DE4116272C2

DE4116272C2 -

Info

Publication number: DE4116272C2
Application number: DE19914116272
Authority: DE
Inventors: Toshio Himeji Hyogo Jp Ohsawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-05-18
Filing date: 1991-05-17
Publication date: 1993-09-16
Also published as: DE4116272A1; JP2552754B2; JPH0422743A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verbrennungserfassungsgerät für einen Verbrennungsmotor, der zumindest einen Zylinder mit einer Zündkerze aufweist, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a Combustion detection device for one Internal combustion engine that has at least one cylinder with a Has spark plug with the features of the preamble of Claim 1.

Eine Vorrichtung dieser Art ist aus DE-AS 25 07 286 bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung wird aus dem Zündstromkreis des Verbrennungsmotors ein Ionisationsstrom abgezweigt, der zwischen den Elektroden der Zündkerze auftritt, und durch einen Meßwiderstand geführt. Eine Bezugsspannung wird über ein Potentiometer eingestellt und ebenso wie die über dem Meßwiderstand abfallende Spannung einem Komparator zugeführt. Beide Spannungen werden verglichen, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das eine Fehlfunktion bei der Verbrennung im Motor anzeigt.A device of this type is from DE-AS 25 07 286 known. In the known device from Ignition circuit of the internal combustion engine has an ionization current branched off between the electrodes of the spark plug occurs, and passed through a measuring resistor. A Reference voltage is set via a potentiometer and just like the voltage drop across the measuring resistor fed to a comparator. Both tensions will compared to produce an output signal that a Malfunction in combustion in the engine indicates.

Eine Vorrichtung ähnlichen Aufbaus zur Erkennung von Zündaussetzern in einer Verbrennungskraftmaschine ist aus DE 39 34 310 A1 bekannt. Auch bei dieser Vorrichtung wird ein Ionisationsstrom aus dem Zündstromkreis abgezweigt und in eine Spannung umgesetzt. In einem Vergleicher findet ein Vergleich der dem Ionisationsstrom entsprechenden Spannung mit der vorgegebenen Spannung statt. Der Vergleicher gibt ein Signal ab, das eine Fehlfunktion anzeigt. A device of similar construction for the detection of Misfiring in an internal combustion engine is off DE 39 34 310 A1 known. This device too an ionization current is branched from the ignition circuit and converted into a tension. Find in a comparator a comparison of those corresponding to the ionization current Tension with the given tension instead. The Comparator emits a signal that is malfunctioning displays.

Angesichts der gestiegenen Bedeutung mikrocomputergesteuerter Zündsysteme für Verbrennungsmotoren wird im folgenden anhand von Fig. 2 der typische Aufbau einer Verbrennungserfassungsvorrichtung der oben beschriebenen Art im Einzelnen zur Verdeutlichung erläutert. In view of the increased importance of microcomputer-controlled ignition systems for internal combustion engines, the typical structure of a combustion detection device of the type described above is explained in detail below with reference to FIG. 2 for clarification.

Gemäß Fig. 2 ist eine Kurbelwelle 1 eines nicht dargestellten Motors mit einer Vielzahl von Kolben verbunden, die in (nicht dargestellten) Zylindern laufen, derart, daß die Welle in Übereinstimmung mit den Bewegungen der Kolben in Drehung versetzt wird. Eine Nockenwelle 2 ist über einen Zeitgeberriemen 3 funktional mit der Kurbelwelle 1 verbunden und dreht sich somit synchron mit der Umdrehung der Kurbelwelle 1.Referring to FIG. 2, a crankshaft 1 is connected to a motor not shown having a plurality of pistons through the cylinders (not shown) in such a way that the shaft is rotated in accordance with the movements of the pistons. A camshaft 2 is functionally connected to the crankshaft 1 via a timing belt 3 and thus rotates synchronously with the rotation of the crankshaft 1 .

Im Falle eines normalen Vierzylindermotors entfällt auf zwei Umdrehungen der Kurbelwelle eine Folge von vier Zyklen, die einen Ansaughub, einen Kompressionshub, einen Explosionshub und einen Ausstoßhub umfassen, so daß die Nockenwelle 2 eine volle Umdrehung je zwei Kurbelwellenumdrehungen ausführt. Die Nockenwelle 2 vollzieht also bei einer Viertaktoperation jedes Zylinders synchron eine volle Umdrehung. Dementsprechend treten bei einem Vierzylindermotor die Betriebsstellungen der Kolben im Zylinder zueinander mit einer Phasenverschiebung von einer halben Umdrehung der Kurbelwelle 1 auf (d. h. 180°), also bei einem Viertel der Umdrehung der Nockenwelle 2 (d. h. 90°).In the case of a normal four-cylinder engine, two rotations of the crankshaft account for a sequence of four cycles, which include an intake stroke, a compression stroke, an explosion stroke and an exhaust stroke, so that the camshaft 2 makes one full revolution every two crankshaft revolutions. The camshaft 2 thus executes one full revolution synchronously in a four-stroke operation of each cylinder. Accordingly, in a four-cylinder engine, the operating positions of the pistons in the cylinder relative to one another occur with a phase shift of half a revolution of the crankshaft 1 (ie 180 °), that is to say at a quarter of a revolution of the camshaft 2 (ie 90 °).

Ein Signalgenerator, der allgemein durch das Bezugszeichen S gekennzeichnet ist, weist eine mit der Nockenwelle 2 verbundene drehbare Welle 4 auf, und an einem Ende der drehbaren Welle 4 ist eine Drehscheibe 5 zur Erfassung der Bezugsstellungen jedes Zylinders befestigt. Die Drehscheibe 4 besitzt eine Vielzahl (im dargestellten Beispiel 4) von ersten Fenstern in Form von bogenförmigen Schlitzen 6, die in die Scheibe eingearbeitet und auf einer Kreislinie um die Achse der Welle 4 angeordnet sind, wobei sie untereinander durch gleich große Abstände in Umfangsrichtung angebracht sind. Jeder der Schlitze 6 besitzt eine Vorderkante und eine Hinterkante, welche vorgeschriebenen Kolbenstellungen in dem jeweils zugehörigen Zylinder entsprechen. Weiter besitzt die Drehscheibe 5 ein (nicht dargestelltes) zweites Fenster in Form eines Schlitzes, wobei dieser zweite Schlitz einem ausgewählten Zylinder zu dessen Unterscheidung von den übrigen Zylindern entspricht.A signal generator, indicated generally by the reference character S, has a rotatable shaft 4 connected to the camshaft 2 , and a turntable 5 is attached to one end of the rotatable shaft 4 for detecting the reference positions of each cylinder. The turntable 4 has a plurality (in the example shown 4) of first windows in the form of arcuate slots 6 , which are incorporated into the disk and arranged on a circular line around the axis of the shaft 4 , being attached to one another by equally large circumferential distances are. Each of the slots 6 has a leading edge and a trailing edge, which correspond to prescribed piston positions in the respectively associated cylinder. The turntable 5 also has a second window (not shown) in the form of a slot, this second slot corresponding to a selected cylinder to distinguish it from the other cylinders.

Ein Paar feststehender Stützplatten 8 ist an einander gegenüberliegenden Seiten der Drehscheibe 5 angeordnet. Ein (nicht dargestellter) Fotokoppler mit einer lichtaussendenden Diode und einem Fototransistor ist an den einander gegenüberstehenden Stützplatten 8 entlang einer Kreislinie befestigt, auf der auch die Schlitze 6 in der Drehscheibe 5 angeordnet sind. Jeder der bogenförmigen Schlitze besitzt eine Vorderkante, die einer ersten Bezugskurbelposition des zugehörigen Zylinders entspricht, und eine Hinterkante, die einer zweiten Bezugskurbelposition des betreffenden Zylinders in Drehrichtung der Drehscheibe 5 entspricht. Jedesmal wenn einer der ersten Schlitze 6 sowie der nicht dargestellte zweite Schlitz in der Drehscheibe 5 zwischen der lichtaussendenden Diode und dem Fototransistor des Fotokopplers hindurchläuft bzw. bei der Drehung der Drehscheibe 5 mit diesem fluchtet, erzeugt der Fotokoppler ein Ausgangssignal L mit einer Folge von Impulsen, von denen jeder mit der Vorderkante eines Schlitzes ansteigt und mit der Hinterkante desselben abfällt.A pair of fixed support plates 8 are arranged on opposite sides of the turntable 5 . A (not shown) photocoupler with a light-emitting diode and a phototransistor is attached to the mutually opposite support plates 8 along a circular line on which the slots 6 in the turntable 5 are also arranged. Each of the arcuate slots has a front edge which corresponds to a first reference crank position of the associated cylinder and a rear edge which corresponds to a second reference crank position of the relevant cylinder in the direction of rotation of the turntable 5 . Each time one of the first slots 6 and the second slot (not shown) in the turntable 5 passes between the light-emitting diode and the phototransistor of the photocoupler or is aligned with the turntable 5 when it rotates, the photocoupler generates an output signal L with a sequence of pulses , each of which rises with the leading edge of a slot and falls with the trailing edge of the same.

Ein Regler 10 in Form einer elektronischen Steuereinheit (im folgenden mit ECU bezeichnet), die einen Mikrocomputer aufweist, empfängt sowohl das Ausgangssignal L des Fotokopplers, als auch verschiedene andere Arten von Signalen, die für den Betriebszustand des Motors repräsentativ sind und durch verschiedene Sensoren (nicht dargestellt) wie etwa den Motorgeschwindigkeitssensor, den Motorbelastungssensor, etc., erzeugt werden. Auf der Basis dieser Eingangssignale führt die Steuereinheit verschiedene Motorsteueroperationen wie beispielsweise die Kraftstoffsteuerung, die Zündsteuerung, etc., aus. Die ECU 10 bestimmt beispielsweise auf der Basis der genannten Signale die Reihenfolge der Operationen der Zylinder des Motors, und sie steuert die Operationen, wie beispielsweise die Zündung, in den betreffenden Zylindern entsprechend der so festgelegten Operationsfolge.A controller 10 in the form of an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU), which has a microcomputer, receives both the output signal L of the photocoupler and various other types of signals which are representative of the operating state of the engine and by various sensors ( not shown) such as the engine speed sensor, the engine load sensor, etc. Based on these input signals, the control unit performs various engine control operations such as fuel control, ignition control, etc. The ECU 10 determines, for example, the order of operations of the cylinders of the engine based on the above-mentioned signals, and controls the operations, such as the ignition, in the respective cylinders in accordance with the sequence of operations thus determined.

Ein Leistungstransistor 11 in Gestalt eines NPN-Transistors mit geerdetem Emitter wird unter der Kontrolle der ECU 10 zum Ein- und Ausschalten angesteuert. Eine Zündspule 12 ist mit der Primärwicklung an den Kollektor des Leistungstransistors 11, und mit der Sekundärwicklung an eine Zündkerze 13 angeschlossen, und zwar über eine Sperrstrom-Prüfdiode 14. Der Leistungstransistor 11, die Zündspule 12, die Zündkerze 13 und die Diode 14 bilden zusammen die Zündeinrichtung. Obwohl eine solche Zündeinrichtung für jeden der Zylinder vorhanden ist, ist in Fig. 2 nur eine von ihnen beispielshalber dargestellt.A power transistor 11 in the form of an NPN transistor with a grounded emitter is driven to switch on and off under the control of the ECU 10 . An ignition coil 12 is connected to the collector of the power transistor 11 with the primary winding and to a spark plug 13 with the secondary winding, specifically via a reverse current test diode 14 . The power transistor 11 , the ignition coil 12 , the spark plug 13 and the diode 14 together form the ignition device. Although there is such an ignition device for each of the cylinders, only one of them is shown in FIG. 2 by way of example.

Ein Ionenstromdetektor, allgemein durch das Bezugszeichen 20 gekennzeichnet, ist zwischen ein Ende der Zündkerze 13 und die ECU 10 geschaltet. Der Ionenstromdetektor 20 weist folgende Elemente auf: eine Rückstrom-Prüfdiode 21 mit einer Kathode, die an einen Verbindungspunkt zwischen der Diode 14 und der Zündkerze 13 angeschlossen ist; einen Lastwiderstand 22, dessen eines Ende an die Anode der Diode 21 angeschlossen ist; eine Gleichstromleistungsversorgung 23, die mit dem anderen Ende des Lastwiderstandes 22 in Reihe geschaltet ist; ein Paar Spannungsteilerwiderstände 24, 25, die parallel an eine Reihenschaltung angeschlossen sind, welche den Lastwiderstand 22 und die Gleichstromleistungsversorgung 23 umfaßt; einen Kondensator 26, dessen eines Ende an den Verbindungspunkt zwischen der Diode 21 und dem Lastwiderstand 22 angeschlossen ist; einen Komparator 27, dessen erste negative Eingangsklemme an den Verbindungspunkt zwischen den in Reihe geschalteten Widerständen 24, 25 und der zweiten positiven Eingangsklemme angeschlossen ist, und deren Ausgangsklemme mit der ECU 10 verbunden ist; und ein Paar Spannungsteilerwiderstände 28, 29, die in Reihe zwischen eine Konstantleistungsversorgung und Erde geschaltet sind, wobei der Verbindungspunkt zwischen den beiden Elementen an die zweite Eingangsklemme des Komparators 27 zum Anlegen einer konstanten Schwellenspannung TH angeschlossen ist. Die Spannungsteilerwiderstände 24, 25 bilden zusammen eine Spannungserzeugungseinrichtung zur Lieferung einer Spannung V, die einem Ionenstrom I entspricht. Weiter bilden die Spannungsteilerwiderstände 28, 29 zusammen eine Schwellenspannungserzeugungseinrichtung zur Lieferung einer konstanten Schwellenspannung, die als Bezugsspannung zur Verbrennungsbestimmung an die zweite Eingangsklemme des Komparators 27 angelegt ist.An ion current detector, generally indicated by reference numeral 20 , is connected between one end of the spark plug 13 and the ECU 10 . The ion current detector 20 has the following elements: a reverse current test diode 21 with a cathode, which is connected to a connection point between the diode 14 and the spark plug 13 ; a load resistor 22 having one end connected to the anode of the diode 21 ; a DC power supply 23 connected in series with the other end of the load resistor 22 ; a pair of voltage dividing resistors 24 , 25 connected in parallel to a series circuit comprising the load resistor 22 and the DC power supply 23 ; a capacitor 26 having one end connected to the connection point between the diode 21 and the load resistor 22 ; a comparator 27 whose first negative input terminal is connected to the connection point between the series resistors 24 , 25 and the second positive input terminal, and whose output terminal is connected to the ECU 10 ; and a pair of voltage dividing resistors 28 , 29 connected in series between a constant power supply and ground, the connection point between the two elements being connected to the second input terminal of the comparator 27 for applying a constant threshold voltage TH. The voltage divider resistors 24 , 25 together form a voltage generating device for supplying a voltage V which corresponds to an ion current I. Furthermore, the voltage divider resistors 28 , 29 together form a threshold voltage generating device for supplying a constant threshold voltage, which is applied to the second input terminal of the comparator 27 as a reference voltage for determining combustion.

Nachfolgend wird die Betriebsweise der beschriebenen Verbrennungserfassungsvorrichtung im einzelnen erläutert. Wenn sich die Kurbelwelle 1 dreht, wird die Drehscheibe 5 durch den Transmissionsriemen 3, die Nockenwelle 2 und die Welle 4 in Drehung versetzt. während der Rotation der Drehscheibe 5 erzeugt der auf den Stützplatten 8 montierte (nicht dargestellte) Fotokoppler ein Ausgangssignal L, wenn der erste der Schlitze 6 und der zusätzliche, nicht dargestellte zweite Schlitz den Spalt zwischen der lichtaussendenden Diode und dem (nicht dargestellten) Fototransistor passiert, der auf den einander gegenüberstehenden Stützplatten 8 befestigt ist. Das so erzeugte Signal L umfaßt ein Kurbelwinkelbezugssignal, das für die vorbestimmten Kurbelpositionen jedes Zylinders repräsentativ ist, sowie ein Zylinderidentifikationssignal zur Identifizierung des ausgewählten Zylinders. Das Kurbelwinkelbezugssignal erhält eine Folge von Impulsen, von denen jeder mit der Vorderkante eines Schlitzes 6 ansteigt, die einer ersten Bezugskurbelposition (beispielsweise 75° vor Erreichen des oberen Totpunktes BTDC) des entsprechenden Zylinders ansteigt, und mit dem hinteren Ende des Schlitzes abfällt, der einer zweiten Kurbelwinkelposition (beispielsweise 5° BTDC) des betreffenden Zylinders entspricht. Beispielsweise bildet die erste Bezugskurbelposition einen Steuerbezugspunkt, wie etwa den Startzeitpunkt der Leistungversorgung, bei der die Leistungszufuhr an die Zündspule 12 durch die ECU 10 eingeleitet wird, während die zweite Bezugskurbelwinkelposition einen weiteren Steuerbezugspunkt bildet, wie etwa den Zündzeitpunkt in welchem die Leistungszufuhr an die Zündspule 12 abgeschaltet wird, um die Zündkerze 13 zur Erzeugung eines Funkens zu veranlassen. Das Zylinderidentifikationssignal enthält einen Impuls, der sich auf den ausgewählten Zylinder bezieht und beispielsweise in einem Zeitpunkt erzeugt wird, in dem ein Impuls des Kurbelwinkelbezugssignals des ausgewählten Zylinders erzeugt wird. Sowohl das Signal L des Signalgenerators S, als auch andere für den Betriebszustand des Motors repräsentative Signale werden in die ECU 10 eingegeben. Beispiele für diese anderen Signale sind das Motorumdrehungssignal, das für die Anzahl der Umdrehungen pro Minute des Motors repräsentativ ist, sowie das Motorbelastungssignal, das die Motorbelastung bzw. die Drosselventilöffnung anzeigt.The mode of operation of the described combustion detection device is explained in detail below. When the crankshaft 1 rotates, the turntable 5 is rotated by the transmission belt 3 , the camshaft 2 and the shaft 4 . during the rotation of the turntable 5 , the photocoupler (not shown) mounted on the support plates 8 generates an output signal L when the first of the slots 6 and the additional, not shown second slot passes the gap between the light-emitting diode and the (not shown) phototransistor , which is attached to the opposing support plates 8 . The signal L thus generated includes a crank angle reference signal representative of the predetermined crank positions of each cylinder and a cylinder identification signal for identifying the selected cylinder. The crank angle reference signal receives a series of pulses, each rising with the leading edge of a slot 6, rising from a first reference crank position (e.g. 75 ° before reaching top dead center BTDC) of the corresponding cylinder, and falling with the rear end of the slot, one of which corresponds to the second crank angle position (for example 5 ° BTDC) of the cylinder in question. For example, the first reference crank position forms a control reference point, such as the start time of the power supply at which the power supply to the ignition coil 12 is initiated by the ECU 10 , while the second reference crank angle position forms a further control reference point, such as the ignition point at which the power supply to the ignition coil 12 is turned off to cause the spark plug 13 to generate a spark. The cylinder identification signal includes a pulse related to the selected cylinder and generated, for example, at a time when a pulse of the crank angle reference signal of the selected cylinder is generated. Both the signal L of the signal generator S and other signals representative of the operating state of the engine are input into the ECU 10 . Examples of these other signals are the engine revolution signal, which is representative of the number of revolutions per minute of the engine, and the engine load signal, which indicates the engine load or the throttle valve opening.

Auf der Basis des Signals L identifiziert die ECU 10 die operative Reihenfolge bzw. die Betriebszustände der entsprechenden Zylinder, und sie erzeugt und verteilt in den richtigen Taktzeiten entsprechend der so bestimmten betrieblichen Reihenfolge ein Zündsteuersignal an die Leistungstransistoren 11 der entsprechenden Zylinder. Dementsprechend wird einer der Leistungstransistoren 11 durch das von der ECU 10 gelieferte Zündsteuersignal eingeschaltet, so daß ein Strom von der Leistungsversorgungsquelle durch die Primärwicklung der Zündspule 11 und den nun leitenden Leistungstransistor 11 zu fließen beginnt. Nachdem Strom während einer vorbestimmten Zeitdauer durch die Primärwicklung der Zündspule 12 geflossen ist, unterbindet die ECU 10 die Erzeugung des Zündsteuersignals und schaltet den Leistungstransistor 11 ab. Infolgedessen wird an der Sekundärwicklung der Zündspule 12 eine Hochspannung induziert, welche die Zündkerze 13 zur Erzeugung eines Funkens veranlaßt. Dann wird die durch die Leistungsversorgungsquelle an die Zündspule 12 angelegte Spannung, die eine negative Spannung ist, unmittelbar nach der Entladung der Zündkerze 13 unterbrochen.On the basis of the signal L, the ECU 10 identifies the operational sequence or the operating states of the corresponding cylinders, and generates and distributes an ignition control signal to the power transistors 11 of the corresponding cylinders in the correct cycle times in accordance with the operational sequence thus determined. Accordingly, one of the power transistors 11 is turned on by the ignition control signal supplied from the ECU 10 , so that a current from the power supply source begins to flow through the primary winding of the ignition coil 11 and the now conductive power transistor 11 . After current flows through the primary winding of the ignition coil 12 for a predetermined period of time, the ECU 10 stops generating the ignition control signal and turns off the power transistor 11 . As a result, a high voltage is induced on the secondary winding of the ignition coil 12 , which causes the spark plug 13 to generate a spark. Then, the voltage applied to the ignition coil 12 by the power supply source, which is a negative voltage, is interrupted immediately after the spark plug 13 is discharged.

Sofort nach der Entladung bzw. der Funkenbildung der Zündkerze 13, welche die explosionsartige Verbrennung des Luft-/Kraftstoffgemisches in der Nähe der Zündkerze 13 verursacht, entsteht eine große Amzahl positiver Ionen im begrenzten Raum zwischen den Elektroden der Zündkerze 1 und bildet in diesem Bereich den lonenstrom I. Der so durch die positiven Ionen gebildete Ionenstrom I wird von der negativen Elektrode der Zündkerze 13 angezogen und fließt zur negativen Elektrode der Gleichstromversorgungsquelle 23, und zwar über die Diode 21 und den Lastwiderstand 22. Dadurch erzeugt der Ionenstrom I am Lastwiderstand 22 eine Spannung, die durch die Spannungsteilerwiderstände 24, 25 in eine Spannung V gerändert und an die erste negative Eingangsklemme des Komparators 27 geliefert wird. Die in den Komparator 27 eingegebene Spannung V beruht auf dem Ionenstrom I und ist diesem proportional. Das heißt, daß die Spannung V groß wird, wenn im Zylinder die Explosion oder Verbrennung stattfindet, während sie bei fehlender Verbrennung niedrig wird. Mit anderen Worten wird die zweite positive Eingangklemme des Komparators 27 mit einer Schwellenspannung TH belegt, welche durch die Spannungsteilerwiderstände 28, 29 auf einen vorbestimmten konstanten Wert eingestellt ist. Dementsprechend erzeugt der Komparator 27 ein niederpegeliges Ausgangssignal, wenn die Spannung V niedriger als die Schwellenspannung TH ist, während er ein hochpegeliges Ausgangssignal liefert, wenn die Spannung V gleich oder größer als die Schwellenspannung TH ist. Das bedeutet, daß der Komparator 27 ein EIN-Signal an die ECU 10 nur dann liefert, wenn er einen Ionenstrom I erfaßt.Immediately after the discharge or sparking of the spark plug 13 , which causes the explosive combustion of the air / fuel mixture in the vicinity of the spark plug 13 , a large number of positive ions arise in the limited space between the electrodes of the spark plug 1 and forms the area in this area Ion current I. The ion current I thus formed by the positive ions is attracted by the negative electrode of the spark plug 13 and flows to the negative electrode of the direct current supply source 23 , specifically via the diode 21 and the load resistor 22 . As a result, the ion current I generates a voltage across the load resistor 22 , which is converted into a voltage V by the voltage dividing resistors 24 , 25 and is supplied to the first negative input terminal of the comparator 27 . The voltage V input into the comparator 27 is based on the ion current I and is proportional to it. That is, the voltage V becomes large when the explosion or combustion takes place in the cylinder, and becomes low when there is no combustion. In other words, the second positive input terminal of the comparator 27 is assigned a threshold voltage TH, which is set to a predetermined constant value by the voltage divider resistors 28 , 29 . Accordingly, the comparator 27 produces a low level output signal when the voltage V is lower than the threshold voltage TH, while it provides a high level output signal when the voltage V is equal to or greater than the threshold voltage TH. That is, the comparator 27 delivers an ON signal to the ECU 10 only when it detects an ion current I.

Aufgrund der für den so erfaßten Ionenstrom I reprasentativen Spannung V und der durch das Signal L identifizierten Operationsfolge bzw. der Betriebszustände der Zylinder stellt die ECU 10 fest, ob in dem gezündeten Zylinder eine normale Verbrennung stattgefunden hat.On the basis of the voltage V representative of the ion current I thus detected and the sequence of operations or the operating states of the cylinders identified by the signal L, the ECU 10 determines whether normal combustion has taken place in the ignited cylinder.

Falls der gezündete Zylinder normal arbeitet oder im zündenden Zylinder eine normale Verbrennung stattfindet, wird eine Explosion bzw. eine Verbrennung durch Entladen bzw. Funkenbildung der entsprechenden Zündkerze 11 ausgelöst, so daß eine Anzahl positiver Ionen im begrenzten Bereich zwischen den Elektroden der Zündkerze 13 erzeugt wird. Findet jedoch aus irgendeinem Grunde keine Explosion statt, werden im wesentlichen auch keine positiven Ionen erzeugt. Dementsprechend kann die ECU 10 den Verbrennungszustand im gezündeten Zylinder aufgrund der Spannung V und der identifizierten Operationsfolge bzw. Betriebszustände der Zylinder ermitteln.If the ignited cylinder operates normally or normal combustion takes place in the igniting cylinder, an explosion or combustion is triggered by discharge or sparking of the corresponding spark plug 11 , so that a number of positive ions are generated in the limited area between the electrodes of the spark plug 13 . However, if for some reason there is no explosion, essentially no positive ions are generated. Accordingly, the ECU 10 can determine the combustion state in the ignited cylinder based on the voltage V and the identified operating sequence or operating states of the cylinders.

In diesem Zusammenhang wird der Pegel der Schwellenspannung TH in bezug auf einen lonenstrom I eingestellt der erzeugt wird, wenn sich der Motor in einem gleichförmigen Betrieb befindet, während jedoch tatsächlich der Pegel des Ionenstroms I entsprechend dem Betriebszustand des Motors variiert. Wenn beispielsweise die Anzahl der Umdrehungen pro Minute des Motors oder wenn die Motorbelastung groß ist, können sich dem Ionenstrom I Störungen überlagern, welche seinen Pegel anheben. In diesem Falle könnte der Komparator 27 beim Vergleich der störungsbeeinflußten Spannung V mit der konstanten Schwellenspannung TH ein EIN-Signal aufgrund des Einflusses solcher Störwirkungen ausgeben, selbst wenn kein Ionenstrom vorhanden ist. Infolgedessen würde die ECU 10 zu der Feststellung gelangen, daß in einem gezündeten Zylinder eine normale Verbrennung stattgefunden hat, obwohl tatsächlich keine Verbrennung erfolgt ist. Dieser Irrtum kann zu Motorschäden führen. In this connection, the level of the threshold voltage TH is set in relation to an ion current I which is generated when the motor is in a uniform operation, but actually the level of the ion current I varies according to the operating state of the motor. If, for example, the number of revolutions per minute of the motor or if the motor load is high, disturbances can be superimposed on the ion current I, which raise its level. In this case, when comparing the interference-affected voltage V with the constant threshold voltage TH, the comparator 27 could output an ON signal due to the influence of such interference effects, even if no ion current is present. As a result, the ECU 10 would conclude that normal combustion has occurred in an ignited cylinder even though no combustion has actually occurred. This mistake can lead to engine damage.

Demgemäß liegt der vorliegenden Erfindung die Absicht zugrunde, die mit dem bekannten Verbrennungserfassungsgerät verbundenen oben beschriebenen Probleme zu überwinden.Accordingly, the present invention is intended based on that with the known combustion detection device to overcome related problems described above.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbrennungserfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor der eingangs genannten Art zu schaffen, die das Auftreten der Verbrennung in einem Zylinder mit höherer Zuverlässigkeit erfassen kann, auch dann, wenn es Änderungen im Pegel des durch eine Zündkerze erzeugten Ionenstromes gibt.It is therefore the object of the present invention, a Combustion detection device for one To create internal combustion engine of the type mentioned, the occurrence of the Combustion in a cylinder with higher reliability can detect even if there are changes in the level of the ion current generated by a spark plug.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1.This object is achieved according to the invention by the features according to the characterizing part of patent claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Advantageous refinements result from the subclaims.

Die Erfindung geht aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher hervor.The Invention follows from the detailed below Description of a preferred embodiment of the Invention in conjunction with the accompanying drawings more clearly.

Fig. 1 veranschaulicht den allgemeinen Schaltungsaufbau einer Verbrennungserfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung; und Fig. 1 illustrates the general circuit construction of a combustion detection apparatus for an internal combustion engine according to the present invention; and

Fig. 2 stellt einen der Fig. 1 entsprechenden Schaltungsaufbau dar, der sich auf eine bekannte Verbrennungserfassungsvorrichtung bezieht. FIG. 2 illustrates a circuit structure corresponding to FIG. 1, which relates to a known combustion detection device.

Fig. 1 zeigt eine Verbrennungserfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß der Erfindung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung entspricht im Aufbau im wesentlichen der erwähnten bekannten Vorrichtung nach Fig. 2, mit Ausnahme der erfindungsgemäß vorgesehenen Schwellwertänderungsschaltung 30 und der Betriebsweise des Reglers 10′ in Gestalt einer elektronischen Steuereinheit ECU. Elemente der Fig. 1, die denen der Fig. 2 entsprechen, sind also durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Fig. 1 shows a combustion detection apparatus for an internal combustion engine according to the invention. The structure of the device according to the invention essentially corresponds to the known device according to FIG. 2 mentioned, with the exception of the threshold value change circuit 30 provided according to the invention and the mode of operation of the controller 10 'in the form of an electronic control unit ECU. Elements in FIG. 1 which correspond to those in FIG. 2 are identified by the same reference numerals.

Insbesondere besitzt die Schwellwertänderungsschaltung 30 die Gestalt einer elektrischen Schaltung, die durch die ECU 10′ zur Erzeugung einer Schwellwertspannung TH mit veränderlichem Pegel gesteuert wird, wobei sich der Pegel in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors verändert. Die ECU 10′ arbeitet ein Programm ab, das gegenüber dem von der ECU 10 der Fig. 2 zur Steuerung des Leistungstransistors 11 abgewickelten Programm teilweise modifiziert ist, derart, daß sie die Schwelländerungsschaltung 30 in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors steuert.In particular, the threshold value change circuit 30 is in the form of an electrical circuit which is controlled by the ECU 10 'for generating a threshold voltage TH with a variable level, the level changing depending on the operating state of the engine. The ECU 10 'executes a program which is partially modified compared to the program handled by the ECU 10 of FIG. 2 for controlling the power transistor 11 , in such a way that it controls the threshold change circuit 30 as a function of the operating state of the engine.

Im Betrieb steuert die ECU 10′ den Leistungstransistor 11 auf der Basis eines Signals L, das vom Signalgenerator S erzeugt wird, so daß der Transistor 11 im richtigen Takt ein- und ausgeschaltet wird und damit die Entladung der Zündkerze 13 zur Erzeugung des Zündfunkens veranlaßt. Im Anschluß an die Entladung erfaßt der Ionenstromdetektor 20′ einen Ionenstrom I, der sich im Raum zwischen den Elektroden der Zündkerze 13 unmittelbar nach der Entladung derselben bildet. Andererseits ermittelt die ECU′ aufgrund des Ausgangssignals des Komparators 27, ob der Pegel des Ionenstromes I einem vorgeschriebenen Verbrennungsniveau entspricht oder größer ist. In diesem Falle steuert die ECU 10′ die Schwellenpegeländerungsschaltung 30 entsprechend dem Betriebszustand des Motors, wie beispielsweise der Umdrehungszahl pro Minute des Motors, der Motorbelastung, und dergleichen, so daß die Schaltung 30 eine Schwellenspannung TH′ mit niedrigem Pegel erzeugt, wenn sich der Motor in einem gleichförmigen Betriebszustand niedriger Drehzahl oder Last befindet, während sie eine hochpegelige Schwellenspannung TH′ erzeugt, wenn sich der Motor in einem davon verschiedenen Betriebszustand befindet, d. h., wenn die Anzahl der Umdrehungen pro Minute des Motors groß ist (nämlich größer als ein vorbestimmter Wert), oder wenn die Motorbelastung groß ist (d. h., wenn die Öffnung des Drosselventils größer als ein vorgeschriebener Wert ist). Im Ergebnis wird die Möglichkeit einer falschen Bestimmung der Zylinderverbrennung aufgrund der Tatsache erheblich verringert, daß die Spannung V, welche dem Ionenstrom I entspricht und an die erste Eingangsklemme des Komparators 27 geliefert wird, kaum die Schwellenspannung TH′ überschreitet, die auf einen ausreichend hohen Wert für den Fall veränderlicher Betriebszustände des Motors durch die Schwellwertänderungsschaltung 30 eingestellt ist, selbst dann, wenn die Spannung V durch Störsignale während des nichtstationären Betriebs des Motors beeinflußt wird. Somit kann der Verbrennungszustand in den Zylindern mit hoher Zuverlässigkeit erfaßt werden, auch wenn sich der Pegel des Ionenstromes I entsprechend dem Betriebszustand des Motors verändert.In operation, the ECU 10 'controls the power transistor 11 on the basis of a signal L, which is generated by the signal generator S, so that the transistor 11 is switched on and off in the correct cycle and thus causes the discharge of the spark plug 13 to generate the ignition spark. Following the discharge, the ion current detector 20 'detects an ion current I, which forms in the space between the electrodes of the spark plug 13 immediately after the discharge thereof. On the other hand, the ECU 'determines on the basis of the output signal of the comparator 27 whether the level of the ion current I corresponds to a prescribed combustion level or is greater. In this case, the ECU 10 'controls the threshold level change circuit 30 in accordance with the operating state of the engine, such as the number of revolutions per minute of the engine, the engine load, and the like, so that the circuit 30 generates a threshold voltage TH' at a low level when the engine is running is in a uniform low speed or load operating condition while generating a high level threshold voltage TH 'when the engine is in a different operating condition, that is, when the number of revolutions per minute of the engine is large (namely, greater than a predetermined value ) or when the engine load is large (ie when the throttle valve opening is larger than a prescribed value). As a result, the possibility of incorrect determination of the cylinder combustion is considerably reduced due to the fact that the voltage V, which corresponds to the ion current I and is supplied to the first input terminal of the comparator 27 , hardly exceeds the threshold voltage TH ', which is of a sufficiently high value is set by the threshold change circuit 30 in the case of changing operating conditions of the engine, even if the voltage V is influenced by interference signals during the non-stationary operation of the engine. Thus, the combustion state in the cylinders can be detected with high reliability even if the level of the ion current I changes in accordance with the operating state of the engine.

In diesem Zusammenhang kann die Schwellenspannung TH′ so eingestellt werden, daß sie in Übereinstimmung mit der zunehmenden Anzahl von Umdrehungen pro Minute des Motors oder mit zunehmender Motorbelastung ansteigt.In this context, the threshold voltage TH 'so to be set in accordance with the increasing number of revolutions per minute of the engine or increases with increasing engine load.

Claims

1. Combustion detection device for an internal combustion engine, which has at least one cylinder with a spark plug

- A control device ( 10 ' ) for controlling the ignition of the internal combustion engine;
- An ion current detector ( 20 ' ) for detecting the ion current that occurs during ignition at the spark plug ( 13 ) with
- A device ( 21, 22, 23, 24, 25, 26 ) for generating a voltage (V) which corresponds to the value of the ion current (I) on the spark plug, and
- A threshold voltage generating device ( 30 ) for generating a threshold voltage (TH '), and
- A comparator ( 27 ) for comparing the voltage (V) with the threshold voltage (TH ') and for generating an output signal to the control device ( 10' );

characterized in that the threshold voltage generating device ( 30 ) generates the threshold voltage (TH ′) as a function of the operating state of the internal combustion engine.

2. Combustion detection device according to claim 1, characterized in that the generation of the Threshold voltage (TH ′) depending on the Engine speed and engine load than that Operating state of the internal combustion engine Sizes.

3. combustion detection device according to claim 2, characterized in that the threshold voltage (TH ′) takes on a first higher value when the Engine speed is above a predetermined value, and takes a second lower value when the Engine speed is below the predetermined value.

4. combustion detection device according to claim 2, characterized in that the threshold voltage (TH ′) is proportional to the engine speed.

5. Combustion detection device according to claim 2, 3 or 4, characterized in that the Threshold voltage (TH ′) a first higher value assumes when the engine load exceeds one predetermined value, and a second assumes lower value when the engine load is below the predetermined value.

6. Combustion detection device according to claim 2, 3 or 4, characterized in that the Threshold voltage (TH ′) for engine loading is proportional.