DE4305185C2 - Steuervorrichtung für Brennkraftmaschinen mit einer Zündspulen-Diagnosefunktion - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine bzw. eines Verbrennungsmotors (der nachstehend einfach als Motor bezeichnet ist), durch Korrektur von Steuerparametern auf der Grundlage eines ermittelten Wertes eines Ionenstroms, der innerhalb eines Motorzylinders in einem Verbrennungszyklus erzeugt wird. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Motorsteuervorrichtung, die mit einer Funktion zur Durchführung einer Entscheidung bezüglich des Auftretens eines nicht normalen Zustands in einer Zündspule mit hoher Verläßlichkeit versehen ist.

Bei einem Motor, der eine von mehreren Motorzylindern angetriebene Kurbelwelle und eine mit der Kurbelwelle gekoppelte Nockenwelle aufweist, wird ein Bezugspositionssignal, welches synchron zur Drehung des Motors erzeugt wird, zur Ermittlung verschiedener Zeitpunkte für die Motorsteuerungen verwendet, wie beispielsweise eines Zündzeitpunkts, eines Brennstoffeinspritzzeitpunkts usw. Zu diesem Zweck ist eine Winkelpositions-Erfassungseinrichtung, die zur Erzeugung eines Bezugspositionssignals dient, auf der Kurbelwelle oder der Nockenwelle in einer derartigen Position angebracht, daß das erzeugte Bezugspositionssignal eine vorbestimmte Bezugsposition angibt, welche einem vorbestimmten Kurbelwinkel entspricht (also einem Drehwinkel der Kurbelwelle).

Wenn innerhalb eines Motorzylinders in dem Zündzyklus eine Fehlzündung auftaucht, also eine nicht ordnungsgemäße Explosion oder Verbrennung, so tritt nach Ablauf des Zündzyklus eine nicht normale Explosion auf, die als Nachbrennen bezeichnet wird und die zu einer Beschädigung des Motorzylinders und/oder der Beschädigung eines Katalysators führen kann, der zur katalytischen Behandlung der Auspuffgase verwendet wird, und zwar infolge des Kontakts mit einem unverbrannten Gas (also einer Luft/Brennstoff-Mischung, die nicht verbrannt wurde). Bezüglich derartiger Umstände wurden bislang verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen und eingesetzt, um die Fehlzündungen zu vermeiden, und hierdurch den Motor und den Katalysator zu schützen.

Zum besseren Verständnis des zur Erfindung gehörenden Standes der Technik wird eine bekannte Motorsteuervorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Fig. 3 ist ein Funktions-Blockschaltbild und zeigt die allgemeine Anordnung einer konventionellen Motorsteuervorrichtung.

In der Figur bezeichnet die Bezugsziffer 1 eine Winkelpositions-Erfassungseinrichtung, die gewöhnlich durch eine Zahnscheibe ausgebildet ist, die so auf einer Nockenwelle angebracht ist, daß sie sich zusammen mit dieser dreht, und durch einen Sensor, welcher der Scheibe gegenüberliegend angeordnet ist, um synchron zur Drehung des Motors ein impulsartiges Bezugspositionssignal T_Θ in einer Bezugsposition zu erzeugen, welche einem vorbestimmten Kurbelwinkel für den zugeordneten Zylinder entspricht. Gewöhnlich wird die Bezugsposition auf B 75° (also auf eine Position, die 75° vor dem oberen Totpunkt liegt) oder auf B 5° eingestellt. Die Bezugsziffer 2 bezeichnet zusammen mehrere Sensoren, die zur Aufnahme verschiedener Motorbetriebs-Zustandsinformationen D dienen, wie beispielsweise eines Einlaßluftflusses (oder eines Öffnungsgrades eines Drosselventils) zur Anzeige einer Belastung des Motors, einer Drehzahl (Umdrehungen pro Minute) des Motors, einer Einlaßlufttemperatur und so weiter. Weiterhin ist eine Ionenstrom- Erfassungseinrichtung 20 vorgesehen, um einen Ionenstrom I zu ermitteln, der unmittelbar nach der Verbrennung innerhalb des zugehörigen Motorzylinders erzeugt wird. Der ermittelte Ionenstromwert I wird dazu eingesetzt, den Verbrennungszustand innerhalb des zugehörigen Motorzylinders festzustellen oder zu ermitteln. Die Bezugsziffer 3 bezeichnet insgesamt eine Steuereinheit, die üblicherweise durch einen Mikrocomputer ausgebildet ist und welche eine Motorsteuerparameter- Einstelleinrichtung 31 aufweist, um auf der Grundlage des Bezugspositionssignals T_Θ und der Motorbetriebs- Zustandsinformation oder der entsprechenden Signale D, die voranstehend erwähnt wurden, arithmetisch einen Steuerparameter Ta für jeden Motorzylinder festzulegen. Die Steuerparameter-Einstelleinrichtung 31 umfaßt eine Fehlzündungs-Ermittlungseinrichtung, um das Auftreten einer Fehlzündung auf der Grundlage des Bezugspositionssignals T_Θ und des ermittelten Ionenstromwertes I festzustellen. Die Motorsteuerparameter-Einstelleinrichtung 31 ist so ausgelegt, daß sie als den Motorsteuerparameter Ta ein Steuertaktsignal erzeugt, welches beispielsweise dem Zündzeitpunkt entspricht, und auf der Grundlage eines Fehlzündungs-Erfassungssignals, welches dann erzeugt wird, wenn der ermittelte Ionenstromwert I einen Fehlzündungspegel anzeigt, gleichzeitig eine Fehlzündungsunterdrückungsverarbeitung durchführt (beispielsweise eine Steuerung der nächsten Zündung des Motorzylinders, in welchem die Fehlzündung stattfand). Als Motorsteuerparameter Ta läßt sich nicht nur der Zündzeitpunkt angeben, sondern lassen sich auch andere unterschiedliche Parameter angeben, wie beispielsweise der Brennstoffeinspritzzeitpunkt, die Einschalt/Ausschalttaktung der Zündspule, und so weiter.

Fig. 4 ist ein Schaltbild mit einer Darstellung der Schaltungsausbildung der Ionenstrom-Erfassungseinrichtung 20. Wie aus dieser Figur hervorgeht, ist die Ionenstrom- Erfassungseinrichtung oder -schaltung 20 ausgebildet durch eine Zündspule 21 mit einer Primärwicklung 21a und einer Sekundärwicklung 21b, einen Leistungstransistor 22 zur Unterbrechung eines Primärstroms 11, der durch die Primärwicklung 21a fließt, in Reaktion auf einen Zündimpuls (Zündungstriggerimpuls) P, der entsprechend einem Zündtakt erzeugt wird, eine an die Sekundärwicklung 21b angeschlossene Zündkerze 23 zur Erzeugung eines Funkens mit Hilfe einer elektrischen Entladung, die durch eine in der Sekundärwicklung 21b erzeugte Hochspannung hervorgerufen wird, eine Gleichspannungsversorgung 24, um als einen Ionenstrom I derartige Ionen abzuziehen, die durch die explosive Verbrennung hervorgerufen werden, die durch die Funkenentladung in der Zündkerze 23 ausgelöst wird, einen Widerstand 25, der zwischen die Gleichspannungsquelle 24 und die Sekundärwicklung 21b geschaltet ist, um den Ionenstrom I in ein Spannungssignal umzuwandeln, und eine Ausgangsklemme 26 zur Ausgabe des Spannungssignals (welches nachstehend auch als das Ionenstromsignal bezeichnet wird), welches den Ionenstrom I anzeigt.

Die Gleichspannungsquelle 24, der Widerstand 25 und die Ausgangsklemme 26, die an der Sekundärseite der Zündspule 21 vorgesehen sind, bilden die Ionenstrom- Erfassungseinrichtung 20A (Fig. 3) zur Erzeugung des Ionenstromsignals I, welches in demzugehörigen Motorzylinder erfaßt wurde. Darüber hinaus dient die Gleichspannungsversorgung 24 als Spannungsquelle zum Anlegen einer konstanten Vorspannung mit positiver oder Plus-Polarität an die Zündkerze 23.

Fig. 5 ist ein Signalformdiagramm mit einer Darstellung einer Signalform des Ionenstroms I. Wie aus dieser Figur hervorgeht, nimmt der Ionenstrom (der eine negative oder Minus-Polarität aufweist) I nach der Explosion, die durch die Funkenentladung ausgelöst wurde, die an der Zündkerze 23 nach Unterbrechung des Primärstroms i₁ in Reaktion auf den Zündimpuls P erzeugt wurde, in der Nähe des Kurbelwinkels A 10° (10° nach dem oberen Totpunkt) einen Maximalpegel an. Nebenbei wird darauf hingewiesen, daß infolge der Induktivität der Sekundärwicklung 21b der Zündspule unmittelbar nach Unterbrechung des Primärstroms 11 üblicherweise Rauschen mit einer dreimal so hohen Amplitude wie der maximale Ionenstrompegel erzeugt wird. Dieses Rauschen wird durch eine (nicht dargestellte) Freilaufdiode eliminiert, die über die Sekundärwicklung 21b geschaltet ist.

Nachstehend erfolgt eine Beschreibung des Betriebs der Motorsteuervorrichtung von Fig. 3 unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5.

Gewöhnlich stellt die Motorsteuerparameter- Einstelleinrichtung 31 den Zündtakt (also den Zündzeitpunkt) in bezug auf die Bezugsposition ein, welche einer ansteigenden Flanke oder abfallenden Flanke des Bezugspositionssignals T_Θ entspricht, und legt den Zündzeitpunkt durch Untersuchung eines Kennlinienfeldes oder einer Tabelle so fest, daß dieser optimal für den momentan vorherrschenden Motorbetriebszustand ist, der durch das Signal D repräsentiert wird, um hierdurch als den Steuerparameter Ta eine Steuerzeit oder Steuerperiode auszugeben, welche zwischen der Bezugsposition und dem Zündzeitpunkt liegen soll.

Andererseits legt die Fehlzündungs-Erfassungsschaltung, die in der Steuerparameter-Einstelleinrichtung 31 vorgesehen ist, den Verbrennungszustand innerhalb des zugehörigen Motorzylinders in jedem Zündzyklus auf der Grundlage des Bezugspositionssignals T_Θ und des ermittelten Ionenstromsignals I fest, um hierdurch ein Fehlzündungs-Erfassungssignal zu dem zugeordneten Zylinder zu erzeugen, wenn das unmittelbar nach dem Verbrennungshub erzeugte, festgestellte Ionenstromsignal I kleiner als ein vorbestimmter Bezugspegel ist (der üblicherweise entsprechend dem Maximalpegel eingestellt wird). Die Motorsteuerparameter-Einstelleinrichtung 31 reagiert auf das Fehlzündungs-Erfassungssignal so, daß sie den Steuerparameter Ta für den Motorzylinder korrigiert, in welchem eine Fehlzündung stattgefunden hat, so daß ein weiteres Auftreten einer Fehlzündung in diesem Zylinder unterdrückt werden kann. Zu diesem Zweck kann die Zündsteuerung erneut durchgeführt werden oder, alternativ hierzu, kann die Zündenergie dadurch erhöht werden, daß der Zeitraum der elektrischen Leitung des Primärstroms 11 durch die Primärwicklung 21a der Zündspule 21 verlängert wird. Wenn zum selben Zweck die Brennstoffeinspritzsteuerung durchgeführt wird, kann darüber hinaus der Einspritzzeitraum vergrößert werden, um entsprechend das Luft/Brennstoff-Gemisch anzureichern. Falls die Fehlzündungsanfälligkeit durch die Korrektur des Steuerparameters Ta, wie voranstehend erwähnt, noch nicht verbessert wurde, so wird die Brennstoffeinspritzung zu dem Motorzylinder, welcher an der Fehlzündung leidet, unterbrochen, um hierdurch den Ausstoß des unverbrannten Gases zu verhindern und so den Katalysator gegen Beschädigungen zu schützen.

Wenn der Leistungstransistor 22 in Reaktion auf den Zündimpuls P in dem Zündzyklus ausgeschaltet wird, wird im allgemeinen eine Hochspannung negativer Polarität über die Zündkerze 23 angelegt, die an die Sekundärwicklung 21b der Zündspule 21 angeschlossen ist, und dies führt dazu, daß zwischen einem Elektrodenpaar der Zündkerze 23 eine elektrische Entladung auftritt, um die Gasmischung zu entzünden, welche dann explosionsartig verbrennt. Zu diesem Zeitpunkt werden infolge einer Ionisation, die als Begleiterscheinung der explosiven Verbrennung auftritt, innerhalb des Motorzylinders Ionen erzeugt. Nach der Explosion dient die Zündkerze 23, an welche eine Vorspannung von der Gleichspannungsversorgung 24 angelegt wird, als Elektrodeneinrichtung zur Erfassung des Ionenstroms I.

Die Elektronen innerhalb des Motorzylinders, die infolge der Ionisationen auftreten, werden unter der Wirkung des elektrischen Feldes der Vorspannung positiver Polarität, welche von der Gleichspannungsversorgung 24 geliefert wird, zu einer Bewegung veranlaßt und rufen einen Anstieg des Ionenstroms I hervor, der dann durch den Widerstand 25 in ein Spannungssignal umgewandelt wird, welches von der Ausgangsklemme 26 als das Ionenstromsignal I ausgegeben werden soll. Daher ist es durch Überprüfung des Pegels des Ionenstromsignals I möglich, eine Entscheidung zu treffen, ob die Verbrennung in dem Motorzylinder in dem Zündzyklus stattgefunden hat oder nicht.

Allerdings wird in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, daß bei der Durchführung der Entscheidung beträchtliche Schwierigkeiten diesbezüglich auftreten, ob die festgestellte Fehlzündung einer Fehlfunktion der Zündspule 21 oder einer Fehlfunktion der Zündkerze 23 zuzuschreiben ist. Hierbei wurde bereits eine Anordnung vorgeschlagen, in welcher eine (nicht gezeigte) Schaltung zur Erfassung des Primärstroms 11 der Zündspule vorgesehen ist, wobei solange, wie festgestellt wird, daß der Primärstrom 11 eine Größe aufweist, die einen vorbestimmten Wert übersteigt, eine Entscheidung getroffen wird, daß die Zündspule 21 normal arbeitet. Allerdings läßt sich mit einer derartigen Anordnung trotz der Tatsache, daß der Sekundärstrom 12 tatsächlich an der Zündung teilnimmt, kein nicht normaler oder anormaler Zustand an der Sekundärseite der Zündspule 21 feststellen, und dies bedeutet wiederum, daß eine Entscheidung, die mit Hilfe der voranstehend erwähnten Anordnung getroffen wird, nur wenig verläßlich ist.

Wie aus der voranstehenden Bewertung deutlich wird, fehlt bei der bislang bekannten Motorsteuervorrichtung eine Einrichtung zur Ermittlung eines nicht normalen Zustands der Zündspule mit hoher Verläßlichkeit, und daher besteht bei diesem Stand der Technik in der Hinsicht ein Problem, daß beim Auftreten einer Fehlzündung keine geeigneten Maßnahmen ergriffen werden können, infolge der geringen Verläßlichkeit der Entscheidung eines abnormen Zustands.

Die US 5 005 547 zeigt eine Vorrichtung zum Einstellen eines richtigen Zündzeitpunkts. Die Vorrichtung weist eine Winkelpositions-Erfassungseinrichtung, Sensoreinrichtungen und eine Ionenstrom- Erfassungseinrichtung auf.

Die DE 25 07 286 B2 zeigt in bezug auf das Erfassen eines nicht normalen Arbeitens einer Zündspule das Erfassen von Anfangsströmen, die einem monostabilen Multivibrator eingegeben wurden, der bei jedem eingegebenen Signal einen Impuls einer vorbestimmten Dauer erzeugt. Eine an den Ausgang des Multivibrators angeschlossene Abfühleinrichtung gibt ein Signal aus, wenn für eine vorbestimmte Zeitdauer kein Signal erzeugt wurde, woraus auf ein nicht normales Arbeiten der Zündspule rückgeschlossen wird.

Ausgehend von der DE 25 07 286 B2 liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Züverlässigkeit der Erfassung einer Abnormität in der Zündspule während eines Betriebszustands des Verbrennungsmotors zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch eine Steuervorrichtung gelöst, wie sie im Anspruch 1 definiert ist. Die abhängigen Ansprüche 2 bis 6 zeigen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Insbesondere zeichnet sich die vorliegende Erfindung dadurch aus, daß ein Feststellen eines nicht normalen Arbeitens der Zündspule durch ledigliches Erfassen und Halten des anfänglichen Ionenstroms erfolgt. Damit ist das Feststellen eines nicht normalen Arbeitens der Zündspule mit weniger Aufwand an Schaltungselementen möglich, als dies beim Stand der Technik der Fall ist. Gemäß der Erfindung wird lediglich der Pegel eines jeweiligen Anfangssignals gehalten, während beim Stand der Technik die jeweils erfaßten Pegel noch in Bezug zueinander gesetzt werden.

Entsprechend der Lehre der vorliegenden Erfindung, die sich in dem Aufbau der voranstehend angegebenen Steuervorrichtung verkörpert, wird das in einer Anfangsphase der explosiven Verbrennung erzeugte Rauschen nicht ausgeschaltet, sondern positiv dazu eingesetzt, ein Zündspulen-Abnormitätsentscheidungssignal abhängig von dem Anfangspegel des Ionenstromsignals zu erzeugen. Die Steuerparameter-Einstelleinrichtung reagiert dann auf das Abnormitätsentscheidungssignal, indem sie dann die geeigneten Maßnahmen zum Schutz des Motors ergreift. Auf diese Weise kann ein wirksamerer Schutz für den Verbrennungsmotor sichergestellt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen sich weitere Vorteile und Merkmale ergeben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Funktions-Blockschaltbild mit einer schematischen und allgemeinen Darstellung einer Anordnung einer Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Signalformdiagramm zur Erläuterung des Betriebs der in Fig. 1 gezeigten Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor;

Fig. 3 ein Funktions-Blockschaltbild mit einer schematischen Darstellung des Aufbaus einer bekannten Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor;

Fig. 4 ein Schaltbild mit einer Darstellung des Aufbaus einer Ionenstrom-Erfassungsschaltung; und

Fig. 5 ein Signalformdiagramm mit einer Darstellung einer typischen Signalform eines Ionenstroms.

Fig. 1 ist ein Funktions-Blockschaltbild, welches schematisch die Anordnung einer Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschreibt. In der Figur bezeichnen die Bezugszeichen 3A und 31A eine Steuereinheit und eine Motorsteuerparameter- Einstelleinrichtung, welche der Steuereinheit 3 bzw. der Motorsteuerparameter-Einstelleinrichtung 31 entsprechen, die voranstehend unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben wurden. Weiterhin sind eine Winkelpositions- Erfassungseinrichtung 1 und verschiedene Sensoren 2 ebenso oder ähnlich aufgebaut wie jene, die durch entsprechende Bezugszeichen in Fig. 3 bezeichnet wurden und die in Zusammenhang mit dem Stand der Technik voranstehend beschrieben wurden. Daher ist eine erneute Schilderung dieser Elemente nicht erforderlich.

Eine Ionenstrom-Erfassungseinrichtung 20A ist in der in Fig. 4 gezeigten Schaltungsanordnung vorgesehen und wurde voranstehend beschrieben. Allerdings wird darauf hingewiesen, daß, anders als bei der konventionellen Ionenstrom-Erfassungsschaltung, bei welcher die Freilaufdiode parallel zur Sekundärwicklung geschaltet ist, um das Rauschen zu eliminieren, wie es voranstehend erläutert wurde, gemäß der Erfindung die Freilaufdiode nicht über der Sekundärwicklung 21b der Zündspule 21 vorgesehen ist.

In Fig. 1 weist die Steuereinheit 3A gemäß der vorliegenden Erfindung zusätzlich zur Steuerparameter- Einstelleinrichtung 31A eine Anfangsstromwert- Halteeinrichtung (32) auf, um einen Anfangsermittlungspegel In eines festgestellten Ionenstroms festzuhalten, sowie eine Zündspulen- Diagnoseeinrichtung 33 zur Erzeugung eines Abnormitätsentscheidungssignals C, welches einen nicht normalen Zustand der Zündspule 20 (Fig. 4) abhängig von dem erfaßten Anfangsermittlungspegel In anzeigt.

Die Steuerparameter-Einstelleinrichtung 31A ermittelt einen nicht normalen Zustand der Zündspule 20 auf der Grundlage des Abnormitätsentscheidungssignals C, um hierdurch die geeigneten Maßnahmen zu treffen, wie beispielsweise die Unterbrechung der Brennstoffeinspritzung für den zugeordneten Zylinder oder dergleichen, so daß eine Fehlzündung unterdrückt wird.

Fig. 2 ist ein Signalformdiagramm, welches typische Signalformen des Primärstroms 11 der Zündspule 21, des Ionenstroms I und des Anfangsermittlungspegels In zeigt. In dieser Figur bezeichnet die Bezugsziffer Vri einen Bezugswert (in der Größenordnung von 5 V) des Ionenstrompegels, auf welchen zu dem Zweck Bezug genommen wird, die Zündung und die Verbrennung zu bestätigen, wogegen ein Bezugszeichen Vrn einen Bezugswert (in der Größenordnung von 150 V) für den Rauschstrom der Anfangsphase bezeichnet; dieser Wert wird zur Diagnose der Funktion der Zündspule eingesetzt.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 1 der Betrieb der Motorsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Vorrichtung im einzelnen beschrieben.

Normalerweise ist die Steuerparameter-Einstelleinrichtung 31A dafür verantwortlich, arithmetisch die Steuerzeit Ta auf der Grundlage des Bezugspositionssignals T_Θ und der Motorbetriebs-Zustandsinformation D festzulegen, und sie führt eine Korrektur des oder der Motorsteuerparameter Ta nach Ermittlung des Auftretens einer Fehlzündung durch, wobei die Ermittlung auf der Grundlage des erfaßten Ionenstroms I erfolgt.

Im einzelnen wird, wenn der ermittelte Ionenstromwert I nach Verstreichen eines vorbestimmten Zeitraums nach dem Verschwinden des Anfangsermittlungspegels In, der unmittelbar nach der Zündung auftritt, den Bezugswert Vri überschreitet, entschieden, daß die Verbrennung normal abgelaufen ist, und andernfalls erfolgt eine Entscheidung, daß eine Fehlzündung stattgefunden hat.

Eine Hochspannung negativer Polarität wird unmittelbar nach Unterbrechung des Stroms, der durch die Primärwicklung 21a der Zündspule 21 fließt, von der Sekundärwicklung 21b über der Zündkerze 23 angelegt. In diesem Fall tritt infolge der Induktivität der Sekundärwicklung 21b eine Spannung positiver Polarität an der Zündkerze auf. Daher wird ein Strom zum Fluß durch die Sekundärwicklung 21b über den Widerstand 25 von der Gleichspannungsquelle 25 in derselben Richtung wie der Ionenstrom I gezwungen, was zu der Erzeugung eines Spannungssignals I führt, dessen Wert dreimal so hoch wie der Maximalwert des Spannungssignals ist, welches den eigentlichen Ionenstrom I von der Ausgangsklemme 26 repräsentiert.

Zu diesem Zeitpunkt hält die Anfangsstrom- Halteeinrichtung 32 ein Signal mit dem Pegel "H" als Ursprungsermittlungspegel bzw. Anfangsermittlungspegel In, wenn der Anfangsphasenstromwert I, der unmittelbar nach der Zündung festgestellt wurde, den Bezugwert Vrn erreicht oder überschritten hat.

Die Zündspulen-Diagnoseeinrichtung 33 holt sich den Anfangsermittlungspegel In nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeit vor dem darauffolgenden Zündzeitpunkt, während sie gleichzeitig den Anfangermittlungspegel In zurücksetzt, der in der Erfassungswert-Halteeinrichtung 32 gehalten wird, um hierdurch eine darauffolgende Ermittlung des Anfangsstrompegels In zu ermöglichen.

Wenn der auf diese Weise erlangte Anfangsermittlungspegel In anzeigt, daß das Anfangsphasenrauschen den Bezugswert Vrn überschreitet, so wird festgelegt, daß die Zündspule 21 normal arbeitet. Andernfalls wird das Abnormitätsentscheidungssignal C erzeugt und der Steuerparameter-Einstelleinrichtung 31A eingegeben, es sei denn, daß der Anfangsermittlungspegel In anzeigt, daß das Anfangsphasenrauschen nicht den Bezugswert Vrn erreicht hat.

In Reaktion auf die Eingabe des Abnormitätsentscheidungssignals C, welches das Auftreten eines nicht normalen Zustands in der Zündspule 21 anzeigt, unterbricht die Steuerparameter- Einstelleinrichtung die Brennstoffeinspritzung zu dem Zylinder, in welchem eine Fehlzündung stattgefunden hat, oder hält die Brennstoffeinspritzung an, um hierdurch ein Ausstoßen des unverbrannten Gases zu verhindern, da das Auftreten der Fehlzündung nicht mehr durch die Korrektur des Steuerparameters Ta unterdrückt werden kann, wenn ein nicht normaler Zustand der Zündspule ermittelt wird.

Auf diese Weise kann eine Entscheidung, ob die Fehlzündung einem nicht normalen Zustand der Zündspule 21 zuzuschreiben ist oder nicht, auf der Grundlage des ermittelten Ionenstromsignals I erfolgen, nämlich durch einen Vergleich mit dem Bezugswert Vrn für den Anfangsermittlungspegel In und den Bezugswert Vri zur Ermittlung eines Maximalwerts des eigentlichen Ionenstromwertes I. Solange das Anfangsphasenrauschen den Bezugspegel Vr übersteigt, wobei der Anfangsermittlungspegel auf den Pegel "H" eingestellt ist, bedeutet dies daher, daß die Zündspule an keinem nicht normalen Verhalten leidet. Wenn in diesem Zustand der eigentliche Ionenstrom I den Bezugswert Vri nicht überschreitet, so bedeutet dies, daß infolge eines nicht normalen Verhaltens in der Zündkerze eine Fehlzündung stattgefunden hat. Wenn auf einen nicht normalen Zustand der Zündkerze 23 entschieden wird, so werden geeignete Maßnahmen unternommen, wie beispielsweise eine Erhöhung der Brennstoffmenge, die in den zugeordneten Zylinder eingespritzt werden soll, oder dergleichen, wogegen dann, wenn ein nicht normaler Zustand der Zündspule 21 ermittelt wird, andere geeignete Maßnahmen ergriffen werden, wie beispielsweise eine Unterbrechung der Brennstoffeinspritzung für den zugeordneten Zylinder.

In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß der Pegel des Ionenstromsignals I abhängig von den Motorbetriebszuständen D unterschiedlich sein kann. Daher ist die Verläßlichkeit der Fehlzündungsermittlung gering, wenn man sich, wie im Falle der konventionellen Fehlzündungs-Ermittlungsvorrichtung, nur auf den Bezugswert Vri verläßt. Wird jedoch der Bezugswert Vrn für den Anfangsermittlungspegel In in der Fehlzündungsentscheidung berücksichtigt, so kann deren Verläßlichkeit trotz der Variationen der Motorbetriebszustände D wesentlich erhöht werden. Nebenbei wird darauf hingewiesen, daß infolge der Tatsache, daß die existierende Ionenstrom- Erfassungseinrichtung 20A zur Ermittlung des Verbrennungszustandes dazu verwendet werden kann, die Erfindung in die Praxis umzusetzen, die Hardware- Anordnung nicht wesentlich komplizierter wird.

Im Falle der voranstehend beschriebenen Ausführungsform ist die Ermittlungswert-Halteeinrichtung 32 dazu bestimmt, das Signal mit dem Pegel "H" als den Anfangsermittlungspegel In zu halten, wenn der Bezugswert Vrn überschritten wird. Allerdings kann die Ermittlungswert-Halteeinrichtung 32 auch so ausgelegt sein, daß sie einen Spitzenwert des Anfangsphasenrauschens hält. In diesem Fall kann der Vergleich des Anfangsphasenrauschens mit dem Bezugswert Vrn durch die Zündspulen-Diagnoseeinrichtung 33 durchgeführt werden.

Zwar wird die Gleichspannungsquelle 24 als Quelle für die Ionenstromvorspannung verwendet, jedoch läßt sich ebenfalls eine andere Vorspannungseinrichtung einsetzen, wie beispielsweise ein Kondensator oder dergleichen.

Aus der voranstehenden Erläuterung wird deutlich, daß gemäß der Erfindung eine Motorsteuervorrichtung zur Verfügung gestellt wird, welche durch eine einfache und kostengünstige Anordnung das Auftreten eines nicht normalen Zustands in der Zündspule mit hoher Verläßlichkeit feststellen kann.

Zwar wurde die Erfindung anhand ihrer bevorzugten Ausführungsformen beschrieben, jedoch wird darauf hingewiesen, daß in dieser Hinsicht zahlreiche Abänderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Wesen und Umfang der Erfindung abzuweichen, welche sich aus der Gesamtheit der vorliegenden Anmeldeunterlagen ergeben. Sämtliche derartige Modifikationen sollen von dem Schutzumfang der Patentansprüche umfaßt sein.

Claims (6)

1. Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit
einer Winkelpositions-Ermittlungseinrichtung (1) zur Erzeugung eines Bezugspositionssignals (T_Θ) entsprechend einem vorbestimmten Kurbelwinkel eines Motorzylinders synchron zur Drehung des Motors;
einer Sensor-Einrichtung (2) zur Aufnahme mehrerer Motorbetriebszustandsinformationen (D);
einer Ionenstrom-Ermittlungseinrichtung (20A), die an eine Sekundärwicklung (21b) einer Zündspule (21) angeschlossen ist, um einen in dem Motorzylinder in jedem Verbrennungszyklus erzeugten Tonenstrom zu erfassen und ein entsprechendes Ionenstromsignal (I) auszugeben; und
einer Steuereinheit (3A), die folgendes aufweist:

• 1. eine Anfangspegel-Halteeinrichtung (32), die auf der Grundlage des Ionenstromsignals (I) einen Anfangspegel (In) des Ionenstromsignals (I) hält;
• 2. eine Zündspulen-Diagnoseeinrichtung (33), die ein Abnormitätssignal (C) auf der Grundlage des gehaltenen Anfangspegels (In) und der Motorbetriebszustandsinformationen (D) erzeugt; und
• 3. eine Steuerparameter-Einstelleinrichtung (31A), die einen Motorsteuerparameter (Ta) auf der Grundlage des Bezugspositionssignals (T_Θ), der Motorbetriebszustandsinformationen (D) und des Ionenstromsignals (I) einstellt, wobei sie den Motorsteuerparameter (Ta) auf der Grundlage des Abnormitätssignals (C) korrigiert,

wobei die Zündspulen-Diagnoseeinrichtung (33) den gehaltenen Anfangspegel mit einem ersten Bezugssignal (Vrn) vergleicht und dann, wenn er das erste Bezugssignal überschreitet, den Anfangspegel auf einen ersten Wert einstellt, der einen normalen Zustand der Zündspule (21) anzeigt, und dann, wenn er das erste Bezugssignal (Vrn) nicht überschreitet, den Anfangspegel auf einen zweiten Wert einstellt, der einen nicht normalen Zustand der Zündspule (21) anzeigt.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Anfangspegel- Halteeinrichtung (32) gehaltene Anfangspegel ein Anfangsphasenrauschen repräsentiert, das von der Zündspule (21) nach der Unterbrechung ihres Primärstroms (i₁) erzeugt wird.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerparameter- Einstelleinrichtung (31A) eine Fehlzündungs- Ermittlungseinrichtung umfaßt, um das Ionenstromsignal (I) mit einem zweiten Bezugspegel (Vri) zu vergleichen, um hierdurch ein Fehlzündungssignal zu erzeugen, welches das Auftreten einer Fehlzündung in dem zugehörigen Motorzylinder anzeigt, es sei denn, daß das Ionenstromsignal (I) den zweiten Bezugspegel (Vri) überschreitet.

4. Steuervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerparameter-Einstelleinrichtung (31A) die Brennstoffeinspritzung zu dem zugeordneten Motorzylinder in Reaktion auf den Anfangspegel (In) mit dem zweiten Wert unterbricht.

5. Steuervorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerparameter- Einstelleinrichtung (31A) in Reaktion auf das Ionenstromsignal (I) mit einem Pegel unter dem zweiten Bezugspegel (Vri) zumindest einen der Motorsteuerparameter (Ta) korrigiert.

6. Steuervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorsteuerparameter (Ta) einen Brennstoffeinspritzpunkt, einen Zündspulenzündzeitpunkt, ein Luft/Brennstoffverhältnis und eine Dauer der elektrischen Stromversorgung der Zündspule (21) umfassen.