DE69720853T2

DE69720853T2 - Verfahren zur Ermittlung von vorzeitigen Zündungen

Info

Publication number: DE69720853T2
Application number: DE69720853T
Authority: DE
Inventors: Youichi Kurebayashi; Kazuhisa Mogi; Koichi Nakata
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-05-30
Filing date: 1997-05-28
Publication date: 2003-12-11
Anticipated expiration: 2017-05-29
Also published as: DE69720853D1; EP0810369A3; EP0810369A2; JPH09317620A; US5751147A; ES2191791T3; JP3176291B2; EP0810369B1

Description

HINTERGRUND UND TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren zur Ermittlung und Erkennung von vorzeitigen Zündungen bzw. Vorentflammungen und betrifft insbesondere ein derartiges Verfahren, das auch bei Auftreten von Nebenschlüssen an verschlissenen oder verunreinigten Zündkerzen eine zuverlässige Ermittlung von vorzeitigen Zündungen bzw. Vorentflammungen ermöglicht.

In Betracht gezogener Stand der Technik

Unter Vorentflammungen wird die Erscheinung verstanden, dass sich ein Luft-Brennstoffgemisch während des Verdichtungstaktes auf Grund der in Ablagerungen an der Zündkerze und/oder den Innenwandungen von Zylindern einer Brennkraftmaschine enthaltenen Restwärme spontan entflammt.
Solche Vorentflammungen verursachen nicht nur einen starken Abfall der Ausgangsleistung einer Brennkraftmaschine und/oder Schwankungen der Maschinendrehzahl, sondern können im schlimmsten Falle auch zu schweren Schäden an der Brennkraftmaschine führen.
Aus diesem Grund sind bereits Einrichtungen verschiedener Art zur Ermittlung und Erkennung von vorzeitigen Zündungen bzw. Vorentflammungen vorgeschlagen worden. Eine derartige Einrichtung zur Erfassung von Vorentflammungen stellt die Ionenstrom-Detektoreinrichtung dar.
Eine Ionenstrom-Detektoreinrichtung ermittelt eine Fehlzündung auf der Basis des elektrischen Stroms, der entsteht, wenn sich die elektrische Ladung eines Kondensators über im Luft-Brennstoffgemisch erzeugte Ionen bei einer normalen Zündung des Gemisches durch den Zündfunken einer Zündkerze entlädt. Es ist jedoch auch bereits bekannt, dass sich das Auftreten einer Vorentflammung ermitteln lässt, wenn ein Ionenstrom vor einer in Abhängigkeit von einem Zündauslösesignal herbeigeführten Zündung erfasst wird, da Ionen in einem Luft-Brennstoffgemisch auch beim Auftreten einer Vorentflammung erzeugt werden (japanische Patent- Offenlegungsschrift (Kokai) Nr. 63-68774).
Hierbei kann es jedoch zu Fehlbeurteilungen bezüglich des Auftretens einer Vorentflammung kommen, wenn eine Zündkerze auf Grund der Ablagerung eines Karbids eines Brennstoff- oder Schmiermittelzusatzes verunreinigt ist, da dann auf Grund einer Verschlechterung der Isolation der Zündkerze und des damit entstehenden Nebenschlusses ein Leckstrom beim Anlegen des Zündauslösesignals erzeugt wird.
Die Fig. 2(A) bis 2(D) zeigen Signalverläufe, die das mit Hilfe der Erfindung zu lösende Problem veranschaulichen. Der jeweilige obere Teil dieser vier schematischen Darstellungen veranschaulicht den Verlauf eines Zündauslösesignals, während der jeweilige untere Teil der vier Figuren den Verlauf eines durch einen Sekundärkreis fließenden Signals veranschaulicht.
Fig. 2(A) veranschaulicht den Fall, dass ein Luft- Brennstoffgemisch durch den Zündfunken einer Zündkerze normal gezündet wird. Zunächst werden im Sekundärkreis jeweilige Impulse in Abhängigkeit von der Anstiegsflanke und der abfallenden Flanke des Zündauslösesignals erzeugt.
Sodann werden Störsignale auf Grund der Entladung der Zündkerze erzeugt. Anschließend wird ein Ionenstrom erzeugt.
Fig. 2(B) veranschaulicht den Fall des Auftretens einer Vorentflammung. Im Vergleich zu Fig. 2(A) wird hierbei die Breite des in Abhängigkeit von der abfallenden Flanke des Zündauslösesignals erzeugten Impulses größer.
Fig. 2(C) veranschaulicht einen Fall, bei dem auf Grund einer Verschmutzung der Zündkerze ein Nebenschluss auftritt. In Abhängigkeit von der Anstiegsflanke des Zündauslösesignals fließt ein Leckstrom über den Sekundärkreis, der auch nach der Entladung der Zündkerze weiterhin fließt.
Fig. 2(D) veranschaulicht den Fall einer verunreinigten Zündkerze mit der Folge eines Nebenschlusses und des Auftretens einer Vorentflammung. Ein in Abhängigkeit von der Anstiegsflanke des Zündauslösesignals erzeugter Impuls geht in einen anderen Impuls über, der in Abhängigkeit von der abfallenden Flanke des Zündauslösesignals erzeugt wird. Der durch die Vorentflammung erzeugte Impuls kann somit nicht mehr von dem anderen Impuls unterschieden werden.
Die Erfindung ist angesichts dieses Problems des Stands der Technik konzipiert worden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren oder - wie in Patentanspruch 1 bzw. Patentanspruch 4 wiedergegeben - eine Vorrichtung zur Ermittlung von vorzeitigen Zündungen bzw. Vorentflammungen anzugeben, durch die sich im Falle eines Nebenschlusses einer verschmutzten Zündkerze eine Fehlbeurteilung des Auftretens einer Vorentflammung vermeiden lässt.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein Verfahren zur Ermittlung von vorzeitigen Zündungen mit folgenden Schritten vorgesehen: einem Zündauslösesignal-Abgabeschritt zur Abgabe eines Zündauslösesignals von einer Zündanlage, einem Verschmutzungsermittlungsschritt zur Erfassung einer Verschmutzung einer Zündkerze in Abhängigkeit von einem zwischen der Zündkerze und Masse fließenden Ionenstrom während einer Verschmutzungsermittlungsperiode, bei der das Zündauslösesignal im Zündauslösesignal-Abgabeschritt abgegeben wird, einem Vorentflammungsermittlungsschritt zur Erfassung einer Vorentflammung in Abhängigkeit von dem zwischen der Zündkerze und Masse fließenden Ionenstrom während einer hinter der Verschmutzungsermittlungsperiode liegenden Vorentflammungsermittlungsperiode, bei der das Zündauslösesignal im Zündauslösesignal-Abgabeschritt abgegeben wird, und einem Vorentflammungsermittlungs- Verhinderungsschritt zur Unterdrückung der Ausführung des Vorentflammungsschritts, wenn im Verschmutzungsermittlungsschritt eine Verschmutzung der Zündkerze festgestellt wird.
Wenn bei diesem Verfahren der Ionenstrom relativ frühzeitig nach der Abgabe des Zündauslösesignals erfasst wird, erfolgt die Feststellung, dass eine Verschmutzung der Zündkerze vorliegt und dass dies eine Fehlbeurteilung hinsichtlich des Auftretens einer Vorentflammung zur Folge haben kann. Demzufolge wird die Erfassung eines Ionenstroms zur Vorentflammungsermittlung gesperrt bzw. unterdrückt, die zu einer relativ späteren Zeit nach Abgabe des Zündauslösesignals erfolgt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Ermittlung einer frühzeitigen Zündung bzw. Vorentflammung angegeben, das außerdem einen Verhinderungsschritt umfasst, bei dem nach der Erfassung einer Vorentflammung im Vorentflammungsermittlungsschritt die Ausführung des Verschmutzungsermittlungsschritts gesperrt bzw. unterdrückt wird, bis im Vorentflammungsermittlungsschritt keine Vorentflammung mehr erfasst wird.
Bei diesem zweiten erfindungsgemäßen Verfahren wird die Erfassung eines Ionenstroms zur Verschmutzungsermittlung gesperrt bzw. unterdrückt, um eine Fehlbeurteilung hinsichtlich des Vorliegens einer Zündkerzenverschmutzung zu verhindern, die durch eine Vorverstellung des Zündzeitpunkts nach der Erfassung einer Vorentflammung hervorgerufen werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Ermittlung einer frühzeitigen Zündung bzw. Vorentflammung mit folgenden Schritten angegeben: einem Zündauslösesignal-Abgabeschritt zur Abgabe eines Zündauslösesignals von einer Zündanlage, einem Integrationsschritt zur Integration eines zwischen einer Zündkerze und Masse fließenden Ionenstroms während einer vorgegebenen Zeitdauer, bei der das Zündauslösesignal im Zündauslösesignal-Abgabeschritt abgegeben wird, und einem Beurteilungsschritt für die Feststellung des Auftretens einer Vorentflammung, wenn der integrierte Wert nicht über einem vorgegebenen Verschmutzungsermittlungsschwellenwert liegt und nicht unter einem vorgegebenen Vorentflammungsermittlungsschwellenwert liegt, der kleiner als der Verschmutzungsermittlungsschwellenwert ist.
Bei diesem Verfahren gemäß Patentanspruch 5 oder - gemäß der zugehörigen Vorrichtung - gemäß Patentanspruch 8 wird in Abhängigkeit von dem integrierten Wert des während der Abgabe des Zündauslösesignals erfassten Ionenstroms festgestellt, ob eine Verschmutzung und eine Vorentflammung aufgetreten sind oder nicht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Ermittlung von vorzeitigen Zündungen bzw. Vorentflammungen angegeben, das außerdem umfasst: einen Übergangsbetriebszustands-Ermittlungsschritt für die Feststellung, dass ein Übergang des Betriebszustands einer Brennkraftmaschine auf einen spezifischen Betriebszustand, bei dem häufig Vorentflammungen auftreten, von einem in Bezug auf diesen spezifischen Betriebszustand andersartigen Betriebszustand, bei dem selten Vorentflammungen auftreten, stattgefunden hat, und einen Änderungsschritt zur Verhinderung der Ausführung des Vorentflammungsermittlungsschritts, wenn nach der Erfassung eines Übergangs des Betriebszustands im Übergangsbetriebszustands-Ermittlungsschritt im Verschmutzungsermittlungsschritt eine Zündkerzenverschmutzung festgestellt wird, und zur Verhinderung der Ausführung des Verschmutzungsermittlungsschritts und Aufhebung der Verhinderung des Vorentflammungsermittlungsschritts, wenn keine einzige Verschmutzung ermittelt worden ist.
Gemäß diesem Verfahren wird somit sowohl der Verschmutzungsermittlungsschritt als auch der Vorentflammungsermittlungsschritt nach einem Übergang des Betriebszustands der Brennkraftmaschine auf den spezifischen Betriebszustand, bei dem häufig Vorentflammungen auftreten, durchgeführt.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Weitere Merkmale, Zielsetzungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszahlen und Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Bauelemente bezeichnen. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaltbild des Aufbaus einer Ionenstrom- Detektoreinrichtung,
Fig. 2(A) bis 2(D) Signalverläufe, die das der Erfindung zu Grunde liegende Problem veranschaulichen,
Fig. 3 Signalverläufe zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Ermittlung von vorzeitigen Zündungen bzw. Vorentflammungen,
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm eines ersten Unterprogramms zur Vorentflammungsermittlung,
Fig. 5 ein Ablaufdiagramm eines zweiten Unterprogramms zur Vorentflammungsermittlung,
Fig. 6 ein Ablaufdiagramm eines dritten Unterprogramms zur Vorentflammungsermittlung,
Fig. 7 ein Ablaufdiagramm eines vierten Unterprogramms zur Vorentflammungsermittlung,
Fig. 8 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung der Bestimmung des Betriebszustands einer Brennkraftmaschine,
Fig. 9 ein Ablaufdiagramm eines Unterprogramms für einen Teillast-Betriebszustand,
Fig. 10 ein Ablaufdiagramm eines Unterprogramms für einen Volllast-Betriebszustand,
Fig. 11 ein Ablaufdiagramm eines Zusatzunterprogramms für eine Zeitdauer des Nichtvorliegens eines Verschmutzungszustands, und
Fig. 12 ein Ablaufdiagramm eines Zusatzunterprogramms für eine Zeitdauer des Vorliegens eines Verschmutzungszustands.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Nachstehend wird näher auf vorzugsweise verwendete Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen eingegangen.
Fig. 1 zeigt ein Schaltbild, das den Aufbau einer Ionenstrom-Detektoreinrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Vorentflammungs-Ermittlungsverfahrens veranschaulicht. Einer Zündspule 11 wird von einer Zündanlage 10 ein Zündauslösesignal zugeführt.
Die Sekundärwicklung der Zündspule 11 weist zwei Anschlüsse auf, von denen ein Anschluss mit einer Zündspule 12 verbunden ist, während der andere Anschluss über eine Reihenschaltung aus einer ersten Zenerdiode 13 und einer zweiten Zenerdiode 14 an Masse liegt, deren Kathoden direkt miteinander verbunden sind.
Weiterhin ist der ersten Zenerdiode 13 ein Kondensator 15 parallel geschaltet, während der zweiten Zenerdiode 14 ein Detektorwiderstand 16 parallel geschaltet ist.
Die am Detektorwiderstand 16 abfallende Spannung wird über einen Inverterverstärker 17 einem Mikrocomputer 18 zugeführt.
Wenn von der Zündanlage 10 der Primärwicklung der Zündspule 11 ein impulsförmiges Zündauslösesignal zugeführt wird, wird bei dieser Schaltung in der Sekundärwicklung der Zündspule 11 bei der abfallenden Flanke des Zündauslösesignals eine Hochspannung erzeugt, die zu einer Entladung an der Zündkerze 12 führt. Gleichzeitig wird der Kondensator 15 mit der von der ersten Zenerdiode 13 geregelten Spannung aufgeladen. Nach der Aufladung des Kondensators 15 wird somit die Ionenstrom-Detektorschaltung unter Verwendung des Kondensators 15 als Stromversorgungsquelle angesteuert.
Fig. 3 zeigt Signalverläufe, die das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung von vorzeitigen Zündungen bzw. Vorentflammungen veranschaulichen, das nachstehend vereinfacht als Vorentflammungs-Ermittlungsverfahren bezeichnet wird. Zwei am Detektorwiderstand 16 abfallende Spannungen werden in den Mikrocomputer eingegeben. Eine dieser Spannungen ist eine Verschmutzungsermittlungsspannung V(tS), die nach Verstreichen eines ersten, fest vorgegebenen Zeitintervalls ts nach der Abgabe des impulsförmigen Zündauslösesignals abgegriffen wird, während die andere Spannung eine Vorentflammungsermittlungsspannung V(tP) ist, die abgegriffen wird, wenn ein zweites, fest vorgegebenes Zeitintervall tp verstrichen ist, das länger als das erste Zeitintervall ts ist.
Wenn die Verschmutzungsermittlungsspannung V(tS) über einer vorgegebenen festen Schwellenspannung liegt, wird die Ermittlung des Auftretens oder Nichtauftretens einer Vorentflammung unterdrückt, da auf Grund der Verschmutzung eine Fehlbeurteilung erfolgen kann.
Wenn dagegen die Verschmutzungsermittlungsspannung V(tS) unter der vorgegebenen Schwellenspannung liegt, wird die Feststellung des Auftretens oder Nichtauftretens einer Vorentflammung in Abhängigkeit von der Vorentflammungsermittlungsspannung V(tP) im Zeitintervall tp durchgeführt, da keine Fehlbeurteilung auf Grund einer Verschmutzung auftreten kann.
Die erste vorgegebene Zeitdauer, d. h., ein Verschmutzungsermittlungs-Zeitintervall tS, ist als relativ kurzes Zeitintervall in Bezug auf das Zündauslösesignal vorgegeben und wird z. B. ungefähr 1 ms nach dem Anstieg des Zündauslösesignals abgegeben. Die zweite vorgegebene Zeitdauer, d. h., ein Vorentflammungsermittlungs- Zeitintervall tP, ist als relativ langes Zeitintervall in Bezug auf das Zündauslösesignal vorgegeben und wird z. B. während der Zeitdauer bis zu einem Zeitpunkt abgegeben, der einem Kurbelwinkel von 5º vor dem Abfall des (impulsförmigen) Zündauslösesignals entspricht.
Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines vom Mikrocomputer 18 ausgeführten ersten Unterprogramms zur Vorentflammungsermittlung. Dieses Unterprogramm wird jeweils ausgeführt, wenn ein Zündauslösesignal von der Zündanlage 10 abgegeben wird.
In einem Schritt 40 wartet die Steuerung das Verstreichen des Verschmutzungsermittlungs-Zeitintervalls tS ab.
Wenn das Verschmutzungsermittlungs-Zeitintervall tS verstrichen ist, wird die Bewertung in einem Schritt 41 bejaht und die Verschmutzungsermittlungsspannung V(tS) in den Mikrocomputer 18 eingegeben.
In einem Schritt 42 wird ermittelt, ob die Verschmutzungsermittlungsspannung V(tS) über einer vorgegebenen Verschmutzungsermittlungs-Schwellenspannung VS liegt. Wenn diese Bewertung im Schritt 42 bejaht wird, wird dieses Unterprogramm nach der im Schritt 43 erfolgenden Feststellung einer Verschmutzung der Zündkerze ohne Ermittlung des Auftretens oder Nichtauftretens einer Vorentflammung beendet, um eine Fehlbeurteilung zu verhindern.
Wenn die Ermittlung 42 negativ verläuft, wartet die Steuerung den Ablauf der Vorentflammungsermittlungsperiode ab, da keine Fehlbeurteilung auftreten kann, wenn keine Verschmutzung der Zündkerze vorliegt.
Wenn das Vorentflammungsermittlungs-Zeitintervall tP verstrichen ist, fällt die Bestimmung in einem Schritt 44 bejahend aus, woraufhin in einem Schritt 45 die die Vorentflammungsermittlungsspannung V(tP) repräsentierenden Daten in den Mikrocomputer 18 eingegeben werden.
Sodann wird ermittelt, ob die Vorentflammungsermittlungsspannung V(tP) höher als eine vorgegebene Vorentflammungsermittlungs-Schwellenspannung VP ist. Wenn diese Ermittlung in einem Schritt 46 positiv ausfällt, d. h., wenn die Vorentflammungsermittlungsspannung V(tP) höher als die vorgegebene Vorentflammungsermittlungs- Schwellenspannung VP ist, erfolgt in einem Schritt 47 die Feststellung, dass eine Vorentflammung aufgetreten ist. Sodann wird dieses Unterprogramm beendet.
Wenn dagegen im Schritt 46 eine negative Feststellung erfolgt, d. h., wenn die Vorentflammungsermittlungsspannung V(tP) unter der vorgegebenen Vorentflammungsermittlungs- Schwellenspannung VP liegt, wird diese Routine beendet nachdem in einem Schritt 47 das Auftreten einer Vorentflammung festgestellt worden ist.
Bei diesem ersten Unterprogramm zur Vorentflammungsermittlung werden die Spannungen während der Abgabe eines Zündauslösesignals zweifach abgegriffen. Wenn jedoch eine Vorentflammung einmal aufgetreten ist, besteht die Möglichkeit, dass eine Vorentflammung nicht mehr erfasst wird, da die Zündsteuerung allmählich in eine Verschmutzungsermittlungssteuerung übergeht, wenn kein Steuervorgang zur Vermeidung einer Vorentflammung durchgeführt wird, wobei die Verschmutzungsermittlungsspannung V(tS) höher als die vorgegebene Verschmutzungsermittlungs-Schwellenspannung VS wird, sodass eine Verschmutzung der Zündkerze festgestellt wird, obwohl dies tatsächlich nicht der Fall ist. Wenn weiterhin die Zeitsteuerung der Verschmutzungsermittlung in die Nähe der Zündzeitpunkt-Erfassungszeit gelangt, kann die durch den Abgriff der Spannungen entstehende Belastung übermäßig hoch werden.
Ein in Fig. 5 dargestelltes zweites Unterprogramm zur Vorentflammungsermittlung dient zur Lösung des vorstehend beschriebenen Problems und wird bei jeder Abgabe eines Zündauslösesignals der Zündanlage 10 ausgeführt.
Hierbei wird bestimmt, ob ein Vorentflammungs-Zustandsbit FP auf "1" gesetzt ist oder nicht.
Wenn diese Bestimmung in einem Schritt 500 negativ ausfällt, d. h., wenn kein Auftreten einer Vorentflammung festgestellt wird, wartet die Steuerung bis zum Ablauf des Verschmutzungsermittlungs-Zeitintervalls tS ab.
Wenn das Verschmutzungsermittlungs-Zeitintervall tS abgelaufen ist, fällt die diesbezügliche Bestimmung in einem Schritt 501 bejahend aus. Sodann wird in einem Schritt 502 die Verschmutzungsermittlungsspannung V(tS) in den Mikrocomputer 18 eingegeben.
In einem Schritt 503 wird ermittelt, ob die Verschmutzungsermittlungsspannung V(tS) höher als eine vorgegebene Verschmutzungsermittlungs-Schwellenspannung VS ist. Wenn dies im Schritt 503 bejaht wird, erfolgt in einem Schritt 504 die Feststellung, dass eine Verschmutzung der Zündkerze 12 vorliegt. Sodann wird dieses Unterprogramm ohne Bestimmung des Auftretens oder Nichtauftretens einer Vorentflammung beendet, um eine Fehlbeurteilung zu vermeiden.
Wenn dagegen die Bestimmung im Schritt 503 negativ ausfällt, wartet die Steuerung in einem Schritt 505 den Ablauf des Vorentflammungsermittlungs-Zeitintervalls tP ab.
Hierbei ist zu beachten, dass bei einer positiven Bestimmung im Schritt 500, d. h., bei der Feststellung des Auftretens einer Vorentflammung, die Steuerung auf den Schritt 505 ohne Auslesen der Verschmutzungsermittlungsspannung VS übergeht, um auf diese Weise die Belastung des Mikrocomputers 18 zu verringern.
Wenn das Vorentflammungsermittlungs-Zeitintervall tP verstrichen ist, fällt die Bestimmung im Schritt 505 bejahend aus, sodass die Vorentflammungsermittlungsspannung V(tP) in den Mikrocomputer 18 eingegeben wird.
Hierbei wird bestimmt, ob die Vorentflammungsermittlungsspannung V(tP) höher als die vorgegebene Vorentflammungsermittlungs-Schwellenspannung VP ist. Wenn diese Bestimmung in einem Schritt 507 bejahend ausfällt, d. h., wenn die Vorentflammungsermittlungsspannung V(tP) höher als die vorgegebene Vorentflammungsermittlungs- Schwellenspannung VP ist, wird nach einer in einem Schritt 508 erfolgenden Feststellung des Auftretens einer Vorentflammung und des in einem Schritt 509 erfolgenden Setzens des das Auftreten einer Vorentflammung kennzeichnenden Vorentflammungs-Zustandsbits auf "1" dieses Unterprogramm beendet.
Wenn dagegen die Bestimmung im Schritt 507 negativ ausfällt, d. h., wenn die Vorentflammungsermittlungsspannung V(tP) niedriger als die vorgegebene
Vorentflammungsermittlungs-Schwellenspannung Vp ist, wird dieses Unterprogramm nach einer in einem Schritt 510 erfolgenden Feststellung des Nichtauftretens einer Vorentflammung und der Rückstellung des Vorentflammungs- Zustandsbits auf "0" beendet.
Wenn bei dem ersten Unterprogramm zur Vorentflammungsermittlung die Verschmutzungsermittlungsspannung V(tS) höher als die vorgegebene Verschmutzungsermittlungs-Schwellenspannung VS ist, erfolgt die Feststellung einer Verschmutzung der Zündkerze. Wenn außerdem die Vorentflammungsermittlungsspannung V(tP) über der vorgegebene Vorentflammungsermittlungs-Schwellenspannung VP liegt, erfolgt die Feststellung des Auftretens einer Vorentflammung. Wenn jedoch die Spannungen bei der Eingabe von Störsignalen überlagert werden, können hierdurch Fehlbeurteilungen auftreten.
Ein drittes Unterprogramm zur Vorentflammungsermittlung ist zur Lösung des vorstehend beschriebenen Problems entwickelt worden. Mit Hilfe dieses Unterprogramms lässt sich der Einfluss von Störsignalen eliminieren, indem eine Zündkerzenverschmutzung sowie Vorentflammungen in Abhängigkeit von dem Integrationswert einer am Detektorwiderstand 16 abfallenden Spannung ermittelt werden, der durch Integration der Spannung bei der Abgabe des Zündauslösesignals erhalten wird.
Das in Fig. 6 dargestellte dritte Unterprogramm zur Vorentflammungsermittlung wird bei jeder Abgabe eines Zündauslösesignals der Zündanlage 10 ausgeführt. Die am Detektorwiderstand 16 abfallende Spannung wird in einem Schritt 60 eingegeben.
Sodann wird der Integrationswert IS der Spannung V in einem Schritt 61 unter Verwendung der folgenden Gleichung erhalten:
IS ← IS + V
In einem Schritt 62 wird festgestellt, ob das Zündauslösesignal abgeschaltet ist oder nicht. Wenn diese Bestimmung negativ ausfällt, d. h., wenn das Zündauslösesignal eingeschaltet ist, kehrt die Steuerung zum Schritt 60 zurück.
Wenn dagegen das Zündauslösesignal abgeschaltet ist, fällt die Feststellung im Schritt 62 positiv aus und die Steuerung geht zu einem Schritt 63 über, in dem ein Verschmutzungsermittlungswert TS sowie ein Vorentflammungsermittlungswert TP gesetzt werden.
Hierbei ist zu beachten, dass bei einer Zündkerzenverschmutzung ein Leckstrom während der Dauer der Abgabe eines Zündauslösesignals fließt, während beim Auftreten einer Vorentflammung ein Strom nur während der zweiten Hälfte der Dauer der Abgabe eines Zündauslösesignals fließt. Somit wird der Verschmutzungsermittlungswert TS größer als der Vorentflammungsermittlungswert TP.
Hierbei können der Verschmutzungsermittlungswert TS und der Vorentflammungsermittlungswert TP als Festwerte oder aber als Funktion der Maschinendrehzahl oder der Kühlwassertemperatur bestimmt werden.
Wenn Schwellenwerte als Funktion der Maschinendrehzahl definiert werden, werden diese Schwellenwerte umso kleiner eingestellt, je höher die Maschinendrehzahl wird, da mit steigender Maschinendrehzahl die integrierte Spannung immer kleiner wird.
Wenn Schwellenwerte als Funktion der Kühlwassertemperatur definiert werden, wird der Verschmutzungsermittlungswert TS umso kleiner eingestellt, je niedriger die Kühlwassertemperatur wird, da mit abnehmender Temperatur die Zündkerze immer häufiger bzw. stärker verschmutzt. Umgekehrt wird der Vorentflammungsermittlungswert TP umso kleiner eingestellt, je höher die Temperatur wird, da mit steigenden Temperaturen die Häufigkeit des Auftretens einer Vorentflammung zunimmt.
In einem Schritt 64 wird festgestellt, ob der Integrationswert IS größer als der Verschmutzungsermittlungswert TS ist oder nicht. Wenn diese Bestimmung bejahend ausfällt, d. h., wenn der Integrationswert IS größer als der Verschmutzungsermittlungswert TS ist, wird dieses Unterprogramm beendet, nachdem in einem Schritt 65 die Feststellung erfolgt ist, dass die Zündkerze verschmutzt ist.
Wenn jedoch die Bestimmung im Schritt 64 negativ ausfällt, d. h., wenn der Integrationswert IS kleiner als der Verschmutzungsermittlungwert TS ist, geht die Steuerung zu einem Schritt 66 über, in dem die Bestimmung erfolgt, ob der Integrationswert IS größer als der Vorentflammungsermittlungswert TP ist.
Wenn die Bestimmung im Schritt 66 bejahend ausfällt, d. h., wenn der Integrationswert IS kleiner als der Verschmutzungsermittlungswert TS und nicht kleiner als der Vorentflammungsermittlungswert TP ist, erfolgt in einem Schritt 67 die Feststellung, dass eine Vorentflammung aufgetreten ist. Sodann wird dieses Unterprogramm beendet.
Wenn dagegen die Bestimmung im Schritt 66 negativ ausfällt, d. h., wenn der Integrationswert IS kleiner als der Vorentflammungsermittlungswert TP ist, erfolgt in einem Schritt 68 die Feststellung, dass ein Normalzustand vorliegt. Sodann wird dieses Unterprogramm beendet.
Bei dem ersten Unterprogramm zur Vorentflammungsermittlung werden die Spannungen bei der Abgabe des Zündauslösesignals unabhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine zweifach ausgelesen. Bei hoher Maschinendrehzahl werden somit die Intervalle zwischen den Auslesezeiten der Spannungen immer kürzer, sodass eine hohe Belastung des Mikrocomputers 18 nicht verhindert werden kann.
Zur Lösung dieses Problems ist ein viertes Unterprogramm zur Vorentflammungsermittlung entwickelt worden. Diesem vierten Unterprogramm zur Vorentflammungsermittlung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Belastung des Mikrocomputers 18 zu verringern, indem die Ermittlung eines Vorliegens oder Nichtvorliegens einer Zündkerzenverschmutzung unterdrückt wird, wenn der Betriebszustand der Brennkraftmaschine in einen spezifischen Betriebszustand übergeht, bei dem Vorentflammungen häufig auftreten.
Fig. 7 zeigt ein Ablaufdiagramm dieses vierten Unterprogramms zur Vorentflammungsermittlung, das bei jeder Abgabe eines Zündauslösesignals ausgeführt wird.
In einem Schritt 70 werden die Maschinendrehzahl Ne der Brennkraftmaschine sowie der Ansaugleitungsdruck PM in den Mikrocomputer 18 eingegeben. In einem Schritt 71 wird bestimmt, ob sich die Brennkraftmaschine in einem Volllast- Betriebszustand befindet oder nicht.
Fig. 8 zeigt eine grafische Darstellung, die die Bestimmung des Betriebszustands der Brennkraftmaschine veranschaulicht. Bei dieser grafischen Darstellung bezeichnet die Abszisse die Maschinendrehzahl Ne, während die Ordinate den Ansaugleitungsdruck PM bezeichnet. Wenn die Maschinendrehzahl Ne größer als eine vorgegebene Maschinendrehzahl NH und der Ansaugleitungsdruck PM höher als ein vorgegebener Druck PH sind, erfolgt die Feststellung, dass ein Volllast-Betriebszustand der Brennkraftmaschine vorliegt. Andernfalls wird ein Teillast- Betriebszustand der Brennkraftmaschine festgestellt.
Wenn die Bestimmung im Schritt 71 negativ ausfällt, d. h., wenn sich die Brennkraftmaschine im Teillast- Betriebszustand befindet, wird dieses Unterprogramm beendet, nachdem in einem Schritt 72 ein Unterprogramm für den Teillast-Betriebszustand ausgeführt worden ist. Wenn dagegen die Bestimmung im Schritt 71 bejahend ausfällt, d. h., wenn sich die Brennkraftmaschine im Volllast- Betriebszustand befindet, wird dieses Unterprogramm beendet, nachdem in einem Schritt 73 ein Unterprogramm für den Volllast-Betriebszustand ausgeführt worden ist.
Fig. 9 zeigt ein Ablaufdiagramm des im Schritt 72 ausgeführten Unterprogramms mit dem Teillast- Betriebszustand. In einem Schritt 720 wartet die Steuerung den Ablauf der Verschmutzungsermittlungszeit tS ab.
Wenn die Verschmutzungsermittlungszeit tS verstrichen ist, fällt die Bestimmung im Schritt 720 bejahend aus, woraufhin die Steuerung zu einem Schritt 721 übergeht, bei dem die Verschmutzungsermittlungsspannung V(tS) eingegeben wird.
In einem Schritt 722 wird festgestellt, ob die Verschmutzungsermittlungsspannung V(t5) höher als die vorgegebene Verschmutzungsermittlungs-Schwellenspannung VS ist.
Wenn die Bestimmung im Schritt 722 bejahend ausfällt, wird festgestellt, dass eine Verschmutzung der Zündkerze vorliegt und das Verschmutzungs-Zustandsbit FS wird in einem Schritt 723 auf "1" gesetzt. Sodann wird dieses Unterprogramm beendet, nachdem in einem Schritt 724 ein Zähler CKUSU zurückgestellt worden ist.
Wenn dagegen die Bestimmung im Schritt 722 negativ ausfällt, wird festgestellt, dass keine Verschmutzung der Zündkerze vorliegt. Sodann wird dieses Unterprogramm beendet, nachdem das Verschmutzungs-Zustandsbit FS in einem Schritt 725 auf "0" zurückgestellt worden ist.
Hierbei ist zu beachten, dass bei dem Unterprogramm für den Teillast-Betriebszustand die Vorentflammungsermittlungsspannung nicht eingegeben wird, da im Teillast-Betriebszustand keine Vorentflammungen auftreten.
Fig. 10 zeigt ein Ablaufdiagramm des im Schritt 73 ausgeführten Unterprogramms für den Volllast- Betriebszustand. In einem Schritt 730 wird festgestellt, ob das Verschmutzungs-Zustandsbit FS auf "1" gesetzt ist oder nicht.
Wenn die Bestimmung im Schritt 730 negativ ausfällt, d. h., wenn das Verschmutzungs-Zustandsbit FS nicht "1" ist, wird die Ausführung dieses Unterprogramms beendet, nachdem in einem Schritt 731 ein Zusatzunterprogramm für das Nichtvorliegen eines Verschmutzungszustands ausgeführt worden ist.
Wenn dagegen die Bestimmung im Schritt 730 bejahend ausfällt, d. h., wenn das Verschmutzungs-Zustandsbit FS auf "1" gesetzt ist, wird dieses Unterprogramm beendet, nachdem in einem Schritt 732 ein Zusatzunterprogramm für das Vorliegen eines Verschmutzungszustands ausgeführt worden ist.
Fig. 11 zeigt ein Ablaufdiagramm des im Schritt 731 ausgeführten Zusatzunterprogramms für das Nichtvorliegen eines Verschmutzungszustands. In einem Schritt 1a wartet die Steuerung den Ablauf des Vorentflammungsermittlungs- Zeitintervalls tP ab. Wenn das Vorentflammungsermittlungs- Zeitintervall tP verstrichen ist, fällt die Bestimmung im Schritt 1a bejahend aus, woraufhin in einem Schritt 1b die Vorentflammungsermittlungsspannung V(tP) eingelesen wird.
In einem Schritt 1c wird bestimmt, ob die Vorentflammungsermittlungsspannung V(tP) höher als die vorgegebene Vorentflammungsermittlungs-Schwellenspannung VP ist oder nicht.
Wenn die Bestimmung im Schritt 1c negativ ausfällt, wird festgestellt, dass keine Vorentflammung auftritt, woraufhin die Ausführung dieses Zusatzunterprogramms beendet wird, nachdem ein Vorentflammungs-Zustandsbit auf "0" zurückgestellt worden ist.
Wenn dagegen die Bestimmung im Schritt 1c bejahend ausfällt, wird festgestellt, dass eine Vorentflammung aufgetreten ist, woraufhin dieses Zusatzunterprogramm beendet wird, nachdem das Vorentflammungs-Zustandsbit FP auf "1" gesetzt worden ist. Wenn somit keine Zündkerzenverschmutzung vorliegt, wird die Verschmutzungsermittlungsspannung nicht eingegeben.
Fig. 12 zeigt ein Ablaufdiagramm des im Schritt 732 ausgeführten Zusatzunterprogramms für das Vorliegen eines Verschmutzungszustands. In einem Schritt 2a wartet die Steuerung den Ablauf des Verschmutzungsermittlungs- Zeitintervalls tS ab. Wenn das Verschmutzungsermittlungs- Zeitintervall tS verstrichen ist, fällt die Bestimmung im Schritt 2a bejahend aus, woraufhin die Steuerung zu einem Schritt 2b übergeht, bei dem die Verschmutzungsermittlungsspannung V(tS) eingelesen wird.
In einem Schritt 2c wird ermittelt, ob die Verschmutzungsermittlungsspannung V(tS) höher als die vorgegebene Verschmutzungsermittlungs-Schwellenspannung VS ist oder nicht.
Wenn die Bestimmung im Schritt 2c bejahend ausfällt, wird eine Verschmutzung der Zündkerze festgestellt. Sodann wird dieses Zusatzunterprogramm beendet, nachdem in einem Schritt 2d der Zähler CKUSU auf "0" zurückgestellt und in einem Schritt 2e das Verschmutzungs-Zustandsbit FS auf "1" gesetzt worden sind.
Wenn dagegen die Bestimmung im Schritt 2c negativ ausfällt, wird festgestellt, dass kein Verschmutzungszustand der Zündkerze vorliegt. Sodann wird der Zählwert des Zählers CKUSU in einem Schritt 2f erhöht und in einem Schritt 2g ermittelt, ob der Zählwert des Zählers CKUSU größer als ein vorgegebener Wert von z. B. "3" ist.
Wenn die Bestimmung im Schritt 2g bejahend ausfällt, d. h., wenn nach der Hochzählung des Zählers CKUSU auf "3" keine Zündkerzenverschmutzung festgestellt wird, nachdem der Betriebszustand der Brennkraftmaschine auf den Volllast- Betriebszustand übergegangen ist, obwohl im Teillast- Betriebszustand eine Zündkerzenverschmutzung vorlag, wird dieses Zusatzunterprogramm beendet, nachdem in einem Schritt 2h der Zähler rückgestellt und in einem Schritt 2j das Verschmutzungs-Zustandsbit FS auf "0" zurückgestellt worden sind.
Beim Vorliegen einer Zündkerzenverschmutzung wird somit die Vorentflammungsermittlungsspannung zur Vermeidung einer Fehlbeurteilung nicht eingegeben.
Bei dem vorstehend beschriebenen Vorentflammungs- Ermittlungsverfahren wird somit eine Fehlbeurteilung des Auftretens einer Vorentflammung (PI) im Falle einer Zündkerzenverschmutzung vermieden. Das Vorliegen oder Nichtvorliegen einer Zündkerzenverschmutzung wird in Abhängigkeit von einer an einem Detektorwiderstand abfallenden Spannung bestimmt, die zu einem relativ frühen Zeitpunkt nach der Abgabe eines Zündauslösesignals einer Zündanlage in einen Mikrocomputer 18 eingelesen wird. Weiterhin wird das Auftreten oder Nichtauftreten einer Vorentflammung in Abhängigkeit von einer weiteren Spannung bestimmt, die zu einem relativ späten Zeitpunkt nach der Abgabe des Zündauslösesignals eingelesen wird. Wenn eine Zündkerzenverschmutzung festgestellt wird, wird das Einlesen der weiteren Spannung zu einem relativ späten Zeitpunkt verhindert, um eine Fehlbeurteilung des Auftretens einer Vorentflammung auf Grund eines ohne Auftreten einer Vorentflammung hervorgerufenen Leckstroms zu vermeiden.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern der Schutzumfang der Erfindung wird allein durch die Patentansprüche bestimmt.

Claims

1. Vorrichtung zur Ermittlung von vorzeitigen Zündungen, mit:

einer Zündauslösesignal-Abgabeeinrichtung zur Abgabe eines Zündauslösesignals,

einer Verschmutzungsdetektoreinrichtung zur Ermittlung der Verschmutzung einer Zündkerze in Abhängigkeit von einem zwischen der Zündkerze und Masse fließenden Strom während eines Verschmutzungsermittlungs-Zeitintervalls innerhalb der Zeitperiode, während der das Zündauslösesignal von der Zündauslösesignal-Abgabeeinrichtung abgegeben wird,

einer Vorentflammungsdetektoreinrichtung zur Ermittlung einer Vorentflammung in Abhängigkeit von einem zwischen der Zündkerze und Masse fließenden Strom in einem hinter dem Verschmutzungsermittlungs-Zeitintervall gelegenen Vorentflammungsermittlungs-Zeitintervall innerhalb der Zeitperiode, während der das Zündauslösesignal von der Zündauslösesignal- Abgabeeinrichtung abgegeben wird, und

einer Vorentflammungsermittlungs- Unterdrückungseinrichtung zur Verhinderung der Ermittlung einer Vorentflammung, wenn eine Verschmutzung der Zündkerze von der Verschmutzungsdetektoreinrichtung ermittelt wird.

2. Vorrichtung zur Ermittlung von vorzeitigen Zündungen nach Anspruch 1, mit: einer Verschmutzungsermittlungs- Unterdrückungseinrichtung zur Verhinderung der Ermittlung einer Zündkerzenverschmutzung nach einmaliger Ermittlung einer Vorentflammung durch die Vorentflammungsdetektoreinrichtung, bis keine Vorentflammung mehr von der Vorentflammungsdetektoreinrichtung ermittelt wird.

3. Vorrichtung zur Ermittlung von vorzeitigen Zündungen nach Anspruch 1, mit:

einer Übergangsbetriebszustands-Detektoreinrichtung zur Ermittlung eines Übergangs des Betriebszustands einer Brennkraftmaschine in einen spezifische Betriebszustand, bei dem häufig Vorentflammungen auftreten, und

einer Einrichtung zur Unterdrückung einer Ermittlung von Vorentflammungen durch die Vorentflammungsdetektoreinrichtung, wenn eine Verschmutzung der Zündkerze von der Verschmutzungsdetektoreinrichtung ermittelt worden ist, und zur Unterdrückung der Ermittlung einer Verschmutzung der Zündkerze durch die Verschmutzungsdetektoreinrichtung und Aufhebung der Unterdrückung der Vorentflammungsermittlung nach Ermittlung einer Zündkerzenverschmutzung, nachdem ein Übergang des Betriebszustands der Brennkraftmaschine von der Übergangsbetriebszustands-Detektoreinrichtung ermittelt worden ist.

4. Einrichtung zur Ermittlung von vorzeitigen Zündungen, mit:

einer Integratoreinrichtung zur Integration eines zwischen einer Zündkerze und Masse fließenden Stroms während eines vorgegebenen festen Zeitintervalls innerhalb der Zeitperiode, während der das Zündauslösesignal von der Zündauslösesignal-Abgabeeinrichtung abgegeben wird, und

einer Bestimmungseinrichtung für die Feststellung des Auftretens einer Vorentflammung, wenn der von der Integratoreinrichtung integrierte Integrationswert kleiner als ein vorgegebener fester Verschmutzungsschwellenwert und größer als ein vorgegebener fester Vorentflammungsschwellenwert ist, der kleiner als der vorgegebene feste Verschmutzungsschwellenwert ist.

5. Verfahren zur Ermittlung von vorzeitigen Zündungen, mit:

einem Zündauslösesignal-Abgabeschritt zur Abgabe eines Zündauslösesignals von einer Zündanlage,

einem Verschmutzungsermittlungsschritt zur Erfassung der Verschmutzung einer Zündkerze in Abhängigkeit von einem zwischen der Zündkerze und Masse fließenden Strom während eines Verschmutzungsermittlungs-Zeitintervalls innerhalb der Zeitdauer, während der das Zündauslösesignal im Zündauslösesignal-Abgabeschritt abgegeben wird,

einem Vorentflammungsermittlungsschritt zur Erfassung einer Vorentflammung in Abhängigkeit von einem zwischen der Zündkerze und Masse fließenden Strom während eines hinter dem Verschmutzungsermittlungs-Zeitintervall liegenden Vorentflammungsermittlungs-Zeitintervall innerhalb der Zeitdauer, während der das Zündauslösesignal im Zündauslösesignal-Abgabeschritt abgegeben wird, und

einem Vorentflammungsermittlungs-Unterdrückungsschritt zur Verhinderung der Ermittlung einer Vorentflammung, wenn im Verschmutzungsermittlungsschritt eine Zündkerzenverschmutzung festgestellt worden ist.

6. Verfahren zur Ermittlung von vorzeitigen Zündungen nach Anspruch 5, mit: einem Verschmutzungsermittlungs-Unterdrückungsschritt zur Verhinderung der Ermittlung einer Zündkerzenverschmutzung nach Ermittlung einer Vorentflammung im Vorentflammungsermittlungsschritt, bis keine Vorentflammung mehr im Vorentflammungsermittlungsschritt festgestellt wird.

7. Verfahren zur Ermittlung von vorzeitigen Zündungen nach Anspruch 5, mit:

einem Übergangsbetriebszustands-Ermittlungsschritt zur Ermittlung eines Übergangs des Betriebszustands einer Brennkraftmaschine in einen spezifischen Betriebszustand, bei dem Vorentflammungen häufig auftreten, und

einem Verhinderungsschritt zur Verhinderung der Ermittlung einer Vorentflammung im Vorentflammungsermittlungsschritt, wenn im Verschmutzungsermittlungsschritt eine Zündkerzenverschmutzung festgestellt wird, und zur Unterdrückung der Ermittlung einer Zündkerzenverschmutzung im Verschmutzungsermittlungsschritt und Aufhebung der Unterdrückung der Vorentflammungsermittlung nach Feststellung des Nichtvorliegens einer Zündkerzenverschmutzung, nachdem im Übergangsbetriebszustands-Ermittlungsschritt ein Übergang des Betriebszustands ermittelt worden ist.

8. Verfahren zur Ermittlung von vorzeitigen Zündungen, mit:

einem Integrationsschritt zur Integration eines zwischen einer Zündkerze und Masse fließenden Stroms während eines vorgegebenen festen Zeitintervalls innerhalb der Zeitperiode, während der das Zündauslösesignal von der Zündanlage abgegeben wird, und

einem Bestimmungsschritt für die Feststellung des Auftretens einer Vorentflammung, wenn der im Integrationsschritt integrierte Integrationswert kleiner als ein vorgegebener fester Verschmutzungsschwellenwert und größer als ein vorgegebener fester Vorentflammungsschwellenwert ist, der kleiner als der vorgegebene feste Verschmutzungsschwellenwert ist.