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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Erfindungsgebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Zündsysteme
für Brennkraftmaschinen und
insbesondere auf einen Zündungs-
Sekundärkreis-
Sensor zur Erfassung sowohl des Zündstroms, der zur Zeit der
Funkenabgabe einer Zündkerze
eines Zündsystems
durch die Zündkerze
fließt,
als auch des Ionenstroms, der zur Zeit der Verbrennung von Kraftstoff
in einem Zylinder des Motors durch die Zündkerze fließt Die vorliegende
Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Erfassung eines
Zündzeitpunkts
und eines Verbrennungszeitpunkts einer Brennkraftmaschine mit Hilfe
des genannten Zündungs-
Sekundärkreis-
Sensors. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung
zur Erfassung der Vorzündung
einer Brennkraftmaschine auf der Grundlage eines Zündzeitpunkts
und eines Verbennungszeitpunkts, die von der oben beschriebenen
Vorrichtung zur Erfassung eines Zündzeitpunkts und eines Verbrennungszeitpunkts
erfaßt
wurden.
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2. Beschreibung des einschlägigen Stands
der Technik
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Der
oben beschriebene Zündungs-
Sekundärkreis-
Sensor ist zum Beispiel aus der Vorläufigen Japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 4-308362 bekannt Der Sensor weist einen Erfassungspfad auf, der
mit einer Erfassungsschaltung verbunden ist Der Erfassungspfad ist
mit einem Hochspannungspfad eines Zündsystems kapazitiv gekoppelt,
so daß der Sensor
den Zündstrom
erfassen kann, der zusätzlich zu
einem Ionenstrom durch den Hochspannungspfad fließt Aufgrund
dessen wird nach der Funkenabgabe einer Zündkerze der in entgegengesetzter
Richtung zu dem Zündstrom
durch den Hochspannungspfad fließende Rückstrom veranlaßt, über einen
Abschnitt mit kapazitiver Kopplung in die Erfassungsschaltung zu
fließen,
so daß das
Problem auftritt, daß die
Erfassungsschaltung den Rückstrom
irrtümlich
als Ionenstrom bestimmt.
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Zur
Zeit der Funkenabgabe der Zündkerze fließt nämlich der
Zündstrom
in einer Richtung durch den Hochspannungspfad, d. h. von der Zündkerze
zu einer Seite des Zündschaltkreises.
Danach wird durch eine Energie, die in einer zweiten Wicklung (Sekundärwicklung)
einer Zündspule
gespeichert ist, ein Rückstrom
veranlaßt,
in entgegengesetzter Richtung zu dem Zündstrom durch den Hochspannungspfad
zu fließen.
Dann fließen
Ströme
wechselweise in der einen und der anderen Richtung durch den Hochspannungspfad,
bis die in der Sekundärwicklung
der Zündspule
gespeicherte Energie vollständig abgeleitet
worden ist. Die Erfassungsschaltung bestimmt den in entgegengesetzter
Richtung zu dem Zündstrom
durch den Hochspannungspfad fließenden Strom irrtümlich als
Ionenstrom.
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Ein
weiteres Problem besteht darin, daß eine irrtümliche Erfassung eines Zündzeitpunkts
und eines Ionenstroms durch Rauschen oder dergleichen hervorgerufen
wird, da das Rauschen, das an der Seite des Zündungs- Sekundärkreises
des Zündsystems
verursacht wird, über
den Abschnitt mit kapazitiver Kopplung in die Erfassungsschaltung
eingegeben wird.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE
ERFINDUNG
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Dementsprechend
soll die vorliegende Erfindung die genannten Probleme, die mit dem
bekannten Zündungs-
Sekundärkreis-
Sensor auftreten, ausschließen.
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen neuartigen und verbesserten
Zündungs-
Sekundärkreis-
Sensor eines Typs zu liefern, der so funktioniert, daß er selbständig sowohl
den Zündstrom
zur Zeit der Funkenabgabe einer Zündkerze als auch den Ionenstrom
zur Zeit der Kraftstoffverbrennung erfaßt, und der den Zündstrom
und den Ionenstrom genau erfassen kann, ohne von Rauschen, das in
einem Zündungs-
Sekundärkreis
verursacht wird, und von Rückstrom
beeinflußt
zu werden, der nach der Funkenabgabe der Zündkerze durch den Zündungs- Sekundärkreis fließt.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung
zur Erfassung eines Zündzeitpunkts
und eines Verbrennungszeitpunkts einer Brennkraftmaschine mit Hilfe
des Zündungs- Sekundärkreis-
Sensors der genannten Art zu liefern, die den Zündzeitpunkt und den Verbrennungszeitpunkt
genau erfassen kann.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung
zur Erfassung der Vorzündung
einer Brennkraftmaschine mit Hilfe der Vorrichtung zur Zündzeitpunkt-
und Verbrennungszeipunkt- Erfassung der genannten Art zu liefern,
die die Vorzündung
genau erfassen kann.
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Diese
Ziele werden mit den in den Ansprüchen 1, 12 und 13 angeführten Merkmalen
erreicht.
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Um
die genannten Ziele zu erreichen, wird nach einem Gesichtspunkt
der vorliegenden Erfindung ein Sensor für die Erfassung des Zündstroms, der
zur Zeit der Funkenabgabe einer Zündkerze durch die Zündkerze
einer Brennkraftmaschine fließt, und
des Ionenstroms, der zur Zeit der Kraftstoffverbrennung in einem
Zylinder des Motors durch die Zündkerze
fließt,
vorgesehen. Der Motor weist ein Zündsystem auf, das einen Hochspannungspfad
enthält
der eine Zündspule
mit der Zündkerze
verbindet. Der Sensor weist einen Zündpfad auf, der mit dem Hochspannungspfad
in Reihe verbunden ist und mindestens zwei Rückstrom- Verhinderungsdioden
besitzt, die so in Reihe mitein ander verbunden sind, daß eine jede
Kathode an der Seite der Zündspule positioniert
ist und eine jede Anode an der Seite der Zündkerze positioniert ist, so
daß dem
Strom nur in einer Richtung ermöglicht
wird, durch den Hochspannungspfad zu fließen, und einen Erfassungspfad,
der mindestens eine Stromerfassungsdiode besitzt, die an einer Elektrode
mit der Elektrode (derselben Polarität) einer der Rückstrom-
Verhinderungsdioden verbunden ist, die der Zündkerze näher ist, (z.B.: Eine Anode
der Stromerfassungsdiode ist mit einer Anode der Rückstrom-
Verhinderungsdiode verbunden, oder eine Kathode der Stromerfassungsdiode
ist mit einer Kathode der Rückstrom-
Verhinderungsdiode verbunden), um den Zündstrom und den Ionenstrom mit
Hilfe der Stromerfassungsdiode zu erfassen, wobei ein Pfadabschnitt
des Erfassungspfades auf der Seite der Stromerfassungsdiode gegenüber dem Zündpfad und
ein Pfadabschnitt des Zündpfades,
der die Rückstrom-
Verhinderungsdioden verbindet, kapazitiv gekoppelt sind.
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Nach
einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine
Vorrichtung zur Erfassung eines Zündzeitpunkts, zu dem ein Zündstrom durch
eine Zündkerze
eines Zündsystems
einer Brennkraftmaschine fließt,
und eines Verbrennungszeitpunkts vorgesehen, zu dem ein Ionenstrom
durch die die Zündkerze
fließt.
Die Vorrichtung weist einen Sensor zur Erfassung des Zündstroms
und des Ionenstroms auf, die durch die Zündkerze fließen, der im
wesentlichen genauso aufgebaut ist wie der oben beschriebene. Die
Vorrichtung weist weiterhin einen Kondensator auf, der an einem
seiner gegenüberliegenden
Enden mit einem Ende des Pfadabschnitts des Erfassungspfades verbunden
ist, der auf der Seite des Kopplungsabschnitts gegenüber der
Stromerfassungsdiode angeordnet ist, einen Ladungsschaltkreis für die Versorgung
des Kondensators über
den Erfassungspfad mit einer elektrischen Ladung, um den Ionenstrom
zu veranlassen, durch die Zündkerze zu
fließen,
ein Paar von Erfassungsschaltkreisdioden, die an einer Anode bzw.
an einer Kathode mit dem anderen Ende des Kondensators verbunden sind,
und einen Zündstrom-
Erfassungsschaltkreis und einen Ionenstrom- Erfassungsschaltkreis,
die mit den jeweils anderen Elektroden der Erfassungsschaltkreisdioden
als denn obengenannten Anode bzw. Kathode zur Erfassung des Zündstroms
bzw. des Ionenstroms verbunden sind.
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Nach
einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine
Vorrichtung zur Erfassung der Vorzündung einer Brennkraftmaschine
vorgesehe. Die Vorrichtung weist eine Vorrichtung zur Erfassung
eines Zündzeipunkts
und eines Verbrennungszeipunkts auf, wie oben beschrieben. Des werteren
weist die Vorrichtung einen Bestimmungsschalkreis auf, der auf ein
Signal von dem Zündstrom-
Erfassungsschaltkreis und auf ein Signal von dem Ionenstrom- Erfassungsschaltkreis
reagiert, um in zeit licher Beziehung zu einem Zündzeitpunkt, bei dem der Zündstrom
durch den Zündstrom- Erfassungsschaltkreis
erfaßt
wird, zu bestimmen, ob der Ionenstrom vor dem Zündzeitpunkt durch den Ionenstrom- Erfassungsschaltkreis
erfaßt
wird. Der Bestimmungsschaltkreis gibt zu der Zeit, zu der er bestimmt, daß der Ionenstrom
vor dem Zündzeitpunkt
erfaßt wird,
ein Signal aus, das das Auftreten von Vorzündung im Motor anzeigt Weitere
Ausführungsbeispiele werden
in den Unteransprüchen
dargestellt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Darstellung eines Zündsystems für eine Sechszylinder- Brennkraftmaschine,
das eine Vorrichtung zur Erfassung der Vorzündung nach einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung enthält;
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2 ist
eine schematische Darstellung eines Zündungs- Sekundärkreis-
Sensors und der Erfassungsschaltung der Vorrichtung zur Erfassung
der Vorzündung
aus 1;
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3 ist
ein Zeitverlaufsdiagramm zur Verdeutlichung der Funktionsweise der
Erfassungsschaltung aus 2; und
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die 4A bis 4C sind
schematische Darstellungen von Varianten des Zündungs- Sekundärkreis-
Sensors aus 2.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Zuerst
ist unter Bezug auf 1 zu bemerken, daß ein Zündsystem,
auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht, zum doppelseitigen
verteilerlosen Typ für
den Einsatz in einer Sechszylinder- Viertakt- Brennkraftmaschine
gehört.
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Wie
in 1 gezeigt, ist das Zündsystem, da es zum doppelseitigen
verteilerlosen Typ gehört,
mit drei Zündspulen
ausgerüstet,
d. h., eine Zündspule 21 für die Zündkerzen 11 und 12,
Zündspule 22 für die Zündkerzen 13 und 14 und
Zündspule 23 für die Zündkerzen 15 und 16.
Die Paare der Zündkerzen 11 und 12, 13 und 14,15 und 16 sind
für die
entsprechenden Sätze
der Zylinder #1 und #6, #5 und #2, #3 und #4 vorgesehen. Die Zylinder
eines jeden Satzes unterscheiden sich im Zündzeitpunkt um eine Umdrehung
des Motors EG, d. h., um einen Winkel von 360 Grad. Die Zündspulen 21, 22 und 23 sind
so angeordnet, daß sie
an jeden der Sätze
der Zündkerzen 11 und 12, 13 und 14, 15 und 16 jeweils
und gleiachzeitig eine positive Zündhochspannung und eine negative
Zündhochspannung
anlegen.
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Die
Zündspulen 21, 22 und 23 haben
Primärwicklungen
M11, M12 und M13, die an den jeweiligen ersten Enden mit der positiven
Klemme einer Batterie BT verbunden sind, deren negative Klemme geerdet ist
Die Primärwicklungen
M11, M12 bzw. M13 sind an den zweiten Enden mit Kollektoren der
Leistungstransistoren TR1, TR2 bzw. TR3 verbunden. Jeder Leistungstransistor
besteht aus einem NPN- Transistor und ist an seinem Emitter geerdet
Die Leistungstransistoren TR1, TR2 und TR3 werden als Reaktion auf
ein Signal ein- oder ausgeschaltet, das von einer Motor- Steuereinheit
(ECU) 10 in zeitlicher Beziehung zur Umdrehung des Motors
EG erzeugt wird.
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Die
zweiten Wicklungen (Sekundärwicklungen)
M21, M22 und M23 der Zündspulen 21, 22 und 23 sind
jeweils an gegenüberliegenden
Enden mit zentralen Elektroden der entsprechenden Paare der Zündkerzen 11–16 mit
Hilfe von Hochspannungsleitungen 31, 32, 33, 34, 35 und 36 verbunden,
die als Hochspannungspfade für
die Zündung
eines jeden Zylinders dienen. Die Hochspannungsleitungen 31–36 sind
mit den Zündungs-
Sekundärkreis-
Sensoren S1, S2, S3, S4, S5 bzw. S6 ausgerüstet.
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Die
Zündungs-
Sekundärkreis-
Sensoren S1–S6
sind für
die Erfassung des Zündstroms
und des Ionenstroms ausgelegt, die durch die Zündkerzen 11–16 fließen, und
besitzen Anschlüsse,
die mit einer Vorzündungs-
Prüfeinheit 40 verbunden
sind.
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Die
Vorzündungs-
Prüfeinheit 40 ist
dafür ausgelegt,
eine Vorzündung,
die in den jeweiligen Zylindern #1–6# zur Zeit der Einstellung
des Motors EG oder dergleichen verursacht wird, mit Hilfe der Zündungs-
Sekundärkreis-
Sensoren S1–S6
zu erfassen. Das durch die Vorzündungs-
Prüfeinheit 40 ermittelte Erfassungsergebnis
wird zur Einstellung der Leistungskenngrößen des Motors EG mit Hilfe
einer Motor- Steuereinheit (ECU) 10 oder dergleichen verwendet,
so daß keine
Vorzündung
verursacht wird.
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Im
Folgenden werden der Aufbau der Zündungs- Sekundärkreis-
Sensoren S1– S6
und der Vorzündungs-
Prüfeinheit 40 beschrieben.
Um die Beschreibung kurz zu hatten, werden der Zündungs- Sekundärkreis-
Sensor (der im Folgenden einfach als Sensor bezeichnet wird) S1
und eine Erfassungsschaltung 41 (für den Zylinder Nr. 1) der Vorzündungs-
Prüfeinheit 40 zur
Erfassung einer im Nr.-1- Zylinder #1 verursachten Vorzündung als
Beispiel zur Verdeutlichung verwendet. Der Sensor S1 ist für die Nochspannungsleitung 31 vorgesehen,
um eine negative Hochspannung, die an einem Anschluß der Sekundärwicklung
M21 der Zündspule 21 zu
der Zeit erzeugt wird, wenn der Leistungstransistor TR1 abgeschaltet
wird, an die zentrale Elektrode der Zündkerze 11 des Nr.-1-
Zylinders #1 anzulegen und dadurch die Zündkerze 11 zum Zünden zu
veranlassen.
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Wie
in 2 gezeigt, besteht der Sensor S1 aus einem Zündpfad 52,
der in Reihe mit der Hochspannungsleitung (oder dem Hochspannungspfad) 31 verbunden
ist, um dadurch dem Zündstrom
au ermöglichen,
durch ihn hindurch zu fließen,
und einem Erfassungspfad 54, der an einem Ende mit einem Ende
des Zündpfades 52 auf
der Seite der Zündkerze 11 und
am anderen Ende mit der Erfassungsschaltung 41 für den Zylinder
Nr. 1 verbunden ist.
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Der
Zündpfad 52 ist
mit zwei Rückstrom- Verhinderungsdioden 52a und 52b versehen,
um dem Zündstrom
aufgrund einer in der Zündspule 21 induzierten
negativen Hochspannung zu ermöglichen,
in der Richtung von der Zündkerze 11 zu
der Zündspule 21 zu
fließen,
und zu verhindern, daß ein Strom
in der entgegengesetzten Richtung zu diesem Zündstrom fließt Die Dioden 52a und 52b sind
so miteinander in Reihe verbunden, daß jede Kathode an der Seite
der Zündspule 21 und
jede Anode an der Seite der Zündkerze 11 positioniert
ist.
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Der
Zündpfad 52 weist
einen Pfadabschnitt auf, der die Dioden 52a und 52b miteinander
verbindet, und der Erfassungspfad 54 weist einen Pfadabschnitt
auf, der näher
an der Erfassungsschaltung 41 für den Zylinder Nr. 1 positioniert
ist als die Dioden 54a und 54b. Die Pfadabschnitte
sind jeweils mit Metallplatten 52c bzw. 54c ausgerüstet und
dadurch kapazitiv gekoppelt, daß die
Platten 52c und 54c nebeneinander und parallel
zueinander angeordnet sind. Auf diese Weise ist der Sensor S1 mit
einem Abschnitt 56 mit kapazitiver Kopplung versehen. Der Abschnitt 56 mit
kapazitiver Kupplung und die Pfade 52 bzw. 54,
die jeweils mit den Dioden 52a und 52b bzw. 54a und 54b versehen
sind, sind in einem gegossenen isolierenden Kunststoffblock eingebettet und
dadurch zu einer aus einem Stück
bestehenden Einheit gestaltet worden. Der isolierende Kunststoffblock
besteht vorzugsweise aus Kunstharzmaterial, das eine dielektrische
Festigkeit von 15 kV/mm aufweist. Indessen müssen die Dioden 54a und 54b dichter
an dem Zündpfad 52 angeordnet
werden als der Abschnitt 56 mit kapazitiver Kopplung. Falls
nicht, wird ein zur Erfassungsschaltung 41 für den Zylinder Nr.
1 fließender
Strom von den Dioden 54a und 54b blockiert, auch
wenn der Strom von der Spannung hervorgerufen wird, die in dem Abschnitt 56 mit
kapazitiver Kopplung induziert wird, wenn ein Zündstrom durch dem Zündpfad 52 fließt.
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Die
Erfassungsschaltung 41 für den Zylinder Nr. 1 ist mit
einem Kondensator C1 ausgestattet, der an einem Ende mit dem Erfassungspfad 54 des
Sensors S1 verbunden ist Mit der Verbindungsstelle zwischen dem
Kondensator C1 und dem Erfassungspfad 54 ist über einen
Widerstand R1 ein Ladungsschaltkreis 62 verbunde, um eine
negative Hochspannung für
das Erfassen von Ionenstrom (z.B. 300 V auf der Basis des Erdpotentials)
an den Kondensator C1 anzulegen und ihn damit aufzuladen.
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Mit
dem anderen Ende des Kondensators C1 sind eine Anode einer Diode
D1, deren Kathode über einen
Widerstand R2 geerdet ist, und eine Kathode einer Diode D2 verbunden,
deren Anode über
einen Widerstand R3 geerdet ist Die Dioden D1 und D2 sind vorgesehen,
um den Zündstrom
und den Ionenstrom durch Ausnutzung des Umstands zu erfassen, daß das elektrische
Potential an dem Punkt „a", der auf der Seite
des Kondensators C1 mit dem Sensor S1 liegt, sich verändert, wenn
der Zündstrom
oder der Ionenstrom durch die Zündkerze 11 fließt.
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Wie
in 3 gezeigt, erhöht
sich nämlich das
Potential bei „a" auf der Seite des
Kondensators C1 mit dem Sensor S1, wenn ein Ionenstrom durch die
Zündkerze 11 fließt, und
nimmt ab, wenn ein Zündstrom
durch die Zündkerze 11 fließt, was
dazu führt,
daß sich
das Potential an der Seite des Kondensators C1, an der die Dioden
D1 und D2 liegen, entsprechend verändert
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Als
Reaktion auf eine solche Potentialveränderung fließt ein Strom
durch die Diode D1, wenn ein Ionenstrom durch die Zündkerze 11 fließt, und
durch die Diode D2, wenn ein Zündstrom
durch die Zündkerze 11 fließt. Aus
diesem Grunde verändern
sich die elektrischen Potentiale an den ersten Seiten der Dioden
D1 bzw. D2, die dem Kondensator C1 gegenüberliegen, in Abhängigkeit
von den Veränderungen des
Ionenstroms bzw. des Zündstroms.
Es ist somit möglich,
den Ionenstrom und den Zündstrom
auf der Grundtage von Veränderungen
der Potentiale an den ersten Seiten der Dioden D1 und D2, die dem
Kondensator C1 gegenüberliegen,
zu erfassen.
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Zur
Erfassung des Zündstroms
in der oben beschriebenen Weise ist die Anode der Diode D2 über den
Kondensator C2 mit einer Eingangsklemme an der Seite der positiven
Polarität
(+) eines Komparators 64 verbunden, an die eine Vorspannung
V1 (z.B. 10 V) angelegt wird. Als Ergebnis dessen wird an der Eingangsklemme
an der Seite der positiven Polarität (+) des Komparators 64 ein
Zündsignal „b" eingegeben, das
normalerweise eine Spannung hat, die der Vorspannung V1 gleich ist
und nur dann plötzlich
von der Vorspannung abfällt,
wenn ein Zündstrom
durch die Zündkerze 11 fließt (siehe
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3).
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An
die Eingangsklemme an der Seite der negativen Polarität (–) des Komparators 64 wird
eine Bestimmungsspannung VT1 (z.B. 5 V) aus einem die Bestimmungsspannung
erzeugenden Schaltkeis 66 zur Bestimmung einer Eingabe
des Zündsignals „b" angelegt Aufgrund
dessen wird von der Ausgangsklemme des Komparators 64 ein
Zündungs-
Erfassungssignal „c" ausgesandt, das
zeitweise auf einen niedrigen Wert absinkt, wenn ein Zündstrom
durch die Zündkerze 11 fließt, um die
Zündkerze 11 zum Zünden zu
veranlassen (siehe 3).
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Das
vom Komparator 64 ausgegebene Zündungs- Erfassungssignal „C" wird in einen Maskierungsschaltkreis 68 eingegeben.
Der Maskierungsschaltkreis 68 ist dafür ausgelegt, einen Zyklus der Funkenabgabe
der Zündkerze 11 auf
der Grundlage der Zeitspanne von der Eingabe des letzten Zündungs-
Erfassungssignals bis zur Eingabe des nächsten Zündungs- Erfassungssignals zu
finden und ein Maskierungssignal auszugeben, um auf der Grundlage
des genannten gefundenen Zyklus einen Bestimmungsbereich für die Beurteilung
festzulegen, ob während
der Zeitspanne von der Eingabe des letzten Zündungs- Erfassungssignals bis
zur Eingabe des nächsten
Zündungs-
Erfassungssignals ein Ionenstrom fließt (das heißt, ob Vorzündung verursacht wird).
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Da
das Zündsystem
dieses Ausführungsbeispiels
zum doppelseitigen verteilerlosen Typ gehört, erfolgt die Verbrennung
von Kraftstoff im Nr.-1- Zylinder #1 einmal pro zwei Male einer
Funkenabgabe der Zündkerze 11,
wodurch ein Ionenstrom veranlaßt wird,
durch die Zündkerze 11 zu
fließen.
Zur Erfassung der Vorzündung
ist es jedoch nicht erforderlich, den Ionenstrom zu erfassen, nachdem
der Zündstrom
durch die Zündkerze 11 geflossen
ist, sondern es reicht aus, den Ionenstrom zu erfassen, bevor der Zündstrom
durch die Zündkerze 11 fließt
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Somit
wird in diesem Ausführungsbeispiel der
Maskierungsschaltkreis 68 verwendet, um innerhalb der Zeitspanne
von der Eingabe eines letzten Zündungs-
Erfassungssignals bis zur Eingabe eines nächsten Zündungs- Erfassungssignals eine
Zeitdauerzone festzulegen, während
der eine Vorzündung
auf der Grundlage eines Ionenstroms erfaßt werden sollte, und ein Maskierungssignal „d" zu erzeugen, um
zu verhindern, daß ein
Ionenstrom- Erfassungssignal bis zu der Zeit innerhalb der Zeitdauerzone
abgerufen wird (siehe 3).
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Auf
der anderen Seite ist mit der Kathode der Diode D1 ein Ionenstrom-
Verarbeitungsschaltkreis 70 zur Erfassung eines Ionenstroms
verbunden. Wenn ein Strom durch die Diode D1 fließt, um das Potential
der Kathodenseite ansteigen zu lassen, erzeugt der Ionenstrom- Verarbeitungsschaltkreis 70 ein
Signal mit einer Spannung, die gleich der Summe eines erhöhten Anteils
des Potentials und einer Vorspannung V2 (z.B. 6 V) ist, zur Verwendung
als ein Ionenstrom- Erfassungssignal „e" (siehe 3). Mittlerweile
wird, obwohl der Ionenstrom- Verarbeitungsschaltkreis 70 von
einem sogenannten Addieren gebildet wird, die obere Grenze seines
Ausgangssignals von einem Begrenzer auf eine Grenzspannung beschränkt
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Des
weiteren wird das Ionenstrom- Erfassungssignal „e" aus dem Ionenstrom-Verarbeitungsschalkreis 70 zusammen
mit dem von dem Maskierungsschaltkreis 68 erzeugten Maskierungssignal „d" in einen Wellenform-
Gestaltungsschaltkreis 72 eingegeben. Der Wellenform- Gestaltungsschaltkreis 72 erzeugt
ein Signal „f", das das gleiche
ist wie das Ionenstrom- Erfassungssignal „e" aus dem Ionenstrom- Verarbeitungsschaltkreis 70,
wenn das von dem Maskierungsschaltkreis 68 erzeugte Maskierungssignal „d" nicht dazu eingegeben
wird (d. h., wenn das Maskieungssignal „d" ein niedriges Niveau hat). Der Wellenform-
Gestaltungsschaltkreis 72 hält sein Ausgangssignal auf
dem Erdpotential, wenn das von dem Maskierungsschaltkreis 68 erzeugte
Maskieungssignal dazu eingegeben wird, um dadurch die Ausgabe des
Erfassungssignals „e" zu stoppen (d. h.,
das Maskieungssignal hat ein hohes Niveau).
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Im
Ergebnis gibt der Wellenform- Gestaltungsschaltkreis 72 das
Erfassungssignal „f", das das gleiche
Spannungsniveau wie das Erfassungssignal „e" hat, nur während einer vorbestimmten Zeitspanne aus,
bevor ein Zündstrom
durch die Zündkerze 11 fließt Das Ausgangssignal „f" ist eine Rechteckwelle mit
einem Signalpegel, der der Vorspannung V2 entspricht, wenn es keinen
Ionenstrom gibt, der durch die Zündkerze 11 geflossen
ist, bevor der Zündstrom durch
die Zündkerze 11 fließt Das Ausgangssignal „f" hat eine solche
Wellenform, wie sie sich aus der Addition einer Spannung, die dem
Ionenstrom entspricht, zu der Reatteckwelle ergibt, wenn es einen Ionenstrom
gibt, der durch die Zündkerze 11 geflossen
ist, bevor der Zündstrom
durch die Zündkerze 11 fließt (d. h.,
wenn Vorzündung
verursacht wird). Das Ausgangssignal „f" aus dem Wellenform-Gestaltungsschaltkreis 72 wird
durch einen Wellenform- Ausgabeschaltkreis 74 an einen äußeren Monitor, z.B.
ein Oszilloskop, und an einen Vorzündungs- Bestimmungsschaltkreis 76 gesandt.
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Der
Vorzündungs-
Bestimmungsschaltkreis 76 ist dafür ausgelegt, das Ausgangssignal „f" aus dem Wellenform-
Gestaltungsschaltkreis 72 mit einer Bestimmungsspannung
VT2 zur Bestimmung der Vorzündung,
die vorher höher
als die Vorspannung V2 festgesetzt wird, zu vergleichen. Wenn das
Ionenstrom- Erfassungssignal „e" die Bestimmungsspannung
VT2 überschreitet,
stellt der Vorzündungs-
Bestimmungsschaltkreis 76 fest, daß im Nr.-1- Zylinder #1 Vorzündung verursacht
wird, und gibt ein Vorzündungs-
Erfassungssignal an einen Summer 78 und einen Zähler 79 aus.
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Im
Ergebnis dessen erzeugt der Summer 78, wenn in dem Nr.-1-
Zylinder #1 Vorzündung
verursacht wird, ein akustisches Warnsignal, um das Auftreten von
Vorzündung
anzuzeigen, und der Zähler 79 zählt, wieviel
Male Vorzündung
auftritt Beim Vorhergehenden ist zu beachten, daß der Zündungs- Sekundärkreis S1
aus dem Zündpfad 52 mit
dem Paar von Rückstrom-
Verhinderungsdioden 52a und 52b und dem Erfassungspfad 54 mit
den Stromerfassungsdioden 54a und 54b besteht.
Die Rückstrom- Verhinderungsdioden 52a und 52b sind
so angeordnet, daß ein
Ionenstrom in der gleichen Richtung wie ein Zündstrom durch die Zündkerze 11 fließt. Des weiteren
sind der Pfadabschhnitt des Zündpfades 52 zwischen
den Rückstrom-
Verhinderungsdioden 52a und 52b und der Pfadabschnitt
an der Seite des offenen Endes des Erfassungspfades 54 (d.
h., der Pfadabschnitt des Erfassungspfades 54 auf der Seite der
Stromerfassungsdioden 54a und 54b gegenüber dem
Zündpfad 52)
kapazitiv gekoppelt. Auf diese Weise kann die Erfassungsschaltung 41 für den Zylinder
Nr. 1 einen Zündstrom
auf der Grundlage des Stroms, der von der Erfassungsschaltung 41 für den Zylinder
Nr. 1 in die Sensor- S1- Seite fließt, und einen Ionenstrom auf
der Grundlage des Stroms erfassen, der von der Sensor- S1- Seite
in die Erfassungsschaltung 41 für den Zylinder Nr. 1 fließt Das heißt, die
Richtung des Ionenstroms durch den Erfassungspfad 54 und
die Richtung des Stroms durch den Erfassungspfad 54 aufgrund
der Spannung, die in dem Kopplungsabschnitt 56 induziert
wird, sind verschieden. Genauer gesagt, da von der Erfassungsschaltung 41 für den Zylinder
Nr. 1 an den Erfassungspfad 54 eine Hochspannung angelegt
wird, fließt
zur Zeit der Kraftstoffverbrennung ein Ionenstrom durch die Zündkerze 11 und
daher durch den Erfassungspfad 54. Durch Erfassung des
Ionenstroms mit Hilfe der Erfassungsschaltung 41 für den Zylinder
Nr. 1 kann der Verbrennungszustand im Nr.-1- Zylinder #1 erfaßt werden.
Ferner wird zur Zeit der Funkenabgabe der Zündkerze 11 eine Spannung
in dem Erfassungspfad 54 induziert. Somit kann durch Erfassung
des Stroms, der aus der Erfassungsschaltung 41 für den Zylinder
Nr. 1 aufgrund der Spannung fließt, die in dem Abschnitt 56 mit
kapazitiver Kopplung induziert wird, der Zündzeitpunkt erfaßt werden.
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Die
Erfassungsschaltung 41 für den Zylinder Nr. 1 kann also
mit Hilfe des Paars von Dioden D1 und D2 den Zündstrom und den Ionenstrom
erfassen, die durch die Zündkerze 11 geflossen
sind, und es wird möglich,
auf der Grundlage der Zeit, zu der der Zündstrom erfaßt wird,
und der Zeit, zu der der Ionenstrom erfaßt wird, ohne weiteres eine
Entscheidung über
das Auftreten von Vorzündung
zu treffen.
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Insbesondere
sind in diesem Ausführungsbeispiel
die Rückstrom-
Verhinderungsdioden 52a und 52b an den gegenüberliegenden
Seiten des Abschnitts 56 mit kapazitiver Kopplung angeordnet,
um zu verhindern, daß ein
Strom in umgekehrter Richtung zu dem Zündstrom durch den Zündpfad 52 fließt, d. h.,
um dem Strom nur in einer Richtung zu erlauben, durch den Zündpfad 52 zu
fließen.
Dadurch wird es möglich,
zu verhindern, daß ein
Strom in der gleichen Richtung wie ein Ionenstrom durch Rückstrom
hervorgerufen wird und vom Sensor S1 in die Seite der Erfassungsschaltung 41 für den Zylinder
Nr. 1 fließt
Auf diese Weise wird es möglich,
eine irrtümliche
Erfassung von Ionenstrom an der Seite der Erfassungsschaltung 41 für den Zylinder
Nr.1 und damit auch eine irrtümliche
Erfassung der Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder Nr. 1 zu
verhindern und die Genauigkeit der Erfassung von Ionenstrom zu erhöhen.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist beschrieben und oben anhand eines Beispiels
dargestellt worden, und zwar unter Bezug auf den Zündungs-Sekundärkreis-
Sensor S1, der für den
Hochspannungspfad (oder die Hochspannungsleitung) 31 zum
Anlegen einer negativen Zündhochspannung,
die in der Sekundärwicklung
M21 erzeugt wird, an die Zündkerze 11 des
Nr.-1- Zylinders #1 und für
die Erfassungsschaltung 41 für den Zylinder Nr. 1 zur Erfassung
einer Vorzündung
in dem Nr.-1- Zylinder
#1 unter Verwendung des Sensors S1 vorgesehen ist Die anderen Zündungs-Sekundäkreise S2–S6 und
ihre entsprechenden jeweiligen Zylinder- Erfassungsschal tungen innerhalb
der Vorzündungs-
Prüfeinheit 40 können nahezu
in der gleichen Weise wie der oben beschriebene Sensor S1 und die
Erfassungsschaltung 41 für den Zylinder Nr. 1 aufgebaut sein.
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Die
Zündungs-
Sekundärkreis-
Sensoren S3 und S5, die für
die Hochspannungsleitungen 33 und 35 vorgesehen
sind, um eine negative Zündhochspannung,
die in den Sekundärwicklungen
M22 und M23 der Zündspulen 22 und 23 erzeugt
wird, an die Zündkerzen 13 und 15 des
Nr.- 5- Zylinders #5 und des Nr.- 3- Zylinders #3 anzulegen, und
die Erfassungsschaltungen innerhalb der Vorzündungs- Prüfeinheit 40 zur Erfassung
von Vorzündung
des Nr.- 5- Zylinders #5 und des Nr.- 3- Zylinders #3 können nämlich genau
in der gleichen Weise wie der oben beschriebene Sensor S1 und die
Erfassungsschaltung 41 für den Zylinder Nr. 1 aufgebaut
sein.
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Auf
der anderen Seite ist in den Zündungs- Sekundärkreis-
Sensoren S2, S4 und S6, die für
die Hochspannungsleitungen 32, 34 und 36 vorgesehen sind,
um eine positive Zündhochspannung,
die in den Sekundärwicklungen
M21 – M23
der Zündspulen 21–23 erzeugt
wird, an die Zündkerzen 12, 14 und 16 des
Nr.- 6- Zylinders #6, des Nr.- 2-Zylinders
#2 und des Nr.- 4- Zylinders #4 anzulegen, die Fließrichtung des
Zündstroms
durch die Hochspannungsleitungen 32, 34 und 36 der
des Zündstroms
durch die Hochspannungsleitung 31 entgegengesetzt. Um einer
derartigen Richtung des Stroms zu entsprechen, sind daher die Dioden 52a, 52b, 54a bzw. 54b innerhalb der
Sensoren S2, S4 und S6, wie in 4A gezeigt, in
den entgegengesetzten Richtungen zu den Dioden 52a, 52b, 54a bzw. 54b innerhalb
des Sensors S1 in 2 angeordnet.
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Weiterhin
sind die Vorzündungs-
Erfassungsschaltkreise innerhalb der Vorzündungs- Prüfeinheit 40 zur Erfassung
von Vorzündung
in den oben beschriebenen Zylindem #6, #2 und #4 unter Verwendung
der jeweiligen Sensoren S2, S4 und S6 so aufgebaut, daß die Verbindung
der Dioden D1 und D2 entgegengesetzt zu derjenigen der in 2 gezeigten
Erfassungsschaltung 41 für den Zylinder Nr. 1 ist und
der Ladungsschaltkreis 62 eine positive Hochspannung (z.B.
+300 V) erzeugt.
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Aus
dem bisher Gesagten leuchtet ein, daß die Erfassungsschaltung 41 für den Zylinder
Nr. 1 und andere Erfassungsschaltungen für andere Zylinder innerhalb
der Vorzündungs-
Prüfeinheit 40 mit den
Sensoren S1 – S6
zusammenwirken, so daß sie eine
Vorrichtung zur Erfassung von Vorzündung des Motors EG darstellen.
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Es
leuchtet weiterhin ein, daß der
Kondensator C1, der Ladungsschaltkreis 62, die Dioden D1
und D2, die Widerstände
R1–R3,
der Komparator 64, der die Bestimmungsspannung erzeugende
Schaltkreis 66 und der Ionenstrom- Verarbeitungsscchaltkreis 70 mit
dem Sensor S1 zusammenwirken, so daß sie eine Vorrichtung zur
Erfas sung eines Zündzeitpunkts und
eines Verbrennungszeitpunkts des Nr.-1- Zylinders #1 des Motor EG
darstellen.
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Es
leuchtet weiterhin ein, daß der
Komparator 64 bzw. der Ionenstrom- Verarbeitungsschaltkreis 70 einen
Zündstrom-
Erfassungsschalkreis bzw. einen Ionenstrom-Erfassungsschaltkreis der oben beschriebenen
Vorrichtung zur Erfassung eines Zündzeitpunkts und eines Verbrennungszeitpunkts
darstellen.
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Es
leuchtet weiterhin ein, daß der
Maskierungsschaltkreis 68, der Wellenform-Gestaltungsschaltkreis 72 und
der Vorzündungs-
Bestimmungsschaltkreis 76 einen Bestimmungsschaltkreis
der oben beschriebenen Vorrichtung zur Erfassung von Vorzündung darstellen.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung unter Bezug auf ein bestimmtes Ausführungsbeispiel
beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf
das oben beschriebene Ausführungsbeispiel
beschränkt
Den Fachleuten auf dem Gebiet werden angesichts der obigen Darlegungen
Modifikationen und Veränderungen
des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels
einfallen.
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Während zum
Beispiel in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Abschnitt 56 mit
kapazitiver Kopplung für
die kapazitive Kopplung des Zündpfades 52 und
des Erfassungspfades 54 in dem Zündungs- Sekundärkreis-
Sensor S1 aus den flachen Metallplatten 52c und 54c besteht,
die mit den Leitern verbunden sind, die die jeweiligen Pfade 52 und 54 darstellen,
und die parallel zueinander angeordnet sind, ist es nicht notwendig,
daß die
flachen Metallplatten 52c und 54c genau parallel
zueinander angeordnet sind, sondern sie können annähernd parallel zueinander angeordnet
sein, da es ausreicht, daß die
Pfade 52 und 54 kapazitiv gekoppelt sind. Des
werteren wird der Abstand zwischen den Platten so festgesetzt, daß der Abschnitt 56 mit
kapazitiver Kopplung eine Kapazität von 0,2 pF oder mehr und eine
dielektrische Festigkeit von 30 kV oder mehr hat
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Wenn
der Abschnitt 56 mit kapazitiver Kopplung die Kapazität von 0,2
pF oder mehr und die dielektrische Festigkeit von 30 kV oder mehr
beibehalten kann, ist es des weiteren nicht erforderlich, die flachen
Metallplatten 52c und 54c für die entsprechenden Pfade 52 und 54 vorzusehen,
sondern es wird genügen,
nur die Leiter, die die Pfade 52 und 54 darstellen,
parallel zueinander anzuordnen, wie es in den 4B und 4C gezeigt
wird.