (I1) bei einer Mehrzahl der Einlasstakte durchzuführen, wobei der Geschwindigkeitsdetektor basierend auf entweder der kapazitiven Entladung, die während des Abschaltens des Primärstroms (I1) auftritt, oder des Stroms, der zu der Zündkerze (30) aufgrund der Funkenentladung fließt, entweder eine erzeugte Frequenz der kapazitiven Entladung oder eine erzeugte Frequenz der Funkenentladung bei der Zündkerze (30), was aufgrund des Abschaltens des Primärstroms auftritt, gewinnt, und die Strömungsgeschwindigkeit auf der Basis von entweder der erzeugten Frequenz der kapazitiven Entladung oder der erzeugten Frequenz der Funkenentladung erfasst.
Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Geschwindigkeitsdetektor basierend auf dem Strom, der in der Zündkerze (30) während der ersten Entladung fließt, die Strömungsgeschwindigkeit erfasst.
Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Geschwindigkeitsdetektor die Strömungsgeschwindigkeit auf der Basis der Spannung, die an der Primärspule (10a) während der ersten Entladung erzeugt wird, erfasst.
Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (20, 14, 13) konfiguriert ist, um durch Versorgen mit dem Fluss des Primärstroms (I1), bevor ein Bestimmungswert des Stroms, der in der Sekundärspule (10b) fließt, erreicht wird, die erste Entladung zu beenden, wobei der Bestimmungswert ein Wert ist, der ein Auftreten eines Wegblasens der Funkenentladung vorhersagt.
Zündvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (20, 14, 13) konfiguriert ist, derart, dass der Bestimmungswert einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit entspricht, wobei die Steuerung (20, 14, 13) den Bestimmungswert einstellt, um mit der Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit, die durch den Geschwindigkeitsdetektor erfasst wird, größer zu sein.