SE507394C2 - Arrangement and method for detecting ionization in the combustion chamber of a multi-cylinder internal combustion engine - Google Patents

Arrangement and method for detecting ionization in the combustion chamber of a multi-cylinder internal combustion engine

Info

Publication number
SE507394C2
SE507394C2 SE9604245A SE9604245A SE507394C2 SE 507394 C2 SE507394 C2 SE 507394C2 SE 9604245 A SE9604245 A SE 9604245A SE 9604245 A SE9604245 A SE 9604245A SE 507394 C2 SE507394 C2 SE 507394C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
signal
combustion
ionization
signal processing
measuring
Prior art date
Application number
SE9604245A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE9604245L (en
SE9604245D0 (en
Inventor
Jan Nytomt
Original Assignee
Mecel Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mecel Ab filed Critical Mecel Ab
Priority to SE9604245A priority Critical patent/SE507394C2/en
Publication of SE9604245D0 publication Critical patent/SE9604245D0/en
Priority to PCT/SE1997/001929 priority patent/WO1998022709A1/en
Priority to DE19781522T priority patent/DE19781522B4/en
Publication of SE9604245L publication Critical patent/SE9604245L/en
Publication of SE507394C2 publication Critical patent/SE507394C2/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/009—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating position or synchronisation signals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P17/00—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
    • F02P17/12—Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
    • G01N27/626—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode using heat to ionise a gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/009—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating position or synchronisation signals
    • F02D2041/0092—Synchronisation of the cylinders at engine start

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

The invention concerns an arrangement and procedure for detection of ionisation in the combustion chamber of a multi-cylinder, four-stroke engine, in which at least the pistons of the first and second chambers run in parallel, but phase-displaced as of the working phases of the four-stroke cycle. Two measuring circuits (39a, 39b) respectively connected to a measuring gap (24a-24d) in the first and second combustion chamber are employed for detection of ionisation in the combustion chambers. In order to reduce the costs incurred upon the system, a switch (51) has been used which alternately connects each measuring circuit to a signal-processing unit (44). Hereby, a cylinder identification can be accomplished by detection of the ionisation degree in the combustion chamber by using one signal-processing unit only. The invention entails a complete utilisation of ionisation detection where a cam-shaft sensor is not of required use for cylinder identification, and where a number of combustion related parameters can be detected at low system cost by using only one signal processing unit comprising a number of signal processing stages (52a, 53a and 52b, 53b).

Description

507 394 2 30 alltid minst två signalbehandlingslcretsar erfordrats i fyrtaktsmotorer med åtminstone två parallellt löpande kolvar, i de tändsystem som klarar av cylinderidentifiering med jonströmdetekterlng. 507 394 2 at least two signal processing circuits are always required in four-stroke engines with at least two parallel pistons, in the ignition systems capable of ion identification with ion current detection.

UPPi-"ntNmGENs ÄNDAMÅL Uppfinningen har till ändamål att begränsa antalet signalbehandlingskretsar för joniseringsu-ömmar i fyrtakts förbränningsmotorer med åtminstone två kolvar som löper parallellt, där cylinderidentifiering kan erhållas via utvärdering av joniseiingströmmen i förbränningsrummet under förbränningen.OBJECT OF THE INVENTION The object of the invention is to limit the number of signal processing circuits for ionization sensors in four-stroke internal combustion engines with at least two pistons running in parallel, where cylinder identification can be obtained via evaluation of the ionization current in the combustion chamber.

Ytterligare ett ändamål är att ersätta en relativt dyrbar signalbehandlingskrets med en enkel omkopplare, vilket ger en väsentlig kosmadsbesparing i tändsystemet.Another object is to replace a relatively expensive signal processing circuit with a simple switch, which provides a significant cost savings in the ignition system.

KORT BESKRIVNING AV UPPFlNNlNGEN Det uppfinníngsenliga arrangemanget och förfarandet utmärks av den kännetecknande delen av patentkravet l respektive 7.BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION The inventive arrangement and method are characterized by the characterizing part of claims 1 and 7, respectively.

Genom det uppfinningsenliga arrangemanget och förfarandet kan cylinderidentifiering ske utan kamaxelgivare och med begränsning av antalet signalbehandlingskretsari en fyrtakts förbränningsmotorer med åtminstone två kolvar som löper parallellt. ga uppfinningen utmärkande särdrag och fördelar framgår av övriga patentkravs kännetecknande delar samt den efterföljande beskrivningen av ett utíörlngsexempel. Beskrivningen av utföríngsexempel sker med hänvisning till figurer angivna i följande figurförteckning.Through the inventive arrangement and method, cylinder identification can take place without a camshaft sensor and with a limitation of the number of signal processing circuits in a four-stroke internal combustion engine with at least two pistons running in parallel. The distinctive features and advantages of the invention appear from the characterizing parts of the other claims and the following description of an exemplary embodiment. The description of exemplary embodiments is made with reference to urer gures specified in the following ur gur list.

HGURPÖRTECKNING Figur 1, visar en fórbränningsmotor med en motormomerad tändmodul och en styrenhet anordnad på avstånd från motorn; lfigur 2, visar en uppfiniiingsenlig tändmodul för en fyrcylindrig Otto-motor; Figur 3, visar anpassningskretsar, interface, för dubbelriktad kommunikation; Figur 4, visar ett signaltillståndsdiagram för triggsignal, förbränningskvalitetssignal samt lcnacksígnal i beroende av motorposition (vevaxelgiadenCD).RECORDING Figure 1, shows a combustion engine with an engine-torque ignition module and a control unit arranged at a distance from the engine; Figure 2 shows an ignition module according to the design of a four-cylinder Otto engine; Figure 3, shows adaptive circuits, interfaces, for bidirectional communication; Figure 4, shows a signal state diagram for trigger signal, combustion quality signal and snack signal depending on engine position (crankshaft diameter CD).

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXENIPEL Uppfiiiningen tillämpas vid förbränningsmotorer 20 av Otto-typ, se figur l, utrustade med åtminstone en motormonterad tändmodul, lCMOgnition Control Motiule), samt en styrenhet, ECM(Engine Control Module). Förbränningsmotoin i utföringsexemplet är en fyrcylindiig fytaktsmotor, där åtminstone två kolvpar löper parallellt. Styrenheten sitteri motorfordon 10 15 20 25 30 35 3 5 07 3 9 4 företrädesvis monterad på avstånd från motom, antingen på torpedväggen i motorrummet eller skyddat inne i fordonets kupé. Styrenheten kan dock i vissa applikationer i fordon sitta monterad på motorn men på avstånd från tändmodulen.DESCRIPTION OF EMBODIMENT EXAMPLE The invention is applied to Otto-type internal combustion engines, see Figure 1, equipped with at least one engine-mounted ignition module (LCMOgnition Control Motiule), and a control unit, ECM (Engine Control Module). The internal combustion engine in the exemplary embodiment is a four-cylinder phyt stroke engine, where at least two piston pairs run in parallel. The control unit is located in the motor vehicle 10 15 20 25 30 35 3 5 07 3 9 4 preferably mounted at a distance from the engine, either on the torpedo wall in the engine compartment or protected inside the vehicle's compartment. However, in some applications in vehicles, the control unit can be mounted on the engine but at a distance from the ignition module.

Förbränningsmotorn är utrustad med ett antal sensorer, exempelvis; -en lastgivare 12, anordnad i ínsugningsröret 21(alternativt en trottellägesgivare), -en motortemperaturgivare 13, samt -en motorpositionsgivare 14, anordnad vid motorns svänghjul 25, där ett antal knggar på svänghjulet på i sig känt sätt genererar pulser från givaren 14. Ett anta] kuggar är olikformiga , varigenom motorpositionen, dvs vevaxelns 26 rotationsläge och därigenom även dei motorns törbränningsrum 22 anordnade kolvarnas 23 läge kan bestämmas.The internal combustion engine is equipped with a number of sensors, for example; a load sensor 12, arranged in the intake pipe 21 (alternatively a throttle position sensor), -a motor temperature sensor 13, and -a motor position sensor 14, arranged at the engine flywheel 25, where a number of turns on the flywheel in a known manner generate pulses from the sensor 14. A The number of teeth is non-uniform, whereby the position of the engine, i.e. the rotational position of the crankshaft 26 and thereby also the pistons 23 arranged in the engine combustion chamber 22 can be determined.

Sensorerna 12- 14 är kopplade till Styrenheten ECM, varigenom tändning men även bränsletilltörsel kan regleras i beroende av detekterad motorbelastning, motortemperatur samt motorposition och varvtal.The sensors 12-14 are connected to the ECM Control Unit, whereby ignition but also fuel supply can be regulated depending on the detected engine load, engine temperature and engine position and speed.

Styrenheten ECM styr, i beroende av detekterade motorparametrar, via triggsignalledníngar Tl-T4 när tändmodulen ICM skall generera en tändgnista. Triggsignalledningarna är i det visade utfiïäringsexemplet fyra individuella triggsignalledningar för varje tändspole. Tändspolarna är företrädesvis direktanslutna på respektive tändstift (se figur 2) i en fyrcylindrig motor. Tändmodulen erhåller även strömförsörjning via en tvåledare P,G anslutna till strömkaïllans båda poler. Även Styrenheten ECM erhåller strömförsörjning via en strömkälla, företrädesvis en batteri 10.The control unit ECM controls, depending on detected motor parameters, via trigger signal lines T1-T4 when the ignition module ICM is to generate an ignition spark. In the illustrated example, the trigger signal lines are four individual trigger signal lines for each ignition coil. The ignition coils are preferably directly connected to the respective spark plugs (see Figure 2) in a four-cylinder engine. The ignition module also receives power supply via a two-wire P, G connected to both poles of the power cable. The control unit ECM also receives power supply via a power source, preferably a battery 10.

Kablaget L mellan styrenheten ECM samt tändmodulen ICM innehåller åtminstone två dubbelriktade kommunikationsledningar Km respektive KOQ.The wiring L between the control unit ECM and the ignition module ICM contains at least two bidirectional communication lines Km and KOQ, respectively.

I figur 2 visas uppbyggnaden av tändmodulen, ICM, för en fyrcylindrig Otto-motor. I den visade utforingsformen användes en detekteringskrets 39a till två stycken tändkretsar 32a-33a-34a-35 a, respektive 32b-33b-34b-35b. Dessa tändkretsar genererar tändgnista i tändstiften 24a samt 24b, anordnade i två olika cylindrar där kolvarna är fasförskjutna 180 vevaxel grader. Enheten 60a, med två tändlqetsar samt en gemensam detekteringshets 39a, är identisk med den andra enheten 60b vilken genererar tändgnista i tändstiften 244: samt 24d. _ Triggsignalerna Tl-T4 går via en processor CPU vidare till primärströmbrytare 35a samt 35b i enheten 60a och primärströmbrytare 35c samt 35d i enheten 60b, via signalledningarna tl-t4. I varje cylinder 22 är åtminstone ett 24a-24d anordnat. Funktionen beskrivs närmare med hänvisning till en tändgnistas generering i tändstiftet 24a Tändspänningen alstras i en tändspole 32a med en primärlindning 33a och en sekundärlindning 34a. Primärlindningen 33a är i sin ena ände ansluten till en spänningskälla, P, ochi dess jordanslutning är anordnad en elektriskt styrd brytare 35a. Genom att processorn på triggutgången tl gör brytaren 35a strömledande så börjar en ström flyta genom primärlindningen 33a, och när sedan strömmen bryts så induceras på sedvanligt sätt en 507 394 4 10 20 30 35 upptransformerad tändspänning i tändspolens 32a sektmdärlindning 34a och en tändgnista alstras i tändstiftsgapet. När strömmen skall släppas på och när strömmen skall brytas av brytaren 35a, sk dwell-time reglering, styrs i beroende av aktuella motorparameterar i enlighet med en i styrenhetens minne förlagt-ad tändvinkelmatris. Dwell-tíme regleringen säkerställer att erforderlig primärsu-öm hinner utvecklas samt att tändgnistan alstras vid den tändtidpunkt som erfordras för det aktuella lastfallet.Figure 2 shows the structure of the ignition module, ICM, for a four-cylinder Otto engine. In the embodiment shown, a detection circuit 39a is used for two ignition circuits 32a-33a-34a-35a, and 32b-33b-34b-35b, respectively. These ignition circuits generate spark plugs in the spark plugs 24a and 24b, arranged in two different cylinders where the pistons are phase-shifted 180 crankshaft degrees. The unit 60a, with two igniters and a common detection unit 39a, is identical to the other unit 60b which generates spark in the spark plugs 244 and 24d. The trigger signals T1-T4 pass via a processor CPU to the primary switches 35a and 35b in the unit 60a and the primary switches 35c and 35d in the unit 60b, via the signal lines t1-t4. At least one 24a-24d is arranged in each cylinder 22. The function is described in more detail with reference to the generation of a spark in the spark plug 24a. The ignition voltage is generated in an ignition coil 32a with a primary winding 33a and a secondary winding 34a. The primary winding 33a is connected at one end to a voltage source, P, and in its ground connection an electrically controlled switch 35a is arranged. By making the switch 35a current-conducting on the trigger output t1, a current begins to flow through the primary winding 33a, and when the current is cut off, a transformed transform voltage is induced in the usual manner in the ignition coil 32a of the ignition coil 32a. . When the current is to be released and when the current is to be interrupted by the switch 35a, so-called dwell-time control, is controlled in dependence on the current motor parameters in accordance with an ignition angle matrix located in the memory of the control unit. The Dwell-time control ensures that the required primary sum is developed and that the ignition spark is generated at the ignition time required for the current load case.

Sekundärens ena ände är ansluten till tändstiftet 24a och i dess andra jordanslutna ände finns en detekteringskrets 39a som detekterar joniseringsgraden i förbränningsmmmet. Detekteringslcretsen innefattar en spänníngsacloimulator , häri form av en uppladdningsbar kondensator 40, vilken spänningssätter tändstiftets gnistgap med en väsentligen konstant mätspänning. Kondensatorn motsvarar en ekvivalent lösning till den i EP,C,l 88180 visade utforingsformen där spänníngsackumulatorn är en törhöjd/upptransformerad spänning från uppladdningskretsen i ett kapacitivt tändsystem. I den i figuren visade uttöiingsformen så laddas kondensatorn 40 upp till en spänningsnivå given av zenerdiodens 41 genombrottspänning när tändspänningspulsen induceras i sekundärlindningen 34a. Denna genombrottspänning kan ligga någonstans mellan 80-400 Volt.One end of the secondary is connected to the spark plug 24a and at its other grounded end there is a detection circuit 39a which detects the degree of ionization in the combustion chamber. The detection circuit comprises a voltage accumulator, herein in the form of a rechargeable capacitor 40, which energizes the spark gap of the spark plug with a substantially constant measuring voltage. The capacitor corresponds to an equivalent solution to the embodiment shown in EP, C, 1 88180 where the voltage accumulator is a dry height / up-transformed voltage from the charging circuit in a capacitive ignition system. In the depletion form shown in figuren, the capacitor 40 is charged up to a voltage level given by the breakdown voltage of the zener diode 41 when the ignition voltage pulse is induced in the secondary winding 34a. This breakthrough voltage can be anywhere between 80-400 Volts.

Zenerdioden öppnar då det genererats så mycket ström att kondensatorn laddats upp till en spänningsnivå motsvarande zenerdiodens genombrottsspänning. Parallellt med mätmotståndet 42 så är anordnat en andra motvänd skyddsdiod 43 som på motsvarande sätt skyddar för spämiíngar med omvänd polaritet Över mätmotståndet 42 så kan sedan den ström som går i kretsen 24a-34-40/40-42-jord detekteras, vilken ström är beroende av konduktiviteten på gaserna i förbränningsrummet, vilken konduktivitet är proportionell mot joniseringsgraden i forbränningsrummet.The zener diode opens when so much current has been generated that the capacitor has been charged to a voltage level corresponding to the breakdown voltage of the zener diode. Parallel to the measuring resistor 42, a second reverse protection diode 43 is arranged which correspondingly protects against voltages of reversed polarity. Above the measuring resistor 42, the current flowing in the circuit 24a-34-40 / 40-42 ground can then be detected, which current is depending on the conductivity of the gases in the combustion chamber, which conductivity is proportional to the degree of ionization in the combustion chamber.

Genom att mätmotståndet 42 är kopplat närmast jord så erfordras enbart en anslutning imätpunkten 45 till en signalbehandlingsenliet 44, vilken signalbehandlingsenhet mäter spänningen över motståndet 42 och i mätpunkten 45 relativt jord Genom att analysera strömmen, alternativt spänningen, genom mätmotståndet så kan bland annat knack och preignition detekteras, och såsom framställts i US,A, 4535740 så skulle vid vissa driftfall aktuellt blandningstörhållande luft-bränsle kunna detekteras genom att mäta hur lång tid joniseringströmmen ligger över en viss nivå Signalbehandlingsenheten 44 i den visade uttöringsformen tar fram en mot törbränningens kvalitet motsvarande signal, CQ/Combustíon Quality, samt en mot knackningens intensitet motsvarande signal, Kl/Knock intensity, i två parallella signalbehandlingssteg 52a,53a respektive 52b,53b.Because the measuring resistor 42 is connected closest to earth, only a connection in the measuring point 45 to a signal processing unit 44 is required, which signal processing unit measures the voltage across the resistor 42 and in the measuring point 45 relative to ground. By analyzing the current, or voltage, through the measuring resistor is detected, and as produced in US, A, 4535740, in certain operating cases the current mixture-containing air-fuel could be detected by measuring how long the ionization current is above a certain level. The signal processing unit 44 in the embodiment shown produces a signal corresponding to the quality of the dry burn, CQ / Combustíon Quality, and a signal corresponding to the intensity of the knock, Kl / Knock intensity, in two parallel signal processing steps 52a, 53a and 52b, 53b, respectively.

Ett mot knackningen representativt värde erhålles i ett signalbehandlingssteg genom att filtrera ut det for ett knackningsförlopp typiska frekvensinnehållet. Detta görs i ett bandpass filter/BPF, 52b, där bandpassfiltrets centerfnekvens sätts till den for motorgeometrin beroende knackfrekvensen. För en 10 15 20 25 30 35 5 507 39-4 konventionell 2 liters fyrcylindrig Otto-motor kan centerfrekvensen typiskt ligga på drygt SkHertz.A value representative of the knocking is obtained in a signal processing step by filtering out the frequency content typical of a knocking process. This is done in a bandpass filter / BPF, 52b, where the center frequency of the bandpass filter is set to the knock frequency dependent on the motor geometry. For a 10 15 20 25 30 35 5 507 39-4 conventional 2 liter four-cylinder Otto engine, the center frequency can typically be just over SkHertz.

Därefter lilnilctas och integreras den bandpassfiltrerade signalen i en integrator 53b. Den signal, ICIDATA, som erhålles från integratorn 53b kommer därför att bli proportionell mot knackningens intensitet.Thereafter, the bandpass filtered signal is integrated and integrated in an integrator 53b. The signal, ICIDATA, obtained from the integrator 53b will therefore be proportional to the intensity of the knock.

Ett för törbränningskvaliten representativt värde erhålls på liknade sätt i ett andra si gnalbehandlingssteg, genom att filu-era bort högfiekvenskomponenter i jonsmömsignalen. Detta görs i ett lågpass filter 52a. Därefter integreras den lågpassfiltrerade signalen i en integrator 53a.A value representative of the dry burn quality is obtained in a similar manner in a second signal processing step, by fi luring away high fi sequence components in the ion seam signal. This is done in a low pass filter 52a. Thereafter, the low-pass filtered signal is integrated in an integrator 53a.

Den signal, CQDM-A, som erhålls från integratorn S3a kommer därför att bli proportionell mot törbränningens intensitet, vilket kan användas som mått på iörbränningens kvalitet.The signal, CQDM-A, obtained from the integrator S3a will therefore be proportional to the intensity of the dry burning, which can be used as a measure of the quality of the burning.

När filtreringen i respektive filter 52b samt 52a skall initieras skickas en mätflñnstersignal CQW samt Klw till respektive filter 52a/52b från processorn. Mätfönstersignalerna aktiverar filtren i mättönster, vilka mätfönster kontrolleras av styrenheten, ECM, på ett sätt som närmare beskrivs i anslutning till figur 4.When the filtering in the respective filters 52b and 52a is to be initiated, a measured input signal CQW and Klw is sent to the respective filters 52a / 52b from the processor. The measuring window signals activate the filters in measuring patterns, which measuring windows are controlled by the control unit, ECM, in a manner which is described in more detail in connection with fi gur 4.

Då signalbehandlingsenheten 44 innehåller relativt dyra komponenter användes i enlighet med uppfinningen en omkopplare 51 som i beroende av en signal på en ledning SW fiån en logikkrets växlar mellan detekteringskretsen 39a i enheten 60a och en motsvarande detekteringskrets 39b i enheten 60b. Ornkopplaren 51 äri figuren schematiskt återgiven som en relästyrd brytare, vilken med konventionella IC-kretsar kan realiseras med en MUX(multiplex)-krets, styrd av processorn CPU.When the signal processing unit 44 contains relatively expensive components, a switch 51 is used in accordance with the invention which, depending on a signal on a line SW of a logic circuit, switches between the detection circuit 39a in the unit 60a and a corresponding detection circuit 39b in the unit 60b. The coil switch 51 is schematically represented as a relay-controlled switch, which with conventional IC circuits can be realized with a MUX (multiplex) circuit, controlled by the processor CPU.

Detta sker i beroende av triggsignalerna från styrenheten ECM. När tändföljden bestämts börjar omkopplaren 51 att växla så att antingen signalen på ledning .ll eller 12 kopplas in till signalbehandlingsenheten 44 i beroende av i vilken cylinder förbränning sker. Med tändföljden 1-3-4- 2 står först omkopplaren i det i figuren visade läget när cylinder 1 tänder, varefter omkopplaren slår om under tiden cylinder 3 saint 4 tänder, för att sedan återgå till det visade läget när cylinder 4 tänder. Detta under förutsättning att tändstift 24a sitteri cylinder 1, 24b i cylinder 2, 24c i cylinder 3 samt 24d i cylinder 2.This occurs depending on the trigger signals from the control unit ECM. Once the ignition sequence has been determined, the switch 51 begins to change so that either the signal on line 11 or 12 is connected to the signal processing unit 44 depending on in which cylinder combustion takes place. With the ignition sequence 1-3-4-2, the switch is first in the position shown in fi guren when cylinder 1 lights up, after which the switch switches cylinder 3 saint 4 teeth in the meantime, and then returns to the position shown when cylinder 4 lights up. This is provided that spark plugs 24a are located in cylinder 1, 24b in cylinder 2, 24c in cylinder 3 and 24d in cylinder 2.

Under cylinderidentifiering, dvs tändtöljdsbestämning, vid mototstart med jonströmdetektering, genereras tändning i båda cylindrama där kolvarna samtidigt når övre dödpunktläge, när en cylinder är i slutet av utblåsningsfasen och den andra cylindern är i slutfasen av komprimexingen av bränsle- luft blandningen. Joniseringssignalen blir betydligt högre ifrån den cylinder där förbränningen sker, vilket användes för att bestämma tändiöljden. För att vara säker på att tändfcåljden bestärns korrekt erfordras ett 10-tal sarnstämmiga bestämningar av tändföljden. Om en omkopplare 51 enligt figur 2 användes, måste omkopplaren ståi ett fast läge tills dess att tändföljden blivit bestämd. Detta leder till att fler förbränningari motorn måste aktiveras innan tändföljden entydigt bestäms, då endast förbränningar från två av motorns fyra cylindrar ger underlaget för tändfoljdsbestämningen. När väl 507 394 6 20 25 30 tändföljden blivit bestämd genereras endast gnista i den cylinder där kolven når slutet av kompressionslaget, och omkopplaren 51 börjar att ställa om sig efter de cylindrar som är i tändläge.During cylinder identification, ie ignition torque determination, at engine start with ion current detection, ignition is generated in both cylinders where the pistons simultaneously reach the upper dead center position, when one cylinder is at the end of the exhaust phase and the other cylinder is in the final phase of compressing the fuel-air mixture. The ionization signal becomes significantly higher from the cylinder where the combustion takes place, which is used to determine the ignition voltage. In order to be sure that the ignition sequence is determined correctly, about 10 uniform determinations of the ignition sequence are required. If a switch 51 according to Figure 2 is used, the switch must be in a fixed position until the ignition sequence has been determined. This means that your combustion in the engine must be activated before the ignition sequence is unambiguously determined, as only combustion from two of the engine's four cylinders provides the basis for the ignition sequence determination. Once the ignition sequence has been determined, only spark is generated in the cylinder where the piston reaches the end of the compression stroke, and the switch 51 begins to adjust to the cylinders which are in the ignition position.

Processom innehåller A/D omvandlare, där de analoga signalerna KIDM-A samt CQDATA omvandlas till digitala signaler, företrädesvis pulsbreddmodulerade (PWM-moduladon).The processor contains A / D converters, where the analog signals KIDM-A and CQDATA are converted into digital signals, preferably pulse width modulated (PWM modulators).

Tändmodulens processor CPU skickar vidare den mot knackningens intensitet motsvarande signalen IGDATA via en anpassningskrets 50b, genom att på ledningen Pom-Um lägga ut en digital signal vars pulsbredd är proportionell mot det analoga integrerade värdet från integratorn 53b. På samma sätt skickar tändmochilens processor CPU vidare den mot förbränningens kvalitet motsvarande analoga signalen CQDATA via en anpassningskrets 50a, genom att på ledningen Pom-m lägga ut en digital signal vars pulsbredd är proportionell mot det integrerade värdet från integratorn 53a.The processor CPU of the ignition module further transmits the IGDATA signal corresponding to the intensity of the knocking via an adapting circuit 50b, by laying on the line Pom-Um a digital signal whose pulse width is proportional to the analog integrated value from the integrator 53b. In the same way, the igniter module processor CPU further transmits the analog signal CQDATA corresponding to the quality of combustion via a matching circuit 50a, by laying on the line Pom-m a digital signal whose pulse width is proportional to the integrated value from the integrator 53a.

Anpassningskretsarna 50a/50b som ingår i tändmodulen framgår av figur 3, och denna typ av anpassningsenhet sitter i varje ände av kommunikationsledningen Km respektive Km, dvs anpassningsenheter 50c/50d i styrenheten samt anpassningsenlieter 50a/50b i tändmodulen.The fitting circuits 50a / 50b included in the ignition module are shown in Figure 3, and this type of fitting unit is located at each end of the communication line Km and Km, respectively, ie fitting units 50c / 50d in the control unit and fitting elements 50a / 50b in the ignition module.

Anpassningskretsen är av typen aktiv-låg, där signal föreligger när signalnivån på KOQ / Km ledningen är låg. KCQ/ Km är anslutna mot en matningsspänning/V CC via ett motstånd RZ. Med 5- voltslogik ligger VCC på en spänningsnivå om 5 volt. Om exempelvis tändmodulen i sin ände aktiverar sin utgång Pom; omställs Sl till ett ledande tillstånd, varpå KOQ/ Km kopplas mot jord och antar en låg/aktiv signal. Det låga tillståndet på KQQ / Km detekteras av styrenheten i andra änden av kommunikationsledningen KOQ/ Km via sin signalingång Pm.The matching circuit is of the active-low type, where signal is present when the signal level on the KOQ / Km line is low. KCQ / Km are connected to a supply voltage / V CC via a resistor RZ. With 5-volt logic, the VCC is at a voltage level of 5 volts. For example, if the ignition module at its end activates its output Pom; Sl is converted to a conductive state, whereupon KOQ / Km is connected to earth and assumes a low / active signal. The low state of KQQ / Km is detected by the control unit at the other end of the communication line KOQ / Km via its signal input Pm.

En inverterare INV inverterar den aktivt låga signalen på KOQ/ Km till en för ECM samt CPU aktiv hög signal.An inverter INV inverts the active low signal at KOQ / Km to an active high signal for ECM and CPU.

Funktionen på anpassningsenheten beskrivs närmare med hänvisning även till signaltíllstånds- diagrammet visat i figur 4. Vid tidpunkten A skickar styrenheten ECM ut en signal på ledningen Tl som via processorn CPU ställer om prlmärströmbrytaren 35a for cylinder 1 i ett ledande tillstånd med signal på ledningen tl. Denna signal initierar även processom i tändmodulen att skicka upp värdet i integratorcrna 53a respektive 53b erhållet från föregående förbränning, vilket i figur 4 motsvaras av pulsbredden CQcym samt Klcym , erhållet från förbränningen i cylinder 2. Föregående förbränning har skett i cylinder 2 i en fyrcylindrig motor med tändföljden 1-3-4-2. Pulsbredden på CQcym samt Klcym är företrädesvis proportionell mot CQDATA respektive IGDATA erhållet från de båda signal-behandlingsstegen 52a,53a respektive 52b,53b.The function of the adapter is described in more detail with reference also to the signal state diagram shown in Figure 4. At time A, the control unit ECM sends out a signal on line T1 which via the processor CPU sets the primary switch 35a for cylinder 1 in a conductive state with signal on line t1. This signal also initiates the processor in the ignition module to send up the value in the integrators 53a and 53b obtained from the previous combustion, which in Figure 4 corresponds to the pulse width CQcym and Klcym, obtained from the combustion in cylinder 2. Previous combustion has taken place in cylinder 2 in a four-cylinder engine with the ignition sequence 1-3-4-2. The pulse width of CQcym and Klcym is preferably proportional to CQDATA and IGDATA, respectively, obtained from the two signal processing stages 52a, 53a and 52b, 53b, respectively.

Vid tidpunkten B går triggsignalen på ledningen Tl låg vilket ställer om ptimärstömbrytaren i ett icke ledande tillstånd, varpå gnistan genereras, vilket normalt sker ett par vevaxlegrader CD före övre dödpunktläget. Övre dödpunlctläget för cylinder l motsvaras av 0 CD på x-axeln i figur 4. När förbränningen startar skall detekteringen av förbränningens kvalitet initieras, vilket sker vid 10 15 20 7 507 394 tidpunkten C styrt av styrenheten genom att aktivera mätiönstret, med signalen CQWW. Styr-enheten ECM aktiverar sin utgång Pom- vilket ställer om S1 till ett ledande tillstånd, varpå KOQ/ Km kopplas mot jord och antar ett låg/aktiv signal. Den låga signalen på kommunikationsledningen KCQ detekteras av tändmodulens processor CPU på ingången Pmm, varpå processorn aktiverar filtret 52a via signalledningen CQW.At time B, the trigger signal on line T1 goes low, which sets the primary switch to a non-conductive state, whereupon the spark is generated, which normally occurs a couple of crankshaft degrees CD before the upper dead center position. The upper dead center position of cylinder 1 corresponds to 0 CD on the x-axis in Figure 4. When combustion starts, the detection of the quality of combustion shall be initiated, which takes place at time C controlled by the control unit by activating the measuring pattern, with the signal CQWW. The control unit ECM activates its output Pom- which switches S1 to a conductive state, whereupon KOQ / Km is connected to earth and assumes a low / active signal. The low signal on the communication line KCQ is detected by the processor CPU of the ignition module at the input Pmm, whereupon the processor activates the filter 52a via the signal line CQW.

De for lmackriingen typiska trycksvängningarna uppträder alltidi ett senare skede av förbränningen.The typical pressure fluctuations of the manufacture always occur at a later stage of combustion.

Styrningen av knackmätfönsuet sker på motsvarande sätt. När lmackningen kan förekomma skall detekteringen av lcnackningen initieras, vilket sker vid tidpunkten D styrt av styrenheten genom att aktivera mätfonstret, med signalen Klwyu. Styrenheten ECM aktiverar sin utgång Pom vilket ställer om S1 till ett ledande tillstånd., varpå kommunikationsledningen Km kopplas mot jord och antar ett låg/aktiv signal.The knock measurement window is controlled in a corresponding manner. When the leakage can occur, the detection of the leakage must be initiated, which takes place at time D controlled by the control unit by activating the measuring window, with the signal Klwyu. The control unit ECM activates its output Pom, which sets S1 to a conductive state, whereupon the communication line Km is connected to earth and assumes a low / active signal.

Den låga signalen på kommunikationsledningen Kn detekteras av tändmodulens processor CPU på ingången Puma, varpå processorn aktiverar filret 52b via signalledningen IClw.The low signal on the communication line Kn is detected by the ignition module's processor CPU at the input Puma, whereupon the processor activates the switch 52b via the signal line IC1w.

Vid tidpunkten E stänger styrenheten ECM mätfiinstren för knackning respektive fórbränningskvalite, genom att respektive utgång Pom deaktiveras, varpå Kg; respektive KOQ antar en hög icke alttiv signal.At time E, the control unit ECM closes the measuring points for knocking and pre-combustion quality, by deactivating the respective output Pom, whereupon Kg; respectively KOQ assumes a high non-alternative signal.

Uppfinningen kan modifieras på ett flertal sätt inom ramen för patentkraven. I en rak sexcylindri g motor med tre parallellt löpande kolvpar och endast en tändmodul, kan omkopplaren ansluta en signalbehandlingsltrets, motsvarande 4-4 i figur 2, sekventiellt till tre detekteringskretsar, motsvarande 39a-39b i figur 2, i tändmodulen.The invention can be modified in a number of ways within the scope of the claims. In a straight six-cylinder engine with three parallel piston pairs and only one ignition module, the switch can connect a signal processing filter, corresponding to 4-4 in Figure 2, sequentially to three detection circuits, corresponding to 39a-39b in Figure 2, in the ignition module.

I vissa motorer kan även fler än en tändmodul användas, exempelvis i V-motorer där en tändmodul är anordnad på respektive cylinderbank. Även i dessa motorer med tändmoduler for varje cylinderbank, kan en omkopplare finnas i varje tändmodul.In some engines, even more than one ignition module can be used, for example in V-engines where an ignition module is arranged on the respective cylinder bank. Even in these engines with ignition modules for each cylinder bank, a switch can be found in each ignition module.

Claims (8)

507 394 10 15 20 30 35 8 PATENT KRAV507 394 10 15 20 30 35 8 PATENT REQUIREMENTS 1. Arrangemang för detektering av jonisering i törbränningsrummet i en flercylindrig fyrtakts flšrbränningsmotor (20), vilken törbränningsmotor innefattar -åtminstone ett första och andra förbränningsrum där kolvarna löper parallellt men är fasförskjutna i Ürtaktscykelns arbetstakt, - ett mätgap (24a,24d) anordnati det första och andra förbränningsrurnmet, vilket mätgap är spänningsatt till en väsentligen konstant spänningsnivå via en för det första och andra förbränningsrummet individuell mätkrets (39a,39b), vilka mätlcretsar via signalledningar (I l,J 2) lämnar en mot joniseringsgraden proportionell signal k ä n n e t e c k n at a v att -en för detekteringslcretsarna (39a,39b) gemensam signalbehandlingssenhet (44) är ansluten till respektive detekteringslcrets (39a respektive 39b) via ett kopplíngsorgan (51) vilket kopplingsorgan momentant vid detektering av joniseringströmmarna endast ansluter en av signalledningarna (J l eller I 2) från detekteringslcretsarna (39a respektive 39b) till signalbehandlingsenheten (44).Arrangement for detecting ionization in the dry combustion chamber of a four-stroke four-stroke internal combustion engine (20), said dry combustion engine comprising - at least a first and second combustion chambers where the pistons run parallel but are phase shifted in the first stroke of the 24-hour cycle, and the second combustion tube, which measuring gap is energized to a substantially constant voltage level via a measuring circuit (39a, 39b) individual for the first and second combustion chambers, which measuring circuits via signal lines (I 1, J 2) provide a signal proportional to the degree of ionization. in that a signal processing unit (44) common to the detection circuits (39a, 39b) is connected to the respective detection circuits (39a and 39b) via a coupling means (51), which coupling means momentarily upon detection of the ionization currents only connects one of the signal lines (J1 or I2). ) from the detection circuits (39a and 39b, respectively) to In the signal processing unit (44). 2. Ett arrangemang enligt patentkrav 1 k ä n n e t e c k n at a v att kopplingsorganet är en tvåvägs omkopplare (51).An arrangement according to claim 1, characterized in that the coupling means is a two-way switch (51). 3. Ett arrangemang enligt patentlcrav 2 k ä n n e t e c k n at a v att omkopplaren (51) styrs av en logiklcrets , företrädesvis en processor (CPU), via en ledning (SW).An arrangement according to claim 2, characterized in that the switch (51) is controlled by a logic circuit, preferably a processor (CPU), via a line (SW). 4. Ett arrangemang enligt patentkrav 3 k ä n n e t e c kn at a v att omkopplaren (51) är en digital multiplexlcnets, vilken multiplexkrets styrs av en processor (CPU) på digital 'ITL-nivå via en ledning (SW), vilken processor genererar tändgnista medelst till processorn anslutna strömbrytare (35a-35d) i förbränningsmotorns cylindrar (22) i en bestämd tändföljd given av externt erhållna triggsignaler (via Tl-T4) eller en i processorn förbestämd sekvens och där processorn ställer om omkopplaren (51) i beroende av och synkront med tändflñljden.An arrangement according to claim 3, characterized in that the switch (51) is a digital multiplex network, which multiplex circuit is controlled by a processor (CPU) at the digital ITL level via a line (SW), which processor generates ignition by means of switches (35a-35d) connected to the processor in the cylinders (22) of the internal combustion engine in a specific ignition sequence given by externally obtained trigger signals (via T1-T4) or a sequence predetermined in the processor and where the processor switches the switch (51) depending on and synchronous with lit fl ñljden. 5. Ett arrangemang enligt något av föregående patentlcrav k ä n n e t e e k n at a v att signalbehandlingsenheten (44) innehåller åtminstone medel (53a) för att integrera den mot joniseringsgiaden proporfionella signalen under en Förbränning i förbränníngsrunnnet.An arrangement according to any one of the preceding claims, characterized in that the signal processing unit (44) contains at least means (53a) for integrating the anti-ionization signal proportional signal during a combustion in the combustion well. 6. Ettarrangemangenligt patentkrav5 kännetecknat av att signalbehandlingsenheten (44) innehåller åtminstone två parallella signalbehandlingssteg (52a,53a och 52b,53b), vilka signalbehandlingssteg från den joniserirtgsgraden proportionella signalen detekterar två skilda och av förbränningen beroende parametrar. 10 15 9 5 Û 7 394An arrangement according to claim 5, characterized in that the signal processing unit (44) contains at least two parallel signal processing stages (52a, 53a and 52b, 53b), which signal processing stages from the ionization degree proportional signal detect two different parameters depending on the combustion. 10 15 9 5 Û 7 394 7. Ett förfarande för defekter-ing av jonisering i förbränningsrummet på en flercylindfig fyrtakts forbränningsrnotorüü), vilken förbränningsmotor innefattar -åtminstone ett första och andra fötbränningsrum där kolvarna löper parallellt men är fasförskjutna i fyrtalttscykelns arbetstakt, - ett mätgap (24a,24d) anordnat i det första och andra förbränningsmmmet, vilket mätgap är spänningsatt till en väsentligen konstant spänningsnivå via en för det första och andra förbränningsrummet individuell mätkrets (39a respektive 39b), vilka mätlcretsar via signalledningar (I1,J2) lämnar en mot joniseringsgraden proponionell signal k ä n n e te c k n at a v att -detekteringskretsarna kopplas individuellt växelvis till en gemensam signalbehandlingsslqets (44) i beroende av en genom cylinderidentifiering fastlagd tändfóljd.A method of defecting ionization in the combustion chamber of a four-stroke internal combustion engine (said), the internal combustion engine comprising at least one first and second foot combustion chambers where the pistons run in parallel but are phase shifted at the rate of operation of the four-cycle cycle, the first and second combustion chambers, which measuring gap is energized to a substantially constant voltage level via a measuring circuit (39a and 39b, respectively) for the first and second combustion chambers, which measuring circuits via a signal lines (I1, J2) provide a signal proportional to the degree of ionization. as a result of the detection circuits being individually switched alternately to a common signal processing circuit (44) in dependence on an ignition sequence determined by cylinder identification. 8. Ett forfarande enligt patentkrav 8 k ä n n e t e c k n a t a v att cylindeiidentifieting utförs genom analys av joniseringeni et, där en väsentligen förhöjd joniseringsignal erhålles i det förbränningrum som äri expansionstakten under pågående förbränning, och att si gnalbehandlingsknetsen intill dess att cylinderidentifiering kontinuerligt är ansluten till endast en detekteringslmets (39a eller 39b).A method according to claim 8, characterized in that cylinder identification is performed by analysis of the ionization engine, where a substantially increased ionization signal is obtained in the combustion chamber which is the rate of expansion during ongoing combustion, and that the signal processing circuit until the cylinder identification is only continuous (39a or 39b).
SE9604245A 1996-11-18 1996-11-18 Arrangement and method for detecting ionization in the combustion chamber of a multi-cylinder internal combustion engine SE507394C2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9604245A SE507394C2 (en) 1996-11-18 1996-11-18 Arrangement and method for detecting ionization in the combustion chamber of a multi-cylinder internal combustion engine
PCT/SE1997/001929 WO1998022709A1 (en) 1996-11-18 1997-11-17 Arrangements and procedure for ionisation detection within multi-cylinder combustion engines
DE19781522T DE19781522B4 (en) 1996-11-18 1997-11-17 Device and method for ionization detection in multi-cylinder internal combustion engines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9604245A SE507394C2 (en) 1996-11-18 1996-11-18 Arrangement and method for detecting ionization in the combustion chamber of a multi-cylinder internal combustion engine

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE9604245D0 SE9604245D0 (en) 1996-11-18
SE9604245L SE9604245L (en) 1998-05-19
SE507394C2 true SE507394C2 (en) 1998-05-25

Family

ID=20404674

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE9604245A SE507394C2 (en) 1996-11-18 1996-11-18 Arrangement and method for detecting ionization in the combustion chamber of a multi-cylinder internal combustion engine

Country Status (3)

Country Link
DE (1) DE19781522B4 (en)
SE (1) SE507394C2 (en)
WO (1) WO1998022709A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3474810B2 (en) * 1999-08-30 2003-12-08 三菱電機株式会社 Device for detecting combustion state of internal combustion engine
ES2350177T3 (en) 1999-11-12 2011-01-19 THE PROCTER & GAMBLE COMPANY ORAL COMPOSITIONS CONTAINING STANNY IONS.
DE102005043129B4 (en) * 2005-09-10 2007-05-31 Daimlerchrysler Ag Method for operating an internal combustion engine

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE442345B (en) * 1984-12-19 1985-12-16 Saab Scania Ab PROCEDURE FOR DETECTING IONIZATION CURRENT IN A TURN CIRCUIT INCLUDING IN A COMBUSTION ENGINE IGNITION ARM AND ARRANGEMENTS FOR DETECTING IONIZATION CURRENT IN A COMBUSTION ENGINE TENDING SYSTEM
FR2603339B1 (en) * 1986-08-27 1988-12-16 Renault Sport DEVICE FOR DETECTING COMBUSTION ABNORMALITY IN A CYLINDER OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH CONTROLLED IGNITION
KR950013542B1 (en) * 1991-07-17 1995-11-08 미쓰비시 덴키 가부시키가이샤 Misfiring sensing apparatus for an internal combustion engine
JPH05149229A (en) * 1991-11-26 1993-06-15 Mitsubishi Electric Corp Ion current detecting device for internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
SE9604245L (en) 1998-05-19
WO1998022709A1 (en) 1998-05-28
DE19781522B4 (en) 2004-10-28
SE9604245D0 (en) 1996-11-18
DE19781522T1 (en) 1998-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6123057A (en) Arrangement and process for communication between an ignition module and control unit in a combustion engine's ignition system
US4648367A (en) Method and apparatus for detecting ion current in an internal combustion engine ignition system
JP2602075B2 (en) Method and apparatus for detecting ionization current in an ignition system of an internal combustion engine
JP3474810B2 (en) Device for detecting combustion state of internal combustion engine
Asano et al. Development of new ion current combustion control system
EP0806566B1 (en) Misfire detector using different methods for high and low engine speeds
US6155241A (en) Method for identifying knocking combustion in an internal combustion engine with an alternating current ignition system
JP3614149B2 (en) Combustion state detection device for internal combustion engine
EP1195517A2 (en) Apparatus and method for controlling ignition of an internal combustion engine
US5821754A (en) Ignition system for an internal combustion engine
SE522232C2 (en) Procedure and device for event control in combustion engine
JP2003172241A (en) Misfire detecting device of internal combustion engine
SE507394C2 (en) Arrangement and method for detecting ionization in the combustion chamber of a multi-cylinder internal combustion engine
EP0305349B1 (en) A method for improving the starting ability of an internal combustion engine during an engine start
US6901328B2 (en) Method and arrangement for detecting the end of a start operation in an internal combustion engine of a motor vehicle
JP3716947B2 (en) Cylinder discrimination device for internal combustion engine
JP2505971B2 (en) Misfire detection device for gasoline engine
JP2657012B2 (en) Internal combustion engine misfire detection device
JPH08121299A (en) Individual ignition method
JP2660118B2 (en) Internal combustion engine misfire detection device
JP2657013B2 (en) Internal combustion engine misfire detection device
JP6872162B2 (en) Internal combustion engine control device
JPH04347374A (en) Misfire detector of internal combustion engine
JP2555563Y2 (en) Ignition timing control device for internal combustion engine
RU2074327C1 (en) Method of correction of ignition advance angle

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed