DE10255583A1

DE10255583A1 - Fehlzündungsdetektionsvorrichtung für Explosionsmotor

Info

Publication number: DE10255583A1
Application number: DE10255583A
Authority: DE
Inventors: Takahiko Inada; Kimihiko Tanaya
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-05-27
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2003-12-18
Anticipated expiration: 2022-11-29
Also published as: DE10255583B4; JP3579404B2; JP2003343411A; US6752004B2; US20030217587A1

Abstract

Eine Fehlzündungsdetektionsvorrichtung für einen Explosionsmotor ist in der Lage, das Auftreten von Verbrennung oder Fehlzündung in jedem Zylinder der Maschine exakt festzustellen, selbst wenn ein Ionenstrom, der einem Leckstrom überlagert ist, monoton sinkt, und somit keine Periode oder keinen Bereich zur Verfügung stellt, wo der Ionenstrom steigt. Ein Ionenstromdetektor (3) detektiert ein Ionenstromsignal, das einem Ionenstrom entspricht, der erzeugt wird, wenn ein Luft-Kraftstoffgemisch in jeder Verbrennungskammer der Maschine verbrennt. Ein Gradientendetektor (6, 7, 8) detektiert nach Zündung des Luft-Kraftstoffgemischs einen ersten Gradienten des Ionenstromsignals in ersten Detektionsintervallen und einen zweiten Gradienten des Ionenstromsignals in zweiten Detektionsintervallen, die länger sind als die ersten Detektionsintervalle. Eine Feststellung bezüglich Verbrennung oder Fehlzündung in jeder Verbrennungskammer wird, basierend auf den ersten und zweiten Gradienten, gemacht.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fehlzündungsdetektionsvorrichtung für einen Explosionsmotor, welche in der Lage ist, Verbrennung und Fehlzündung in Zylindern eines Motors anhand einer Änderung in der Menge an Ionen zu entdecken, welche durch die Verbrennung eines Luft- Kraftstoffgemischs entstehen.

2. Beschreibung verwandten Stands der Technik

Es ist allgemein bekannt, dass Ionen erzeugt werden, wenn ein Luft-Kraftstoffgemisch in Zylindern (d. h. Verbrennungskammern) eines Explosionsmotors verbrannt oder gezündet wird. Somit können unter Verwendung einer in jedem Zylinder angeordneten Sonde, der eine Hochspannung als Vorspannung eingeprägt ist, die so erzeugten Ionen als ein Ionenstrom beobachtet werden, dessen Größenordnung der Menge an erzeugten Ionen entspricht. Dies bedeutet, dass das Auftreten von Verbrennung oder Fehlzündung in all den Zylindern individuell detektiert oder festgestellt werden kann, indem die Anwesenheit oder Abwesenheit solch eines Ionenstroms detektiert wird.

Jedoch kann manchmal Ruß als Ergebnis einer Verbrennung des Luftkraftstoffgemisches an den Elektroden einer in jedem Zylinder installierten Zündkerze anhaften, abhängig von der Betriebsbedingung des Explosionsmotors.

Fig. 8 ist eine erläuternden Ansicht, welche den Betrieb einer konventionellen Fehlzündungsdetektionsvorrichtung für einen Explosionsmotor, der in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2001-90647 offenbart ist, zeigt und Fig. 9 ist ein Blockdiagramm, welches die Konstruktion der konventionellen Fehlzündungsdetektionsvorrichtung zeigt.

Wenn man beispielsweise annimmt, dass eine Vorspannung 100 V beträgt und der Isolationswiderstand einer Zündkerze mit daran anhaftendem Ruß 5 MΩ ist, fließt ein Leckstrom von 20 µA. Im Ergebnis fließt ein Leckstrom in einen Ionenstromdetektionsteil, während er sich bei einer vorgegebenen Zeitkonstante in Übereinstimmung mit der Einprägung eines Zündpulses 1B monoton abschwächt, wie in Fig. 8 gezeigt. Zusätzlich fließt nach dem Beginn der Entladung einer Zündkerze ein durch Verbrennung eines Luft- Kraftstoffgemischs erzeugter Ionenstrom, dem der Leckstrom überlagert ist, der monoton und graduell gemäß einer Zeitkonstante CR sinkt, welche durch einen hohen Widerstand der verrußten Zündkerze und einer Kondensatorkomponente C einer Vorspannungsschaltung 2 bestimmt ist.

In Fig. 9 prägt die Vorspannungsschaltung 2 der Fehlzündungsdetektionsvorrichtung für einen Explosionsmotor der Zündkerze (nicht gezeigt) eine Vorspannung ein, die in jedem Zylinder zum Zünden eines Luft-Kraftstoffgemisches darin installiert ist und gibt einen Ionenstrom (Puls) aus, der einem zwischen den Elektroden der Zündkerze erzeugten Leckstrom überlagert ist.

Eine Maskenschaltung 5 maskiert Pulse im Ionenstrom, der von der Vorspannungsschaltung 2 ausgegeben und wellenförmig mit einem festen Schwellenwert ausgeformt ist, für eine vorgegebene Zeitperiode, um Rauschen (beispielsweise Zündungsrauschen etc.)im Ionenstrom zu beschneiden oder zu maskieren (d. h., sie erzeugt ein maskiertes Signal).

Ein Sohlenwert des wellenförmigen Ionenstroms nach Entfernung der Maske wird als ein Sohlenhaltewert gehalten, auf dem basierend ein Schwellenwert zum Feststellen der Anwesenheit oder Abwesenheit eines Ionenstroms gesetzt wird.

Nachdem eine vorgegebene Maskenzeit verstrichen ist, wird der aus der Vorspannungsschaltung 2 ausgegebene Ionenstrom in eine Sohlenhaltewellenform-Formungsschaltung 20 eingegeben, wo der Pegel des so eingegebenen Ionenstroms verglichen wird mit dem Schwellenwert, der basierend auf dem Sohlenhaltewert gesetzt ist. Als Ergebnis

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, welches eine Fehlzündungsdetektionsvorrichtung für einen Explosionsmotor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 2 ist ein Zeitdiagramm, welches den Betrieb der Fehlzündungsdetektionsvorrichtung für einen Explosionsmotor gemäß der ersten Ausführungsform illustriert.

Fig. 3 ist ein Flussdiagramm, welches den Betrieb der Fehlzündungsdetektionsvorrichtung für einen Explosionsmotor gemäß der ersten Ausführungsform illustriert.

Fig. 4 ist ein von Fig. 3 fortgesetztes Flussdiagramm, welches den Betrieb der Fehlzündungsdetektionsvorrichtung für einen Explosionsmotor gemäß der ersten Ausführungsform illustriert.

Fig. 5 ist ein von Fig. 3 fortgesetztes Flussdiagramm, welches den Betrieb der Fehlzündungsdetektionsvorrichtung für einen Explosionsmotor gemäß der ersten Ausführungsform illustriert.

Fig. 6 ist ein Flussdiagramm, welches den Betrieb einer Fehlzündungsdetektionsvorrichtung für einen Explosionsmotor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.

Fig. 7 ist ein Flussdiagramm, welches den Betrieb einer Fehlzündungsdetektionsvorrichtung für einen Explosionsmotor gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.

Fig. 8 ist ein Zeitdiagramm, welches den Betrieb einer konventionellen Fehlzündungsdetektionsvorrichtung für einen Explosionsmotor illustriert.

Fig. 9 ist ein Blockdiagramm, welches die Konstruktion der konventionellen Fehlzündungsdetektionsvorrichtung für einen Explosionsmotor illustriert.

Fig. 10 ist eine erläuternde Ansicht, welche den Vergleichsbetrieb von konventionellen und vorliegenden Fehlzündungsdetektionsvorrichtungen für einen Explosionsmotor erklärt.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Nunmehr werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unten stehend detailliert beschrieben werden.

Ausführungsform 1

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das die Konstruktion einer Fehlzündungsdetektionsvorrichtung einen Verbrennungsmotor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In Fig. 1 werden gleiche oder entsprechende Teile oder Elemente wie diejenigen der oben erwähnten konventionellen Vorrichtung (vgl. Fig. 9) durch dieselben Symbole identifiziert.
In Fig. 1 enthält die Fehlzündungsdetektionsvorrichtung für einen Explosionsmotor eine Zündspule 1 mit einer Primärwicklung, die mit einer nicht gezeigten Stromversorgung durch einen (nicht gezeigten) Leistungstransistor verbunden ist, und eine Sekundärwicklung, die durch einen (nicht gezeigten) Verteiler mit einer in jedem Zylinder angeordneten Zündkerze 20 verbunden ist, eine Vorspannungsstromversorgung (Vorspannungsschaltung) 2A zum Einprägen einer Vorspannung auf die Zündkerzen 20, eine Ionenstromdetektionsschaltung 3 zum Entdecken eines bei Verbrennung eines Luft- Kraftstoffgemischs in jedem Zylinder erzeugten Ionenstroms, eine elektronische Kontrolleinheit (ECU) 14 zum Steuern des Gesamtbetriebs verschiedener Komponenten der Fehlzündungsdetektionsvorrichtung und einen Mikroprozessor (MPU) (oder Mikrocomputer) 18, um festzustellen, ob eine Verbrennung oder eine Fehlzündung des Luft-Kraftstoffgemischs in jedem Zylinder stattgefunden hat. Die ECU 14 und der Mikroprozessor 18 sind wechselseitig durch eine Schnittstelle (I/F) 13 miteinander verbunden.
Nunmehr wird die Konfiguration des Mikroprozessors 18 unten beschrieben. Der Mikroprozessor 18 enthält einen A/D-Wandler 4 zum Wandeln eines Ionenstromsignals der Ionenstromdetektionsschaltung 3, das dem bei der Verbrennung erzeugten Ionenstrom entspricht, von einer analogen in eine digitale Form, ein Maskenmittel 5A zum Maskieren des Ionenstromsignals, das durch den A/D-Wandler während einer vorgegebenen Zeit A/D-gewandelt wird, ein Extraktionsmittel 6 zum Extrahieren des Ionenstromsignals in vorgegebenen Intervallen und ein erstes Ionenstromsignalgradientenberechnungsmittel 7 und ein zweites Ionenstromsignalgradientenberechnungsmittel 8, die zueinander in Reihe geschaltet sind, zum Detektieren des Gradienten des Ionenstromsignals in vorgegebenen Intervallen.
Der Mikroprozessor 18 enthält weiter Glättungsmittel 9 zum Glätten des Gradienten des vom zweiten Ionenstromsignalgradientenberechnungsmittels 8 festgestellten Gradienten des Ionenstroms, ein Schwellenwertmittel 10 zum Setzen eines Schwellenwerts, der verwendet wird zum Vergleich mit dem geglätteten Gradienten des Ionenstroms vom Glättungsmittel 9, ein Verbrennungsfeststellzählmittel 11 zum Zählen des Ergebnisses des Vergleichs mit dem so gesetzten Schwellenwert und ein Verbrennungsfeststellausgabemittel 12 zum Feststellen des Auftretens einer Verbrennung oder einer Fehlzündung in jedem Zylinder, basierend auf der Anzahl von Zählungen, die vom Verbrennungsfeststellzählmittel 11 durchgeführt worden sind.
Zu aller Erst wird darauf Bezug darauf genommen, wie ein Auftreten von einer Verbrennung oder Fehlzündung im Explosionsmotor durch Verwendung eines Ionenstroms gemäß der vorliegenden Erfindung entdeckt werden kann. Es ist bekannt, dass Ionen und Elektronen, die bei Verbrennung eines Luft- Kraftstoffgemischs in einem Motorzylinder generiert werden, als Strom (d. h. Ionenstrom) durch Einprägen einer Vorspannung als ein Strom im Zylinder detektiert werden können. Zum diesem Zeitpunkt, wird, wenn keine Verbrennung stattgefunden hat, kein Strom detektiert oder es wird nur ein Leckstrom erzeugt, der monoton sinkt, außer bezüglich einem Zündrauschen, einem externem Rauschen oder einem unmittelbar nach oder zu dem Zeitpunkt, zu dem die Vorspannung dem Luft- Kraftstoffgemisch im Zylinder eingeprägt wird, erzeugtem Rauschen.
Wenn andererseits eine Verbrennung stattgefunden hat, wiederholt ein bei der Verbrennung erzeugter Ionenstrom mehrmals eine Reihe von Zyklen des Steigens und danach Sinkens. Konkret sind während einer normalen Verbrennung erzeugte Zyklen ein Zyklus gemäß chemischer Verbrennungsänderungen und ein Zyklus gemäß Druck- und Temperaturänderungen und außer diesen gibt es den Fall, bei dem ein steigender Zyklus eines Ionenstroms aufgrund von Restgasen erzeugt wird.
Ein bei Verbrennung erzeugter Ionenstrom wird detektiert und eine Verbrennung oder Fehlzündung wird anhand des Detektionsergebnisses eines solchen Ionenstroms festgestellt.
Als Nächstes wird der Betrieb der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Fig. 2 bis 5, zusätzlich zu Fig. 1 erklärt.
Fig. 2 ist ein Zeitdiagramm, welches den Betrieb der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erklärt.
Fig. 3 bis 5 sind Flussdiagramme, welche den Betrieb der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustrieren.
In Fig. 1 wird die Versorgung mit elektrischem Strom an den nicht dargestellten Leistungstransistor unter der Steuerung der ECU 14 durch die Schnittstelle (I/F-Schaltung) 13 ein- und ausgeschaltet, um die Primärwicklung der Zündspule 1 zu erregen oder die Erregung abzuschalten, so dass in der Sekundärwicklung der Zündspule 1 beim Ausschalten des Leistungstransistors eine Hochspannung erzeugt wird. Die derart in der Sekundärwicklung erzeugte Hochspannung wird einer geeigneten der Zündkerzen 20 (obwohl nur eine illustriert ist) durch den nicht dargestellten Verteiler eingeprägt, wodurch eine elektrische Entladung in einem Spalt zwischen Elektroden der Zündkerze 20 verursacht wird, um ein Luft-Kraftstoffgemisch in einem korrespondierenden Zylinder zu feuern oder zu zünden.
Zusätzlich wird bei Zündung die Vorspannungsstromversorgung 2A durch einen Teil der in der Zündspule 1 erzeugten Zündenergie geladen, wodurch eine Vorspannung zur Verwendung bei der Detektion eines Ionenstroms erzeugt wird. Die Vorspannung wird der jeweiligen Zündkerze 20 durch Zündspule 1 eingeprägt, wodurch bei der Verbrennung des Luft- Kraftstoffgemischs erzeugte Ionen dazu veranlasst werden, sich zu bewegen und damit einen Fluss eines Ionenstroms zu erzeugen. Der Ionenstrom wird durch eine Ionenstromdetektionsschaltung 3 detektiert und in eine entsprechende Spannung umgewandelt und von dort dann dem Mikroprozessor 18 als ein für die so umgewandelte Spannung repräsentatives Ionenstromsignal zugeführt.
Der A/D-Wandler 4 im Mikroprozessor 18 wandelt das Ionenstromsignal in vorgegebenen Abtastzeitintervallen Tb von analogen Daten zu digitalen Daten um.
Das Maskenmittel 5A maskiert das Ionenstromsignal während einer vorgegebenen Zeit und schneidet damit Rauschen (d. h., den Bereich T1 in Fig. 2) im Ionenstromsignal ab, das während Einprägung der Vorspannung erzeugt wird.
Das Extraktionsmittel 6 teilt oder trennt das Ionenstromsignal nach Verstreichen der Maskierzeit zu vorgegebenen Zeitintervallen Ta (das ein Zeitintervall ist, das länger als das Abtastzeitintervall Tb ist), wie in Fig. 2 durch die Bereiche T2 bis T14 gezeigt, und extrahiert Datengruppen in der Einheit des Zeitintervalls TA als einen Satz.
Das erste Ionenstromsignalgradientenberechnungsmittel 7 berechnet einen Gradienten zwischen jedem Datenstück und dem unmittelbar vorhergehenden Datenstück in Datengruppen zu Abtastzeitintervallen Tb innerhalb jedes Zeitintervalls Ta, um Gradienten (d. h. Beträge von Datenänderung) b(k) zu Abtastzeitintervallen Tb zu erhalten.
Das zweite Ionenstromsignalgradientenberechnungsmittel 8 berechnet einen Gradienten c (beispielsweise Q2 in Fig. 2) des Ionenstromsignals im gesamten Zeitintervall Ta (jedem Zeitintervall Ta) durch Verwendung eines führenden Enddatenstückes (f(0) in Fig. 2) und eines nachlaufenden Enddatenstückes (f(Ta) in Fig. 2) in Bezug auf die Zeitachse aus Datengruppen innerhalb jedes vom Extraktionsmittel 6 extrahierten Zeitintervalls Ta.
Das Glättungsmittel 9 berechnet einen Durchschnittswert b2(k) (beispielsweise Q1 von Fig. 2) der Gradienten b(k) jeweiliger Datenstücke ab dem führenden Enddatenstück (beispielsweise f(0) in Fig. 2), basierend auf Gradienten b(k) zu Zeitintervallen Tb, die vom ersten Ionenstromsignalgradientenberechnungsmittel 7 berechnet sind, wodurch Einflüsse eines kleinen oder kurzzeitigen Rauschens des Ionenstromsignals aufgehoben werden.
Das Schwellenwertmittel 10 berechnet eine Abweichung (Gradientenabweichung) d(k) zwischen dem Gradienten c und jedem geglätteten Gradienten b2(k) und vergleicht sie mit einem vorgegebenen Schwellenwert. Wenn der Zustand, bei dem die Gradientenabweichung d(k) gleich oder größer als der vorgeschriebene Schwellenwert ist, anhält, zählt das Verbrennungsfeststellungszählmittel 11 die Zahl von Fortsetzungen.
Wenn die Zahl von Zählungen (Zahl der Fortsetzungen) des Verbrennungsfeststellzählmittels 11 gleich oder größer als ein vorgegebener Wert ist, stellt das Verbrennungsfeststellausgabemittel 12 ein Auftreten von "Verbrennung" fest und sendet durch die Schnittstelle 13 der ECU 14 einen Verbrennungspuls.
Nun wird der Betrieb des Mikroprozessors 18 detailliert beschrieben.
In Fig. 3 führt der Mikroprozessor 18 vermittels des A/D- Wandlers 4 eine A/D-Wandlung des Ionenstromsignals zu den Abtastzeitintervallen Tb durch und liest die so A/Dgewandelten und abgetasteten Daten (P1 in Fig. 2) ein (Schritt S301). Die derart eingelesenen Daten werden mit einem Detektionsschwellenwert zum Maskieren des Ionenstromsignals verglichen, und es wird festgestellt, ob die Daten gleich oder größer dem Feststellschwellenwert sind (Schritt S302).
Wenn in Schritt S302 die Daten gleich oder größer als der Detektionsschwellenwert sind (d. h. JA), startet das Maskiermittel 5A den Zeitnehmer, um die Maskierzeit zu zählen (Schritt S303). Wenn andererseits die Daten kleiner sind als der Detektionsschwellenwert (d. h., NEIN), setzt der Steuerungsfluss bei Schritt S304 fort, während Schritt S303 übersprungen wird.
Nachfolgend entscheidet Maskenmittel 5A, ob eine vorgegebene Maskierzeit (Maskenperiode) (beispielsweise Bereich T1 in Fig. 2) verstrichen ist und bezieht sich dabei auf den Zeitnehmer (Schritt S304).
Wenn in Schritt S304 die Maskierzeit noch nicht verstrichen ist (d. h. NEIN), werden die eingelesenen Daten verworfen und nicht in ein (nicht gezeigtes) Speichermittel aufgenommen, bis die Maskierzeit verstrichen ist.
Wenn die Maskierzeit verstrichen ist (d. h. JA), werden die in der Einheit des Abtastzeitintervalls Tb in den Mikroprozessor aufgenommenen Daten sequentiell im Speichermittel im Mikroprozessor gespeichert, das beispielsweise in einer solchen Weise wie a(1), a(2), a(3) . . ., angeordnet ist. (Das heißt, die Daten des Ionenstromsignals ab T2 in Fig. 2 werden gespeichert.)
Man beachte, dass das Zeitintervall, in dem Daten im Speichermittel gespeichert werden, das Zeitintervall Tb ist, welches das Abtastzeitintervall ist, zu dem Daten im A/D- Wandler 4 abgetastet werden, d. h. dass das Zeitintervall, zu dem das nachfolgende Datenstück in einem Feld a(2) im Speichermittel gespeichert wird, nachdem ein Datenstück in einem Feld a(1) gespeichert worden ist, Tb ist.
Zusätzlich werden die Daten, die während einer Zeitperiode vom Starten des Zeitnehmers bis zum Verstreichen der Maskierzeit in den Mikroprozessor 18 aufgenommen worden sind, nicht im Speichermittel gespeichert, sondern einfach verworfen.
Das Speichermittel (Puffer) zum Speichern von Daten umfasst zwei Speicher (a1(k), a2(k)) und das Feststellungsverarbeiten wird mit den Daten durchgeführt, die bereits in einem der Speicher zur Verwendung bei Berechnungen gespeichert worden sind, während im anderen Speicher, der als Datenspeicherung funktioniert, Daten gespeichert werden. Wenn das Feststellungsverarbeiten mit den in einem Speicher gespeicherten Daten beendet ist, wird ein Umschalten oder ein Vertauschen zwischen den Speichern durchgeführt. Das heißt, dass der eine Speicher, der als Datenspeicherung zum Speichern von Daten verwendet wird, zu einem Speicher zur Verwendung mit Berechnungen umgeschaltet wird, während der andere Speicher, dessen Daten für Berechnungen oder Feststellungsverarbeiten verwendet wurde, in einen Speicher zur Datenspeicherung umgeschaltet wird, und solch ein Umschalten wird wiederholt ausgeführt.
Ein Flag (das Speicherumschaltflag heißt) wird zum Umschalten oder Verauschen der Speicher verwendet. Wenn die Verarbeitung von Datengruppen in jedem Zeitintervall Ta beendet ist, wird der Inhalt des Flags umgeschaltet, um die Speicher umzuschalten oder zu vertauschen, so dass die Verarbeitung der Daten im folgenden Zeitintervall Ta ausgeführt wird.
Der Speicher zum Datenspeichern speichert eine Gruppe von Datenstücken innerhalb des Zeitintervalls Ta. Eine Gruppe von Datenstücken wird im Speicherfeld a1 im Datenspeicherungsspeicher in einer solchen Weise sequentiell gespeichert, dass das führende oder erste Datenstück, das zweite Datenstück, . . ., das letzte Datenstück in einem Zeitintervall Ta in einem ersten Bereich a1(1), in dem zweiten Bereich a1(2), . . ., bzw. in dem letzten Bereich a1(Ta/Tb - 1) im Datenspeicherfeld a1 gespeichert wird. In ähnlicher Weise wird eine Gruppe von Datenstücken auch im Speicherfeld a2 im Berechnungsdatenspeicher gespeichert. In dieser Weise ist die in jedem Speicher gespeicherte Zahl von Datenstücken ein Wert, der durch Teilen des Zeitintervalls Ta durch das Abtastzeitintervall Tb erhalten wird.
Man beachte hier, dass das Zeitintervall Ta und das Abtastzeitintervall Tb in einer solchen Weise eingestellt sind, dass der derartig durch Teilen des Zeitintervalls Ta durch das Abtastzeitintervall Tb erhaltene Wert eine Ganzzahl wird.
In Schritt S305 wird festgestellt, ob das Speicherumschaltflag "0" ist.
Wenn das Speicherumschaltflag in Schritt S305 "0" ist (d. h. JA), werden die Prozesse von Schritt S306 bis 5320 in Fig. 4 durchgeführt, während, wenn das Speicherumschaltflag nicht "0" ist (d. h. NEIN), die Prozesse von Schritt S321 bis Schritt S335 der Fig. 5 durchgeführt werden.
Der Betrieb dieser Ausführungsform, der ausgeführt wird, wenn das Speicherumschaltflag in Schritt S305 "0" ist, wird nunmehr erläutert.
In Fig. 4 wird ein Datenstück a(n) im Speicherbereich a1(k) in dem Datenspeicherungsspeicher gespeichert (Schritt S306). Dann wird ein Zähler k zum Zählen von Datenstücken innerhalb des Zeitintervalls Ta um 1 inkrementiert (Schritt S307).
Ein Speicherumschaltzyklus (Zeitintervall) Ta zum Umschalten des Datenspeicherungsspeichers und des Berechnungsdatenspeichers kann durch die Zählung des Zählers k festgestellt werden.
Im Nachfolgenden wird festgestellt, ob ein Gradientenberechnungsfreigabeflag 2 "1" ist (Schritt S308). Falls alle Datenstücke in der Datengruppe innerhalb des Zeitintervalls Ta im Speicherfeld a2 des Berechnungsdatenspeichers gespeichert worden sind, wird das Gradientenkalkulationsfreigabeflag 2 auf "1" gesetzt und die Gradientenberechnung ab dem nächsten Schritt gestartet. Wenn noch nicht alle Datenstücke innerhalb des Zeitintervalls Ta gespeichert worden sind, beispielsweise unmittelbar nach Verstreichen der Maskierzeit, wird das Gradientenberechnungsfreigabeflag auf "0" gesetzt.
Wenn das Gradientenberechnungsfreigabeflag in Schritt S308 nicht "1" ist (d. h. NEIN), werden die Prozesse von Schritt S309 bis S316 übersprungen, während, wenn das Gradientenberechnungsfreigabeflag 2 "1" ist (d. h. JA), die Gradientenberechnung vom ersten Ionenstromsignalgradientenberechnungsmittel 7 ausgeführt wird (Schritt S309).
Die vom ersten Ionenstromsignalgradientenberechnungsmittel 7 durchgeführte Gradientenberechnung berechnet einen Gradienten b(k) zwischen dem vorliegenden Datenstück a2(k) und dem letzten Datenstück a2(k - 1), basierend auf den im Berechnungsdatenspeicher gespeicherten Daten gemäß dem folgenden Ausdruck (1):

b(k) = |a2(k) - a2(k - 1)| (1)
Der derart berechnete Gradient b(k) gibt den Gradienten des Ionenstromsignals an, wenn auch nicht durch das Abtastzeitintervall Tb des Mikroprozessors 18 geteilt.
Nachfolgend wird die Gradientenberechnung gemäß dem zweiten Ionenstromsignalgradientenberechnungsmittel 8 durchgeführt. Diese Gradientenberechnung berechnet den Gradienten c unter Verwendung des führenden oder ersten Datenstücks und des nachlaufenden oder letzten Datenstücks innerhalb des Zeitintervalls Ta gemäß dem folgenden Ausdruck (2) (Schritt S310):

c = |a2(Ta/Tb - 1) - a2(0)/(Ta/Tb)| (2)
Danach glättet das Glättungsmittel 9 den Gradienten gemäß dem nachfolgenden Ausdruck (3) durch Verwendung der Daten ab dem ersten Datenstück b(0) bis zum vorliegenden Datenstück b(k) innerhalb des Zeitintervalls Ta, wie in Schritt S309 berechnet (Schritt S311):

b2(k) = {b(k) + b(k - 1) + . . . + b(k - m)}/m + 1) (3)
Der geglättete Gradient b2(k) gibt die Tendenz des Gradienten des Ionenstromsignals an.
Das Schwellenwertmittel 10 berechnet eine Gradientenabweichung d(k) basierend auf dem geglätteten Gradienten b2(k) und dem Gradienten c im Zeitintervall Ta gemäß dem folgenden Ausdruck (4) (Schritt S312) und bestimmt, ob die Gradientenabweichung d(k) gleich oder größer als ein Schwellenwert ist (Schritt S313):

d(k) = |b2(k) - c| (4)
Wenn die derart berechnete Gradientenabweichung d(k) kleiner als der Schwellenwert in Schritt S313 ist (d. h. NEIN), wird ein Verbrennungszähler, der zählt, wenn die Gradientenabweichung d(k) gleich oder größer als der Schwellenwert ist, auf "0" gesetzt, und die Prozesse von Schritt S314 bis S316 werden übersprungen. Wenn andererseits die Gradientenabweichung d(k) gleich oder größer als der Schwellenwert ist (d. h. JA), inkrementiert das Verbrennungsfeststellzählmittel 11 den Verbrennungsfeststellzähler um "1" (Schritt S314).
Dann stellt das Verbrennungsfeststellausgabemittel 12 fest, ob die Zählung des Verbrennungsfeststellzählers gleich oder größer als ein vorgegebener Wert ist (Schritt S315).
Wenn die Zählung des Verbrennungsfeststellzählers gleich oder größer als der vorgeschriebene Wert in Schritt S315 ist (d. h. JA), wird eine Feststellung einer "Verbrennung" gemacht und ein Verbrennungspuls durch die Schnittstelle 13 der ECU 14 gesendet (S316), während, wenn die Zählung des Verbrennungsfeststellzählers kleiner als der vorgegebene Wert ist (d. h. NEIN), eine Feststellung einer "Fehlzündung" gemacht und Schritt S316 übersprungen wird.
Daher wird, wenn die Gradientenabweichung d(k) sich nicht für die vorgegebene Zeit fortsetzt, selbst falls sie größer als der Schwellenwert ist, eine "Verbrennung" nicht festgestellt.
Fig. 2 zeigt eine Pulswellenform (Verbrennungspuls nach dem Schwellenwertmittel), wenn ein Verbrennungspuls ausgegeben wird, nachdem im Schwellenwertmittel 10 ein Vergleich durchgeführt worden ist, und eine Pulswellenform (Verbrennungspuls nach dem Verbrennungsfeststellzählmittel), wenn ein Verbrennungspuls ausgegeben wird, nachdem das Zählergebnis durch das Verbrennungsfeststellzählmittel 11 festgestellt wird.
Man beachte jedoch, dass das Feststellungsverarbeiten für die letzte gespeicherte Datengruppe durchgeführt wird, während Daten im Datenspeichermittel gespeichert werden. Somit wird eine Datengruppe für Gradientenberechnungen im Datenspeichermittel nur während der Zeit Ta gespeichert, nachdem die Daten des Ionenstromsignals eingegeben worden sind. Dementsprechend wird das tatsächliche Senden des Verbrennungspulses (Verbrennungspuls (tatsächliche Ausgabe) in Fig. 2) in Bezug auf die Ionenstromsignaleingabe um die Zeit Ta verzögert.
Im Nachfolgenden wird gemäß dem folgenden Ausdruck (5) festgestellt, ob der Zähler k alle Datenstücke in der Datengruppe innerhalb des Zeitintervalls Ta gezählt hat (Schritt S317):

k = Ta/Tb (5)
Wenn noch nicht alle Datenstücke in der Datengruppe innerhalb des Zeitintervalls Ta in Schritt S317 gezählt worden sind (d. h. NEIN), werden die Prozesse von Schritt S318 bis S320 übersprungen und wird das Feststellungsverarbeiten der verbleibenden Daten durchgeführt.
Wenn andererseits alle Datenstücke in der Datengruppe innerhalb des Zeitintervalls Ta in Schritt S317 gezählt worden sind (d. h. JA), wird der Zähler k auf "0" gesetzt (Schritt S318) und das Gradientenberechnungsflag 1 auf "1" gesetzt (Schritt S319) und das Speicherumschaltflag auf "1" gesetzt (Schritt S320), so dass das Feststellungsverarbeiten für das folgende Zeitintervall Ta durchgeführt wird.
Wenn das Speicherumschaltflag nach Verstreichen der Zeit Ta in Schritt S320 auf "1" gesetzt wird, werden der Berechnungsdatenspeicher und der Datenspeicherungsspeicher zu den Speicherfeldern a1 bzw. a2 umgeschaltet und eine ähnliche Gradientenberechnungsverarbeitung wird für die im Speicherfeld a1 gespeicherten Daten ausgeführt, während im Speicherfeld a2 Daten gespeichert werden (siehe Fig. 5). Das heißt, wenn das Speicherumschaltflag in einem Bereich T2 in Fig. 2 "0" ist, wird es im nachfolgenden Bereich T3 dann "1", wodurch der Datenspeicherungsspeicher und der Berechnungsdatenspeicher zu dem Einheitszeitintervall Ta abwechselnd umgeschaltet oder miteinander vertauscht werden und somit die Prozessroutinen der Fig. 4 und 5 aufeinander umgeschaltet werden.
Man beachte hier, dass der Inhalt des Verarbeitens von Fig. 5 derselbe wie der von Fig. 4 ist, außer dass der Datenspeicherungsspeicher und der Berechnungsdatenspeicher miteinander vertauscht sind, und daher wird eine Beschreibung des Betriebs von Fig. 5 ausgelassen.
Somit ist ein Leckstrom im Ionenstrom enthalten und wenn ein Vergleich zwischen einem Gradienten des zu Detektionsintervallen T50 in einem Bereich K1 detektierten Ionenstromsignals und einem Gradienten A des in einem Detektionsintervall T51, das länger ist als das Detektionsintervall T50 im selben Bereich, detektierten Ionenstromsignals durchgeführt wird, ergibt sich eine Gradientenabweichung d(k), die gleich oder größer als ein vorgegebener Wert ist, wie in Fig. 10 gezeigt. Daher kann eine Feststellung einer Verbrennung oder Fehlzündung basierend auf der so aus diesen beiden Gradienten berechneten Gradientenabweichung durchgeführt werden.
Dementsprechend kann selbst in Fällen, bei denen ein Leckstrom erzeugt wird, bei dem ein Ionenstrom in Abwesenheit jeglichen steigenden Bereichs des Ionenstroms monoton abnimmt, eine Verbrennung oder Fehlzündung detektiert werden.
Zusätzlich wird ein Auftreten von Verbrennung nicht nur durch einen Vergleich zwischen der Gradientenabweichung d(k) und dem Schwellenwert festgestellt, sondern solch eine Feststellung einer Verbrennung wird nur durchgeführt, wenn die Zeit, während der die Gradientenabweichung d(k) gleich oder größer als der Schwellenwert ist, gleich oder länger als die vorgegebene Zeit wird. Im Ergebnis können Fehlfunktionen aufgrund einer Änderung im Gradienten des Ionenstromsignals, die durch abrupt auftretendes kurzfristiges, aber großes Rauschen verursacht wird, verhindert werden.
Obwohl ein Mikroprozessor (Mikrocomputer) 18 für den Betrieb verwendet worden ist, kann stattdessen ein digitaler Signalprozessor oder ein aus Gate-Array-Schaltungen zusammengesetzter Logik-IC verwendet werden.
Weiterhin kann, obwohl ein Zähler k zum Detektieren des Zeitintervalls oder der Periode Ta verwendet worden ist, der Ablauf der Zeit durch Verwendung eines Zeitnehmer festgestellt werden.
Obwohl ein Zeitnehmer zum Feststellen der Maskierzeit des Ionenstromsignals im Maskenmittel 5A verwendet worden ist, kann der Ablauf der Maskierzeit durch den Ablauf einer vorgegebenen Anzahl von Zählungen unter Verwendung eines Zählers anstelle des Zeitnehmers festgestellt werden.
Darüber hinaus ist das während des Einprägens einer Vorspannung erzeugte Rauschen durch ein Maskenmittel 5A maskiert worden, um resultierende Fehlfunktionen zu verhindern, aber Fehlfunktionen aufgrund eines solchen Rauschens können durch Verwendung eines Fenstermittels zum Abnehmen des Ionenstromsignals nur in einem Bereich oder in Bereichen, bei denen die Detektion eines Ionenstromsignals erwünscht ist, anstelle des Maskenmittels 5A, vermieden werden.
Man beachte, dass es beim Detektieren des Verbrennungszustands in diesem Zylinder eines Explosionsmotors, wie etwa der Zahl von Umdrehungen pro Minute des Motors, der Motorlast, des Innendrucks in jedem Zylinder, der Amplitude des Ionenstromsignals, der Summe Σd(k) von Gradientenabweichungen innerhalb einer vorgegebenen Zeit, dem Verhältnis von Luft zu Kraftstoff im Luft- Kraftstoffgemisch etc. möglich sein kann, als Zeitintervalle Ta, Tb Werte gemäß dem Verbrennungszustand der derart detektierten Maschine zu setzen.
Zum Beispiel kann durch Setzen der Zeitintervalle Ta und Tb kürzer in einem Bereich hoher Umdrehungsgeschwindigkeit als in einem Bereich niedriger Umdrehungsgeschwindigkeit eine Änderung im Ionenstrom aufgrund von Verbrennung in einer zuverlässigen Weise erfasst werden. Daher kann die Genauigkeit der Fehlzündungsdetektion im Vergleich mit dem Fall, bei dem die Zeitintervalle nicht verändert werden, verbessert werden.
Es sollte weiter beachtet werden, dass die Bereiche des Ionenstroms zum Berechnen ihrer Gradienten einheitlich auf gleiche Intervalle gesetzt worden sind, wie etwa die Zeitintervalle Ta und Tb, aber dass sie in einer Weise gesetzt werden können, dass jeder Bereich einen unmittelbar vorhergehenden Bereich überlappt.
Beispielsweise kann der Bereich T3 in Fig. 2 an einem Zwischenpunkt innerhalb des Bereichs T2 beginnen, so dass diese Zeitbereiche miteinander teilweise überlappen. Somit wird in diesem Fall die Frequenz oder Anzahl der Gradientendetektionen in den Zeitintervallen Ta, Tb vergrößert, um die Exaktheit der detektierten Gradienten zu verbessern. Als Folge kann die Veränderung des Ionenstromsignals in einer zuverlässigeren Weise erfasst werden.

Ausführungsform 2

Obwohl in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform eine Abweichung zwischen zwei Gradienten berechnet worden ist, um das Auftreten einer Verbrennung oder Fehlzündung festzustellen, kann gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Feststellung gemacht werden, die auf einem der zwei Gradienten alleine basiert.
Die Konfiguration dieser zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist dieselbe wie diejenige der oben erwähnten ersten Ausführungsform (siehe Fig. 1) und daher wird deren detaillierte Beschreibung ausgelassen.
Auch ein Teil des Betriebs der zweiten Ausführungsform ist der gleiche wie die Verarbeitung in Fig. 3 und daher wird dessen detaillierte Beschreibung ausgelassen.
Fig. 6 ist ein Flussdiagramm, welches den verbleibenden Betriebsteil der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert. Schritte S601-S606 und S608-S614 in Fig. 6 entsprechen den Schritten S306-S311 bzw. S314-S320 in Fig. 4, so dass deren detaillierte Beschreibung ausgelassen wird.
In Fig. 6 wird festgestellt, ob ein Gradient b2(k), der vom ersten Ionenstromsignalgradientenberechnungsmittel 7 innerhalb eines Zeitintervalls Tb detektiert und geglättet wurde, ein positiver Wert ist, der gleich oder größer als ein Schwellenwert ist, und es wird auch festgestellt, ob ein durch das zweite Ionenstromsignalgradientenberechnungsmittel 8 innerhalb eines Zeitintervalls Ta detektierter Gradient c ein positiver Wert ist, der gleich oder größer als der Schwellenwert ist (Schritt S607).
Wenn der Gradient b2(k) oder der Gradient c in Schritt S607 gleich oder größer als der Schwellenwert ist (d. h. JA), wird ein Verbrennungsfeststellungszähler für den Gradienten, der gleich oder größer als der Schwellenwert ist, um "1" inkrementiert (Schritt S608).
Wenn sowohl der Gradient b2(k) und der Gradient C kleiner als der Schwellenwert sind (d. h. NEIN), werden Verbrennungszähler für den Gradienten b2(k) und den Gradienten c auf "0" gesetzt, und die Prozesse von Schritt S608 bis Schritt S610 werden übersprungen.
Dann stellt das Verbrennungsfeststellausgabemittel 12 fest, ob die Zählung des Verbrennungsfeststellzählers für den Gradienten b2(k) gleich oder größer als ein vorgegebener Wert ist, und ob die Zählung des Verbrennungsfeststellzählers für den Gradienten c gleich oder größer als der vorgegebene Wert ist (Schritt S609).
Wenn die Zählung zumindest eines der Verbrennungsfeststellzählers in Schritt S609 gleich oder größer als der vorgegebene Wert ist (d. h. JA), wird eine Feststellung einer "Verbrennung" vorgenommen und ein Verbrennungspuls wird durch die Schnittstelle 13 zur ECU 14 gesendet (Schritt S610). Wenn andererseits die Zählungen beider Verbrennungsfeststellzähler kleiner als der vorgegebene Wert sind (d. h. NEIN), wird eine Feststellung einer "Fehlzündung" gemacht und Schritt S610 wird übersprungen. Wenn daher der Gradient b2(k), der durch das erste Ionenstromsignalgradientenberechnungsmittel 7 innerhalb des Zeitintervalls Tb detektiert und geglättet wird, für eine aufeinanderfolgende vorgegebene Anzahl oder mehr einen positiven Wert gleich oder größer als der Schwellenwert hat, oder wenn der vom zweiten Ionenstromsignalgradientenberechnungsmittel 8 innerhalb des Zeitintervalls Ta detektierte Gradient c für eine aufeinanderfolgende vorgegebene Anzahl oder mehr einen positiven Wert gleich oder größer als der Schwellenwert aufweist, wird eine Feststellung einer "Verbrennung" gemacht.
Man beachte hier, dass in dem Fall, in dem das detektierte Ionenstromsignal negativ ist, wenn das Ionenstromsignal einen negativen Gradienten aufweist, dessen Absolutwert gleich oder größer als der Schwellenwert ist, es als "Verbrennung" festgestellt wird.
Dementsprechend können selbst in Fällen, bei denen ein Leckstrom erzeugt wird, bei dem ein Ionenstrom in Abwesenheit jeglichen steigenden Bereichs des Ionenstroms monoton sinkt, Verbrennung und Fehlzündung detektiert werden.
Obwohl in Schritt S607 Feststellungen unter Verwendung eines geglätteten Gradienten b2(k) gemacht worden sind, kann der Gradient b(k) vor dem Glätten verwendet werden.
Man beachte hier, dass der Inhalt der Verarbeitung in dieser zweiten Ausführungsform nach einem Umschalten der Speicher derselbe ist wie vor dem Umschalten, außer bezüglich der Tatsache, dass der Datenspeicherungsspeicher und der Berechnungsspeicher miteinander vertauscht sind, wie in der Beziehung zwischen der Verarbeitung der Fig. 4 und der Verarbeitung der Fig. 5. Dementsprechend ist eine solche Verarbeitung ähnlich zu der von Fig. 6 und eine Beschreibung dieser Verarbeitung wird daher ausgelassen.

Ausführungsform 3

Obwohl in der oben erwähnten ersten Ausführungsform eine Abweichung zwischen dem Gradienten c im Zeitintervall Ta und dem Gradienten b(k) im Zeitintervall Tb berechnet worden ist, um eine Feststellung bezüglich "Verbrennung" oder "Fehlzündung" zu treffen, kann eine solche Feststellung unter Verwendung der Summe der Gradienten b(k) innerhalb eines Zeitintervalls Tc gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemacht werden.
Die Konfiguration dieser dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die gleiche wie diejenige der oben erwähnten ersten Ausführungsform (siehe Fig. 1) und daher wird deren detaillierte Beschreibung ausgelassen. Auch ein Teils des Betriebs der dritten Ausführungsform ist der gleiche wie die Verarbeitung in Fig. 3 und daher wird dessen detaillierte Beschreibung ausgelassen.
Fig. 7 ist ein Flussdiagramm, welches den verbleibenden Teil des Betriebs der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert. Die Schritte S701-S706 und S711-S717 in Fig. 7 entsprechen den Schritten S306-S311 bzw. S314-S320 in Fig. 4, so dass deren detaillierte Beschreibung ausgelassen wird.
In Fig. 7 wird ein geglätteter Gradient b2(k) zur Summe der Gradienten Σb2(k) hinzuaddiert (Schritt S707).
Es wird dann festgestellt, ob das vorgegebene Zeitintervall Tc (Tb < Tc < Ta) verstrichen ist (Schritt S708). Wenn das Zeitintervall Tc noch nicht verstrichen ist (d. h. NEIN), wird zu Schritt S701 zurückgekehrt und Gradienten b2(k) werden zur Summe der Gradienten Σb2(k) hinzuaddiert, bis das Zeitintervall Tc verstrichen ist.
Wenn das Zeitintervall Tc in Schritt S708 verstrichen ist (d. h. JA), wird die Summe (d. h. Summe der Gradientenabweichungen) Σd(k) von Abweichungen zwischen der Summe der geglätteten Gradienten b2(k) im Zeitintervall Tc und dem Produkt des Gradienten c im Zeitintervall Ta und des Zeitintervalls Tc durch den folgenden Ausdruck (6) berechnet (Schritt S709):

Σd(k) = |Σb2(k) - cxTc| (6)
Daraufhin wird festgestellt, ob die Summe Σd(k) der derart berechneten Gradientenabweichungen gleich oder größer als ein Schwellenwert ist (Schritt S710). Wenn die Summe Σd(k) der Gradientenabweichungen gleich oder größer als der Schwellenwert ist (d. h. JA), wird der Verbrennungsfeststellzähler um "1" inkrementiert (Schritt S711), während, falls die Summe Σd(k) der Gradientenabweichungen kleiner ist als der Schwellenwert (d. h. NEIN), die Prozesse von Schritt S711 bis Schritt S713 übersprungen werden.
Dann wird festgestellt, ob die Zählung des Verbrennungsfeststellzählers gleich oder größer als ein vorgegebener Wert ist (Schritt S315). Wenn die Zählung des Verbrennungsfeststellzählers gleich oder größer als ein vorgegebener Wert ist (d. h. JA), wird "Verbrennung" festgestellt und somit ein Verbrennungspuls ausgegeben (Schritt S713), während, falls die Zählung des Verbrennungsbestimmungszähler kleiner als der vorgegebene Wert ist, eine "Fehlzündung" festgestellt wird und Schritt S713 übersprungen wird.
Demgemäss können selbst in Fällen, bei denen ein Leckstrom mit einem Ionenstrom erzeugt wird, der in Abwesenheit jeglichen steigenden Bereichs des Ionenstroms monoton abnimmt, Verbrennung oder Fehlzündung detektiert werden.
Man beachte hier, dass der Verarbeitungsinhalt dieser dritten Ausführungsform nach einem Umschalten der Speicher derselbe ist wie vor dem Umschalten, außer dass der Datenspeicherungsspeicher und der Berechnungsspeicher miteinander vertauscht sind, wie in der Beziehung zwischen der Verarbeitung in Fig. 4 und der Verarbeitung in Fig. 5. Daher ist solch eine Verarbeitung ähnlich der von Fig. 6 und die Beschreibung der Verarbeitung wird daher ausgelassen.
Wie oben beschrieben, stellt die vorliegende Erfindung die folgenden ausgezeichneten Vorzüge zur Verfügung.
Eine Fehlzündungsdetektionsvorrichtung für einen Explosionsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung enthält einen Ionenstromdetektor zum Detektieren eines Ionenstromsignals, welches einem Ionenstrom entspricht, der erzeugt wird, wenn ein Luft-Kraftstoffgemisch in einer Verbrennungskammer in jedem Zylinder des Explosionsmotors verbrannt wird, einen Gradientendetektor zum Detektieren eines ersten Gradienten des Ionenstromsignals zu ersten Detektionsintervallen und eines zweiten Gradienten des Ionenstromsignals zu zweiten Detektionsintervallen, die länger als die ersten Detektionsintervalle sind, und einen Determinierer zum Feststellen des Auftretens von Verbrennung oder Fehlzündung in der Verbrennungskammer, basierend auf den ersten und zweiten Gradienten des Ionenstromsignals. Mit der obigen Anordnung kann auch in Fällen, bei denen ein Leckstrom mit einem Ionenstrom erzeugt wird, der in Abwesenheit jeglichen steigenden Bereichs des Ionenstroms monoton abnimmt, eine Verbrennung oder Fehlzündung detektiert werden.
In einer bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung berechnet der Feststeller eine Abweichung zwischen dem ersten Gradienten und dem zweiten Gradienten und trifft eine Feststellung bezüglich Verbrennung oder Fehlzündung in der Verbrennungskammer durch Vergleichen der Abweichung mit einem Schwellenwert. Somit ist es möglich, das Auftreten einer Verbrennung oder Fehlzündung festzustellen, selbst wenn ein Leckstrom stattfindet, bei dem ein Ionenstrom in Abwesenheit jeglichen steigenden Bereichs des Ionenstroms monoton abnimmt.
In einer anderen bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung berechnet der Determinierer eine Summe von Abweichungen zwischen dem ersten Gradienten und dem zweiten Gradienten und ein Produkt eines dritten Detektionsintervalls und des zweiten Gradienten in den dritten Detektionsintervallen, die länger als die ersten Detektionsintervalle und kürzer als die zweiten Detektionsintervalle sind, und macht eine Feststellung bezüglich einer Verbrennung oder Fehlzündung in der Verbrennungskammer durch Vergleich einer Abweichung zwischen der Summe der Abweichungen und dem Produkt mit einem Schwellenwert. Demgemäss kann das Auftreten von Verbrennung oder Fehlzündung festgestellt werden, selbst wenn ein Leckstrom erzeugt wird, bei dem ein Ionenstrom in Abwesenheit jeglichen steigenden Bereichs des Ionenstroms monoton abnimmt.
In einer weiteren bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung umfasst der Determinierer eine Schwellenwerteinheit zum Setzen des Schwellenwerts und Durchführen eines Vergleichs zwischen der Abweichung und dem Schwellenwert, eine Verbrennungsfeststellzähleinheit zum Zählen der Anzahl aufeinanderfolgender Feststellungen, bei denen die Abweichung gleich oder größer als der Schwellenwert ist, und eine Verbrennungsfeststellausgabeeinheit zum Feststellen des Auftretens einer Verbrennung oder Fehlzündung in der Verbrennungskammer durch Vergleichen der Anzahl von aufeinanderfolgenden Feststellungen mit einem vorgegebenen Wert. Somit können Fehlfunktionen aufgrund einer Änderung im Gradienten des Ionenstroms, die durch abrupt auftretendes, kurzfristiges, aber großes Rauschen verursacht werden, verhindert werden.
In noch einer weiteren bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung umfasst die Fehlzündungsdetektionsvorrichtung für einen Explosionsmotor weiterhin eine Maskeneinheit zum Maskieren des Ionenstromsignals während einer vorgegebenen Zeitperiode nach Entzünden des Luft-Kraftstoffgemischs. Somit können Fehlfunktionen aufgrund einer Änderung im Gradienten des Ionenstroms, die durch beim Einprägen einer Vorspannung auftretendes Rauschen verursacht werden, verhindert werden.
In noch einer weiteren bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung wird der Gradientendetektor mit einer Fenstereinheit versehen, die das Ionenstromsignal nur zu einer vorgegebenen Zeitperiode entnimmt. Dementsprechend können Fehlfunktionen aufgrund einer Änderung im Gradienten des Ionenstroms, die durch beim Einprägen einer Vorspannung auftretendes Rauschen verursacht werden, verhindert werden und der Gradient des Ionenstromsignals in einem Bereich, der extrahiert werden soll, kann durch den Zustand der Verbrennung in der Verbrennungskammer in jedem Zylinder des Explosionsmotors detektiert werden.
In einer weiteren bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung stellt der Gradientendetektor zumindest eines der ersten und zweiten Detektionsintervalle vermittels eines Parameters ein, der den Verbrennungszustand in der Verbrennungskammer repräsentiert. Somit kann der Gradient des Ionenstromsignals, der sich gemäß dem Verbrennungszustand ändert, in akkurater Weise detektiert werden.
In einer weiteren bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung enthält das erste und/oder zweite Detektionsintervall eine Mehrzahl von Detektionsbereichen und der Gradientendetektor stellt jeden der Detektionsbereiche im ersten und/oder zweiten Detektionsintervall in solch einer Weise ein, dass er einen unmittelbar vorhergehenden Detektionsbereich überlappt. Somit ist es möglich, den Gradienten des Ionenstromsignals, das sich gemäß dem Zustand der Verbrennung verändert, zu detektieren.
In einer weiteren bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung umfasst die Fehlzündungsdetektionsvorrichtung für einen Explosionsmotor weiterhin eine Glättungseinheit zum Glätten des ersten und/oder zweiten Gradienten. Somit ist es möglich, eine Änderung im Ionenstrom, die durch Verbrennung verursacht ist, in zuverlässiger Weise zu detektieren, ohne durch kurzfristige Änderung des Rauschens oder ähnliches beeinflusst zu werden.
Während die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsform beschrieben worden ist, werden Fachleute erkennen, dass die Erfindung mit Modifikationen innerhalb des Geistes und Schutzumfanges der anhängenden Ansprüche ausgeübt werden kann.

Claims

1. Eine Fehlzündungsdetektionsvorrichtung für einen Explosionsmotor, umfassend:
Ionenstromdetektionsmittel (3) zum Detektieren eines Ionenstromsignals, das einem Ionenstrom entspricht, der erzeugt wird, wenn ein Luft-Kraftstoffgemisch in einer Verbrennungskammer in jedem Zylinder eines Explosionsmotors verbrannt wird;
Gradientendetektionsmittel (6, 7, 8) zum Detektieren eines ersten Gradienten des Ionenstromsignals in ersten Detektionsintervallen und eines zweiten Gradienten des Ionenstromsignals in zweiten Detektionsintervallen, die länger als die ersten Detektionsintervalle sind; und
Feststellmittel (10, 11, 12) zum Feststellen des Auftretens von Verbrennung oder Fehlzündung in der Verbrennungskammer, basierend auf den ersten und zweiten Gradienten des Ionenstromsignals.

2. Die Fehlzündungsdetektionsvorrichtung für einen Explosionsmotor gemäß Anspruch 1, wobei das Feststellmittel (10, 11, 12) eine Abweichung zwischen dem ersten Gradienten und dem zweiten Gradienten berechnet und eine Feststellung betreffs einer Verbrennung oder einer Fehlzündung in der Verbrennungskammer durch Vergleichen der Abweichung mit einem Schwellenwert macht.

3. Die Fehlzündungsdetektionsvorrichtung für einen Explosionsmotor gemäß Anspruch 1, wobei das Feststellmittel (10, 11, 12) eine Summe von Abweichungen zwischen dem ersten Gradienten und dem zweiten Gradienten und ein Produkt eines dritten Detektionsintervalls und des zweiten Gradienten in den dritten Detektionsintervallen berechnet, die länger als die ersten Detektionsintervalle und kürzer als die zweiten Detektionsintervalle sind und eine Feststellung bezüglich Verbrennung oder Fehlzündung in der Verbrennungskammer durch Vergleichen einer Abweichung zwischen der Summe von Abweichungen und dem Produkt mit einem Schwellenwert macht.

4. Die Fehlzündungsdetektionsvorrichtung für einen Explosionsmotor gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei das Feststellmittel (10, 11, 12) umfasst:
Schwellenwertmittel (10) zum Einstellen des Schwellenwerts und Durchführen eines Vergleichs zwischen der Abweichung und dem Schwellenwert;
Verbrennungsfeststellzählmittel (11) zum Zählen der Anzahl von aufeinanderfolgenden Feststellungen, in denen die Abweichung gleich oder größer als der Schwellenwert ist; und
Verbrennungsfeststellausgabemittel (12) zum Feststellen des Auftretens von Verbrennung oder Fehlzündung in der Verbrennungskammer durch Vergleichen der Anzahl von aufeinanderfolgenden Feststellungen mit einem vorgegebenen Wert.

5. Die Fehlzündungsdetektionsvorrichtung für einen Explosionsmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter umfassend Maskenmittel (5A) zum Maskieren des Ionenstromsignals während einer vorgegebenen Zeitperiode nach dem Entzünden des Luft-Kraftstoffgemischs.

6. Die Fehlzündungsdetektionsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Gradientendetektionsmittel (6, 7, 8) mit Fenstermitteln zum Entnehmen des Ionenstromsignals nur über eine vorgegebene Zeitperiode versehen ist.

7. Die Fehlzündungsdetektionsvorrichtung für einen Explosionsmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Gradientendetektionsmittel (6, 7, 8) das erste und/oder zweite Detektionsintervall vermittels eines Parameters einstellt, der den Verbrennungszustand in der Verbrennungskammer repräsentiert.

8. Die Fehlzündungsdektionsvorrichtung für einen Explosionsmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das erste und/oder das zweite Detektionsintervall eine Mehrzahl von Detektionsbereichen enthält und das Gradientendetektionsmittel (6, 7, 8) jeden der Detektionsbereiche in dem ersten und/oder zweiten Detektionsintervall in einer solchen Weise einstellt, dass sie mit einem unmittelbar vorhergehenden Detektionsbereich überlappen.

9. Die Fehlzündungsdetektionsvorrichtung für einen Explosionsmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, weiterhin umfassend Glättungsmittel (9) zum Glätten des ersten und/oder des zweiten Gradienten.