DE4223619A1 - Fehlzuendungserfassungsvorrichtung fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erfassen von Fehlzündungen in einer Brennkraftmaschine, basierend auf einem zwischen Elektroden einer Zündkerze erzeugten Ionenstrom entsprechend jedem einer Vielzahl von Zylindern und insbesondere bezieht sie sich auf Erfassen eines Fehlers in einer Ionenstrom-Erfassungseinheit. Speziell betrifft die Erfindung eine Fehlzündungserfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, bei der individuelle Bestandteilseinrichtungen in ihrer Konstruktion zur Kostenreduzierung vereinfacht werden.

Bei im allgemeinen für Automobile o. dgl. benutzten Brennkraftmaschinen wird eine Vielzahl von (z. B. vier) Zylindern, welche angetrieben werden, um in Synchronisation mit der Rotation einer Kurbelwelle zu operieren, wiederholt gesteuert durch eine Motorsteuereinheit (ECU = engine control unit), beinhaltend einen Mikrocomputer zum Durchführen von vier Takten, bestehend aus Ansaug-, Verdichtungs-, Verbrennungs- und Abgastakt. Wenn dabei nicht eine Luft-Kraftstoffmischung, die in einem Zylinder durch einen Kolben komprimiert wird, in optimaler Art und Weise und ohne Fehler im Verbrennungstakt verbrannt wird, werden abnormale Belastungen auf die anderen Zylinder ausgeübt. In solch einem Fall ist es möglich, daß Schaden an dem Motor verursacht wird und verschiedene Schwierigkeiten oder Probleme aufgrund des Abganges unverbrannter Gase entstehen.

Wenn eine Fehlzündung in einem Zylinder erfaßt wird, wird die Kraftstoffzufuhr an diesen Zylinder gestoppt oder andere ähnliche Maßnahmen werden unternommen zum Verhindern, daß der abgasprozessierende Katalysator in einem katalytischen Umwandler beschädigt oder degradiert wird durch unverbrannte Gase. Somit ist es notwendig, um widrige Effekte für die Brennkraftmaschine und den Katalysator zu vermeiden, zu prüfen, ob eine Verbrennung für jeden Zylinder ohne Fehler durchgeführt worden ist. Hierzu ist eine Vorrichtung vorgeschlagen worden, die einen in einem Spalt zwischen den Elektroden einer Zündkerze während der Verbrennung einer Luft-Kraftstoffmischung erzeugten Ionenstrom erfaßt und das Auftreten einer Fehlzündung bestimmt, wenn der so erzeugte Ionenstrom unter einem vorher bestimmten Niveau liegt.

Fig. 8 ist ein Schaltungsdiagramm, welches eine gewöhnliche Fehlzündungserfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine zeigt. Der in der Figur gezeigte Schaltkreis betrifft nur einen Zylinder. Tatsächlich sind identische Schaltkreise in unabhängiger Weise für jeweilige Zylinder vorgesehen.

Die illustrierte Vorrichtung beinhaltet eine mit einer nicht gezeigten Batterie verbundene Stromversorgung 1, eine Zündspule 2 mit einer Primärwicklung 2a, deren eines Ende mit der Stromversorgung 1 verbunden ist, und einer Sekundärwicklung 2b, einen Leistungstransistor 3, der zwischen die Primärwicklung 2a und Masse geschaltet ist, und eine Rückwärtsstrom-Sperrdiode 4, deren Kathode mit der Sekundärwicklung 2b verbunden ist.

Die Zündkerze 5 hat ein Paar entgegengesetzter Elektroden, von denen eine mit der Sekundärwicklung 2b über die Diode 4 verbunden ist, wobei die andere Elektrode auf Massepotential liegt. Obwohl nicht gezeigt, ist eine Zündkerze vorgesehen für jeden einer Vielzahl von Zylindern, wobei ihre Elektroden in einem Verbrennungsraum, der für jeden Zylinder definiert ist, angeordnet sind.

Eine Stromversorgung 6 ist verbunden mit einer Anode der Rückwärtsstrom-Sperrdiode 4. Die Diode 4 ist zwischen die Stromversorgung 6 und eine Verbindung zwischen einer Diode 7 und der Zündkerze 5 geschaltet. Ein Ausgabeausgang 9 zum Erfassen eines Ionenstroms ist verbunden mit einer Verbindung zwischen der Stromversorgung 6 und einem Widerstand 8.

Der Betrieb der in Fig. 8 gezeigten Fehlzündungserfassungsvorrichtung wird jetzt beschrieben werden mit Bezug auf ein Signaldiagramm, das in Fig. 9 illustriert ist.

In Verbrennungs- oder Zündtakt wird, wenn ein Primärstrom 11 in der Primärwicklung 2a unterbrochen wird unter der Steuerung des Leistungstransistors 3 ansprechend auf ein Steuersignal C, von einer ECU (nicht gezeigt), eine Sekundärspannung V2, die eine hohe negative Spannung ist, induziert. Daraus resultierend wird ein Entladungsfunke zwischen den Elektroden der Zündkerze 5 produziert, wodurch eine Verbrennung des Kraftstoffes in dem Brennraum verursacht wird. Die Entladung dabei hält gewöhnlicherweise 1 bis 1,5 Millisekunden an.

Wenn eine normale Verbrennung während des Verbrennungstakts bewirkt wird, wird eine große Menge von Kationen erzeugt. Diese Kationen fließen als Ionenstrom I von einer der Elektroden der Zündkerze 5 über die Diode 7 an die Stromversorgung 6 und daher durch den Widerstand 8 nach Masse. Somit kann durch Erfassen eines Spannungsabfalls über den Widerstand 8 das Niveau des so erzeugten Ionenstroms erfaßt werden, um zu bestimmen, ob eine normale Verbrennung bewirkt wurde.

Die Daten über das erfaßte Niveau des Ionenstroms I werden von dem Ausgabeanschluß 9 an die nicht gezeigte ECU ausgegeben, die darauf basierend bestimmt, ob eine normale Verbrennung in dem Zylinder, der durch die Zündkerze 5 gezündet worden ist, bewirkt worden ist.

Wenn eine Fehlzündung bestimmt wird, kann das Zünden oder der Zündzeitpunkt in einer Rückkopplungsart geeignetermaßen gesteuert werden oder andere entsprechende Maßnahmen, wie z. B. Stoppen der Kraftstoffzuführung an den fehlgezündeten Zylinder, Stoppen des Betriebs des fehlgezündeten Zylinders o. dgl., können unternommen werden.

Bei der oben beschriebenen Fehlzündungserfassungsvorrichtung nach dem Stand der Technik wird es jedoch schwierig, den Ionenstrom I zu erfassen auf Auftreten von Unterbrechungen oder Kurzschlüssen in der Kabelverbindung zwischen jedem Zylinder und einer Ionenstromerfassungseinrichtung einschließlich der Elemente 6 bis 9 sowie in einer Übertragungsleitungsverbindung zwischen dem Ausgabeanschluß 9 und der ECU oder auf Ausfallen eines Schaltkreiselements in der Ionenstromerfassungsvorrichtung hin. In diesem Fall bestimmt die ECU irrtümlicherweise ein Fehlzünden in dem Motor.

Weiterhin wird in einem speziellen Betriebsbereich des Motors, wie z. B. einem Motorenstartbetrieb, Leerlauf oder schneller Beschleunigung, ein Zylinder manchmal nicht mit Kraftstoff versorgt, sogar bei der normalen Betriebsbedingung des Motors. In solch einem Fall wird ein Ionenstrom I nicht erfaßt, so daß die ECU irrtümlicherweise eine Fehlzündung im Motor bestimmt. Dies läßt sich auf solche Ursachen, wie einen unstabilen Drehzustand des Motors während einer Motorstartperiode, eine niedrige Ausgabe zur Leerlaufzeit, Unfähigkeit zum Zuführen einer ausreichenden Kraftstoffmenge an die Zylinder aufgrund plötzlicher Beschleunigung, Unterbrechen der Kraftstoffversorgung zur Zeit plötzlicher Beschleunigung usw., zurückführen.

Wie oben beschrieben, wenn der Ionenstrom I nicht erfaßt wird, trotz des Auftretens normaler Verbrennung in dem Motor, bestimmt die ECU eine Fehlzündung und eine Anzeigeeinrichtung zeigt Anzeige von Fehlzündung oder Abnormalität an, wodurch eine unnötige Warnung oder Unruhe an den Fahrer weitergegeben wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt bei der oben beschriebenen Fehlzündungserfassungsvorrichtung nach dem Stand der Technik wird das Niveau des Ionenstroms I erfaßt durch einen Fehlzündungsbestimmungsabschnitt in der ECU, wobei komplizierte Signalverarbeitungen und Berechnungen in dem Fehlzündungsbestimmungsabschnitt durchgeführt werden müssen. Es ist somit unmöglich, eine Vereinfachung und Kostenreduzierung des Fehlzündungsbestimmungsabschnittes zu realisieren.

Weiterhin erfordert die oben beschriebene Vorrichtung eine Vielzahl von Übertragungsschaltkreisen, die zum Erfassen eines Ionenstroms I für jeden Zylinder benutzt werden, und einen Kurbelwinkelsensor zum Identifizieren jedes Zylinders. Das resultiert in einer komplizierten Schaltkreisanordnung und erhöhter Rauschüberlagerung.

Demgemäß ist die vorliegende Erfindung darauf gerichtet, den oben erwähnten Problemen der oben beschriebenen, bekannten Vorrichtung zu begegnen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fehlzündungserfassungsvorrichtung zu schaffen, die einfach in ihrem Aufbau, billig herzustellen und dazu fähig zum Verhindern irrtümlicher Fehlzündungsbestimmung ist.

Erfindungsgemäß wird die obige Aufgabe gelöst nach Anspruch 1 durch eine Fehlzündungserfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, welche umfaßt:
eine Ionenstromerfassungseinrichtung zum Erfassen eines auf die Verbrennung von Kraftstoff in dem Motor hin erzeugten Ionenstroms und Erzeugen eines entsprechenden Ausgabesignals; eine Ionenstrombestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob ein Ionenstrom vorliegt bei jedem Zündtakt jedes Zylinders des Motors basierend auf einer Ausgabe der Ionenstromerfassungseinrichtung und Erzeugen eines entsprechenden Ausgabesignals;
eine Fehlzündungsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer Fehlzündung in dem Motor, basierend auf der Ausgabe der Ionenstrombestimmungseinrichtung;
eine Zylinderidentifizierungseinrichtung zum Identifizieren jedes Zylinders;
eine Fehlzündungszylinder-Identifizierungseinrichtung zum Identifizieren eines fehlgezündeten Zylinders basierend auf den Ausgaben der Fehlzündungsbestimmungseinrichtung und der Fehleridentifizierungseinrichtung; und
eine Fehlerbestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines Fehlers in der Ionenstromerfassungseinrichtung, wenn ein Ionenstrom nicht erfolgreich eine vorher bestimmte Anzahl von Zündungen lang entsprechend der Anzahl der Zylinder erfaßt wurde.

In einer Form der Erfindung beinhaltet die Fehlzündungserfassungsvorrichtung weiterhin:
eine Unterbrechungserfassungseinrichtung zum Bestimmen einer Unterbrechung der Verdrahtung in der Ionenstromerfassungseinrichtung; und
eine Fehlerbestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines Fehlers in der Ionenstromerfassungseinrichtung basierend auf der Ausgabe der Unterbrechungserfassungseinrichtung.

In einer anderen Form beinhaltet die Fehlzündungserfassungseinrichtung weiterhin:
eine Betriebsbereichs-Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Betriebsbereichs des Motors; und
eine Fehlzündungsbestimmungs-Verhinderungseinrichtung zum Verhindern einer Fehlzündungsbestimmung in einem speziellen Betriebsbereich des Motors, indem es schwer ist, einen Ionenstrom zu erfassen.

In einer weiteren Form beinhaltet die Fehlzündungserfassungsvorrichtung weiterhin: eine Fehlzündungsanzeige-Verhinderungseinrichtung zum Verhindern einer Anzeige einer Fehlzündung, wenn die Ionenstromerfassungseinrichtung ausfällt oder wenn der Motor in dem speziellen Betriebsbereich ist.

Die Fehlzündungsbestimmungs-Verhinderungseinrichtung bestimmt, daß der Motor in dem speziellen Betriebsbereich ist, wenn der Motor in der Startphase, im Leerlauf oder schneller Beschleunigung ist.

Vorzugsweise berechnet die Fehlzündungsbestimmungseinrichtung einen Fehlzündungsfaktor, der die Anzahl von Fehlzündungen anzeigt, die innerhalb einer vorher bestimmten Periode aufgetreten sind, wenn der Motor außerhalb des speziellen Betriebsbereichs ist, und bestimmt eine Fehlzündung, wenn der Fehlzündungsfaktor einen vorher bestimmten Wert überschreitet.

Gemäß einer weiteren Form identifiziert die Zylinderidentifizierungseinrichtung jeden Zylinder, basierend auf einem Signal, das sich auf die Zündung eines speziellen Zylinders des Motors bezieht.

Gemäß einer weiteren Form ist eine Signalbildungseinrichtung verbunden mit einer Vielzahl von Zündkerzen von Zylindern des Motors zum Überführen von Ionenstromsignalen von den Zündkerzen in ein einzelnes Signal, und eine einzelne Ionenstromerfassungseinrichtung ist über eine Sekundärwicklung einer Zündspule verbunden mit der Signalbildungseinrichtung zum Erfassen eines bei der Verbrennung von Kraftstoff in jedem Zylinder erzeugten Ionenstroms und Erzeugen eines entsprechenden Ausgabesignals für jeden Zylinder. Ein Kurbelwinkelsensor erzeugt ein zylinderidentifizierendes Signal und ein Referenzpositionssignal, das vorher bestimmte Referenzkurbelpositionen jedes Zylinders anzeigt. Die Zylinderidentifizierungseinrichtung identifiziert jeden Zylinder, basierend auf dem zylinderidentifizierenden Signal von dem Kurbelwinkelsensor.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Signalbildungseinrichtung: eine zentrale Elektrode, die verbunden ist mit einer Sekundärwicklung einer Zündspule und angeordnet ist zur synchronen Rotation mit einer Kurbelwelle des Motors; eine rotierende Elektrode, die verbunden ist mit der zentralen Elektrode für integrale Rotation damit; eine Vielzahl stationärer Elektroden, wobei jede verbunden ist mit einer entsprechenden Zündkerze und angeordnet um die zentrale Elektrode in einer Art und Weise, daß eine Entladung verursacht wird zwischen der rotierenden Elektrode und den stationären Elektroden jedesmal, wenn die rotierende Elektrode einer der stationären Elektroden während ihrer Rotation gegenübersteht; und eine Vielzahl von Rückwärtsstrom-Sperrelementen, wobei jedes verbunden ist zwischen der zentralen Elektrode und einer entsprechenden stationären Elektrode zum Erlauben eines Stromflusses in einer Richtung von der zentralen Elektrode zu den stationären Elektroden, aber Verhindern eines Stromflusses in einer Rückwärtsrichtung.

Gemäß einer weiteren Form sind eine Vielzahl von Ionenstromerfassungseinrichtungen jeweils verbunden mit einer Zündkerze eines entsprechenden Zylinders über eine Sekundärwicklung einer Zündspule zum Erfassen eines durch die Verbrennung von Kraftstoff im entsprechenden Zylinder erzeugten Ionenstroms und zum Erzeugen eines entsprechenden Ausgabesignals für jeden Zylinder. Eine Signalbildungseinrichtung ist verbunden mit der Vielzahl von Ionenstromerfassungseinrichtungen zum Überführen der Ausgabesignale von der Vielzahl von Ionenstromerfassungseinrichtungen in ein einzelnes Signal. Ein Kurbelwinkelsensor erzeugt ein Referenzpositionssignal, das vorher bestimmte Kurbelpositionen jedes Zylinders anzeigt, und eine Zylinderidentifizierungseinrichtung identifiziert jeden Zylinder, basierend auf zumindest einem Ausgabesignal von der Ionenstromerfassungseinrichtung.

Vorzugsweise ist die Ionenstrombestimmungseinrichtung außerhalb der Fehlzündungsbestimmungseinrichtung vorgesehen, wobei das Ausgabesignal von der Ionenstrombestimmungseinrichtung in die Fehlzündungsbestimmungseinrichtung geholt wird bei jedem vorher bestimmten Kurbelwinkel, um eine Fehlzündungsbestimmung durchzuführen.

Die obige und andere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden klarer erscheinen von der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wenn sie gelesen werden mit Bezug auf die begleitende Zeichnung.

Die Figuren zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht, die die allgemeine Anordnung einer Fehlzündungserfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach der Erfindung zeigt;

Fig. 2 ein Signaldiagramm, das Signalformen verschiedener Signale zeigt, die in der Fehlzündungserfassungsvorrichtung von Fig. 1 benutzt werden;

Fig. 3 einen Flußplan, der ein Beispiel eines Fehlzündungsbestimmungsprogramms zeigt, das durch die Vorrichtung von Fig. 1 ausgeführt wird;

Fig. 4 einen Flußplan, der ein weiteres Beispiel eines Fehlzündungsbestimmungsprogramms zeigt, das durch die Vorrichtung von Fig. 1 ausgeführt wird;

Fig. 5 einen Flußplan, der ein weiteres Beispiel eines Fehlzündungserfassungsprogramms zeigt, das von der Vorrichtung von Fig. 1 ausgeführt wird;

Fig. 6 ein schematisches Schaltkreisdiagramm, das ein Beispiel einer Signalmischeinrichtung nach der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 7 eine schematische Ansicht, die eine andere Ausführungsform der Fehlzündungserfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, versehen mit einer Zylinderidentifizierungseinrichtung zeigt;

Fig. 8 ein Schaltkreisdiagramm, das eine bekannte Fehlzündungserfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine zeigt; und

Fig. 9 ein Signaldiagramm, das Signalformen von Signalen bei der Vorrichtung von Fig. 8 zeigt.

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden jetzt detailliert beschrieben werden mit Bezug auf die begleitende Zeichnung. Mit Bezug auf die Zeichnung und zunächst auf Fig. 1 wird eine Fehlzündungserfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der Erfindung illustriert. In Fig. 1 hat eine Zündspule 2 eine Primärwicklung 2a und eine Sekundärwicklung 2b. Die Primärwicklung 2a ist an einem ihrer Enden verbunden mit einer Stromversorgung 1, welche wiederum verbunden mit einer nicht gezeigten Stromquelle, wie z. B. einer Batterie, und an ihrem anderen Ende verbunden ist mit einem Kollektor eines Leistungstransistors 3. Der Leistungstransistor 3 hat einen mit Masse verbundenen Emitter und eine Basis, die so verbunden ist, daß sie ein Steuersignal C von einer Motorensteuereinheit (ECU = engine control unit) empfängt, welche später detailliert beschrieben werden wird. Die Sekundärwicklung 2b der Zündspule 2 ist an einem ihrer Enden verbunden über einen Verteiler 20 mit einer Vielzahl von Zündkerzen 5, welche jeweils für einen der Zylinder vorgesehen sind (in der illustrierten Ausführungsform vier Zylinder #1 bis #4) des Motors.

Ein Kondensator 10 ist eingesetzt in einen sekundären Strompfad oder einen Zündstrompfad beinhaltend die Sekundärwicklung 2b und die Zündkerzen 5, durch welchen ein Zündstrom I2 fließt. Speziell ist der Kondensator 10 an einem seiner Enden verbunden mit dem anderen Ende der Sekundärwicklung 2b der Zündspule 2 und am anderen seiner Enden mit Masse über eine Ladediode 11 mit einer solchen Ausrichtung, daß das Durchtreten eines Zündstroms 12 in einer Richtung vom Kondensator 10 nach Masse erlaubt ist, so daß der Zündstrom I2 durch den Zündstrompfad, umfassend die Zündkerzen 5, den Verteiler 20, die Sekundärwicklung 2b, den Kondensator 10 und die Ladediode 11 fließen kann.

Ein Ionenstromerfassungswiderstand 8 ist verbunden an einem seiner Enden mit einer Verbindung zwischen dem Kondensator 10 und der Diode 11 und an seinem anderen Ende mit Masse, parallel bezüglich der Diode 12, so daß ein Ionenstrom I durch einen Ionenstrompfad, umfassend den Widerstand 8, den Kondensator 10, die Sekundärwicklung 2b, den Verteiler 20 und die Zündkerzen 5 fließen kann.

Eine Zenerdiode 12 ist an einem ihrer Enden verbunden mit einer Verbindung zwischen der Sekundärwicklung 2b und dem Kondensator 10 und an ihrem anderen Ende mit Masse zum Abschneiden der in den Kondensator 10 zum Zündzweck geladenen Spannung.

Die Vorrichtung beinhaltet weiterhin einen Signalformer 13, der verbunden ist mit einer Verbindung zwischen dem Kondensator 10 und dem Widerstand 8 zum Formen des Signals eines Ionenstromsignals VA in eine rechtwinklige Form, einen Zündungsrauschfilter 14, der mit dem Signalformer 13 verbunden ist zum Entfernen von Zündungsrauschen VN, das erzeugt wird auf den Funken von jeder Zündkerze 5 hin von einer Ionenstromsignal VB Ausgabe von dem Signalformer 13, und einen Transistor 15 zum Verstärken des Ausgabesignals von dem Rauschfilter 14 (i.e. das Ionenstromsignal VB nach Entfernung des Zündrauschens VN) und Ausgeben eines zündungsrauschfreien Ionenstromsignals VC an die ECU. Die Elemente 8 und 10 bis 15 zusammen stellen eine Ionenstromerfassungseinrichtung zum Erfassen eines Ionenstroms I, der erzeugt wird zwischen den Elektroden jeder Zündkerze 5, dar.

Der Verteiler 20 beinhaltet eine rotierende Elektrode 21, die in Synchronisation mit der Rotation einer Kurbelwelle des Motors rotiert, eine Vielzahl stationärer Elektroden 22, die so angeordnet sind, daß die rotierende Elektrode 21 nacheinander jeder der stationären Elektroden 22 während der Rotation der rotierenden Elektrode 21 gegenübersteht, und eine zentrale Elektrode 23, die im Zentrum der Rotation der rotierenden Elektrode 21 gelegen ist und damit zur integralen Rotation verbunden ist. Die zentrale Elektrode 23 ist betriebsmäßig verbunden mit der Kurbelwelle zur synchronen Rotation damit und ist elektrisch verbunden mit der Sekundärwicklung 2b der Zündspule 2. Eine Funkenentladung wird verursacht zwischen den rotierenden und stationären Elektroden 21 und 22, wodurch sequentiell eine Hochspannung an die Zündkerzen 5 der Vielzahl von Zylindern (in der illustrierten Ausführungsform Zylinder #1 bis #4) verteilt wird.

Ein Rückwärtsstrom-Sperrelement in Form einer Ionenstromerfassungsdiode 24 ist eingesetzt zwischen die zentrale Elektrode 23 und jede stationäre Elektrode 22 in solcher Orientierung, daß es erlaubt, daß ein Strom von der zentralen Elektrode 23 zu jeder stationären Elektrode 22 fließt, aber einen Stromfluß in der Rückwärtsrichtung verhindert. Somit verhindert jede Diode 24 einen Strom davon, in einer Richtung von jeder stationären Elektrode 22 zu der zentralen Elektrode 23 zu fließen auf Erzeugung einer Hochspannung zwischen der rotierenden Elektrode 21 und jeder stationären Elektrode 22 hin, aber erlaubt einen Ionenstrom I in einer Richtung von der zentralen Elektrode 23 zu jeder stationären Elektrode 22 zu fließen. Der Verteiler 20 und die Zonenstromerfassungsdioden 24 zusammen stellen eine Signalbildungseinrichtung zum Bilden eines einzelnen Signals aus einem Ionenstromsignal VC dar, welches erzeugt wird für jeden Zylinder durch die Ionenstromerfassungseinrichtung 8 und 10 bis 15. Insbesondere wird ein einzelnes Signal aus einer Vielzahl von Ionenströmen I durch die zentrale Elektrode 23 gebildet und angewendet auf die einzelne Ionenstromerfassungseinrichtung.

Ein Kurbelwinkelsensor 25 erzeugt ein zylinderidentifizierendes Signal SC, das zur Zylinderidentifizierung benutzt wird, und ein Referenzpositionssignal ST, das vorher bestimmte Referenzkurbelwellenwinkel oder Positionen anzeigt, wobei diese Signale SC und ST an die ECU 30 eingespeist werden.

Die ECU 30 steuert die Zündung jedes Zylinders, basierend auf dem Ionenstromsignal VC vom Transistor 15 und dem zylinderidentifizierenden Signal SC und dem Referenzpositionssignal ST von dem Kurbelwinkelsensor 25.

Die ECU 30 ist wie folgt konstruiert. Ein Rauschfilter 31 entfernt Rauschen in dem Ionenstromsignal VC von dem Transistor 15. Ein Flip-Flop-Schaltkreis 32 hat einen Setzeingabeeingang, an den das Ionenstromsignal VC eingegeben wird von dem Rauschfilter 31, einen Rücksetzeingang R und einen Ausgabeanschluß Q. Ein Paar erster und zweiter Schnittstellen 33 und 34 halten jeweils das zylinderidentifizierende Signal SC und das Referenzpositionssignal ST. Ein Mikrocomputer 35 hat ein erstes Ausgabetor P1, das verbunden ist mit dem Ausgabeanschluß Q des Flip-Flop-Schaltkreises 32, ein Rücksetzausgabetor P2 zum Zuführen eines Rücksetzsignals in Form eines Zündpulses an den Rücksetzeingang des Flip-Flop-Schaltkreises 32, ein zweites Eingabetor P3, an das das zylinderidentifizierende Signal SC eingegeben wird von dem Kurbelwinkelsensor 25 durch die erste Schnittstelle 33, und ein drittes oder Unterbrechungseingabetor IC1, an das das Referenzpositionssignal ST von dem Kurbelwinkelsensor 25 über die zweite Schnittstelle 34 eingegeben wird.

Obwohl nicht gezeigt, wird auch ein Betriebsbereichsignal von einer nicht gezeigten Betriebsbereich-Erfassungseinrichtung eingegeben an die ECU 30 und eine Anzeigeeinrichtung ist verbunden mit der ECU 30 zum Anzeigen einer Fehlzündung oder ähnlicher Abnormalität.

Der FlipFlop-Schaltkreis 32 stellt eine Ionenstrombestimmungseinrichtung zum Bestimmen der Gegenwart oder Abwesenheit eines Ionenstroms I für jeden Zündtakt dar.

Der Mikrocomputer 35 beinhaltet,
eine Zylinderidentifizierungseinrichtung,
eine Fehlzündungsbestimmungseinrichtung,
eine Fehlzündungsanzeigeeinrichtung,
eine Fehlererfassungseinrichtung, und
eine Fehlzündungsanzeige-Verhinderungseinrichtung. Die Zylinderidentifizierungseinrichtung identifiziert jeden Zylinder, basierend auf dem zylinderidentifizierenden Signal SC. Die Fehlzündungsbestimmungseinrichtung liest ein Ausgabesignal der Ionenstrombestimmungseinrichtung zu einem vorher bestimmten Zeitpunkt während jedem Zündtakt aus (z. B. bei einem Kurbelwinkel von 75° im voraus vom oberen Totpunkt (TDC) (bezeichnet als B75°)) und bestimmt eine Fehlzündung beim Motor, wenn kein Ionenstrom I vorliegt. Die Fehlzündungsanzeigeeinrichtung zeigt eine Fehlzündung im Motor auf Bestimmung einer Fehlzündung hin an. Die Fehlererfassungseinrichtung erfaßt und bestimmt einen Fehler in der Ionenstromerfassungseinrichtung. Die Fehlererfassungseinrichtung führt eine Fehlerbestimmung basierend auf dem Betriebsbereichssignal nur in einem vorher bestimmten Betriebsbereich des Motors durch, bei dem es möglich ist, einen Ionenstrom zu erfassen. Die Verhinderungseinrichtung verhindert eine Anzeige einer Fehlzündung, wenn ein Fehler in der Ionenstromerfassungseinrichtung erfaßt wird.

Jetzt wird der Fehlzündungsbestimmungsbetrieb der ersten Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 1 gezeigt ist, beschrieben werden mit Bezug auf das Signaldiagramm von Fig. 2.

Wie oben beschrieben, wenn ein Strom, der von der Stromversorgung 1 an die Primärwicklung 2a der Zündspule 2 zur Verfügung gestellt wird, unterbrochen wird, wird eine Hochspannung V2 mit einer negativen Polarität, wie illustriert in Fig. 2, erzeugt über der Sekundärwicklung 2b, wodurch ein Zündstrom 12 veranlaßt wird, durch die Zündkerzen 5, die stationären Elektroden 22, die rotierende Elektrode 21, die Sekundärwicklung 2b, den Kondensator 10 und die Ladediode 11 zu fließen, wie durch eine durchgezogene Linie gezeigt.

Mit dem Zündstrom 12 wird der Kondensator 10 geladen, um eine Spannung der gezeigten Polarität aufzubauen. Die Polarität der Hochspannung kann wie gewünscht gesetzt werden, z. B. durch angebrachtes Auswählen der Wicklungsrichtung der Sekundärwicklung 2b oder dergleichen.

Dabei wird nur die Zündkerze 5 des durch die rotierende Elektrode 21 des Verteilers 20 ausgesuchten Zylinders (i.e. die Zündkerze 5, die der stationären Elektrode 22 entspricht, die der rotierenden Elektrode 21 gegenübersteht) durch einen Funken entladen, wodurch ein Zündstrom 12 erzeugt wird. Sofort nach dem Funken wird ein Ionenstrom I zwischen den Elektroden der Zündkerze 5 durch die Verbrennung einer Luft-Kraftstoffmischung in dem ausgewählten Zylinder erzeugt, wobei der so erzeugte Ionenstrom I durch die Sekundärwicklung 2b und den Widerstand 8 in der Ionenstromerfassungseinrichtung fließt.

Speziell werden, wenn die Mischung in jedem Zylinder gezündet und normal verbrannt wird, durch einen Funken, der erzeugt wird zwischen den Elektroden der Zündkerze 5 im Verbrennungs- oder Zündtakt jedes Zylinders, Kationen erzeugt in dem Brennraum jedes Zylinders und fließen als Ionenstrom I durch einen Pfad, umfassend den Widerstand 8, den Kondensator 10, die Sekundärwicklung 2b, die zentrale Elektrode 23, die Ionenstromerfassungsdioden 24, die stationären Elektroden 22 und die Zündkerzen 5, wobei der Kondensator 10 entladen wird.

Der Ionenstrom I wird fortwährend erfaßt für die individuellen Zylinder, z. B. Zylinder #1 bis #4 des Vierzylindermotors.

Ein Ionenstromsignal VA in Form einer Spannung, die erzeugt wird über den Widerstand 8 durch den Ionenstrom I, wird in ihrer Gestalt geformt durch den Signalformer 13 in ein Rechtecksignal VB. Weiterhin wird Zündungsrauschen VN, das erzeugt wird auf das Funken von jeder Zündkerze 5 hin, entfernt durch den Zündungsrauschfilter 14 einschließlich eines Verzögerungsfilters, und somit wird das Ionenstromsignal VC frei von dem Zündungsrauschen VN letztendlich ausgegeben von dem Transistor 15. Somit wird das Ionenstromsignal VC als digitales Signal an die ECU 30 eingegeben.

Der Rauschfilter 31 in der ECU 30 entfernt Rauschen, das dem Ionenstromsignal VC während dessen Übertragung überlagert wird, und das resultierende gefilterte Signal wird eingegeben an den Setzeingang S des Flip-Flop-Schaltkreises 32. Somit wird die Q-Ausgabe des Flip-Flop-Schaltkreises 32 hoch ("H"). Diese Ausgabe wird eingegeben an das erste Eingabetor P1 des Mikrocomputers 35. Somit wird, obwohl das Ionenstromsignal VC erfaßt werden kann als Vielzahl von Pulsen in einer Erfassung, wie gezeigt in Fig. 2, das Ausgabesignal Q des Flip-Flop-Schaltkreises 32 nicht geändert, sondern bleibt auf einem hohen Wert ("H").

Währenddessen führt der Mikrocomputer 35 eine Zündungssteuerung zu einem optimalen Zeitpunkt für jeden Zylinder gemäß dem zylinderidentifizierenden Signal SC und dem Referenzpositionssignal ST von dem Kurbelwinkelsensor 25 durch. Ein Zündpuls, der zur optimalen Zündung erzeugt wird von dem Mikrocomputer 35 basierend auf den Signalen SC und ST, wird ausgegeben von dem Rücksetztor P2 an den Rücksetzanschluß R des Flip-Flop-Schaltkreises 32.

Weiterhin wird ein Zonenstrombestimmungssignal, das ausgegeben wird von dem Q-Anschluß des Flip-Flop-Schaltkreises 32 an das Tor P1 und gespeichert wird in dem Mikrocomputer 35, geholt zu einem vorher bestimmten Zeitpunkt entsprechend B75° für jeden Zündtakt basierend auf dem Referenzpositionssignal ST.

Jeder Verbrennungstakt findet statt in der Nachbarschaft eines vorher bestimmten Kurbelwinkels von 5° vor dem oberen Totpunkt (bezeichnet als B5°) für jeden Zylinder, und ein Ionenstrom I wird sofort nach der Zündung jedes Zylinders erzeugt. Somit kann der Mikrocomputer 35 zuverlässig bestimmen, ob oder ob nicht der Ionenstrom I vorliegt, durch Rücksetzen des Flip-Flop-Schaltkreises 32 durch jeden Zündpuls P2 und Holen des Ionenstrombestimmungssignals P1 zum Zeitpunkt der vorher bestimmten Referenzposition B75°.

Wenn herausgefunden wird, daß das Ionenstrombestimmungssignal niedrig ("L") ist bei der Referenzposition B75°, bestimmt der Mikrocomputer 35 die Abwesenheit eines Ionenstroms I und daher bestimmt er eine Fehlzündung in dem damit verbundenen Zylinder.

D.h. der Mikrocomputer 35 identifiziert den Zylinder, der gesteuert wird, entsprechend dem zylinderidentifizierenden Signal SC und bestimmt eine Fehlzündung basierend auf dem Ionenstrombestimmungssignal P1. Wenn der Mikrocomputer 35 eine Fehlzündung bestimmt, setzt er einen Fehlzündungsflag auf "1" zur Fehlzündungssteuerung und veranlaßt die Anzeigeeinrichtung, eine Anzeige einer Fehlzündung durchzuführen, wodurch der Fahrer über die Fehlzündung informiert wird.

Jetzt wird der Betrieb der oben beschriebenen Vorrichtung beschrieben werden mit Bezug auf den Flußplan von Fig. 3, der ein Beispiel eines Steuerprozesses oder -programms in Form einer B75°-Unterbrechungsroutine, die durch den Mikrocomputer 35 von Fig. 1 zum Holen eines Ionenstrombestimmungssignals P1 durchgeführt wird.

In diesem Beispiel wird zunächst in Schritt S1 bestimmt, ob das Ionenstrombestimmungssignal P1 "1" ist (i.e. anzeigend das Vorliegen des Ionenstromsignals VC). Wenn das Signal P1 "1" ist, wird eine Zählervariable C zu "0" gelöscht in Schritt S2. Darauf folgend wird in Schritt S3 eine Prüfung unternommen, ob es eine Unterbrechung in irgendeinem Element in der Ionenstromerfassungseinrichtung gibt. Wenn keine Unterbrechung erfaßt wird, wird ein Rücksprung durchgeführt. Wenn jedoch eine Unterbrechung erfaßt wird, schreitet der Prozeß zu einem Fehlerbestimmungsschritt S8 voran, der später beschrieben werden wird. Die Bestimmung von Unterbrechungen wird veranlaßt durch fortschreitendes Erfassen des Ionenstromsignals VC und Bestätigen, daß das Signal P1 kontinuierlich "1" ("H"-Niveau) eine vorher bestimmte Zeitlang gemäß einem Zeitgeber oder einem Integrator ist.

Wenn in Schritt S1 bestimmt wird, daß das Signal P1 nicht gleich "1" ist, sondern "0" ist (i.e. anzeigend die Abwesenheit eines Ionenstromsignals VC), dann wird in Schritt S4 die Zählervariable C erhöht und danach wird in Schritt S5 eine Prüfung gemacht, ob die Zählervariable oder gezählte Anzahl C gleich einer vorher bestimmten Anzahl N ist (in diesem Fall ist N gleich 4 für vier Zylinder), welche gleich der Anzahl von Zylindern ist.

Wenn C kleiner als N ist, bestimmt der Mikrocomputer 35 eine Fehlzündung (Schritt S6) und setzt das Fehlzündungsflag auf "1", während er eine Anzeige der Fehlzündung (Schritt S7), wie oben bemerkt, veranlaßt.

Wenn jedoch gefunden wird in Schritt S5, daß C nicht kleiner als N ist, dann bestimmt der Mikrocomputer 35 in Schritt S8 einen Fehler in der Ionenstromerfassungseinrichtung wie bei der Bestimmung von Unterbrechungen in Schritt S3. Dabei setzt der Mikrocomputer 35 das Fehlzündungsflag auf "0" und verhindert auch, i.e. setzt zurück, die Fehlzündungsanzeige (Schritt S9). Dabei wird auch eine Anzeige des Fehlers in der Ionenstromerfassungseinrichtung durchgeführt, falls notwendig.

Gewöhnlicherweise gibt es eine kleine oder keine Wahrscheinlichkeit des Auftretens von einer Fehlzündung in allen Zylindern während des Motorbetriebs. Deshalb kann im Fall der Erfassung der Abwesenheit des Ionenstrombestimmungssignals P1 während vier folgender Zündungen (i.e. für die vier Zylinder) bestimmt werden, daß es keine Fehlzündung gibt und daß es einen Fehler in der Ionenstromerfassungseinrichtung gibt.

Fig. 4 veranschaulicht ein weiteres Beispiel eines Steuerprozesses oder -programms, welches durch den Mikrocomputer 30 von Fig. 1 ausgeführt wird. Dieses Beispiel ist vereinfacht im Vergleich mit dem oben erwähnten ersten Beispiel von Fig. 3, was eine weitere Reduktion in der Größe und in den Kosten der Vorrichtung gestattet. Das bedeutet, dieses Beispiel umfaßt die Schritte S1, S2, S4 bis S6 und S8, welche alle dieselben wie die in dem ersten Beispiel von Fig. 3 sind, während die Schritte S3, S7 und S9 des Beispiels von Fig. 3 einfach ausgelassen wurden. Somit bestimmt in dem Beispiel von Fig. 4, wenn in Schritt S5 bestimmt wird, daß eine Fehlzündung in allen Zylindern des Motors stattgefunden hat, der Mikrocomputer 35 dann in Schritt S8 einen Fehler in der Ionenstromerfassungseinrichtung. Nach den Schritten S2, S6 oder S8 wird ein Rücksprung ausgeführt.

In den oben erwähnten ersten und zweiten Beispielen führt die Bestimmung einer Fehlzündung in allen Zylindern des Motors zu der Bestimmung eines Fehlers in der Ionenstromerfassungseinrichtung. Jedoch ist es, wie oben erwähnt, in bestimmten Betriebsbereichen des Motors, wie z. B. einem Motorstartbetrieb, einem Leerlaufbetrieb oder schneller Beschleunigung, in denen der Motorbetrieb unstabil oder nicht in einem Stationärbetrieb ist, schwierig, ein Ionenstromsignal VC zu erfassen, sogar wenn eine normale Verbrennung in jedem Zylinder stattfindet.

Somit ist gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung eine Fehlzündungsbestimmung verhindert in speziellen Betriebsbereichen des Motors, wohingegen sie nur in einem vorher bestimmten Betriebsbereich gestattet ist, in dem ein Ionenstromsignal VC ohne Fehler erfaßt werden kann.

Fig. 5 illustriert ein weiteres Beispiel eines Steuerprozesses oder -programms in der Form einer B75°-Unterbrechungsroutine, die bei einem Kurbelwinkel von B75° für jeden Zylinder durch den Mikrocomputer 35 von Fig. 1 so ausgeführt wird, daß solch eine Steuerung durchgeführt wird, i.e. Verhindern der Fehlzündungsbestimmung in speziellen Betriebsbereichen des Motors.

In diesem Fall wird eine Fehlzündung in einem Zylinder bestimmt, wenn ein Fehlzündungsfaktor in einer vorher bestimmten Anzahl von Zündtakten einen vorher bestimmten Wert überschreitet. Der Fehlzündungsfaktor ist definiert als Verhältnis der Anzahl von Fehlzündungen zur Gesamtanzahl von Zündtakten.

In diesem Beispiel wird zunächst in Schritt S10 eine Prüfung durchgeführt, ob das Ionenstrombestimmungssignal P1 gleich "1" (i.e. anzeigend die Gegenwart eines Ionenstromsignals VC) ist. Wenn das Signal P1 gleich "1" ist, wird bestimmt, daß eine normale Verbrennung stattgefunden hat, und ein Rücksprung wird ausgeführt.

Wenn jedoch in Schritt S10 bestimmt wird, daß das Signal P1 nicht gleich "1" sondern "0" ist (i.e. anzeigend die Abwesenheit eines Ionenstromsignals VC), dann wird in Schritt S11 eine Prüfung durchgeführt, ob der Betriebsbereich des Motors in eine Motorstartperiode fällt.

Wenn der Motor in einer Startperiode ist, wird ein Rücksprung durchgeführt unter Überspringen der folgenden Fehlzündungsbestimmungsschritte S13 und S14, welche später beschrieben werden. Wenn der Motor nicht in einer Startperiode ist, dann wird in Schritt S12 eine Prüfung durchgeführt, ob die Maschine in plötzlicher Beschleunigung ist.

Wenn die Maschine in einer plötzlichen Beschleunigung ist, wird ein Rücksprung ausgeführt unter Überspringen der Fehlzündungsbestimmungsschritte. Wenn jedoch die Maschine nicht in einer plötzlichen Beschleunigung ist, dann wird in Schritt S13 eine Prüfung durchgeführt, ob der Fehlzündungsfaktor in n Takten einen vorher bestimmten Wert α überschreitet.

Auf diese Art und Weise wird der Fehlzündungsbestimmungsschritt S13 nur in dem normalen oder Stationärzustandsbetriebsbereich des Motors ausgeführt, und er wird verhindert in speziellen oder Nicht-Stationärzustandsbetriebsbereichen einschließlich einer Motorenstartperiode (Schritt S11), einer plötzlichen Beschleunigung (Schritt S12) und dergleichen.

Wenn in Schritt S13 herausgefunden wird, daß der Fehlzündungsfaktor kleiner als α ist, springt der Steuerprozeß zurück zu Schritt S10, ohne eine Fehlzündungsbestimmung durchzuführen. Wenn der Fehlzündungsfaktor gleich oder größer als α ist, dann wird in Schritt S14 bestimmt, daß es eine Fehlzündung in dem Motor gibt und das Fehlzündungsflag wird auf "1" gesetzt. Wenn das Fehlzündungsflag auf "1" gesetzt ist, unternimmt der Mikrocomputer 35 eine geeignete Maßnahme, wie z. B. Unterbrechen der Kraftstoffzufuhr an dem fehlgezündeten Zylinder.

In diesem Beispiel ist es möglich, eine irrtümliche Bestimmung von einer Fehlzündung zuverlässig zu verhindern, da der Fehlzündungsbestimmungsschritt 13 übersprungen oder verhindert wird in speziellen Betriebsbereichen des Motors, wie z. B. der Zeit des Unterbrechens der Kraftstoffversorgung, wo eine Fehlzündungsbestimmung nicht notwendig ist.

In dem obigen ersten bis dritten Beispiel, die jeweils in Fig. 3, 4 und 5 illustriert sind, wird der Pfad der Übertragung des Ionenstromsignals VC von der Ionenstromerfassungseinrichtung an die ECU 30 gebildet durch eine einzelne Signalleitung und es ist möglich, die ganze Konstruktion der Vorrichtung zu vereinfachen, eine Kostenreduzierung zu realisieren und die Rauschunempfindlichkeitseigenschaft zu verbessern.

Weiterhin wird, da das Ionenstromsignal VC, das an die ECU 30 übertragen wird, digitalisiert wird durch den Signalformer 13, ein Rauschen nicht leicht überlagert auf das so digitalisierte Ionenstromsignal VC, wodurch eine Verbesserung der Rauschunempfindlichkeitseigenschaft in zuverlässiger Art und Weise ermöglicht wird.

Weiterhin kann, da der Mikrocomputer 35 nur das Niveau des Ionenstrombestimmungssignals P1 bestimmt, die Konstruktion der Fehlzündungsbestimmungseinrichtung, die in den Mikrocomputer 35 eingegliedert ist, vereinfacht werden.

Weiterhin ist es möglich, da der Kondensator 10 als Stromversorgung benutzt wird, dadurch daß er aufgeladen wird mit einem Zündstrom 12 vor dem Erfassen eines Ionenstroms I, und dann entladen wird mit einem Ionenstrom I, auf die Stromversorgung 6 in dem vorher beschriebenen Schaltkreis von Fig. 8 zu verzichten. Weiterhin ist es möglich, durch Verteilen einer Hochspannung an die Zündkerzen 5 der einzelnen Zylinder über den Verteiler 20 und Durchlassen des Ionenstroms I für jeden Zylinder durch die Ionenstromerfassungsdiode 24, einen Ionenstrom I für jeden Zylinder mit einem einzelnen Schaltkreis zu erfassen, wodurch eine weitere Reduktion in der Größe und in den Kosten der Vorrichtung erlaubt wird.

In der oben beschriebenen Ausführungsform von Fig. 1, besteht die Signalmischungs- oder -bildungseinrichtung aus dem Verteiler 20 einschließlich den rotierenden, stationären und zentralen Elektroden 21 bis 23 und den Ionenstromerfassungsdioden 24. Es ist auch möglich, einen anderen Signalbildungsschaltkreis, wie in Fig. 6 gezeigt, anzuwenden.

Mit Bezug auf Fig. 6 sind eine Vielzahl von Zündspulen 2′ jeweils für einen Zylinder vorgesehen, und jede der Zündspulen 2′ hat eine Primärwicklung 2a′, welche, obwohl nicht detailliert illustriert, im wesentlichen auf die gleiche Art und Weise angeordnet ist wie die Primärwicklung 2a der Zündspule 2 von Fig. 1, und eine Sekundärwicklung 2b′ direkt verbunden an einem ihrer Enden mit einer entsprechenden Zündkerze 5. Eine Vielzahl von Ionenstromerfassungseinrichtungen 16 sind ebenfalls vorgesehen für jeden Zylinder, und jede der Ionenstromerfassungseinrichtungen 16 ist verbunden mit dem anderen Ende der Sekundärwicklung 2b′ einer entsprechenden Zündspule 2′. Jede der Ionenstromerfassungseinrichtungen 16 ist auf dieselbe Art und Weise aufgebaut wie die von Fig. 1. D.h. sie umfaßt einen Ionenstromerfassungswiderstand, einen Kondensator, eine Ladediode, eine Zehnerdiode, einen Signalformer, einen Zündungsrauschfilter und einen Transistor, welches dieselben Elemente wie die Elemente 8 bis 15 von Fig. 1 sind und in derselben Art und Weise angeordnet sind. Ein Signalmischungs- oder -bildungsschaltkreis 17 ist so verbunden, daß er die Ionenstromsignale VC von der Vielzahl von Ionenstromerfassungseinrichtungen 16 zum Bilden oder Mischen der Ionenstromsignale VC in ein einzelnes Signal, welches dann ausgegeben wird an die ECU 30 von Fig. 1, empfängt.

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die einen einfachen Kurbelwinkelsensor 25′ zum Erzeugen eines Referenzpositionssignals ST anwenden kann, wodurch weiter zur Kosten- und Größenreduzierung beigetragen wird. Diese Ausführungsform ist im wesentlichen gleich wie die erste Ausführungsform von Fig. 1 in Kombination mit der Ausführungsform von Fig. 6 mit Ausnahme des Folgenden. Der Verteiler 20 von Fig. 1 ist weggelassen und anstatt dessen ist eine Vielzahl von Zündspulen 2′ (nur eine ist illustriert in Fig. 7) vorgesehen für jeden Zylinder, wobei jede Zündspule 2′ eine Sekundärwicklung 2b′ verbunden an einem ihrer Enden mit einer Zündkerze 5 eines entsprechenden Zylinders hat und am anderen Ende mit einer entsprechenden Ionenstromerfassungseinrichtung 16 verbunden ist, wie bei der Ausführungsform von Fig. 6. Jede der Vielzahl von Ionenstromerfassungseinrichtungen 16 ist die gleiche wie die von Fig. 6 und erzeugt ein Ionenstromsignal, das einen Ionenstrom anzeigt, der zwischen den Elektroden einer entsprechenden Zündkerze 5 auf Verbrennung von Kraftstoff in einem entsprechenden Zylinder hin erzeugt wird. Die Ausgabesignale von der Ionenstromerfassungseinrichtung 16 werden eingegeben an eine Signalbildungs- oder -mischungseinrichtung 17, wo sie gemischt oder gebildet werden in ein einzelnes Ionenstromsignal VC, wie in der Ausführungsform von Fig. 6, welches dann an eine ECU 30 durch einen Zündungsrauschfilter 14 und einen Transistor 15 eingespeist wird, wie bei der Ausführungsform von Fig. 1. In dieser Ausführungsform wird auch eine Ionenstromsignal VB Ausgabe von einer der Ionenstromerfassungseinrichtungen 16 entsprechend einem speziellen Zylinder (z. B. Zylinder #1 in dem illustrierten Beispiel) eingegeben an den Mikrocomputer 30 über eine Schnittstelle 33. Der Kurbelwinkelsensor 25′ erzeugt ein Referenzpositionssignal ST, das vorher bestimmte Kurbelwinkel oder Positionen anzeigt, welches an den Mikrocomputer 35 über eine Schnittstelle 34 eingespeist wird. Die ECU steuert die Zündung jedes Zylinders und führt eine Fehlzündungsbestimmung usw. basierend auf dem Ionenstromsignal VC von dem Transistor 15, dem Ionenstromsignal VB für einen speziellen Zylinder (z. B. Zylinder #1) von einer der Ionenstromerfassungseinrichtungen 16 und dem Referenzpositionssignal ST von dem Kurbelwinkelsensor 25′ durch. In diesem Fall wird das Ionenstromsignal VB, das an die ECU 35 eingegeben wird, benützt zum Identifizieren des speziellen Zylinders, der gerade gezündet worden ist.

Somit wird in dieser Ausführungsform eine Zylinderidentifizierung bewirkt basierend auf dem Ionenstromsignal VB, das die Zündung eines speziellen Zylinders von einer der Ionenstromerfassungseinrichtungen 16 in der Ionenstromerfassungseinrichtung, wobei der Kurbelwinkelsensor 25 nur das Referenzpositionssignal ST zu erzeugen hat und daher können der Aufbau und die Anordnung des Kurbelwinkelsensors 25′ wesentlich vereinfacht werden.

Während in der obigen Ausführungsform die Ionenstromsignale VB von der Vielzahl von Ionenstromerfassungseinrichtungen 16 umgewandelt werden in ein einzelnes Signal VC durch den Einzelsignalbildungsschaltkreis 17, ist es auch möglich, die individuellen Signale VB direkt an die ECU 35 einzugeben, und in diesem Fall ist es natürlich möglich, eine Zylinderidentifizierung basierend auf den individuellen Ionenstromsignalen VB durchzuführen.

Weiterhin kann anstelle der Benutzung des Ionenstromsignals VB eine Zylinderidentifizierung ausgeführt werden unter Benutzung irgendeines mit der Zündung eines Zylinders zusammenhängenden Signales, wie z. B. einem Signal, das im wesentlichen auf einem Ionenstrom I oder einem Zündungsrauschen VN basiert.

Claims (11)

1. Fehlzündungserfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine umfassend:
eine Ionenstromerfassungseinrichtung zum Erfassen eines auf Verbrennung von Kraftstoff in dem Motor hin erzeugten Ionenstroms und Erzeugen eines entsprechenden Ausgabesignals;
eine Ionenstrombestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob ein Ionenstrom vorliegt bei jedem Zündtakt jedes Zylinders des Motors basierend auf einer Ausgabe der Ionenstromerfassungseinrichtung und Erzeugen eines entsprechenden Ausgabesignals;
eine Fehlzündungsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer Fehlzündung in dem Motor basierend auf der Ausgabe der Ionenstrombestimmungseinrichtung;
eine Zylinderidentifizierungseinrichtung zum Identifizieren jedes Zylinders;
eine Fehlzündungszylinder-Identifizierungseinrichtung zum Identifizieren eines fehlgezündeten Zylinders basierend auf den Ausgaben der Fehlzündungsbestimmungseinrichtung und der Zylinderidentifizierungseinrichtung; und
eine Fehlerbestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines Fehlers in der Ionenstromerfassungseinrichtung, wenn ein Ionenstrom nicht eine vorher bestimmte Anzahl von Zündungen lang fortwährend entsprechend der Anzahl von Zylindern erfaßt wird.

2. Fehlzündungserfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine umfassend:
eine Ionenstromerfassungseinrichtung zum Erfassen eines auf Verbrennung von Kraftstoff in dem Motor hin erzeugten Ionenstroms und Erzeugen eines entsprechenden Ausgabesignals;
eine Ionenstrombestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob ein Ionenstrom vorliegt bei jedem Zündtakt jedes Zylinders basierend auf der Ausgabe der Ionenstromerfassungseinrichtung und Erzeugen eines entsprechenden Ausgabesignals;
eine Fehlzündungsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer Fehlzündung in dem Motor basierend auf der Ausgabe der Ionenstrombestimmungseinrichtung;
eine Unterbrechungserfassungseinrichtung zum Bestimmen einer Unterbrechung der Verdrahtung in der Ionenstromerfassungseinrichtung; und
eine Fehlerbestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines Fehlers in der Ionenstromerfassungseinrichtung basierend auf der Ausgabe der Unterbrechungserfassungseinrichtung.

3. Fehlzündungserfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine umfassend:
eine Ionenstromerfassungseinrichtung zum Erfassen eines auf Verbrennung von Kraftstoff im Motor hin erzeugten Ionenstroms und Erzeugen eines entsprechenden Ausgabesignals;
eine Betriebsbereichserfassungseinrichtung zum Erfassen eines Betriebsbereichs des Motors;
eine Ionenstrombestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob ein Ionenstrom vorliegt bei jedem Zündtakt jedes Zylinders des Motors basierend auf der Ausgabe der Ionenstromerfassungseinrichtung und Erzeugen eines entsprechenden Ausgabesignals;
eine Fehlzündungsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer Fehlzündung in dem Motor basierend auf der Ausgabe der Ionenstrombestimmungseinrichtung;
eine Zylinderidentifizierungseinrichtung zum Identifizieren jedes Zylinders;
eine Fehlzündungszylinder-Identifizierungseinrichtung zum Identifizieren eines fehlgezündeten Zylinders basierend auf den Ausgaben der Fehlzündungsbestimmungseinrichtung und der Zylinderidentifizierungseinrichtung; und
eine Fehlzündungsbestimmungs-Verhinderungseinrichtung zum Verhindern einer Fehlzündungsbestimmung in einem speziellen Betriebsbereich des Motors, in dem es schwer ist, einen Ionenstrom zu messen.

4. Fehlzündungserfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, welche weiterhin umfaßt:
eine Fehlzündungsanzeige-Verhinderungseinrichtung zum Verhindern einer Anzeige einer Fehlzündung, wenn die Ionenstromerfassungseinrichtung ausgefallen ist oder wenn der Motor in dem speziellen Betriebsbereich ist.

5. Fehlzündungserfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlzündungsbestimmungs-Verhinderungseinrichtung bestimmt, daß der Motor in dem speziellen Betriebsbereich ist, wenn der Motor in der Startperiode, im Leerlauf oder schneller Beschleunigung ist.

6. Fehlzündungserfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlzündungsbestimmungseinrichtung einen Fehlzündungsfaktor berechnet, der die Anzahl von Fehlzündungen, welche innerhalb einer vorher bestimmten Zeitspanne auftreten, anzeigt, wenn sich der Motor außerhalb des speziellen Betriebsbereichs befindet, und eine Fehlzündung bestimmt, wenn der Fehlzündungsfaktor einen vorher bestimmten Wert überschreitet.

7. Fehlzündungserfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine umfassend:
eine Ionenstromerfassungseinrichtung zum Erfassen eines auf Verbrennung von Kraftstoff in dem Motor hin erzeugten Ionenstroms und Erzeugen eines entsprechenden Ausgabesignals;
eine Ionenstrombestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob ein Ionenstrom vorliegt bei jedem Zündtakt jedes Zylinders des Motors basierend auf dem Ausgabesignal der Ionenstromerfassungseinrichtung und Erzeugen eines entsprechenden Ausgabesignals;
eine Fehlzündungsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer Fehlzündung in dem Motor basierend auf dem Ausgabesignal der Zonenstrombestimmungseinrichtung;
eine Zylinderidentifizierungseinrichtung zum Identifizieren jedes Zylinders basierend auf einem Signal, das in Zusammenhang steht mit der Zündung eines speziellen Zylinders des Motors; und
eine Fehlzündungszylinder-Identifizierungseinrichtung zum Identifizieren eines fehlgezündeten Zylinders basierend auf den Ausgaben der Fehlzündungsbestimmungseinrichtung und der Zylinderidentifizierungseinrichtung.

8. Fehlzündungserfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine umfassend:
eine Signalbildungseinrichtung, die verbunden ist mit einer Vielzahl von Zündkerzen von Zylindern des Motors zum Überführen von Ionenstromsignalen von den Zündkerzen in ein einzelnes Signal;
eine einzelne Zonenstromerfassungseinrichtung, die verbunden ist über eine Sekundärwicklung einer Zündspule mit der Signalbildungseinrichtung zum Erfassen eines auf Verbrennung von Kraftstoff in jedem Zylinder hin erzeugten Ionenstroms und Erzeugen eines entsprechenden Ausgabesignals für jeden Zylinder;
eine Ionenstrombestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob ein Ionenstrom vorliegt bei jedem Zündtakt jedes Zylinders des Motors basierend auf dem Ausgabesignal der Ionenstromerfassungseinrichtung und Erzeugen eines entsprechenden Ausgabesignals;
eine Fehlzündungsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer Fehlzündung in jedem Zylinder basierend auf dem Ausgabesignal der Zonenstrombestimmungseinrichtung; einen Kurbelwinkelsensor zum Erzeugen eines zylinderidentifizierenden Signals und eines Referenzpositionssignals, das vorher bestimmte Referenzkurbelpositionen der einzelnen Zylinder anzeigt;
eine Zylinderidentifizierungseinrichtung zum Identifizieren jedes Zylinders basierend auf dem zylinderidentifizierenden Signal von dem Kurbelwinkelsensor; und
eine Fehlzündungszylinder-Identifizierungseinrichtung zum Identifizieren eines fehlgezündeten Zylinders basierend auf den Ausgaben der Fehlzündungsbestimmungseinrichtung und der Zylinderidentifizierungseinrichtung.

9. Fehlzündungserfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalbildungseinrichtung umfaßt:
eine zentrale Elektrode, die verbunden ist mit einer Sekundärwicklung einer Zündspule und angeordnet ist zu synchroner Rotation mit einer Kurbelwelle des Motors;
eine rotierende Elektrode, die verbunden ist mit der zentralen Elektrode zur integralen Rotation damit;
eine Vielzahl stationärer Elektroden, wobei jede verbunden ist mit einer entsprechenden Zündkerze und angeordnet ist um die zentrale Elektrode in so einer Art und Weise, daß eine Entladung verursacht wird zwischen der rotierenden Elektrode und den stationären Elektroden jedes Mal dann, wenn die rotierende Elektrode einer der stationären Elektroden während ihrer Rotation gegenübersteht; und
eine Vielzahl von Rückwärtsstrom-Sperrelementen, wobei jedes verbunden ist zwischen der zentralen Elektrode und einer entsprechenden stationären Elektrode zum Erlauben eines Stromflusses in einer Richtung von der zentralen Elektrode zu den stationären Elektroden, aber Verhindern eines Stromflusses in einer Rückwärtsrichtung.

10. Fehlzündungserfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine umfassend:
eine Vielzahl von Zonenstromerfassungseinrichtungen, wobei jede verbunden ist mit einer Zündkerze eines entsprechenden Zylinders des Motors über eine Sekundärwicklung einer Zündspule zum Erfassen eines auf Verbrennung von Kraftstoff in dem entsprechenden Zylinder hin erzeugten Ionenstroms und Erzeugen eines entsprechenden Ausgabesignals für jeden Zylinder;
eine Signalbildungseinrichtung, die verbunden ist mit der Vielzahl von Ionenstromerfassungseinrichtungen zum Überführen der Ausgabesignale von der Vielzahl von Ionenstromerfassungseinrichtungen in ein einzelnes Signal;
eine Ionenstrombestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob ein Ionenstrom vorliegt bei jedem Zündtakt jedes Zylinders basierend auf dem einzelnen Ausgabesignal von der Signalbildungseinrichtung und Erzeugen eines entsprechenden Ausgabesignals;
eine Fehlzündungsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer Fehlzündung in jedem Zylinder basierend auf dem Ausgabesignal der Ionenstrombestimmungseinrichtung;
einen Kurbelwinkelsensor zum Erzeugen eines Referenzpositionssignals, das vorher bestimmte Kurbelpositionen jedes Zylinders anzeigt;
eine Zylinderidentifizierungseinrichtung zum Identifizieren jedes Zylinders basierend auf zumindest einem Ausgabesignal von der Ionenstromerfassungseinrichtung; und
eine Fehlzündungszylinder-Identifizierungseinrichtung zum Identifizieren eines fehlgezündeten Zylinders basierend auf den Ausgaben der Fehlzündungsbestimmungseinrichtung und der Zylinderidentifizierungseinrichtung.

11. Fehlzündungserfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine umfassend:
eine Ionenstromerfassungseinrichtung zum Erfassen eines auf Verbrennung von Kraftstoff in dem Motor hin erzeugten Ionenstroms und Erzeugen eines entsprechenden Ausgabesignals;
eine Ionenstrombestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob ein Ionenstrom vorliegt bei jedem Zündtakt jedes Zylinders basierend auf dem Ausgabesignal der Ionenstromerfassungseinrichtung und Erzeugen eines entsprechenden Ausgabesignals;
eine Fehlzündungsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer Fehlzündung in dem Motor basierend auf der Ausgabe der Ionenstromerfassungseinrichtung;
eine Zylinderidentifizierungseinrichtung zum Identifizieren jedes einzelnen Zylinders; und
eine Fehlzündungszylinder-Identifizierungseinrichtung zum Identifizieren eines fehlgezündeten Zylinders basierend auf den Ausgaben der Fehlzündungsbestimmungseinrichtung und Zylinderidentifizierungseinrichtung;
wobei die Ionenstrombestimmungseinrichtung außerhalb der Fehlzündungsbestimmungseinrichtung vorgesehen ist und das Ausgabesignal von der Ionenstrombestimmungseinrichtung in die Fehlzündungsbestimmungseinrichtung bei jedem vorbestimmten Kurbelwinkel geholt wird, um eine Fehlzündungsbestimmung durchzuführen.