DE69628770T2

DE69628770T2 - Vor-Zündungserfassungssystem

Info

Publication number: DE69628770T2
Application number: DE69628770T
Authority: DE
Inventors: Katsushi Toyota-shi Hashizume; Kazuhisa Toyota-shi Mogi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1995-03-23
Filing date: 1996-03-21
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2016-03-22
Also published as: EP0733891A3; DE69615595D1; EP1098184B1; DE69615595T2; DE69625832D1; US5632247A; EP0733891A2; EP1098185A1; EP1098185B1; DE69628770D1; JPH08319931A; JP3082634B2; EP0733891B1; EP1098184A1; DE69625832T2

Description

1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft ein Vorzünderfassungssystem und ein Verfahren in einem Verbrennungsmotor und, spezieller, ein Vorzünderfassungssystem und ein Verfahren, die fähig sind, eine Vorzündungsbedingung schnell zu erfassen.
2. Beschreibung des Standes der Technik
In einem Verbrennungsmotor ist Vorzündung bzw. Frühzündung ein Phänomen, bei dem Restwärme, die eine Zündkerze oder eine Ablagerung in einem Zylinder aufweist, eine heisse Stelle erzeugt, die das Luftkraftstoffgemisch veranlasst, spontan während des Konpressionshubes entzündet zu werden. Vorzündung verursacht nicht nur einen steilen Abfall der Motorleistung oder einen Wechsel der Motordrehzahl, sondern auch in Extremfällen eine Beschädigung des Verbrennungsmotors.
Daher sind verschiedene Geräte und Verfahren zur Bestimmung und Steuerung von Vorzündung, z. B. durch Vergleich der Ausgabe verschiedener Zeitfenster, die spezifisch für besondere Frequenzkomponenten sind und durch Kurbelwellenpositionssignale (EP-A-0 454 486) bestimmt werden, oder durch Vergleich zweier Zeitintervalle, wobei eins vor dem oberen Totpunkt (OTP bzw. TDC) und das andere nach dem OTP (US-A-4 750 103, US-A-5 083 278) liegt, vorgeschlagen worden.
In der ungeprüften japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung (Kokai Nr. 1-88042) ist ein Gerät zur Kontrolle eines Verbrennungsmotors vorgeschlagen worden, das so bestimmt, dass Vorzündung aufgetreten ist, wenn eine Schwingung bzw. Vibration, die länger als ein vorbestimmtes Niveau ist, vor der Zündung in jedem Zylinder erfasst wird, und die Kraftstoffzufuhr an den Zylinder unterbricht.
Entsprechend dem obengenannten Gerät zur Steuerung des Verbrennungsmotors, das das Auftreten von Vorzündung erfasst, wenn eine Schwingung grösser als ein vorbestimmtes Niveau vor der Zündung erfasst wird, kann jedoch das Auftreten von Vorzündung nur erfasst werden, nachdem die Vorzündung in einem beträchtlichen Grad fortgeschritten ist. Zu diesem Zeitpunkt ist es nicht länger möglich, die Wahrscheinlichkeit zu vermeiden, eine Beschädigung des Verbrennungsmotors zu verursachen, und außerdem ist die Fahrbarkeit aufgrund des Abschaltens der Kraftstoffzufuhr verschlechtert.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der obengenannten Umstände vollendet, und ihr Gegenstand ist es, ein Vorzünderfassungssystem und ein Verfahren, die fähig sind eine Vorzündungsbedingung schnell zu erfassen, vorzusehen.
Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Vorzünderfassungssystem vorgesehen mit: einer Zündzeitpunktsteuerungseinrichtung bzw. Zündzeitverhaltenssteuereinrichtung zur Bestimmung eines Zündzeitpunktes in Abhängigkeit der Bedingungen, unter denen ein Verbrennungsmotor arbeitet; einer Einrichtung zur Bestimmung anormaler Schwingungen zur Bestimmung, dass eine anormale Schwingung auftritt, wobei diese Einrichtung zur Erfassung der Zeitpunkte anomaler Schwingungen hat: eine erste Einrichtung zur Erfassung anormaler Schwingungen, die erfasst, dass die Einrichtung zur Bestimmung anormaler Schwingungen das Auftreten von Schwingungen, die grösser sind als ein vorbestimmter Schwellenwert nach dem Ablauf einer ersten vorbestimmten Zeitperiode von der Zündung an, die durch die Zündzeitpunktsteuerungseinrichtung hervorgerufen wird, bestimmt hat; eine zweite Einrichtung zur Erfassung anormaler Schwingungen, die erfasst, dass die Einrichtung zur Bestimmung anormaler Schwingungen das Auftreten von Schwingungen, die grösser sind als ein vorbestimmter Schwellenwert nach dem Ablauf einer zweiten vorbestimmten Zeitperiode, die länger ist als die erste vorbestimmte Zeitperiode von der Zündung an, die durch die Zündzeitpunktsteuerungseinrichtung hervorgerufen wird, bestimmt hat; und eine Vorzündbestimmungseinrichtung zur Bestimmung, dass Vorzündung auftritt, wenn durch die erste Einrichtung zur Erfassung anormaler Schwingungen bestimmt wird, dass eine anormale Schwingung auftritt.
Entsprechend einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Vorzünderfassungsverfahren vorgesehen mit: einem Zündzeitpunkt- bzw. Zündzeitverhaltenssteuerungsschritt; einem Schritt zur Bestimmung anormaler Schwingungen; einem Schritt zur Erfassung der Zeitpunkte anormaler Schwingungen, wobei dieser Schritt zur Erfassung anormaler Schwingungszeitpunkte hat: einen ersten Schritt zur Erfassung anormaler Schwingungen, der erfasst, dass der Schritt zur Bestimmung anormaler Schwingungen das Auftreten von Schwingungen, die grösser sind als ein vorbestimmter Schwellenwert nach dem Ablauf einer ersten vorbestimmten Zeitperiode von der Zündung an, die von dem Zündzeitpunktsteuerungsschritt hervorgerufen wird, bestimmt hat; einen zweiten Schritt zur Erfassung anormalen Schwingungen, der erfasst, dass der Schritt zur Bestimmung anormaler Schwingungen das Auftreten von Schwingungen, die grösser sind als ein vorbestimmter Schwellenwert nach dem Ablauf einer zweiten vorbestimmten Zeitperiode, die länger ist als die erste vorbestimmte Zeitperiode von der Zündung an, die von dem Zündzeitpunktsteuerungsschritt hervorgerufen wird, bestimmt hat; und einen Vorzündbestimmungsschritt, wobei der Vorzündbestimmungsschritt bestimmt, dass Vorzündung auftritt, wenn bei dem ersten Schritt zur Erfassung anormaler Schwingungen bestimmt wird, dass eine anormale Schwingung auftritt.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 ist ein Diagramm, dass die Anordnung eines Vorzünderfassungssystems illustriert;
2 ist ein Flussdiagramm einer Routine zur Erfassung des Kurbelwinkels;
3 ist ein Flussdiagramm einer Routine zur Steuerung des Zündzeitpunktes;
4 ist ein Flussdiagramm eines Prozessablaufs zur Erfassung der Vorzündung;
5 ist ein Flussdiagramm eines anderen Prozessablaufs zur Erfassung der Vorzündung;
6 ist ein Graph, der einen Wechsel des Zündzeitpunktes über der Zeit zeigt;
7 ist ein Graph, der einen Wechsel des Schwingungsniveaus über der Zeit zeigt;
8 ist ein Diagramm, das die Anordnung einer Ausführungsform entsprechend der Erfindung illustriert;
9 ist ein Flussdiagramm einer Routine zur Steuerung des Torglieds;
10 ist ein Flussdiagramm einer zweiten Routine zur Steuerung des Zündzeitpunktes,
11 ist ein Zeitverlaufsdiagramm.
Die Ausführungsformen der 1–7 sind nur zu illustrativen Zwecken gezeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
1 ist ein Diagramm, das die Anordnung eines Vorzünderfassungssystems illustriert, worin ein Verbrennungsmotor 10 einen Kolben 103 hat, der sich in einem Zylinder 102, der in einem Zylinderblock 101 ausgebildet ist, nach oben und unten bewegt.
In einem oberen Bereich des Zylinders 102 sind ein Einlassventil 104, ein Auslassventil 105 und eine Zündkerze 106 angeordnet. Das Luftkraftstoffgemisch, das durch das Einlassventil 104 zugeführt wird, wird komprimiert und durch die Zündkerze 106 entzündet, so dass der Kolben 103 nach unten gedrückt wird, um eine Antriebskraft zu erzeugen.
Die Auf- und Abbewegungen des Kolbens 103 werden durch eine Kurbelwelle (nicht dargestellt) in eine Drehkraft umgewandelt. An dem vorderen Ende der Kurbelwelle ist ein Zeitmessrotor 107 befestigt.
Der Zeitmessrotor 107 hat Zähne, die einen Winkel von 30 Grad einhalten (im Gesamten 12 Zähne), und ein Kurbelpositionssensor 111, der benachbart zum Zeitmessrotor 107 installiert ist, gibt jedes Mal einen elektrischen Impuls aus, wenn ein Zahn vorbeiläuft. Daher kann der Kurbelpositionssensor 111 den Kurbelwellenwinkel alle 30 Grad erfassen.
An einer Einlassnockenwelle (nicht dargestellt) ist ein Vorsprungs ausgebildet, der das Einlassventil 104 antreibt, und ein Nockenwellensensor 112, der benachbart zur Einlassnockenwelle positioniert ist, gibt jedes Mal einen elektrischen Impuls aus, wenn der Vorsprung vorbeiläuft. Somit ermöglicht es der Nockenwellensensor 112, eine Umdrehung der Nockenwelle zu erfassen, d. h., einen Zyklus des Verbrennungsmotors zu erfassen.
Desweiteren ist ein Vibrationssensor 113 an dem Zylinderblock 101 angeordnet, um Schwingungen zu erfassen, die durch den Verbrennungsmotor erzeugt werden.
Die Ausgaben des Kurbelpositionssensor 111, Nockenwellensensors 112 und Schwingungssensors 113 werden an eine Steuereinheit weitergeleitet.
Die Steuereinheit 12 ist durch einen Mikrocomputer mit einer CPU 122, einem Speicher 123, einer Eingabeschnittstelle 124 und einer Ausgabeschnittstelle 125 mit einem Datenbus 121 im Zentrum errichtet. Die Ausgaben der Sensoren werden über die Eingabeschnittstelle 124 an die CPU 122 weitergeleitet.
Ein Einspritzbefehlssignal wird von der Ausgabeschnittstelle 125 der Steuereinheit 12 ausgegeben und der Zündkerze 106 über eine Zündeinrichtung 131 und eine Zündmagnetspule 132 zugeführt.
2 ist ein Flussdiagramm einer Routine zur Erfassung des Kurbelwinkels, die durch die CPU 122 ausgeführt wird, und sie wird als ein Unterbrechungsprozess ausgeführt, jedes Mal wenn ein Impuls von dem Kurbelpositionssensor 111 ausgegeben wird.
Bei einem Schritt 21 wird ein Index i, der den Kurbelwinkel repräsentiert, erhöht, und bei Schritt 22 wird bestimmt, ob der Index i 12 erreicht hat oder nicht.
Wenn die Bestimmung bei Schritt 22 bestätigt wird, d. h., wenn der Index i 12 ist (i = 12), wird der Index i dann bei einem Schritt 23 zurückgesetzt und die Steuerung geht zu einem Schritt 24 über.
Wenn die Bestimmung bei Schritt 22 negativ ist, fährt die Steuerung direkt bei Schritt 24 fort.
Bei dem Schritt 24 wird die Zeit bzw. der Zeitpunkt TF, die aus einem Freilaufzeitnehmer abgerufen wird, wenn die Routine in der vorherigen Zeit durchgeführt wurde, in TB gespeichert, und bei einem Schritt 25 wird die Zeit TF des Freilaufzeitnehmers abgerufen, um die Routine zu beenden.
3 ist ein Flussdiagramm einer Routine zur Steuerung des Zündzeitpunktes, die durch die CPU 122 jedes Mal nach einem vorbestimmten Zeitintervall ausgeführt wird.
Bei einem Schritt 31 wird ein Schwingungsniveau R des Verbrennungsmotors, das durch den Schwingungssensor 113 erfasst wird, abgerufen, und bei einem Schritt 32 wird ein Schwingungsniveau K als eine Funktion des Schwingungsniveaus R, d. h. K = K(R) bestimmt.
Als diese Funktion kann ein gleitender Mittelwert des Schwingungsniveaus R verwendet werden.
Bei einem Schritt 33 wird bestimmt, ob das Schwingungsniveau K grösser als ein vorbestimmter Schwellenwert ε ist oder nicht.
In dem obengenannten Fall wird in Abhängigkeit der Größe des Schwingungsniveaus K bestimmt, ob eine anormale Schwingung auftritt oder nicht. Jedoch kann das Auftreten einer anormalen Schwingung ebenfalls in Abhängigkeit der Frequenz des Schwingungsniveaus K bestimmt werden, das einen vorbestimmten zweiten Schwellenwert η in einer vorbestimmten Zeitperiode TP erreicht. Hier kann der zweite Schwellenwert η kleiner als der Schwellenwert ε sein.
Wenn die Bestimmung bei Schritt 33 negativ ist, d. h., wenn so bestimmt wird, dass keine anormale Schwingung auftritt, geht die Steuerung zu einem Schritt 34, wo ein Prozess zum Voreilen des Zündzeitpunkts ausgeführt wird.
Das heisst, beim Schritt 34 ist der Zündzeitpunkt TI' durch Subtraktion eines vorbestimmten Vorlaufwinkels ΔT_L von einem Referenzzündzeitpunkt TI vorgeeilt.
Wie gut bekannt ist, wird der Referenzzündzeitpunkt TI als eine Funktion der Motordrehzahl Ne und des Einlassluftstroms GN, d. h., TI = TI (Ne, GN) bestimmt.
Bei einem Schritt 35 wird der Zündzeitpunkt TI' durch einen maximalen Vorlaufzeitpunkt T_L begrenzt, und die Routine wird beendet.
Wenn die Bestimmung bei Schritt 33 bestätigt wird, d. h., wenn geurteilt wird, dass eine anormale Schwingung auftritt, geht die Steuerung zu einem Schritt 36 über, wo der Zündzeitpunkt TI' durch Addition eines vorbestimmten Verzögerungswinkels ΔT_D zu dem Referenzzündzeitpunkt TI verzögert wird. Hier ist der vorbestimmte Verzögerungswinkel ΔT_D grösser als der vorbestimmte Vorlaufwinkel Δ T_L, so dass eine anormale Schwingung schnell unterdrückt werden kann.
Bei einem Schritt 37 wird der Zündzeitpunkt TI' durch einen maximalen Verzögerungszeitpunkt T_D begrenzt. Die Steuerung geht dann zu einem Schritt 38 über, wo ein Prozessablauf ausgeführt wird, um die Vorzündung zu erfassen, und die Routine wird beendet.
4 ist ein Flussdiagramm eine Prozesses zur Erfassung der Vorzündung, die bei dem Schritt 38 in der Routine zur Steuerung des Zündzeitpunktes der 3 ausgeführt wird. Bei einem Schritt 41 wird eine Zeit bzw. ein Zeitpunkt TN, wenn eine anormale Schwingung erfasst wird, aus dem Freilaufzeitnehmer gelesen.
Wenn eine Bedingung, in der das Schwingungsniveau K den vorbestimmten zweiten Schwellenwert η mehr als eine vorbestimmte Anzahl an Malen in einer vorbestimmten Zeitperiode übersteigt, als eine Basis zur Bestimmung des Auftretens von anormaler Schwingung verwendet wird, wird die Zeit TN, bei der eine anormale Schwingung grösser als der zweite Schwellenwert η zuerst in der vorbestimmten Zeitperiode TP erfassst wird, aus dem Freilaufzeitnehmer gelesen. Hier kann die Zeit TN, bei der die Schwingung erfasst wird, nicht die sein, bei der die Schwingung grösser als der zweite Schwellenwert η zuerst in der vorbestimmten Zeitperiode TP erfasst wird, jedoch kann sie die sein, bei der eine Schwingung, nachdem die vorhergehenden Schwingungen mehrmals erfasst worden sind, erfasst wird, z. B. kann sie die sein, bei der eine Schwingung zum zweiten oder dritten mal erfasst wird.
Ein Schritt 42 berechnet die Zeit bzw. den Zeitpunkt TK, bei der eine anormale Schwingung erfasst wird, in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung TK = it + (TN – TB)/(TF – TB),wo "it" eine frühere Zeit bzw. Zeitpunkt ist, wenn ein Impuls von dem Kurbelpositionssensor 111 erfasst wird.
Das heisst, basierend auf einer Impulsausgabe des Kurbelpositionssensors 111 wird die Zeit bzw. der Zeitpunkt durch ein Verhältnis der Zeit bis zur Erfassung anormaler Schwingungen zur Zeit zwischen den Impulsen korrigiert.
Bei einem Schritt 43 wird bestimmt, ob ein Unterschied zwischen der Zeit TK der Erfassung einer anormalen Schwingung und der Zeit, die von dem Zündzeitpunkt TI' durch Verwendung der gegenwärtigen Motordrehzahl Ne umgewandelt wird, kleiner ist als der vorbestimmte Schwellenwert δ. Der Schwellenwert δ wird als ein positiver Wert bestimmt. Der Schritt 43 kann einen Wechsel der Zeit TK bestimmen, bei der eine anormale Schwingung erfasst wird, d. h., er kann bestimmen, ob eine anormale Schwingung regelmässig auftritt oder nicht.
Wenn die Bestimmung bei dem Schritt 43 bestätigt wird, d. h., wenn die Differenz zwischen der Zeit TK der Erfassung einer anormalen Schwingung und dem Referenzzeitpunkt TI kleiner ist als der vorbestimmte Stellenwert δ, wird so bestimmt, dass die Vorzündung aufgetreten ist, und bei einem Schritt 44 wird ein Alarm erzeugt.
Bei einem Schritt 45 wird die Operation ausgeführt, um eine Vorzündung zu vermeiden, und die Routine wird dann beendet.
Die folgenden Operationen können durchgeführt werden, um die Vorzündung zu vermeiden.

1. Setze den Zündzeitpunkt auf einen maximalen Verzögerungszeitpunkt T_D.
2. Steigere den Betrag der Kraftstoffeinspritzung, um das Luft-/Kraftstoffverhältnis kleiner als eine untere Grenze des brennbaren Bereichs oder gleich dieser zu bekommen.
3. Verringere den Betrag der Kraftstoffeinspritzung, um das Luft-/Kraftstoffverhältnis größer als eine obere Grenze des brennbaren Bereichs oder gleich dieser zu bekommen.
4. Schliesse das Drosselventil.

Das heisst, entsprechend dem Fall, in dem bestimmt wird, dass die Vorzündung auftritt, wenn die Zeit TK der Erfassung einer anormalen Schwingung nahe dem gegenwärtigen Zündzeitpunkt TI ist, wird ermöglicht, das Auftreten der Vorzündung frühzeitig zu erfassen.
Die Vorzündung kann jedoch nicht mit ausreichend hoher Genauigkeit in Abhängigkeit eines Schwellenwertes, mit dem eine anormale Schwingung bestimmt wird, oder eines Schwellenwertes einer Differenz zwischen der Zeit der Erfassung einer anormalen Schwingung und dem gegenwärtigen Zündzeitpunkt, erfasst werden.
Entsprechend einer anderen Ausführungsform wird bestimmt, dass Vorzündung auftritt, wenn die Schwingung trotz der Verzögerung des Zündzeitpunktes zur Bewältigung des Auftretens einer anormalen Schwingung weiterhin steigt, um die Erfassungsgenauigkeit zu erhöhen.
5 ist das Flussdiagramm eines Prozesses zur Erfassung von Vorzündung, worin eine Änderungsrate dT/dt in dem Zündzeitpunkt bzw. dem Zündzeitverhalten bei einem Schritt 51 berechnet wird.
Die Änderungsrate dT/dt in dem Zündzeitpunkt kann z. B. durch Verwendung der Gleichung dT/dt = F(TI – TIB) berechnet werden, wo TIB der Zündzeitpunkt ist, als die Routine in der früheren Zeit ausgeführt wurde, und die Funktion F ein gleitender Mittelwert von (TI – TIB) ist.
Bei einem Schritt 52 wird bestimmt, ob die Änderungsrate dT/dt in dem Zündzeitpunkt grösser ist als ein vorbestimmter Schwellenwert C₀ oder nicht, d. h., ob der Zündzeitpunkt fortlaufend verzögert wird oder nicht.
6 ist ein Graph, der eine Änderung in dem Zündzeitpunkt über der Zeit zeigt, worin die Abzisse die Zeit repräsentiert, und die Ordinate den Zündzeitpunkt repräsentiert. Der Zündzeitpunkt wird verzögert, wenn die Ordinate nach oben geht. Hier, in der Praxis, zeigt der Schwellenwert C₀ eine Charakteristik einer Hysterese von einiger Weite.
Wenn die Bestimmung bei dem Schritt 52 bekräftigt wird, d. h., wenn bestimmt wird, dass der Zündzeitpunkt fortlaufend verzögert wird, geht die Steuerung zu einem Schritt 53 über, wo eine Änderungsrate in dem Motorschwingungsniveau dK/dt in Übereinstimmung mit z. B. der Gleichung dK/dt = G(K – KB) berechnet wird, wo KB ein Schwingungsniveau des Verbrennungsmotors ist, als die Routine in der vorhergehenden Zeit ausgeführt wurde, und die Funktion G ist ein gleitender Mittelwert von (K – KB).
Bei einem Schritt 54 wird bestimmt, ob die Wechselrate in dem Schwingungsniveau dK/dt grösser ist als ein vorbestimmter Schwellenwert C₁ oder nicht, d. h., ob die Schwingung des Verbrennungsmotors weiterhin steigt oder nicht.
7 ist ein Graph, der einen Wechsel in der Schwingung des Verbrennungsmotors zeigt, worin die Abzisse die Zeit repräsentiert, und die Ordinate das Schwingungsniveau repräsentiert. Hier, in der Praxis, zeigt der Schwellenwert C₁ eine Hysterese von einiger Breite.
Wenn die Bestimmung bei dem Schritt 54 bekräftigt wird, d. h., wenn die Schwingung des Verbrennungsmotors weiterhin steigt, wird bestimmt, dass die Vorzündung auftritt und bei einem Schritt 55 wird ein Alarm erzeugt.
Bei einem Schritt 56 wird die Operation ausgeführt, um das Auftreten der obengenannten Vorzündung zu vermeiden, und die Routine wird beendet.
Das heisst, es wird bestimmt, dass die Vorzündung auftritt, wenn die Änderungsrate in dem Zündzeitpunkt und der Schwingung grösser wird als der vorbestimmte Schwellenwert, obwohl die Operation ausgeführt wird zur Unterdrückung der anormalen Schwingung. Somit ist es ermöglicht, das Auftreten einer Vorzündung frühzeitig und verlässlich zu erfassen.
Entsprechend dem Obigen muss das Schwingungsniveau R in sehr kurzen Zeitintervallen abgerufen werden, um die Erfassungsgenauigkeit aufrechtzuhalten, wobei die CPU 122 zwangsläufig beträchtlich belastet wird.
Eine Möglichkeit zur Verringerung der Belastung der CPU 122, wird entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unten erklärt werden. 8 ist ein Diagramm, das die jeweilige Anordnung entsprechend der Erfindung illustriert.
Hier wird ein Schwingungssensor 113 mit einer Eingabeschnittstelle 124 verbunden, die ein Torglied 81a, einen Höchstwerthalter 82a und einen A/D-Wandler 83a, die in Reihe geschaltet sind, und ein Torglied 81b, einen Höchstwerthalter 82b und einen A/D-Wandler 83b hat, die in Reihe geschaltet sind.
Die Torglieder 81a und 81b werden durch zwei Torsteuerungssignale Ga und Gb gesteuert, die von der Ausgabeschnittstelle 125 ausgegeben werden.
9 ist ein Flussdiagramm einer Torgliedsteuerungsroutine, worin bei einem Schritt 91 bestimmt wird, ob eine vorbestimmte Zeitperiode T₁ seit dem Zündzeitpunkt TI verstrichen ist. Hier wird die erste vorbestimmte Zeitperiode T₁ (z. B. die Zeit, bis der obere Totpunkt nach dem Zündzeitpunkt TI erreicht ist) kürzer als eine Zeit gesetzt, bei der erwartet wird, dass das sogenannte "Klopfen" (anormale Schwingung eines Verbrennungsmotors, das keine Vorzündung ist) in dem Verbrennungsmotor nach dem Zündzeitpunkt TI auftreten kann.
Wenn die Bestimmung bei Schritt 91 bestätigt wird, geht die Steuerung zu einem Schritt 92 über, wo bestimmt wird, ob eine zweite vorbestimmte Zeitperiode T₂ seit dem Zündzeitpunkt TI verstrichen ist. Die zweite vorbestimmte Zeitperiode T₂ wird länger gesetzt als eine Zeit, bei der erwartet wird, dass das sogenannte "Klopfen" in dem Verbrennungsmotor nach dem Zündzeitpunkt TI auftreten kann.
Wenn die Bestimmung bei Schritt 92 negativ ist, geht die Steuerung zu einem Schritt 93 über, wo ein Torgliedöffnungsbefehl an das erste Torglied 81a ausgegeben wird. Die Steuerung geht dann zu einem Schritt 96 über.
Wenn die Bestimmung bei dem Schritt 92 bekräftigt wird, gibt Schritt 94 einen Torgliedschliessbefehl an das erste Torglied 81a aus, und ein Schritt 95 gibt einen Torgliedöffnungsbefehl an das zweite Torglied 81b aus. Die Steuerung geht dann zu einem Schritt 96 über.
Bei Schritt 96 wird bestimmt, ob eine dritte vorbestimmte Zeitperiode T₃ seit dem Zündzeitpunkt TI verstrichen ist. Die dritte vorbestimmte Zeitperiode T₃ wird länger als die zweite vorbestimmte Zeitperiode T₂ gesetzt.
Wenn die Bestimmung bei Schritt 96 bestätigt wird, gibt ein Schritt 97 einen Torgliedschliessbefehl an das zweite Torglied 81b aus, und die Routine wird beendet. Wenn die Bestimmung bei dem Schritt 91 oder bei Schritt 96 negativ ist, wird die Routine schnell beendet.
Entsprechend dieser Torgliedsteuerungsroutine wird ein Schwingungshöchstwert P₁, der von dem Schwingungssensor 113 von der ersten vorbestimmten Zeitperiode T₁ nach dem Zündzeitpunkt TT zur zweiten vorbestimmten Zeitperiode T₂ erfasst wird, in dem ersten Höchstwertaufnehmer 82a gespeichert, und ein Schwingungshöchstwert P₂, der von dem Schwingungssensor 113 von der zweiten vorbestimm ten Zeitperiode T₂ zur dritten vorbestimmten Zeitperiode T₃ erfasst wird, wird in dem zweiten Höchstwertaufnehmer 82b gespeichert.
10 ist ein Flussdiagramm einer zweiten Routine zur Steuerung des Zündzeitpunktes, worin der erste Schwingungshöchstwert P₁, der in dem ersten Höchstwertaufnehmer 82a gespeichert ist, und der zweite Schwingungshöchstwert P₂, der in dem zweiten Höchstwertaufnehmer 82b gespeichert ist, bei einem Schritt 101 abgerufen werden.
Bei einem Schritt 102 wird bestimmt, ob der erste Schwingungshöchstwert P₁ grösser als das erste vorbestimmte Niveau α ist.
Wenn die Bestimmung bei dem Schritt 102 bestätigt wird, wird angenommen, dass der Vorzündung aufgetreten ist, und ein Alarm wird bei Schritt 103 erzeugt. Dann wird bei einem Schritt 104 die Operation durchgeführt, um das Auftreten von Vorzündung zu vermeiden, und die Routine wird beendet.
Wenn die Bestimmmung bei Schritt 102 negativ ist, geht die Steuerung zu einem Schritt 105 über, wo bestimmt wird, ob der zweite Schwingungshöchstwert P₂ grösser als ein vorbestimmtes zweites Niveau β ist.
Wenn die Bestimmung bei Schritt 105 bestätigt wird, wird angenommen, dass das sogenannte "Klopfen" auftritt, und die Steuerung geht zu einem Schritt 106, wo der vorbestimmte Verzögerungswinkel ΔT_D zum Referenzzündzeitpunkt TI hinzugefügt wird, um einen verzögerten Zündzeitpunkt TI' zu erhalten.
Bei einem Schritt 107 wird der verzögerte Zündzeitpunkt TI' durch die maximale Verzögerungszeit T_D, begrenzt, und die Routine wird beendet.
Wenn die Bestimmung bei Schritt 105 negativ ist, wird angenommen, dass eine anormale Schwingung (Vorzündung und Klopfen) nicht aufgetreten ist, und die Steuerung geht zu einem Schritt 108 über, wo ein vorbestimmter Vorlaufwinkel ΔT_L von dem Referenzzündzeitpunkt TI subtrahiert wird, um einen Vorlaufzündzeitpunkt zu erhalten.
Bei einem Schritt 109 wird der Vorlaufzündzeitpunkt TI durch einen maximalen Vorlaufzeitpunkt T_L begrenzt und die Routine wird beendet.
Es ist gewünscht, dass das erste vorbestimmte Niveau α höher als das zweite vorbestimmte Niveau β gesetzt wird, d. h., α > β. Der Grund dafür ist, dass die Intensität der Schwingung aufgrund der Vorzündung grösser ist als die Intensität der Schwingung aufgrund des Klopfens.
11 ist ein Zeitverlaufdiagramm, worin die Abzisse die Zeit repräsentiert, und die Ordinate repräsentiert abnehmend in genannter Reihenfolge, die Ausgabe des Schwingungssensors, die Ausgabe des ersten Torgliedes Ga, die Ausgabe des ersten Höchstwerthalters, die Ausgabe des zweiten Torglieds Gb und die Ausgabe des zweiten Höchstwerthalters. Das heisst, 10 zeigt einen Fall, wo die Vorzündung in dem Zylinder Nr. 3 auftritt.
Entsprechend der obigen Konstruktion entsprechend der Erfindung wird die CPU weniger belastet, da der Schwingungshöchstwert abgerufen werden kann, nachdem der obere Totpunkt in einem gegebenen Zylinder erreicht wird, bis der obere Totpunkt in dem nächsten Zylinder erreicht wird.
Um die Bedingung, bei der Vorzündung in dem Verbrennungsmotor auftreten kann, zu erfassen, kann der Motor häufig mit einem Zylinderdrucksensor oder einem Ionensensor zur Erfassung einer Flamme in Abhängigkeit der Anwesenheit von Ionen für jeden der Zylinder versehen sein. Jedoch ist das Versehen von jedem der Zylinder mit Sensoren nachteilig bezüglich der Wirtschaftlichkeit und bezüglich der Befestigungstechniken. Ausserdem können Ionensensoren heisse Stellen nur erfassen, die nahe der Sensoren existieren.
Das Vorzünderfassungssystems der vorliegenden Erfindung ist jedoch fähig, schnell die Vorzündung ohne die Notwendigkeit zusätzlicher Sensoren zu erfassen.
Entsprechend dem Vorzünderfassungssystem der vorliegenden Erfindung wird die CPU weniger belastet, da der Schwingungshöchstwert nach dem oberen Totpunkt in einem gegebenen Zylinder bis zum Totpunkt in dem nächsten Zylinder abgerufen werden muss.

Claims

Vorzünderfassungssystem mit: einer Zündzeitpunktsteuerungseinrichtung zur Bestimmung eines Zündzeitpunktes in Abhängigkeit der Bedingungen, unter denen ein Verbrennungsmotor arbeitet; einer Einrichtung zur Bestimmung anormaler Schwingungen zur Bestimmung, daß eine anormale Schwingung auftritt, wobei diese Einrichtung zur Erfassung anormaler Schwingungszeitpunkte hat: eine erste Einrichtung zur Erfassung anormaler Schwingungen, die erfaßt, daß die Einrichtung zur Bestimmung anormaler Schwingungen das Auftreten von Schwingungen, die größer sind als ein vorbestimmter Schwellenwert, nach dem Ablauf einer ersten vorbestimmten Zeitperiode von der Zündung an, die durch die Zündzeitpunktsteuerungseinrichtung hervorgerufen wurde, bestimmt hat; eine zweite Einrichtung zur Erfassung anormaler Schwingungen, die erfaßt, daß die Einrichtung zur Bestimmung anormaler Schwingungen das Auftreten von Schwingungen, die größer sind als ein vorbestimmter Schwellenwert, nach dem Ablauf einer zweiten vorbestimmten Zeitperiode, die länger ist als die erste vorbestimmte Zeitperiode, von der Zündung an, die durch die Zündzeitpunktsteuerungseinrichtung hervorgerufen wurde, bestimmt hat; und eine Vorzündbestimmungseinrichtung zur Bestimmung, daß Vorzündung auftritt, wenn durch die erste Einrichtung zur Erfassung anormaler Schwingungen bestimmt wurde, daß eine anormale Schwingung auftritt.
Vorzünderfassungssystem nach Anspruch 1, wobei die erste Einrichtung zur Erfassung anormaler Schwingungen bestimmt, daß eine anormale Schwingung auftritt, wenn eine Schwingung größer als ein vorbestimmter erster Schwellenwert erzeugt wird, und die zweite Einrichtung zur Erfassung anormaler Schwingungen bestimmt, daß eine anormale Schwingung auftritt, wenn eine Schwingung größer als ein vorbestimmter zweiter Schwellenwert, der kleiner als der erste Schwellenwert ist, erzeugt wird.
Vorzünderfassungverfahren mit: einem Zündzeitpunktsteuerungsschritt; einem Schritt zur Bestimmung anormaler Schwingungen; einem Schritt zur Erfassung anormaler Schwingungszeitpunkte, wobei dieser Schritt zur Erfassung anormaler Schwingungszeitpunkte hat: einen ersten Schritt zur Erfassung anormaler Schwingungen, der erfaßt, daß der Schritt zur Bestimmung anormaler Schwingungen das Auftreten von Schwingungen, die größer sind als ein vorbestimmter Schwellenwert, nach dem Ablauf einer ersten vorbestimmten Zeitperiode von der Zündung an, die von dem Zündzeitpunktsteuerungsschritt hervorgerufen wurde, bestimmt hat; einen zweiten Schritt zur Erfassung anormaler Schwingungen, der erfaßt, daß der Schritt zur Bestimmung anormaler Schwingungen das Auftreten von Schwingungen, die größer sind als ein vorbestimmter Schwellenwert, nach dem Ablauf einer zweiten vorbestimmten Zeitperiode, die länger ist als die erste vorbestimmte Zeitperiode, von der Zündung an, die von dem Zündzeitpunktsteuerungsschritt hervorgerufen wurde, bestimmt hat; und einen Vorzündbestimmungsschritt, wobei der Vorzündbestimmungsschritt bestimmt, daß Vorzündung auftritt, wenn bei dem ersten Schritt zur Erfassung anormaler Schwingungen bestimmt wurde, daß eine anormale Schwingung auftritt.
Vorzünderfassungsverfahren nach Anspruch 3, wobei die erste Schritt zur Erfassung anormaler Schwingungen bestimmt, daß eine anormale Schwingung auftritt, wenn eine Schwingung größer als ein vorbestimmter erster Schwellenwert erzeugt wird, und wobei der zweite Schritt zur Erfassung anormaler Schwingungen bestimmt, daß eine anormale Schwingung auftritt, wenn eine Schwingung größer als ein vorbestimmter zweiter Schwellenwert, der kleiner als der erste Schwellenwert ist, erzeugt wird.