DE3934310C2 - Verbrennungsaussetzer-Erkennungsvorrichtung für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungsaussetzer-Erkennungsvor­ richtung für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art wird immer dann, wenn ein Aussetzen der Zündung des Gemisches ermittelt wurde, ein Fehlersignal ausgegeben (US-A-4 648 367). Bei einer ähnlichen Vorrichtung gemäß der DE-OS 25 07 286 ist eine gesonderte Hochspannungsquelle zum Betreiben des Ionenstrom-Erfassungskreises erforderlich.

Fig. 5 ist ein Schema eines konventionellen Zündsystems einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine. Fig. 5 zeigt eine Zündvorrichtung 1 und eine Zündspule 2, deren Primärwick­ lung mit der Zündvorrichtung 1 und deren Sekundärwicklung mit einem Verteiler 3 verbunden ist, der nachstehend er­ läutert wird.

Der Verteiler 3 hat mehrere auf dem Umfang angeordnete Elektroden, die jeweils mit einem Zylinderblock 5a, 5b, 5c bzw. 5d einer Brennkraftmaschine 4 verbunden sind. Wenn bei dem so aufgebauten Zündsystem der konventionellen Brennkraftmaschine der Primärseite der Zündspule 2 durch die Zündvorrichtung 1 intermittierend ein Strom zugeführt wird, wird auf der Sekundärseite der Zündspule 2 eine hohe Spannung negativer Polarität erzeugt. Die hohe Spannung wird vom Verteiler 3 auf die Zündkerzen (nicht gezeigt) der jeweiligen Zylinder verteilt. Dann erfolgt eine Funkenbil­ dung an der Elektrode der Zündkerze, wodurch ein gasförmi­ ges Gemisch gezündet und verbrannt und die Brennkraftma­ schine 4 betrieben wird.

Bei dem konventionellen Zündsystem für Brennkraftmaschinen tritt jedoch das Problem auf, daß im Fall eines Verbrennungsaus­ setzers der unverbrannte Kraftstoff aus einem aussetzenden Zylinder zur Abgasreinigungsvorrichtung strömt, so daß der Katalysator verschlechtert bzw. beschädigt wird, weil das konventionelle Zündsystem keine Vorrichtung zur Erkennung eines Verbrennungsaussetzers an einem Zylinder hat.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Verbrennungsaus­ setzer-Erkennungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, die Verbrennungsaussetzer erkennt und die Kraftstoffzufuhr zu einem aussetzenden Zylinder unterbricht, wobei eine zusätzliche Spannungsquelle vermieden werden soll und die Ermittlung von Verbrennungsaussetzern durch die Erkennungsvorrichtung auch bei einer vorübergehenden Störung des Systems noch zuverlässig ein richtiges Ausgangssignal liefern soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbei­ spielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schema eines Ausführungsbeispiels der Verbrennungsaussetzer-Erkennungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach der Erfindung;

Fig. 2 Verläufe von Signalen, die an wichtigen Ele­ menten der Vorrichtung von Fig. 1 auftreten;

Fig. 3 ein Blockschema, das im einzelnen einen Teil der Verbrennungsaussetzer-Erkennungsvorrichtung von Fig. 1 zeigt;

Fig. 4 ein Flußdiagramm der Erkennung eines Verbrennungsaus­ setzers in einer Brennkraftmaschine; und

Fig. 5 ein Schema eines konventionellen Zündsystems einer Brennkraftmaschine.

Fig. 1 ist ein Schema eines typischen Ausführungsbeispiels der Verbrennungsaussetzer-Erkennungsvorrichtung für eine Brenn­ kraftmaschine. Dabei bezeichnen die Bezugszeichen 1, 2, 3, 4 und 5a-5d die gleichen Elemente wie in der konventionel­ len Vorrichtung.

Es sind Dioden 6a-6d vorgesehen, die einen Ionenstrom an jeder Zündkerze der Zylinder zu einem Ionenstromdetektor 20 durchlassen, der noch beschrieben wird. Der positive An­ schluß eines Kondensators 7 ist über einen Widerstand 12 geerdet, während der negative Anschluß an einen gemeinsamen Verbindungspunkt mit der Kathode jeder der Dioden geführt ist. Die Anode einer Konstantspannungsdiode 8 ist mit der Anode einer Diode 9 sowie mit dem negativen Anschluß des Kondensators 7 verbunden, während ihre Kathode mit der Anode einer Diode 11, deren Kathode geerdet ist, sowie mit dem positiven Anschluß des Kondensators 7 verbunden ist. Ein Ende eines Widerstands 10 ist mit der Sekundärseite der Zündspule 2 verbunden, während das andere Ende mit der Kathode der Diode 9 verbunden ist. Der Ionenstromdetektor 20 ist also durch die vorgenannten Bauelemente gebildet.

Ein Torglied 13 ist mit einem Eingang an einen Verbindungs­ punkt zwischen der Kathode der Konstantspannungsdiode 8 und der Kathode der Diode 11 sowie einen Verbindungspunkt zwi­ schen dem positiven Anschluß des Kondensators 7 und einem Anschlußpunkt des Widerstands 12 angeschlossen. Der zweite Eingang des Torglieds 13 ist mit der Zündvorrichtung 1 über einen Torsteuerkreis 17 verbunden.

Ein Vergleicher 14 vergleicht ein Ausgangssignal vom Tor­ glied 13 mit einem vorgegebenen Signal V_th. Ein Verbrennungsaus­ setzer-Diskriminator 15 ist eingangsseitig an den Ausgang des Vergleichers 14 und ausgangsseitig an eine Kraftstoff­ zufuhr-Regelvorrichtung 16 angeschlossen.

Fig. 3 zeigt den Aufbau des Torsteuerkreises 13, des Ver­ gleichers und des Verbrennungsaussetzer-Diskriminators im einzel­ nen. Das Torglied 13 besteht aus einem Analogschaltelement mit einem Steueranschluß, der mit dem Torsteuerkreis 17 verbunden ist. Der Vergleicher 14 hat einen positiven An­ schluß, der mit dem Analogschaltelement verbunden ist, und einen negativen Anschluß, der über eine Batterie geerdet ist, deren Spannung dem vorbestimmten Vergleichs-Signal­ pegel V_th entspricht. Der Verbrennungsaussetzer-Diskriminator 15 besteht aus einer Reihenschaltung eines Flipflops und eines Mikrocomputers, so daß das Ausgangssignal des Vergleichers 14 zu jedem Zündzeitpunkt dem Flipflop zugeführt und in den Mikrocomputer ein Signal eingegeben wird, das entweder einen Normalzustand der Maschine oder einen Verbrennungsaussetzer­ zustand bezeichnet. Wenn der Vergleicher ein Impulssignal erzeugt, bezeichnet dieses den Normalzustand, und wenn kein Impulssignal erzeugt wird, bedeutet das den Verbrennungsaussetzer­ zustand.

Wenn in der so aufgebauten Verbrennungsaussetzer-Erkennungsvorrich­ tung ein Strom entsprechend Fig. 2(a) der Primärseite der Zündspule 2 durch die Zündvorrichtung 1 intermittierend zugeführt wird, wird an der Sekundärwicklung der Zündspule 2 ein Spannungsverlauf gemäß Fig. 2(b) erhalten. Die hohe Spannung wird vom Verteiler 3 auf jeden der Zylinder ver­ teilt, so daß die Maschine 4 an der Zündkerze (nicht ge­ zeigt) eines Zylinders gezündet wird. Die hohe Spannung lädt ferner den Kondensator 7 über den Widerstand 10 und die Dioden 9, 11 auf, wobei der Kondensator 7 aufgrund der Anwesenheit der Konstantspannungsdiode 8 auf einen vorbe­ stimmten Spannungspegel aufgeladen wird. Wenn sich die Maschine 4 nach der Zündung nicht in einem Verbrennungs­ zustand befindet, fließt kein Strom durch den Widerstand 12. Wenn jedoch die Maschine 4 einen Verbrennungszustand aufweist, steigt die Konzentration der Gasionen am Luft­ spalt der Zündkerze, und ein Ionenstrom fließt in einem geschlossenen Kreis, bestehend aus einer der Zündkerzen der Zylinder, einer der Dioden 6a-6d, dem Kondensator 7 und dem Widerstand 12, so daß der Ionenstrom gemäß Fig. 2(c) dem Torglied 13 zugeführt wird. Da Störanteile A (Fig. 2(c)) durch das Ausgangssignal (Fig. 2(d)) des Torsteuerkreises 17 maskiert werden, wird dem Vergleicher 14 ein Signal B (Fig. 2(c)) zugeführt und mit einem vorgegebenen Pegel V_th (Fig. 2(e)) verglichen, so daß ein Ausgangsimpuls entspre­ chend Fig. 2(f) erzeugt wird. Der vom Vergleicher 14 er­ zeugte Ausgangsimpuls zeigt, daß sich die Maschine 4 in einem Verbrennungszustand befindet. Somit wird vom Verbrennungsaus­ setzer-Diskriminator 15 bestimmt, daß kein Verbrennungsaussetzer vorliegt, und die Kraftstoffzufuhr-Regelvorrichtung 16 wird nicht aktiviert. Wenn der Ausgangsimpuls (Fig. 2(f)) nicht erzeugt wird, bedeutet das, daß sich die Maschine 4 nicht in einem Verbrennungszustand befindet, und der Verbrennungsausset­ zer-Diskriminator 15 bestimmt, daß ein Verbrennungsaussetzer auf­ getreten ist.

Da der Ionenstromdetektor 20 einen Ionenstrom an der Zünd­ kerze eines Zylinders erfaßt, kann er unterscheiden, wel­ cher Zylinder aussetzt, wenn der Verbrennungsaussetzer-Diskrimina­ tor 15 das Vorhandensein eines Verbrennungsaussetzers feststellt. Infolgedessen wird die Kraftstoffzufuhr zu dem aussetzenden Zylinder durch die Kraftstoffzufuhr-Regelvorrichtung 16 geregelt.

Fig. 4 zeigt die Routine zur Feststellung eines Verbrennungsaussetzers in der Maschine, die zu jedem Zünd­ zeitpunkt vom Mikrocomputer ausgeführt wird. Dabei bezeich­ net n einen Zähler, der bei jeder vorbestimmten Zündungs­ zahl rückgesetzt wird, und K bezeichnet einen Vorgabewert zur Feststellung des Verbrennungsaussetzers.

Mit der beschriebenen Verbrennungsaussetzer-Erkennungsvorrichtung kann also die Kraftstoffzufuhr zu einem aussetzenden Zy­ linder auf der Basis des Ausgangssignals des Verbrennungsaussetzer- Diskriminators geregelt werden. Dadurch kann eine Ver­ schlechterung bzw. Beschädigung eines Katalysators in der Abgasreinigungsvorrichtung durch unverbrannten Kraftstoff vermieden werden.

Claims (2)

1. Verbrennungsaussetzer-Erkennungsvorrichtung für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit einem Ionenstromdetektor (20), der einen Ionenstrom erfaßt, welcher während der durch einen von einer Zündvorrichtung (1, 2) ausgelösten Zündfunken an einer Zündkerze eines Zylinders der Maschine hervorgerufenen Gemisch-Verbrennung im Zylinder erzeugt wird, einem Torglied (13), das ein vom Ionenstromdetektor (20) während der Erfassung des Ionenstroms abgegebenes Ausgangssignal nur zum Zeitpunkt der Erzeugung des Zündfunkens sperrt, einem Vergleicher (14), der das das Torglied (13) passierende Ausgangssignal des Ionenstromdetektors (20) mit einer vorgegebenen Bezugsspannung (Vth) vergleicht, und einem Verbrennungsaussetzer-Diskriminator, der die An- oder Abwesenheit eines Aussetzers bzw. eines aussetzenden Zylinders aus dem Ausgangssignal des Vergleichers (14) erkennt, wobei das Torglied (13) zur Sperre des Ausgangssignals des Ionenstromdetektors (20) durch das den Zündfunken auslösende Zündsignal der Zündvorrichtung (2) aktiviert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsaussetzer- Diskriminator (15) einen Aussetzer erst dann erkennt, wenn eine vorgegebene Anzahl von Verbrennungsaussetzern, die jeweils der Abwesenheit eines Ionenstroms zum Zeitpunkt der Erzeugung eines Zündfunkens entsprechen, bei einer vorgegebenen Anzahl von Erzeugungszeitpunkten der Zündfunken überschritten ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ionenstromdetektor (20) einen Widerstand (12) sowie einen Kondensator (7) aufweist, der durch einen durch die Sekundärwicklung einer Zündspule (2) fließenden Strom auf­ ladbar ist, und daß der durch die Zündung hervorgerufene Ionenstrom durch den Widerstand (12) und den Kondensator (7) in das Torglied (13) fließt.