DE19618980B4

DE19618980B4 - Verbrennungsüberwachungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE19618980B4
Application number: DE1996118980
Authority: DE
Inventors: Tohru Nishio Yoshinaga; Tokio Nishio Kohama; Hiroshi Nishio Yorita; Yasuyuki Nishio Satou; Masao Nishio Kano
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-05-10
Filing date: 1996-05-10
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2016-05-11
Also published as: FR2734022A1; DE19618980A1; FR2734022B1

Abstract

Verbrennungsüberwachungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit:
einer Spannungsquelle (2) um während des Verbrennungsvorgangs eine Wechselspannung an die Elektroden (11, 12) einer Zündkerze (1) anzulegen, die in die Verbrennungskammer des Motors eingebaut ist,
einer ersten Einrichtung (3) zum Erfassen des Stroms, der durch die Elektroden (11, 12) der Zündkerze (1) fließt;
einer zweiten Einrichtung zum Erfassen der durch eine Änderung der Anzahl von Verbrennungsionen bedingten Stromänderung während eines Verbrennungszyklus;
einer dritten Einrichtung zum Erfassen des Verlaufs eines maximalen Verbrennungsionenstroms I_p während eines Verbrennungszyklus; und
einer vierten Einrichtung (81) zum Feststellen eines normalen oder eines abnormalen Verbrennungszustands auf der Grundlage eines Vergleichs von Werten des maximalen Verbrennungsionenstroms I_p mit einem vorgegebenen Grenzwert I_r.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen eine Verbrennungsüberwachungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor bzw. eine Brennkraftmaschine und insbesondere eine Verbrennungsüberwachungsvorrichtung, die so ausgelegt ist, daß sie unter Verwendung eines Verbrennungsionenstroms, der sich aus der Bewegung von Ionen zwischen Kerzenelektroden einer Zündkerze ergibt, welche durch eine Verbrennung eines Verbrennungsmotors erzeugt werden, einen abnormalen Verbrennungszustand von einem normalen Verbrennungszustand unterscheidet.

Ein Verbrennungsmotor für ein Kraftfahrzeug verwendet zum Zünden eines Luft/Kraftstoffgemischs, das in eine Verbrennungskammer eingespritzt wird, im allgemeinen eine Zündkerze, um einen Bogen zwischen Kerzenelektroden zu bilden. Nach dem Zünden des Gemischs beginnt eine Verbrennung und breitet sich von der Zündkerze in der Verbrennungskammer in alle Richtungen aus, um eine Motorleistung zu erzeugen. Verbrennungszustände werden in Übereinstimmung mit Bewegungszuständen des Fahrzeugs konstant geändert. Ein herkömmliches Motorsteuersystem überwacht somit eine Erzeugung einer abnormalen Verbrennung, um zum Aufrechterhalten eines zweckmäßigen Verbrennungszustands zu allen Zeiten einen Zündzeitpunkt einer Zündkerze und ein Luft/Kraftstoffverhältnis zu steuern. Zum Beispiel führt eine abnormale Verbrennung, die Verbrennungsklopfen bezeichnet wird, zu einem Leistungsverlust und zu einer übermäßigen Erhöhung eines Verbrennungskammerdrucks, was eine körperliche Beschädigung des Motors verursacht. Um diese abnormale Verbrennung zu vermeiden, wird zum Verzögern eines Zündzeitpunkts im allgemeinen ein Klopfsensor verwen det, welcher in einer Verbrennungskammer eingebaut ist, um eine Erzeugung einer abnormalen Vibration, die durch ein Verbrennungsklopfen verursacht wird, zu erfassen. Jedoch kann der Klopfsensor Vibrationen erfassen, die durch andere Faktoren als das Verbrennungsklopfen erzeugt werden. Um diesen Nachteil zu vermeiden, offenbart die Japanische Patenterstveröffentlichung Nr. 58-7536 eine Klopferfassungsvorrichtung, welche eine Gleichspannung an Kerzenelektroden einer Zündkerze anlegt, um einen Ionenstrom, der sich aus einer Bewegung von Ionen zwischen den Kerzenelektroden ergibt, zum Bestimmen der Stärke einer Verbrennung auf der Grundlage der Tatsache, daß eine große Anzahl von Ionen nach einer Erzeugung einer Detonation, die das Verbrennungsklopfen verursacht, erzeugt werden, zu erfassen.

Um einen Kraftstoffverbrauch zu verbessern oder einen Abgasausstoß zu steuern, wird im allgemeinen ein Luft/Kraftstoffverhältnis zu einer mageren Seite verschoben oder ein Abgas wird zurückgeführt, um Stiffstoffoxide, die in dem Abgas enthalten sind, zu entfernen. Dies kann jedoch eine instabile Verbrennung, wie zum Beispiel eine Fehlzündung und ein Verbrennungsklopfen einbringen. Es ist somit wichtig, Verbrennungszustände zweckmäßig zu steuern, und die Verbrennungszustände müssen mit hoher Genauigkeit erfaßt werden.

Bei der vorhergehenden Klopferfassungsvorrichtung im Stand der Technik ist es aufgrund eines Einflusses von Lade- und Entladeströmen, die durch die Kerzenelektroden fließen, die als kapazitive Elemente wirken, schwierig, lediglich den Ionenstrom zu erfassen. Desweiteren verursacht eine Gleichstromhochspannung, die an die Kerzenelektroden angelegt wird, daß Verbrennungsionen von den Kerzenelektroden absorbiert werden, so daß der Ionenstrom instabil wird, wodurch die Genauigkeit beim Erfassen der abnormalen Verbrennungszustände verringert wird.

Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile im Stand der Technik zu vermeiden und eine Verbrennungsüberwachungsvorrichtung zu schaffen, welche so ausgelegt ist, daß sie eine Erzeugung von Verbrennungsionen erfaßt und eine Information vorsieht, die zum Aufrechterhalten der Verbrennungszustände an einem erwünschten Pegel nützlich ist.

Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigt:
1 einen Stromlaufplan einer Verbrennungsüberwachungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 ein Flußdiagramm eines von einer Verbrennungsüberwachungsvorrichtung durchgeführten Programms zum Unterscheiden abnormaler Verbrennungszustände von einem normalen Verbrennungszustand;
3(A) eine Wellenform eines aus einem Oszillator ausgegebenen Pulssignals;
3(B) eine Wellenform einer an Kerzenelektroden einer Zündkerze angelegten Wechselspannung;
3(C) eine Wellenform einer kapazitiven Stromkomponente eines durch die Kerzenelektroden der Zündkerze fließenden Stroms;
3(D) Wellenformen von Verbrennungsionenströmen, wenn eine große Anzahl von Ionen erzeugt wird und wenn eine kleine Anzahl von Ionen erzeugt wird;
3(E) Wellenformen von durch die Kerzenelektroden der Zündkerze fließenden Strömen, wenn eine große Anzahl von Ionen erzeugt wird und wenn eine kleine Anzahl von Ionen erzeugt wird;
4(A) Änderungen eines Verbrennungskammerdrucks während eines Verbrennungszyklus;
4(B) Änderungen des Verbrennungsionenstroms während eines Verbrennungszyklus;
4(C) Änderungen eines Spitzenwerts von Verbrennungsionenströmen;
5 einen Stromlaufplan einer Verbrennungsüberwachungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6 einen Stromlaufplan einer Verbrennungsüberwachungsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
7 einen Stromlaufplan einer Verbrennungsüberwachungsvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
8(A) eine Wellenform eines von einem in 7 gezeigten Oszillator ausgegebenen Pulssignals;
8(B) Wellenformen von Verbrennungsionenströmen, wenn eine große Anzahl von Ionen erzeugt wird und wenn eine kleine Anzahl von Ionen erzeugt wird;
8(C) Wellenformen von durch Kerzenelektroden der Zündkerze fließenden Strömen, wenn eine große Anzahl von Ionen erzeugt wird und wenn eine kleine Anzahl von Ionen erzeugt wird;
8(D) eine Wellenform eines Ausgangssignals eines in 7 gezeigten Komparators bzw. Vergleichers;
8(E) eine Wellenform eines Ausgangssignals eines in 7 gezeigten Oszillators;
8(F) eine Wellenform eines Ausgangssignals eines in 7 gezeigten Zählers;
8(G) eine Wellenform eines Ausgangssignals einer in 7 gezeigten Inverterschaltung;
8(H) eine Wellenform eines Ausgangssignals einer in 7 gezeigten Abtast/Halteschaltung;
9(A) eine Änderung des Verbrennungskammerdrucks in Verbindung mit einem Kurbelwellenwinkel;
9(B) ein als eine Phasendifferenz dargestelltes Ausgangssignal einer in 7 gezeigten Abtast/Halteschaltung;
9(C) ein Ausgangssignal eines in 7 gezeigten Bandpaßfilters; und
10 einen Stromlaufplan einer Verbrennungsüberwachungsvorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Im weiteren Verlauf werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Es wird Bezug auf die Zeichnung und insbesondere auf 1 genommen, in der eine Verbrennungsüberwachungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorlie genden Erfindung gezeigt ist, welche so ausgelegt ist, daß sie abnormale Verbrennungszustände von einem normalen Verbrennungszustand eines Verbrennungsmotors bzw. einer Brennkraftmaschine unterscheidet. Die abnormalen Verbrennungszustände, wie sie von der Verbrennungsüberwachungsvorrichtung dieser Erfindung erfaßt werden, sind in drei Typen eingeteilt bzw. getrennt: einer ergibt sich aus einem Ausfall beim Bilden eines Bogens bzw. Funkens über Kerzenelektroden einer Zündkerze (hier im weiteren Verlauf als vollständige Fehlzündung bezeichnet), der zweite ist eine unvollständige Verbrennung, bei der ein Bogen erzeugt wird, um ein Luft/Kraftstoffgemisch zu zünden, aber eine Flamme zum Beispiel aufgrund einer übermäßigen Gemischfettheit ausgelöscht wird, bevor die Verbrennung beendet ist (hier im weiteren Verlauf als Auslöschen bezeichnet), und der dritte ist Verbrennungsklopfen (ebenso als Motorklopfen bezeichnet).
Die Verbrennungsüberwachungsvorrichtung beinhaltet im allgemeinen eine Wechselspannungsquellenschaltung 2, eine Stromwellenformerfassungsschaltung 4A und eine elektronische Steuerschaltung 8A.
Die Wechselspannungsquellenschaltung 2 beinhaltet einen Transformator 21, eine Speicherbatterie bzw. einen Akkumulator 22, einen Schalttransistor 23, ein ODER-Gatter 24 mit zwei Eingängen und einen Oszillator 25.
Eine Zündkerze 1, die zwei Elektroden 11 und 12 aufweist, ist in eine Verbrennungskammer des Motors eingebaut. Die Elektrode 12 ist durch den Mantel der Zündkerze 1 an Masse gelegt. Die Elektrode 11 ist eine Mittenelektrode, die mit Porzellan, Mika bzw. Glimmer oder anderen Materialien isoliert ist. Der Transformator 21 beinhaltet eine Primärwindung 21a und eine Sekundärwindung 21b. Die Sekundärwindung 21b ist an die Elektrode 11 der Zündkerze 1 angeschlossen. Die Primärwindung 21a ist an einem Ende an ei nen positiven Anschluß der Batterie 22 angeschlossen und zum selektiven Durchführen des Anlegens einer Spannung an die Primärwindung 21a an dem anderen Ende an einen Kollektor des Schalttransistors 23 angeschlossen. Der Oszillator 25 ist durch das ODER-Gatter 24 an eine Basis des Schalttransistors 23 angeschlossen und erzeugt ein Rechtecksignal oder Oszillationssignal, das eine Frequenz von 30 kHz aufweist.
Ein Widerstand 3 befindet sieh zum Erfassen eines Stromflusses durch die Elektroden 11 und 12 zwischen der Sekundärwindung 21 und der Elektrode 12 der Zündkerze 1. Der Widerstand 3 ist an einem Verbindungspunkt mit der Sekundärwindung 21b ebenso an eine Abtast/Halteschaltung 41 der Stromwellenformerfassungsschaltung 4A angeschlossen.
Die elektronische Steuerschaltung 8A beinhaltet eine elektronische Steuereinheit bzw. ECU 81, eine Spitzenhalteüberwachungseinrichtung 82, eine Untergrenzenvergleichsschaltung 83 und einen Komparator 84. Die Untergrenzenvergleichsschaltung 83 beinhaltet einen Komparator 831, einen veränderbaren Widerstand 833 und eine Batterie 832.
Die Abtast/Halteschaltung 41 sieht ein Ausgangssignal an der Spitzenhalteüberwachungseinrichtung 82 vor. Ein Wert, der von der Spitzenhalteüberwachungseinrichtung 82 gehalten wird, wird zu Beginn jedes Verbrennungszyklus zurückgesetzt. Die Spitzehalteüberwachungseinrichtung 82 sieht an einem positiven Eingangsanschluß des Komparators 831 ein Ausgangssignal vor. Der Komparator 831 ist an einem negativen Eingangsanschluß an den veränderbaren Widerstand 833 angeschlossen. Der veränderbare Widerstand 833 ist so eingestellt, daß ein Spannungsabfall der Batterie 832 einer Untergrenze eines Spitzenwerts eines gegebenen Verbrennungsionenstroms entspricht. Der Komparator 831 sieht an der ECU 81 ein Ausgangssignal vor.
Die Abtast/Halteschaltung 41 sieht ebenso das Ausgangssignal an einem positiven Anschluß des Komparators 84 vor. Ein negativer Anschluß des Komparators 84 ist an Masse gelegt. Ein Ausgangssignal des Komparators 84 wird zur Verwendung bei einer Bestimmung einer Erzeugung des Auslöschens in die ECU 81 eingegeben. Ein Ausgangssignal der Spitzenhalteüberwachungseinrichtung 82 wird zur Verwendung bei einer Bestimmung der Erzeugung des Verbrennungsklopfens in die ECU 81 eingegeben.
Die Zündkerze 1 und ein Teil der Wechselspannungsquellenschaltung 2 dienen dazu, ein in die Verbrennungskammer des Motor eingebrachtes Luft/Kraftstoffgemisch zu zünden. Die elektronische Steuerschaltung 8A ist an das ODER-Gatter 24 angeschlossen und gibt ein Zündsignal an einem hohen Pegel aus, um den Schalttransistor 23 durch das ODER-Gatter 24 einzuschalten, so daß eine Zündenergie von der Batterie 22 zugeführt wird und dann in dem Transformator 21 gespeichert wird. Wenn das Zündsignal von dem hohen Pegel zu einem niedrigen Pegel geändert wird, bewirkt dies, daß der Transformator 21 eine elektromagnetische Induktion so induziert, daß über den Elektroden 11 und 12 der Zündkerze 1 eine Hochspannung auftritt, um zum Zünden des Luft/Kraftstoffgemischs einen Bogen zu erzeugen.
Im Betrieb der Verbrennungsüberwachungsvorrichtung wird, wenn der Oszillator 25 das Oszillationssignal während der Verbrennung des Luft/Kraftstoffgemischs durch das ODER-Gatter 24 zu der Basis des Schalttransistors 23 ausgibt, dies bewirken, daß die Batteriespannung zyklisch an die Primärwindung 21a des Transformators 21 angelegt wird, wodurch die elektromagnetische Induktion gebildet wird, um eine Wechselstromhochspannung an der Sekundärwindung 21b mit einer Frequenz zu entwickeln, die gleich zu der des Oszillationssignals ist, das aus dem Oszillator 25 ausgegeben wird, welche nachfolgend über den Elektroden 11 und 12 der Zündkerze 1 angelegt wird.
3(A) zeigt eine Wellenform des Oszillationssignals, das aus dem Oszillator 25 ausgegeben wird. 3(B) zeigt eine Wellenform der Wechselspannung, die während einer Verbrennung über den Elektroden 11 und 12 der Zündkerze 1 angelegt wird. Die Wechselspannung ist verglichen mit dem in 3(A) gezeigten Oszillationssignal in der Wellenform abgestumpft und ist aufgrund einer Streukapazität des Schalttransistors 23, des Transformators 21, usw. ungefähr 90° außer Phase zu dem Oszillationssignal.
Die an die Elektroden 11 und 12 angelegte Wechselspannung erzeugt einen Stromfluß durch diese. 3(C) zeigt eine kapazitive Komponente des Stroms, der durch die Elektroden 11 und 12 fließt, welche proportional zu einer zeitlichen Differentiation der in 3(B) gezeigten Wechselspannung ist. 3(D) zeigt Verbrennungsionenströme, die sich aus einer Bewegung von Ionen zwischen den Elektroden 11 und 12 ergeben, welche durch eine Verbrennung erzeugt werden. Eine durchgezogene Linie stellt den Verbrennungsionenstrom dar, wenn eine große Anzahl von Ionen erzeugt wird, während eine gestrichelte Linie den Verbrennungsionenstrom darstellt, wenn eine kleine Anzahl von Ionen erzeugt wird. Wie es aus der Darstellung zu sehen ist, fließt mehr Verbrennungsionenstrom auf einer positiven Seite als auf einer negativen Seite. Dies besteht aufgrunddessen, da negative Verbrennungsionen viel kleiner als positive Verbrennungsionen sind. Der Verbrennungsionenstrom schwingt mit einer Amplitude, die proportional zu der Anzahl von Verbrennungsionen ist, in Phase mit der Wechselspannung, die über den Elektroden 11 und 12 der Zündkerze 1 angelegt wird, wie sie in 3(B) gezeigt ist. Die Summe des kapazitiven Stroms und des Verbrennungsionenstroms bildet einen Strom aus, der tatsächlich durch die Elektroden 11 und 12 fließt, welcher in 3(E) gezeigt ist. Der kapazitive Strom stellt einen Nullpegel dar, wenn das Oszillationssignal in 3(A) von dem Pegel "hoch" bzw. "H" zu dem Pe gel "niedrig" bzw. "L" geändert wird, während der Verbrennungsionenstrom auf der positiven Seite einen Spitzenwert darstellt. Der Strom, der durch die Elektroden 11 und 12 fließt, wird als ein Spannungsabfall über dem Widerstand 3 erfaßt, welcher proportional zu einem Pegel des Stroms ist. Der erfaßte Spannungsabfall wird dann in die Abtast/Halteschaltung 41 eingegeben. Die Abtast/Halteschaltung 41 hält ein Signal, das eingegeben wird, wenn das Oszillationssignal aus dem Oszillator 25 von dem Pegel "H" zu dem Pegel "L" geändert wird.
Ein Signal, das von der Abtast/Halteschaltung 41 gehalten wird, zeigt den Spitzenwert des Verbrennungsionenstroms an, welcher lediglich in Übereinstimmung mit einer Änderung der Anzahl von Ionen unberücksichtigt einer periodischen Änderung der Wechselspannung, wie sie in 3(B) gezeigt ist, erhöht oder verringert wird.
Ein Funktionsweise der elektronischen Steuerschaltung 8A zur Wellenformanalyse wird nachstehend beschrieben.
4(A) zeigt Änderungen im Verbrennungskammerdruck des Motors während eines Verbrennungszyklus. Eine durchgezogene Linie stellt eine normale Verbrennung dar. Eine strichpunktierte Linie stellt eine abnormale Verbrennung dar, die das Verbrennungsklopfen verursacht. Eine gestrichelte Linie stellt eine abnormale Verbrennung dar, die durch das Auslöschen verursacht wird. In allen Fällen erhöht sich der Verbrennungskammerdruck nach einer Zündung und verringert sich dann, nachdem ein Maximalpegel erreicht ist, jedoch steigt verglichen mit der normalen Verbrennung der Verbrennungskammerdruck während des Verbrennungsklopfens schnell an, bis ein Maximalpegel erreicht ist, und fällt dann schnell ab, da eine Detonation während des Verbrennungsklopfens entsteht. In dem Fall des Auslöschens ist die Verbrennung abgeschwächt und eine Flamme wird während eines Expansionsprozesses ausgelöscht, so daß der Verbren nungskammerdruck beginnt, sich früher als normal zu verringern.
4(B) zeigt Änderungen des Verbrennungsionenstroms während des gleichen Verbrennungszyklus, wie er in 4(A) gezeigt ist, welche in einem Zyklus schwingen, der der Frequenz der Wechselspannung entspricht, wenn sie über die Elektroden 11 und 12 der Zündkerze 1 angelegt wird. Der Verbrennungsionenstrom wird, wie es zuvor beschrieben worden ist, lediglich in Übereinstimmung mit einer Anzahl von Verbrennungssionen geändert. Ein Spitzenwert des Verbrennungsionenstroms während jedes Zyklus wird durch die Abtast/Halteschaltung 41 erfaßt.
4(C) zeigt Änderungen des Spitzenwerts der Verbrennungsionenströme, wie sie jeweils in 4(B) gezeigt sind. Wenn eine Fehlzündung aufgetreten ist, entsteht die Verbrennung nicht, so daß ein Spitzenwert des Verbrennungsionenstroms im wesentlichen Null anzeigt. Wenn der Spitzenwert des Verbrennungsionenstroms kleiner als eine gegebene Untergrenze Ir ist, bestimmt somit die elektronische Steuerschaltung 81, daß die Fehlzündung aufgetreten ist. Wenn das Auslöschen entsteht, ist die Verbrennung früher als normal beendet. Wenn eine Verbrennungszeit von einer Zündung zu einem Auslöschen kürzer als ein Minimum einer Verbrennungszeit unter einem normalen Verbrennungszustand ist, bestimmt die elektronische Steuerschaltung 81 somit, daß das Auslöschen entstanden ist. Wenn ein Verbrennungsklopfen auftritt, ist ein Maximum von Spitzenwerten des Verbrennungsionenstroms während eines Verbrennungsprozesses größer als der während des normalen Verbrennungszustands und eine Verbrennungszeit TR wird kürzer als unter dem normalen Verbrennungszustand. Wenn ein Quotient des Maximums der Spitzenwerte des Verbrennungsionenstroms während eines Verbrennungszyklus dividiert durch die Verbrennungszeit TR, was eine mittlere Verbrennungsgeschwindigkeit darstellt, größer als ein Maximum von dem unter dem normalen Verbrennungszustand ist, bestimmt die elektronische Steuerschaltung 81, daß das Verbrennungsklopfen aufgetreten ist.
Es wird zurück auf 2 verwiesen, in der ein Flußdiagramm eines Programms oder einer Sequenz von logischen Schritten gezeigt ist, die zu jedem Verbrennungszyklus von der elektronischen Steuerschaltung 81 durchgeführt werden.
Nach einem Erreichen des Programms schreitet die Routine zu einem Schritt 101, in dem es bestimmt wird, ob die elektronische Steuerschaltung 8A ein Startsignal zu dem Oszillator 25 ausgegeben hat oder nicht. Das Startsignal wird nach einer Beendigung einer Zündung der Zündkerze 1 oder nach einer gegebenen Zeitperiode von der Zündung vorgesehen. Wenn eine Antwort JA erzielt wird, schreitet die Routine zu einem Schritt 102, in dem ein Maximalwert Ip eines Verbrennungsionenstroms in einem Verbrennungszyklus von der Spitzenhalteüberwachungseinrichtung 82 am Ende des Verbrennungszyklus bestimmt wird. Das heißt, der Verbrennungsionenstrom, der von der Abtast/Halteschaltung 41 durch den Widerstand 3 erfaßt wird, wird, wie es zuvor beschrieben worden ist, nach einer Zündung zyklisch geändert, so daß ein Signalpegel, der aus der Abtast/Halteschaltung 41 zu der Spitzenhalteüberwachungseinrichtung 82 ausgegeben wird, geändert wird. Die Spitzenhalteüberwachungseinrichtung 82 legt den Maximalwert Ip des Verbrennungsionenstroms am Ende des Verbrennungszyklus fest.
Das Ausgangssignal aus der Spitzenhalteüberwachungseinrichtung 82 wird an den positiven (+) Eingangsanschluß des Komparators 831 angelegt, während eine Referenzspannung, die der Untergrenze Ir des Verbrennungsionenstroms entspricht, von dem veränderbaren Widerstand 833 in den negativen (-) Anschluß des Komparators 831 eingegeben wird. In einem Schritt 103 bestimmt der Komparator 831, ob der Maximalwert Ip des Verbrennungsionenstroms kleiner als die Untergrenze Ir ist oder nicht. Wenn der Maximalwert Ip klei ner als die Untergrenze Ir ist, sieht der Komparator 831 ein Signal an dem Pegel "L" vor und die Routine schreitet zu einem Schritt 109, in dem es bestimmt wird, daß eine vollständige Fehlzündung aufgetreten ist. Wenn alternativ dazu der Maximalwert Ip größer als die Untergrenze Ir ist, sieht der Komparator 831 ein Signal an dem Pegel "H" vor und die Routine schreitet zu einem Schritt 104, in dem eine Verbrennungszeit Tr auf die folgende Weise bestimmt wird. Das Ausgangssignal der Abtast/Halteschaltung 41, das einen Spitzenwert des Verbrennungsionenstroms darstellt, wird in den positiven Eingangsanschluß des Komparators 84 eingegeben. Der Komparator 84 vergleicht den Spitzenwert des Verbrennungsionenstroms mit einer Referenzspannung (d.h., dem Massepotential), die in seinen negativen Anschluß eingegeben wird. Das Ausgangssignal aus der Abtast/Halteschaltung 41, das den Spitzenwert des Verbrennungsionenstroms darstellt, zeigt nach einer Zündung einen positiven Wert und erreicht Null, wenn eine Verbrennung beendet ist, um ein Ausgangssignal aus dem Komparator 84 von dem Pegel "H" zu dem Pegel "L" zu ändern. Die Zeit, zu welcher das Ausgangssignal aus dem Komparator 84 zu dem Pegel "L" geändert wird, entspricht der Zeit, wenn der Spitzenwert des Verbrennungsionenstroms auf einen gegebenen Wert verringert ist. Eine Zeitperiode von einem Ansteigen des Ausgangssignals aus der Abtast/Halteschaltung 41 zu dem Pegel "H" bis es zu dem Pegel "L" geändert ist, wird als die Verbrennungszeit TR bestimmt.
Nachdem die Verbrennungszeit TR im Schritt 104 bestimmt worden ist, schreitet die Routine zu einem Schritt 105, in dem es bestimmt wird, ob die Verbrennungszeit TR kleiner als ein gegebener Wert Tr ist oder nicht. Der gegebene Wert Tr ist in einem Speicher der elektronischen Steuerschaltung 81 gespeichert und stellt, wie es zum Beispiel in 4(C) gezeigt ist, die verstrichene Zeit dar, bis der Spitzenwert des Verbrennungsionenstroms unter Verbrennungsklopfzuständen die Untergrenze Ir erreicht. Wenn eine Antwort JA er zielt wird, die bedeutet, daß die Verbrennungszeit TR kleiner als der gegebene Wert Tr ist, schreitet die Routine zu einem Schritt 110, in dem es bestimmt wird, daß sich der Motor in dem abnormalen Verbrennungszustand befindet, der durch das Auslöschen verursacht wird. Wenn alternativ dazu im Schritt 105 eine Antwort NEIN erzielt wird, schreitet die Routine zu einem Schritt 106, in dem der Maximalwert Ip des Verbrennungsionenstroms durch die Verbrennungszeit TR dividiert wird, um eine Verbrennungsgeschwindigkeit VR (d.h., eine Verbrennungsdämpfungsgeschwindigkeit) zu bestimmen.
Die Routine schreitet dann zu einem Schritt 107, in dem es bestimmt wird, ob die Verbrennungsgeschwindigkeit VR größer als ein gegebener Wert Vr ist oder nicht. Wenn eine Antwort JA erzielt wird, schreitet die Routine zu einem Schritt 111, in dem es bestimmt wird, daß sich der Motor in dem abnormalen Verbrennungszustand befindet, der ein Verbrennungsklopfen verursacht. Wenn alternativ dazu im Schritt 107 eine Antwort NEIN erzielt wird, schreitet die Routine zu einem Schritt 108, in dem es bestimmt wird, daß sich der Motor in dem normalen Verbrennungszustand befindet.
Wie es aus der vorhergehenden Beschreibung offensichtlich ist, ist die Verbrennungsüberwachungsvorrichtung dieses Ausführungsbeispiels so ausgelegt, daß sie die abnormalen Verbrennungszustände auf der Grundlage einer Änderung des Verbrennungsionenstroms als eine Funktion einer Änderung der Anzahl von Verbrennungsionen unterscheidet.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt eine elektronische Steuerschaltung 8B einer Verbrennungsüberwachungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die anderen Anordnungen sind die gleichen wie in dem ersten Ausführungsbeispiel und eine detaillierte Erklärung davon wird hier weggelassen.
Die elektronische Steuerschaltung 8B ist lediglich darin zu der elektronischen Steuerschaltung 8A des ersten Ausführungsbeispiels unterschiedlich, daß eine Obergrenzenvergleichsschaltung 85 vorgesehen ist, in welche ein Ausgangssignal aus der Spitzenhalteüberwachungseinrichtung 82 eingegeben wird.
Die Obergrenzenvergleichsschaltung 85 beinhaltet einen Komparator 851, einen veränderbaren Widerstand 853 und eine Batterie 852. Ein Ausgangssignal der Spitzenhalteüberwachungseinrichtung 82 wird in einen positiven Eingangsanschluß des Komparators 851 eingegeben. Ein Ausgangssignal des Komparators 851 wird zur Verwendung bei einer Bestimmung eines Verbrennungsklopfzustands in die elektronische Steuereinheit 81 eingegeben. Ein negativer Eingangsanschluß des Komparators 851 ist an den veränderbaren Widerstand 853 angeschlossen. Der veränderbare Widerstand 853 ist so eingestellt, daß er einen Batteriespannungsabfall erzeugt, der einer Obergrenze einer Änderung des Spitzenwerts des Verbrennungsionenstromwerts während einer normalen Verbrennung entspricht. Wenn ein Spitzenwert des Verbrennungsionenstroms in irgendeinem Verbrennungszustand unter der Obergrenze ist, wird es bestimmt, daß sich der Motor in normalen Verbrennungszuständen befindet. Wenn alternativ dazu der Spitzenwert des Verbrennungsionenstroms die Obergrenze überschreitet, wird es bestimmt, daß sich der Motor in einem abnormalen Verbrennungszustand befindet, der ein Verbrennungsklopfen verursacht.
Eine Funktionsweise der Verbrennungsüberwachungsvorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels wird nachstehend unter Verwendung des Flußdiagramms, das in 2 gezeigt ist, beschrieben. Die Funktionsweise des zweiten Ausfüh rungsbeispiels ist lediglich durch Schritte 106 und 107 zu der des ersten Ausführungsbeispiels unterschiedlich. Andere Schritte sind identisch und eine detaillierte Erklärung davon wird hier weggelassen.
Die Spitzenhalteüberwachungseinrichtung 82, wie sie in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, legt den Maximalwert Ip des Verbrennungsionenstroms am Ende eines Verbrennungszyklus fest (Schritt 106). Der Maximalwert Ip wird in den positiven Eingangsanschluß des Komparators 851 eingegeben. In den negativen Eingangsanschluß des Komparators 851 wird eine Obergrenze Ipth, welche, wie es zuvor beschrieben worden ist, ein Kriterium zum Bestimmen dazu ist, ob sich der Motor in dem normalen Verbrennungszustand oder dem Verbrennungsklopfzustand befindet, von dem veränderbaren Widerstand 853 eingegeben. Der Komparator 851 vergleicht den Maximalwert Ip mit der Obergrenze Ipth (Schritt 107). Wenn der Maximalwert Ip größer als die Obergrenze Ipth ist, wird es bestimmt, daß sich der Motor in dem Verbrennungsklopfzustand befindet (Schritt 111). Wenn alternativ dazu der Maximalwert Ip kleiner als die Obergrenze Ipth ist, wird es bestimmt, daß sich der Motor in dem normalen Verbrennungszustand befindet (Schritt 108).
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt eine elektronische Steuerschaltung 8C einer Verbrennungsüberwachungsvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, welches dadurch unterschiedlich zu dem zweiten Ausführungsbeispiel in 5 ist, das eine Maximaldämpfungsgeschwindigkeitsbestimmungsschaltung 86 und eine Dämpfungsgeschwindigkeitsvergleichsschaltung 87 vorgesehen sind. Andere Anordungen sind identisch und eine detaillierte Erklärung davon wird hier weggelassen.
Die Maximaldämpfungsgeschwindigkeitsbestimmungsschaltung 86 beinhaltet eine Differentiationsschaltung 861 und eine Spitzenhalteüberwachungseinrichtung 862. Die Dämpfungsgeschwindigkeitsvergleichsschaltung 87 beinhaltet einen Komparator 871, einen veränderbaren Widerstand 873 und eine Batterie 872.
Das Ausgangssignal aus der Abtast/Halteschaltung 41 wird durch die Differentationsschaltung 861 in die Spitzenhalteüberwachungseinrichtung 862 eingegeben. Ein Wert, der von der Spitzenhalteüberwachungseinrichtung 862 gehalten wird, wird zu Beginn jedes Verbrennungszyklus zurückgesetzt. Die Spitzenhalteüberwachungseinrichtung 862 legt ein Ausgangssignal an den positiven Eingangsanschluß des Komparators 871 an. Ein negativer Eingangsanschluß des Komparators 871 ist an den veränderbaren Widerstand 873 angeschlossen. Der veränderbare Widerstand 873 ist so eingestellt, daß er einen Batteriespannungsabfall erzeugt, der einer gegebenen Maximaldämpfungsgeschwindigkeit Vmaxr entspricht. Im allgemeinen ist der Verbrennungsprozeß während eines Klopfens schneller beendet als normal, so daß eine Dämpfungsgeschwindigkeit eines Spitzenwerts des Verbrennungsionenstroms hoch ist. Wenn eine Dämpfungsgeschwindigkeit eines Spitzenwerts des Verbrennungsionenstroms unter irgendeinem Verbrennungszustand unter der Maximaldämpfungsgeschwindigkeit Vmaxr liegt, wird es somit bestimmt, daß sich der Motor in normalen Verbrennungszuständen befindet. Wenn alternativ dazu die Dämpfungsgeschwindigkeit größer als die Maximaldämpfungsgeschwindigkeit Vmaxr ist, wird es bestimmt, daß sich der Motor in einem abnormalen Verbrennungszustand befindet, der ein Verbrennungsklopfen verursacht.
Die Funktionsweisen der Maximaldämpfungsgeschwindigkeitsbestimmungsschaltung 86 und der Dämpfungsgeschwindigkeitsvergleichsschaltung 87 werden nachstehend beschrieben. Die anderen Funktionsweisen sind zu denen des zweiten Aus führungsbeispiels identisch und eine detaillierte Erklärung davon wird hier weggelassen.
Die Differentationsschaltung 861 differentiert ein Ausgangssignal aus der Abtast/Halteschaltung 41 bezüglich der Zeit und sieht ein Ausgangssignal vor, das proportional zu einer Dämpfungsgeschwindigkeit eines Spitzenwerts des Verbrennungsionenstroms ist. Die Spitzenhalteüberwachungseinrichtung 862 hält oder aktualisiert das Ausgangssignal aus der Differentiationsschaltung 861 in Übereinstimmung mit einer Änderung der Dämpfungsgeschwindigkeit des Spitzenwerts und bestimmt einen Maximalwert VmaxR der Dämpfungsgeschwindigkeit am Ende jedes Verbrennungszyklus. Der Komparator 871 vergleicht den Maximalwert VmaxR mit der maximalen Dämpfungsgeschwindigkeit Vmaxr, die durch den veränderbaren Widerstand 873 vorgesehen ist. Wenn der Maximalwert VmaxR größer als die maximale Dämpfungsgeschwindigkeit Vmaxr ist, wird es bestimmt, daß sich der Motor in dem Klopfzustand befindet. Wenn alternativ dazu der Maximalwert VmaxR kleiner als die Maximaldämpfungsgeschwindigkeit Vmaxr ist, wird es bestimmt, daß sich der Motor in dem normalen Verbrennungszustand befindet.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt eine Verbrennungsüberwachungsvorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, welches eine Stromwellenformerfassungsschaltung 4B und eine elektronische Steuerschaltung 9A anstelle der Stromwellenformerfassungsschaltung 4A und der elektronischen Steuerschaltung 8A des ersten Ausführungsbeispiels beinhaltet. Der gleiche Oszillator 25 wie in dem ersten Ausführungsbeispiel, welcher mit dem ODER-Gatter 24 verbunden ist, ist jedoch unabhängig von der Stromwellenformerfassungsschaltung 4A vorgesehen. Andere Anordungen sind identisch und eine detaillierte Erklärung davon wird hier weggelassen.
Die Stromwellenformerfassungsschaltung 4B beinhaltet eine Signalwandlerschaltung 5, eine Zeitmeßschaltung 6 und eine Abtast/Halteschaltung 7.
Die Zeitmeßschaltung 6 beinhaltet einen Oszillator 61, einen Zähler 62, einen Analogschalter 63, eine Integrationsschaltung 64 und eine Inverterschaltung 66.
Ein Spannungsabfall, der über dem Widerstand 3 entwickelt wird, wird durch die Signalwandlerschaltung 5 in die Integrationsschaltung 64 eingegeben. Der Oszillator 61 sieht durch den Zähler 62 ein Oszillationssignal an dem Analogschalter 63 vor. Der Analogschalter 63 ist an beiden Seiten eines Kondensators 65 der Integrationsschaltung 64 angeschlossen und sieht ein Rücksetzsignal vor, um in einem Integrationsbetrieb, der von der Integrationsschaltung 64 durchgeführt wird, ein Integrationsintervall zu definieren. Die Integrationsschaltung 64 sieht durch die Inverterschaltung 66 ein Integrationssignal an der Abtast/Halteschaltung 7 vor. Die Abtast/Halteschaltung 7 hält das Integrationssignal und aktualisiert es, wenn ein Signal aus dem Komparator 51 von dem Pegel "H" zu dem Pegel "L" geändert wird. Ein Ausgangssignal der Abtast/Halteschaltung 7 wird in ein Bandpaßfilter 92 der elektronischen Steuerschaltung 9A zum Bestimmen einer Klopfvibration eingegeben. Das Bandpaßfilter 92 sieht zum Bestimmen einer Maximalamplitude der Klopfvibration ein Ausgangssignal an der Spitzenhalteüberwachungseinrichtung 93 vor. Die Spitzenhalteüberwachungseinrichtung 93 wird zu Beginn jedes Verbrennungszyklus zurückgesetzt. Ein Ausgangssignal der Spitzenhalteüberwachungseinrichtung 93 wird in eine elektronische Steuereinheit 91A eingegeben.
Eine Funktionsweise der Verbrennungsüberwachungsvorrichtung des vierten Ausführungsbeispiels wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 7 und 8 beschrieben. Die gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel gleiche Funktionsweise wird hier weggelassen.
Wenn der Oszillator 25 ein Pulssignal vorsieht, wie es in 8(A) gezeigt ist, wird dies bewirken, daß ein Verbrennungsionenstrom, wie er in 8(B) gezeigt ist, erzeugt wird. In den 8(B) bis 8(H) stellen durchgezogenene Linien Parameter dar, wenn während einer Verbrennung eine große Anzahl von Ionen erzeugt wird, während gestrichelte Linien Parameter darstellen, wenn eine kleine Anzahl von Ionen erzeugt wird.
Ein Strom, wie er in 8(C) gezeigt ist, fließt durch die Elektroden 11 und 12 der Zündkerze 1. Ein Spannungsabfall wird über dem Widerstand 3 erzeugt, welcher dem Strom in 8(C) entspricht, und dann in einen positiven Eingangsanschluß des Komparators 51 eingegeben. Der Komparator 51 ist an einem negativen Eingangsanschluß an Masse gelegt und sieht ein Signal eines hohen Pegels vor, wenn der eingegebene Spannungsabfall einen positiven Wert darstellt. 8(D) zeigt ein Ausgangssignal des Komparators 51. Wie es in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, ist eine negative Komponente des Verbrennungsionenstroms im allgemeinen klein, so daß ansteigende Abschnitte der Stromwellenform, wie sie in 8(C) gezeigt ist, auch dann kaum geändert werden, wenn die Anzahl von erzeugten Ionen geändert wird, was bedeutet, daß die Phase des Pulssignals, wie es in 8(C) gezeigt ist, das aus dem Komparator 51 ausgegeben wird, lediglich auf eine Umkehr von dem Pegel "H" zu dem Pegel "L" in Übereinstimmung mit einer Änderung der Anzahl von erzeugten Ionen verschoben wird.
Das Ausgangssignal des Komparators 51 wird in die Integrationschaltung 64 eingegeben. Die Integrationsschaltung 64 integriert ein Signal des Pegels "H" aus dem Komparator 51. Wenn der Analogschalter 63 den Kondensator 65 der Integrationsschaltung 64 zurücksetzt, sieht die Integrationsschaltung 64 ein Ausgangssignal von Null vor. 8(E) zeigt ein Ausgangssignal des Oszillators 61 in der Form eines Pulssignals, das eine Frequenz von 300 kHz aufweist. 8(F) zeigt ein Ausgangssignal des Zählers 62. Der Zähler 62 sieht alle drei Pulssignale eines Ausgangssignals von einem Abfallen des Ausgangssignals des Komparators 51 zu dem Pegel "L" ein Pulssignal an dem Pegel "H" vor, um den Analogschalter 63 zu betätigen. Somit sieht die Integrationsschaltung 64 ein gewelltes Signal eines negativen Werts vor, daß proportional zu der zeitlichen Länge des Ausgangssignals des Komparators 51 ist, das den Pegel "H" darstellt. Das gewellte Signal, das aus der Integrationsschaltung 64 ausgegeben wird, wird durch die Inverterschaltung 66 im Pegel umgekehrt, was in 8(G) gezeigt ist. Die Abtast/Halteschaltung 7 hält das Ausgangssignal der Inverterschaltung 66, wenn das Ausgangssignal des Komparators 51 von dem Pegel "H" zu dem Pegel "L" geändert wird, und sieht ein Ausgangssignal vor, wie es in 8(H) gezeigt ist. Wie es aus der Darstellung offensichtlich ist, wird, wenn der Verbrennungsionenstrom, der in 8(B) gezeigt ist, erhöht wird und der Zeitpunkt, zu dem der Strom, der durch die Elektroden 11 und 12 der Zündkerze 1 fließt, von dem positiven zu dem negativen Wert geändert wird, verzögert wird, das Ausgangssignal der Abtast/Halteschaltung 7 proportional zu der Verzögerungszeit (d.h., einer Phasendifferenz) von der Zeit verzögert, wenn der Verbrennungsionenstrom einen Nullpegel zeigt.
9(A) zeigt eine Beziehung zwischen einem Verbrennungskammerdruck und einem Kurbelwellenwinkel und daß sich der Verbrennungskammerdruck erhöht, bis der Kurbelwellenwinkel einen gegebenen Wert erreicht, und sich dann verringert. 9(B) zeigt das Ausgangssignal aus der Abtast/Halteschaltung 7, das als die Phasendifferenz dargestellt ist, in Verbindung mit dem Kurbelwellenwinkel und daß sich die Phasendifferenz erhöht, bis der Kurbelwellenwinkel einen gegebenen Wert erreicht, und sich dann verringert. Wie es aus der Darstellung zu sehen ist, wird die Phasendifferenz proportional zu dem Verbrennungskammerdruck geändert. Das heißt, wenn in einem Bereich, in dem der Kurbelwellenwinkel hohe Pegel des Verbrennungskammerdrucks erzeugt, eine abnormale Vibration, die ein Verbrennungsklopfen verursacht, auftritt, wie es in 9(A) gezeigt ist, wird dies bewirken, daß die Phasendifferenz schwingt, wie es in 9(B) gezeigt ist. Diese Schwingung wird von dem Bandpaßfilter 92 auf der Grundlage des Ausgangssignals aus der Abtast/Halteschaltung 7 erfaßt. In der Praxis läßt das Bandpaßfilter 92 Frequenzkomponenten von 6 bis 8 kHz durch, bei welchen die Verbrennungsklopfvibration konzentriert ist, und gibt sie zu der Spitzenhalteüberwachungseinrichtung 93 aus, wie es in 9(C) gezeigt ist. Die Spitzenhalteüberwachungseinrichtung 93 legt eine Maximalamplitude (d.h., P2 in 9(C)) der Verbrennungsklopfvibration am Ende jedes Verbrennungszyklus fest und sieht sie als eine Darstellung einer Maximalstärke der Verbrennungsklopfvibration an der elektronischen Steuereinheit 91A vor. Die elektronische Steuereinheit 91A vergleicht die Maximalamplitude mit einem gegebenen Referenzwert, um zu bestimmen, ob das Verbrennungsklopfen auftritt oder nicht.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines fünften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
10 zeigt eine Verbrennungsüberwachungsvorrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, welches eine Abänderung des vierten Ausführungsbeispiels ist. Lediglich unterschiedliche Anordnungen und Funktionsweisen werden nachstehend beschrieben.
Eine elektronische Steuerschaltung 9B beinhaltet ein Bandpaßfilter 92, eine Verbrennungsklopfvibrationszählschaltung 94 und eine elektronische Steuereinheit 91B.
Die Verbrennungsklopfvibrationszählschaltung 94 beinhaltet eine Batterie 96, einen veränderbaren Widerstand 97, einen Komparator 95 und einen Zähler 98.
Ein Ausgangssignal aus der Abtast/Halteschaltung 7, das die Phasendifferenz darstellt, wie sie in 9(B) gezeigt ist, wird in das Bandpaßfilter 92 eingegeben. Das Bandpaßfilter 92 überträgt die Verbrennungsklopfvibration θf, wie sie in 9(C) gezeigt ist, zu einem positiven Anschluß des Komparators 95. Ein negativer Anschluß des Komparators 95 ist an den veränderbaren Widerstand 97 angeschlossen. Der veränderbare Widerstand 97 ist an die Batterie 96 angeschlossen und so eingestellt, daß er einen Spannungsabfall vorsieht, der einer Referenzamplitude θn der Verbrennungsklopfvibration entspricht.
Im Betrieb vergleicht der Komparator 95 das Ausgangssignal des Bandpaßfilters 92, das die Verbrennungsklopfvibration θf darstellt, mit der Referenzamplitude θn und sieht ein Signal eines hohen Pegels vor, wenn die Verbrennungsklopfvibration θf größer als die Referenzamplitude θn ist, während er ein Signal eines niedrigen Pegels vorsieht, wenn die Verbrennungsklopfvibration θf kleiner als die Referenzamplitude θn ist. Der Zähler 98 zählt die Anzahl von Signalen eines hohen Pegels, die aus dem Komparator 95 ausgegeben werden und sieht ein dies anzeigendes Signal vor. In einem Beispiel, das in 9(C) gezeigt, überschreitet die Verbrennungsklopfvibration θf die Referenzamplitude θn an Spitzen P1, P2 und P3. Somit gibt der Zähler 98 das drei (3) anzeigende Zählsignal zu der elektronischen Steuereinheit 91B aus. Die elektronische Steuereinheit 91B bestimmt, daß das Verbrennungsklopfen auftritt, wenn das Zählsignal aus dem Zähler 98 einen Zählwert anzeigt, der größer oder gleich als eins (1) ist und bestimmt ebenso einen Wert des Zählwerts, der mit der Referenzamplitude θn multipliziert ist, als die Stärke der Verbrennungsklopfvibration.
In der vorhergehenden Beschreibung ist eine Verbrennungsüberwachungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor offenbart worden, welche so ausgelegt ist, daß sie abnormale Verbrennungszustände unter Verwendung eines Verbrennungsionenstroms, der in einem Strom beinhaltet ist, der durch Kerzenelektroden einer Zündkerze fließt, der sich aus einer Bewegung von Ionen zwischen den Kerzenelektroden ergibt, welche durch eine Verbrennung erzeugt werden, unterscheidet. Wenn zum Beispiel ein Maximalwert des Verbrennungsionenstroms während eines Verbrennungszyklus kleiner als ein gegebener Wert ist, wird es bestimmt, daß eine Fehlzündung aufgetreten ist. Wenn eine Dämpfungszeit von einer Erzeugung des Stroms, der durch die Kerzenelektroden fließt bis eine Änderung des Stroms auf einen gegebenen Wert verringert ist kürzer als eine gegebene Zeitperiode ist, wird es bestimmt, daß eine Flamme ausgelöscht worden ist, bevor die Verbrennung beendet ist.

Claims

Verbrennungsüberwachungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit: einer Spannungsquelle (2) um während des Verbrennungsvorgangs eine Wechselspannung an die Elektroden (11, 12) einer Zündkerze (1) anzulegen, die in die Verbrennungskammer des Motors eingebaut ist, einer ersten Einrichtung (3) zum Erfassen des Stroms, der durch die Elektroden (11, 12) der Zündkerze (1) fließt; einer zweiten Einrichtung zum Erfassen der durch eine Änderung der Anzahl von Verbrennungsionen bedingten Stromänderung während eines Verbrennungszyklus; einer dritten Einrichtung zum Erfassen des Verlaufs eines maximalen Verbrennungsionenstroms I_p während eines Verbrennungszyklus; und einer vierten Einrichtung (81) zum Feststellen eines normalen oder eines abnormalen Verbrennungszustands auf der Grundlage eines Vergleichs von Werten des maximalen Verbrennungsionenstroms I_p mit einem vorgegebenen Grenzwert I_r.
Verbrennungsüberwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Einrichtung (81) eine Fehlzündung feststellt, wenn der Wert des maximalen Verbrennungsionenstroms I_p bereits nach der Zündung kleiner als der vorgegebene Grenzwert I_r ist.
Verbrennungsüberwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zeitmeßeinrichtung die Zeit T_R zwischen dem Zündzeitpunkt und dem Zeitpunkt erfaßt, von dem an der Wert des maximalen Verbrennungsionenstroms Ip unter den gegebenen Grenzwert I_r fällt, und die vierte Einrichtung (81) ein Auslöschen der Zündflamme feststellt, wenn die gemessene Zeit kleiner als eine vorbestimmte Verbrennungszeit T_r ist.
Verbrennungsüberwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitmeßeinrichtung die Zeit T_R zwischen dem Zündzeitpunkt und dem Zeitpunkt erfaßt, bei dem sich der Wert des maximalen Verbrennungsionenstroms I_p auf den vorgegebenen Grenzwert I_r verringert hat, und die vierte Einrichtung (81) Klopfen feststellt, wenn der Wert für die Verbrennungsge schwindigkeit V_R, der aus dem Wert für den maximalen Verbrennungsionenstrom I_p und aus der gemessenen Zeit T_R ermittelt wird, größer als ein vorbestimmter Grenzwert V_r ist.
Verbrennungsüberwachungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Einrichtung (81) Klopfen feststellt, wenn die Amplitude der durch das Klopfen verursachten Vibration, die mit einer Vibrationserfassungseinrichtung ermittelt wird, größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Verbrennungsüberwachungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Einrichtung (81) Klopfen feststellt, wenn während eines Verbrennungszyklus die Anzahl der Vibrationsamplituden, die einen vorbestimmten Wert überschreitet, größer als eine vorgegebene Anzahl ist.