DE4132858A1 - Zuendvorrichtung fuer eine verbrennungskraftmaschine - Google Patents
Zuendvorrichtung fuer eine verbrennungskraftmaschineInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung für
eine Verbrennungskraftmaschine und insbesondere eine
Zündvorrichtung, die Fehlfunktionen aufgrund von Rauschen
verhindern kann, das durch eine Hochspannung induziert wird,
die auf die Entladung einer Zündkerze hin erzeugt wird. Die
Erfindung betrifft auch eine Zündvorrichtung, die
beabsichtigte oder gesteuerte Fehlzündungen aufgrund von
beispielsweise einem beabsichtigten Abschalten der
Kraftstoffzufuhr von anderen Fehlzündungen unterscheiden
kann, die aufgrund von Fehlfunktionen erfolgen.
Fig. 5 zeigt ein typisches Beispiel einer bekannten
Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine. In dieser
Figur umfaßt die dargestellte Vorrichtung eine Steuerung 1
zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung und der Zündung des
Verbrennungsmotors synchron mit dessen Drehung, einen
Leistungstransistor 2, eine Zündspule 3, eine
Rückstromprüfdiode 4 und eine Zündkerze 5. Die Zündspule 3
besitzt eine Primärwicklung, die über eine
Kollektor-Emitterverbindung des Leistungstransistors 2 mit
der Masse verbunden ist, und eine Sekundärwicklung, die mit
einer Elektrode der Zündkerze 5 über die Rückstromprüfdiode 4
verbunden ist. Die andere Elektrode der Zündkerze 5 ist über
eine Ionenstrommeßdiode 6 und einen Widerstand 7 mit einer
negativen Elektrode einer Gleichstromversorgung 8 verbunden.
Eine Serienschaltung eines Kondensators 9 und eines
Widerstandes 10 ist parallel mit der Serienschaltung des
Widerstandes 7 und der Gleichstromquelle 8 verbunden. Ein
Komparator 11 besitzt einen ersten und zweiten
Eingangsanschluß, wobei der erste Eingangsanschluß mit einer
Verbindung zwischen dem Kondensator 9 und dem Widerstand 10
verbunden ist, und der zweite Eingangsanschluß mit einer
Referenzspannungsquelle verbunden ist. Wenn, wie bei (D) in
Fig. 6 gezeigt, eine Spannung D an den ersten
Eingangsanschluß angelegt wird, welche die Referenzspannung
am zweiten Eingangsanschluß übersteigt, so erzeugt der
Komparator 11 ein Ausgangssignal E, wie bei (E) in Fig. 6
gezeigt, welches als Rücksetzsignal einem ersten und zweiten
Zähler 12, 13 zugeführt wird, die einen Binärzähler bilden.
In diesem Zusammenhang bilden die Elemente 6 bis 11 zusammen
einen Ionenstromdetektor zum Detektieren eines zwischen den
Elektroden der Zündkerze 5 erzeugten Ionenstroms bei der
Verbrennung eines Luft/Kraftstoffgemisches in dem Zylinder
15. Der erste Zähler 12 wird durch einen Taktimpuls
abwechselnd an- und ausgeschaltet oder in einen hohen und
einen niedrigen Pegel geschaltet, wobei der Taktimpuls über
einen Komparator 20, der später näher beschrieben wird, von
einem Signalgenerator 19 zugeführt wird, und der Zähler wird
durch ein Rücksetzsignal E von dem Komparator 11
zurückgesetzt, so daß dieser ein Ausgangssignal erzeugt, wie
bei (F) in Fig. 6 gezeigt. Der zweite Zähler 13 erzeugt ein
Hochpegelausgangssignal, wenn in den ersten Zähler 12 ein
Taktimpuls A eingegeben wird, während dieser sich in einem
Hochpegel befindet, und er wird durch ein Rücksetzsignal E
von dem Komparator 11 zurückgesetzt.
Die Steuerung 1 stellt einer Kraftstoffeinspritzung 14 ein
Kraftstoffeinspritzsteuersignal zur Verfügung, die darauf
basierend, eine geeignete Kraftstoffmenge in ein Ansaugrohr
IP des Motors einspritzt. Der Motor umfaßt einen Zylinder 15,
in dem ein Kolben 16 für eine Hin- und Herbewegung
aufgenommen ist. Der Kolben 16 ist über ein Pleuel 17 mit
einer Kurbelwelle 18 verbunden.
Ein Signalgenerator 19 erzeugt synchron mit der Drehung der
Kurbelwelle 18 ein Steuersignal. Das Steuersignal enthält
eine Serie von Impulsen, die in vorbestimmten Intervallen
auftreten. Das Steuersignal von dem Signalgenerator 19 wird
der Steuerung 1 als Taktsignal zugeführt, ebenso wie dem
ersten Zähler 12 über den Komparator 20.
Die Betriebsweise der oben beschriebenen, bekannten
Zündvorrichtung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf das in
Fig. 6 gezeigte Steuerungsdiagramm beschrieben, das die
Wellenformen der Signale in verschiedenen Bereichen der
Zündvorrichtung zeigt.
Unter normalen Betriebsbedingungen des Motors, bei denen im
Zylinder 15 eine normale Verbrennung synchron mit einem
Ausgangs- oder Taktimpuls A von dem Signalgenerator 19 ohne
Fehlzündungen stattfindet, wie bei (A) in Fig. 6 gezeigt ist,
erzeugt die Steuerung 1 ein Kraftstoffeinspritzungssteuer
signal B, wie bei (B) in Fig. 6 gezeigt, das der Einspritzung
14 zugeführt wird. Gleichzeitig schaltet die Steuerung 1 den
Leistungstransistor 2 ab, so daß über der Primärwicklung der
Zündspule 3 eine positive Spannung aufgebaut wird, wie bei
(C1) in Fig. 6 gezeigt, und eine negative Spannung wird
über der Sekundärwicklung der Zündspule 3 aufgebaut, wie bei
(C2) in Fig. 6 gezeigt, wodurch die Zündkerze 5 einen
Funken erzeugt. Auf den Funken der Zündkerze 5 hin wird ein
Luft/Kraftstoffgemisch in dem Zylinder 15 gezündet.
Demzufolge wird zwischen den Elektroden der Zündkerze 5 ein
Ionenstrom I erzeugt, der dem ersten Eingangsanschluß des
Komparators 11 über die Diode 6 und den Kondensator 9
zugeführt wird. Die Wellenform des Ionenstromes I, der somit
dem Komparator 11 zugeführt wird, enthält eine
Rauschkomponente N, wie bei (D) in Fig. 6 gezeigt, die von
einer Hochspannung herrührt, die über die Sekundärwicklung
der Zündspule 3 induziert wird, wenn der Leistungstransistor
2 abgeschaltet wird. Wenn der Komparator 11 den Ionenstrom I
mit der Rauschkomponente N an seinem ersten Eingangsanschluß
empfängt, erzeugt dieser ein Ausgangssignal in Form eines
Rücksetzsignales E, wie bei (E) in Fig. 6 gezeigt. Mit
anderen Worten werden während einer Periode des Taktsignals A
von dem Signalgenerator 19 (d. h. einer Periode zwischen
nachfolgenden Impulsen) zwei Arten von Rücksetzsignalen
gezeigt, eines aufgrund von Rauschen und das andere aufgrund
des Ionenstroms. Als Konsequenz wird der erste Zähler 12, der
durch einen Taktimpuls abwechselnd an- und ausgeschaltet und
durch einen Rücksetzsignalimpuls zurückgesetzt wird, ständig
durch ein Rücksetzsignal aufgrund von Rauschen zurückgesetzt,
so daß dieser ein Ausgangssignal erzeugt, das mit der
steigenden Flanke des Taktimpulses A ansteigt, und das mit
der fallenden Flanke eines rauschinduzierten Rücksetzimpulses
abfällt, wie bei (F) in Fig. 6 gezeigt. Demzufolge erzeugt
der zweite Zähler 13 kein Ausgangssignal oder ständig ein
Ausgangssignal niedrigen Pegels, wie bei (G) in Fig. 6
gezeigt.
Auf diese Weise arbeiten der erste und der zweite Zähler 12,
13 der bekannten Zündvorrichtung ohne Rücksicht auf das
Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Ionenstroms, so
daß es bei einer Fehlzündung während einer Zeit t2,
entsprechend der fallenden Flanke eines Taktimpulses und der
Zeit t3, entsprechend einer steigenden Flanke des folgenden
Taktimpulses unmöglich ist, diese Fehlzündung zu detektieren.
Wenn darüber hinaus die Steuerung 1 die Kraftstoffzufuhr zu
dem Zylinder 15 absichtlich unterbricht, um beispielsweise
während einer raschen Geschwindigkeitsabnahme Kraftstoff zu
sparen, erzeugt der zweite Zähler 13 ein Hochpegelaus
gangssignal, das ein Fehlzünden in dem Zylinder 15 anzeigt.
Dies bedeutet, wie in Fig. 7 dargestellt, daß die Steuerung 1
das Erzeugen eines Kraftstoffeinspritzsteuersignales, wie bei
(B) in Fig. 7 gezeigt, stoppt, wenn die Kraftstoffzufuhr für
den Zylinder 15 zu einem Zeitpunkt während t3 und t4
beispielsweise unterbrochen wird, so daß kein Ionenstrom
erzeugt wird wie bei (D) in Fig. 7 gezeigt, und somit
erzeugt der Komparator 11 kein Rücksetzsignal, wie bei (E) in
Fig. 7 gezeigt. Demzufolge steigt der Ausgang des ersten
Zählers 12, wie bei (F) in Fig. 7 gezeigt, zu einem Zeitpunkt
t3, zu dem ein Taktimpuls A in diesen von dem Komparator 20
eingegeben wird, und fällt zum Zeitpunkt t4, zu dem der
nachfolgende Taktimpuls A eingegeben wird, so daß der zweite
Zähler 13 zu einem Zeitpunkt t4 ein Hochpegelausgangssignal
erzeugt und dann durch einen Rücksetzimpuls E von dem
Komparator 11 zu einem Zeitpunkt t6 zurückgesetzt wird, wie
bei (G) in Fig. 7 gezeigt. Dies bedeutet, daß der zweite
Zähler 13 während Perioden, bei denen die Kraftstoffzufuhr
unterbunden ist, ein Fehlzündungsdetektierungssignal erzeugt,
was nicht erwünscht ist.
Demzufolge zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, die in
Zusammenhang mit der oben beschriebenen, bekannten
Zündvorrichtung aufgezählten Probleme zu beseitigen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine neue und verbesserte
Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine zu
schaffen, bei der Fehlfunktionen aufgrund von Rauschen, das
durch eine auf eine Zündung hin entwickelte Zündhochspannung
induziert ist, auf zuverlässige Weise verhindert werden
können. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine neue
und verbesserte Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraft
maschine zu schaffen, bei der die Erzeugung eines
Fehlzündungsdetektierungssignals während einer Betriebsweise,
bei der die Kraftstoffzufuhr unterbunden ist, verhindert ist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese
Aufgabe durch eine Zündvorrichtung für eine
Verbrennungskraftmaschine mit einer Zündspule und einer
Zündkerze mit Elektroden gelöst, umfassend: eine Steuerung
zum Steuern der Zündung eines Zylinders des Motors synchron
mit dessen Drehung; einen mit der Zündkerze und der Zündspule
verbundenen Detektor zum Detektieren eines Ionenstroms, der
zwischen den Elektroden der Zündkerze auf eine Verbrennung
eines Luft/Kraftstoffgemisches in dem Zylinder hin erzeugt
wird; und eine Maskierungseinrichtung zum Maskieren des
Ausgangssignals des Detektors in Abhängigkeit von der
Entladung der Zündkerze.
Der Dektektor ist ein Ionenstromdetektor, der eine
Ionenstromkomponente detektiert, die durch die Verbrennung
des Gemisches aufgrund des Ionenstromes erzeugt wird, und
eine Rauschkomponente detektiert, die durch die Zündspule auf
eine Zündung hin erzeugt wird. Die Maskierungseinrichtung
arbeitet derart, daß die Rauschkomponente alleine, die in dem
Ausgangssignal des Detektors enthalten ist, maskiert wird.
Vorzugsweise umfaßt die Maskierungseinrichtung: eine
Serienschaltung eines Widerstandes und eines Kondensators,
die miteinander zwischen der Zündspule und der Masse in Serie
geschaltet sind; einen Komparator, dessen erster
Eingangsanschluß mit einem Knoten zwischen dem Widerstand und
dem Kondensator verbunden ist, dessen zweiter
Eingangsanschluß mit einer Referenzspannungsquelle verbunden
ist, und der einen Ausgangsanschluß aufweist; und ein
UND-Gatter, dessen invertierter Eingangsanschluß mit dem
Ausgangsanschluß des Komparators verbunden ist, und an dessen
nichtinvertiertem Eingangsanschluß das Ausgangssignal des
Detektors eingegeben wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine
Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine
vorgesehen, umfassend: eine Steuerung zum Steuern der Zündung
und der Kraftstoffzufuhr für einen Zylinder des Motors
synchron mit dessen Drehung; einen Detektor zum Detektieren
von Fehlzündungen in dem Zylinder; und eine Maskierungsein
richtung zum Maskieren des Ausgangssignals des Detektors,
wenn die Steuerung die Kraftstoffzufuhr für den Zylinder
unterbricht.
Vorzugsweise umfaßt die Maskierungseinrichtung ein
UND-Gatter, dessen invertierter Eingangsanschluß ein
Maskierungssignal empfängt, welches durch die Steuerung in
Abhängigkeit von dem Unterbrechen der Kraftstoffzufuhr für
den Zylinder erzeugt wird, wobei die Erzeugung des
Maskierungssignales gestoppt wird, nachdem die
Kraftstoffzufuhr für den Zylinder wieder beginnt, und wobei
an den nichtinvertierten Eingangsanschluß des UND-Gatters das
Ausgangssignal des Detektors eingegeben wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine
Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit einer
Zündspule und einer Zündkerze mit Elektroden vorgesehen,
wobei die Vorrichtung umfaßt: eine Steuerung zum Steuern der
Zündung und der Kraftstoffzufuhr eines Zylinders des Motors
synchron mit dessen Umdrehung; einen Fehlzündungsdetektor zum
Detektieren von Fehlzündungen in dem Zylinder, wobei der
Fehlzündungsdetektor einen Ionenstromdetektor umfaßt, der mit
der Zündkerze und der Zündspule zum Detektieren eines
Ionenstromes verbunden ist, der zwischen den Elektroden der
Zündkerze auf eine Verbrennung eines Luft/Kraftstoffgemisches
in dem Zylinder hin erzeugt wird; und eine erste
Maskierungseinrichtung zum Maskieren des Ausgangssignales des
Ionenstromdetektors in Abhängigkeit von der Entladung der
Zündkerze; und eine zweite Maskierungseinrichtung zum
Maskieren des Ausgangssignals des Fehlzündungsdetektors, wenn
die Steuerung die Kraftstoffzufuhr zu dem Zylinder
unterbricht.
Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der
Erfindung werden aus der folgenden, detaillierten,
beispielhaften Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung genauer hervorgehen, die in Verbindung mit den
beigefügten Zeichnungen erfolgt.
Fig. 1 ist ein Schemadiagramm, das die grundsätzliche
Anordnung einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung
für eine Verbrennungskraftmaschine zeigt;
Fig. 2 ist ein Steuerungsdiagramm, das die Wellenformen
der Signale in verschiedenen Bereichen der
Zündvorrichtung von Fig. 1 zeigt;
Fig. 3 ist eine zu Fig. 1 ähnliche Ansicht, zeigt jedoch
eine weitere Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 4 zeigt ein zu Fig. 2 ähnliches Diagramm jedoch in
Zusammenhang mit der Ausführungsform von Fig. 3;
Fig. 5 ist eine zu Fig. 1 ähnliche Darstellung, zeigt
jedoch eine bekannte Zündvorrichtung für eine
Verbrennungskraftmaschine;
Fig. 6 ist eine zu Fig. 2 ähnliche Darstellung, steht
jedoch in Zusammenhang mit der bekannten
Vorrichtung von Fig. 5 für den Fall einer
unbeabsichtigten Fehlzündung; und
Fig. 7 ist eine zu Fig. 4 ähnliche Darstellung jedoch in
Zusammenhang mit der bekannten Vorrichtung von
Fig. 5, und zwar für den Fall einer beabsichtigten
oder gesteuerten Fehlzündung aufgrund einer
Unterbrechung der Kraftstoffversorgung.
Einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden
nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
detailliert beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsge
mäßen Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, die
eine genaue Detektierung von Fehlzündungen auf höchst
zuverlässige Weise durchführen kann, während eine fehlerhafte
Detektierung aufgrund einer auf eine Zündung hin erzeugten
Hochspannung verhindert ist. Die dargestellte Vorrichtung ist
im wesentlichen gleich zu der Konstruktion der bekannten
Zündvorrichtung von Fig. 5, mit der Ausnahme, daß eine
Maskierungseinrichtung zum Maskieren des Ausgangssignals
eines Ionenstromdetektors ID vorgesehen ist, welcher sich aus
den Elementen 6 bis 11 zusammensetzt, und zwar in
Abhängigkeit von der Entladung der Zündkerze 5. Somit werden
für die gleichen Bauteile dieser Ausführungsform die gleichen
Bezugszeichen verwendet, die bei der Beschreibung der
bekannten Vorrichtung von Fig. 5 verwendet wurden.
Die mit dem Bezugszeichen 25 bezeichnete Maskierungseinrich
tung umfaßt eine Serienschaltung, die einen Widerstand 21 und
eine Kondensator 22 umfaßt, die miteinander zwischen der
Sekundärwicklung einer Zündspule 3 und der Masse in Serie
geschaltet sind. Der erste Eingangsanschluß eines Komparators
23 ist mit einem Knoten zwischen dem Widerstand 21 und dem
Kondensator 22 verbunden, ein zweiter Eingangsanschluß ist
mit einer Referenzspannungsquelle verbunden, und ein
Ausgangsanschluß ist mit einem negativen oder invertierten
Eingangsanschluß eines UND-Gatters 24 verbunden, dessen
positiver oder nichtinvertierter Eingangsanschluß mit einem
Ausgangsanschluß eines Komparators 11 verbunden ist. Der
Ausgangsanschluß des UND-Gatters 24 ist mit einem gemeinsamen
Rücksetzanschluß eines ersten und zweiten Zählers 12, 13
verbunden. Die übrige Konstruktion dieser Ausführungsform
gleicht der oben beschriebenen bekannten Vorrichtung von
Fig. 5.
Die Betriebsweise dieser Ausführungsform wird nachfolgend
detailliert unter Bezugnahme auf das in Fig. 2 gezeigte
Steuerungsdiagramm beschrieben. Zunächst sei der Fall
betrachtet, daß der Motor normal läuft, während in dem
Zylinder 15 eine normale Verbrennung ohne Fehlzündung
stattfindet. Im normalen Betriebszustand des Motors erzeugt
die Steuereinheit 1 synchron mit einem Ausgangs- oder
Taktsignal A von dem Signalgenerator 19, das bei (A) in Fig.
2 gezeigt ist, ein Kraftstoffeinspritzungssteuersignal für
die Einspritzung 14 und gleichzeitig schaltet die Steuerung
den Leistungstransistor 2 aus, so daß eine positive Spannung
C1 über der Primärwicklung der Zündspule 3 entsteht, wie
bei (C1) in Fig. 2 gezeigt, und eine negative Spannung C2
entsteht über der Sekundärwicklung der Zündspule 3, wie bei
(C2) in Fig. 2 gezeigt, wodurch die Zündkerze 5 einen
Funken erzeugt. Auf Entladen oder Funken der Zündkerze 5 hin
wird das Luft/Kraftstoffgemisch in dem Zylinder 15 gezündet.
Als Ergebnis wird zwischen den Elektroden der Zündkerze 5 ein
Ionenstrom I erzeugt, der dem ersten Eingangsanschluß des
Komparators 11 über die Diode 6 und den Kondensator 9
zugeführt wird. In diesem Zusammenhang umfaßt der somit in
den Komparator 11 eingegebene Ionenstrom I grundsätzlich eine
Rauschkomponente oder einen Impuls N, aufgrund einer durch
die Zündspule 3 induzierten Hochspannung auf das Abschalten
des Leistungstransistors 2 hin, wie bei (D) in Fig. 2
gezeigt. Somit werden diese beiden Typen von Impulsen, die
einen Ionenstromimpuls I und einen Rauschimpuls N umfassen,
an den ersten Eingangsanschluß des Komparators 11 gegeben,
der dann ein Ausgangssignal E erzeugt, das zwei Typen von
Impulsen in einem Zyklus des Taktsignals A enthält, wobei
eines aufgrund des Ionenstromes entsteht und das andere
aufgrund des Rauschens, wie bei (E) in Fig. 2 gezeigt.
Andererseits erzeugt der Komparator 23 der
Maskierungseinrichtung 25 ein Ausgangssignal C′, wie bei (C′)
in Fig. 2 gezeigt, in Abhängigkeit von einer
Zündhochspannung, die über der Sekundärwicklung der Zündspule
3 entsteht, wenn der Leistungstransistor 2 durch die
Steuerung 1 abgeschaltet wird. Das Ausgangssignal C′ von dem
Komparator 23 wird an den invertierten Eingangsanschluß des
UND-Gatters 24 gegeben, das auch ein Ausgangssignal E von dem
Komparator 11 empfängt, wie bei (E) in Fig. 2 gezeigt, und
vollführt logische Verknüpfungen, um ein Ausgangs- oder
Rücksetzsignal E′ zu erzeugen, das bei (E′) in Fig. 2 gezeigt
ist. Somit wird ein rauschinduzierter Rücksetzimpuls, der in
dem Ausgangssignal E des Komparators 11 enthalten ist, durch
das Ausgangssignal C′ von dem Komparator 23 maskiert oder
unwirksam gemacht, so daß ein Rücksetzimpuls, der lediglich
aufgrund des Ionenstroms alleine erzeugt ist, aus dem
Ausgangssignal E des Komparators 11 als ein richtiges
Rücksetzsignal herausgenommen wird, das dann an den ersten
Zähler 12 gegeben wird. Als Ergebnis erzeugt der erste Zähler
12 ein Ausgangssignal, das mit der steigenden Flanke eines
Taktimpulses A ansteigt oder hochpegelig wird, und das mit
der fallenden Flanke eines Rücksetzsignales E′ fällt oder
niederpegelig wird, wie bei (F) während der Periode zwischen
dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t2 in Fig. 2 gezeigt.
In diesem Fall bleibt der Ausgangspegel des zweiten Zählers
13 niedrig, wie bei (G) in Fig. 2 gezeigt.
Nun sei der Fall betrachtet, daß beispielsweise während der
Periode zwischen dem Zeitpunkt t2 und dem Zeitpunkt t3
eine Fehlzündung stattfindet. In diesem Fall wird kein
Ionenstrom zwischen den Elektroden der Zündkerze 5 auf eine
Entladung derselben hin erzeugt, so daß das UND-Gatter 24,
von dem der nichtinvertierte Eingangsanschluß sich nun auf
niedrigem Pegel befindet, einen Ausgangs- oder Rücksetzimpuls
erzeugt, wie klar bei (E′) in Fig. 2 gezeigt. Als Ergebnis
wird der Ausgangspegel des ersten Zählers 12 durch einen
Taktimpuls A, der zu einem Zeitpunkt t2 von dem Komparator
20 erzeugt ist, auf hohen Pegel geschaltet, und wird dann zu
einem Zeitpunkt t3 durch den nachfolgenden Taktimpuls A
zurückgesetzt, wie bei (F) in Fig. 2 gezeigt. Entsprechend
erzeugt der zweite Zähler 13 ein Ausgangssignal G, das beim
Zeitpunkt t3 ansteigt und dann durch einen Rücksetzimpuls
E′ aufgrund eines Ionenstromes zurückgesetzt wird, was somit
ein Fehlzünden in dem Zylinder 15 detektiert.
Fig. 3 stellt eine zweite Ausführungsform der Erfindung dar,
die eine fehlerhafte Detektierung einer beabsichtigten oder
gesteuerten Fehlzündung in einem Zylinder verhindern kann. Zu
diesem Zweck ist eine Maskierungseinrichtung 30 vorgesehen,
die mit einer Steuerung 1 und einem Fehlzündungsdetektor MD
verbunden ist, der durch einen Ionenstromdetektor ID und eine
Zähleinrichtung gebildet wird, die einen ersten und einen
zweiten Zähler 12, 13 umfaßt, um das Ausgangssignal des
Fehlzündungsdetektors MD zu maskieren, wenn die
Kraftstoffzufuhr zu dem Zylinder 15 unterbrochen ist. Die
Maskierungseinrichtung 30 umfaßt ein UND-Gatter, dessen
positiver oder nichtinvertierter Eingangsanschluß mit einem
Ausgangsanschluß des zweiten Zählers 13 verbunden ist, und
dessen negativer oder invertierter Eingangsanschluß mit der
Steuerung 1 verbunden ist, die bei dieser Ausführungsform ein
Maskierungssignal H in Abhängigkeit von dem Unterbrechen der
Kraftstoffzufuhr in dem Zylinder 15 erzeugt, wie bei (H) in
Fig. 4 gezeigt.
Die übrige Konstruktion dieser Ausführungsform ist die
gleiche wie die der bekannten in Fig. 5 gezeigten
Vorrichtung, und deshalb sind die gleichen Elemente mit den
gleichen, in Fig. 5 verwendeten Bezugszeichen bezeichnet.
Die Betriebsweise dieser Ausführungsform wird nachfolgend
unter Bezugnahme auf Fig. 3 und insbesondere auf das
Steuerungsdiagramm von Fig. 4 beschrieben. Zunächst sei der
Fall betrachtet, daß der Motor normal betrieben wird, ohne
daß die Kraftstoffzufuhr mit dem Zylinder 15 unterbrochen
ist, wie während der Periode zwischen t1 und t2 in Fig. 4
gezeigt. In diesem Fall führt die Steuerung 1, wie bei (B) in
Fig. 4 gezeigt, der Kraftstoffeinspritzung 14 ein
Kraftstoffeinspritzungssteuersignal B synchron mit dem
Ausgangssignal A von dem Signalgenerator 19 zu, das bei (A)
in Fig. 4 gezeigt ist. Zum gleichen Zeitpunkt steuert die
Steuerung 1 auch einen Leistungstransistor 2 derart, daß der
Leistungstransistor 2 zum richtigen Zeitpunkt geschaltet
wird, wodurch eine negative Hochspannung über der
Sekundärwicklung einer Zündspule 3 erzeugt wird, wie bei
(C2) in Fig. 4 gezeigt. Demzufolge entlädt sich die
Zündkerze 5, um einen Funken zu erzeugen, wodurch ein
Luft/Kraftstoffgemisch in dem Zylinder 15 zur Verbrennung
gezündet wird, wodurch in einem Zwischenraum zwischen den
Elektroden der Zündkerze 5 ein Ionenstrom erzeugt wird. Der
somit erzeugte Ionenstrom wird von der Zündkerze 5 über eine
Diode 6 und einen Kondensator 9 einem ersten Eingangsanschluß
eines Komparators 11 zugeführt, der dann ein Ausgangssignal E
erzeugt, wie bei (E) in Fig. 4 gezeigt, das einem gemeinsamen
Rücksetzanschluß der ersten und zweiten Zähler 12, 13 als
Rücksetzsignal zugeführt wird. Der erste Zähler 12 erzeugt
ein Ausgangssignal F, das durch einen Taktimpuls A von einem
Komparator 20 auf einen hohen Pegel geschaltet wird, und das
dann durch einen Rücksetzimpuls E von dem Komparator 11 auf
niedrigen Pegel zurückgesetzt wird, wie bei (F) in Fig. 4
gezeigt, so daß der zweite Zähler 13 ein Niedrigpegelaus
gangssignal G während der Zeit zwischen t1 und t2
erzeugt, wie bei (G) in Fig. 4 gezeigt. Der andere positive
oder nicht exkluxive Eingangsanschluß des UND-Gatters 30 hat
einen niedrigen Pegel, wie bei (H) in Fig. 4 gezeigt, so daß
der Ausgangspegel desselben ebenfalls niedrig ist, wie bei
(I) in Fig. 4 gezeigt.
Wenn anschließend die Kraftstoffzufuhr zu dem Zylinder 15 im
Zeitpunkt zwischen t3 und t6 beispielsweise unterbrochen
wird, so stoppt die Steuerung 1 die Erzeugung eines
Kraftstoffeinspritzsteuersignals, wie bei (B) in Fig. 4
gezeigt. Demzufolge wird, wie bei (D) in Fig. 4 gezeigt, kein
Ionenstrom erzeugt und der Komparator 11 erzeugt kein
Rücksetzsignal, wie bei (E) in Fig. 4 gezeigt. Entsprechend
wird, wie bei (F) in Fig. 4 gezeigt, der Ausgang des ersten
Zählers 12 durch einen Taktimpuls A zum Zeitpunkt t3 auf
hohen Pegel geschaltet und anschließend durch einen
nachfolgenden Taktimpuls A zum Zeitpunkt t5 auf niedrigen
Pegel geschaltet, wodurch der Ausgang des zweiten Zählers 13
zu einem Zeitpunkt t5 ansteigt und dann zu einem Zeitpunkt
t9 abfällt, (d. h. er wird durch einen Rücksetzimpuls E von
dem Komparator 11 auf niedrigen Pegel geschaltet). Dies
bedeutet, daß der Zähler 13 während den Perioden zwischen
t5 und t6 und zwischen t6 und t7 ein Fehlzündungsde
tektierungssignal erzeugt, das für ein beabsichtigtes oder
gesteuertes Fehlzünden, beispielsweise aufgrund des
Unterbrechens der Kraftstoffzufuhr wie auch für normales
Zünden, nicht erzeugt werden sollte. Um diese Situation zu
vermeiden, wird gemäß dieser Ausführungsform das
Ausgangssignal G des zweiten Zählers 13 dem nicht
invertierten Eingangsanschluß des UND-Gatters 30 zu dem
invertierten Eingangsanschluß zugeführt, von dem die
Steuerung 1 ein Maskierungssignal H erzeugt, das in
Abhängigkeit von einem fehlenden Kraftstoffeinspritzungs
steuerimpuls B ansteigt, der zu einem Zeitpunkt t4 für eine
normale Kraftstoffeinspritzungssteuerung erzeugt werden
sollte, wie bei (H) in Fig. 4 gezeigt. Das somit dem
UND-Gatter 30 zugeführte Maskierungssignal H dient dazu, das
Fehlzündungsdetektierungssignal zu maskieren oder unwirksam
zu machen. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß aufgrund
verschiedener Gründe wie beispielsweise einer nicht
ausreichenden Kraftstoffmenge, die in dem Zylinder 15
vorhanden ist, eine normale Verbrennung nicht unmittelbar
nach dem Wiedereinsetzen der Kraftstoffzufuhr stattfindet,
wie durch einen Kraftstoffeinspritzungssteuerimpuls (1) bei
(B) in Fig. 4 gezeigt, ebenso wie beim Fehlzünden (4) bei (D)
in Fig. 4. Deshalb wird der Maskierungsimpuls H um eine
vorbestimmte Zeitdauer δ t verlängert, wie bei (H) in Fig. 4
gezeigt, so daß sichergestellt ist, daß dieser andauert, bis
eine normale Verbrennung ohne Fehlfunktion wieder einsetzt.
Zu diesem Zweck steuert die Steuerung 1 beispielsweise durch
ein Programm derart, daß das Maskierungssignal H unwirksam
gemacht oder beseitigt wird, wenn eine vorbestimmte Anzahl
(in der dargestellten Ausführungsform drei) an
Kraftstoffeinspritzungssteuerimpulsen B nach dem
Wiedereinsetzen der Kraftstoffzufuhr gezählt werden, oder
indem das Maskierungssignal H über eine Zeitsteuerung,
nachdem eine vorbestimmte Zeit seit dem Wiedereinsetzen der
Kraftstoffzufuhr verstrichen ist, unwirksam gemacht oder
beseitigt wird. Darüber hinaus zeigt ein Impuls (5), wie er
durch eine gestrichelte Linie bei (D) in Fig. 4 gezeigt ist,
das Auftreten von tatsächlichem oder richtigem Fehlzünden an,
und in diesem Fall steigt der Ausgang des UND-Gatters 30 zu
einem Zeitpunkt t11, wie bei (I) in Fig. 4 gezeigt, was
diese Tatsache anzeigt.
Aus dem Obengesagten wird für den Fachmann klar hervorgehen,
daß das UND-Gatter 30 der Fig. 3 in die Vorrichtung von Fig.
1 eingebaut werden kann oder daß die Maskierungseinrichtung
25 umfassend die Elemente 21 bis 25 anstelle dessen in die
Vorrichtung von Fig. 3 eingebaut werden kann, um die durch
diese Vorrichtungen ermöglichten Funktionen kombiniert
vorzusehen.
Claims (14)
1. Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit
einer Zündspule (3) und einer Zündkerze (5) mit
Elektroden, umfassend:
- - eine Steuerung (1) zum Steuern der Zündung eines Zylinders (15) des Motors synchron mit dessen Drehung;
- - einen mit der Zündkerze (5) und der Zündspule (3) verbundenen Detektor (ID) zum Detektieren eines Ionenstroms, der zwischen den Elektroden der Zündkerze (5) auf eine Verbrennung eines Luft/Kraftstoffgemisches in dem Zylinder (15) hin erzeugt wird;
- - und eine Maskierungseinrichtung (25) zum Maskieren des Ausgangssignals des Detektors (ID) in Abhängigkeit von der Entladung der Zündkerze (5).
2. Zündvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Detektor (ID) ein Ionenstromdetektor ist, der eine
Ionenstromkomponente detektiert, die durch die
Verbrennung des Gemisches aufgrund des Ionenstroms
erzeugt wird, sowie eine Rauschkomponente, die durch
die Zündspule auf eine Zündung hin erzeugt wird, wobei
die Maskierungseinrichtung (5) die in dem
Ausgangssignal des Detektors alleine enthaltene
Rauschkomponente maskiert.
3. Zündvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Maskierungseinrichtung (5) umfaßt:
- - eine Serienschaltung eines Widerstandes (21) und eines Kondensators (22), die miteinander zwischen der Zündspule (3) und der Masse in Serie geschaltet sind;
- - einen Komparator (23), dessen erster Eingangsanschluß mit einem Knoten zwischen dem Widerstand (21) und dem Kondensator (22) verbunden ist, dessen zweiter Eingangsanschluß mit einer Referenzspannungsquelle verbunden ist, und der einen Ausgangsanschluß aufweist; und
- - ein UND-Gatter (24), dessen invertierter Eingangsanschluß mit dem Ausgangsanschluß des Komparators (23) verbunden ist, und an dessen nichtinvertiertem Eingangsanschluß das Ausgangssignal des Detektors (ID) gegeben wird.
4. Zündvorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Detektor (ID) ein Ionenstromdetektor ist, der
umfaßt:
- - eine Rückstromprüfdiode (6), deren Anode mit der Zündkerze (5) und der Zündspule (3) verbunden ist, und deren Kathode mit einer Gleichstromquelle (8) über einen ersten Widerstand (7) verbunden ist;
- - eine Serienschaltung umfassend, einen Kondensator (9) und einen zweiten Widerstand (10) und damit parallel verbunden eine Serienschaltung eines ersten Widerstandes (7) und der Gleichstromquelle (8); und
- - einen Komparator (11), dessen erster Eingangsanschluß mit einer Verbindung zwischen dem Kondensator (9) und dem zweiten Widerstand (10) verbunden ist, dessen zweiter Eingangsanschluß mit einer Referenzspannungsquelle verbunden ist, und dessen Ausgangsanschluß mit dem nichtinvertierten Eingangsanschluß des UND-Gatters (24) verbunden ist.
5. Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine
umfassend:
- - eine Steuerung (1) zum Steuern der Zündung und der Kraftstoffzufuhr für einen Zylinder (15) des Motors synchron mit dessen Drehung;
- - einen Detektor (MD) zum Detektieren von Fehlzündungen in dem Zylinder (15); und
- - eine Maskierungseinrichtung zum Maskieren des Ausgangssignals des Detektors, wenn die Steuerung (1) die Kraftstoffzufuhr für den Zylinder (15) unterbricht.
6. Zündvorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Maskierungseinrichtung ein UND-Gatter (30) umfaßt,
dessen invertierter Eingangsanschluß ein
Maskierungssignal empfängt, welches durch die Steuerung
(1) in Abhängigkeit von dem Unterbrechen der
Kraftstoffzufuhr für den Zylinder (15) erzeugt wird,
wobei die Erzeugung des Maskierungssignales gestoppt
wird, nachdem die Kraftstoffzufuhr für den Zylinder
(15) wieder beginnt, und wobei an den nichtinvertierten
Eingangsanschluß des UND-Gatters das Ausgangssignal des
Detektors eingegeben wird.
7. Zündvorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Detektor ein Fehlzündungsdetektor (MD) ist,
umfassend:
- - einen Ionenstromdetektor zum Detektieren eines Ionenstromes, der zwischen den Elektroden einer Zündkerze auf eine Verbrennung eines Luft/Kraftstoffgemisches in dem Zylinder hin erzeugt wird; und
- - eine Zähleinrichtung (12, 13) mit einem Taktanschluß, an den ein Taktsignal gegeben wird, einem Rücksetzanschluß, an den das Ausgangssignal des Ionenstromdetektors gegeben wird, und einem Ausgangsanschluß, der mit dem nichtinvertierten Eingangsanschluß des UND-Gatters (30) verbunden ist.
8. Zündvorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Ionenstromdetektor umfaßt:
- - eine Rückstromprüfdiode (6), deren Anode mit der Zündkerze (5) und der Zündspule (3) verbunden ist, und deren Kathode mit einer Gleichstromquelle (8) über einen ersten Widerstand (7) verbunden ist;
- - eine Serienschaltung umfassend, einen Kondensator (9) und einen zweiten Widerstand (10), die parallel mit einer Serienschaltung eines ersten Widerstandes (7) und der Gleichstromquelle (8) geschaltet sind; und
- - einen Komparator (11), dessen erster Eingangsanschluß mit einer Verbindung zwischen dem Kondensator (9) und dem zweiten Widerstand (10) verbunden ist, dessen zweiter Eingangsanschluß mit einer Referenzspannungsquelle verbunden ist, und dessen Ausgangsanschluß mit dem Rücksetzanschluß der Zähleinrichtung (12, 13) verbunden ist.
9. Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit
einer Zündspule (3) und einer Zündkerze (5) mit
Elektroden umfassend:
- - eine Steuerung (1) zum Steuern der Zündung und der Kraftstoffzufuhr eines Zylinders des Motors synchron mit dessen Umdrehung;
- - einen Fehlzündungsdetektor (MD) zum Detektieren von Fehlzündungen in dem Zylinder (15), wobei der Fehlzündungsdetektor einen Ionenstromdetektor umfaßt, der mit der Zündkerze (5) und der Zündspule (3) zum Detektieren eines Ionenstromes verbunden ist, der zwischen den Elektroden der Zündkerze auf eine Verbrennung eines Luft/Kraftstoffgemisches in dem Zylinder hin erzeugt wird; und
- - eine erste Maskierungseinrichtung zum Maskieren des Ausgangssignales des Ionenstromdetektors in Abhängigkeit von der Entladung der Zündkerze; und
- - eine zweite Maskierungseinrichtung zum Maskieren des Ausgangssignals des Fehlzündungsdetektors, wenn die Steuerung (1) die Kraftstoffzufuhr zu dem Zylinder (15) unterbricht.
10. Zündvorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Ionenstromdetektor eine Ionenstromkomponente
detektiert, die durch die Verbrennung des Gemisches
aufgrund des Ionenstromes erzeugt wird, und eine
Rauschkomponente, die durch die Zündspule (3) auf eine
Zündung hin erzeugt wird, wobei die erste
Maskierungseinrichtung die in dem Ausgangssignal des
Ionenstromdetektors alleine enthaltene Rauschkomponente
maskiert.
11. Zündvorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
die erste Maskierungseinrichtung umfaßt:
- - eine Serienschaltung eines Widerstandes (21) und eines Kondensators (22), die miteinander zwischen der Zündspule (3) und der Masse in Serie geschaltet sind;
- - einen Komparator (23) mit einem ersten Eingangsanschluß, der mit einem Knoten zwischen dem Widerstand (21) und dem Kondensator (9) verbunden ist, einem zweiten Eingangsanschluß, der mit einer Referenzspannungsquelle verbunden ist, und einem Ausgangsanschluß; und
- - einem UND-Gatter (24), dessen invertierter Eingangsanschluß mit dem Ausgangsanschluß des Komparators (25) verbunden ist, und an dessen nichtinvertiertem Eingangsanschluß das Ausgangssignal des Detektors gegeben wird.
12. Zündvorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
die zweite Maskierungseinrichtung ein UND-Gatter (30)
umfaßt, dessen invertierter Eingangsanschluß ein
Maskierungssignal empfängt, das durch die Steuerung (1)
in Abhängigkeit von dem Unterbrechen der
Kraftstoffzufuhr für den Zylinder (15) erzeugt wird,
wobei die Erzeugung des Maskierungssignales
unterbrochen wird, nachdem die Kraftstoffzufuhr für den
Zylinder wieder einsetzt, und an dessen
nichtinvertiertem Eingangsanschluß das Ausgangssignal
des Fehlzündungsdetektors geben wird.
13. Zündvorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Fehlzündungsdetektor (MD) ferner eine
Zähleinrichtung (12, 13) mit einem Taktanschluß umfaßt,
an den ein Taktsignal eingegeben wird, einen
Rücksetzanschluß, an den das Ausgangssignal des
Ionenstromdetektors eingegeben wird, und einen
Ausgangsanschluß, der mit dem nichtinvertierten
Eingangsanschluß des UND-Gatters (30) verbunden ist.
14. Zündvorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Ionenstromdetektor umfaßt:.
- - eine Rückstromprüfdiode (6), deren Anode mit der Zündkerze (5) und der Zündspule (3) verbunden ist, und deren Kathode über einen ersten Widerstand (7) mit einer Gleichstromquelle (8) verbunden ist;
- - eine Serienschaltung umfassend, einen Kondensator (9) und einen zweiten Widerstand (10), die parallel mit einer Serienschaltung eines ersten Widerstandes (7) und der Gleichstromquelle (8) verbunden sind; und
- - einen Komparator, dessen erster Eingangsanschluß mit einer Verbindung zwischen dem Kondensator (9) und dem zweiten Widerstand (10) verbunden ist, dessen zweiter Eingangsanschluß mit einer Referenzspannungsquelle verbunden ist, und dessen Ausgangsanschluß mit dem Rücksetzanschluß der Zähleinrichtung (12, 13) verbunden ist.
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