DE69417841T2

DE69417841T2 - Methode zur Erkennung von Fehlzündungen

Info

Publication number: DE69417841T2
Application number: DE69417841T
Authority: DE
Inventors: Mark Ciuffetelli; Leonard Kafka; Gardiner A. Noble
Original assignee: Chrysler Corp
Current assignee: FCA US LLC
Priority date: 1993-11-08
Filing date: 1994-11-07
Publication date: 1999-10-21
Anticipated expiration: 2014-11-08
Also published as: EP0652365B1; EP0652365A3; CA2134815A1; DE69417841D1; JPH07167029A; US5406921A; CA2134815C; EP0652365A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Zündungssystem für Kraftfahrzeuge mit einer Brennkraftmaschine. Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung einen Einzelfunken-Zündtransformator, der gemäß einem Algorithmus gezündet werden kann, der sich für die Ausführung verschiedener Diagnoseverfahren für den Motor eignet. Das erfindungsgemäße, an Zündkerzen vorgesehene Zündsystem funktioniert somit als Rückkopplungselement des Motorsteuersystems.
Zur Einleitung der Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemischs in einer Brennkraftmaschine erzeugt ein Funkenzündungssystem einen hohen Spannungsbogen über den Zündkerzenelektroden zu dem entsprechenden Zeitpunkt in dem Arbeitszyklus des Motors. Das Einsetzen des Bogens über dem Elektrodenabstand wird so gesteuert, daß es bei einer vorbestimmten Gradstellung der Kurbelwellenrotation auftritt, wobei dies normalerweise der Fall ist, bevor der Kolben den oberen Totpunkt (OT) erreicht hat.
Wenn die Zündungseinstellung entsprechend eingestellt ist, bewirkt der durch die Zündkerzenwirkung eingeleitete Verbrennungsprozeß die Entstehung eines Druckanstiegs in der Verbrennungskammer, der seinen Spitzenwert während dem Arbeitshub des Kolbens kurz nach dem oberen Totpunkt erreicht. Wenn der Funken zu spät während dem Arbeitszyklus eingeleitet wird (verzögerte Zündung bzw. Spätzündung), wird der in der Verbrennungskammer entwickelte Druck durch den Motor nicht ausreichend in Arbeit umgewandelt. Wenn der Funken andererseits zu früh während dem Arbeitszyklus eingeleitet wird (Frühzündung bzw. Vorzündung), kann dies zu außerordentlich hohen schädlichen Druckwerten und Temperaturen führen. Die der Vorzündung zugehörigen Anstiege der Druck- und Temperaturwerte werden ebenfalls nicht wirksam durch den Motor in eine geeignete Arbeitsausgabe umgewandelt.
Eine übermäßige Frühzündung kann ferner zum Auftreten verschiedener andersartiger Phänomene in der Verbrennungskammer führen. Bei einem solchen Phänomen handelt es sich um die Selbst- bzw. Glühzündung der Endgase. Ein weiteres Phänomen ist die Vorzündung.
Die Selbst- bzw. Glühzündung ist ein Zustand, bei dem die Endgase (der nicht verbrannte Teil des Luft-Kraftstoff- Gemischs, das anfangs durch die Bewegung der Flammenfront gezündet worden ist) von selbst gezündet werden, und zwar als Folge dessen, daß die Temperatur und der Druck für die in dem Motor verbrannte Kraftstoffart zu hoch werden. Als Reaktion auf die plötzliche Energiefreisetzung steigt die Zylindertemperatur dramatisch an und der Zylinderdruck schwankt, wobei er wechselweise ansteigt und sinkt, während eine Druckwelle durch die Verbrennungskammer vor und zurück verläuft. Die schnellen Druck- und Temperaturschwankungen treten nach dem oberen Totpunkt (OT) auf, wenn sie durch eine Selbst- bzw. Glühzündung der Endgase bewirkt werden. Wenn die Rate, mit der die Energie durch die Selbst- bzw. Glühzündung freigesetzt wird, hoch genug ist, bewirken die explodierenden Gase eine Vibration der Zylinderwände, was wiederum zu hörbaren Motorgeräuschen führt, einschließlich eines eindeutigen Geräusches, das als "Klingeln" bekannt ist.
Viele Motorenentwickler sind der Überzeugung, daß ein gewisses Ausmaß der Selbst- bzw. Glühzündung wünschenswert ist, da es Turbulenzen in der Verbrennungskammer erzeugt, die den Verbrennungsprozeß beschleunigen, und zwar an einem kritischen Zeitpunkt, wenn der normale Flammenkern dabei ist, gelöscht zu werden. Es konnte ferner festgestellt werden, daß ein geringes Ausmaß der Selbst- bzw. Glühzündung die Menge der nach der Vollendung des durch einen Funken eingeleiteten Zündungsprozesses verbleibenden unverbrannten Kohlenwasserstoffe verringert. Durch den Einsatz der Energie, die freigesetzt wird, wenn die Kohlenwasserstoffe bei geringer Selbst- bzw. Glühzündung verbrannt werden, ergibt es sich, daß niedrigere Kohlenwasserstoffemissionen und ein verbesserter Kraftstoffverbrauch realisiert werden können.
Unter anderem wegen der vorstehend genannten Vorteile versuchen Motorenentwickler häufig Zündsysteme zu kalibrieren, so daß die Vorzündung sich nahe an der Schwelle zur Selbst- bzw. Glühzündung befindet. Eine übermäßige Selbst- bzw. Glühzündung muß jedoch vermieden werden, da dies zu höheren Temperaturen in der Verbrennungskammer führt und das Gegenteil des Gewünschten bewirkt. Diese erhöhten Temperaturen können tatsächlich die Zündkerzenelektroden bis auf einen Punkt erhitzen, bei dem der Verbrennungsprozeß unabhängig von einem Funken eingeleitet wird. Dieses Phänomen nennt sich Vorzündung.
Die Vorzündung, die erhebliche Beschädigungen des Motors bewirken kann, einschließlich einer Durchlöcherung des Kolbens, ist durch das Auftreten außerordentlich hoher Zylindertemperaturen und Druckwerte in der Nähe des oberen Totpunkts gekennzeichnet. Das der Vorzündung zugehörige akustische Geräusch wird durch die Wirkung der Selbst- bzw. Glühzündung erzeugt, und wobei dieses Geräusch im Extremfall als "Klopfen" bezeichnet wird. Allgemein kann hiermit festgestellt werden, daß die Selbst- bzw. Glühzündung zu einer Vorzündung führt, und in der Folge führt die Vorzündung zu einer weiteren Selbstzündung.
Der Grenzwert der Zündungseinstellung, der eine Selbst- bzw. Glühzündung erzeugt, wird durch eine Reihe von Faktoren beeinflußt. Zu einigen dieser Faktoren zählen die Einlaßlufttemperatur, die Motordrehzahl, die Motorlast, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis und die Kraftstoffeigenschaften. Da die präzise Steuerung der Zündungseinstellung wesentlich zu der Motorleistung beiträgt, wurden verschiedene Arten von Motorsteuerungssystemen entwickelt. Diese Steuerungs- bzw. Regelsysteme weisen kennzeichnenderweise ein Closed-Loop- Zündungs-Steuerungssystem auf der Basis eines Mikroprozessors auf, wobei dieses System gleichzeitig über Meßwandler eine Mehrzahl von Parametern mißt, wie etwa die Abgaszusammensetzung, die Kühlmitteltemperatur sowie das Auftreten von Zündungsklopfen. Die resultierenden Daten werden danach verarbeitet, um die Motorsteuerung auf einen Wert in der Nähe eines vorgesehenen Grenzwerts der Selbst- bzw. Glühzündung einzustellen.
Bei den normalerweise in den Motorsteuerungssystemen verwendeten Klopfdetektoren handelt es sich um piezoelektrische Meßwandler, die die durch das Zündungsklopfen erzeugten starken Vibrationen messen. Beim Einsatz in einer Umgebung mit einer Brennkraftmaschine sind diese Meßwandler jedoch unter Umständen nicht empfindlich genug, um die durch die einsetzende Selbst- bzw. Glühzündung erzeugten geringen Schwingungen von dem normalen Ausmaß von Motorvibrationen unterscheiden zu können. Aus diesem Grund sind diese Detektoren normalerweise nicht in der Lage, den Grenzwert der Selbst- bzw. Glühzündung zu messen, wobei dies speziell bei hohen Motordrehzahlen gilt. Somit ist ein Motorsteuerungssystem erforderlich, das in der Lage ist, die einsetzenden Selbst- bzw. Glühzündung zu erfassen, und das eine genauere Einstellung der Zündeinstellung in einem Closed- Loop-System ermöglicht.
Andere Merkmale, die in Zündungssystemen auftreten und als unerwünscht angesehen werden, sind unter anderem und ohne darauf beschränkt zu sein: eine übermäßige Abnutzung der Zündkerzenelektrode; die Unfähigkeit der Zündung verrußter Zündkerzen; schlechte Anlaßeigenschaften bei Kälte; schlechte Werte der Abgasemissionen beim Kaltstart und beim Warmlaufen des Motors; die entfernte Erzeugung von hohen Spannungen im Motorraum durch das Zündsystem; die Führung und Verteilung hoher Spannungen über größere Längen des Zünddrahtes; sowie die Erzeugung größerer Mengen elektromagnetischer Strahlungen in und um das Zündsystem sowie dem Fahrzeug während dem Betrieb des Motors.
In den Patentschriften WO-A-92/20912 und DE-U-93 11 065 werden dem Stand der Technik entsprechende Techniken unter Verwendung von Sekundärladungen offenbart. In der Patentschrift WO-A- 92/20912 wird offenbart, daß die zweite Ladung in einer Höhe vorgesehen ist, die während der vorherigen Zündung eines Verbrennungsgemischs bei der Emission eines ersten Funkens einen Funken entlädt. Ein Überwachungsstromkreis zur Erfassung der Entladung der Sekundärladung ist mit der Sekundärwicklung des Transformators gekoppelt. In dem Bezugspatent DE-U-93 11 065 wird ein Verfahren zur Erfassung einer Flamme in einem Brenner offenbart, und zwar abhängig davon, daß die Flamme einen ersten Funkenüberschlag über dem Elektrodenabstand erzeugt. Der erste Funkenüberschlag erleichtert die Entladung einer zweiten Ladung von der Sekundärwicklung des Transformators.
Vorgesehen ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Erkennung einer Fehlzündung in einem Verbrennungszylinder einer Brennkraftmaschine mit Funkenzündung, wobei das genannte Verfahren das Laden eines Zündtransformators an dessen Primärwicklung auf eine maximale Zündladung und die Einleitung einer elektrischen Zündentladung zwischen Elektroden einer Zündkerze umfaßt, wobei sich die Zündkerze in dem genannten Verbrennungszylinder befindet, und wobei der genannte Zündtransformator auf eine vorbestimmte Diagnoseladung geladen wird, die geringer ist als die maximale Zündladung, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Einleitung bei einer vorbestimmten Gradstellung der Motorumdrehung vor dem oberen Totpunkt des Kolbens erfolgt, wobei die Diagnoseladung ein Ausmaß aufweist, das eine Entladung über die genannten Elektroden ermöglicht, wenn die Verbrennung andauert, was einen erhöhten Druck und eine erhöhte Temperatur in dem genannten Zylinder bewirkt, wodurch es ermöglicht wird, daß die genannte Diagnoseladung über die genannten Elektroden leitet und sich nicht über die genannten Elektroden entladen kann, wenn die Verbrennung nicht stattfindet und wenn eine · Fehlzündung aufgetreten ist, und wobei eine Überwachung des genannten Zündtransformators bezüglich Anzeichen der genannten Fehlzündung die Überwachung einer negativen Spannung an der genannten Primärwicklung des genannten Transformators auf der Basis der genannten Diagnoseladung umfaßt, die nicht von einer Sekundärwicklung des genannten Transformators und über die genannten Elektroden entladen wird, und zwar aufgrund des fehlenden Auftretens der Verbrennung, wobei die genannte Zündkerze als Rückkopplungselement verwendet wird.
Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung ist es, daß sie die verschiedenen Probleme löst, die der Verteilung hoher Spannungen durch das Zündungssystem zugeordnet sind. Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist es, daß sie das Ausmaß der durch das Zündungssystem um den Motor und das Fahrzeug selbst erzeugten elektromagnetischen Strahlung reduziert.
Bei weiteren Merkmalen handelt es sich um eine Verringerung der Abnutzung der Zündkerzenelektrode sowie um die Fähigkeit zum Zünden stark verrußter Zündkerzen.
Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung sind die verbesserten Anlaßeigenschaften einer Brennkraftmaschine bei Kälte sowie möglichst geringe Abgasemissionen, die bei einem Kaltstart und bei einem noch nicht warmgelaufenen Motor auftreten. Ein damit verbundenes Merkmal ist die Erweiterung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in Richtung der mageren Grenze, wobei dies zur weiteren Verringerung der Emissionen beiträgt sowie zur Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs bei normalem Motorbetrieb.
Neuere Forschungen, von denen einige durch den Zessionar der vorliegenden Erfindung durchgeführt worden sind, haben gezeigt, daß die Verbrennung in einer Brennkraftmaschine durch Einleitung des Verbrennungsprozesses mit einem Funken vom Typ, der als Durchschlagentladung bekannt ist, verbessert werden kann. Die Merkmale des Durchschlagfunkens unterscheiden sich deutlich von denen, die durch herkömmliche Zündungssysteme für Kraftfahrzeuge erzeugt werden. Außerdem reagiert der Funke anders auf unterschiedliche Bedingungen in der Verbrennungskammer. Diese Erkenntnis hat zur der Entwicklung der vorliegenden Erfindung geführt, wobei es sich um ein Zündverstellungssystem mit Komponenten handelt, die in der Lage sind, die Eigenschaften des Durchschlagfunkens derart zu nutzen, daß die Ausführung verschiedener Motordiagnoseverfahren möglich wird, und zwar unter Verwendung der Zündkerze als Rückkopplungselement des Motorsteuersystems.
Der Zündungsprozeß ist dadurch gekennzeichnet, daß er drei eindeutige Phasen aufweist; die Durchschlag- bzw. Kippphase; die Bogenphase und die Glühphase. Die Durchschlagphase ist als erste Phase durch einen hohen Strom (normalerweise 50 bis 200 Ampere (A)) gekennzeichnet, der aus der in der Zündkerzenkapazität (normalerweise 10 bis 15 Picofarad (pF)) gespeicherten Energie resultiert, der über den Bogen entladen wird. Die Durchschlagphase dauert kennzeichnenderweise weniger als etwa eine Nanosekunde (ns). Die zweite Phase, die Bogenphase, tritt ein, wenn sich der Bogen zwischen etwa 0,1 und 1,0 A befindet und wenn die Bogenspannung etwa 180 Volt (V) beträgt. Der Entladungsstrom verbleibt ungefähr 100 us in der Bogenphase. Die Glühphase tritt ein, wenn der Bogenstrom unter 0,1 Milliampere (mA) fällt und wenn die Spannung an den Zündkerzenelektroden 500 V erreicht.
Es konnte festgestellt werden, daß die drei Phasen, die Durchschlag- die Bogen- und die Glühphase, die Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs zuverlässig einleiten, wenn Luft-Kraftstoff-Verhältnis entsprechend bei zwanzig zu eins, achtzehn zu eins und sechzehn zu eins liegt. Wenn die Durchschlagphase ausgenutzt wird, folgt daraus, daß die Magergrenze erweitert werden und zahlreiche Vorteile realisiert werden können.
Wie dies bereits vorstehend im Text beschrieben worden ist, sieht die vorliegende Erfindung im Detail ein Zündungs- und Motorsteuerungssystem vor, das nicht nur in der Lage ist die Zündkerze zu zünden, sondern das ferner die Fähigkeit, zur Ausführung von Diagnosefunktionen aufweist. In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird im Besonderen das Zündungs- und Motorsteuerungssystem an sich genau ausgeführt. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden Verfahren für die Ausführung verschiedener Diagnoseverfahren genau beschrieben. Vorgesehen ist gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ein niederohmiger Zündtransformator, der direkt an der Zündkerze angebracht ist, wobei der Zündtransformator die beiden obengenannten Aspekte ermöglicht. Die Niederohmigkeit des Transformators verstärkt die Fähigkeiten der Mikroprozessoreinheit (MPU) des Motorsteuersystems, die es der Mikroprozessoreinheit ermöglichen, die Zündkerze für die Überwachung einer Reihe von Motorzuständen einzusetzen, wie etwa zur Überwachung einer Fehlzündung, Selbstzündung sowie zur Überwachung der Motorlast.
Neben dem Motor selbst umfaßt das erfindungsgemäße Zündungs- und Motorsteuersystem sechs Hauptbestandteile. Dabei handelt es sich um eine Motorsteuereinheit (mit Eingängen, die verschiedene Motorparameter überwachen), eine Mikroprozessoreinheit (MPU) (die so programmiert ist, daß sie verschiedene Routinen auf der Basis der Eingaben in die Motorsteuereinheit ausführt), einen Zündungs- oder Spulensteuerkreis, einen Zündtransformator, eine Zündkerzen- und Stromentladungs-Erfassungs-Stromkreisanordnung, wobei diese Komponenten nachstehend alle näher beschrieben werden.
Die Konstruktion des Zündtransformators sorgt für eine kurze Ladezeit und einen intensiven sekundären Strom mit kurzer Dauer (ungefähr 0,5 bis 1,0 A, mit einem Abfall auf Null innerhalb von ungefähr 100 us), der eine stabile Verbrennung zuverlässig einleitet. Dies wird erreicht, indem die Energie direkt von der 12-Volt-Stromversorgungseinheit des Fahrzeugs abgeleitet wird, und wobei auf einen teueren 12-Volt- Gleichstrom-250-Volt-Gleichstrom-Umrichter verzichtet werden kann.
Aufgrund der Stärke und der Dauer des Funkens sowie der kurzen Ladezeit des Transformators ermöglicht die Konfiguration des vorliegenden Transformators die Beseitigung der Hochspannungs- Verteilungssystems des Zündungssystems sowie die schnelle Mehrfachzündung einzelner Zündkerzen durch das Motorsteuersystem. Bisher war für Zündsysteme mit Mehrfachzündung ein fester Abwärtszähler oder eine Eigenresonanz innerhalb der Zündungsstromkreisanordnung für die erneute Auslösung der Zündung erforderlich. Bei einem normalen Zündsystem beträgt die Ladezeit für die Primarwicklung und somit die erforderliche Zeit für die · erneute Zündung der Zündkerze ungefähr 3000 us. In Bezug auf die Dauer des Motorarbeitszyklus ist dies verhältnismäßig langsam. Die vorliegende Erfindung ist hingegen so konstruiert, daß auf der Basis von in das Motorsteuersystem programmierten Algorithmen eine Mehrfachzündung vorgesehen wird, und wobei eine erneute Zündung der Zündkerzen in Intervallen von 200 us möglich ist.
In Bezug auf Bedingungen, bei denen die Zündung schwierig ist, konnte festgestellt werden, daß die Mehrfachzündung der Zündkerze während der Verbrennung für den Verbrennungsprozeß förderlich ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Mehrfachzündung so programmiert, daß sie ausschließlich bei Mischbedingungen mir erschwerter Zündbarkeit auftritt, wie etwa bei Problemen mit den Drosselklappen, bei Kaltstarts, im Leerlauf sowie bei Kombinationen geringer Last und niedriger Drehzahl. Durch einen Verzicht auf die Mehrfachzündung bei allen anderen Bedingungen kann die Lebensdauer der Zündsystembestandteile verlängert werden, wobei dies speziell für die Zündkerzenelektroden gilt.
Da die Abnutzung der Zündkerzenelektrode direkt proportional zu dem Zeitraum ist, über den der Bogenstrom fließt, kann die Elektrodenabnutzung dadurch reduziert werden, daß ein stärkerer Strom über eine kürzere Dauer zugeführt wird. Wenn der zwischen den Zündkerzenelektroden fließende Strom oberhalb von 100 mA liegt, so beträgt die Spannung etwa 180 V, wie dies bereits vorstehend im Text beschrieben worden ist. Unter 100 mA steigt die Spannung hingegen auf etwa 500 V. Bei einer Beschleunigung durch ein 500-Volt-Differential durchstoßen die zwischen den Zündkerzenelektroden ausgetauschten Elektronen und geladenen Partikel die Elektrodenoberflächen kräftiger als bei einer Beschleunigung durch ein 180-Volt-Differential.
Bei einem standardgemäßen Zündspulensystem werden die Elektronen und die geladenen Teilchen bei dem 500-Volt- Differential deutlich länger als 1.500 us angetrieben. Dies führt zu einer erheblichen Elektrodenabnutzung. Bei dem erfindungsgetnäßen niederohmigen System ist die Spitzenspannung über den Zündkerzenelektroden mit etwa 22 Kilovolt (kV) zwar hoch, jedoch wird sie ungefähr 4 us nach Abschaltung der Transformatorprimärwicklung erreicht, und wobei die gesamte Verweildauer oberhalb des 500-Volt-Differentials kennzeichnenderweise kürzer ist als 20 us. Während die höhere Intensität des Funkens zum einen eine stabilere Verbrennung gewährleistet, sorgt die erheblich kürzere Dauer für eine möglichst geringe Abnutzung der Zündkerzenelektrode. Dies ist vorteilhaft, da dadurch eine Verringerung des Durchmessers der Zündkerzenelektroden ermöglicht wird. Es ist allgemein bekannt, daß kleinere Zündkerzenelektroden mit geringerer Masse das Löschen des anfänglichen Kerns der Verbrennungsgase minimieren und eine stabilere Verbrennung erzeugen.
Die Intensität und die kurze Dauer des Zündkerzen-Bogenstroms weist noch verschiedene andere Vorteile und Vorzüge auf. Zu diesen Vorteilen zählen unter anderem die folgenden, wobei die Aufzählung nicht als einschränkend auszulegen ist: eine stabilere Verbrennung; ein geringerer Energieverbrauch durch den Zündungsprozeß; insgesamt geringere Abgasemissionen; ein ausgedehnter Betrieb des Motors weiter in Richtung der Magergrenze; eine längere Lebensdauer des Katalysators; eine Reduzierung der Dauer des Bogenstroms und der Abnutzung der Zündkerzenelektrode; eine erhöhte Fähigkeit zum Zünden verrußter Zündkerzen; eine Reduzierung der Abgasemissionen bei Kaltstarts; eine Beseitigung der Leitung höherer Spannungen um den Motor; und eine geringere Erzeugung elektromagnetischer Strahlungen in und um das Fahrzeug herum.
Wie dies bereits vorstehend im Text erwähnt worden ist, kann das erfindungsgemäße System auch für die Erkennung der Fehlzündung eines Zylinders in dem Motor verwendet werden. Nachdem der vollständig geladene Zündtransformator abgeschaltet worden ist, wobei über den Zündkerzenelektroden eine maximale Sekundärspannung erzeugt und der Verbrennungsprozeß eingeleitet wird, während die Kurbelwelle und der Verbrennungszyklus sich weiterhin in der Nähe des oberen Totpunkts (OT) befinden, sorgt die Mikroprozessoreinheit (MPU) dafür, daß der Zündtransformator eine vorbestimmte vorgesehene Spannung an dem Elektrodenabstand erzeugt. Wenn die Verbrennung bereits eingeleitet worden ist, ermöglicht es die Kombination aus Temperatur und Druck in dem Bereich der Zündkerze, daß die angelegte Spannung über die Elektroden geleitet wird. Wenn bei dem Zylinder eine Fehlzündung aufgetreten ist, ist die vorbestimmte Höhe der an dem Elektrodenabstand angelegten Spannung nicht hoch genug, um einen leitenden Zustand der Zündkerzenelektroden zu bewirken. Als Folge des Umstands, daß die angelegte Spannung nicht für eine sekundäre Stromentladung verbraucht wird, wird eine negative Spannungsauswanderung zurück in die Primärwicklung reflektiert. Der elektronische Schalter der Primärwicklung wird durch die Erfassungsstromkreisanordnung und das Motorsteuersystem überwacht, und wenn diese negative Spannungsauswanderung festgestellt wird, zeichnet das System das Auftreten der Fehlzündung auf. Wenn sich die Fehlzündung bei einem folgenden Verbrennungszyklus wiederholt, können die Mikroprozessoreinheit und die Motorsteuereinheit so programmiert werden, daß sie den Zylinder abschalten, wodurch eine Freisetzung unverbrannter Kohlenwasserstoffe verhindert und ein geringerer Kraftstoffverbrauch ermöglicht wird. In einem Versuch zur Begrenzung der Abgasemissionen verabschieden zahlreiche Staaten Gesetze, die eine Abschaltung eines Zylinders mit Fehlzündung vorschreiben. Ein derartiges Gesetz ist in Kalifornien 1996 in Kraft getreten.
Die vorliegende Erfindung kann auch für die Erfassung der Selbst- bzw. Glühzündung von Endgasen sowie für die Einstellung der Zündverstellung auf den Grenzwert der Selbstzündung eingesetzt werden. Wenn die Zündkerze dafür verwendet wird, festzustellen ob eine Selbstzündung der Endgase eintritt, bewirkt die Mikroprozessoreinheit einen schnellen Arbeitszyklus bei der vorbestimmten Spannung. Dies erfolgt an einem Punkt in dem Verbrennungszyklus, an dem das Auftreten von Klopfen erwartet wird (kennzeichnenderweise nach dem oberen Totpunkt (OT)). Die Dauer des Arbeitszyklus wird aus einem in der Mikroprozessoreinheit der Motorsteuereinheit gespeicherten Algorithmus berechnet und ist eine Funktion verschiedener Motorparameter, einschließlich der Motorlast, der Motordrehzahl und der Ladungstemperatur.
Wenn zum Zeitpunkt des Arbeitszyklus normale Verbrennungsbedingungen in dem Zylinder auftreten, dann wird der aus dem Arbeitszyklus resultierende Strom nicht über den Elektrodenabstand übertragen, vielmehr wird der Strom stattdessen als negative Spannungsauswanderung durch die Primärwicklung zurück reflektiert. Die negative Auswanderung kann an der heißen Seite des elektronischen Schalters durch die Erfassungsstromkreisanordnung und die Motorsteuereinheit erneut erfaßt werden. Wenn eine Selbstzündung auftritt, entsprechen die resultierenden in dem Zylinder vorhandenen Temperatur- und Druckwellen einem oder mehreren der angelegten Arbeitszyklus-Spannungspotentiale, die eine Leitung über den Elektrodenabstand ermöglichen. Als Folge weisen nicht alle angelegten Spannungen eine entsprechende reflektierte negative Auswanderung auf. Durch die Überwachung der Primärwicklung in Bezug auf eine fehlende negative Spannungsauswanderung kann eine Selbstzündung der Endgase durch die Motorsteuereinheit erkannt und erfaßt werden. Unter Verwendung dieser Information über das Auftreten oder das fehlende Auftreten der Selbstzündung kann die Motorsteuereinheit die Zündeinstellung stetig abstufen, so daß der Grenzwert der Selbstzündung aufrechterhalten wird.
Die Einzigartigkeit des vorliegenden Zündtransformators erleichtert zusätzlich die Messung der Zündkerzen- Durchschlagspannung währenddem Verbrennungszyklus. Das Ausmaß dieses Parameters (der das Verhältnis zwischen dem Verbrennungsdruck, der Temperatur und der Kraftstoffkonzentration wiedergibt) sorgt für die einbruchsfreie Anzeige der Leistung oder Last des Motors. Das erfindungsgemäße Zündungs- und Motorsteuersystem ermöglicht die Überwachung der Motorlast und ermöglicht somit einen Verzicht auf den Einsatz teuerer Absolutladedrucksensoren (M. A. P.). Es ist bekannt, daß der Zylinderdruck proportional zu der Motorlast ist, wodurch die Durchschlagspannung der Zündkerze unter Verwendung des Paschenschen Gesetzes direkt ins Verhältnis zu der Motorlast gesetzt werden kann. Bei einem "Abfragezeitpunkt" oder einer Kurbelwellenposition nach dem oberen Totpunkt, wenn andere Variablen wie etwa eine Vorzündung und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis den Zylinderdruck nicht mehr beeinflussen, wird die Durchschlagspannung durch Zünden der Zündkerze und Messen des Zeitraums über den der Transformator eine induktive Stromentladung durchführt bestimmt. Aufgrund der bekannten Merkmale des Transformators wird die Entladungszeit danach durch die Motorsteuereinheit ins Verhältnis zu der Durchschlagspannung gesetzt, um den Zylinderdruck und letztendlich die Motorlast zu bestimmen.
Alle vorstehenden Merkmale werden durch die kurze Lade- und Entladezeit des Zündtransformators, die Zündungs- und Erfassungsstromkreisanordnung und die in die Mikroprozessoreinheit (MPU) und die Motorsteuereinheit programmierte Steuersoftware ermöglicht. Während dem Zeitraum, den ein herkömmlicher Zündtransformator für die Ausführung eines einzigen Lade- und Entladevorgangs benötigt, kann ein erfindungsgemäßer Zündtransformator die Verbrennung einleiten und eine mehrfache wiederholte Ladung und Zündung für die Ausführung der Diagnoseverfahren durchführen.
Der erfindungsgemäße Rücklauf-Transformator soll in dem Zündkerzengehäuse des Motors eingesetzt werden. Aus diesem Grund weist er eine ringförmige Konstruktion auf, die eine Magnetflußströmung in dem Zylinder verhindert, der das Zündkerzengehäuse definiert. Dadurch wird der erfindungsgemäße Zündtransformator verhältnismäßig unempfindlich in Bezug auf eine Wirbelstromlast, und wobei dies ein Hauptgrund für die geringere Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung ist.
Der Zündtransformator, der einen geringeren Durchmesser aufweist, umfaßt einen zylindrischen Kern, dessen Länge veränderlich ist, um die notwendige Querschnittsfläche in dem Transformatorkern vorzusehen. Der Kern ist in einer dielektrischen Spule positioniert und die Primär- und Sekundärwicklungen des Transformators sind sowohl um die Spule als auch um den Kern gewickelt. Der umwickelte Kern und die Spule werden danach in einem Gehäuse positioniert, dessen unteres Ende so konfiguriert ist, daß es den heißen Seitenanschluß einer Zündkerze aufnehmen kann. Die Zündkerze kann eine Standardkonstruktion aufweisen oder so modifiziert sein, daß sie sich auch für die Verwendung kleinerer Elektroden in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung eignet.
Die Elektronik des Zündungs- und Motorsteuersystems wird durch die Motorsteuereinheit gesteuert, die Eingangssignale von den Nocken- und Kurbelwellengeschwindigkeitssensoren sowie das Fahrzeugzündungssignal überwachen. Diese Eingaben ermöglichen der Motorsteuereinheit und der Mikroprozessoreinheit (MPU) die Berechnung der Motordrehzahl und der Position. Als Folge dieser Berechnungen berechnet die Mikroprozessoreinheit Ausgangssignale auf der Basis des programmierten Algorithmus und übermittelt diese zum entsprechenden Zeitpunkt an Spulensteuerkreise, die den Zündtransformator laden und auslösen. Die Mikroprozessoreinheit verwendet eine Erfassungsstromkreisanordnung zur Überwachung des Verbrennungszylinders und zur Bestimmung der Motorlast und/oder des Vorhandenseins eines Klopf- oder Fehlzündungszustands. Abhängig von den bestehenden Bedingungen signalisiert und alarmiert die Mikroprozessoreinheit andere Stromkreise oder Module des Motors, damit diese die entsprechenden Maßnahmen vornehmen können.
Weitere Vorteile und Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann, an den sich die vorliegende Erfindung richtet, aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele und den anhängigen Ansprüchen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erkennbar.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der allgemeinen Bestandteile eines Zündungs- und Steuersystems, das die Grundsätze der vorliegenden Erfindung ausführt;
Fig. 2 eine Perspektivansicht mit losgelösten Teilstücken, wobei der an der Zündkerze einer Brennkraftmaschine positionierte erfindungsgemäße Zündtransformator dargestellt ist;
Fig. 3 eine longitudinale Schnittansicht eines Abschnitts eines Zündtransformators, der die Grundsätze der vorliegenden Erfindung ausführt;
Fig. 4 eine Perspektivansicht des Kerns, der Spule, der Primär- und Sekundärwicklungen, die durch die vorliegende Erfindung vorgesehen werden;
Fig. 5 eine Draufsicht des Kerns, der Spule, der Primär- und Sekundärkwicklungen aus der Abbildung aus Fig. 4;
Fig. 6 eine Perspektivansicht des Transformatorkerns;
Fig. 7 eine longitudinale Schnittansicht eines zweiten Zündtransformators, der die Grundsätze der vorliegenden Erfindung ausführt;
die Fig. 8(a) und (b) graphische Darstellungen des primären Ladestroms und der sekundären Entladespannung im Verhältnis zur Zeit;
die Fig. 9(a) bis (d) graphische Darstellungen des Drucks und der Temperatur an der Zündkerze sowohl bei normaler Verbrennung als auch bei einer Fehlzündung, sowie der angelegten Spannungen und reflektierten Spannungen, die in dem Transformator bei beiden Ereignissen auftreten;
die Fig. 10(a) bis (c) graphische Darstellungen des Drucks und der Temperatur in dem Zylinder bei normaler Verbrennung sowie der angelegten und reflektierten Spannungen in dem Zündtransformator bei der Erfassung eines Klopfzustands;
die Fig. 11(a) bis (c) graphische Darstellungen des Drucks und der Temperatur in dem Zylinder bei einer Selbst- bzw. Glühzündung der Endgase sowie der angelegten und reflektierten Spannungen in dem Zündtransformator;
Fig. 12 eine graphische Darstellung des Zylinderdrucks im Verhältnis zu der Kurbelwinkelstellung für verschiedene Motorlasten;
Fig. 13 eine graphische Darstellung der Durchschlagspannung im Verhältnis zu der induktiven Stromentladezeit; und
Fig. 14 eine schematische Darstellung der Spulensteuerstromkreise, des Zündtransformators und der Erfassungsstromkreise, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Nachstehend wird näher Bezug auf die Zeichnungen genommen. In der Abbildung aus Fig. 1 ist ein Zündungs- und Motorsteuersystem, das die Grundsätze der vorliegenden Erfindung ausführt, allgemein mit der Bezugsziffer 20 bezeichnet. Das System umfaßt eine Motorsteuereinheit 22 und eine Mikroprozessoreinheit (MPU) 24, welche die meiste Zeit mit der Ausführung einer Hauptprogrammschleife verbringt, die verschiedene Motorfunktionen ausführt, die vom Standpunkt der Motorsteuerung verhältnismäßig unkritisch sind. Die Frequenz, mit der diese Funktionen wiederholt werden müssen, ist im Vergleich zu dem Motorzyklus selbst ebenfalls verhältnismäßig langsam. Dies bedeutet allgemein, daß diese "unkritischen" Funktionen asynchron zu den Motorverbrennungsereignissen ausgeführt werden können.
Die Ereignisse der Kraftstoffeinspritzung und der Zündung müssen allerdings präzise mit dem Motorzyklus synchronisiert werden. Dafür werden die Motorsteuereinheit 22 und die Mikroprozessoreinheit 24 entsprechend programmiert, so daß sie Unterbrechungen ausführen, die durch Schwungradaufnehmer oder Drehzahlsensoren 26 ausgelöst werden, die an dem Motor 28 im Verhältnis zu einem Schwungrad 30 an der Kurbelwelle und/oder einer Riemenscheibe 32 an der Nockenwelle angebracht sind. Die durch die Schwungradaufnehmer 26 erzeugten Unterbrechungen laden ein Steuerelement der Mikroprozessoreinheit 24, das Echtzeit-Steuersignale für die Kraftstoff- Einspritzeinrichtungen und die Zündspulensteuereinrichtungen im richtigen Moment und über die zweckmäßige Dauer während dem Verbrennungszyklus erzeugt. Die Motorsteuereinheit 22 ist ferner mit verschiedenen Motorparametern gekoppelt, einschließlich des Fahrzeugzündsignals.
Unter Verwendung der Ergebnisse der obengenannten Berechnungen gibt die Mikroprozessoreinheit (MPU) 24 Signale zum richtigen Zeitpunkt über einen Zündungs- oder Spulensteuerstromkreis 34 aus, wodurch bewirkt wird, daß die Ladung einer Zündspule oder des Transformators 36 direkt über die 12-Volt-Stromversorgung des Fahrzeugs beginnt. Der Zündtransformator 36, der direkt an der Zündkerze 38 angebracht und als Einzelfunken-Transformator bekannt ist, wird solange geladen, bis sein Kern gesättigt ist. Bei der entsprechenden Gradstellung des Motors vor dem oberen Totpunkt bewirkt die Mikroprozessoreinheit 24 danach, daß sich ein schneller Schalttransistor des Spulensteuerkreises 34 öffnet, wobei der Strom in der Primärwicklung des Transformators abgeschaltet wird. Wenn die Zustände in dem Motorzylinder richtig sind, dann entlädt sich die sekundäre Kapazität des Transformators 36 in einem Strom mit hoher Spannung über dem Elektrodenabstand 38 und die Verbrennung wird eingeleitet. Nachdem der Zündtransformator für die Zündung programmiert worden ist verläuft die Mikroprozessoreinheit 24 durch eine Reihe programmierter Algorithmen, die dazu dienen, eine Mehrfachzündung der Zündkerze zu bewirken oder verschiedene Motordiagnosevorgänge auszuführen. Wenn die Diagnosevorgänge ausgeführt werden verwendet die Mikroprozessoreinheit (MPU) 24 die Erfassungsstromkreisanordnung 40, wie dies nachstehend näher ausgeführt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Zündtransformator 36 handelt es sich um eine sehr niederohmige Vorrichtung, die konstruktionsbedingt in der Lage ist, eine signifikante Sekundärspannung zu erzeugen (etwa 25 kV), die ihren Spitzenwert nach ungefähr 2-4 us erreicht und in ungefähr 100 us auf Null abfällt. Da der Transformator 36 durch die 12- Volt-Stromversorgung des Fahrzeugs innerhalb von 100 us vollständig geladen und dessen Kern gesättigt wird, bedeutet dies, daß der Transformator 36 in Intervallen von 200 us erneut gezündet werden kann.
Früher mußten für die Erzeugung von Signalen für den wiederholten Betrieb des Spulensteuerstromkreises 34 oder zur Mehrfachzündung eines Zündtransformators und der Zündkerze in Intervallen von 200 us verschiedene Steuerungsunterbrechungen durch die Motorsteuereinheit 22 und die Mikroprozessoreinheit 24 für jede neue Zündung der Zündkerze vorgesehen werden. Dies würde jedoch zu einer übermäßigen Unterbrechungsbelastung der Mikroprozessoreinheit 24 führen und eine erhebliche Anzahl von Steuerungskonflikten erzeugen. Beim Vorhandensein übermäßiger Unterbrechungen würde das Hauptprogramm der Mikroprozessoreinheit 24 während eines Großteils der Ausführungszeit unterbrochen bzw. durchschlagen werden, was dazu führen würde, daß die Unterbrechungen sich ineinander verschachteln würden. Die Mehrzahl der zeitlichen Steuerungskonflikte würde voraussetzen, daß die Mikroprozessoreinheit (MPU) 24 mehr als eine Unterbrechung gleichzeitig bedienen würde, um die erforderlichen Steuersignale zu erzeugen. Die Mikroprozessoreinheit 24 kann jedoch zu einem gegebenen Zeitpunkt immer nur eine Unterbrechung ausführen.
Bei der vorliegenden Erfindung erhält die Mikroprozessoreinheit 24 von der Motorsteuereinheit 22 die Anweisung, Signale gemäß einem bestimmten in der Mikroprozessoreinheit 24 programmierten Algorithmus an den Spulensteuerstromkreis 34 zu übermitteln. Dadurch wird die Notwendigkeit für die Bedienung einer Mehrzahl von Unterbrechungen beseitigt, und zwar aufgrund des für die erneute Zündung des Transformators 36 erforderlichen kurzen Zeitraums.
Bei dem erfindungsgemäßen Zündungs- und Motorsteuerungssystem 20 wird eine speziell entwickelte an der Zündkerze angebrachte Zündspule oder ein Zündtransformator 36 als Rückkopplungselement in dem Motorsteuerungssystem 20 verwendet. Zusätzlich zu seinen Rückkopplungsfunktionen sieht der Zündtransformator 36 einen starken Sekundärstrom mit kurzer Dauer vor (weniger als 100 us), der die Verbrennung zuverlässig einleitet, und zwar auch bei stark verrußter Zündkerze, und wobei die Langlebigkeit der Zündkerze dadurch gefördert wird.
Die Einzigartigkeit des Zündtransformators 36 sorgt für die einbruchsfreie Anzeige der Motorleistung durch die Ermöglichung des Messens der Durchschlagspannung der Zündkerze, wobei das Ausmaß dieses Parameters das Verhältnis zwischen dem Verbrennungsdruck, der Temperatur und der Kraftstoffkonzentration darstellt. Das Verhältnis zwischen dem Druck, der Temperatur und dem Elektrodenabstand wird allgemein durch Paschens Gesetz definiert, das wie folgt lautet:
wobei P den Druck, d den Elektrodenabstand und T die Temperatur bezeichnen. K&sub1; und K&sub2; sind Konstanten.
Der durch den Zündtransformator 36 erzeugte Spannungswert steht in direktem Verhältnis zu dem Ausmaß des Stroms der Primärwicklung, das eine Funktion der Ladezeit darstellt, zum Zeitpunkt der Umschaltung des Zündtransformators. Bei der vorliegenden Erfindung wird der Primärstrom, der die maximale Sekundärspannung erzeugt, kennzeichnenderweise innerhalb eines Ladezeitraums von 100 us erreicht, wenn die der Primärwicklung zugeführte Spannung 12 Volt entspricht. Eine Ladezeit von weniger als 100 us führt somit zu einer Sekundärspannung, die unterhalb des maximalen Wertes liegt. Anders ausgedrückt bedeutet dies, daß die Sekundärspannung des Zündtransformators 36 umso niedriger ist je kürzer die Ladezeit andauert.
Der an der Zündkerze angebrachte Transformator bzw. der Einzelfunkten-Zündtransformator 36 gemäß der vorliegenden Erfindung ist in den Abbildungen aus den Fig. 2 und 3 allgemein dargestellt. Die physikalischen Abmessungen des Zündtransformators 36 werden durch die Konstruktion des Motors 28 vorgegeben. Damit eine unmittelbare Anbringung an der Zündkerze 38 möglich ist, muß der Zündtransformator 36 in den Durchmesser eines Zündkerzengehäuses 41 des Motors 28 passen. Die genauen Kriterien hinsichtlich der Konstruktion sind von Motor zu Motor unterschiedlich, wobei die Grundsätze der vorliegenden Erfindung jedoch bei allen Gehäusedurchmessern von Zündkerzen anwendbar sind. Die längenbezogenen Einschränkungen des Zündtransformators werden durch den Abstand zwischen dem Motor 28 und der Motorhaube des Fahrzeugs bestimmt (nicht abgebildet). Die Länge des Zündtransformators 36 kann somit so angepaßt werden, daß sie auf die erforderliche Querschnittsfläche des Kerns abgestimmt ist, wie dies durch verschiedene andere Transformatorparameter bestimmt wird.
Der erfindungsgemäße Zündtransformator 36 weist einen magnetischen Kern 42 auf, der in einer dielektrischen Spule 44 aufgenommen wird. In den Abbildungen aus den Fig. 4 bis 6 ist am besten ersichtlich, daß der Kern 42 im wesentlichen zylindrisch ist und Teilstücke aufweist, die einen Luftspalt 46 definieren, der sich über die Länge des Kerns 42 erstreckt. Damit ein äußerst wirksamer Transformator 36 vorgesehen werden kann, muß die Remanenz des Kerns einen sehr geringen prozentualen Anteil seiner maximalen Flußdichte darstellen. Wenn die Magnetisierungsstärke (ausgedrückt in Amperewindungen) durch Abschalten des Primärstroms von dem Kern 42 des Transformators 36 entfernt wird, sinkt der Restmagnetfluß in dem Kern 42 schnell. Die durch den Zusammenfall des Primärstroms in der Sekundärwicklung des Transformators 36 erzeugte Spannung ist direkt proportional zu der Anzahl der Windungen in der Sekundärwicklung und dem Ausmaß der Veränderung des Kernflusses. Ferner ist sie entgegengesetzt proportional zu der zeitlichen Veränderungsrate in dem Kernfluß. Mathematisch kann dies wie folgt ausgedrückt werden:
esec = -L dθ/dt
wobei esec die Sekundärspannung, L die Induktivität der Sekundärwicklung, dθ/dt die zeitliche Veränderungsrate des Kernflusses und das negative Vorzeichen (-) die Abnahme des Kernflusses anzeigen.
Für eine Übereinstimmung mit den mathematischen Leistungsvoraussetzungen müssen die Herstellungstoleranzen des Kerns 42 so vorgesehen werden, daß die Querschnittsfläche des Kerns 42 im wesentlichen konstant ist. Die Einschränkung bezüglich der Gesamtlänge des Transformators 36 und der Länge des Transformatorkerns 42 wird durch den Abstand zwischen dem Motor 28 und der Motorhaube des Fahrzeugs bestimmt, wobei die Abmessungen des Innendurchmessers des Kerns durch die Anforderungen für die Zugänglichkeit der Vorrichtung bestimmt werden, die den Draht der Primär- und Sekundärwicklungen auf den Kern 42 wickelt. Die Einschränkungen bezüglich der Abmessungen des Außendurchmessers des Kerns 42 werden nicht nur durch den Durchmesser des Zündkerzengehäuses 41 bestimmt, sondern auch durch die dielektrische Stärke des Materials, aus dem die Spule 44 hergestellt wird.
Die Spule 44, die den Kern 42 empfängt, weist eine innere zylindrische Buchse 48 sowie eine äußere zylindrische Buchse 50 auf. Jede der Buchsen 48 und 50 weist an einem Ende ferner einen radialen Flansch auf, der sich über die Enden des Kerns 42 erstreckt, um diesen in der Spule 44 einzuschließen. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist die innere Buchse 48 an ihrem distalen Ende mit einem auswärts gerichteten radialen Flansch 49 versehen, während die äußere Buchse 50 an ihrem proximalen Ende mit einem einwärts gerichteten radialen Flansch 51 versehen ist. Der Außendurchmesser der inneren Buchse 48 und der Innendurchmesser der äußeren Buchse 50 sind so bemessen, daß sich der Kern 42 in direktem Oberflächenkontakt mit den inneren und äußeren Buchsen 48 und 50 befindet. Vorzugsweise wird die Spule 44 aus einem Werkstoff mit hoher Durchschlagfestigkeit hergestellt, wie etwa aus einem der allgemein bekannten Kunststoffe.
In den Abbildungen aus den Fig. 3 bis 5 sind die Primär- und Sekundärwicklungen 52 und 54 des vorliegenden Zündtransformators 36 dargestellt. Die Wicklungen 52 und 54 werden longitudinal um den Kern 42 und die Spule 44 gewickelt, so daß sie sich entlang der inneren Oberfläche erstrecken, die durch die innere Buchse der Spule 44 definiert wird, über eines der longitudinalen Enden der Spule 44, entlang der äußeren Oberfläche, die durch die äußere Buchse 50 definiert wird, und über das entgegengesetzte longitudinale Ende. Zur Erleichterung der Wirksamkeit des Transformators 36 umfaßt die Primärwicklung 52 eine kleinere Anzahl von Windungen des Drahtes mit großem Durchmesser als die Sekundärwicklung 54, und sie befindet sich an der Spule 44 unmittelbar über dem in dem Kern 42 definierten Luftspalt 46. Die Sekundärwicklung 54 aus einem Draht mit geringerem Durchmesser bedeckt im wesentlichen den Rest des Kerns 42 und der Spule 44. Die Kombination aus den Wicklungen 52 und 54 sieht den Kern 42 und die Spule 44 mit einer allgemein torischen Form vor, wie dies in der Abbildung aus Fig. 4 am besten ersichtlich ist.
Nachdem die Wicklungen 52 und 54 über der Spule 44 und dem Kern 42 positioniert worden sind, wird der umwickelte Zusammenbau in einer Vertiefung 55 positioniert, die in einem zylindrischen, isolierenden Gehäuse 56 definiert ist. Das innere bzw. das proximale Ende des Gehäuses 56, das allgemein mit der Bezugsziffer 58 bezeichnet ist, ist mit Gewinden 60 versehen, die mit einem Zwischenstück 62 mit ähnlichem Gewinde eingreifen. Das Zwischenstück 62 besteht aus einem leitfähigen Metall und ist so konfiguriert, daß es einen Eingriff des Zündtransformators 36 mit der Befestigungsmutter 63 der Zündkerze 38 ermöglicht.
In dem proximalen Ende 58 des Gehäuses 56 ist mit Gewindeeingriff ein Zündanschluß 64 angebracht, der elektrisch mit dem heißen Anschluß 66 der Zündkerze 38 eingreifen kann. Für die Gewährleistung des Eingriffs zwischen dem Zündanschluß 64 des Transformators 36 und dem heißen Anschluß 66 der Zündkerze 38 kann der Zündanschluß 64 mit einem vorbelasteten Kontaktelement oder einer Feder 68 versehen werden, das bzw. die positiv mit dem heißen Anschluß 66 eingreift, und wobei das Element bzw. die Feder durch eine Lötverbindung oder durch eine andere Verbindungstechnik in einem Sitz 70 des Zündanschlusses 64 befestigt wird. Die Vorbelastung des Kontaktelements 68 sorgt nicht nur für den elektrischen Kontakt mit dem Zündkerzenanschluß 66, sondern sie sieht ferner einen Bereich für den Transformator 36 vor, über den dieser in der Lage ist mit der Zündkerze 38 einzugreifen.
Der Transformator 36 ist ferner mit einer ringförmigen Dichtung 72 aus Gummi oder aus einem anderen geeigneten Werkstoff in dem Gehäuse 56 vorgesehen, und wobei diese Dichtung um den heißen Anschluß 66 und das Kontaktelement 68 positioniert wird. Die Dichtung 72 verhindert das Eintreten von Feuchtigkeit und Schmutz zwischen die Zündkerze 38 und den Zündtransformator 36 sowie ein Verrußen des dazwischen angeordneten elektrischen Kontakts.
Der Zündanschluß 64 des Transformators 36 ist über eine Leitung 74 mit der heißen Seite 75 der Sekundärwicklung 54 verbunden. Die kalte Seite 77 der Sekundärwicklung 54 ist über eine zweite Leitung 76 mit dem Zwischenstück 62 verbunden, das elektrisch mit der Befestigungsmutter 63 eingreift und die Zündkerze 38 erdet. Die Enden 81 der Primärwicklung 52 sind an dem distalen Ende des Transformators 36 mit den Anschlüssen 82 verbunden, die den Transformator 36 mit dem Zündschaltkreis 34 und dem Rest des Motorsteuerungs- und Diagnosesystem 20 verbinden.
Ein geeigneter dielektrischer Werkstoff füllt im wesentlichen den Rest der durch das Gehäuse 56 definierten Vertiefung 55. Die spezifische Art des dielektrischen Füllmaterials wird auch durch zahlreiche andere Faktoren beeinflußt, wobei davon ausgegangen wird, daß verschiedene andere Werkstoffe mit zufriedenstellenden Ergebnissen verwendet werden können. Bei dem dielektrischen Füllmaterial kann es sich zum Beispiel um einen vorgeformten Feststoff handeln, der in das Gehäuse eingepaßt ist. Ein weiteres Beispiel ist ein härtbarer dielektrischer Werkstoff, der in das Gehäuse gegossen wird und in der Folge aushärtet. Ein weiteres Beispiel ist ein flüssiger dielektrischer Werkstoff, der in das Gehäuse gegossen und in diesem verschlossen wird. Ferner wird davon ausgegangen, daß Kombinationen aus den obengenannten · Möglichkeiten ebenfalls verwendet werden können.
Wie dies aus der Abbildung aus Fig. 7 ersichtlich ist, ist darin ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Transformators 36 dargestellt, wobei die Elemente, die mit denen aus dem vorherigen Ausführungsbeispiel übereinstimmen, mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. In dem zweiten Ausführungsbeispiel wird die Vertiefung des Transformators 36 mit einer dielektrischen Flüssigkeit gefüllt und ein isolierender Pfosten 83 wird so positioniert, daß er sich im wesentlichen von einer Endabdeckung 84, welche die dielektrische Flüssigkeit in dem Gehäuse 56 einschließt, durch die Bohrung der Spule 44 erstreckt. Zur weiteren Gewährleistung der Integrität des dichten Verschlußes zwischen der Endabdeckung 84 und dem Gehäuse 56 kann an der Eingriffsstelle des Gehäuses 56 und des Zwischenstücks für den gleichen Zweck ein O-Ring 85 vorgesehen werden. In praktisch jeder anderen Hinsicht entspricht der Transformator 36 aus dem zweiten Ausführungsbeispiel dem Transformator aus dem ersten Ausführungsbeispiel.
In der Folge wird ein veranschaulichendes Beispiel der vorliegenden Erfindung für ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Zündtransformators 36 dargestellt, wobei der Durchmesser des Transformators 36 auf 24 mm beschränkt ist. Der Transformator 36 umfaßt einen Kern 42 aus einem Werkstoff mit den vorstehend beschriebenen Eigenschaften, und wobei der Kern normalerweise eine Flußveränderung von etwa 14.000 bis 500 Gauß erfährt. Ein derartiges Material, das als METGLAS bekannt ist, wird von der Allied Signal Corporation erzeugt und als Alloy 2605 TCA vertrieben. Der Kern 42 umfaßt eine Gesamtlänge von etwa 3,15 Zoll, einen Außendurchmesser von etwa 0,67 Zoll, einen Innendurchmesser von etwa 0,48 Zoll und einen longitudinalen Luftspalt mit einer Breite von etwa 0,005 Zoll. Die Spule 44 wird aus einem Werkstoff mit einer Durchschlagfestigkeit von etwa 680 Volt/Mil. hergestellt. Bei einem derartigen Material handelt es sich um ein Polyphenylensulfid, das von der Hoechst Celanese Corporation hergestellt und unter dem Warenzeichen FORTRON angeboten wird. Die inneren und äußeren Buchsen 48 und 50 weisen radiale Dicken von etwa 0,13 Zoll bzw. 0,11 Zoll auf. Für die Primärwicklung 52 werden drei Windungen eines Drahtes der Stärke 24 vorgesehen, und für die Sekundärwicklung 54 werden 210 Windungen eines Drahtes der Stärke 40 vorgesehen. Bei der dielektrischen Flüssigkeit handelt es sich um Transformatoröl. Der resultierende Transformator 36 weist eine Induktivität von etwa 12,6 uH (Mikrohenry) auf, und wobei bei einer Verbindung mit der 12-Volt-Stromversorung des Fahrzeugs innerhalb von etwa 100 us ein maximaler Primärstrom von 50A erzeugt wird, und wobei eine sekundäre Spitzenspannung von etwa 25 kV erzeugt wird, die innerhalb von etwa 100 us auf Null abfällt.
Im Einsatz wird die Primärwicklung 52 des Zündtransformators 36 mit dem Zündschaltkreis 34 verbunden. Im Besonderen wird die heiße Seite der Primärwicklung 52 mit einem Schalttransistor 101 mit hoher Geschwindigkeit und hohem Strom verbunden, dessen Funktion es ist, den Ladestrom als Reaktion auf ein Signal ein- und auszuschalten, wobei das Signal durch die Mikroprozessoreinheit (MPU) 24 (in dem vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich dabei um einen 8-Bit-Mikrocontroller von Intel 87C51FA) gemäß dem einprogrammierten Algorithmus erzeugt wird. Um den Transformator 36 vollständig zu laden wird die Primärwicklung 52 über den Spulensteuerungs- und Zündschaltkreis 34 über die 12-Volt-Stromversorgung des Fahrzeugs für ungefähr 100 us verbunden. Am Ende dieses Zeitraums hat der Strom in der Primärwicklung einen Spitzenwert von 50 A erreicht, wobei dies einen Wert darstellt, bei dem der Transformatorkern 42 gesättigt worden ist. Nachdem der Strom 86 von 50 A abrupt durch den Schalttransistor 101 mit hoher Geschwindigkeit abgeschaltet worden ist, wird in der Sekundärwicklung 54 des Transformators eine Spannung 87 induziert, die in 2-4 us einen Spitzenwert von ungefähr 25 kV erreicht und die innerhalb von etwa 100 us auf Null abfällt, wie dies in der Abbildung aus Fig. 8 dargestellt ist. Die Niederohmigkeit des Zündtransformators 36 führt dazu, daß die Spannung wirksam auf die Elektroden 82 der Zündkerze 38 übertragen wird. Aufgrund der Niederohmigkeit des Transformators beträgt der erforderliche Zeitraum, um eine Durchschlagspannungshöhe zu erreichen, die die Erzeugung eines Bogens über den Elektroden 82 bewirkt, nur einen Bruchteil einer Mikrosekunde. Bei normalen Motorbetriebsbedingungen leitet die Zündkerze 38 im Bereich von 7 bis 12 kV. Wenn der Primärstrom in dem Transformator 36 durch eine Reduzierung der Ladezeit beschränkt ist, so wird die maximale Sekundärspannung, die beim Abschalten der Primärwicklung 52 erzeugt wird, ebenfalls beschränkt.
Wenn in der Verbrennungskammer des Motors 28 Bedingungen existieren, die bewirken, daß die Zündkerze 38 die in der Kapazität der Sekundärwicklung 54 gespeicherte Energie nicht leitet, so kann das erfindungsgemäße System 20 für die Erfassung dieser Fehlzündung des Zylinders eingesetzt werden, wie dies in der Abbildung aus Fig. 9 dargestellt ist. Bei normaler Verbrennung sorgt die Mikroprozessoreinheit 24 dafür, daß der Spulensteuerstromkreis 34 einen steigenden Spulenladestrom in der Primärwicklung 52 des Transformators 36 einleitet. Wenn der Transformator 36 vollständig geladen ist, wird der Strom abgeschaltet, wie dies durch die Bezugsziffer 88 dargestellt ist, wobei die Schalttransistoren 101 eine maximale Sekundärspannung erzeugen und die Zündung in der Verbrennungskammer starten. Wenn die normale Verbrennung eingeleitet worden ist, steigen der Druck und die Temperatur an den Zündkerzenelektroden 80 allgemein an, wie dies durch die Kurven 90 und 92 dargestellt ist.
Für die Feststellung, ob eine Verbrennung oder eine Fehlzündung eingetreten ist, ist die Mikroprozessoreinheit 24 so programmiert, daß sie bewirkt, daß der Zündtransformator 36 einen Ladestrom 94 einleitet und an dem Elektrodenabstand eine niedrigere, vorbestimmte angelegte Spannung entwickelt. Das Eintreten dieses Ereignisses wird so gesteuert, daß es vor dem oberen Totpunkt erfolgt. Bei normaler Verbrennung reicht die Kombination aus Druck und Temperatur an den Zündkerzenelektroden 80 aus, um es zu ermöglichen, daß die niedrigere angelegte Spannung über die Elektroden 80 geleitet wird. Als Folge daraus wird die in der sekundären Kapazität gespeicherte Energie über die Elektroden entladen und nicht zurück in die Primärwicklung 54 des Transformators 36 geleitet (siehe Fig. 9(c)). Bei einer Fehlzündung sind der Druck und die Temperatur an der Elektrode 80 hingegen nicht ausreichend angestiegen, wie dies durch die Kurven 96 und 98 angezeigt wird, um einen leitenden Zustand der niedrigeren angelegten Spannung 94 zu ermöglichen. Als Folge dessen wird die Energie der sekundären Kapazität zurück in die Primärwicklung 52 des Transformators 36 geleitet und erscheint als eine negative Spannungsauswanderung 100, die an der heißen Seite des Schalttransistors 101 erfaßt werden kann.
Wie dies in der Abbildung aus Fig. 14 dargestellt ist, umfaßt der Erfassungsstromkreis 40 der vorliegenden Erfindung einen Teilstromkreis 102 zur Erfassung negativer Spannungsauswanderungen 100. Der Teilstromkreis 102 umfaßt für jeden Zylinder des Motors 28 eine Diode 104, deren Kathode an der heißen Seite des Schalttransistors 101 angebracht ist. Auf diese Weise kann ein einziger Erfassungsteilstromkreis 102 für die Überwachung aller Motorzylinder verwendet werden. Zur besseren Veranschaulichung sind in der Abbildung aus Fig. 24 nur zwei der Transistoren 101 und der Dioden 104 dargestellt. Die Dioden 104 speisen jede negative Auswanderung durch den Teilstromkreis 102, wo das Signal konditioniert und zu einer Bezugs-Vergleichseinrichtung 106 für einen negativen Grenzwert geleitet wird. Die Vergleichseinrichtung 106 gibt ein entsprechendes Signal an die Mikroprozessoreinheit 24 aus, die das Signal auf der Basis des einprogrammierten Algorithmus verarbeitet und bei Bedarf einen fehlzündenden Zylinder abschaltet.
Bei der Erfassung einer Selbst- bzw. Glühzündung der Endgase (Klopfen) wird der gleiche Grundansatz wie für die Erfassung einer Fehlzündung verwendet. In den Abbildungen aus den Fig. 10 und 11 sind entsprechend ein normaler Verbrennungszyklus und ein Klopfverbrennungszyklus dargestellt. Bei normaler Verbrennung steigt der Druck in dem Zylinder 108 gemäß der Darstellung durch die Kurve 108 frühestens nach dem oberen Totpunkt an signifikant zu steigen. Dies gilt ebenso für die Temperatur in dem Zylinder, wie dies durch die Kurve 110 dargestellt wird. Bei einem Klopfverbrennungszyklus verursachen Taschen explodierender Endgase Druckwellen, die durch die Verbrennungskammer in dem Zylinder vor und zurück verlaufen, wobei dies von einem starken Anstieg der Zylindertemperatur begleitet wird. Dies setzt kennzeichnenderweise bei etwa 10º nach dem oberen Totpunkt ein. Die Druck- und Temperaturkurven des Klopfverbrennungszyklus sind in der Abbildung aus Fig. 11 entsprechend als die Kurven 112 und 114 dargestellt, wobei die Druckschwankungen durch die Bezugsziffer 116 dargestellt sind, und wobei der Temperaturanstieg mit der Bezugsziffer 118 bezeichnet ist.
Während dem Zeitraum des wahrscheinlichsten Auftretens des Klopfens (kehnzeichnenderweise etwa 10º bis 20º nach dem oberen Totpunkt) bewirkt die Mikroprozessoreinheit 24 einen Arbeitszyklus des Spulensteuerstromkreises 34 sowie den Verlauf des Stroms 120 zu dem Transformator 36, so daß eine Reihe von angelegten Spannungen erzeugt werden. Aufgrund der Kombination des Drucks 108 und der Temperatur 110 bei normaler Verbrennung wird die Höhe der angelegten Spannung 120 so ausgewählt, daß die Zündkerze 38 in der Folge bei normaler Verbrennung nicht leitet. Als Folge wird eine negative Spannungsauswanderung 122 zurück in die Primärwicklung 52 geleitet. Wie dies in der Abbildung aus Fig. 10(c) dargestellt ist, ist für jede angelegte Spannung 120 während einem normalen Verbrennungszyklus eine negative Spannungsauswanderung 122 vorhanden. Der Teilstromkreis 102 speist diese Informationen als Eingabe in die Mikroprozessoreinheit 24, wo die Informationen verarbeitet und zu einer Motorsteuereinheit 22 weitergeleitet werden, welche die Informationen für eine Vorverstellung der Zündeinstellung in Richtung des Grenzwertes für die Selbstzündung verwendet.
Bei einem Verbrennungszyklus mit "Klopfen" (Fig. 11) werden die angelegten Spannungen 120 erneut erzeugt, wenn ein Eintreten der Kombination aus Druckschwankungen 116 und drastischem Temperaturanstieg 118 erwartet wird. Durch das Vorsehen eine Reihe von Spannungen 120 über diesen Zeitraum steigen die Chancen dafür, daß mindestens eine der angelegten Spannungen 120 einer geringeren Spannungsschwankung entspricht und die Entladung der angelegten Spannung 120 in einem Bogen über den Elektrodenabstand ermöglicht. Als Folge ergibt sich, daß keine entsprechende negative Spannungsauswanderung 122 vorhanden ist. Wenn eine oder mehrere der reflektierten Spannungen 122 fehlen, wie dies mit der Bezugsziffer 124 bezeichnet ist, erfaßt die Mikroprozessoreinheit 24 als Reaktion auf eine entsprechend angelegte Spannung diesen Zustand über den Erfassungsteilstromkreis 102, und wobei die entsprechenden Signale an die Motorsteuereinheit 22 übermittelt werden, so daß die Zündeinstellung entsprechend so verstellt werden kann, daß das Klopfen beseitigt wird. Durch wechselweise Vorverstellung und Verzögerung der Steuerung des Motors ist die Motorsteuereinheit 22 gemäß der vorstehenden Beschreibung in der Lage die Zündeinstellung auf dem Grenzwert zu der Selbstzündung zu erhalten.
Der erfindungsgemäße Zündtransformator 36 kann auch dazu verwendet werden, den Wert der Durchschlagspannung für die Ermittlung der Motorlast einzusetzen. Für die zuverlässige Ermittlung der Durchschlagspannungshöhe wird das Verhältnis zwischen der Ladungsenergie (die für die Ladung der verteilten Kapazität der Sekundärwicklung 54 auf die Durchschlagspannungshöhe erforderliche Energie) und der verteilten Energie (die durch den Zündkerzen-Bogenstrom verteilte Energie) verwendet. Dieses Verhältnis wird durch die folgende Gleichung dargestellt:
ΣTs = 1/2 * CVBD² + 1/2 * EIp * t
wobei VBD die. Durchschlagspannung an der Zündkerze, C die verteilende Kapazität des Sekundärkreises, E die Bogenstromspannung an den Elektroden, Ip den Spitzenbogenstrom an den Zündkerzenelektroden 80 und t die Bogenstrom- Entladezeit bezeichnen, die sich entgegengesetzt zu der Durchschlagspannung verändert, und wobei ΣTs die für den Sekundärstromkreis verfügbare Gesamtenergie bezeichnet. Durch Auflösen der obigen Gleichung nach der Durchschlagspannung kann die Durchschlagspannung als eine Funktion der Zeit ausgedrückt werden, wobei die verbleibenden Parameter abhängig von der spezifischen Konstruktion des Transformators 36 alle bekannte Werte darstellen.
Während der Überwachung der Motorlast wird die Durchschlagspannung der Zündkerze in Bezug auf die Abbildung aus Fig. 12 zu einem "Abfragezeitpunkt" oder an einer Kurbelwinkelstellung 126 bestimmt, wenn die Auswirkungen anderer Variablen, wie etwa der Temperatur, des Luft- Kraftstoff-Verhältnisses und der Vorzündung, den Zylinderdruck nicht mehr beeinflussen. Das Eintreten dieses Ereignisses ist abhängig von dem jeweiligen Motor im Bereich von etwa 20º bis 50º nach dem oberen Totpunkt am wahrscheinlichsten. Der Wert der Durchschlagspannung an der Kurbelwinkelstellung 126 der Abfrage ist somit direkt proportional zu dem Zylinderdruck, der wiederum die Motorlast anzeigt. In der Abbildung aus Fig. 12 sind drei Druckkurven dargestellt, die sich auf eine hohe Last 128, eine geringe Last 130 und eine Last 132 im Leerlaufzustand beziehen.
Bei der Kurbelwinkelstellung 126 der "Abfrage" leitet der Spulensteuerstromkreis 34 einen Strom 134 ein (in der Abbildung aus Fig. 9), der die Primärwicklung 52 lädt. In Bezug auf die zu diesem Zeitpunkt in dem Zylinder vorhandene Motorlast oder den Druck beginnt die Entladung der in der Sekundärwicklung 54 gespeicherten Energie mit einer bestimmten Durchschlagspannung über dem Elektrodenabstand, und wobei die Entladung über einen entsprechenden Zeitraum andauert.
Die direkte Messung der Durchschlagspannung ist zwar problematisch, jedoch kann die Messung Dauer der induktiven Stromentladung und diese ins Verhältnis zu der Durchschlagspannung zu setzen (siehe Fig. 13) auf einfachere Art und Weise durchgeführt werden. Dies erfolgt durch einen Last- oder einen zweiten Erfassungsteilstromkreis 136 des Erfassungsstromkreises 40. Erneut wird ein einziger Teilstromkreis 136 für die Überwachung aller Motorzylinder verwendet.
Nachdem die Zündkerze 38 mit dem Leiten des Sekundärstroms begonnen hat, erfaßt eine zweite Gruppe von Dioden 138, deren Anoden an der heißen Seite des Schalttransistors 101 angebracht sind, die positive Spannung, die dem sekundären Stromfluß zugeordnet ist, und wobei die zugeordnete Spannung in den Lasterfassungs-Teilstromkreis 136 des Erfassungsstromkreises 40 gespeist wird. Solange der Bogenstrom fließt, liegt die Spannung der heißen Seite des Schalttransistors 101 deutlich oberhalb der 12-Volt- Gleichstrom-Stromversorgung des Fahrzeugs. Der Lasterfassungs- Teilstromkreis 136 gibt einen Impuls an die Mikroprozessoreinheit 24 ab, der eine Länge aufweist, die der Dauer dieser erhöhten Spannung und der Länge des Zeitraums entspricht, über den sich dieser induktive Strom entlädt. Die Mikroprozessoreinheit 24 setzt die induktive Impulsbreite ins Verhältnis zu der Durchschlagspannung, die unter Verwendung von Paschens Gesetz ins Verhältnis zu dem Druck in dem Zylinder und der Motorlast gesetzt werden kann. Die Mikroprozessoreinheit 24 gibt diese Informationen danach an die Motorsteuereinheit 22 weiter, so daß die Zündeinstellung, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis und die Zündungs- und Motorsteuerungsparameter entsprechend modifiziert werden können.
Im Besonderen beginnt die Messung der induktiven Impulsbreite an dem Ende der Zündungsverweildauer und wird durch Überwachung der Reflexion ausgeführt, die in der Primärwicklung 52 während der Sekundärentladung auftritt. Das zurückgeleitete Signal in der Primärwicklung 52 und ein AT- Referenzsignal, das Schwankungen der Spannung der Stromversorgungseinheit ausgleicht, werden vorbelastet und auf entsprechende Werte gefiltert, um eine genaue Messung der induktiven Phase vorzusehen. Diese Signale können danach in eine Vergleichseinrichtung 140 gespeist werden, die den induktiven Strom erfaßt, der sich auf Null oder auf einen Wert nahe Null verringert. Nach dem Abfall des induktiven Stroms wird ein Signal von der Vergleichseinrichtung 140 in ein Flipflop 142 gespeist, das ferner eine Eingabe empfangen hat, die das Ende der Zündungsverweildauer anzeigt. Auf diese Weise kann das Flipflop 142 ein Signal ausgeben, das die die Mikroprozessoreinheit 24 erreichende Impulsbreite darstellt. Die Mikroprozessoreinheit 24 setzt die induktive Impulsbreite danach ins Verhältnis zu der Durchschlagspannung, so daß der Zylinderdruck und die Motorlast ermittelt werden können.
Vorstehend wurden zwar die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben, jedoch wird hiermit festgestellt, daß die vorliegende Erfindung modifiziert, verändert und abgeändert werden kann, ohne dabei vom Umfang der anhängigen Ansprüche abzuweichen.

Claims

1. Verfahren zur Erkennung einer Fehlzündung in einem Verbrennungszylinder einer Brennkraftmaschine (28) mit Funkenzündung, wobei das genannte Verfahren das Laden eines Zündtransformators (36) an dessen Primärwicklung (52) auf eine maximale Zündladung und die Einleitung einer elektrischen Zündentladung zwischen Elektroden einer Zündkerze (38) umfaßt, wobei sich die Zündkerze in dem genannten Verbrennungszylinder befindet, und wobei der genannte Zündtransformator auf eine vorbestimmte Diagnoseladung geladen wird, die geringer ist als die maximale Zündladung, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Einleitung bei einer vorbestimmten Gradstellung der Motorumdrehung vor dem oberen Totpunkt des Kolbens erfolgt, wobei die Diagnoseladung ein Ausmaß aufweist, das eine Entladung über die genannten Elektroden ermöglicht, wenn die Verbrennung andauert, was einen erhöhten Druck und eine erhöhte Temperatur in dem genannten Zylinder bewirkt, wodurch es ermöglicht wird, daß die genannte Diagnoseladung über die genannten Elektroden leitet und sich nicht über die genannten Elektroden entladen kann, wenn die Verbrennung nicht stattfindet und wenn eine Fehlzündung aufgetreten ist, und wobei eine Überwachung des genannten Zündtransformators (36) bezüglich Anzeichen der genannten Fehlzündung die Überwachung einer negativen Spannung an der genannten Primärwicklung des genannten Transformators (36) auf der Basis der genannten Diagnoseladung umfaßt, die nicht von einer Sekundärwicklung des genannten Transformators (36) und über die genannten Elektroden entladen wird, und zwar aufgrund des fehlenden Auftretens der Verbrennung, wobei die genannte Zündkerze (38) als Rückkopplungselement verwendet wird.

2. Verfahren zur Erkennung einer Fehlzündung eines Motors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Ladens des genannten Zündtransformators (36) die Bereitstellung eines Diagnoseladestroms für den Transformator umfaßt, um den genannten Zündtransformator (36) mit der genannten Diagnoseladung zu laden.

3. Verfahren zur Erkennung einer Fehlzündung eines Motors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überwachungsschritt den Schritt der Erkennung der Kennzeichen einer Fehlzündung umfaßt.

4. Verfahren zur Erkennung einer Fehlzündung eines Motors nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Überwachungsschritt den Schritt der Zuführung eines Signals zu einer Motorsteuereinheit (22) umfaßt, die so funktionsfähig ist, daß sie die Fehlzündung anzeigt.

5. Verfahren zur Erkennung einer Fehlzündung eines Motors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die negative Spannung auf der Diagnosespannung basiert, die von der Sekundärwicklung des Zündtransformators zurück in die Primärwicklung reflektiert wird, und zwar als Reaktion auf das Speichern der genannten Diagnosespannung in einer Kapazität der genannten Sekundärwicklung, und wobei keine Entladung über die genannten Elektroden der genannten Zündkerze (38) erfolgt.

6. Verfahren zur Erkennung einer Fehlzündung eines Motors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Kennzeichen für eine Fehlzündung um die negative Spannung handelt, die an der Primärwicklung des Zündtransformators (36) erscheint.

7. Verfahren zur Erkennung einer Fehlzündung eines Motors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Ladens des genannten Zündtransformators (36) zuerst die Eingabe von Motorsteuersignalen von einem Motorsteuermechanismus (26) in eine Steuereinheit (22) umfaßt, wobei danach bewirkt wird, daß ein Zündstromkreis (34) einen Zündladestrom ausgibt, und wobei der genannte Zündladestrom danach dem genannten Zündtransformator (36) zugeführt wird, wobei der Schritt des Ladens des genannten Zündtransformators (36) auf die Diagnoseladung zuerst bewirkt, daß der genannte Zündstromkreis (34) einen Diagnoseladestrom ausgibt, wobei danach

der genannte Diagnoseladestrom dem genannten Zündtransformator (36) zugeführt wird, und wobei auf den Schritt des Ladens des genannten Transformators (36) auf die genannte Diagnoseladung die Zufuhr der genannten Diagnoseladung zu den genannten Elektroden der Zündkerze (38) bei einer vorbestimmten Gradstellung der Motorumdrehung folgt, wobei die genannte vorbestimmte Gradstellung der Motorumdrehung nach der Einleitung der genannten Zündentladung erfolgt und allgemein um den oberen Totpunkt des Kolbens, wobei der Überwachungsschritt die Überwachung des genannten Zündtransformators (36) über einen Diagnoseerkennungskreis (102) bezüglich der negativen Spannung als Kennzeichen für eine Fehlzündung umfaßt, und wobei auf die Überwachung die Ausgabe eines Diagnosesignals aus dem genannten Diagnoseerkennungskreis (102) an die genannte Steuereinheit (22) folgt.

8. Verfahren zur Erkennung einer Fehlzündung eines Motors nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Diagnosesignal das Auftreten der Fehlzündung anzeigt.

9. Verfahren zur Erkennung einer Fehlzündung eines Motors nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (22) auf das Diagnosesignal anspricht.

10. Verfahren zur Erkennung einer Fehlzündung eines Motors nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (22) den Verbrennungszylinder als Folge der Fehlzündung abschaltet.

11. Verfahren zur Erkennung einer Fehlzündung eines Motors nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagnoseladung als Reaktion auf ein Versagen des Entladens der genannten Diagnoseladung über die Elektroden der Zündkerze (38) zurück in den Zündtransformator (36) geleitet wird.

12. Verfahren zur Erkennung einer Fehlzündung eines Motors nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagnoseladung durch den Zündtransformator (36) der Zündkerze (38) innerhalb eines Bereichs der Motorumdrehung von 5 Grad vor dem oberen Totpunkt des Kolbens bis 5 Grad nach dem oberen Totpunkt des Kolbens zugeführt wird.