DE19733356A1 - Verbrennungszustands-Erfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor - Google Patents
Verbrennungszustands-Erfassungsvorrichtung für einen VerbrennungsmotorInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, um den
Verbrennungszustand eines Verbrennungsmotors festzustellen,
indem die Veränderungen der Menge von Ionen gemessen wird,
die zum Verbrennungszeitpunkt des Verbrennungsmotors durch
das Niederspannungsende einer Sekundärwicklung einer
Zündspule erzeugt werden, und insbesondere betrifft die
Verbindung eine Verbrennungszustands-Erfassungsvorrichtung
für einen Verbrennungsmotor, die verhindert, daß ein Fehler
oder ähnliches einer Ionenstrom-Erfassungsschaltung einen
sekundären Strom während einer Zündsteuerung beeinflußt, um
so zu verhindern, daß Zündcharakteristiken sich
verschlechtern.
Allgemein wird ein Verbrennungsmotor durch eine Vielzahl von
Zylindern angetrieben, eine aus Kraftstoff und Luft
bestehende Kraftstoff-Luftmischung, die in die
Verbrennungskammer von jedem Zylinder eingeführt worden ist,
wird komprimiert, wenn ein Kolben sich nach oben bewegt, und
eine Hochspannung für eine Zündung wird an eine Zündkerze
angelegt, die in der Verbrennungskammer angeordnet ist, um
einen elektrischen Funken zu erzeugen, um das Kraftstoff-
Luftgemisch zu verbrennen; die Explosivkraft, die erzeugt
wird, wenn die Kraftstoff-Luftmischung verbrannt wird, wird
zu der Kraft umgewandelt, die den Kolben herabdrückt, und
wird als eine Rotationsausgabe des Verbrennungsmotors
abgenommen.
Es ist bekannt, daß beim Stattfinden der Verbrennung in der
Verbrennungskammer die Moleküle in der Verbrennungskammer
ionisiert werden und daher ein Anlegen einer Vorspannung an
Ionenstrom-Erfassungselektroden, die normalerweise
Zündkerzenelektroden sind und die in der Verbrennungskammer
angeordnet sind, bewirkt, daß Ionen mit elektrischen Ladungen
sich in der Form eines Ionenstroms (ionischen Stromes)
zwischen Zündkerzenelektroden bewegen.
Es ist auch bekannt, daß der Ionenstrom empfindlich auf den
Verbrennungszustand in der Verbrennungskammer reagiert, was
es möglich macht, einen Verbrennungszustand im
Verbrennungsmotor festzustellen, in dem der Zustand erfaßt
wird, mit dem der Ionenstrom erzeugt wird.
Dieser Typ von Verbrennungszustands-Erfassungsvorrichtung für
einen Verbrennungsmotor wird z. B. in der ungeprüften
japanischen Patentveröffentlichung Nr. 4-191465 oder Nr. 7-
217519 beschrieben, in denen eine Zündkerze als die Elektrode
für ein Erfassen eines Ionenstromes verwendet wird und ein
Verbrennungsfehler einschließlich eines Fehlzündens aufgrund
der Menge eines Ionenstromes festgestellt wird, der
unmittelbar nach der Zündung erfaßt wird.
Fig. 5 veranschaulicht ein Schaltungsaufbaudiagramm, eines
Beispiels einer bekannten Verbrennungszustands-
Erfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor; sie zeigt
ein Beispiel einer unabhängigen Zündvorrichtung, bei der eine
Ionenstromerfassungsvorrichtung für die Zündspule
entsprechend eines Zylinders verbunden ist.
In Fig. 5 ist die Kathode einer Bordbatterie mit einem Ende
einer Primärwicklung 2a einer Zündspule 2 verbunden, das
andere Ende der Primärwicklung 2a ist über einen
emittergeerdeten Leistungstransistor 3 mit Masse verbunden,
um die Versorgung eines primären Stromes abzuschalten.
Eine Sekundärwicklung 2b der Zündspule 2 stellt zusammen mit
der Primärwicklung 2a einen Transformator dar; das
Hochspannungsende der Sekundärwicklung 2b ist mit einem Ende
einer jedem Zylinder, nicht gezeigt, entsprechenden Zündkerze
verbunden, um eine Hochspannung einer negativen Polung zur
Zeit einer Zündsteuerung abzugeben.
Die aus gegenüberliegenden Elektroden aufgebaute Zündkerze 4
entlädt sich, um das Kraftstoff-Luftgemisch in einem Zylinder
zu zünden, wenn die Hochspannung für eine Zündung daran
angelegt wird.
In dieser Zeichnung ist nur ein Paar einer Zündspule 2 und
der Zündkerze 4 gezeigt, repräsentativ für die Zündspulen 2
und Zündkerzen 4, die für jeweilige Zylinder vorgesehen sind.
Das Niedrigspannungsende der Sekundärwicklung 2b ist mit
einer Ionenstrom-Erfassungsschaltung 10 verbunden. Die
Ionenstrom- Erfassungsschaltung 10 legt eine Vorspannung
positiver Polarität, welches die entgegengesetzte Polarität
zu der Zündpolarität ist, über die Sekundärwicklung 2b an die
Zündkerze 4 an und erfaßt den Ionenstrom, der der Menge von
zum Verbrennungszeitpunkt erzeugten Ionen entspricht.
Die Ionenstrom-Erfassungsschaltung 10 umfaßt: eine
Vorspannungsvorrichtung, nämlich einen Kondensator C, der mit
dem Niedrigspannungsende der Sekundärwicklung 2b verbunden
ist; eine Diode D, die zwischen den Kondensator C und Masse
gelegt ist; einen Widerstand R, der parallel mit der Diode D
verbunden ist; und eine Zenerdiode DZ zur Begrenzung der
Spannung, die parallel mit dem Kondensator C und der Diode D
verbunden ist.
Die Serienschaltung, die aus dem Kondensator C und der Diode
D besteht und die Zenerdiode DZ, die parallel mit der
Serienschaltung verbunden ist, sind zwischen das
Niedrigspannungsende der Sekundärwicklung 2b und Masse
eingefügt, um einen Ladepfad darzustellen, um den Kondensator
C mit der Vorspannung zu der Zeit zu laden, wenn der
Zündstrom erzeugt wird.
Der Kondensator wird mit dem Sekundärstrom geladen, der über
die Zündkerze 4 fließt, die unter der Hochspannungsausgabe
von der Sekundärwicklung 2b entladen wird, wenn der
Leistungstransistor 3 AUS-geschaltet wird, d. h. wenn der an
die Primärwicklung 2a angelegte Strom abgeschaltet wird. Die
Ladespannung wird durch die Zenerdiode DZ auf eine
vorbestimmte Vorspannung begrenzt, beispielsweise einige
hundert Volt; er arbeitet als die Vorspannungsvorrichtung,
d. h. die Leistungsversorgung, um den Ionenstrom zu erfassen.
Der Widerstand R in der Ionenstrom-Erfassungsschaltung 10
wandelt den durch die Vorspannung gelieferten Ionenstrom in
eine Spannung um, die als ein Ionenstrom-Erfassungssignal Ei
an eine elektronische Steuerschaltung (ECU) 20 geliefert
wird.
Die aus einem Mikroprozessor bestehende ECU 20 bestimmt den
Verbrennungszustand des Verbrennungsmotors in Übereinstimmung
mit dem Ionenstrom-Erfassungssignal Ei; falls sie einen
schlechten Verbrennungszustand feststellt, führt sie passende
Korrekturmaßnahmen aus, um ein Problem zu verhindern.
Die ECU 20 berechnet auch den Zündzeitpunkt, etc. gemäß
Betriebsbedingungen, die durch verschiedene Sensoren, nicht
gezeigt, erhalten werden, und gibt ein Zündsignal P für den
Leistungstransistor 3 aus, Kraftstoffeinspritzsignale an die
Einspritzer, nicht gezeigt, der jeweiligen Zylinder, und
Antriebssignale an verschiedene Stellglieder, wie z. B. eine
Drosselklappe und ein ISC-Ventil.
Die Fig. 6 und 7 sind erklärende Zeichnungen, die den Pfad
veranschaulichen, entlang dessen Strom in die
Sekundärwicklung 2b fließt, und die die Ionenstrom-
Erfassungsschaltung 10 veranschaulichen; Fig. 6
veranschaulicht den durch die durchgezogene Linie angezeigten
Pfad des Sekundärstroms I2, der unter der Hochspannung zu dem
Zeitpunkt fließt, wenn die Zündkerze 4 sich entlädt, d. h.
während der Zündsteuerung; und Fig. 7 veranschaulicht den
durch die gestrichelte Linie bezeichneten Pfad des
Ionenstroms i, der unter der Vorspannung zu der Zeit fließt,
wenn der Ionenstrom erfaßt wird.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 6 und 7 wird der Betrieb der
bekannten Verbrennungszustands-Erfassungsvorrichtung für
einen Verbrennungsmotor, in Fig. 5 gezeigt, beschrieben.
Normalerweise berechnet die ECU 20 den Zündzeitpunkt, etc.,
in Übereinstimmung mit Betriebsbedingungen und legt das
Zündsignal P an die Basis des Leistungstransistors 3 zu einem
Zielsteuerzeitpunkt an, so daß der Leistungstransistor 3
AN/AUS-geschaltet wird.
Somit schaltet der Leistungstransistor 3 die Versorgung des
primären Stroms, der in die Primärwicklung 2a der Zündspule 2
fließt, ab, um die Primärspannung zu verstärken und um an dem
Hochspannungsende der Sekundärwicklung 2b für eine Zündung
die Hochspannung zu erzeugen, beispielsweise einige zehn
Kilovolt.
Diese sekundäre Spannung wird an die Zündkerze 4 in jedem
Zylinder angelegt, um einen Entladefunken in der
Verbrennungskammer des Zylinders unter Zündsteuerung zu
erzeugen und dadurch das Kraftstoffluftgemisch zu verbrennen.
Zu dieser Zeit werden, wenn der Verbrennungszustand normal
ist, eine vorbestimmte Menge von Ionen um die Zündkerze herum
und in der Verbrennungskammer erzeugt.
Während der Zündsteuerung fließt der sekundäre Strom I2, der
durch das Entladen der Zündkerze 4 zum Zündzeitpunkt
ausgelöst wird, entlang des durch die durchgezogene, in
Fig. 6 gezeigte Linie bezeichneten Pfades und lädt über den
Ladepfad in der Ionenstrom-Erfassungsschaltung 10 den
Kondensator C, was die Vorspannungsenergieversorgung liefert.
Dann, sobald die Vorspannung des Kondensators C die
Zenerspannung der Zenerdiode DZ übersteigt, fließt der
sekundäre Strom I2 entlang des Pfades auf der Zenerdioden-DZ-
Seite, und die Vorspannung des Kondensators C wird durch die
Zenerspannung der Zenerdiode DZ begrenzt. Die Vorspannung des
Kondensators C wird durch die Schaltungscharakteristik der
Zenerdiode DZ gesetzt auf einen beliebigen vorbestimmten
Wert.
Die so in den Kondensator C geladene Vorspannung wird über
die Sekundärwicklung 2b an die Zündkerze 4 eines Zylinders
angelegt, der gerade einer Zündsteuerung unterzogen worden
ist, d. h. einer Verbrennung, was den Ionenstrom i bewirkt,
der der Menge von Ionen entspricht, die zum
Verbrennungszeitpunkt erzeugt worden sind, und fließt, wie
durch die gestrichelte Linie in Fig. 7 angezeigt. Zu diesem
Zeitpunkt bewegen sich die Ionen zwischen den Elektroden der
Zündkerze 4, und der Kondensator C entlädt sich.
Der Ionenstrom i wird als das Ionenstrom-Erfassungssignal Ei
durch den Spannungsabfall über dem Widerstand R erfaßt. Die
ECU 20 beendet den Verbrennungszustand eines jeden Zylinders
gemäß des Ionenstrom-Erfassungssignals Ei und berechnet
geeignete Steuerparameter, wie z. B. Zündzeitvorgaben in
Übereinstimmung mit den Betriebszuständen und den
Verbrennungszuständen, wie vorhergehend beschrieben.
Da jedoch der Pfad des sekundären Stromes I2, der durch die
Zündsteuerung fließt, die Ionenstrom-Erfassungsschaltung 10
einschließt, beeinflussen verschiedene Probleme bezüglich der
Ionenstrom-Erfassungsschaltung 10 unvermeidlich
Zündcharakteristiken.
Wenn z. B. ein Verbindungsgewebe zwischen der Zündspule 2 und
der Ionenstrom-Erfassungsschaltung 10 abgetrennt werden
sollte oder die Ionenstrom-Erfassungsschaltung 10 selbst
ausfallen sollte, dann wird ein normaler Fluß des sekundären
Stromes I2 verhindert, was den Zündbetrieb negativ
beeinflußt.
Somit hatte die bekannte Verbrennungszustands-
Erfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor dadurch ein
Problem, daß sie die Ionenstrom-Erfassungsschaltung 10 in den
Pfad des sekundären Stromes I2 einschließt, der während einer
Zündsteuerung fließt, und verschiedene Probleme bezüglich der
Ionenstrom-Erfassungsschaltung 10, die unvermeidlich den
sekundären Strom I2 beeinflussen, was zu einer Gefahr des
Beeinträchtigens der Güte des sekundären Stromes I2 führt,
mit einem daraus resultierenden Steuerfehler.
Die vorliegende Erfindung wurde mit Hinblick auf ein Lösen
des oben beschriebenen Problems getätigt, und es ist Aufgabe
der Erfindung, eine Verbrennungszustands-
Erfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor
bereitzustellen, wobei die Vorrichtung in der Lage ist, zu
verhindern, daß ein Fehler oder ähnliches einer Ionenstrom-
Erfassungsschaltung einen sekundären Strom während einer
Zündsteuerung beeinflußt, um so Zündeigenschaften vor einer
Verschlechterung zu schützen.
Dazu wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine
Verbrennungszustands-Erfassungsvorrichtung für einen
Verbrennungsmotor bereitgestellt, wobei die Vorrichtung mit
einer Zündspule ausgerüstet ist, die aus einem Transformator
aufgebaut ist, der eine Primärwicklung und eine
Sekundärwicklung aufweist, und der eine Hochspannung für eine
Zündung an dem Hochspannungsende der Sekundärwicklung
erzeugt, wenn die Versorgung des Stromes zu der
Primärwicklung abgeschaltet wird; eine Zündkerze, die aus
gegenüberliegenden Elektroden aufgebaut ist, die mit dem
Hochspannungsende der Sekundärwicklung verbunden sind und die
sich bei einem Anlegen der Hochspannung für eine Zündung
entladen, um das Kraftstoffluftgemisch in einem Zylinder des
Verbrennungsmotors zu zünden; eine Ionenstrom-
Erfassungsschaltung, die eine Vorspannungsvorrichtung
einschließt, die mit dem Niedrigspannungsende der
Sekundärwicklung verbunden ist, und die einen Ionenstrom
erfaßt, der von der Vorspannungsvorrichtung über die
Zündkerze nach einer Verbrennung des Kraftstoffluftgemisches
fließt; eine Gleichrichtervorrichtung, die zwischen die
Vorspannungsvorrichtung und das Niedrigspannungsende der
Sekundärwicklung eingefügt ist, so daß der Ionenstrom in der
Vorwärtsrichtung fließt; eine Spannungsklemmvorrichtung, die
zwischen das Niedrigspannungsende der Sekundärwicklung und
Masse eingefügt ist; und eine ECU, die den
Verbrennungszustand an einer Zündkerze in Übereinstimmung mit
dem Ionenstrom erfaßt; wobei die Vorspannungsvorrichtung eine
Vorspannung mit einer der Hochspannung für eine Zündung
entgegengesetzten Polarität über die Gleichrichtervorrichtung
und die Sekundärwicklung an die Zündkerze anlegt; und die
Spannungshaltevorrichtung, die Spannung an dem
Niedrigspannungsende der Sekundärwicklung auf einem
vorbestimmten Wert hält, wenn die Hochspannung für eine
Zündung auftritt, wobei der absolute Wert der vorbestimmten
Spannung auf den absoluten Wert oder mehr der Vorspannung der
Vorspannungsvorrichtung gesetzt ist.
Die Spannungsklemmvorrichtung der Verbrennungszustands-
Erfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor in
Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung schließt eine
Zenerdiode ein, die mit entgegengesetzter Polarität bezüglich
des sekundären Stromes verbunden ist, der durch die
Sekundärwicklung unter der Hochspannung für eine Zündung
fließt.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung schließt die
Spannungsklemmvorrichtung der Verbrennungszustands-
Erfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor eine Diode
ein, die so in Serie verbunden ist, daß sie die
entgegengesetzte Polarität mit Bezug auf die Zenerdiode
trägt.
In einer anderen bevorzugten Ausführung der Erfindung besteht
die Vorspannungsvorrichtung der Verbrennungszustands-
Erfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor aus einem
Kondensator, der mit einem primären Strom geladen wird, der
durch die Primärwicklung fließt, und die Ionenstrom-
Erfassungsschaltung schließt eine Diode ein, die mit ihrer
Anode mit dem Niedrigspannungsende der Primärwicklung
verbunden ist, und einen Widerstand, der zwischen die Kathode
der Diode und den Hochspannungsanschluß des Kondensators
eingefügt ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung weist
die Verbrennungszustands-Erfassungsvorrichtung für einen
Verbrennungsmotor eine Strombegrenzungsvorrichtung auf, die
zwischen die Verbindung der Gleichrichtervorrichtung und der
Spannungsklemmvorrichtung und das Niedrigspannungsende der
Sekundärwicklung eingefügt ist; wobei die
Strombegrenzungsvorrichtung den Strom steuert, der von der
Vorspannungsvorrichtung über die Sekundärwicklungen zu der
Zündkerze fließt, um so die Spannung zu steuern, die am
Hochspannungsende der Sekundärwicklung zum Beginn des
Versorgens von Strom zu der Primärwicklung auftritt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung der vorliegenden
Erfindung schließt die Strombegrenzungsvorrichtung für die
Verbrennungszustands-Erfassungsvorrichtung für einen
Verbrennungsmotor einen Widerstand und eine Diode ein, die
parallel mit dem Widerstand verbunden ist; wobei die Diode
die Richtung des sekundären Stromes, der durch die
Sekundärwicklung zum Zeitpunkt des Anlegens der Hochspannung
für eine Zündung fließt, auf die Vorwärtsrichtung setzt, um
so die Potentialdifferenz über dem Widerstand während einer
Zündsteuerung zu unterdrücken.
Die Verbrennungszustands-Erfassungsvorrichtung für einen
Verbrennungsmotor in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung ist mit einem Verteiler ausgerüstet, der zwischen
das Hochspannungsende der Sekundärwicklung und die Zündkerze
geschaltet ist; wobei der Verteiler eine zentrale Elektrode
einschließt, die mit dem Hochspannungsende der
Sekundärwicklung verbunden ist, eine Vielzahl von peripheren
Elektroden, die einzeln mit den Zündkerzen von jeweiligen
Zylindern verbunden sind, eine Drehelektrode, die sich um die
zentrale Elektrode dreht, wenn der Verbrennungsmotor sich
dreht, und die aufeinanderfolgend den peripheren Elektroden
mit einem Spalt dazwischen gegenüberliegt, und eine Vielzahl
von Hochspannungsdioden, die jeweilig zwischen der zentralen
Elektrode und den jeweiligen peripheren Elektroden vorgesehen
sind, um so zu bewirken, daß ein Ionenstrom in der
Vorwärtsrichtung fließt.
In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung
sind die Zündspulen und Zündkerzen der Verbrennungszustands-
Erfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor für die
jeweiligen Zylinder des Verbrennungsmotors vorgesehen und die
Spannungsklemmvorrichtung und die Ionenstrom-
Erfassungsschaltung sind geimeinsam mit dem
Niedrigspannungsende der Sekundärwicklungen der jeweiligen
Zündspulen verbunden.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltdiagramm eines ersten
Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltdiagramm, das ein drittes
Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht;
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltdiagramm, das ein viertes
Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht;
Fig. 4 zeigt ein Blockschaltdiagramm, das ein fünftes
Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht;
Fig. 5 zeigt ein Blockschaltdiagramm, das eine bekannte
Verbrennungszustands-Erfassungsvorrichtung für
einen Verbrennungsmotor veranschaulicht;
Fig. 6 zeigt ein erklärendes Diagramm, das einen
sekundären Strompfad veranschaulicht, der während
der Zündsteuerung durch die bekannte
Verbrennungszustands-Erfassungsvorrichtung für
einen Verbrennungsmotor erfaßt wird; und
Fig. 7 zeigt ein erklärendes Diagramm, das einen
Ionenstrompfad veranschaulicht, der während der
Ionenstromerfassung durch die bekannte
Verbrennungszustands-Erfassungsvorrichtung für
einen Verbrennungsmotor erfaßt wird.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
wird mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben,
und als ein Beispiel wird die Verbrennungsmotorvorrichtung
eines unabhängigen Zündsystems verwendet, das oben erwähnt
ist.
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm, das das erste
Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht; ähnliche
Bestandteile, wie die oben beschriebenen (siehe Fig. 5), sind
mit den gleichen Bezugsziffern versehen, und eine
detaillierte Beschreibung davon wird ausgelassen.
In Fig. 1 ist eine Diode 5 für ein Verhindern von Rückfluß,
die den Fluß eines Ionenstroms i in der Vorwärtsrichtung
setzt, in einer Ionenstrom-Erfassungsschaltung 10A zwischen
das Niedrigspannungsende einer Sekundärwicklung 2B und einen
Kondensator C, d. h. eine Vorspannungsvorrichtung, eingefügt.
Das Niedrigspannungsende der Sekundärwicklung 2b der
Zündspule 2 ist über eine Spannungsklemmvorrichtung, die
durch eine Zenerdiode 6 und eine Diode 7 dargestellt ist, mit
Masse verbunden.
Die Zenerdiode 6 ist mit Bezug auf den sekundären Strom I2,
der durch die Sekundärwicklung 2b unter der Hochspannung für
einen Strom fließt, in der entgegengesetzten Polarität
verbunden, um so die Spannung am Niedrigspannungsende der
Sekundärwicklung 2b zu dem Zeitpunkt wenn die Hochspannung
für eine Zündung erzeugt wird, auf einen vorbestimmten Wert
zu begrenzen, nämlich die Klemmspannung Vc. Der absolute Wert
der Klemmspannung Vc ist auf den absoluten Wert oder mehr der
Vorspannung Vbi des Kondensators C gesetzt.
Die Diode 7 ist in Serie verbunden, so daß sie die
entgegengesetzte Polarität mit Bezug auf die Zenerdiode 6
trägt, um den Rückfluß von Masse zu verhindern.
Die Ionenstrom-Erfassungsschaltung 10A schließt eine Diode 8
ein, deren Anode mit dem Niedrigspannungsende einer
Primärwicklung 2a verbunden ist, und einen Widerstand 9, um
einen Strom zu begrenzen und der zwischen die Kathode der
Diode 8 und das Hochspannungsende eines Kondensators 8, der
als Vorspannungsvorrichtung dient, eingefügt ist; der
Kondensator C wird durch einen primären Strom I1 geladen, der
durch die Primärwicklung 2a fließt.
Eine Zenerdiode DZ ist parallel zu beiden Anschlüssen des
Kondensators C verbunden, und ihre Anode ist über eine Diode
D mit Masse verbunden. Dies verhindert, daß der Leckstrom
aufgrund der Temperatureigenschaften der Zenerdiode DZ in
einen Widerstand R für ein Erfassen eines Ionenstroms fließt,
wodurch Erfassungsfehler verhindert werden.
Der Betrieb des in Fig. 1 gezeigten ersten
Ausführungsbeispiels der Erfindung wird nun beschrieben.
Wie vorhergehend erwähnt, wird, wenn ein Leistungstransistor
3 durch ein von einer ECU 20 erhaltenes Zündsignal P AN-
geschaltet wird, der primäre Strom I1, der durch die
Primärwicklung 2a fließt, abgeschaltet.
Zu diesem Zeitpunkt, wenn das Zündsignal P von einem hohen
Niveau zu einem niedrigen Niveau wechselt, um zu bewirken,
daß der Leistungstransistor 3 den primären Strom I1
abschaltet, tritt eine relativ hohe primäre Spannung der
positiven Polarität am Niedrigspannungsende der
Primärwicklung 2a auf, d. h. dem Kollektor des
Leistungstransistors 3.
Diese primäre Spannung bewirkt, daß Strom entlang eines
Pfades fließt, der aus der Diode 8, dem Widerstand 9, dem
Kondensator C, der Diode D und Masse in der aufgeführten in
Reihenfolge besteht, wodurch der Kondensator C geladen wird.
Wenn die Ladespannung des Kondensators C gleich der Summe des
Vorwärtsspannungsabfalls der Diode D und der Zenerspannung
der Zenerdiode DZ wird, d. h. die Vorspannung Vbi, ist das
Laden des Kondensators C vervollständigt.
Danach fließt der Primärstrom I1 entlang eines Pfades, der
aus der Diode 8, dem Widerstand 9, der Zenerdiode DZ, der
Diode D und Masse in der aufgeführten Reihenfolge besteht.
Wenn der primäre Strom I1 abgeschaltet wird, bewirkt die
Sekundärspannung, nämlich die Hochspannung für eine Zündung
der negativen Polung, die am Hochspannungsende der
Sekundärwicklung 2b auftritt, das Auftreten einer
Funkenentladung an der Zündkerze 4, wodurch ein Kraftstoff-
Luftgemisch verbrannt wird.
Zu diesem Zeitpunkt fließt der sekundäre Strom I2 entlang
eines Pfades, der aus Masse, der Zündkerze 4, der
Sekundärwicklung 2b, der Zenerdiode 6, der Diode 7 und Masse
in der aufgeführten Reihenfolge besteht.
Der sekundäre Strom I2 bewirkt, daß das Kathodenpotential der
Zenerdiode 6 sich auf die Summe des Vorwärtsspannungsabfalls
der Diode 7 und der Zenerspannung der Zenerdiode 6, nämlich
eine Klemmspannung Vc, erhöht.
Das Verhältnis zwischen der Vorspannung Vbi, die in dem
Kondensator C geladen wird, und dem Kathodenpotential der
Zenerdiode 6, d. h. der Klemmspannung Vc, steht im Verhältnis
zum Vorwärtsspannungsabfall V5 der Diode 5; es ist so
eingestellt, daß es die unten gezeigte Gleichung (1) erfüllt:
Vc + V5 < Vbi (1)
Somit bleibt die Diode 5 AUS, während der sekundäre Strom I2
geliefert wird, d. h. während der primäre Strom I1 AUS ist;
daher werden die angesammelten Ladungen des Kondensators C
nicht freigesetzt, was keinen Abfall der Vorspannung bewirkt.
Die Klemmspannung Vc sollte zumindest auf einen relativ
kleinen Wert gesetzt werden, in einem Ausmaß, in dem
Gleichung (1) erfüllt ist, um die Verzögerung des Zeitpunkts
zum Starten des Erfassens des Ionenstroms i zu minimieren,
was später erörtert wird.
Während die Zündkerze 4 im Verlauf einer Zündsteuerung
entladen wird, fällt der absolute Wert der Spannung am
Hochspannungsende der Sekundärwicklung 2b von einigen zehn
Kilovolt minus zum Beginn des Entladens auf wenige Kilovolt
minus. Bei einem Vervollständigen des Entladens wird die
Klemmspannung Vc, beispielsweise ungefähr 200 Volt, der
positiven Polarität erhalten.
Somit bewirkt die Klemmspannung Vc, wenn das
Kraftstoffluftgemisch durch das Entladen der Zündkerze 4
verbrannt wird, daß ein Ionenstrom unter Verwendung der in
der Verbrennungskammer erzeugten Ionen als das Medium fließt.
Zu diesem Zeitpunkt wird der Ionenstrom durch die von der
Kathode der Zenerdiode 6 gelieferten Klemmspannung Vc
ausgelöst, und die Klemmspannung Vc fällt ab, um die folgende
Gleichung (2) zu erfüllen:
Vb + V5 = Va (2)
Von diesem Moment an beginnt der Ionenstrom (angezeigt durch
die gestrichelte Linie) unter der Vorspannung VBi des
Kondensators C zu fließen, und dann fallen die Vorspannung
Vbi und die Klemmspannung Vc ab; jedoch fährt der Ionenstrom
i fort, unter Erfüllung der Gleichung (2) zu fließen.
Zu diesem Zeitpunkt fließt der Ionenstrom i entlang einem
Pfad, der aus der Masse, dem Widerstand R, dem Kondensator C,
der Diode 5, der Sekundärwicklung 2b, der Zündkerze 4 und der
Masse in der genannten Reihenfolge besteht.
Der Widerstand R gibt ein Ionenstrom-Erfassungssignal Ei aus
und die ECU 20 bestimmt den Verbrennungszustand gemäß des
Ionenstrom-Erfassungssignals Ei.
Somit schließt der Pfad des sekundären Stromes I2 während
einer Zündsteuerung die Ionenstrom-Erfassungsschaltung 10A
nicht ein; daher beeinflussen Probleme, wie z. B.
Schaltungsfehler oder Verbindungsfehler bezüglich der
Ionenstrom-Erfassungsschaltung 10A, nicht Zündeigenschaften,
wodurch eine niedrigere Auftrittsrate von Fehlern der
Zündvorrichtung auftritt, mit demzufolge erhöhter
Zuverlässigkeit der Zündung.
Der Ionenstrom i kann einfach vom Niedrigspannungsende der
Sekundärwicklung 2b erfaßt werden, ohne Kosten zu erhöhen,
einfach indem die Diode 5, die Zenerdiode 6 und die Diode 7
an die Zündspule 2 angefügt werden.
Die Diode 7 der entgegengesetzten Polarität wurde in Serie
mit der Zenerdiode verbunden, so daß Interferenzen von
anderen Schaltungen sicher verhindert werden können.
Die Zündvorrichtung ist so ausgelegt, daß, sogar wenn die
Vorspannung VBi zum Erfassen eines Ionenstromes vom
Niedrigspannungsende der Sekundärwicklung 2b angelegt werden
muß, der primäre Strom I1 von der entgegengesetzten,
elektromotorischen Spannung der Primärwicklung 2a für das
Laden der Vorspannung VBi verwendet werden kann, anstatt den
sekundären Strom I2 zu verwenden.
Der Kondensator C kann unter Verwendung des primären Stroms
I1 geladen werden, was die Notwendigkeit der
Gleichspannungsversorgung für ein Bereitstellen der
Vorspannung unnötig macht.
Im ersten oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde für
die Vorspannung VBi zum Erfassen des Ionenstroms der
Kondensator C verwendet, geladen mit der
gegenelektromotorischen Spannung der Primärwicklung 2a zum
Zeitpunkt einer Zündsteuerung; es kann jedoch statt dessen
eine gewöhnliche Gleichspannungsversorgung verwendet werden.
Eine Verwendung einer gewöhnlichen Gleichspannungsversorgung
ermöglicht das Eliminieren der Diode 8, des Widerstands 9 und
der Zenerdiode DZ von der Kondensatorladeschaltung, d. h. der
Ionenstrom-Erfassungsschaltung 10A.
Im obigen ersten Ausführungsbeispiel wurde keine besondere
Überlegung im Hinblick auf das Entladen der Vorspannung VBi
zum Beginn des Lieferns des Primärstromes I1 gemacht; eine
Strombegrenzungsvorrichtung zum Verhindern des Entladens der
Vorspannung VBi zum Liefern des Stromes kann hinzugefügt
werden.
Gewöhnlicherweise wird zum Beginn des mit Energie Versorgens
der Primärwicklung 2a die Spannung mit der positiven
Polarität, d. h. die Spannung der entgegengesetzten Polarität
zu der Zündung, am Hochspannungsende der Sekundärwicklung 2b
erzeugt. Somit kann, falls die Vorspannung auf die erzeugte
Spannung hinzugefügt wird, sich die Zündkerze 4 entladen, was
zu einer Frühzündung führt. Aus diesem Grund ist es
wünschenswert, die Strombegrenzungsvorrichtung dem
Niedrigspannungsende der Sekundärwicklung 2b hinzuzufügen, um
ein Frühzünden und das Entladen der Vorspannung VBi zu
verhindern.
Fig. 2 zeigt ein Schaltblockdiagramm, das ein drittes
Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht, das mit
der Strombegrenzungsvorrichtung versehen ist, um das Entladen
der Vorspannung zu verhindern; entsprechende Komponenten zu
denen in Fig. 1 werden mit gleichen Bezugszeichen versehen
und eine detaillierte Beschreibung davon wird ausgelassen.
In Fig. 2 ist eine Strombegrenzungsvorrichtung 11, bestehend
aus einer Parallelschaltung einschließlich eines Widerstandes
12 und einer Diode 13, zwischen der Verbindung der Diode 5
und der Zenerdiode 6 und dem Niedrigspannungsende der
Sekundärwicklung 2b bereitgestellt.
Der Widerstand 12 stellt die Strombegrenzungsvorrichtung 11
dar und beschränkt den Entladestrom, der vom Kondensator C
über die Sekundärwicklung 2b in die Zündkerze 4 fließt; er
beschränkt die Spannung, die am Hochspannungsende der
Sekundärwicklung 2b zum Beginn des mit Energie Versorgens der
Primärwicklung 2a erzeugt wird, um ein Entladen der Zündkerze
4 zu verhindern, d. h. eine Frühzündung.
Da das Entladen des Kondensators C verhindert wird, wird die
Vorspannung an einen festen Wert gehalten, was verhindert,
daß sich die Empfindlichkeit für ein Erfassen des
Ionenstromes verschlechtert.
Es ist auch möglich, eine fehlerhafte Erfassung des
Ionenstrom-Erfassungssignals I aufgrund eines verfrühten
Entladens der Vorspannung VBi zu verhindern.
Die parallel mit dem Widerstand 12 verbundene Diode 13 ist
mit ihrer Vorwärtsrichtung auf die Richtung des
Sekundärstromes I2 gesetzt, der durch die Sekundärwicklung 2b
zum Zeitpunkt fließt, wenn die Hochspannung für eine Zündung
angelegt wird, so daß sie die Potentialdifferenz über dem
Widerstand 12 während einer Zündsteuerung zurückhält.
Somit, da der sekundäre Strom I2 durch die Diode 13 fließt,
wird die Strombegrenzungsfunktion des Widerstands 12
unwirksam gemacht, was ein Nichtverschlechtern der
Zündeigenschaften bewirkt.
Wie oben beschrieben, verhindert das Hinzufügen der
Strombegrenzungsvorrichtung 11 ein Frühzünden oder ein
Abfallen der Vorspannung VBi. Dies macht es möglich, ein
hochgenaues Ionenstrom-Erfassungssignal Ei zu erhalten, was
hochzuverlässige Erfassungsergebnisse eines
Verbrennungszustandes sicherstellt.
Im vorhergehenden ersten bis dritten Ausführungsbeispiel
wurde das Beispiel beschrieben, bei dem die Niedrigspannung
an die Zündkerze 4 verteilt wird. Die vorliegende Erfindung
kann jedoch auch auf einen Verbrennungsmotor mit einem
Hochspannungsverteilungssystem angewendet werden, bei dem ein
Verteiler zwischen der Zündspule und jeder Zündkerze
angeordnet ist.
Fig. 3 zeigt ein Schaltblockdiagramm, das ein viertes
Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht, das auf
eine Hochspannungs-Vierzylinder-Verteilungsvorrichtung
angewendet ist; gleiche Bauteile zu denen in Fig. 1 gezeigten
werden mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und eine
Beschreibung davon wird ausgelassen.
In Fig. 3 ist ein Verteiler 14 zwischen dem Hochspannungsende
der Sekundärwicklung 2b und Zündkerzen 4A bis 4D
bereitgestellt.
Der Verteiler 14 umfaßt: eine Zentralelektrode 15, die mit
dem Hochspannungsende der Sekundärwicklung 2b verbunden ist;
eine Vielzahl von (in diesem Ausführungsbeispiel 4)
peripheren Elektroden 16A bis 16D, die jeweilig mit den
Zündkerzen 4A bis 4D von jedem Zylinder verbunden sind; eine
Drehelektrode 17, die sich um die Zentralelektrode 15 dreht,
wenn sich der Verbrennungsmotor dreht und welche
aufeinanderfolgend den peripheren Elektroden 16A bis 16D mit
einem dazwischen bereitgestellten Spalt gegenüberliegt; und
vier Hochspannungsdioden 18A bis 18D, die jeweilig zwischen
der zentralen Elektrode 15 und den jeweiligen peripheren
Elektroden 16A bis 16D angeordnet sind, so daß der Ionenstrom
i in der Vorwärtsrichtung fließt.
In diesem Fall wird die sekundäre Spannung, die an der
Sekundärwicklung 2b auftritt, wenn der primäre Strom I1
abgeschaltet wird, an die jeweiligen Zündkerzen 4A bis 4D
jedesmal dann verteilt, wenn die Drehelektrode 17 im
Verteiler 14 einer der peripheren Elektroden 16A bis 16D
gegenübersteht, wodurch ein Kraftstoffluftgemisch durch eine
Funkenentladung verbrannt wird.
Zu diesem Zeitpunkt, wenn die Aufmerksamkeit beispielsweise
nur der Zündkerze 4A gilt, dann fließt der sekundäre Strom I2
entlang einem Pfad, der aus Masse, der Zündkerze 4A, der
peripheren Elektrode 16A, der Drehelektrode 17, der
Zentralelektrode 15, der Sekundärwicklung 2b, der Zenerdiode
6, der Diode 7 und der Masse in der genannten Reihenfolge
besteht.
Dann, wenn der über die Zündkerze 4A nach einer Verbrennung
fließende Strom bewirkt, daß die Klemmspannung Vc auf einen
Wert fällt, der die vorhergehende Gleichung (2) erfüllt,
fließt der Ionenstrom i über den Kondensator C (durch die
gestrichelte Linie angezeigt) entlang eines Pfades, der aus
der Massen dem Widerstand R, dem Kondensator C, der Diode 5,
der Sekundärwicklung 2b, der Zentralelektrode 15, der Diode
18A, der Zündkerze 4A und der Masse in der genannten
Reihenfolge besteht. Der Widerstand R gibt das Ionenstrom-
Erfassungssignal Ei aus, wie vorhergehend erwähnt.
Somit wird durch ein Hinzufügen der Dioden 18A bis 18D für
ein Bewirken, daß der Ionenstrom i zwischen der zentralen
Elektrode 15 und den peripheren Elektroden 16A bis 16D
fließt, ermöglicht, daß die Erfindung auch auf den
Verbrennungsmotor angewendet werden kann, bei dem eine
Hochspannung verteilt wird, und die gleichen Betriebsvorgänge
und Vorteile, wie die oben beschriebenen, werden erhalten.
Weiter wird sich keine Kostenerhöhung ergeben, da die einzige
Zenerdiode 6 und die einzige Ionenstrom-Erfassungsschaltung
10A von den Zündkerzen 4A bis 4D für jeden Zylinder geteilt
werden kann.
Auch in diesem Ausführungsbeispiel kann eine
Gleichspannungsquelle anstatt des Kondensators und der
Ladeschaltung des Kondensators D, wie vorhergehend
beschrieben, verwendet werden.
Wie auch in dem in Fig. 2 gezeigten dritten
Ausführungsbeispiel, kann die Strombegrenzungsvorrichtung 11
in diesem Ausführungsbeispiel hinzugefügt werden.
Im vorhergehenden ersten bis dritten Ausführungsbeispiel
wurde nur eine Zündkerze 4 repräsentativ für die Beschreibung
verwendet; es ist jedoch offensichtlich, daß die vorliegende
Erfindung auch auf einen Verbrennungsmotor angewendet werden
kann, der eine Vielzahl von Zündspulen und eine Vielzahl von
Zündkerzen für jeden Zylinder aufweist.
Auch in einem solchen Fall kann die einzige
Spannungsklemmvorrichtung, nämlich eine Zenerdiode 6 und eine
einzige Ionenstrom-Erfassungsschaltung 10A, durch die
Vielzahl von Zündspulen und Zündkerzen für jeden Zylinder
geteilt werden, was keine Erhöhung von Kosten bewirkt.
Fig. 4 zeigt ein Schaltblockdiagramm, das ein fünftes
Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht, das auf
eine Vierzylindervorrichtung für unabhängige Zündung
angewendet ist; gleiche Bauteile, wie die in Fig. 1
gezeigten, werden mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und
eine detaillierte Beschreibung davon wird ausgelassen.
In Fig. 4 haben Zündspulen 2A bis 2D, die für die vier
Zylinder bereitgestellt sind, den gleichen Aufbau; sie weisen
jeweilig Primärwicklungen 2aA bis 2aD und Sekundärwicklungen
2dA bis 2dD auf.
In den Verbrennungskammern der vier Zylinder bereitgestellte
Zündkerzen 4A bis 4D sind jeweilig mit den Hochspannungsenden
der Sekundärwicklungen 2bA bis 2bD der Zündspulen 2A bis 2D
verbunden.
Die Kathode einer Batterie 1 ist mit einem Ende der
Sekundärwicklungen 2aA bis 2aD der Zündspulen 2A bis 2D
verbunden; die anderen Enden der Primärwicklungen 2aA bis 2aD
sind jeweilig mit den Kollektoren von Leistungstransistoren
3A bis 3D verbunden.
Die anderen Enden der Primärwicklungen 2aA bis 2aD sind alle
über Dioden 19A bis 19D mit der Anode einer Diode 8 in einer
Ionenstrom-Erfassungsschaltung 10A verbunden.
Die Dioden 19A bis 19D dienen dazu, einen primären Strom I1,
der durch die gegenelektromotorische Spannung bereitgestellt
wird, die erzeugt wird, wenn die Leistungstransistoren 3A bis
3D groß AUS-geschaltet sind, in einen Kondensator C fließen
zu lassen, um eine Vorspannung zu laden, und um das
gegenseitige Interferieren von einem Sekundärstrom I2 von
anderen Zündspulen zu verhindern.
Die Niedrigspannungsenden der Sekundärwicklungen 2bA bis 2bD
der Zündspulen 2A bis 2D sind alle mit dem Verbindungspunkt
einer Diode 5 und einer Zenerdiode 6 verbunden und sind über
eine Spannungsklemmvorrichtung, bestehend aus der Zenerdiode
6 und einer Diode 7, geerdet.
Der Betrieb des in Fig. 4 gezeigten fünften
Ausführungsbeispiels der Erfindung wird nunmehr beschrieben.
Der Einfachheit halber wird ein Beispiel genommen, bei dem
die Zündsteuerung unter Verwendung der Zündkerze 4A
durchgeführt wird.
Die Leistungstransistoren 3A sind AN/AUS-geschaltet, um die
Versorgung des Primärstroms I1 zu beginnen oder zu beenden;
wenn der primäre Strom I1 abgeschaltet wird, tritt eine
Primärspannung an dem Kollektor des Leistungstransistors 3A
auf, und der primäre Strom I1 für ein Laden der Vorspannung
fließt entlang eines Pfades, bestehend aus einer Diode 19A,
der Diode 8, einem Widerstand 9, dem Kondensator C, einer
Diode D und der Masse in der genannten Reihenfolge, wodurch
der Kondensator C geladen wird.
Wenn die angesammelte Spannung des Kondensators C die
vorbestimmte Vorspannung VBi erreicht, ist ein Laden des
Kondensators C vervollständigt; danach fließt der primäre
Strom I1 entlang eines Pfades, der aus der Diode 19A, der
Diode 8, dem Widerstand 9, der Zenerdiode DZ, der Diode D und
der Masse in der genannten Reihenfolge besteht.
An der Sekundärwicklung 2bA, die eine Zündsteuerung an der
Zündkerze 4A ausführt, fließt der sekundäre Strom I2 durch
die Zenerdiode 6, was die Klemmspannung Vc erzeugt, was die
vorhergehende Gleichung (1) erfüllt.
Auf die Verbrennung folgend, sobald als die Klemmspannung Vc
auf einen Wert fällt, der die Gleichung (2) erfüllt, fließt
der Ionenstrom i über die Zündkerze 4A und die Ionenstrom-
Erfassungsschaltung 10A, und das Ionenstrom-Erfassungssignal
Ei wird ausgegeben.
Somit können, sogar wenn die Erfindung auf eine unabhängige
Zündvorrichtung mit einer Vielzahl von Zylindern angewendet
wird, die gleichen Betriebsvorgänge und Vorteile wie die der
obigen Ausführungsbeispiele erzielt werden.
Ein hochgenaues Ionenstrom-Erfassungssignal Ei, das
hochzuverlässige Erfassungsergebnisse eines
Verbrennungszustandes des Verbrennungsmotors ermöglicht, kann
ohne ein Hinzufügen von Kosten erzielt werden, indem die
einzelne Zenerdiode 6 und die Ionenstrom-Erfassungsschaltung
10A mit allen Zündspulen 2A bis 2D für jeden Zylinder
verbunden wird.
Eine Gleichspannungsquelle kann anstatt des Kondensators C
und der Ladeschaltung des Kondensators C eingesetzt werden,
oder eine Strombegrenzungsvorrichtung 11 kann, wie in dem in
Fig. 2 veranschaulichten, dritten Ausführungsbeispiel,
hinzugefügt werden.
Claims (8)
1. Eine Verbrennungszustands-Erfassungsvorrichtung für
einen Verbrennungsmotor, umfassend:
eine Zündspule (2), bestehend aus einem Transformator, der eine Primärwicklung (2a) und eine Sekundärwicklung (2b) aufweist, und der eine Hochspannung für eine Zündung am Hochspannungsende der Sekundärwicklung (2b) erzeugt, wenn die Versorgung eines Stromes zu der Primärwicklung (2a) abgeschaltet wird;
eine Zündkerze (4), die durch gegenüberliegende Elektroden dargestellt wird, die mit dem Hochspannungsende der Sekundärwicklung (2b) verbunden sind, und die sich unter dem Anlegen der Hochspannung für eine Zündung entladen, um ein Kraftstoff-Luftgemisch in einem Zylinder des Verbrennungsmotors zu zünden;
eine Ionenstrom-Erfassungsschaltung (10A), die eine Vorspannungsvorrichtung einschließt, die mit dem Niedrigspannungsende der Sekundärwicklung (2b) verbunden ist, und die einen Ionenstrom (i) erfaßt, der nach der Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemisches von der Vorspannungsvorrichtung über die Zündkerze (4) fließt;
eine Gleichrichtervorrichtung (5), die zwischen die Vorspannungsvorrichtung und das Niedrigspannungsende der Sekundärwicklung (2b) eingefügt ist, so daß der Ionenstrom in einer Vorwärtsrichtung fließt;
eine Spannungsklemmvorrichtung, die zwischen das Niedrigspannungsende der Sekundärwicklung (2b) und der Masse eingefügt ist; und
eine ECU (20), die den Verbrennungszustand an einer Zündkerze (4) in Übereinstimmung mit dem Ionenstrom (i) erfaßt;
wobei die Vorspannungsvorrichtung eine Vorspannung (VBi) mit einer der Hochspannung für eine Zündung entgegengesetzten Polarität über die Gleichrichtervorrichtung (5) und die Sekundärwicklung (2b) an die Zündkerze (4) anlegt; und
die Spannungsklemmvorrichtung die Spannung am Niedrigspannungsende der Sekundärwicklung (2b) auf einen vorbestimmten Wert begrenzt, wenn die Hochspannung für eine Zündung auftritt;
wobei der absolute Wert des vorbestimmten Wertes auf den absoluten Wert der Vorspannung (VBi) der Vorspannungsvorrichtung oder darüber gesetzt ist.
eine Zündspule (2), bestehend aus einem Transformator, der eine Primärwicklung (2a) und eine Sekundärwicklung (2b) aufweist, und der eine Hochspannung für eine Zündung am Hochspannungsende der Sekundärwicklung (2b) erzeugt, wenn die Versorgung eines Stromes zu der Primärwicklung (2a) abgeschaltet wird;
eine Zündkerze (4), die durch gegenüberliegende Elektroden dargestellt wird, die mit dem Hochspannungsende der Sekundärwicklung (2b) verbunden sind, und die sich unter dem Anlegen der Hochspannung für eine Zündung entladen, um ein Kraftstoff-Luftgemisch in einem Zylinder des Verbrennungsmotors zu zünden;
eine Ionenstrom-Erfassungsschaltung (10A), die eine Vorspannungsvorrichtung einschließt, die mit dem Niedrigspannungsende der Sekundärwicklung (2b) verbunden ist, und die einen Ionenstrom (i) erfaßt, der nach der Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemisches von der Vorspannungsvorrichtung über die Zündkerze (4) fließt;
eine Gleichrichtervorrichtung (5), die zwischen die Vorspannungsvorrichtung und das Niedrigspannungsende der Sekundärwicklung (2b) eingefügt ist, so daß der Ionenstrom in einer Vorwärtsrichtung fließt;
eine Spannungsklemmvorrichtung, die zwischen das Niedrigspannungsende der Sekundärwicklung (2b) und der Masse eingefügt ist; und
eine ECU (20), die den Verbrennungszustand an einer Zündkerze (4) in Übereinstimmung mit dem Ionenstrom (i) erfaßt;
wobei die Vorspannungsvorrichtung eine Vorspannung (VBi) mit einer der Hochspannung für eine Zündung entgegengesetzten Polarität über die Gleichrichtervorrichtung (5) und die Sekundärwicklung (2b) an die Zündkerze (4) anlegt; und
die Spannungsklemmvorrichtung die Spannung am Niedrigspannungsende der Sekundärwicklung (2b) auf einen vorbestimmten Wert begrenzt, wenn die Hochspannung für eine Zündung auftritt;
wobei der absolute Wert des vorbestimmten Wertes auf den absoluten Wert der Vorspannung (VBi) der Vorspannungsvorrichtung oder darüber gesetzt ist.
2. Eine Verbrennungszustands-Erfassungsvorrichtung für
einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Spannungsklemmvorrichtung eine
Zenerdiode (6) einschließt, die in Bezug auf den
sekundären Strom (I2), der durch die Sekundärwicklung
(2b) unter der Hochspannung für eine Zündung fließt, mit
entgegengesetzten Polarität verbunden ist.
3. Eine Verbrennungszustands-Erfassungsvorrichtung für
einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Spannungsklemmvorrichtung eine
Diode (7) einschließt, die so in Serie verbunden ist,
daß sie bezüglich der Zenerdiode (6) die
entgegengesetzte Polarität trägt.
4. Eine Verbrennungszustands-Erfassungsvorrichtung für
einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß
die Vorspannungsvorrichtung durch einen Kondensator (C) dargestellt wird, der mit einem primären Strom (I1) geladen wird, der durch die Primärwicklung (2a) fließt; und
die Ionenstrom-Erfassungsschaltung (10A) umfaßt: eine Diode (8), deren Anode mit dem Niedrigspannungsende der Primärwicklung (2a) verbunden ist, und einen Widerstand (9), der zwischen die Kathode der Diode und den Hochspannungsanschluß des Kondensators (C) eingefügt ist.
die Vorspannungsvorrichtung durch einen Kondensator (C) dargestellt wird, der mit einem primären Strom (I1) geladen wird, der durch die Primärwicklung (2a) fließt; und
die Ionenstrom-Erfassungsschaltung (10A) umfaßt: eine Diode (8), deren Anode mit dem Niedrigspannungsende der Primärwicklung (2a) verbunden ist, und einen Widerstand (9), der zwischen die Kathode der Diode und den Hochspannungsanschluß des Kondensators (C) eingefügt ist.
5. Eine Verbrennungszustands-Erfassungsvorrichtung für
einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß
eine Strombegrenzungsvorrichtung zwischen die Verbindung der Gleichrichtervorrichtung (5) und der Spannungsklemmvorrichtung und das Niedrigspannungsende der Sekundärwicklung (2b) eingesetzt ist; und
die Strombegrenzungsvorrichtung den Strom steuert, der von der Vorspannungsvorrichtung über die Sekundärwicklung (2b) zu der Zündkerze (4) fließt, um so die Spannung zu steuern, die am Hochspannungsende der Sekundärwicklung (2b) zum Beginn des Versorgens eines Stromes zu der Primärwicklung (2a) auftritt.
eine Strombegrenzungsvorrichtung zwischen die Verbindung der Gleichrichtervorrichtung (5) und der Spannungsklemmvorrichtung und das Niedrigspannungsende der Sekundärwicklung (2b) eingesetzt ist; und
die Strombegrenzungsvorrichtung den Strom steuert, der von der Vorspannungsvorrichtung über die Sekundärwicklung (2b) zu der Zündkerze (4) fließt, um so die Spannung zu steuern, die am Hochspannungsende der Sekundärwicklung (2b) zum Beginn des Versorgens eines Stromes zu der Primärwicklung (2a) auftritt.
6. Eine Verbrennungszustands-Erfassungsvorrichtung für
einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß
die Strombegrenzungsvorrichtung einen Widerstand (12) und eine Diode (13) einschließt, die parallel mit dem Widerstand (12) verbunden ist; und
die Diode (13) die Richtung des sekundären Stromes (I2), der zum Zeitpunkt des Anlegens der Hochspannung für eine Zündung durch die Sekundärwicklung (2b) fließt, in die Vorwärtsrichtung setzt, um so die Potentialdifferenz über dem Widerstand (12) während einer Zündsteuerung zu unterdrücken.
die Strombegrenzungsvorrichtung einen Widerstand (12) und eine Diode (13) einschließt, die parallel mit dem Widerstand (12) verbunden ist; und
die Diode (13) die Richtung des sekundären Stromes (I2), der zum Zeitpunkt des Anlegens der Hochspannung für eine Zündung durch die Sekundärwicklung (2b) fließt, in die Vorwärtsrichtung setzt, um so die Potentialdifferenz über dem Widerstand (12) während einer Zündsteuerung zu unterdrücken.
7. Eine Verbrennungszustands-Erfassungsvorrichtung für
einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, weiter einen
Verteiler (14) umfassend, der zwischen das
Hochspannungsende und die Sekundärwicklung (2b) und die
Zündkerze (4A-4D) eingefügt ist; wobei der Verteiler
(14) umfaßt;
ein Zentralelektrode (15), die mit dem Hochspannungsende der Sekundärwicklung (2b) verbunden ist,
eine Vielzahl von peripheren Elektroden (16A-16D), die jeweilig mit den Zündkerzen (4A-4D) von jeweiligen Zylindern verbunden sind,
eine Drehelektrode (17), die sich um die Zentralelektrode (15) dreht, wenn sich der Verbrennungsmotor dreht, und die aufeinanderfolgend den peripheren Elektroden (16A-16D) mit einem Spalt dazwischen gegenüberliegt, und
eine Vielzahl von Hochspannungsdioden (18A-18D), die jeweilig zwischen der Zentralelektrode (15) und den jeweiligen peripheren Elektroden (16A-16D) bereitgestellt sind, um zu bewirken, daß der Ionenstrom (i) in der Vorwärtsrichtung fließt.
ein Zentralelektrode (15), die mit dem Hochspannungsende der Sekundärwicklung (2b) verbunden ist,
eine Vielzahl von peripheren Elektroden (16A-16D), die jeweilig mit den Zündkerzen (4A-4D) von jeweiligen Zylindern verbunden sind,
eine Drehelektrode (17), die sich um die Zentralelektrode (15) dreht, wenn sich der Verbrennungsmotor dreht, und die aufeinanderfolgend den peripheren Elektroden (16A-16D) mit einem Spalt dazwischen gegenüberliegt, und
eine Vielzahl von Hochspannungsdioden (18A-18D), die jeweilig zwischen der Zentralelektrode (15) und den jeweiligen peripheren Elektroden (16A-16D) bereitgestellt sind, um zu bewirken, daß der Ionenstrom (i) in der Vorwärtsrichtung fließt.
8. Eine Verbrennungszustands-Erfassungsvorrichtung für
einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß
die Zündspulen (2A-2D) und die Zündkerzen (4A-4D) für die jeweiligen Zylinder des Verbrennungsmotors bereitgestellt sind; und
die Spannungsklemmvorrichtung und die Ionenstrom- Erfassungsschaltung (10A) zusammen mit dem Niedrigspannungsende der Sekundärwicklungen (2bA-2bD) der jeweiligen Zündspulen (2A-2D) verbunden sind.
die Zündspulen (2A-2D) und die Zündkerzen (4A-4D) für die jeweiligen Zylinder des Verbrennungsmotors bereitgestellt sind; und
die Spannungsklemmvorrichtung und die Ionenstrom- Erfassungsschaltung (10A) zusammen mit dem Niedrigspannungsende der Sekundärwicklungen (2bA-2bD) der jeweiligen Zündspulen (2A-2D) verbunden sind.
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1997
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