DE4303267C2

DE4303267C2 - Steuervorrichtung für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE4303267C2
Application number: DE4303267A
Authority: DE
Inventors: Wataru Fukui; Toshio Ohsawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-02-04
Filing date: 1993-02-04
Publication date: 1994-10-13
Anticipated expiration: 2013-02-05
Also published as: US5337716A; DE4303267A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 eine Motorsteuervorrichtung zur Ermittlung einer Fehlzündung auf der Grundlage eines erfaßten Ionenstromwertes und zum Korrigieren von Motorsteuerparametern nach Feststellung einer Fehlzündung, bei welcher die Verläßlichkeit der Fehlzündungsermittlung verbessert oder erhöht ist, durch Verhinderung einer fehlerhaften Feststellung des Ionenstrompegels infolge überlagerten Rauschens. Eine derartige Motorsteuervorrichtung ist aus der US 4 987 771 vorbekannt.

Allgemein wird bei einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung (nachstehend einfach als Motor bezeichnet), die durch mehrere Motorzylinder über eine Kurbelwelle angetrieben wird, ein Bezugspositionssignal, welches synchron zur Drehung des Motors erzeugt wird, dazu eingesetzt, verschiedene Taktvorgaben für die Motorbetriebssteuerungen zu ermitteln, beispielsweise den Zündzeitpunkt, den Brennstoffeinspritzzeitpunkt und dergleichen. Zu diesem Zweck ist ein Winkelpositionsdetektor zur Erzeugung eines Bezugspositionssignals auf der Kurbelwelle oder einer Nockenwelle des Motors in einer solchen Position angeordnet, daß das erzeugte Bezugspositionssignal eine vorbestimmte Bezugsposition anzeigt, welche einem vorbestimmten Kurbelwinkel entspricht (also einem Drehwinkel der Kurbelwelle).

Wenn eine Fehlsteuerung in einem Motorzylinder auftritt, der in dem Zündzyklus gesteuert werden soll, ohne von einer Explosion begleitet zu sein, so tritt eine abnorme Explosion, bekannt als Nachbrennen, nach dem Zündzyklus auf, wodurch der Motorzylinder und/oder ein Katalysator beschädigt wird, der zur katalytischen Behandlung des Auspuffgases verwendet wird, infolge des Kontakts mit einer unverbrannten Gasmischung (also einer Luft/Brennstoffmischung, bei welcher keine Verbrennung auftrat). Unter derartigen Umständen wurden verschiedene Maßnahmen entwickelt und eingesetzt, um zu versuchen, das Auftreten einer Fehlzündung in dem Motor zu verhindern, um hierdurch einen Schutz des Motors sicherzustellen.

Zum besseren Verständnis des Hintergrundes der vorliegenden Erfindung wird eine Motorsteuervorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen mit einigen Einzelheiten beschrieben.

Fig. 5 ist ein Blockschaltbild mit einer Darstellung der allgemeinen Anordnung der Motorsteuervorrichtung.

In der Figur bezeichnet die Bezugsziffer 1 einen Winkelpositionsdetektor, der beispielsweise durch eine Drehscheibe gebildet wird, die auf einer Kurbelwelle des Motors angebracht ist, um ein impulsartiges Bezugspositionssignal TO zu erzeugen, welches einem vorbestimmten Kurbelwinkel (Bezugsposition) entspricht, synchron zur Drehung des Motors. Gewöhnlich wird die Bezugsposition beispielsweise bei einem Kurbelwinkel oder einer Position von 75° eingestellt (also B75°) oder von 5° (B5°), vor dem oberen Totpunkt jedes Motorzylinders. Ein Satz von Sensoren, die gemeinsam durch Bezugsziffer 2 bezeichnet sind, ermittelt verschiedene Motorbetriebsparameter, beispielsweise einen Einlaßluftfluß (oder einen Öffnungsgrad eines Drosselventils), welcher die Motorbelastung angibt, eine Drehzahl (Umdrehungen pro Minute) des Motors, eine Einlaßlufttemperatur usw., und erzeugt entsprechende Signale D. Ein Ionenstromdetektor 20 stellt Ionen fest, die innerhalb des Motorzylinders durch die explosionsartige Verbrennung erzeugt werden. Der Ionenstromdetektor 20, der eine Verbrennungszustand-Ermittlungsfunktion bereitstellt, ist entweder sämtlichen Motorzylindern oder alternativ einer vorgegebenen Anzahl der Motorzylinder zugeordnet, je nach Erfordernis. Eine Steuereinheit in Form eines Mikrocomputers, insgesamt durch die Bezugsziffer 3 bezeichnet, weist eine Motorsteuerparameter-Einstelleinrichtung 31 zur arithmetischen Ermittlung eines Steuerparameters Ta für jeden Motorzylinder auf der Grundlage des Bezugspositionssignals TO und der Motorbetriebszustandsignale D auf, die voranstehend erwähnt wurden, sowie eine Fehlzündungsermittlungseinrichtung 32 zur Erzeugung eines Fehlzündungsermittlungssignals C auf der Grundlage des Bezugspositionssignals TO und des festgestellten Ionenstromwertes I. Die Fehlzündungsermittlungseinrichtung 32 weist eine Vergleichsfunktion auf zum Vergleichen des ermittelten Ionenstromwertes I mit einem Bezugspegel, der von dem Motorbetriebszustandsignal D abhängt.

Die Motorsteuerparameter-Einstelleinrichtung 31 ist so ausgelegt, daß sie als den Motorsteuerparameter Ta ein Steuertaktsignal erzeugt, welches beispielsweise der Zündzeitpunktsteuerung entspricht, und zur selben Zeit eine Fehlzündungsunterdrückungsbearbeitung durchführt (beispielsweise eine Erhöhung der elektrischen Energie für die Zündspule des fehlgezündeten Zylinders), auf der Grundlage des Fehlzündungsermittlungssignals C, welches erzeugt wird, wenn der ermittelte Ionenstromwert I einen Fehlzündungspegel anzeigt, oder führt eine Steuerung der Unterbrechung der Brennstoffeinspritzung für den fehlgezündeten Zylinder durch, um hierdurch das Ausstoßen der unverbrannten Gasmischung zu unterdrücken. Als Motorsteuerparameter Ta kann nicht nur der Zündtakt, sondern können auch andere verschiedene Steuerparameter verwendet werden, beispielsweise der Brennstoffeinspritztakt, die Dauer der Stromzufuhr zu einer Zündspule für den fehlzündenden Zylinder, usw.

Fig. 6 ist ein Schaltbild mit einer Darstellung des Aufbaus des Ionenstromermittlungsdetektors 20. Wie aus dieser Figur hervorgeht, weist der Ionenstromdetektor 20 eine Zündspule 21 auf, die mit einer Primärwicklung 21a und einer Sekundärwicklung 21b versehen ist, einen Leistungstransistor 22 zur Unterbrechung eines Primärstroms i₁, der durch die Primärwicklung 21a fließt, in Reaktion auf einen Zündauslöseimpuls P, der in einer Zündtaktsequenz erzeugt wird, eine Zündkerze 23 zur Erzeugung eines Funkens durch eine elektrische Entladung, die durch eine Hochspannung hervorgerufen wird, die über der Sekundärwicklung 21b induziert wird, eine Gleichspannungsversorgung 24 zum Entladen, als ein Ionenstrom i, der Ionen, die durch die explosive Verbrennung erzeugt werden, ausgelöst durch die Funkenentladung der Zündkerze 23, einen Widerstand 25, der in Reihe mit der Gleichspannungsversorgungsquelle 24 geschaltet ist, um den Ionenstrom i in ein entsprechendes Spannungssignal umzuwandeln, sowie eine Ausgangsklemme 26 zur Ausgabe des ermittelten Ionenstromwertes i in Form des voranstehend genannten Spannungssignals.

Fig. 7 ist ein Signalformdiagramm, welches eine Signalform des Ionenstroms i zeigt. Wie aus dieser Figur hervorgeht, nimmt der Ionenstrom i zu, wenn die Flammenfront in Reaktion auf die Explosion wächst, die durch die Funkenentladung ausgelöst wurde, die an der Zündkerze 23 erzeugt wird, nach der Unterbrechung des Primärstroms i₁ in Reaktion auf den Zündauslöseimpuls P.

Nunmehr erfolgt weiter Bezugnahme auf Fig. 6 und 7 eine Beschreibung des Betriebsablaufs der in Fig. 5 gezeigten, voranstehend erwähnten Motorsteuervorrichtung.

Es wird beispielsweise die Zündzeitpunktsteuerung betrachtet. In diesem Fall stellt die Motorsteuerparameter-Einstelleinrichtung 31 den Zündzeitpunkt unter Bezug auf die Bezugsposition ein, welche einer ansteigenden Flanke oder einer abfallenden Flanke des Bezugspositionssignals aus TO entspricht, und ermittelt den Zündzeitpunkt so, daß dieser für den momentan herrschenden Motorbetriebszustand D optimal ist, unter Bezugnahme auf ein Kennlinienfeld oder eine Tabelle, um hierdurch als Steuerparameter Ta eine Steuerzeit oder einen Steuerzeitraum auszugeben, der sich von der Bezugsposition bis zum Zündzeitpunkt erstreckt.

Andererseits ermittelt die Fehlzündungsermittlungseinrichtung 32 den Verbrennungszustand innerhalb jedes Motorzylinders in jedem Zündzyklus auf der Grundlage des Bezugspositionssignals TO, welches von dem Winkelpositionsdetektor 1 ausgegeben wurde, und des ermittelten Ionenstromwertes vI, der von dem Ionenstromdetektor 20 ausgegeben wurde, und erzeugt ein Fehlzündungsermittlungssignal C für den Motorzylinder, bei welchem der ermittelte Ionenstromwert I, der in dem Verbrennungshub erzeugt wurde, niedriger ist als ein vorbestimmter Bezugspegel. Die Motorsteuerparameter-Einstelleinrichtung 31 korrigiert in Reaktion auf das ihr eingegebene Fehlzündungsermittlungssignal C den Steuerparameter Ta für den fehlzündenden Motorzylinder, so daß das Auftreten einer Fehlzündung in diesem Zylinder unterdrückt wird. Zu diesem Zweck kann die Zündenergie (oder die Dauer des Primärstroms i₁ der Zündspule) vergrößert werden, um hierdurch eine sichere Zündung sicherzustellen. Weiterhin kann zusammen mit der Brennstoffeinspritzsteuerung der Einspritzzeitraum erhöht oder verringert werden, um die Luft/Brennstoffmischung anzureichern oder abzumagern, um hierdurch zu ermitteln, ob eine Fehlzündung durch Änderung des Luft/Brennstoffverhältnisses vermieden werden kann. Falls die Anfälligkeit für Fehlzündungen nicht verringert oder unterdrückt werden kann, noch nicht einmal durch die Korrektur des voranstehend erwähnten Steuerparameters Ta, so wird die Brennstoffeinspritzung für den fehlzündenden Motorzylinder gestoppt, um hierdurch den Ausstoß des unverbrannten Gases zu verhindern.

Im allgemeinen wird, wenn der Leistungstransistor 22 in Reaktion auf einen Zündauslöseimpuls P in einem Zündzyklus ausgeschaltet wird, eine hohe Spannung negativer Polarität über den Elektroden der Zündkerze 23 angelegt, die an die Sekundärwicklung 21b einer entsprechenden Zündspule 21 angeschlossen ist, und dies führt dazu, daß eine elektrische Entladung zwischen den Elektroden dieser Zündkerze 23 auftritt, um die Gasmischung zu entzünden, welche dann explosionsartig verbrennt. Zu diesem Zeitpunkt werden innerhalb des Motorzylinders Ionen erzeugt, infolge einer durch die explosionsartige Verbrennung hervorgerufenen Ionisation. In diesem Fall dient eine der Elektroden der Zündkerze 23, an welche eine Vorspannung von der Gleichspannungsversorgungsquelle 24 angelegt ist, als eine Elektrode zur Ermittlung des Ionenstroms i.

Die durch die voranstehend erwähnte Ionisation innerhalb des Motorzylinders erzeugten Ionen werden dazu veranlaßt, sich unter der Wirkung des elektrischen Feldes der Vorspannung mit positiver Polarität, die von der Gleichspannungsversorgungsquelle 24 geliefert wird, zu bewegen, was zu einem Fluß des Ionenstroms i führt, der dann durch den Widerstand 25 in die Erfassungsspannung I umgewandelt wird, die von der Ausgangsklemme 26 ausgegeben werden soll. Daher ist es möglich, eine Entscheidung zu treffen, ob die Gasmischung innerhalb des Zylinders in jedem Zündzyklus tatsächlich sicher gezündet wurde, nämlich durch Überprüfung des Pegels des erfaßten Ionenstromsignals I.

Gewöhnlich wird bei der Pegelfestlegung des ermittelten Ionenstromwertes I ein Impuls verwendet, der durch Signalformung eines Teils der Signalform des erfaßten Ionenstromwertes I erhalten wird, welcher einen Schwellenpegel überschreitet, oder ein Spitzenhaltewert, oder ein integrierter Wert oder dergleichen. Da der ermittelte Ionenstromwert I abhängig von dem Motorbetriebszustand D variieren kann, kann darüber hinaus der Bezugspegel für den Vergleich mit dem ermittelten Ionenstromwert bei der Fehlzündungsentscheidung auf geeignete Weise modifiziert oder geändert werden, abhängig von dem Motorbetriebszustand D.

Im Zusammenhang mit der Ionenstromermittlung wird allerdings darauf hingewiesen, daß eine Möglichkeit besteht, daß Rauschen beim Treiben der Zündspule erzeugt wird, und dem ermittelten Ionenstrom I überlagert wird. Wenn daher der Ionenstromwert I zu dem Zeitpunkt abgenommen wird, an welchem die Zündspule getrieben wird, so kann eine unerwünschte, fehlerhafte Ermittlung des Ionenstrompegels erfolgen, was zu einer fehlerhaften oder falschen Ermittlung einer Fehlzündung führt, oder andererseits nicht zu einer Ermittlung einer tatsächlich aufgetretenen Fehlzündung. Selbstverständlich kann eine derartige fehlerhafte Ermittlung des Ionenstrompegels zu einer unnötigen Fehlzündungsunterdrückungssteuerung führen, oder dazu, daß die Fehlzündungsunterdrückungssteuerung dann ausgelassen wird, wenn tatsächlich eine Fehlzündung stattfindet.

Wie aus den voranstehenden Ausführungen deutlich wird, treten bei der voranstehend erwähnten Motorsteuervorrichtung, bei welcher ein Fehlzündungsermittlungssignal C über einen Vergleich eines ermittelten Ionenstromsignals mit einem Bezugspegel erfolgt, ohne daß der Taktzeitpunkt zur Abnahme des ermittelten Ionenstromwertes I berücksichtigt wird, die folgenden Probleme auf. Die Verläßlichkeit der Fehlzündungsermittlung ist infolge einer möglichen Überlagerung von Rauschen verschlechtert, welches beim Treiben der Zündspule erzeugt wird, so daß die Fehlzündungsverhütungs- oder -unterdrückungssteuerung auf unnötige Weise durchgeführt wird, oder die Fehlzündungsverhütungssteuerung überhaupt nicht durchgeführt wird, trotz der Tatsache, daß tatsächlich eine Fehlzündung stattfindet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Motorsteuervorrichtung dahingehend zu verbessern, daß der Störeinfluß auf die Ionenstrommessung aufgrund des Zündvorganges der anderen Zylinder vermieden wird.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß die Fehlzündungsermittlungseinrichtung eine Meßwerthalteeinrichtung aufweist, um den gemessenen Wert des Ionenstroms festzuhalten, eine Meßwertleseeinrichtung zum Abnehmen des gemessenen Wertes unmittelbar vor dem Start der elektrischen Energieversorgung einer Zündspule für den zumindest einen Motorzylinder, und eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen des auf diese Weise abgenommenen, gemessenen Wertes mit einem Bezugswert, um hierdurch ein Fehlzündungsermittlungssignal zu erzeugen.

Damit kann das Auftreten oder Nichtauftreten einer Fehlzündung verläßlich festgestellt werden, da der gemessene Ionenstromwert, der den Verbrennungszustand des Motors anzeigt, zur Fehlzündungsentscheidung an einem Zeitpunkt unmittelbar vor dem Start der elektrischen Energieversorgung der Zündspule abgenommen wird, in welchem kein Zündrauschen erzeugt wird.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird zusammen mit der Motorsteuervorrichtung, die voranstehend beschrieben wurde, vorgeschlagen, eine Fenstereinstelleinrichtung zur Verfügung zu stellen, um den gemessenen Wert während eines Zeitraums ungültig zu machen, in welchem eine Zündspule für den zumindest einen Motorzylinder mit Strom versorgt wird.

Mit dieser Anordnung kann das Auftreten oder Nichtauftreten einer Fehlzündung mit hoher Verläßlichkeit und Genauigkeit festgestellt werden, da der gemessene Ionenstromwert, welcher den Verbrennungszustand des Motors anzeigt, an einem Zeitpunkt abgenommen wird, der nicht in den Zündspulenantriebszeitraum fehlt, in welchem eine hohe Wahrscheinlichkeit für die Erzeugung von Rauschen besteht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Anordnung einer Motorsteuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Signalformdiagramm zur Erläuterung des Betriebs eines Fehlzündungsdetektors, der in der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung vorgesehen ist;

Fig. 3 ein Blockschaltbild des Aufbaus einer Motorsteuervorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung;

Fig. 4 ein Signalformdiagramm zur Erläuterung des Betriebs einer Fenstereinstelleinrichtung, die bei der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung vorgesehen ist;

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Motorsteuervorrichtung in bezug auf die vorliegende Erfindung;

Fig. 6 ein Schaltbild eines Ionenstromdetektors, der in der Motorsteuervorrichtung von Fig. 5 vorgesehen ist; und

Fig. 7 ein Signalformdiagramm mit einer Darstellung einer Signalform eines Ionenstroms, der von der Ionenstromermittlungsschaltung von Fig. 6 gemessen wurde.

Fig. 1 zeigt allgemein in Blockform die Anordnung einer Motorsteuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Figur bezeichnen die Bezugszeichen 3A und 32A eine Steuereinheit bzw. einen Fehlzündungsdetektor, welche der Steuereinheit 3 bzw. dem Fehlzündungsdetektor 32 entsprechen, die bereits voranstehend in bezug auf Fig. 5 beschrieben wurden. Die Bezugsziffer 31 bezeichnet eine Steuerparameter-Einstelleinrichtung, die ebenso oder ähnlich aufgebaut ist wie die mit 31 in Fig. 5 bezeichnete. Weiterhin bezeichnen C, TO, D und I ähnliche Signale wie die, die voranstehend im Zusammenhang mit dem Stand der Technik beschrieben wurden. Obwohl dies nicht gezeigt ist, weist nämlich die Motorsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einen Winkelpositionsdetektor auf, verschiedene Motorzustandssensoren und einen Ionenstromdetektor, die ähnlich oder gleich aufgebaut sind wie die, die durch die Bezugsziffern 1, 2 und 20 in Fig. 5 bezeichnet sind, und die ein Bezugspositionssignal TO, ein Motorbetriebszustandsignal D bzw. ein gemessenes Ionenstromsignal I erzeugen. Eine erneute Beschreibung dieser Bauteile und Signale ist daher unnötig. Weiterhin kann der Ionenstromdetektor 20 auf dieselbe Weise ausgeführt sein wie in Fig. 6, wie voranstehend beschrieben.

Eine Fehlzündungsermittlungseinrichtung, die insgesamt durch die Bezugsziffer 32A bezeichnet ist, weist eine Meßwerthalteeinrichtung 33 zum Halten eines gemessenen Ionenstroms I als ein Wert Ih auf, eine Meßwertleseeinrichtung 34 zum Abnehmen des gemessenen Ionenstroms Ih als ein Wert In unmittelbar vor Starten der Stromversorgung zu der Primärwicklung 21a der Zündspule 21 (siehe Fig. 6) für den überwachten Motorzylinder, und einen Komparator 35 zum Vergleichen des abgenommenen Wertes In mit einem Bezugspegel, um hierdurch ein Fehlzündungsermittlungssignal C zu erzeugen. Hierbei kann der Takt zum Starten der Stromversorgung für die Zündspule 21 (also der Stromversorgungsstartzeitpunkt) einer der Motorsteuerparameter Ta sein.

Fig. 2 ist ein Signalformdiagramm zur Erläuterung des Betriebs des Fehlzündungsdetektors 32A und zeigt die Signalformen eines Primärstroms i₁, der zur elektrischen Stromversorgung an die Primärwicklung 21a der Zündspule 21 angelegt wird, einen Zündauslöseimpuls P zum Abschalten eines Leistungstransistors 22 (Fig. 6), um hierdurch den Primärstrom i₁ zu unterbrechen, einen Ionenstrom i, einen Ermittlungswert Th, der sich aus dem Pegelvergleich des Ionenstroms mit einem Schwellenwert Th ergibt, und eines Ermittlungswertes In, der an einem Zeitpunkt tn unmittelbar nach dem Starten der elektrischen Versorgung der Zündspule abgenommen wird.

Der Ermittlungswert Ih, welcher den gemessenen Ionenstrom repräsentiert, wird durch Umwandlung des gemessenen Ionenstroms i in einen Impuls durch dessen Vergleich mit dem Schwellenwert Th gewonnen, und durch Signalformung des auf diese Weise umgewandelten Impulses durch ein Tiefpaßfilter, um Frequenzanteile auszuschalten, die höher sind als eine vorbestimmte Frequenz (beispielsweise 1 kHz). Der Grund für das Ausschalten der hochfrequenten Komponenten durch das Tiefpaßfilter nach der Impulsformung liegt daran, daß fehlerhafte Ausgaben infolge einer Überlagerung elektrischen Rauschens unterdrückt werden sollen, welches bei der Zündung erzeugt wird, und ebenso infolge anderen Störrauschens.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird dem Ionenstrom i an den Zeitpunkten, wenn der Primärstrom i₁ angelegt und unterbrochen wird, Rauschen überlagert. Wie aus der Figur hervorgeht, ist der Rauschpegel höher an dem Zeitpunkt, wenn der Spulenstrom unterbrochen wird, als an dem Zeitpunkt, welcher dem Beginn der Leitung des Primärstroms entspricht.

Hierbei kann die Tiefpaßfilterfunktion in der Meßwerthalteeinrichtung 33 vorgesehen sein, und der gemessene Ionenstromwert Ih wird durch ein Flip-Flop oder einen Zwischenspeicher gehalten, der ein Teil der Meßwerthalteeinrichtung 33 bildet.

Nunmehr erfolgt eine Beschreibung des Betriebsablaufs der Motorsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 2 zusammen mit Fig. 1.

Gewöhnlich wird die Steuerzeitdauer Ta arithmetisch ermittelt durch die Steuerparametereinstelleinrichtung 31, auf der Grundlage des Bezugspositionssignals TO und des Motorbetriebszustands D, wie voranstehend beschrieben, und durch die Steuerparametereinstelleinrichtung 31 in Reaktion auf den Eingang des Fehlzündungsermittlungssignals C korrigiert.

Andererseits hält die Meßwerthalteeinrichtung 33, die in dem Fehlzündungsdetektor 32a vorgesehen ist, den Impuls, der den hohen Pegel "H" angenommen hat, wenn der Ionenstrom i den Schwellenwertpegel TH überschritt, als den ermittelten Ionenstromwert Ih, der über das Tiefpaßfilter ausgegeben werden soll, während die Meßwertleseeinrichtung 34 den ermittelten Ionenstromwert In abnimmt, der von der Meßwerthalteeinrichtung 33 gehalten wird, in einem vorhergehenden Verbrennungszyklus an einem Zeitpunkt tn unmittelbar vor dem Start der elektrischen Stromversorgung oder Energieversorgung der Zündspule 21 für einen darauffolgenden Verbrennungstakt des betreffenden Zylinders.

Da der Zeitpunkt tn zum Lesen oder Abnehmen des ermittelten Ionenstromwertes In im wesentlichen mit dem Zeitpunkt zum Starten der Stromversorgung für die Zündspule zusammenfällt, ist es nicht erforderlich, den Takt tn getrennt einzustellen.

An dem Zeitpunkt tn unmittelbar vor dem Start der elektrischen Energieversorgung oder Stromversorgung für die Zündspule kann kein Rauschen erzeugt werden. Daher kann das Problem der Rauschüberlagerung des gemessenen Ionenstromwertes In, so wie dieser abgenommen wurde, vermieden werden. Nach der Abnahme des ermittelten Stromwertes In wird die Meßwerthalteeinrichtung 33 zurückgesetzt.

Der abgenommene, gemessene Stromwert In wird durch den Komparator 35 mit dem Bezugspegel verglichen. Wenn der ermittelte Wert In kleiner als der Bezugspegel ist, dann erfolgt eine Entscheidung, daß eine Fehlzündung während des vorherigen Verbrennungstaktes stattgefunden hat, und dies führt dazu, daß ein Fehlzündungsermittlungssignal C erzeugt wird.

In Reaktion auf die Eingabe des Fehlzündungsermittlungssignals C korrigiert die Steuerparametereinstelleinrichtung 31 den oder die Steuerparameter Ta für den Motorzylinder, für welchen das Auftreten der Fehlzündung festgestellt wurde, so daß dies unterdrückt werden kann. Wenn allerdings die Fehlzündung dennoch nicht verhindert werden kann, wird die Brennstoffeinspritzung für den fehlzündenden Zylinder unterbrochen, um hierdurch einen Ausstoß einer unverbrannten Gasmischung zu verhindern (also von Gas, welches nicht verbrannt wurde).

Wie aus den voranstehenden Ausführungen deutlich wird, kann das Fehlzündungsermittlungssignal C mit einem hohen Grad an Verläßlichkeit durch eine einfache Anordnung einer Entscheidungslogik erzeugt werden, infolge der Fehlzündungsermittlung auf der Grundlage des gemessenen Ionenstromwertes In, der an einem Zeitpunkt tn unmittelbar vor dem Start der Energieversorgung der Zündspule abgenommen wird.

Zwar wurde beschrieben, daß der gemessene Ionenstrom In als ein Impulsstrom abgenommen wird, als Ergebnis der Signalformung, jedoch kann auch ein Spitzenhaltewert oder ein integrierter Wert des Ionenstroms Ih mit im wesentlichen derselben Wirkung eingesetzt werden, wie voranstehend erläutert. In jedem Fall wird die Meßwerthalteeinrichtung 33 gesetzt (also deren Haltefunktion freigeschaltet), nach jeder Zündung, und rückgesetzt (also gesperrt) während eines Zeitraums von der Abnahme des in ihr gehaltenen Wertes bis zu einem Zeitpunkt, an welchem sie erneut nach der nächstfolgenden Zündung gesetzt wird.

Im Falle der voranstehend beschriebenen Ausführungsform wird die Rauschüberlagerung des gemessenen Ionenstromwertes In dadurch ausgeschaltet, daß der Zeitpunkt zur Abnahme des gemessenen Ionenstromwertes In auf den Zeitpunkt tn gesetzt wird, der unmittelbar dem Start der elektrischen Energieversorgung (also dem Einschalten) der Zündspule vorgeht. Gemäß einer weiteren Zielrichtung der Erfindung wird vorgeschlagen, ein Fenster für den gemessenen Ionenstromwert I einzustellen, welcher dem Fehlzündungsdetektor 32 eingegeben wird, um hierdurch den gemessenen Ionenstromwert I während eines Zeitraums ungültig zu machen, in welchem möglicherweise dem Ionenstrom I Rauschen überlagert sein kann.

Fig. 3 ist ein Blockschaltbild der Anordnung der Motorsteuervorrichtung gemäß diesem weiteren Aspekt der Erfindung. In dieser Figur bezeichnet die Bezugsziffer 3B eine Steuereinheit entsprechend der in Fig. 1 gezeigten Steuereinheit 3A.

Die Motorsteuervorrichtung umfaßt eine Fenstereinstelleinheit oder -einrichtung 36, um den gemessenen Ionenstromwert I während eines Zeitraums ungültig zu machen, in welchem die Zündspule für den betreffenden Motorzylinder betrieben wird. Genauer gesagt, ist die Fenstereinstelleinrichtung so ausgelegt, daß sie eine Gültigkeitsperiode oder ein Fenster W für den gemessenen Ionenstromwert I einstellt, welcher dem Fehlzündungsdetektor 32 zugeführt wird, auf der Grundlage der Steuerparameter Ta einschließlich der Zündspulenantriebsperiode, um hierdurch den gemessenen Ionenstromwert I für einen vorbestimmten Zeitraum zu maskieren, welcher den Antriebszeitraum der Zündspule 21 abdeckt.

Fig. 4 ist ein Signalformdiagramm zur Erläuterung des Betriebs der Fenstereinstelleinrichtung 36 und zeigt Signalformen eines Stroms i₁, der durch die Primärwicklung 21a der Zündspule 21 fließt, eines Ionenstroms i und eines Fensters W, aufgetragen gegen die Zeit.

Wie aus Fig. 4 hervorgeht, ist Rauschen dem Ionenstrom i an den Zeitpunkten überlagert, an welchen die Energieversorgung (das Einschalten) der Zündspule gestartet wird, und an den Zeitpunkten, an denen ihre Energieversorgung unterbrochen wird (Abschalten). Daher wird das Fenster W so eingestellt, daß es eine vorbestimmte Zeitdauer oder Periode maskiert, welche den Zündspulenantriebszeitraum abdeckt.

Durch Abnehmen des gemessenen Ionenstromwertes I für die Fehlzündungsentscheidung während des Zeitraums, der dem Fenster W entspricht, kann der Fehlzündungsdetektor 32 des Fehlzündungsermittlungssignals C auf der Grundlage des gemessenen Ionenstroms I erzeugen, ohne durch Rauschen beeinflußt zu werden.

Der Fehlzündungsdetektor 32A einschließlich der in Fig. 1 gezeigten Leseeinrichtung 34 für den gemessenen Ionenstrom kann mit der Fenstereinstelleinrichtung 36 gemäß dem weiteren Aspekt kombiniert werden. In diesem Fall kann die Verläßlichkeit der Fehlzündungsermittlung weiter erhöht werden.

Claims

1. Motorsteuervorrichtung mit:
einer Winkelpositions-Ermittlungseinrichtung (1) zur Erzeugung eines Bezugspositionssignals (TR), welches einen vorbestimmten Kurbelwinkel jedes Zylinders des Motors synchron zu dessen Drehung repräsentiert;
zumindest einer Sensoreinrichtung (2) zur Erfassung eines Betriebszustandes (D) des Motors;
einer Ionenstrommeßeinrichtung (3) zur Messung eines Ionenstroms (I) in zumindest einem der Motorzylinder;
einer Fehlzündungsermittlungseinrichtung (32A) zur Erzeugung eines Fehlzündungsermittlungssignals (C) auf Grundlage des gemessenen Ionenstroms (I), welches das Auftreten einer Fehlzündung in dem zumindest einem Motorzylinder anzeigt; und
einer Motorsteuerparameter-Einstelleinrichtung (31) zur Einstellung eines Steuerparameters (T_a) für den Motor auf der Grundlage des Bezugspositionssignals (TR) und des Motorbetriebszustandes (D), wobei die Motorsteuerparameter-Einstelleinrichtung (31) so betreibbar ist, daß sie den Steuerparameter (T_a) auf der Grundlage des Fehlzündungsermittlungssignals (C) korrigiert;
dadurch gekennzeichnet, daß
die Fehlzündungsermittlungseinrichtung (32A) umfaßt:

- eine Ermittlungswert-Halteeinrichtung (33) zum Halten eines aus dem gemessenen Ionenstrom (I) ermittelten Wertes des Ionenstroms (I_h);
- eine Ermittlungswert-Leseeinrichtung (34) zum Abnehmen des ermittelten Wertes des Ionenstroms (I_h) unmittelbar vor dem Start (t_n) der folgenden elektrischen Energieversorgung der Zündspule für den zumindest einen Motorzylinder als einen abgenommenen Wert des Ionenstroms (I_n); und
- eine Vergleichseinrichtung (35) zum Vergleichen des abgenommenen Wertes des Ionenstromes (I_n) mit einem Bezugswert, um dadurch das Fehlzündungsermittlungssignal (C) zu erzeugen, wenn der abgenommene Wert des Ionenstroms (I_n) kleiner als der Bezugswert ist.

2. Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Ermittlungswert-Halteeinrichtung (33) einen Tiefpaßfilter zum Ausschalten von Frequenzkomponenten des ermittelten Wertes des Ionenstroms (I_h) umfaßt, die höher als eine vorbestimmte Frequenz sind.

3. Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der ermittelte Wert des Ionenstroms (I_h) aus Vergleich des gemessenen Ionenstroms (I) mit einem vorbestimmten Schwellwert (T_h) ermittelt ist.

4. Motorsteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Zeitpunkt zum Abnehmen (t_n) des ermittelten Wertes des Ionenstroms (I_h) durch einen Takt zum Starten der Sromversorgung der Zündspule für den zumindest einen Motorzylinder bestimmt ist.

5. Motorsteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fenstereinstelleinrichtung (36) vorhanden ist, um den gemessenen Ionenstrom während eines Zeitraums ungültig zu machen, in welchem eine Zündspule für den zumindest einen Motorzylinder mit Energie versorgt wird.