DE10024391A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Zeitsteuerung eines Ereignisses eines Verbrennungsmotors - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zeitsteuerung eines Ereignisses eines Verbrennungsmotors dienen dazu, das Ereignis zumindest teilweise in Abhängigkeit von der Motorlast zu synchronisieren. Vorzugsweise wird die Zündung des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von der Motorlast gesteuert. Hierbei verwenden das Verfahren und die Vorrichtung bereits vorhandene Motorsensoren, um die Information zu liefern, die erforderlich ist, um die Motorlast zu bestimmen. Außerdem kann die Lastbestimmung auch an andere Einrichtungen wie beispielsweise die Kraftstoffeinspritzung weitergeleitet werden, um die Zielsteuerung des Einspritzvorgangs zu verbessern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zeitsteuerung eines Ereignisses eines Verbrennungsmotors und insbesondere zum Bestimmen der Motorlast, um die Steuerung von Betriebsparametern des Verbren­ nungsmotors zu verbessern.

Bei Verbrennungsmotoren ist es wünschenswert, verschiedene Betriebspara­ meter des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von sowohl der Motordrehzahl wie auch der Motorlast aufzuzeichnen. Die Bestimmung der Motordrehzahl bzw. der Umdrehung pro Minute (U/min) ist bei Brennkraftmaschinen bestens bekannt. Vor­ bekannte digitale Einrichtungen, die die Zeitsteuerung der Zündung in Abhängig­ keit von der Motordrehzahl (U/min) bestimmen, sind in der US-A-5 392 753 und 4 924 831 offenbart.

Bisher ist jedoch noch kein wirtschaftliches Verfahren zum Bestimmen der Motorlast bei kleinen Verbrennungsmotoren bekanntgeworden. Die herkömmlichen Verfahren zum Bestimmen des Motordrehmomentes verwenden die Dehnungsmes­ sung oder Winkeländerungsmessung eines Segmentes der Kurbelwelle, eines La­ gerelementes oder eines Elementes des Antriebsstrangs. Diese Verfahren sind je­ doch bei kleinen Verbrennungsmotoren nicht kostengünstig. Bei kleinen Verbren­ nungsmotoren wurden daher bisher eine Kraftstoffeinspritzungs- oder Zündungs- Zeitsteuerung verwendet, die entweder festliegend ist oder auf der Motordrehzahl beruht.

Diese Nachteile sollen durch die vorliegende Erfindung behoben werden. Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprü­ chen definiert.

Durch die vorliegende Erfindung werden ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen, mit denen sich die Zündung und/oder andere Ereignisse bzw. Vorgänge eines Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und der Motor­ last synchronisieren lassen. Vorzugsweise verwenden das Verfahren und die Vor­ richtung bereits vorhandene Motorsensoren, vorzugsweise aus einer herkömmlichen magnetischen Kondensator-Zündanlage, um die Information zu liefern, die erfor­ derlich ist, um die Motorlast zu bestimmen. Mit der Erfindung läßt sich eine ko­ stengünstige Zündanlage zur Verfügung stellen, bei der zumindest die Zeitsteuerung der Zündung in Abhängigkeit von sowohl der Motordrehzahl wie auch der Motor­ last tabelliert werden kann. Zu diesem Zweck ist eine elektronische Schaltung vor­ gesehen, die die Motorlast vorzugsweise unter Verwendung von Informationen be­ stimmt, welche der Zündanlage bereits durch verschiedene Sensoren zur Verfügung stehen.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Bestimmen der Motorlast und zum Synchronisieren bestimmter Motorereignisse in Abhängig­ keit von der Motorlast benötigen keine zusätzlichen Sensoren, sind an unterschied­ liche Verbrennungsmotoren mit einem oder mehreren Zylindern anpaßbar, können bei Zweitakt- wie auch Viertaktmotoren eingesetzt werden, ermöglichen eine ver­ besserte Zeitsteuerung der Zündung in Abhängigkeit von der Motorlast wie auch von anderen Motorparametern, verringern die Abgasemissionen, verbessern das Betriebsverhalten des Verbrennungsmotors, können die Motorlastinformationen an andere Einrichtungen zum Verbessern deren Steuerung abgeben, sind extrem ko­ stengünstig und haben eine lange Lebensdauer.

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockdiagramm zum Veranschaulichen des Verfahrens gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Schaltdiagramm einer Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 3A Zündungs-Wellenblöcke, wie sie in einer Aufladungsspule einer Kondensatorentladungs-Zündanlage erzeugt werden können;

Fig. 3B eine Darstellung der Wellenblöcke gemäß Fig. 3 wie sie von einem Mikrocontroller interpretiert werden;

Fig. 4 die Darstellung eines Zündungs-Wellenblockes, wie er in der Kondensatorentladungs-Zündanlage eines Zweitaktmotors erzeugt werden kann;

Fig. 5 ein Diagramm, in der die Drehzahl über der Last eines typischen Verbrennungsmotors aufgetragen ist.

Fig. 1 zeigt in schematischer Weise eine Vorrichtung 10 und ein Verfahren, bei denen die Last eines Verbrennungsmotors 11 bestimmt wird, um die Steuerung zumindest während des Zündereignisses im Verbrennungsmotor 11 zu verbessern.

Das Verfahren und die Vorrichtung 10 verwenden Änderungen in der Drehzahl eines vom Verbrennungsmotor angetriebenen Körpers wie z. B. einer Kurbelwelle oder eines Schwungrades, welche unterschiedlichen Teilen des Motorzyklus ent­ sprechen, um die auf den Motor bzw. Kolben wirkende Last zu bestimmen und da­ nach diese Lastinformationen als ein Parameter zu verwenden, mit dem sich die Zeitsteuerung zumindest des Zündereignisses und vorzugsweise auch der Kraft­ stoffeinspritzung oder anderer Motorereignisse zu verbessern. Allgemein gespro­ chen, werden bei dem Verfahren und der Vorrichtung die Kurbelwellenlage auf der Grundlage von Impulsen, die von einem Sensor empfangen werden, bestimmt, die Zeit zwischen Impulsen und/oder Impulsdauer berechnet und danach die maximale und minimale Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle während eines Motorzyklus bestimmt, der der Motorlast proportional ist. Ein typisches Diagramm, das den Un­ terschied in der U/M bzw. Motordrehzahl zwischen Teilen des Motorzyklus und der Motorlast korreliert, ist in Fig. 4 dargestellt. Vorzugsweise sind die Sensoren dort angeordnet, wo die maximale und minimale Drehzahl der Kurbelwelle auftreten.

Bei einem Viertaktmotor kann eine einzige Sensorstelle verwendet werden, wobei die Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen auf eine volle Umdrehung der Kurbelwelle bezogen ist, welche einer Hälfte des Motorzyklus entspricht. Bei einem Viertaktmotor ist die den Arbeitstakt enthaltende Umdrehung schneller, d. h., sie erfolgt mit einer höheren Drehzahl als die den Kompressionstakt enthaltende Umdrehung. Diese Differenz zwischen der Zeit der den Arbeitstakt enthaltenden Umdrehung und der den Kompressionstakt enthaltenden Umdrehung ist eine Funk­ tion der Motorlast. Je größer die Differenz zwischen diesen Zeiten ist, umso größer ist die Motorlast. Außerdem kann der Zündfunk so gesteuert werden, daß die Zün­ dung mit dem Kompressionstakt synchronisiert wird, um eine unnötige Zündfun­ kenbildung während des Ausschubtaktes zu vermeiden.

Die Fig. 1 zeigt in allgemeiner Form eine Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens der Erfindung durch Empfangen und Speichern der relativen Zeit zwi­ schen Impulsen eines Kurbelwellen- oder Schwungrad-Lagesensors und anschlie­ ßendes Ausführen verschiedener Berechnungen zum Mitteln der über mehreren Zy­ klen empfangenen Informationen, um die durchschnittliche Motorlast genauer zu bestimmen, was dazu benutzt wird, die Steuerung beispielsweise von Kraft­ stoffeinspritzungs- und Zündereignissen zu verbessern. Genauer gesagt, hat die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung einen Kurbelwellen-Lagenaufnehmer-Block 12 (vor­ zugsweise Kante 66 in Fig. 3B), einen Impulszeit-Block 14, einen Impuls-zu-Im­ pulszeit-Block 16, eine Tabelle der Impuls-zu-Impulszeiten 18, einen Durch­ schnitts-Wechselzeit-Block 20, einen Oberzeitdurchschnitts-Minus-Unterzeitdurch­ schnitts-Block 22, einen Motorlastkarten-Block 24 und einen Unterdurchschnitts- Block 26.

Der Block 14 berechnet die Zeit eines Impulses, der von einem elektronischen Aufnehmer empfangen wird, welcher an der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angeordnet ist. Die Zeit wird normalerweise erfaßt und ge­ speichert, um sie beim Bestimmen der zwischen Impulsen vergangenen Zeit zu verwenden. Der Block 16 berechnet die zwischen Impulsen vergangene Zeit, wel­ che im allgemeinen die Zeit pro Umdrehung für einen Impuls pro Umdrehungser­ fassung ist. Die Tabelle 18 ist im allgemeinen eine zweidimensionale Anordnung, welche die letzten von Impuls zu Impuls vergangenen Zeiten aufrechterhält. Die Tabelle 18 ist eine first-in first-out Vorrichtung (FIFO), in der die älteste Zeit über­ schrieben wird, wenn eine neue Zeit empfangen wird.

Der Block 20 berechnet den Durchschnitt jeder Dimension der beiden Dimensionen in der Tabelle 18 im Anschluß an die Addition einer Lesung der län­ geren Zeitdimension der Anordnung. Die längere Zeitdimension der Anordnung enthält die Information der den Arbeitstakt nicht enthaltenden Umdrehung für den speziellen Zyklus. Diese Zeitsteuerinformation liefert die Synchronisation, um die den Arbeits- oder Verbrennungstakt eines Kolbens enthaltende Umdrehung (d. h. die schnellere Umdrehung) von der den Kompressionstakt enthaltenden Umdrehung zu trennen. Diese Synchronisation stellt sicher, daß die Durchschnittswerte keine irre­ führenden Informationen von den Anfangs- und Endumdrehungen enthalten. Um ferner die Energiedissipation aus der Energieeingabe eines Arbeitstaktes zu bestimmen, die eine Funktion der Motorlast ist, wird die einen Arbeitstakt enthal­ tende Umdrehung mit der anschließenden, keinen Arbeitstakt enthaltenden Umdre­ hung und nicht mit der vorhergehenden Umdrehung verglichen.

Der Block 22 berechnet die Differenz zwischen den Durchschnittswerten aus dem Block 20 in Abhängigkeit von der Durchschnittslast. Das Ausgangssignal des Blocks 22 ist das eine von den beiden allgemeinen Elementen, die erforderlich sind, um die Motorlast zu einer bestimmten Zeit zu bestimmen. Ein unterer Durch­ schnittswert ist das andere allgemeine Element, das zum Bestimmen der Motorlast erforderlich ist.

Der Block 24 setzt die Differenz zwischen der Zeit für die Arbeitstakt- Umdrehung und die folgende arbeitstaktfreie Umdrehung eines typischen Zyklus eines Viertaktmotors zu der Zeit für eine der Umdrehungen im Zyklus in Bezie­ hung. Der Block 24 kann in unterschiedlichen Formen wie z. B. einer Tabelle, einer Interpolationstabelle oder einer Gleichung verwirklicht werden. Andere Berech­ nungsarten können Drehzahldifferenzen und Drehzahlen statt Zeitdifferenzen ver­ wenden.

Wie in Fig. 2 gezeigt, hat eine Schaltung 30 einer Zündanlage eine Zünd­ spule 32 mit einer Primärwicklung 44 und einer Sekundärwicklung 46, die mit einer Zündkerze 60 verbunden ist, um die Zündung in einem Verbrennungsmotor zu initiieren. Ein Schwungrad 34 ist mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors drehfest verbunden und trägt mindestens einen Magneten 36, der synchron mit der Kurbelwelle rotiert. Die Zündspule 32 ist so angeordnet und ausgebildet, daß sie bei Drehungen des Schwungrades 34 mit dem Magneten 36 gekoppelt ist, um Signale (Fig. 3A) in der Spule zu erzeugen. Die Zündspule 32 umfaßt einen Ladungsspulen­ abschnitt 38, der durch eine Diode 99 und einen Kondensator 40 mit der Primär­ wicklung 44 verbunden ist. Ein Signalaufbereiter für Zeitsteuersignale und eine Mi­ krocontroller-Leistungsquelle sind an einem Ende mit dem Aufladungsspulenab­ schnitt 38 verbunden. Die Mikrocontroller-Leistungsquelle besteht aus einer Diode 110, die den Aufladungsstrom des Kondensators 108 gleichrichtet, wodurch eine ungeregelte Spannung einem Spannungsregler 104 zugeführt wird, der seinerseits eine geregelte Leistung an den Mikrocontroller 68 abgibt. Ein Keramikresonator 78 liefert ein Zeitsignal, das die Präzisionszeitsteuerung für den Mikrocontroller ist. Eine Zenerdiode 88 und ein aus 90 und 92 bestehender Widerstandsteiler zusammen mit einem Filterkondensator 94 geben Zeitsteuersignale an den Mikrocontroller 68 ab. Die Kondensatoren 71 und 73 sorgen für eine Filterung der geregelten Spannung für den Mikrocontroller 68. Der aus den Widerständen 77 und 81 bestehende Teiler und der Filterkondensator 75 geben einen Referenzgrenzwert durch einen Schutz­ widerstand 79 an P20 des Mikrocontrollers 68 ab. Der Referenzgrenzwert wird den an P32 und P32 des Mikrocontrollers 68 anliegenden Signalen aufgeprägt.

Ein elektronischer Schalter 124, vorzugsweise in Form eines siliziumge­ steuerten Gleichrichters (SCR), hat eine primärstromleitende Anode und Kathode, die mit der Verbindungsstelle der Diode 99 und des Kondensators 40 verbunden sind. Der Schalter 124 hat eine Steuerelektrode, die mit dem Mikrocontroller 68 durch eine Diode 126 und einen Widerstand 131 verbunden ist. Die Diode 126, der Kondensator 128 und der Widerstand 130 dienen dazu, die Steuerelektrode des Schalters 124 zu schützen und eine irrtümliche Triggerung des Schalters 124 zu verhindern. Der Mikrocontroller 68 steuert das Triggern des Schalters 124.

Bei jeder Drehung des Magneten 36 an dem Spulenabschnitt 38 vorbei wird in diesem ein Signal erzeugt, wie es in Fig. 3A dargestellt ist. Das durch die Diode 99 laufende Signal lädt den Kondensator 40 auf, um die Energie bereitzustellen, die zum Erzeugen des Funkens am Spalt 76 erforderlich ist. Wenn der Schalter 24 durch ein Signal des Mikrocontrollers 68 getriggert wird, wird aufgrund der hieraus resultierenden Leitung des Schalters 124 die Spannung des Kondensators 40 an die Primärwicklung 44 der Zündspule 32 angelegt, wodurch in der Sekundärwicklung 46 die hohe Spannung erzeugt wird, welche die Energie für die Zündfunkenbildung an der Zündkerze 60 liefert. Die Fig. 3B zeigt das aufbereitete Signal des Aufla­ dungsspulenabschnittes 38, wie es an den Mikroprozessor 68 angelegt wird.

Die Dauer der aufbereiteten Signalimpulse 86 und 87 und die spezielle Lage der Kanten 116, 118, 134 und 66 relativ zu dem Kurbelwellenwinkel sind eine Funktion der Drehzahl der Kurbelwelle. Diese Kanten liefern die Information für den Mikrocontroller 68, die erforderlich ist, um das Auftreten des Zündfunkens auf­ zuzeichnen.

Soweit wie bisher beschrieben, ist die Zündanlage herkömmlicher Bauart und Funktionsweise für eine digital gesteuerte Zündung. In diese Zündanlage kann eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingebaut werden. Die Motorlast wird in der Weise bestimmt, daß die in die Zündanlage eingegebene Information verarbeitet wird, um die Motorlast zu erhalten. Bei einem Verbrennungsmotor än­ dert sich die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle im Verlauf eines Motorzy­ klus. Die Information, die aus der Änderung der Winkelgeschwindigkeit der Kur­ belwelle abgeleitet wird, kann dazu benutzt werden, die Motorlast bei den meisten Einzylindermotoren und einigen Mehrzylindermotoren zu bestimmen.

Die Motorlast eines Einzylinder-Viertakt-Motors kann in der Weise be­ stimmt werden, daß die Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Motorumdrehungen, beginnend mit dem Anfang des Verbrennungstaktes, gemessen wird. Da der ge­ samte Energieinput während des Verbrennungstaktes auftritt, ist die verstrichene Zeit der die Verbrennungs- und Ausstoßtakte enthaltenen Umdrehungen kürzer (er­ folgt also bei einer höheren Drehzahl) als die Zeit für die folgende Umdrehung, die die Ansaug- und Kompressionstakte enthält (welche bei einer niedrigeren Drehzahl erfolgen). Die Kante 86 des Impulses 87 tritt nahe genug an dem oberen Totpunkt (der idealen Stelle) auf, so daß sie dazu verwendet werden kann, die Zeit für die aufeinanderfolgenden Umdrehungen zu bestimmen, welche dazu verwendet wird, die Motorlast zu bestimmen. Der Mikrocontroller 68 bestimmt die Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Kanten 66, was eine Motorumdrehung darstellt, und die Dif­ ferenzen zwischen den Zeiten der den Verbrennungstakt enthaltenden Umdrehung und der den Kompressionstakt enthaltenden folgenden Umdrehung. Die Motorlast ist eine Funktion der Differenz zwischen der Zeit für eine den Verbrennungstakt enthaltenden Umdrehung und der Zeit für die den Kompressionstakt enthaltenden folgenden Umdrehung.

Alternativ hierzu kann ein pegelsensitiver Signaldetektor verwendet werden, welcher den Zündungs-Wellenblock 100 der Fig. 3A "samplet" wenn der Wellen­ block 100 einen bestimmten Punkt oder Grenzwert wie z. B. an der Spitze 102, wel­ che einmal pro Motorumdrehung auftritt, kreuzt oder erreicht. Die Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Spitzen 102 ist die Zeit für eine Motorumdrehung. Auf diese Weise können die verschiedenen Motorumdrehungen gemessen, differenziert und zum Bestimmen der Motorlast verwendet werden.

Allgemein gesprochen, enthält in einem Einzylinderviertaktmotor jede zweite Motorumdrehung einen Verbrennungstakt. Die Umdrehung, die mit dem Verbrennungstakt beginnt, ist schneller als die darauffolgende Umdrehung. Aus diesem Grund kann die spezielle Reihenfolge der Umdrehungen ohne die Verwen­ dung zusätzlicher Eingaben bestimmt werden. Bei bestimmten Anwendungen kann ein Signal von einem Nocken zur Verfügung gestellt werden, das dazu verwendet werden kann, sofort und eindeutig zwischen der Lastumdrehung und der Aus­ schubumdrehung zu unterscheiden. Bei anderen Anwendungen, bei denen ein Nockensensor nicht zur Verfügung steht, läßt sich jedoch eine eindeutige Unter­ scheidung zwischen der Lastumdrehung und der Ausschubumdrehung durch die Differenz in der Zeit für die Umdrehungen eines Zyklus treffen.

Für jeden Motorzyklus (z. B. zwei Kurbelwellenumdrehungen für einen Vier­ taktmotor) subtrahiert der Mikroprozessor 68 die berechnete Zeit für die den Kom­ pressionstakt enthaltende spezielle Umdrehung von der berechneten Zeit der den Verbrennungstakt enthaltenden Umdrehung. Die Differenz in diesen Zeiten ent­ spricht der Differenz in der Drehzahl der beiden Kurbelwellenumdrehungen in dem Zyklus. Der Mikroprozessor 68 berechnet die Motorlast, indem er einen der berech­ neten Zeitwerte und die berechnete Zeitdifferenz zwischen den beiden Kurbelwel­ lenumdrehungen eines Zyklus berechnet und sie mit den in der Tabelle 18 gespei­ cherten Werten vergleicht. Schließlich kann der Mikroprozessor 68 Signale zur Ver­ fügung stellen, die für externe Zwecke wie z. B. das Betreiben eines Displays, die Zeitsteuerung der Motorzündung und der Kraftstoffeinspritzung, die Steuerung des Kraftstoffluftgemischs des Motors, die Abgasemissionen oder irgendwelche ande­ ren für eine spezielle Anwendung erforderlichen Zwecke verwendet werden kön­ nen.

Die Schaltung 74, die für einen Viertaktmotor ausgelegt ist, kann jedoch auch mit kleineren Änderungen bei einem Zweitaktmotor verwendet werden. Bei einem Zweitaktmotor gibt es einen Verbrennungs- bzw. Arbeitstakt für jede Kur­ belwellenumdrehung. Um daher die beiden Takte pro Kurbelwellenumdrehung in einem Zweitaktmotor bestimmen zu können, muß ein Signal an zwei getrennten Stellen pro Kurbelwellenumdrehung erzeugt werden. Die Zeit zwischen aufeinan­ derfolgenden Signalen an einer Stelle entspricht der Motordrehzahl bei einer Kur­ belwellenumdrehung. Die Zeit zwischen Signalen an einer Stelle der Kurbelwellen­ umdrehung zu einer zweiten Stelle entspricht der Motordrehzahl für den Winkel der Kurbelwellenumdrehung zwischen diesen beiden Stellen.

Um die Motorlast eines Zweitaktmotors zu bestimmen, werden in einem Mo­ torzyklus die Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Signalen an derselben Stelle (d. h. die Zeit für eine vollständige Kurbelwellenumdrehung) und die Zeit zwischen Im­ pulsen von dieser Stelle zu der zweiten Stelle gemessen. Allgemein gesprochen, ist die durchschnittliche Differenz zwischen den beiden Zeiten eine Funktion der Mo­ torlast. Aufgrund typischer Zyklusschwankungen bei dem Motorbetrieb ist es je­ doch wünschenswert und möglicherweise erforderlich, die über mehrere Motorzy­ klen erhaltene Information zu mitteln. Um zwei Signale für jede Kurbelwellenum­ drehung zu erzeugen, können unterschiedliche Abschnitte des Impulses 87 verwen­ det werden. Die Zeit pro Umdrehung (für einen Motorzyklus) kann von einer Kante 66 des Impulses 87 bis zu dem nächsten Auftreten derselben Kante 66 eines darauf­ folgenden Impulses 87 gemessen werden. Die Winkelrate am Ende des Motorzyklus bzw. der Motorumdrehung ist eine Funktion der Zeit zwischen den Kanten 134 und 66 des Impulses 87. Die Motorlast ist eine Funktion der Zeit pro Umdrehung und der Impulsbreite 87 (Zeit zwischen Kante 134 und Kante 66).

Alternativ hierzu kann zum Erzeugen zweier Signale für jede Kurbelwellen­ umdrehung in einem Zweitaktmotor die Erfassung eines pegelsensitiven Signals dazu verwendet werden, Impulse zu erzeugen, wenn ein Eingangssignal z. B. der Zündungs-Wellenblock 120 in Fig. 4 einen vorgegebenen Grenzwert 122 erreicht, wie durch Punkte 144 und 146 in Fig. 4 angedeutet ist. Dieser Zündungs-Wellen­ block ist typisch für einen Wellenblock, wie er in der Aufladungsspule einer typi­ schen magnetischen CDI-Anlage eines Zweitaktmotors über einer Kurbelwellen­ umdrehung erzeugt wird.

Insbesondere würde der Signalaufbereiter so modifiziert werden, daß er zwei Impulse pro Kurbelwellenumdrehungen erzeugt. Die beiden Impulse würden unter Verwendung eines pegelsensitiven Signaldetektors erzeugt werden, wenn die Span­ nung des Wellenblocks größer ist als der positive Grenzwert 122. Ein erster Erfas­ sungspunkt 144 wird verwirklicht, wenn der Wellenblock 122 den Grenzwert 122 kreuzt. Ein zweiter Erfassungspunkt 146 wird verwirklicht, wenn der Wellenblock 120 ein zweites Mal größer wird als der Grenzwert 122. Der Mikrocontroller 36 erfaßt die Zeit des Auftretens jedes der Erfassungspunkte 144 und 146. Die Zeit­ differenz zwischen dem aufeinanderfolgenden Auftreten desselben Erfassungs­ punktes 144 bzw. 146 ist die Zeit für eine vollständige Kurbelwellenumdrehung. Die Zeit zwischen benachbarten Impulsen (d. h. zwischen dem Erfassungspunkt 144 und dem Erfassungspunkt 146) relativ zu der Zeit pro Umdrehung ist eine Funktion der Motorlast.

Alternativ hierzu könnte zum Erzeugen von Signalen an zwei Stellen für jede Kurbelwellenumdrehungen bei einem Zweitaktmotor ein zweiter Sensor 148 (Fig. 2) vorgesehen werden, der einen bekannten Abstand zu einem bereits vorhandenen Motorsensor hat. Bei einer typischen Kondensatorentladungs-Zündanlage (capacitor discharge ignition = CDI) ist der erste Sensor vorzugsweise die vorhandene Aufla­ dungsspule, in der ein elektrisches Signal erzeugt wird, wenn ein Magnet 36 am Schwungrad 34 an der Aufladungsspule vorbeiläuft. In der gleichen Weise könnte der zweite Sensor 148 als Spule ausgebildet werden, die zu der Aufladungsspule beabstandet und angrenzend am Schwungrad 34 angeordnet ist. Jedesmal, wenn der Schwungradmagnet 36 an dieser Spule vorbeiläuft, würde in der Spule ein elektri­ scher Strom bzw. Signal erzeugt werden, der bzw. das von dem Mikrocontroller 68 erfaßt würde. Stattdessen kann der erste Sensor irgendein anderer vorhandener Motorsensor sein, und der zweite Sensor kann irgendein anderer Sensortyp sein, der in der Lage ist, eine spezielle Winkellage des Schwungrades bzw. der Kurbelwelle zu bestimmen. Vorzugsweise haben die beiden Sensoren den gleichen Winkelab­ stand. Falls erforderlich, können jedoch auch ungleich beabstandete Sensoren ver­ wendet werden.

Häufig erfordert eine spezielle Anwendung irgendeine Form der Filterung der Motorsignale, um für eine verbesserte Stabilität und ein einwandfreies Betriebs­ verhalten des Motors bzw. der Motoranlage zu sorgen. Außerdem kann die Lastin­ formation je nach Bedarf irgendwelchen anderen Einrichtungen bzw. Anlagen zuge­ führt werden, beispielsweise um die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung bzw. ir­ gendeines anderen Motorereignisses zu verbessern.

Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Beispielsweise läßt sich die vorliegende Erfindung bei bestimmten Mehrzylindermotoren verwenden, bei denen ein beträchtlicher Teil des Motorzyklus keine verbrennungsabhängige Leistung hat.

Claims (26)

1. Verfahren zur Zeitsteuerung eines Ereignisses eines Verbrennungsmotors mit folgenden Schritten:

• a) Bestimmen der Zeit für einen ersten Teil eines Motorzyklus,
• b) Bestimmen der Zeit für einen zweiten Teil des Motorzyklus,
• c) Vergleichen der Zeit für den ersten Teil des Motorzyklus mit der Zeit für den zweiten Teil des Motorzyklus, um die Motorlast zu bestimmen,
• d) Bestimmen der bevorzugten Zeitsteuerung für das Ereignis des Motors zumindest teilweise auf der Grundlage der Motorlast und
• e) Erzeugen eines Ausgangssignals, um die Zeitsteuerung des Ereignisses des Motors entsprechend der bevorzugten Zeitsteuerung zu bewirken.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt c) umfaßt: Vergleichen der Zeitdifferenz zwischen der in Schritt a) bestimmten Zeit und der in Schritt b) bestimmten Zeit mit einer vorgegebenen Tabelle, um die Motorlast zu bestimmen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Motor ein Viertaktmotor ist, der erste Teil des Motorzyklus einer den Arbeitstakt enthaltenden Hälfte des Motorzyklus entspricht und der zweite Teil des Motorzyklus der anderen Hälfte des Motorzyklus entspricht.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Verbrennungsmotor ein Zweitaktmotor ist, der erste Teil des Motorzyklus einem vorgegebenen Teil der Motorumdrehung entspricht, welcher kleiner als ein vollständiger Motorzyklus ist und den Arbeitstakt enthält, und der zweite Teil des Motorzyklus einer vollständi­ gen Motorumdrehung entspricht.

5. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Zeit für den ersten Teil des Motorzyklus in der Weise bestimmt wird, daß die Zeit für eine vollständige Umdre­ hung einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors während des den Arbeitstakt ent­ haltenden Teils des Motorzyklus berechnet wird, und die Zeit für den zweiten Teil des Motorzyklus in der Weise bestimmt wird, daß die Zeit für eine andere Umdre­ hung der Kurbelwelle während eines anderen Teils des Motorzyklus, der den Ar­ beitstakt nicht enthält, berechnet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, der außerdem die folgenden Schritte umfaßt:
Bereitstellen eines Sensors, der ein Signal erzeugt, wenn sich die Kurbel­ welle an einer bestimmten Stelle vorbeidreht, und
Bereitstellen eines Mikrokontrollers, der die Zeit des Auftretens jedes Si­ gnals des Sensors erfaßt und einen Mikroprozessor hat, um die Zeit zwischen auf­ einanderfolgenden Signalen zu bestimmen und hiermit die Zeit für eine Umdrehung der Kurbelwelle zu bestimmen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, das folgenden Schritt umfaßt: Bereitstellen einer Referenzzeitbasis für den Mikroprozessor, auf der die Zeitmessung des Auftretens von Ereignissen basiert.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Mikroprozessor ein Ausgangssi­ gnal an eine oder mehrere externe Vorrichtungen abgibt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das Ausgangssignal zur Zündzeit­ steuerung des Verbrennungsmotors verwendet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem das Ausgangssignal zur Zeit­ steuerung der Kraftstoffeinspritzung des Verbrennungsmotors verwendet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Verbrennungsmotor ein Einzy­ linderzweitaktmotor ist.

12. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Verbrennungsmotor ein Mehr­ zylinderzweitaktmotor ist.

13. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Verbrennungsmotor ein Einzy­ linderviertaktmotor ist.

14. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Verbrennungsmotor ein Mehr­ zylinderviertaktmotor ist.

15. Vorrichtung zur Zeitsteuerung eines Ereignisses eines Verbrennungsmo­ tors mit:
einem Verbrennungsmotor (11),
einem Körper (34), der von dem Verbrennungsmotor (11) gedreht wird,
einem ersten Sensor, der in Abhängigkeit von mindestens einer Winkellage des rotierenden Körpers ein Signal zumindest dann erzeugt, wenn sich der Körper durch die besagte Winkellage des Körpers dreht, und
einer elektronischen Schaltung (74) in Verbindung mit dem Sensor zum Bestimmen der Zeit zwischen ausgewählten Signalen des Sensors, welche der Mo­ torlast entspricht, wobei die elektronische Schaltung ein Ausgangssignal hat, das der Zeit zwischen Signalen entspricht, so daß das Ausgangssignal dazu benutzt werden kann, die Zeitsteuerung eines Motorereignisses zumindest teilweise in Ab­ hängigkeit der Motorlast zu bewirken.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch einen zweiten Sen­ sor, der winkelmäßig zu dem ersten Sensor beabstandet ist und auf mindestens eine zweite Winkellage des Körpers anspricht, um ein Signal an die elektronische Schaltung (74) zumindest in der zweiten Winkellage des Körpers abzugeben, wobei die elektronische Schaltung mit mindestens zwei Signalen pro Umdrehung des Kör­ pers versorgt wird.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung (74) die Zeit zwischen einem ersten Signal des ersten Sen­ sors und dem nächsten Signal des zweiten Sensors, welche weniger als einer voll­ ständigen Umdrehung des Körpers entspricht, und die Zeit zwischen dem ersten Signal des ersten Sensors und dem nächsten Signal des ersten Sensors, die einer vollständigen Umdrehung des Körpers entspricht, bestimmt, um die Motorlast, wel­ che eine Funktion dieser beiden Zeiten ist, zu bestimmen.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeich­ net, daß der Verbrennungsmotor (11) ein Viertaktmotor ist und die elektronische Schaltung (74) einen Signalaufbereiter hat, der ein sampling eines Motorzünd- Wellenblocks, welcher von dem ersten Sensor erzeugt wird und der Drehung des Körpers entspricht, einmal für jede Umdrehung des Körpers bewirkt, um die Zeit für aufeinanderfolgende Umdrehungen des Körpers zu bestimmen, welcher eine Funktion der Motorlast ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Si­ gnalaufbereiter ein sampling des Motorzünd-Wellenblocks bewirkt, wenn das Si­ gnal, das den Wellenblock erzeugt, einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeich­ net, daß der Verbrennungsmotor ein Zweitaktmotor ist und die elektronische Schaltung einen Signalaufbereiter hat, der ein sampling eines Motorzünd-Wellen­ blocks, welcher von dem Sensor erzeugt wird und der Drehung des Körpers ent­ spricht, mehr als einmal für jede Umdrehung des Körpers bewirkt, um die Zeit für einen gegebenen Teil einer Umdrehung des Körpers und die Zeit für die den gege­ benen Teil enthaltende vollständige Umdrehung des Körpers zu bestimmen, wobei die Motorlast eine Funktion dieser Zeiten ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Si­ gnalaufbereiter ein sampling des Motorzünd-Wellenblocks bewirkt, wenn das Si­ gnal, das den Wellenblock erzeugt, einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeich­ net, daß der erste Sensor ein vorhandener Motorsensor zum Bestimmen der Umdre­ hungen pro Minute des Verbrennungsmotors ist und der erste Sensor ein Signal pro Umdrehung des Körpers an die elektronische Schaltung abgibt.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeich­ net, daß das Ausgangssignal der elektronischen Schaltung dazu verwendet wird, zumindest teilweise das Zündereignis des Verbrennungsmotors zu steuern.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeich­ net, daß das Ausgangssignal der elektronischen Schaltung dazu verwendet wird, zumindest teilweise die Kraftstoffeinspritzung des Verbrennungsmotors zu steuern.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 24, gekennzeichnet durch einen Mikroprozessor, der mit der elektronischen Schaltung gekoppelt ist, um die zwischen aufeinanderfolgenden Signalen vergangene Zeit zu berechnen.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 25, dadurch gekennzeich­ net, daß der Körper eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors oder ein mit der Kurbelwelle drehfest verbundenes Schwungrad ist.