DE102004041549B4

DE102004041549B4 - Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102004041549B4
Application number: DE102004041549A
Authority: DE
Inventors: Hideki Iwatsuki; Yukihiro Yamashita; Atsushi Sugimura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-08-29
Filing date: 2004-08-27
Publication date: 2012-02-02
Anticipated expiration: 2024-08-28
Also published as: JP4020046B2; DE102004041549A1; US20050045165A1; US7131435B2; JP2005076513A

Abstract

Steuerungsgerät für eine Brennkraftmaschine, die die einer Zündspule zugeführte elektrische Energie steuert, wobei ein Stromzuführungsbetrag auf der Basis eines Widerstandscharakteristikwertes der Zündspule bestimmt wird, der entweder den Widerstandswert der Zündspule oder eine mit dem Widerstandswert in Korrelation stehende physikalische Größe repräsentiert, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur der Zündspule als ein Index des Widerstandscharakteristikwerts verwendet wird und ein vorgegebener Anfangswert des Widerstandscharakteristikwerts in Bezug auf Anfangsbedingungen eingestellt wird, nach der Einstellung ein Änderungsbetrag der Temperatur der Zündspule in der Zeitdauer von einem vorherigen Berechnungszeitpunkt zu einem derzeitigen Berechnungszeitpunkt unter Berücksichtigung eines Temperaturänderungsbetrags berechnet wird, der durch eine von der Zündspule nach außen freigegebene Wärme verursacht wird, und die Berechnung des Temperaturänderungsbetrags, der durch eine von der Zündspule nach außen freigegebene Wärme verursacht wird, ausgeführt wird, indem ein Koeffizient, der in Abhängigkeit eines zu der Zündspule strömenden Windes variabel eingestellt wird, mit einer Differenz zwischen der Temperatur der...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine, die die einer Zündspule zugeführte elektrische Energie oder Leistung steuert, wobei die zugeführte Energiemenge bzw. ein Stromzuführungsbetrag auf der Basis eines Wertes der Widerstandscharakteristik der Zündspule bestimmt wird, der entweder einen Widerstandswert der Zündspule oder eine physikalische Größe darstellt, die eine Korrelation mit dem Widerstandswert aufweist.
Die einer Zündspule einer Brennkraftmaschine zugeführte Energiemenge, d. h., der Stromzuführungsbetrag, sollte einen innerhalb eines zulässigen Strombereiches zwischen einem Maximalstrom und einem Minimalstrom liegenden geeigneten Wert aufweisen, wobei der Maximalstrom für die Zündspule im allgemeinen unter Berücksichtigung eines angemessenen Schutzes einer Zündschaltung und der Minimalstrom für die Zündspule unter Berücksichtigung der Möglichkeit von Fehlzündungen festgelegt werden.
Bei der Steuerung der der Zündspule zugeführten elektrischen Energie hängt der über die Zündspule fließende Strom vom Widerstandswert der Zündspule ab, der sich wiederum in Abhängigkeit von der Temperatur der Zündspule verändert. Auch bei gleichbleibender Steuerung der Energiezufuhr für die Zündspule verändert sich somit der über die Zündspule fließende Strom in Abhängigkeit von der Zündspulentemperatur. Die Zeitdauer, während der die Zündspule mit Energie bzw. Strom beaufschlagt wird, sollte daher entsprechend der in der Zündspule auftretenden Temperaturänderung dahingehend gesteuert werden, dass der der Zündspule zugeführte Strom stets innerhalb des zulässigen Strombereichs liegt.
Stand der Technik, der sich auf diesen Bereich bezieht, kann in der Druckschrift DE 101 30 792 A1 gefunden werden, die eine Zündsteuerschaltung zur Ausbildung einer temperatur- und batteriespannungskompensierten Spulenstromsteuerung offenbart. Die Druckschrift DE 199 06 391 A1 offenbart eine Zündsteuervorrichtung und ein Zündsteuerverfahren. Die Druckschrift DE 100 12 956 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regelung des Energieangebots für die Zündung einer Brennkraftmaschine.
Aus der japanischen Patent-Offenlegungsschrift 08-338 349 ist eine Steuereinrichtung bekannt, bei der die Ansauglufttemperatur einer Brennkraftmaschine, die Außenlufttemperatur sowie die Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine erfasst werden. Die Steuereinrichtung beurteilt auf der Basis dieser Temperaturdaten das Vorliegen einer hohen oder niedrigen Zündspulentemperatur und ändert sodann die erforderliche Stromzuführungsdauer für die Zündspule entsprechend der Zündspulentemperatur, um auf diese Weise die der Zündspule zugeführte elektrische Energiemenge zu optimieren.
Im allgemeinen erzeugt eine Zündspule in der Praxis Wärme in Abhängigkeit von der von einer Stromquelle zugeführten elektrischen Energie, nimmt die von einer Brennkraftmaschine abgegebene wärme auf und gibt die Wärme in den Außenbereich ab. Die Zündspulentemperatur verändert sich somit vorübergehend in Abhängigkeit von diesen Faktoren, sodass eine genaue Berechnung einer die tatsächliche Temperatur der Zündspule berücksichtigenden Energie- bzw. Stromzuführungsdauer mit Schwierigkeiten verbunden ist.
Da somit eine genaue Berechnung einer die Zündspulentemperatur berücksichtigenden Stromzuführungsdauer mit Schwierigkeiten verbunden sein kann, wird meist in dem Falle, dass die Stromzufuhr der Zündspule den vorstehend beschriebenen zulässigen Strombereich überschreitet, der der Zündspule zugeführte Strom mit Hilfe von speziellen Bauelementen (z. B. mit Hilfe eines Reglers) geregelt. Der vorstehend beschriebene zulässige Strombereich hängt jedoch von den Eigenschaften einer jeweiligen Zündspule ab, sodass Regler entwickelt werden müssen, die sich für jeweilige Zündspulen eignen oder bestimmten Zündspulentypen angepasst sind.
Darüber hinaus wird der überschüssige Anteil des geregelten Stroms normalerweise in Wärmeenergie umgesetzt, was zu einem Temperaturanstieg im Nahbereich des Reglers führt. Insbesondere eine Steuereinrichtung mit eingebautem Zündmodul erzeugt auf Grund des eine Wärmequelle darstellenden Zündmoduls eine erhebliche Wärmemenge. Die Unterdrückung des hierdurch gegebenen Temperaturanstiegs ist daher bei der Auslegung der Steuereinrichtung von wesentlicher Bedeutung.
Darüber hinaus ist bei der Steuerung der Energie- oder Stromzufuhr der Zündspule eine geeignete Steuerung der zugeführten Energiemenge bzw. des zugeführten Stroms in Abhängigkeit von einem entweder den Widerstandswert der Zündspule oder eine mit diesem Widerstandswert in Korrelation stehende physikalische Größe repräsentierenden Wert der Widerstandscharakteristik der Zündspule generell mit Schwierigkeiten verbunden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine anzugeben, mit deren Hilfe eine geeignete Steuerung des einer Zündspule zugeführten elektrischen Energiebetrages erzielbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine, die die einer Zündspule zugeführte elektrische Energie steuert, wobei ein Stromzuführungsbetrag auf der Basis eines Widerstandscharakteristikwertes der Zündspule bestimmt wird, der entweder den Widerstandswert der Zündspule oder eine mit dem Widerstandswert in Korrelation stehende physikalische Größe repräsentiert, und die dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Temperatur der Zündspule als ein Index des Widerstandscharakteristikwerts verwendet wird und ein vorgegebener Anfangswert des Widerstandscharakteristikwerts in Bezug auf Anfangsbedingungen eingestellt wird, nach der Einstellung ein Änderungsbetrag der Temperatur der Zündspule in der Zeitdauer von einem vorherigen Berechnungszeitpunkt zu einem derzeitigen Berechnungszeitpunkt unter Berücksichtigung eines Temperaturänderungsbetrags berechnet wird, der durch eine von der Zündspule nach außen freigegebene Wärme verursacht wird, und die Berechnung des Temperaturänderungsbetrags, der durch eine von der Zündspule nach außen freigegebene Wärme verursacht wird, ausgeführt wird, indem ein Koeffizient, der in Abhängigkeit eines zu der Zündspule strömenden Windes variabel eingestellt wird, mit einer Differenz zwischen der Temperatur der Zündspule, die bei dem vorherigen Berechnungszeitpunkt erhalten wird, und einer Umgebungstemperatur der Zündspule multipliziert wird.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Koeffizient, der in Abhängigkeit eines zu der Zündspule strömenden Windes variabel eingestellt wird, auf der Grundlage einer Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs, in das die Brennkraftmaschine eingebaut ist, variabel eingestellt.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die Umgebungstemperatur der Zündspule als eine Temperatur einer Ansaugluft, die in die Brennkraftmaschine eingeführt wird, erfasst.
Die Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß gelöst durch eine Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine, die die einer Zündspule zugeführte elektrische Energie steuert, wobei ein Stromzuführungsbetrag auf der Basis eines Widerstandscharakteristikwertes der Zündspule bestimmt wird, der entweder den Widerstandswert der Zündspule oder eine mit dem Widerstandswert in Korrelation stehende physikalische Größe repräsentiert, und die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein vorgegebener Anfangswert des Widerstandscharakteristikwerts in Bezug zu Anfangsbedingungen eingestellt wird, die auf einer Kraftmaschinentemperatur und/oder einer Außenlufttemperatur bei einer Startbedingung der Brennkraftmaschine beruhen, der vorbestimmte Anfangswert in Bezug auf den Widerstandscharakteristikwert eingestellt wird, wenn eine Kühlwassertemperatur in der Startbedingung der Kraftmaschine höher ist als eine Temperatur der Zündspule, die dem Widerstandscharakteristikwert in einer gestoppten Bedingung der Kraftmaschine entspricht, nachdem der vorgegebene Wert eingestellt ist, ein Änderungsbetrag des Widerstandscharakteristikwerts in der Zeitdauer von einem vorherigen Berechnungszeitpunkt zum derzeitigen Berechnungszeitpunkt in Bezug zu Betriebszuständen der Brennkraftmaschine berechnet wird, und der vorliegende Widerstandscharakteristikwert auf der Basis des berechneten Anderungsbetrags und des bei dem vorherigen Berechnungszeitpunkt erhaltenen Widerstandscharakteristikwerts berechnet wird.
Der Widerstandswert der Zündspule ändert sich in Abhängigkeit von der Zündspulentemperatur, die sich wiederum in Abhängigkeit von der von der Zündspule erzeugten Wärme, der aus dem Außenbereich aufgenommenen Wärme und der in den Außenbereich abgegebenen Wärme ändert. Bei einer auf der Basis des Wertes der Widerstandscharakteristik der Zündspule erfolgenden Bestimmung der zugeführten Energiemenge bzw. des zugeführten Stroms ist daher eine geeignete Ermittlung der Änderung des Wertes der Widerstandscharakteristik der Zündspule von maßgeblicher Bedeutung.
Zu diesem Zweck berechnet die erfindungsgemäße Steuereinrichtung den Änderungsbetrag des Wertes der Widerstandscharakteristik während der Zeitdauer von dem vorherigen Berechnungszeitpunkt zu dem derzeitigen Berechnungszeitpunkt auf der Basis von Betriebszuständen der Brennkraftmaschine. Der berechnete Änderungsbetrag des Wertes der Widerstandscharakteristik wird einem vorherigen Wert der Widerstandscharakteristik zur Bildung des derzeitigen Wertes der Widerstandscharakteristik hinzuaddiert. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung kann somit sukzessiv und genau der Wert der Widerstandscharakteristik berechnet werden, der sich in Abhängigkeit von den Betriebszuständen der Brennkraftmaschine kurzzeitig bzw. vorübergehend verändert. Auf diese Weise ist eine zweckmäßige Steuerung des der Zündspule zugeführten elektrischen Energiebetrages bzw. Stroms erzielbar.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung stellt der Wert der Widerstandscharakteristik vorzugsweise die Temperatur der Zündspule dar.
Die Veränderung der Zündspulentemperatur kann nämlich auf einfache Weise auf der Basis der Wärmeerzeugung der Zündspule, der aus dem Außenbereich aufgenommenen Wärme und der in den Außenbereich abgegebenen Wärme berechnet werden, sodass sich die für die Steuerung der Energie- bzw. Stromzufuhr erforderliche Verarbeitung vereinfachen lässt.
Die von einer Zündspule erzeugte Wärme stellt einen der Hauptfaktoren dar, die zu einer Veränderung des Wertes der Widerstandscharakteristik der Zündspule führen. Hierbei ist die von der Zündspule erzeugte Wärme dem Quadrat des der Zündspule zugeführten elektrischen Stroms sowie dem Widerstandswert der Zündspule proportional, wobei die von der Zündspule erzeugte Wärmemenge dem Produkt dieser Werte proportional ist.
Der für einen Zündvorgang der Zündanlage bzw. Zündvorrichtung erforderliche Betrag der Stromzufuhr sollte innerhalb eines zulässigen Strombereichs liegen. Der Betrag des der Zündspule zugeführten elektrischen Stroms ist hierbei der Anzahl von Zündvorgängen proportional, sodass der Betrag der Stromzufuhr in Korrelation zu der Drehzahl der Brennkraftmaschine steht.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist daher der Änderungsbetrag vorzugsweise ein Wert, der auf der Basis des bei dem vorherigen Berechnungszeitpunkt erhaltenen Wertes der Widerstandscharakteristik und der Drehzahl der Brennkraftmaschine berechnet wird.
Ein Temperaturanstieg in der Zündspule, der von der von einer Brennkraftmaschine aufgenommenen Wärme verursacht wird, stellt ebenfalls einen der Hauptfaktoren dar, die zu einer Änderung des Wertes der Widerstandscharakteristik der Zündspule führen. Die von der Zündspule aufgenommene Wärmemenge ist hierbei der Temperaturdifferenz zwischen der Brennkraftmaschine und der Zündspule proportional, wobei zwischen dem Widerstandswert einer Zündspule und der Zündspulentemperatur eine Korrelation besteht. Die von der Zündspule aufgenommene Wärmemenge ist daher der Differenz zwischen der Temperatur der Brennkraftmaschine und dem Wert der Widerstandscharakteristik proportional, wenn diese in der gleichen Dimension ausgedrückt werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist daher der Änderungsbetrag vorzugsweise ein Wert, der auf der Basis der Differenz zwischen dem bei dem vorherigen Berechnungszeitpunkt erhaltenen Wert der Widerstandscharakteristik und der Temperatur der Brennkraftmaschine berechnet wird, die hierbei in der gleichen Dimension ausgedrückt sind.
Wenn der Wert der Widerstandscharakteristik von der Zündspulentemperatur gebildet wird, kann ein Änderungsbetrag der Zündspulentemperatur in der Zeitdauer von dem vorherigen Berechnungszeitpunkt zu dem derzeitigen Berechnungszeitpunkt auf der Basis der Differenz zwischen der Temperatur der Brennkraftmaschine und der bei dem vorherigen Berechnungszeitpunkt vorliegenden Zündspulentemperatur berechnet werden.
Die vom Außenbereich der Zündspule aufgenommene oder in deren Außenbereich abgegebene Wärme zählt ebenfalls zu den Hauptfaktoren, die eine Änderung des Wertes der Widerstandscharakteristik der Zündspule herbeiführen. Die aus dem Außenbereich aufgenommene oder in den Außenbereich abgegebene Wärmemenge ist hierbei der Differenz zwischen der Umgebungstemperatur und der Zündspulentemperatur proportional, wobei der Widerstandswert der Zündspule in Korrelation mit der Zündspulentemperatur steht. Die aus dem Außenbereich aufgenommene oder in den Außenbereich abgegebene Wärmemenge ist somit der Differenz zwischen der Umgebungstemperatur und dem Wert der Widerstandscharakteristik proportional, wenn diese in der gleichen Dimension ausgedrückt sind.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist daher der Änderungsbetrag vorzugsweise ein Wert, der auf der Basis der Differenz zwischen dem bei dem vorherigen Berechnungszeitpunkt erhaltenen Wert der Widerstandscharakteristik und der Umgebungstemperatur der Zündspule berechnet wird, die hierbei in der gleichen Dimension ausgedrückt sind.
Wenn der Wert der Widerstandscharakteristik von der Zündspulentemperatur gebildet wird, kann der Änderungsbetrag der Zündspulentemperatur in der Zeitdauer von dem vorherigen Berechnungszeitpunkt bis zum derzeitigen Berechnungszeitpunkt auf der Basis der Differenz zwischen der Umgebungstemperatur und der bei dem vorherigen Berechnungszeitpunkt erhaltenen Zündspulentemperatur berechnet werden.
Die Brennkraftmaschine ist üblicherweise mit einer Messeinrichtung zur Ermittlung der Temperatur des in der Brennkraftmaschine fließenden Kühlwassers bzw. Kühlmittels ausgestattet, wobei die Kühlmitteltemperatur in geeigneter Weise die Temperatur der Brennkraftmaschine repräsentiert.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird daher die Temperatur der Brennkraftmaschine vorzugsweise in Form der Temperatur des in der Brennkraftmaschine fließenden Kühlmittels gemessen.
Darüber hinaus ist die Brennkraftmaschine üblicherweise mit einer Messeinrichtung zur Ermittlung der Ansauglufttemperatur der Brennkraftmaschine ausgestattet, wobei die Ansauglufttemperatur in geeigneter Weise die Umgebungstemperatur der Zündspule repräsentiert.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird daher die Umgebungstemperatur der Zündspule vorzugsweise in Form der Ansauglufttemperatur der Brennkraftmaschine ermittelt.
Die von der Zündspule an ihre Umgebung abgegebene Wärmemenge ändert sich in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit der die Zündspule umgebenden Luft. Weiterhin ist ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine üblicherweise mit einer Messeinrichtung zur Messung der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ausgestattet, die in geeigneter Weise die Strömungsgeschwindigkeit der die Zündspule umgebenden Luft repräsentiert.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird daher vorzugsweise die Berechnung des Änderungsbetrags des Widerstandscharakteristikwerts, der auf einer Differenz zwischen dem bei dem vorherigen Berechnungszeitpunkt erhaltenen Widerstandscharakteristikwert und einer Umgebungstemperatur der Zündspule beruht, die unter Verwendung der gleichen Dimension ausgedrückt werden, ausgeführt, indem ein Koeffizient, der in Abhängigkeit von einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs eingestellt ist, in die die Brennkraftmaschine eingebaut ist, mit der Differenz zwischen dem Widerstandscharakteristikwert und der Umgebungstemperatur, die unter Verwendung der gleichen Dimension ausgedrückt werden, multipliziert wird.
Wenn sich die Brennkraftmaschine im abgestellten Zustand befindet, ändert sich der Wert der Widerstandscharakteristik der Zündspule in Abhängigkeit von der von der Brennkraftmaschine aufgenommenen Wärme und der an die Umgebungsluft abgegebenen Wärme. Hierbei hängt die von der Brennkraftmaschine aufgenommene Wärmemenge von der Temperatur der Brennkraftmaschine ab, während die an die Umgebungsluft abgegebene Wärmemenge von der Umgebungslufttemperatur abhängt.
Der vorgegebene Anfangswert des Widerstandscharakteristikwerts kann auf der Basis der Temperatur der Brennkraftmaschine und/oder der Umgebungslufttemperatur bei einem Startzustand der Brennkraftmaschine bestimmt werden.
Der vorgegebene Wert kann in Bezug auf den Widerstandscharakteristikwert bestimmt werden, wenn die Kühlmitteltemperatur bei einem Startzustand der Brennkraftmaschine höher als die dem Widerstandscharakteristikwert entsprechende Temperatur der Zündspule im abgestellten Zustand der Brennkraftmaschine ist.
Im abgestellten Zustand der Brennkraftmaschine kann nämlich die dann vorliegende Kühlmitteltemperatur höher als die Zündspulentemperatur sein, wenn eine relativ kurze Zeit nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine vergangen ist. In einem solchen Zustand besteht zwischen der Zündspule und ihrer Umgebung kein thermischer Gleichgewichtszustand. Bei der Berechnung des Wertes der Widerstandscharakteristik bei einem Start- oder Anlaufvorgang der Brennkraftmaschine ist es daher zweckmäßig, die nach einem Abstellen der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von der Temperaturänderung der Zündspule auftretende Änderung des Wertes der Widerstandscharakteristik in Bezug zu dem Wert der Widerstandscharakteristik zum Zeitpunkt des Abstellens der Brennkraftmaschine zu berücksichtigen.
Die Zündspulentemperatur ändert sich hierbei in Abhängigkeit von der von der Zündspule erzeugten Wärme, der aus dem Außenbereich aufgenommenen Wärme sowie der in den Außenbereich abgegebenen Wärme.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung berechnet die Steuereinrichtung eine Bedarfszeit, die eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine für eine Drehbewegung von einem derzeitigen Kurbeiwinkel zu einem dem Zündzeitpunkt entsprechenden festgelegten Kurbelwinkel benötigt, indem eine Prädiktion einer Beziehung zwischen Zeiten, die die Kurbelwelle für eine Drehbewegung über vor und nach dem derzeitigen Kurbelwinkel angeordnete aufeinanderfolgende Winkelbereiche benötigt, auf der Basis von Messergebnissen in Bezug auf Zeiten getroffen wird, die die Kurbelwelle für eine Drehbewegung über aufeinanderfolgende Winkelbereiche benötigt, die vor und nach einem vorhergehenden Kurbelwinkel angeordnet sind, der in Bezug auf den derzeitigen Kurbelwinkel um einen vorgegebenen Betrag voreilt.
Durch diese Anordnung kann eine genaue Berechnung der Bedarfszeit unter Berücksichtigung von auf verschiedenen Faktoren beruhenden Drehzahlschwankungen der Kurbelwelle erfolgen, wobei eine Verringerung der bei der Einstellung der Stromzuführungsdauer erforderlichen Toleranz erzielbar ist. Die Stromzuführungsdauer kann somit zuverlässig auf den zulässigen Strombereich eingestellt werden. Auf diese Weise kann eine genaue Berechnung des Wertes der Widerstandscharakteristik erfolgen, wodurch eine zweckmäßige Strom- bzw. Energiezufuhr gewährleistet ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
1 ein Schaltbild des Aufbaus einer Zündwinkel-Steuereinrichtung (Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung) für eine Brennkraftmaschine gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine Querschnittsansicht einer Brennkraftmaschine gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
3 eine grafische Darstellung von Drehstellungsänderungen der Kurbelwelle einer 4-Zylinder-Brennkraftmaschine,
4 ein Ablaufdiagramm des Verarbeitungsablaufs einer Zündwinkelsteuerung bzw. Zündzeitpunktsteuerung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
5 ein Ablaufdiagramm eines Verarbeitungsablaufs zur Prädiktion einer für eine Drehbewegung der Kurbelwelle erforderlichen Zeitdauer gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
6 ein Ablaufdiagramm eines Verarbeitungsablaufs zur Berechnung einer für die Zündwinkelsteuerung bzw. Zündzeitpunktsteuerung erforderlichen Bedarfszeit gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
7 ein Ablaufdiagramm eines Verarbeitungsablaufs zur Berechnung des Zeitpunkts für den Beginn der Stromzufuhr gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
8 zeitabhängige Signalverläufe, die die Zündwinkelsteuerung bzw. Zündzeitpunktsteuerung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulichen,
9 ein Ablaufdiagramm eines Verarbeitungsablaufs zur Berechnung einer Stromzuführungszeit für eine Zündspule gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
10 ein Ablaufdiagramm eines Verarbeitungsablaufs zur Berechnung der Temperatur einer Zündspule gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
11A eine Tabelle, die eine Beziehung zwischen der Drehzahl der Brennkraftmaschine und dem Betrag des Temperaturanstiegs der Zündspule gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
11B eine Kennlinie, die eine Beziehung zwischen der Drehzahl der Brennkraftmaschine und dem Betrag des Temperaturanstiegs der Zündspule gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
12A eine Tabelle, die eine Beziehung zwischen der Zündspulentemperatur und einem Korrekturkoeffizienten für den Betrag des Temperaturanstiegs der Zündspule gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
12B eine Kennlinie, die eine Beziehung zwischen der Zündspulentemperatur und dem Korrekturkoeffizienten für den Betrag des Temperaturanstiegs der Zündspule gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
13A eine Tabelle, die eine Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und einem Wärmeabgabekoeffizienten gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
13B eine Kennlinie, die eine Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Wärmeabgabekoeffizienten gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht, und
14 ein Ablaufdiagramm, das einen Verarbeitungsablauf zur Berechnung der Zündspulentemperatur bei einem Start- bzw. Anlaufvorgang der Brennkraftmaschine gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht.
Nachstehend wird eine Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher beschrieben.
1 veranschaulicht den Aufbau dieses Ausführungsbeispiels, das zur Steuerung einer 4-Zylinder-Brennkraftmaschine dient. Die Brennkraftmaschine umfasst somit vier Zylinder, d. h., einen ersten bis vierten Zylinder, denen eine jeweilige Zündkerze FP1 bis FP4 zugeordnet ist. Hierbei werden von Zündspulen FC1 bis FC4 Spannungen erzeugt, mit denen die entsprechenden Zündkerzen FP1 bis FP4 jeweils beaufschlagt werden. Die Zündspulen FC1 bis FC4 umfassen jeweils eine Primärwicklung Cf sowie eine Sekundärwicklung Cs. Wenn der Primärwicklung Cf ein elektrischer Strom zugeführt wird, erzeugt die Sekundärwicklung Cs eine Spannung, die der zugehörigen Zündkerze zugeführt wird.
2 zeigt die Anordnung einer Zündkerze FP und einer Zündspule FC in einer Brennkraftmaschine. Die über einem Kolben angeordnete und diesem gegenüberliegende Zündkerze FP ragt in einen Brennraum FR der Brennkraftmaschine hinein. Die Zündspule FC ist an einem Zylinderkopf CH der Brennkraftmaschine angebracht. Die Zündspule FC befindet sich somit teilweise in Kontakt mit der Brennkraftmaschine und ist teilweise der Umgebungsluft ausgesetzt.
Eine elektronische Steuereinrichtung 10 steuert die elektrische Energie (Leistung) bzw. den elektrischen Strom, der den jeweiligen Zündspulen FC1 bis FC4 (d. h., den jeweiligen Primärwicklungen Cf) zugeführt wird. Die elektronische Steuereinrichtung 10 umfasst einen Zündmodul 11, einen Mikrocomputer 12 sowie eine Schnittstelle 13. Der Zündmodul 11 wird von einer Schaltungsanordnung gebildet, über die jeweilige Zündspulen FC1 bis FC4 angesteuert werden. Der Mikrocomputer 12 führt verschiedene Rechen- und Verarbeitungsvorgänge aus, die zur Durchführung der Zündsteuerung erforderlich sind. Über die Schnittstelle 13 erfolgt die Signalübertragung zwischen dem Mikrocomputer 12 und externen Geräten bzw. Bauelementen.
Die elektronische Steuereinrichtung 10 wird in einem Zustand betrieben, bei dem eine elektrische Stromversorgung über eine Batterie B erfolgt. Ein Zündschalter steuert hierbei die elektrische Stromzufuhr von der Batterie B. Der Mikrocomputer 12 umfasst einen nichtflüchtigen Speicher 12m, in dem Steuerdaten speicherbar sind, wenn die elektronische Steuereinrichtung 10 nicht mit Strom versorgt wird.
Der Zündmodul 11 umfasst Transistoren T1 bis T4 und Ansteuerschaltungen D1 bis D4, die jeweils einer der Zündspulen FC1 bis FC4 zugeordnet sind. Die Ansteuerschaltungen D1 bis D4 steuern hierbei jeweils einen zugehörigen Transistor der Transistoren T1 bis T4 in Abhängigkeit von Befehlssignalen an, die vom Mikrocomputer 12 zugeführt werden. Den Zündspulen FC1 bis FC4 (d. h., ihren Primärwicklungen Cf) wird in Abhängigkeit vom Durchschalten und Sperren eines jeweiligen Transistors der Transistoren T1 bis T4 jeweils ein Strom von einer elektrischen Stromquelle zugeführt. Der Betrag des einer jeweiligen Zündspule der Zündspulen FC1 bis FC4 (d. h., ihrer Primärwicklung Cf) unmittelbar vor Unterbrechung der Stromzufuhr zugeführten Stroms bestimmt hierbei den Betrag der von der jeweiligen Zündspule der Zündspulen FC1 bis FC4 (d. h., ihrer Sekundärwicklung Cs) erzeugten Spannung. Der Mikrocomputer 12 stellt daher einen Operations- oder Arbeitswert des Zündmoduls 11 zur Steuerung des an die jeweiligen Zündkerzen FP1 bis FP4 angelegten Spannungswertes ein.
Zur Durchführung dieser und anderer Steuervorgänge liest die elektronische Steuereinrichtung 10 Messsignale von verschiedenen Sensoren ein, die Betriebszustände der Brennkraftmaschine ermitteln. Diese Sensoren umfassen einen Batteriespannungssensor 20, der eine Batteriespannung ermittelt, einen Wassertemperatursensor 21, der die Temperatur des Kühlwassers bzw. Kühlmittels der Brennkraftmaschine ermittelt, einen Kurbelwinkelsensor 22, der Drehstellungen einer Kurbelwelle 30 der Brennkraftmaschine ermittelt, einen Ansaugluft-Temperatursensor 23, der die Ansauglufttemperatur der Brennkraftmaschine ermittelt, sowie einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 24, der die Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs mit dieser Brennkraftmaschine ermittelt.
Der Kurbelwinkelsensor 22 ist ein Sensor elektromagnetischer Bauart, der ein Kurbelwinkelsignal abgibt, das auf der Basis der zwischen Geberzähnen eines sich drehenden Steuerrotors 31 und einem Kern des Kurbelwinkelsensors 22 auftretenden elektromagnetischen Induktion erzeugt wird. Wie in 1 veranschaulicht ist, sind die Geberzähne T in gleichen Intervallen von z. B. jeweils 10° entlang der Kreisumfangsperipherie des Steuerrotors 31 angeordnet, wobei dieses Intervall einer gleichwinkligen Drehung der Kurbelwelle entspricht. Ferner ist ein zahnloser Bereich RT mit einer zwei Zähnen entsprechenden Lücke vorgesehen. Dieser zahnlose Bereich RT des Steuerrotors 31 dient zur Unterscheidung des jeweiligen Zylinders.
Die elektronische Steuereinrichtung 10 führt die Zündwinkelsteuerung (Zündzeitpunktsteuerung) in der nachstehend näher beschriebenen Weise durch. Die Zündwinkelsteuerung (Zündzeitpunktsteuerung) umfasst zwei grundsätzliche Schritte, nämlich einen Schritt S1 zur Berechnung einer Bedarfszeit, die die Kurbelwelle 30 für eine Drehung von dem mit Hilfe des Kurbelwinkelsensors 22 ermittelten derzeitigen Kurbelwinkel bis zu dem von der Steuerung der Brennkraftmaschine bestimmten (und als Kurbelwinkel definierten) Zündzeitpunkt (Zündwinkel) benötigt, sowie einen Schritt S2 zur Berechnung eines Zeitpunktes für den Beginn der Stromzuführung, der einen Startzeitpunkt darstellt, bei dem die Zuführung von elektrischem Strom zu der Zündspule FC einsetzt. Dieser Stromzuführungs-Startzeitpunkt wird durch Subtraktion einer Stromzuführungszeit von der vorstehend beschriebenen Bedarfszeit erhalten. Die Stromzuführungszeit stellt eine Zeitdauer dar, während der ein elektrischer Strom der Zündspule FC zugeführt wird. Die Stromzuführungszeit wird hierbei auf der Basis von Betriebszuständen der Brennkraftmaschine bestimmt. Der Kurbelwinkel wird in der nachstehend näher beschriebenen Weise in eine vergleichbare Zeit in Bezug zu dem Messergebnis einer Zeitdauer umgesetzt, die die Kurbelwelle für eine Drehbewegung um einen vorgegebenen Kurbelwinkel benötigt.
3 zeigt eine Zeitdauer, die die Kurbelwelle 30 für eine jeweilige Drehung (d. h., einen Kurbelwinkel) von 30CA benötigt, in Einheiten eines Kurbelwinkels. Wie 3 zu entnehmen ist, verändert sich die erforderliche Zeit (d. h., die Drehzahl der Kurbelwelle 30) in jeweiligen Kurbelwinkelbereichen, d. h., wie in 3 dargestellt ist, dreht sich die Kurbelwelle 30 in einem Kurbelwinkelbereich ”ATDC20 bis BTDC70” mit höheren Drehzahlen, während sie sich in einem Kurbelwinkelbereich ”BTDC70 bis ATDC20” mit niedrigeren Drehzahlen dreht. Bei dem Verbrennungszyklus einer Brennkraftmaschine entflammt die Zündkerze FP zerstäubten Kraftstoff in einem Brennraum. Dies führt während des Verbrennungstaktes zu einem Anstieg der Drehzahl der Kurbelwelle 30, während in dem auf den Verbrennungstakt folgenden Verdichtungstakt eine Verringerung der Drehzahl der Kurbelwelle 30 erfolgt.
Die Drehzahländerungen der Kurbelwelle 30 sind einerseits eine Folge dieser Charakteristik des Verbrennungszyklus und beruhen andererseits auf einer Beschleunigung und Verzögerung der Brennkraftmaschine, Herstellungsabweichungen bei den Geberzähnen T sowie einem unterschiedlichen Verbrennungswirkungsgrad bei den jeweiligen Zylindern.
Solche Drehzahländerungen der Kurbelwelle 30 sollten jedoch bei der Berechnung der Bedarfszeit berücksichtigt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Zeiten gemessen, die die Kurbelwelle 30 für eine Drehbewegung über aufeinanderfolgende Winkelbereiche benötigt, die vor und nach einem vorhergehenden Kurbelwinkel angeordnet sind, der in Bezug auf den derzeitigen Kurbelwinkel um einen vorgegebenen Betrag voreilt. Auf der Basis dieser Messergebnisse findet sodann bei diesem Ausführungsbeispiel eine Prädiktion einer Beziehung zwischen Zeiten statt, die die Kurbelwelle 30 für eine Drehbewegung über aufeinanderfolgende Winkelbereiche benötigt, die vor und nach dem derzeitigen Kurbelwinkel angeordnet sind. Auf der Basis dieser Prädiktion kann dann eine genaue Berechnung einer Bedarfszeit erfolgen, die die Kurbelwelle 30 für eine Drehbewegung von dem derzeitigen Kurbelwinkel bis zum Zündzeitpunkt (d. h., dem festgelegten Kurbelwinkel) benötigt.
Die 4 bis 8 zeigen Ablaufdiagramme, die den Zündwinkel-Steuerablauf, d. h., den Steuerablauf zur Einstellung des Zündzeitpunkts, bei diesem Ausführungsbeispiel veranschaulichen. 4 ist hierbei ein Ablaufdiagramm, das den gesamten Verarbeitungsablauf der Zündwinkelsteuerung zeigt, die vom Mikrocomputer 12 in jeweiligen Intervallen von 30CA (Kurbelwinkel) periodisch durchgeführt wird.
Zunächst misst der Mikrocomputer 12 in einem Schritt 100 die für die letzte 30CA-Drehung (Kurbelwinkel) der Kurbelwelle 30 erforderliche Zeitdauer und gibt auf der Basis des Messergebnisses eine Prädiktion bezüglich der erforderlichen Zeitdauer für eine von dem derzeitigen Kurbelwinkel ausgehende gleichwinklige Drehbewegung der Kurbelwelle 30 ab. Der Mikrocomputer 12 wiederholt diese Messung und Prädiktion bei einer jeweiligen gleichwinkligen Drehbewegung der Kurbelwelle 30. 5 zeigt ein Ablaufdiagramm, das Einzelheiten des Schrittes 100 veranschaulicht.
Gemäß 5 betrachtet der Mikrocomputer 12 zunächst in einem Schritt 110 einen vorherigen Wert ”t30” als ”t30old”, wobei der vorherige Wert ”t30” die für eine 30CA-Drehung der Kurbelwelle 30 erforderliche und im vorherigen Zyklus gemessene Zeit darstellt. Der Mikrocomputer 12 misst hierbei einen neuen Wert ”t30” als die für eine erneute 30CA-Drehung der Kurbelwelle 30 erforderliche Zeit.
Sodann bildet der Mikrocomputer 12 in einem Schritt 120 ein Verhältnis von Zeiten für aufeinanderfolgende gleichwinklige Drehbewegungen der Kurbelwelle 30, die zeitlich aufeinanderfolgend gemessen werden. Bei jedem Zyklus erneuert der Mikrocomputer 12 den Wert ”Verhältnis[i]” zu ”Verhältnis[i + 1]”, wobei der Wert ”Verhältnis[i]” das Verhältnis der ”i” Zyklen vorher gemessenen Zeit zu der ”i + 1” Zyklen vorher gemessenen Zeit darstellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden insgesamt 25 Verhältnisdaten festgehalten, die den Wert ”Verhältnis[0]”, der das Verhältnis der in diesem Zyklus gemessenen Zeit zu der im vorherigen Zyklus gemessenen Zeit darstellt, und den Wert ”Verhältnis[24]” umfassen, der das Verhältnis der 720CA vorher gemessenen Zeit zu der 750CA vorher gemessenen Zeit darstellt.
In einem Schritt 130 überprüft der Mikrocomputer 12 sodann, ob eine Kraftstoffabschaltsteuerung für die Brennkraftmaschine durchgeführt wird. Wenn keine Kraftstoffabschaltsteuerung durchgeführt wird (d. h., wenn im Schritt 130 das Ergebnis NEIN erhalten wird), berechnet der Mikrocomputer 12 erneut den Wert von ”Verhältnis[0]”, der das Verhältnis der in diesem Zyklus gemessenen Zeit zu der im vorherigen Zyklus gemessenen Zeit darstellt (siehe Schritt 140). Hierbei unterdrückt der Mikrocomputer 12 nachteilige Einwirkungen von Störungen bei dem Messwert ”Verhältnis[0]”. Zu diesem Zweck führt der Mikrocomputer 12 eine Verarbeitung zur Bildung eines gewichteten Mittelwertes der gemessenen Zeiten aus, d. h., der Mikrocomputer 12 multipliziert einen vorgegebenen Gewichtsfaktor β mit dem Verhältnis ”t30/t30old”, das das Verhältnis der in diesem Zyklus gemessenen Zeit zu der im vorherigen Zyklus gemessenen Zeit darstellt. Weiterhin multipliziert der Mikrocomputer 12 einen vorgegebenen Gewichtsfaktor α mit dem Wert ”Verhältnis[24]”, der das Verhältnis der 720CA vorher gemessenen Zeit zu der 750CA vorher gemessenen Zeit darstellt. Sodann addiert der Mikrocomputer 12 diese gewichteten Werte zur Bildung des Verhältniswertes ”Verhältnis[0]”.
Der Grund, warum bei diesem Ausführungsbeispiel die 720CA vorher gemessenen Daten Verwendung finden, besteht darin, dass die Drehzahl der Kurbelwelle 30 Schwankungen unterliegt, die auf Herstellungsabweichungen der Geberzähne T sowie einem unterschiedlichen Verbrennungswirkungsgrad der jeweiligen Zylinder beruhen. Hierbei ist der Gewichtsfaktor α vorzugsweise größer als der Gewichtsfaktor β.
Wenn dagegen eine Kraftstoffabschaltsteuerung durchgeführt wird (d. h., wenn im Schritt 130 das Ergebnis JA erhalten wird), führt der Mikrocomputer 12 die Verarbeitung gemäß Schritt 150 durch. Im Schritt 150 betrachtet der Mikrocomputer 12 den Wert ”Verhältnis[0]” als identisch mit dem Wert von ”Verhältnis[24]” ohne eine Neuberechnung des Werts von ”Verhältnis[0]” vorzunehmen, der das Verhältnis der in diesem Zyklus gemessenen Zeit zu der im vorherigen Zyklus gemessenen Zeit darstellt, d. h., während einer Kraftstoffabschaltsteuerung der Brennkraftmaschine hält der Mikrocomputer 12 den Wert von ”Verhältnis[0]” kontinuierlich auf dem Wert von ”Verhältnis[24]” fest, der das Verhältnis der 720CA vorher gemessenen Zeit zu der 750CA vorher gemessenen Zeit darstellt.
Durch diese Steuerung wird die erforderliche Genauigkeit bei der Berechnung des Zündzeitpunktes unmittelbar nach der Wiederaufnahme von Kraftstoffeinspritzvorgängen gewährleistet. Wenn nämlich einer Brennkraftmaschine kein Kraftstoff zugeführt wird, treten auch keine Drehzahländerungen auf Grund von instabilen Verbrennungsbedingungen auf. Die von dem Kurbelwinkelsensor 22 während der Kraftstoffabschaltsteuerung erhaltenen Messergebnisse weisen somit eine unterschiedliche Charakteristik in Bezug auf die Messergebnisse auf, die ohne Vorliegen einer Kraftstoffabschaltsteuerung erhalten werden. Wenn das vorstehend beschriebene ”Verhältnis[i]” während einer Kraftstoffabschaltsteuerung berechnet wird, ist eine genaue Berechnung der Bedarfszeit bei Wiederaufnahme des Kraftstoffeinspritzvorgangs mit Schwierigkeiten verbunden. Gemäß der vorstehend beschriebenen Verarbeitung wird jedoch der vor der Ausführung der Kraftstoffabschaltsteuerung gemessene Wert von ”Verhältnis[i]” vom Mikrocomputer 12 aufrecht erhalten, sodass der Mikrocomputer 12 bei Wiederaufnahme des Kraftstoffeinspritzvorgangs die Bedarfszeit unter Berücksichtigung der von instabilen Verbrennungsbedingungen verursachten Drehzahländerungen genau berechnen kann.
Nach Beendigung der Verarbeitung des Schritts 140 oder des Schritts 150 führt der Mikrocomputer 12 die Verarbeitung gemäß Schritt 160 durch. Im Schritt 160 berechnet der Mikrocomputer 12 den Wert ”t30next[i]”, der eine Prädiktionszeit darstellt, die für eine von einem Kurbelwinkel ”30xi” ausgehende 30CA-Drehung der Kurbelwelle 30 erforderlich ist, wobei ”30xi” in Bezug auf den als Nullpunkt dienenden derzeitigen Kurbelwinkel festgelegt ist. Wenn z. B. ”t30” die beim derzeitigen Kurbelwinkel gemessene Zeit darstellt und ”Verhältnis[23]” das Verhältnis der 720CA vorher gemessenen Zeit zu der 690CA vorher gemessenen Zeit repräsentiert, wird die Prädiktionszeit, die für eine vom derzeitigen Kurbelwinkel ausgehende 30CA-Drehung der Kurbelwelle 30 erforderlich ist, durch Multiplikation dieser Werte erhalten, d. h., in Form von ”t30next[0]” = ”t30” × ”Verhältnis[23]”. Generell lässt sich der Wert ”t30next[i]”, der die Prädiktionszeit für eine von einem Kurbelwinkel ”30xi” ausgehende 30CA-Drehung der Kurbelwelle 30 darstellt, durch folgende Gleichung ausdrücken: ”t30next[i]” = ”t30next[i – 1]” × ”Verhältnis[23 – i]”
Bei der Verarbeitung gemäß Schritt 160 berechnet der Mikrocomputer 12 den Wert ”t30next[i]” hauptsächlich auf der Basis des Wertes von ”Verhältnis[23]”, das das Verhältnis der 720CA vorher gemessenen Zeit zu der 690CA vorher gemessenen Zeit darstellt. Die Verwendung des Wertes ”Verhältnis[23]” als Basisbezugswert ermöglicht eine effektive Unterdrückung nachteiliger Auswirkungen einer instabilen Drehung der Kurbelwelle 30, die üblicherweise auf Herstellungsabweichungen bei den vorstehend beschriebenen Geberzähnen T sowie einem unterschiedlichen Verbrennungswirkungsgrad der jeweiligen Zylinder beruht.
Nach Beendigung der Verarbeitung des Schritts 160 führt der Mikrocomputer 12 die Verarbeitung eines Schritts 200 gemäß 4 durch. In diesem Schritt 200 bestimmt der Mikrocomputer 12 einen Zylinder als Objekt der Zündwinkelsteuerung, d. h., der Mikrocomputer 12 beurteilt, ob der derzeitige Kurbelwinkel bei einem jeweiligen der ersten bis vierten Zylinder im Verdichtungstakt oder im Verbrennungs- und Arbeitstakt liegt. Zu diesem Zweck wird ein den Zündzeitpunkt umfassender Kurbelwinkelbereich ”BTDC 270 bis ATDC 90” einem jeden Zylinder zugeordnet. Der Mikrocomputer 12 identifiziert dann einen Zylinder, bei dem der derzeitige Kurbelwinkel in dem vorstehend beschriebenen Kurbelwinkelbereich liegt.
Nachdem im Schritt 200 ein Zylinder identifiziert worden ist, führt der Mikrocomputer 12 für diesen identifizierten Zylinder die anschließende Verarbeitung von Schritten 210 bis 500 durch. Die in diesen Schritten verwendeten Kurbelwinkel sind für einen jeweiligen Zylinder festzulegen.
Nach Beendigung der Verarbeitung des Schrittes 200 überprüft der Mikrocomputer 12 im Schritt 210, ob für den entsprechenden Zylinder die Stromversorgung bereits eingesetzt hat. Wenn hierbei die Stromversorgung bereits eingesetzt hat (d. h., wenn im Schritt 210 das Ergebnis JA erhalten wird), beendet der Mikrocomputer 12 dieses Unterprogramm. Wenn dagegen die Stromversorgung noch nicht begonnen hat (d. h., wenn im Schritt 210 das Ergebnis NEIN erhalten wird), führt der Mikrocomputer 12 die Verarbeitung des Schritts 300 durch. Im Schritt 300 berechnet der Mikrocomputer 12 eine Bedarfszeit, die die Kurbelwelle 30 für eine Drehbewegung von dem derzeitigen Kurbelwinkel zu einem den Zündzeitpunkt angebenden Kurbelwinkel benötigt. In 6 sind Einzelheiten der im Schritt 300 erfolgenden Verarbeitung veranschaulicht.
In dem Unterprogramm gemäß 6 berechnet der Mikrocomputer 12 zunächst in einem Schritt 310 eine Differenz ”thdelta”, die die Differenz zwischen dem derzeitigen Kurbelwinkel und dem den Zündzeitpunkt angebenden Kurbelwinkel darstellt. Hierbei sollte der Zündzeitpunkt unter Berücksichtigung des jeweiligen Betriebszustands der Brennkraftmaschine auf einen geeigneten Zeitpunkt eingestellt werden.
Sodann initialisiert der Mikrocomputer 12 in einem Schritt 320 eine Variable ”toff”, die zur Berechnung der Zeitdauer verwendet wird, die die Kurbelwelle 30 für eine Drehbewegung von dem derzeitigen Kurbelwinkel bis zu dem den Zündzeitpunkt angebenden Kurbelwinkel benötigt. Außerdem initialisiert der Mikrocomputer 12 in diesem Schritt eine weitere Variable ”i”.
Sodann führt der Mikrocomputer 12 im Rahmen der Verarbeitung der nächsten Schritte 330 bis 370 aufeinanderfolgend Berechnungen zur Prädiktion der Zeitdauer aus, die die Kurbelwelle 30 für eine Drehbewegung von dem derzeitigen Kurbelwinkel bis zu dem den Zündzeitpunkt angebenden Kurbelwinkel benötigt, d. h., der Mikrocomputer 12 berechnet bei jedem 30CA-Inkrement nach dem derzeitigen Kurbelwinkel die für jede 30CA-Drehung der Kurbelwelle 30 erforderliche Zeitdauer auf der Basis der bei der Verarbeitung des Schritts 160 gemäß 5 erhaltenen Zeit.
Im einzelnen überprüft der Mikrocomputer 12 hierbei im Schritt 330, ob die Differenz ”thdelta” kleiner als 30CA ist. Die Differenz ”thdelta” stellt die Differenz zwischen dem derzeitigen Kurbelwinkel und dem den Zündzeitpunkt angebenden Kurbelwinkel dar. Wenn die Differenz ”thdelta” kleiner als 30CA ist (d. h., wenn im Schritt 330 das Ergebnis JA erhalten wird), kann der Mikrocomputer 12 die für eine 30CA-Drehung der Kurbelwelle 30 erforderliche Zeit nicht durch direkte Verwendung der bei der Verarbeitung des Schritts 160 gemäß 5 erhaltenen Zeit berechnen. Der Mikrocomputer 12 führt daher die Verarbeitung gemäß Schritt 360 durch.
Wenn dagegen die Differenz ”thdelta” gleich oder größer als 30CA ist (d. h., wenn im Schritt 330 das Ergebnis NEIN erhalten wird), führt der Mikrocomputer 12 die Verarbeitung gemäß Schritt 340 durch. Im Schritt 340 berechnet der Mikrocomputer 12 die für eine 30CA-Drehung der Kurbelwelle 30 von einem vorgegebenen Kurbelwinkel aus erforderliche Zeit auf der Basis der bei der Verarbeitung des Schritts 160 gemäß 5 erhaltenen Zeit, d. h., wenn der Steuerablauf nach Beendigung der Initialisierung der vorstehend beschriebenen Variable ”i” zuerst auf den Schritt 340 übergeht, erneuert der Mikrocomputer 12 die vorstehend beschriebene Variable ”toff”, indem dieser Variablen ”toff” der Wert ”t30next[0]” hinzuaddiert wird, wobei der Wert ”t30next[0]” die für eine 30CA-Drehung der Kurbelwelle 30 von dem derzeitigen Kurbelwinkel aus erforderliche Zeitdauer darstellt. Wenn der Mikrocomputer 12 die nächste Verarbeitung des Schritts 340 ausführt, erneuert der Mikrocomputer 12 die Variable ”toff”, indem dieser Variablen ”toff” der Wert ”t30next[1]” hinzuaddiert wird, wobei der Wert ”t30next[1]” eine Zeitdauer darstellt, die für eine 30CA-Drehung der Kurbelwelle 30 von einem in Bezug auf den derzeitigen Kurbelwinkel um 30CA verzögerten Kurbelwinkel aus erforderlich ist. Bei jeder Erneuerung der vorstehend beschriebenen Variablen ”toff” subtrahiert der Mikrocomputer 12 somit 30CA von dem Wert der Differenz ”thdelta”. Der Mikrocomputer 12 führt anschließend die Verarbeitung der folgenden Schritte 350 und 370 durch und kehrt sodann zum Schritt 330 zurück. Hierbei wiederholt der Mikrocomputer 12 die Verarbeitung des Schritts 340 in Form dieser zirkulierenden Berechnungen, bis die verbleibende Differenz ”thdelta” kleiner als 30CA wird.
Wenn die verbleibende Differenz ”thdelta” kleiner als 30CA ist (d. h., wenn im Schritt 330 das Ergebnis JA erhalten wird), führt der Mikrocomputer 12 die Verarbeitung des Schritts 360 durch. Im Schritt 360 berechnet der Mikrocomputer 12 den Wert der Variablen ”toff” für den verbleibenden Kurbelwinkelbereich, der in dem Schritt 340 nicht verarbeitet worden ist, d. h., der Mikrocomputer 12 bildet eine dem verbleibenden Kurbelwinkelbereich entsprechende Zeit auf der Basis der im Schritt 160 gemäß 5 berechneten Zeit ”t30next[i]”, indem eine lineare Interpolation auf der Basis einer für eine diesen verbleibenden Kurbelwinkelbereich einschließende 30CA-Drehung der Kurbelwelle 30 erforderlichen Zeitdauer eingeführt wird. Der Mikrocomputer 12 erneuert die Variable ”toff”, indem den interpolierten Daten (d. h., t30next[i] × thdelta/30CA) dieser Wert ”toff” hinzuaddiert wird. Bei der Berechnung der Bedarfszeit im Schritt 340 oder im Schritt 360, die die Kurbelwelle 30 für eine Drehung von dem derzeitigen Kurbelwinkel bis zu dem den Zündzeitpunkt angebenden Kurbelwinkel benötigt, verwendet der Mikrocomputer 12 die Prädiktionszeit ”t30next[i]” gemäß 5, die die Daten enthält, die dem den Zündzeitpunkt angebenden Kurbelwinkel entsprechen.
Im Schritt 360 betrachtet der Mikrocomputer 12 den Wert von ”thdelta” als 0CA. Nach Beendigung der Verarbeitung des Schritts 360 führt der Mikrocomputer 12 die Verarbeitung eines Schritts 350 aus, in dem die Variable ”i” um 1 erhöht wird. Sodann führt der Mikrocomputer 12 die Verarbeitung des Schritts 370 durch, bei dem der Mikrocomputer 12 überprüft, ob die verbleibende Differenz ”thdelta” größer als 0CA ist oder nicht. Wenn die verbleibende Differenz ”thdelta” größer als 0CA ist (d. h., wenn im Schritt 370 das Ergebnis JA erhalten wird), kehrt der Mikrocomputer 12 zu der Verarbeitung des Schritt 330 zurück. Wenn dagegen die verbleibende Differenz ”thdelta” nicht größer als 0CA ist (d. h., wenn im Schritt 370 das Ergebnis NEIN erhalten wird), beendet der Mikrocomputer 12 dieses Unterprogramm und kehrt zu der Verarbeitung des Schritts 400 gemäß 4 zurück.
Im Schritt 400 berechnet der Mikrocomputer 12 einen Stromzuführungs-Startzeitpunkt ”ton” auf der Basis des im Schritt 300 berechneten Zündzeitpunktes. 7 zeigt die Verarbeitung des Schritts 400. Wie 7 zu entnehmen ist, berechnet der Mikrocomputer im Schritt 410 den Stromzuführungs-Startzeitpunkt ”ton” durch Subtraktion einer Stromzuführungszeit von der vorstehend beschriebenen Variablen ”toff”, wobei ”toff” eine Zeitdauer darstellt, die die Kurbelwelle 30 für eine Drehbewegung von dem derzeitigen Kurbelwinkel zu dem den Zündzeitpunkt angebenden Kurbelwinkel benötigt, wie dies unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm gemäß 6 beschrieben worden ist.
Nach der Beendigung der Verarbeitung des Schritts 400 führt der Mikrocomputer 12 die Verarbeitung eines Schritts 500 gemäß 4 durch. Im Schritt 500 setzt der Mikrocomputer 12 Zeitgeber für den im Schritt 400 berechneten Stromzuführungs-Startzeitpunkt ”ton” und den im Schritt 300 berechneten Zündzeitpunkt.
8 zeigt Signalverläufe der von dem Mikrocomputer 12 gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung durchgeführten Zündwinkelsteuerung bzw. Zündzeitpunkt-Steuerung. In 8 sind unter (a) ein Kurbelwinkelsignal, unter (b) das Berechnungsergebnis eines Zündausgangssignals und unter (c) ein der Zündspule zugeführter Strom dargestellt. Hierbei wird in 8 davon ausgegangen, dass die Kurbelwelle 30 periodische Drehzahländerungen zeigt. Die Stromzuführungszeit beträgt 3,5 ms, während der Zündzeitpunkt auf ”BTDC 25” eingestellt ist.
Wenn der derzeitige Kurbelwinkel durch ”BTDC 70” gegeben ist, stellt der Mikrocomputer 12 den Zündzeitpunkt und den Stromzuführungs-Startzeitpunkt in der in Verbindung mit 4 beschriebenen Weise ein. In diesem Fall ist ”t30” durch 4,9 ms gegeben. Wie in Verbindung mit 5 beschrieben, stellt ”t30” eine Zeitdauer dar, die für eine Drehung der Kurbelwelle 30 von BTDC 100 bis BTDC 70 erforderlich ist, die einer im derzeitigen Zyklus gemessenen 30CA-Drehung entspricht. Außerdem fallen die Werte von ”Verhältnis[23]” und ”Verhältnis[22]” auf Grund von periodisch auftretenden Drehbewegungsänderungen unterschiedlich aus und ergeben sich jeweils zu 1,04 (= 5,1:4,9) bzw. 1,02 (= 5,2:5,1).
Die Einstellung des Zündzeitpunkts lässt sich daher auf folgende Weise erhalten: 4,9 × 1,04 + (15/30) × 4,9 × 1,04 × 1,02 ≈ 7,695 ms
Außerdem lässt sich der Stromzuführungs-Startzeitpunkt in folgender Weise erhalten: 7,695 – 3,5 = 4,195 ms
Die Prädiktionszeit für die Drehung der Kurbelwelle 30, die zur Berechnung des Stromzuführungs-Startzeitpunkts und des Zündzeitpunkts Verwendung findet, entspricht im wesentlichen der tatsächlichen Zeit. Für die Stromzuführungszeit ist daher keine Toleranz erforderlich. Der Mikrocomputer 12 kann somit einen geeigneten Energie- bzw. Stromzuführungsbetrag dahingehend einstellen, dass die Ausgangsspannung der Zündspule FC für die Zündsteuerung einer entsprechenden Zündkerze FP optimiert wird. Ohne Verwendung eines Reglers kann somit der Mikrocomputer 12 den über die Zündspule FC fließenden Strom mit einer Dauer einstellen, die innerhalb einer erforderlichen Stromimpulsdauer liegt. Auf diese Weise lässt sich die Wärmeerzeugung in der elektronischen Steuereinrichtung 10 verringern.
Insbesondere führt bei diesem Ausführungsbeispiel der Mikrocomputer 12 diese Berechnungen nicht erneut bei dem Kurbelwinkel ”BTDC 40” durch, nachdem der Stromzuführungsvorgang eingesetzt hat, wenn der Mikrocomputer 12 die Verarbeitung des Schritts 210 gemäß
4 ausführt. Demzufolge wird die auf einen geeigneten Wert eingestellte Stromzuführungszeit nicht erneuert. Der Mikrocomputer 12 kann somit den über die Zündspule FC fließenden Strom auf der Basis einer vorher eingestellten Stromzuführungszeit genau auf einen gewünschten Wert steuern, sodass ein geeigneter Energie- bzw. Stromzuführungsbetrag erhalten wird.
Außerdem kann der Mikrocomputer 12 den Zündzeitpunkt in der vorstehend beschriebenen Weise durch Prädiktion einer für eine 30CA-Drehung der Kurbelwelle 30 erforderlichen Zeitdauer genau berechnen, wobei der Stromzuführungszeit Priorität eingeräumt wird, sodass diese Berechnung genau durchgeführt werden kann.
9 zeigt die Verarbeitung, die der Mikrocomputer 12 zur Berechnung der bei der Verarbeitung gemäß 7 verwendeten Stromzuführungszeit ausführt. Die Verarbeitung gemäß 9 wird in vorgegebenen Zeitintervallen (von z. B. 25 ms) im Mikrocomputer 12 wiederholt. Hierbei leitet der Mikrocomputer 12 eine Stromzuführungszeit unter Bezugnahme auf ein Kennfeld auf der Basis eines Messwertes des Batteriespannungssensors 20 und eines Messwertes der Zündspulentemperatur ab. Die hierbei festgelegte Stromzuführungszeit entspricht einem Energie- oder Stromzuführungsbetrag. Die von der Zündspule FC erzeugte Spannung stellt hierbei einen bevorzugten Wert für die Steuerung der Zündkerze FP dar.
Zur Einstellung der Stromzuführungszeit für die Zündspule FC auf einen geeigneten Wert führt der Mikrocomputer 12 die nachstehend beschriebene Verarbeitung zur Berechnung der Temperatur der Zündspule FC durch.
Bei diesem Ausführungsbeispiel berechnet der Mikrocomputer 12 einen Änderungsbetrag der Temperatur der Zündspule FC in der Zeitdauer vom vorherigen Berechnungszeitpunkt zum derzeitigen Berechnungszeitpunkt unter Bezugnahme auf Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine. Hierbei berechnet der Mikrocomputer 12 die vorliegende Temperatur der Zündspule FC auf der Basis des berechneten Änderungsbetrags und der vorherigen Temperatur der Zündspule FC, d. h., der Mikrocomputer 12 berechnet den Temperaturänderungsbetrag der Zündspule FC unter Berücksichtigung des Umstandes, dass sich die Temperatur der Zündspule FC in Abhängigkeit von der von der Zündspule erzeugten Wärme, der aus der Umgebung aufgenommenen Wärme und der in die Umgebung abgegebenen Wärme verändert.
10 zeigt den von dem Mikrocomputer 12 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgeführten Verarbeitungsablauf zur Berechnung der Temperatur der Zündspule FC. Der Mikrocomputer 12 führt diese Verarbeitung in vorgegebenen Zeitintervallen durch.
Zunächst berechnet der Mikrocomputer 12 in einem Schritt 400 einen durch die von der Zündspule FC erzeugte Wärme hervorgerufenen Temperaturänderungsbetrag ΔT1 der Zündspule FC auf der Basis einer vorher berechneten Temperatur T(n – 1) der Zündspule FC und der Drehzahl der Brennkraftmaschine. Dieser Temperaturänderungsbetrag stellt bei dem Ablaufdiagramm gemäß 10 einen Änderungsbetrag der Temperatur in der Zeitdauer von dem vorherigen Verarbeitungszyklus bis zum derzeitigen Verarbeitungszyklus dar. Die von der Zündspule FC erzeugte Wärmemenge wird hierbei durch den Betrag des der Zündspule FC zugeführten Stroms sowie durch den Widerstandswert der Zündspule FC ausgedrückt. Der Mikrocomputer 12 berechnet dann den Temperaturänderungsbetrag ΔT1 unter Berücksichtigung dieser Beziehung.
Im einzelnen greift der Mikrocomputer 12 hierbei auf das in 11A dargestellte Kennfeld zurück, das eine Beziehung zwischen der Drehzahl der Brennkraftmaschine und dem Temperaturanstieg der Zündspule FC wiedergibt. Der Mikrocomputer 12 berechnet unter Bezugnahme auf dieses Kennfeld einen Basis-Temperaturanstieg. Der Betrag des der Zündspule FC während eines vollständigen Verarbeitungszyklus zugeführten Stroms wird hierbei durch das Produkt des Betrags des der Zündspule FC für eine Zündung (d. h., einen Zündvorgang) zugeführten Stroms und der Gesamtanzahl von Zündungen während eines vollständigen Verarbeitungszyklus ausgedrückt.
Der Betrag des der Zündspule FC bei jeder Zündwinkelsteuerung (Zündzeitpunktsteuerung) zugeführten Stroms kann hierbei auf einen zulässigen Strombereich verringert werden, wobei der Energie- bzw. Stromzuführungsbetrag für die Zündspule FC bei jeder Zündwinkelsteuerung im wesentlichen konstant ist und die Gesamtzahl von Zündungen in Relation zu der Drehzahl der Brennkraftmaschine steht.
Bei konstantem Widerstandswert der Zündspule FC kann somit der Mikrocomputer 12 den Betrag des Temperaturanstiegs der Zündspule FC auf der Basis der Drehzahl der Brennkraftmaschine berechnen. 11A zeigt einen Basisbetrag des Temperaturanstiegs der Zündspule FC in Relation zu der Drehzahl der Brennkraftmaschine unter der Bedingung, dass der Widerstandswert der Zündspule FC einen vorgegebenen Wert aufweist. Das Kennfeld gemäß 11A kann hierbei auf der Basis von experimentell gewonnenen Daten erstellt werden.
Der Mikrocomputer 12 kann einen zum Berechnungszeitpunkt oder in der Nähe des Berechnungszeitpunkts des Rechenwertes T(n – 1) berechneten Drehzahlwert erhalten, dessen Berechnung auf dem von dem Kurbelwinkelsensor 22 erhaltenen Messwert beruht. Hierbei kann in Bezug auf den hinsichtlich des derzeitigen Verarbeitungszyklus nächsten vorherigen Berechnungszeitpunkt ein Abtastzeitpunkt eingestellt werden, der näher bei dem derzeitigen Verarbeitungszyklus liegt. Wenn die berechnete Drehzahl der Brennkraftmaschine nicht mit den Kennfelddaten gemäß 11A übereinstimmt, kann der Mikrocomputer 12 einen geeigneten Basis-Temperaturanstiegsbetrag durch Vornahme der in 11B veranschaulichten Interpolation bilden.
Darüber hinaus kann der Mikrocomputer 12 ein in 12A veranschaulichtes Kennfeld verwenden, das eine Beziehung zwischen der Temperatur der Zündspule FC und einem Korrekturkoeffizienten zur Korrektur des auf der Basis des Kennfeldes gemäß 11A erhaltenen Rechenergebnisses festlegt. Der Korrekturkoeffizient ist hierbei ein Faktor, der die Änderung des auf der Basis der Beziehung gemäß 11A bestimmten Temperaturanstiegsbetrags in Abhängigkeit von einer Abweichung des Widerstandswerts der Zündspule FC von dem vorstehend beschriebenen vorgegebenen Wert wiedergibt. Da sich der Widerstandswert der Zündspule FC in Abhängigkeit von der Temperatur der Zündspule FC verändert, wird bei diesem Ausführungsbeispiel unter Berücksichtigung dieses Umstandes die Beziehung zwischen der Temperatur der Zündspule FC und dem Korrekturkoeffizienten festgelegt. Dieses Kennfeld kann auf der Basis von experimentell gewonnenen Daten erstellt werden.
Der Mikrocomputer 12 berechnet einen geeigneten Korrekturkoeffizienten unter Bezugnahme auf dieses Kennfeld auf der Basis des vorherigen Rechenwertes T(n – 1). Wenn der vorherige Rechenwert T(n – 1) nicht mit den Kennfelddaten gemäß 12A übereinstimmt, kann der Mikrocomputer 12 einen geeigneten Korrekturkoeffizienten durch Vornahme einer in 12B veranschaulichten Interpolation bilden.
Der Mikrocomputer 12 multipliziert sodann den Basis-Temperaturanstiegsbetrag mit dem Korrekturkoeffizienten, um den durch die von der Zündspule FC erzeugte Wärme verursachten Temperaturänderungsbetrag ΔT1 der Zündspule FC zu erhalten.
In einem Schritt 410 gemäß 10 berechnet der Mikrocomputer 12 sodann einen durch die von der Brennkraftmaschine abgegebene Wärme verursachten Temperaturänderungsbetrag ΔT2 der Zündspule FC auf der Basis der vorher berechneten Temperatur T(n – 1) der Zündspule FC und der Kühlwasser- bzw. Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine. Dieser Temperaturänderungsbetrag stellt den Änderungsbetrag der Temperatur in der Zeitdauer von dem vorherigen Verarbeitungszyklus bis zum derzeitigen Verarbeitungszyklus des Ablaufdiagramms gemäß 10 dar. Die über die Brennkraftmaschine aufgenommene Wärmemenge ist der Differenz zwischen der Temperatur der Brennkraftmaschine und der Temperatur der Zündspule proportional. Bei diesem Ausführungsbeispiel verwendet der Mikrocomputer 12 eine Maschinentemperatur, die zu einem dichter bei dem derzeitigen Verarbeitungszyklus liegenden Abtastzeitpunkt gemessen wird und auf einem von dem Wassertemperatursensor 21 erhaltenen Messwert beruht. Der Mikrocomputer 12 multipliziert zur Berechnung des Temperaturänderungsbetrags ΔT2 einen Wärmeaufnahmekoeffizienten mit der Differenz ”Kühlwassertemperatur – vorheriger Rechenwert T(n – 1)”. Hierbei kann in Bezug auf den hinsichtlich des derzeitigen Verarbeitungszyklus nächsten vorherigen Abtastzeitpunkt ein dichter bei dem derzeitigen Verarbeitungszyklus liegender Abtastzeitpunkt eingestellt werden. Der Wärmeaufnahmekoeffizient kann hierbei auf der Basis von experimentell gewonnenen Daten erstellt werden.
In einem nächsten Schritt 420 berechnet der Mikrocomputer 12 einen durch die an die Umgebung abgegebene Wärme verursachten Temperaturänderungsbetrag ΔT3 der Zündspule FC auf der Basis der vorher berechneten Temperatur T(n – 1) der Zündspule FC und der Ansauglufttemperatur der Brennkraftmaschine.
Dieser Temperaturänderungsbetrag stellt den Änderungsbetrag der Temperatur in der Zeitdauer von dem vorherigen Verarbeitungszyklus bis zum derzeitigen Verarbeitungszyklus des Ablaufdiagramms gemäß 10 dar. Die an die Umgebung bzw. den Außenbereich abgegebene Wärmemenge ist der Differenz zwischen der Umgebungslufttemperatur und der Temperatur der Zündspule FC proportional. Bei diesem Ausführungsbeispiel verwendet der Mikrocomputer 12 eine Umgebungslufttemperatur, die zu einem dichter bei dem derzeitigen Verarbeitungszyklus gelegenen Abtastzeitpunkt gemessen wird und auf einem von dem Ansaugluft-Temperatursensor 23 erhaltenen Messwert beruht. Der Mikrocomputer 12 multipliziert zur Berechnung des Temperaturänderungsbetrags ΔT3 einen Wärmeabgabekoeffizienten mit der Differenz ”Umgebungslufttemperatur – vorheriger Rechenwert T(n – 1)”. Hierbei kann in Bezug auf die hinsichtlich des derzeitigen Verarbeitungszyklus nächstgelegene vorherige Abtastzeit eine dichter bei dem derzeitigen Abtastzyklus liegende Abtastzeit festgelegt werden.
Der Wärmeabgabekoeffizient verändert sich jedoch in Abhängigkeit von der Luftströmung (Wind) im Bereich der Zündspule FC. Bei diesem Ausführungsbeispiel stellt somit der Mikrocomputer 12 einen variablen Wärmeabgabekoeffizienten ein, der in Abhängigkeit von der Luftströmung (Wind) im Bereich der Zündspule FC veränderbar ist.
Im einzelnen verwendet der Mikrocomputer 12 hierbei eine Wind- oder Luftgeschwindigkeit, die bei einem näher bei dem derzeitigen Verarbeitungszyklus gelegenen Abtastzeitpunkt gemessen und auf der Basis des Messwertes des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 24 erhalten wird. Hierbei kann in Bezug auf die hinsichtlich des derzeitigen Verarbeitungszyklus nächstgelegene vorherige Abtastzeit eine näher bei dem derzeitigen Verarbeitungszyklus liegende Abtastzeit festgelegt werden. 13A zeigt ein Kennfeld, das eine Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Wärmeabgabekoeffizienten veranschaulicht. Der Mikrocomputer 12 berechnet einen geeigneten Wärmeabgabekoeffizienten unter Bezugnahme auf dieses Kennfeld auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit, die in Relation zu der Wind- bzw. Luftgeschwindigkeit in der Nähe der Zündspule FC steht. Dieses Kennfeld kann auf der Basis von experimentell gewonnenen Daten erstellt werden. Wenn die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 24 ermittelte Fahrzeuggeschwindigkeit nicht mit den Kennfelddaten gemäß 13A übereinstimmt, kann der Mikrocomputer 12 einen geeigneten Korrekturkoeffizienten durch Vornahme einer in 13B veranschaulichten Interpolation bilden.
In einem Schritt 430 addiert der Mikrocomputer 12 sodann die Änderungsbeträge ΔT1, ΔT2 und ΔT3 und addiert zu dieser Summe den vorherigen Rechenwert T(n – 1) hinzu, um die derzeitig berechnete Temperatur T(n) der Zündspule FC zu erhalten.
Sodann beendet der Mikrocomputer 12 diesen Verarbeitungsablauf.
Gemäß dem Verarbeitungsablauf nach 10 kann der Mikrocomputer 12 somit aufeinanderfolgend die Temperatur der Zündspule FC in sequentiellen Verarbeitungszyklen berechnen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel verwendet der Mikrocomputer 12 einen Anfangswert T(0) der Zündspulentemperatur im ersten Verarbeitungszyklus gemäß 10, nachdem der Zündschalter eingeschaltet ist.
14 zeigt einen Verarbeitungsablauf zur Ableitung der anfänglichen Zündspulentemperatur bei einem Start- bzw. Anlaufzustand der Brennkraftmaschine, der in Abhängigkeit von dem Einschaltvorgang des Zündschalters vor dem Verarbeitungsablauf gemäß 10 ausgeführt wird.
Zunächst beurteilt der Mikrocomputer 12 in einem Schritt 500, ob die von dem Wassertemperatursensor 21 ermittelte derzeitige Kühlwassertemperatur höher als eine berechnete Temperatur (Sicherungsspeicherwert T(f)) der Zündspule FC ist.
Diese berechnete Temperatur (Sicherungsspeicherwert T(f)) der Zündspule FC stellt einen Wert dar, der vor Beendigung des Verarbeitungsablaufs gemäß 10 beim Abschaltvorgang des Zündschalters erhalten wird. Der Sicherungsspeicherwert T(f) wird in dem nichtflüchtigen Speicher 12m des Mikrocomputers 12 gemäß 1 zwischengespeichert. Der Mikrocomputer 12 führt diese Verarbeitung aus um zu überprüfen, ob nach einem Abstellen der Brennkraftmaschine eine ausreichende Zeitdauer vergangen ist, d. h., um zu überprüfen, ob zwischen der Zündspule FC und ihrer Umgebung ein thermischer Gleichgewichtszustand hergestellt ist.
Wenn die vorliegende Kühlwassertemperatur höher als die berechnete Temperatur (Sicherungsspeicherwert T(f)) der Zündspule FC ist (d. h., wenn im Schritt 500 das Ergebnis JA erhalten wird), berechnet der Mikrocomputer 12 die Temperatur der Zündspule FC im Rahmen der folgenden Schritte 510 bis 540.
In den aufeinanderfolgenden Schritten 510 bis 540 berechnet der Mikrocomputer 12 eine zwischen der Brennkraftmaschine und der Umgebungsluft ausgetauschte Wärmemenge, die einer Temperaturänderung der Zündspule FC in Relation zu dem Sicherungsspeicherwert T(f) entspricht.
Zunächst berechnet der Mikrocomputer 12 in einem Schritt 510 eine Differenz ΔCT zwischen dem in dem nichtflüchtigen Speicher 12m gespeicherten Sicherungsspeicherwert und einem neu erhaltenen Messwert der Kühlwassertemperatur, der die Temperatur der Brennkraftmaschine repräsentiert. Der nichtflüchtige Speicher 12m speichert diesen Sicherungsspeicherwert der Kühlwassertemperatur in Abhängigkeit von einem Abschaltvorgang des Zündschalters.
Weiterhin berechnet der Mikrocomputer 12 in einem Schritt 520 eine Differenz ΔAT zwischen dem in dem nichtflüchtigen Speicher 12m gespeicherten Sicherungsspeicherwert und einem neu erhaltenen Messwert der Ansauglufttemperatur, der die Umgebungstemperatur repräsentiert. Der nichtflüchtige Speicher 12m speichert diesen Sicherungsspeicherwert der Ansauglufttemperatur in Abhängigkeit von einem Abschaltvorgang des Zündschalters.
Sodann berechnet der Mikrocomputer 12 in einem Schritt 530 auf der Basis dieser Differenzen ΔCT und ΔAT einen Korrekturkoeffizienten, der zur Korrektur des Sicherungsspeicherwertes T(f) in Bezug auf die Temperatur der Zündspule FC dient.
In einem Schritt 540 berechnet der Mikrocomputer 12 sodann die Temperatur der Zündspule FC, indem dieser Korrekturkoeffizient mit dem Sicherungsspeicherwert T(f) multipliziert wird.
Im Rahmen der vorstehend beschriebenen Schritte 510 bis 540 berechnet der Mikrocomputer 12 somit die Temperaturänderung der Zündspule FC auf der Basis einer Änderung der Ansauglufttemperatur und einer Änderung der Kühlwassertemperatur, die in der Zeitdauer seit dem letzten Abstellen der Brennkraftmaschine bis zum derzeitigen Start- bzw. Anlaufvorgang der Brennkraftmaschine auftreten.
Vorzugsweise verwendet der Mikrocomputer 12 hierbei ein Kennfeld, das die Beziehung zwischen dem Korrekturkoeffizienten und den Differenzen ΔCT und ΔAT festlegt.
Dieses Kennfeld kann auf der Basis von experimentell gewonnenen Daten in Bezug auf die Beziehung zwischen den Temperaturänderungen der Ansaugluft, des Kühlwassers und der Zündspule in der Zeitdauer seit dem letzten Abstellen der Brennkraftmaschine bis zum derzeitigen Start- bzw. Anlaufvorgang der Brennkraftmaschine erstellt werden.
Wenn dagegen die vorliegende Kühlwassertemperatur nicht höher als die berechnete Temperatur (Sicherungsspeicherwert T(f)) der Zündspule FC ist, d. h., wenn im Schritt 500 das Ergebnis NEIN erhalten wird, führt der Mikrocomputer 12 die Verarbeitung eines Schritts 550 zur Berechnung der Temperatur der Zündspule FC aus. In diesem Fall trifft der Mikrocomputer 12 die Beurteilung, dass zwischen der Zündspule FC und ihrer die Brennkraftmaschine einschließenden Umgebung im wesentlichen ein thermischer Gleichgewichtszustand besteht. Der Mikrocomputer 12 berechnet somit die Temperatur der Zündspule FC auf der Basis der die derzeitige Temperatur der Brennkraftmaschine repräsentierenden Kühlwasser- bzw. Kühlmitteltemperatur und der die Umgebungstemperatur repräsentierenden Ansauglufttemperatur. Hierbei wird die Zündspulentemperatur vorzugsweise durch Berechnung eines gewichteten Mittelwertes der Kühlwassertemperatur und der Ansauglufttemperatur erhalten.
Nach Beendigung der Verarbeitung des Schritts 540 oder des Schritts 550 beendet der Mikrocomputer 12 sodann dieses Unterprogramm.
Auf diese Weise legt der Mikrocomputer 12 bei diesem Ausführungsbeispiel den die Anfangstemperaturbedingungen der Zündspule FC wiedergebenden vorgegebenen Wert entsprechend dem Verarbeitungsablauf gemäß 14 fest. Hierbei berechnet der Mikrocomputer 12 aufeinanderfolgend den Änderungsbetrag der Temperatur der Zündspule FC in der Zeitdauer zwischen den Verarbeitungszeiten des Verarbeitungsablaufs gemäß 10. Auf diese Weise kann der Mikrocomputer 12 die Temperatur der Zündspule FC genau berechnen.
Der Mikrocomputer 12 führt somit eine Zündungssteuerung in Bezug auf eine Stromzuführungszeit durch, die auf der Basis einer berechneten Temperatur der Zündspule FC festgelegt wird. Hierbei ist die Vorgabe einer großen Toleranz bei der Einstellung der Stromzuführungszeit nicht erforderlich, sodass eine geeignete Stromzuführungszeit innerhalb eines zulässigen Strombereichs eingestellt werden kann.
Auf diese Weise kann die Steuerung der elektrischen Energie- bzw. Stromzufuhr zu der Zündspule FC bei jeder Zündwinkelsteuerung (Zündzeitpunktsteuerung) stabilisiert werden, wobei der Mikrocomputer 12 die von der Zündspule FC erzeugte Wärmemenge im Schritt 400 gemäß 10 auf der Basis der Drehzahl der Brennkraftmaschine genau berechnen kann.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, bezieht sich dieses Ausführungsbeispiel auf eine Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine, die die einer Zündspule (FC) zugeführte elektrische Energie steuert, wobei ein Stromzuführungsbetrag auf der Basis eines Widerstandscharakteristikwertes der Zündspule bestimmt wird, der entweder den Widerstandswert der Zündspule FC oder eine mit dem Widerstandswert in Korrelation stehende physikalische Größe repräsentiert.
Bei diesem Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung werden ein vorgegebener Anfangswert des Widerstandscharakteristikwerts in Bezug zu Anfangsbedingungen eingestellt, ein Änderungsbetrag des Widerstandscharakteristikwerts in der Zeitdauer von einem vorherigen Berechnungszeitpunkt zum derzeitigen Berechnungszeitpunkt in Bezug zu Betriebszuständen der Brennkraftmaschine berechnet, und sodann der vorliegende Widerstandscharakteristikwert auf der Basis des berechneten Änderungsbetrags und des bei dem vorherigen Berechnungszeitpunkt erhaltenen Widerstandscharakteristikwerts berechnet.
Generell ändert sich der Widerstandswert der Zündspule FC in Abhängigkeit von der Zündspulentemperatur. Wenn somit die zugeführte Energiemenge bzw. der Betrag des zugeführten Stroms auf der Basis des Wertes der Widerstandscharakteristik der Zündspule FC bestimmt wird, ist eine geeignete Ermittlung der Änderung des Widerstandscharakteristikwerts der Zündspule FC anzustreben. Die Zündspulentemperatur ändert sich hierbei in Abhängigkeit von der von der Zündspule FC erzeugten Wärme, der aus der Umgebung aufgenommenen Wärme sowie der an die Umgebung abgegebenen Wärme.
Bei diesem Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung wird der Änderungsbetrag des Widerstandscharakteristikwerts während der Zeitdauer von dem vorherigen Berechnungszeitpunkt zu dem derzeitigen Berechnungszeitpunkt auf der Basis von Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine berechnet. Hierbei wird bei diesem Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung der derzeitige Widerstandscharakteristikwert erhalten, indem der berechnete Änderungsbetrag des Widerstandscharakteristikwerts zu einem vorherigen Widerstandscharakteristikwert hinzuaddiert wird. Durch dieses Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung wird somit eine sukzessive und genaue Berechnung des Widerstandscharakteristikwerts ermöglicht, der sich vorübergehend in Abhängigkeit von den jeweiligen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine verändert. Auf diese Weise ist eine geeignete Steuerung der der Zündspule FC zugeführten elektrischen Energiemenge bzw. des Betrages des der Zündspule FC zugeführten elektrischen Stroms erzielbar.
Bei diesem Ausführungsbeispiel stellt der Widerstandscharakteristikwert die Temperatur der Zündspule FC dar. Die Steuereinrichtung kann somit eine einfache Berechnung der Temperaturänderung der Zündspule FC auf der Basis der Wärmeerzeugung der Zündspule FC, der aus der Umgebung aufgenommenen Wärme sowie der an die Umgebung abgegebenen Wärme durchführen, was zu einem einfachen Verarbeitungsablauf bei der Stromversorgungssteuerung führt, sodass die Zündspulentemperatur auf einfache Weise direkt gemessen werden kann.
Außerdem berechnet die Steuereinrichtung bei diesem Ausführungsbeispiel den Änderungsbetrag des bei dem vorherigen Berechnungszeitpunkt erhaltenen Widerstandscharakteristikwerts in Verbindung mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine.
Die von der Zündspule FC erzeugte Wärme stellt einen der Hauptfaktoren dar, die eine Änderung des Widerstandscharakteristikwerts der Zündspule FC zur Folge haben. Die von der Zündspule FC erzeugte Wärme ist hierbei dem Quadrat des der Zündspule FC zugeführten elektrischen Stroms sowie dem Widerstandswert der Zündspule FC proportional, d. h., die von der Zündspule FC erzeugte Wärmemenge ist dem Produkt dieser Werte proportional.
Der für einen Zündvorgang der Zündanlage bzw. Zündvorrichtung erforderliche Betrag der Stromzufuhr sollte innerhalb eines zulässigen Strombereiches liegen. Hierbei ist die der Zündspule FC zugeführte elektrische Energie- oder Leistungsmenge bzw. der Betrag des der Zündspule FC zugeführten Stroms der Anzahl von Zündvorgängen proportional, d. h., der Betrag der Strom- oder Energiezufuhr steht in einer Korrelation mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine.
Bei diesem Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung wird daher der Änderungsbetrag des Widerstandscharakteristikwerts in Bezug auf den zu einem vorherigen Berechnungszeitpunkt erhaltenen Widerstandscharakteristikwert und die Drehzahl der Brennkraftmaschine berechnet. Auf diese Weise ist eine geeignete Berechnung des durch die von der Zündspule FC erzeugte Wärme verursachten Änderungsbetrages des Widerstandscharakteristikwerts erzielbar.
Weiterhin wird bei diesem Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung der Änderungsbetrag auf der Basis der Differenz zwischen dem bei dem vorherigen Berechnungszeitpunkt erhaltenen Widerstandscharakteristikwert und der Temperatur der Brennkraftmaschine berechnet, die hierbei in der gleichen Dimension ausgedrückt sind.
Ein Temperaturanstieg der Zündspule FC, der durch die über die Brennkraftmaschine aufgenommene Wärme verursacht wird, stellt ebenfalls einen der Hauptfaktoren dar, die zu einer Änderung des Widerstandscharakteristikwerts der Zündspule FC führen. Die von der Zündspule FC aufgenommene Wärmemenge ist hierbei der Temperaturdifferenz zwischen der Brennkraftmaschine und der Zündspule FC proportional, wobei der Widerstandswert der Zündspule FC in einer Korrelation zu der Zündspulentemperatur steht. Die von der Zündspule FC aufgenommene Wärmemenge ist daher der Differenz zwischen der Temperatur der Brennkraftmaschine und dem Widerstandscharakteristikwert proportional, wenn sie in der gleichen Dimension ausgedrückt werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung wird der durch die über die Brennkraftmaschine aufgenommene Wärme während der Zeitdauer von dem vorherigen Berechnungszeitpunkt zum derzeitigen Berechnungszeitpunkt verursachte Änderungsbetrag des Widerstandscharakteristikwerts in geeigneter Weise berechnet, d. h., die Steuereinrichtung berechnet den Änderungsbetrag des Widerstandscharakteristikwerts auf der Basis der Differenz zwischen dem zum vorherigen Berechnungszeitpunkt erhaltenen Widerstandscharakteristikwert und der Temperatur der Brennkraftmaschine, die in der gleichen Dimension ausgedrückt sind.
Wenn der Widerstandscharakteristikwert von der Zündspulentemperatur gebildet wird, kann der Änderungsbetrag der Zündspulentemperatur in der Zeitdauer vom vorherigen Berechnungszeitpunkt zum derzeitigen Berechnungszeitpunkt auf der Basis der Differenz zwischen der Temperatur der Brennkraftmaschine und der bei dem vorherigen Berechnungszeitpunkt erhaltenen Zündspulentemperatur berechnet werden.
Weiterhin wird bei diesem Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung der Änderungsbetrag auf der Basis der Differenz zwischen dem zum vorherigen Berechnungszeitpunkt erhaltenen Widerstandscharakteristikwert und der Umgebungstemperatur der Zündspule FC berechnet, die in der gleichen Dimension ausgedrückt sind.
Die aus der Umgebung aufgenommene oder an die Umgebung abgegebene Wärme der Zündspule FC stellt ebenfalls einen der Hauptfaktoren dar, die zu einer Änderung des Widerstandscharakteristikwerts der Zündspule FC führen. Die aus der Umgebung aufgenommene oder an die Umgebung abgegebene Wärmemenge ist hierbei der Differenz zwischen der Umgebungstemperatur und der Zündspulentemperatur proportional, wobei der Widerstandswert der Zündspule FC in einer Korrelation zu der Zündspulentemperatur steht. Die aus der Umgebung aufgenommene oder an die Umgebung abgegebene Wärmemenge ist daher der Differenz zwischen der Umgebungstemperatur und dem Widerstandscharakteristikwert proportional, wenn diese in der gleichen Dimension ausgedrückt sind.
Bei diesem Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung wird der auf der in der Zeitdauer von dem vorherigen Berechnungszeitpunkt zum derzeitigen Berechnungszeitpunkt aufgenommenen und abgegebenen Wärmemenge beruhende Änderungsbetrag des Widerstandscharakteristikwerts auf der Basis der Differenz zwischen dem bei dem vorherigen Berechnungszeitpunkt erhaltenen Widerstandscharakteristikwert und der Umgebungstemperatur der Zündspule FC in geeigneter Weise berechnet.
Wenn der Widerstandscharakteristikwert von der Zündspulentemperatur gebildet wird, kann der Änderungsbetrag der Zündspulentemperatur in der Zeitdauer von dem vorherigen Berechnungszeitpunkt zum derzeitigen Berechnungszeitpunkt auf der Basis der Differenz zwischen der Umgebungstemperatur und der bei dem vorherigen Berechnungszeitpunkt erhaltenen Zündspulentemperatur berechnet werden.
Außerdem wird bei diesem Ausführungsbeispiel die Temperatur der Brennkraftmaschine in Form der Temperatur des in der Brennkraftmaschine fließenden Kühlwassers bzw. Kühlmittels erfasst. Die Brennkraftmaschine ist bereits mit einem Wassertemperatursensor ausgestattet, der die Temperatur des in der Brennkraftmaschine fließenden Kühlwassers bzw. Kühlmittels feststellt. Die Kühlwassertemperatur bzw. Kühlmitteltemperatur repräsentiert daher in geeigneter Weise die Temperatur der Brennkraftmaschine.
Bei diesem Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung wird daher die abgegebene Wärmemenge in zweckmäßiger Weise berechnet, indem die Temperatur der Brennkraftmaschine in Form der Temperatur des Kühlmittels bzw. Kühlwassers ermittelt wird, sodass keine zusätzliche Messeinrichtung erforderlich ist.
Außerdem wird bei diesem Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung die Umgebungstemperatur der Zündspule FC in Form der Ansauglufttemperatur der Brennkraftmaschine ermittelt.
Die Brennkraftmaschine ist bereits mit einem Ansaugluft-Temperatursensor zur Ermittlung der Ansauglufttemperatur der Brennkraftmaschine ausgestattet, sodass die Ansauglufttemperatur in geeigneter Weise die Umgebungstemperatur der Zündspule FC repräsentiert.
Bei diesem Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung wird somit die zwischen der Zündspule FC und ihrer Umgebung ausgetauschte Wärmemenge in geeigneter Weise berechnet, indem die Umgebungstemperatur der Zündspule FC in Form der Ansauglufttemperatur der Brennkraftmaschine ermittelt wird, sodass keine zusätzliche Messeinrichtung erforderlich ist.
Weiterhin wird bei diesem Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung der Änderungsbetrag des Widerstandscharakteristikwerts durch Multiplikation eines auf die Fahrgeschwindigkeit eines mit der Brennkraftmaschine ausgestatteten Fahrzeugs bezogenen Koeffizienten mit der Differenz zwischen dem bei dem vorherigen Berechnungszeitpunkt erhaltenen Widerstandscharakteristikwert und der Umgebungstemperatur der Zündspule berechnet, die hierbei in der gleichen Dimension ausgedrückt sind.
Die von der Zündspule FC an ihre Umgebung abgegebene Wärmemenge ändert sich in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit der Luft im Bereich der Zündspule FC. Weiterhin ist ein mit der Brennkraftmaschine ausgestattetes Kraftfahrzeug bereits mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor zur Ermittlung der Fahrgeschwindigkeit dieses Fahrzeugs versehen. Die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentiert daher in geeigneter Weise die Strömungsgeschwindigkeit der die Zündspule FC umgebenden Luft.
Bei diesem Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung wird daher die von der Zündspule FC an ihre Umgebung abgegebene Wärmemenge in zweckmäßiger Weise berechnet, indem ein die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs wiedergebender Koeffizient Verwendung findet, sodass keine zusätzliche Messeinrichtung erforderlich ist.
Darüber hinaus wird bei diesem Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung ein vorgegebener Anfangswert des Widerstandscharakteristikwerts auf der Basis der Temperatur der Brennkraftmaschine und/oder der Umgebungslufttemperatur bei einem Start- oder Anlaufzustand der Brennkraftmaschine bestimmt.
Wenn sich die Brennkraftmaschine im abgestellten Zustand bzw. Stillstand befindet, ändert sich nämlich der Widerstandscharakteristikwert der Zündspule FC in Abhängigkeit von der über die Brennkraftmaschine aufgenommenen Wärme und der an die Umgebungsluft abgegebenen Wärme. Die über die Brennkraftmaschine aufgenommene Wärmemenge hängt hierbei von der Temperatur der Brennkraftmaschine ab, während die an die Umgebungsluft abgegebene Wärmemenge von der Umgebungslufttemperatur abhängt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung erfolgt daher eine genaue Berechnung des Anfangswertes des Widerstandscharakteristikwerts in Bezug auf eine Temperaturänderung der Zündspule FC im abgestellten Zustand bzw. Stillstand der Brennkraftmaschine unter Verwendung der Temperatur der Brennkraftmaschine und/oder der Umgebungslufttemperatur.
Weiterhin wird bei diesem Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung der vorgegebene Wert in Bezug auf den Widerstandscharakteristikwert bestimmt, wenn die Kühlmitteltemperatur bei einem Startzustand der Brennkraftmaschine höher als die dem Widerstandscharakteristikwert entsprechende Temperatur der Zündspule im abgestellten Zustand der Brennkraftmaschine ist.
Wenn nämlich eine relativ kurze Zeitdauer nach einem Abstellen der Brennkraftmaschine vergangen ist, kann die vorliegende Kühlwassertemperatur höher als die Zündspulentemperatur sein. Die Zündspule und ihre Umgebung befinden sich dann nicht in einem thermischen Gleichgewichtszustand. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung wird daher der Widerstandscharakteristikwert in einem Start- oder Anlaufzustand der Brennkraftmaschine in Bezug auf die Änderung des Widerstandscharakteristikwerts berechnet, die nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von der Temperaturänderung der Zündspule FC auftritt. Auf diese Weise kann die Steuereinrichtung eine genaue Berechnung des Widerstandscharakteristikwerts durchführen.
Außerdem beziehen sich die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele auf eine weitere Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine, die die einer Zündspule zugeführte elektrische Energie steuert, indem ein Stromzuführungsbetrag auf der Basis der Temperatur der Zündspule bestimmt wird, wobei die Steuereinrichtung die Temperatur der Zündspule auf der Basis zumindest einer Wärmemenge aus der von der von der Zündspule erzeugten Wärmemenge, der von der Zündspule aufgenommenen Wärmemenge und der von der Zündspule abgegebenen Wärmemenge gebildeten Gruppe berechnet, die in Abhängigkeit von Betriebszuständen der Brennkraftmaschine berechnete Wärmemengen darstellen.
Die Zündspulentemperatur ändert sich im wesentlichen in Abhängigkeit von der von der Zündspule FC erzeugten Wärme, der aus der Umgebung aufgenommenen Wärme sowie der an die Umgebung abgegebenen Wärme.
Bei diesem Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung wird somit sukzessiv die in Abhängigkeit von den jeweiligen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine veränderliche Zündspulentemperatur genau berechnet, indem die Zündspulentemperatur auf der Basis von zumindest einer der Wärmemengen aus der von der von der Zündspule FC erzeugten Wärmemenge, der von der Zündspule FC aufgenommenen Wärmemenge und der von der Zündspule FC abgegebenen Wärmemenge gebildeten Gruppe berechnet wird. Auf diese Weise kann die Steuereinrichtung eine geeignete Steuerung der der Zündspule FC zugeführten elektrischen Energie bzw. des der Zündspule FC zugeführten elektrischen Stroms durchführen.
Darüber hinaus berechnet die Steuereinrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Bedarfszeit, die die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine für eine Drehbewegung von einem derzeitigen Kurbelwinkel zu einem dem Zündzeitpunkt entsprechenden festgelegten Kurbelwinkel benötigt, indem eine Prädiktion einer Beziehung zwischen Zeiten, die die Kurbelwelle für eine Drehbewegung über vor und nach dem derzeitigen Kurbelwinkel angeordnete aufeinanderfolgende Winkelbereiche benötigt, auf der Basis von Messergebnissen in Bezug auf Zeiten getroffen wird, die die Kurbelwelle für eine Drehbewegung über aufeinanderfolgende Winkelbereiche benötigt, die vor und nach einem vorhergehenden Kurbelwinkel angeordnet sind, der in Bezug auf den derzeitigen Kurbelwinkel um einen vorgegebenen Betrag voreilt.
Die Steuereinrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann somit eine genaue Berechnung der Bedarfszeit unter Berücksichtigung von auf verschiedenen Faktoren beruhenden Drehzahlschwankungen der Kurbelwelle vornehmen. Hierdurch kann die bei der Einstellung der Stromzuführungsdauer erforderliche Toleranz verringert und die Stromzuführungsdauer damit zuverlässig in dem zulässigen Strombereich gehalten werden. Demzufolge kann der Widerstandscharakteristikwert genau berechnet und ein geeigneter Betrag der Energie- bzw. Stromzufuhr erhalten werden.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, sind mit Hilfe dieser Ausführungsbeispiele folgende Vorteile erzielbar:

(1) Die Steuereinrichtung kann den Temperaturänderungsbetrag der Zündspule FC in der Zeitdauer vom vorherigen Berechnungszeitpunkt zum derzeitigen Berechnungszeitpunkt auf der Basis von Betriebszuständen der Brennkraftmaschine berechnen. Auf diese Weise kann die Steuereinrichtung sukzessiv die Temperatur der Zündspule FC genau berechnen, die sich vorübergehend bzw. kurzzeitig in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine verändert.
(2) Die Steuereinrichtung kann den durch die von der Zündspule FC erzeugte Wärme verursachten Temperaturänderungsbetrag auf der Basis der Drehzahl der Brennkraftmaschine und der vorher berechneten Temperatur T(n – 1) der Zündspule FC genau berechnen.
(3) Die Steuereinrichtung leitet den durch die von der Zündspule FC erzeugte Wärme verursachten Temperaturanstiegsbetrag unter Bezugnahme auf die eindimensionalen Kennfelder gemäß den 11A und 12A ab. Die Verwendung dieser eindimensionalen Kennfelder führt zu einer effektiven Verringerung der Kennfelddaten im Vergleich zu einem Fall, bei dem die Steuereinrichtung ein zweidimensionales Kennfeld verwendet, das eine Beziehung zwischen der Drehzahl der Brennkraftmaschine, der vorher berechneten Temperatur T(n – 1) und dem Temperaturanstiegsbetrag der Zündspule FC festlegt.
(4) Die Steuereinrichtung kann den durch aufgenommene Wärme verursachten Temperaturänderungsbetrag der Zündspule FC auf der Basis der Differenz zwischen der Kühlwassertemperatur und der vorher berechneten Temperatur T(n – 1) der Zündspule FC genau berechnen.
(5) Die Steuereinrichtung kann den durch abgegebene Wärme verursachten Temperaturänderungsbetrag der Zündspule FC auf der Basis der Differenz zwischen der Ansauglufttemperatur und der vorher berechneten Temperatur T(n – 1) der Zündspule FC genau berechnen.
(6) Die Steuereinrichtung kann den durch abgegebene Wärme verursachten Temperaturänderungsbetrag der Zündspule FC unter Verwendung eines Wärmeabgabekoeffizienten genau berechnen, der in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit variabel eingestellt wird.
(7) Die Steuereinrichtung kann die Anfangstemperatur der Zündspule FC auf der Basis der Kühlwassertemperatur und der Ansauglufttemperatur beim Einschalten des Zündschalters zur Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine berechnen. Auf diese Weise kann die Steuereinrichtung die Temperatur der Zündspule FC bei einem Start- oder Anlaufvorgang genau berechnen.
(8) Die Steuereinrichtung kann die Art der Berechnung der Temperatur der Zündspule FC bei einem Start- oder Anlaufvorgang in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Beurteilung verändern, ob eine ausreichende Zeitdauer nach einem Abstellen bzw. Stillstand der Brennkraftmaschine vergangen ist, d. h., ob zwischen der Zündspule FC und ihrer Umgebung ein thermischer Gleichgewichtszustand besteht. Auf diese Weise kann die Steuereinrichtung die Temperatur der Zündspule FC bei einem Start- oder Anlaufvorgang genau berechnen.
(9) Die Steuereinrichtung berechnet eine Bedarfszeit, die die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine für eine Drehung von dem derzeitigen Kurbelwinkel zu einem dem Zündzeitpunkt entsprechenden festgelegten Kurbelwinkel benötigt. Hierbei berechnet die Steuereinrichtung die Bedarfszeit, indem sie eine Prädiktion einer Beziehung zwischen Zeiten, die die Kurbelwelle für eine Drehung über vor und nach dem derzeitigen Kurbelwinkel angeordnete aufeinanderfolgende Winkelbereiche benötigt, auf der Basis von Messergebnissen in Bezug zu Zeiten trifft, die die Kurbelwelle für eine Drehung über aufeinanderfolgende Winkelbereiche benötigt, die vor und nach einem vorhergehenden Kurbelwinkel angeordnet sind, der dem derzeitigen Kurbelwinkel um einen vorgegebenen Betrag voreilt. Auf diese Weise kann die Steuereinrichtung die Bedarfszeit unter Berücksichtigung von auf verschiedenen Faktoren beruhenden Drehzahlschwankungen der Kurbelwelle genau berechnen.
(10) Der Mikrocomputer 12 nimmt keine erneute Berechnung der Einstellung des Zündzeitpunkts oder dergleichen nach dem Einsetzen des Stromzuführungsvorgangs vor, d. h., die in Form eines geeigneten Wertes eingestellte Stromzuführungszeit wird nicht erneuert oder verändert. Auf diese Weise kann der Mikrocomputer 12 den über die Zündspule FC fließenden Strom mit einer Stromzuführungszeit genau steuern, die zur Erzielung eines geeigneten Stromzuführungsbetrages eingestellt ist.

Weitere Ausführungsbeispiele
Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel kann in der nachstehend näher beschriebenen Weise modifiziert werden.
Der durch die von der Zündspule erzeugte Wärme verursachte Temperaturänderungsbetrag kann auch ohne Verwendung der Kennfelder gemäß den 11A und 12A berechnet werden.
So können z. B. ein Kennfeld, das eine Beziehung zwischen der Drehzahl der Brennkraftmaschine und dem Stromzuführungsbetrag festlegt, sowie ein Kennfeld verwendet werden, das eine Beziehung zwischen der Zündspulentemperatur und dem Widerstandswert der Zündspule festlegt. In diesem Fall kann der durch die von der Zündspule erzeugte Wärme bewirkte Temperaturänderungsbetrag durch Multiplikation des Quadrates des Stromzuführungsbetrages mit dem Widerstandswert berechnet werden.
Das Verfahren zur Berechnung des durch die über die Brennkraftmaschine aufgenommene Wärme herbeigeführten Temperaturänderungsbetrages ist nicht auf die im Rahmen des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels offenbarte Berechnung beschränkt. So ist z. B. die physikalische Größe, die die Temperatur der Brennkraftmaschine repräsentiert, nicht auf die Kühlwasser- bzw. Kühlmitteltemperatur beschränkt.
Das Verfahren zur Berechnung des durch die an die Umgebung abgegebene Wärme herbeigeführten Temperaturänderungsbetrags ist ebenfalls nicht auf die im Rahmen des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels offenbarte Berechnung beschränkt. So kann z. B. ein zweidimensionales Kennfeld verwendet werden, das eine Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Ansauglufttemperatur und dem durch die an die Umgebung abgegebene Wärme bewirkten Temperaturänderungsbetrag der Zündspule festlegt.
Die Steuereinrichtung berechnet die Bedarfszeit, die die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine für eine Drehung von dem derzeitigen Kurbelwinkel zu einem dem Zündzeitpunkt entsprechenden festgelegten Kurbelwinkel benötigt. Hierbei berechnet die Steuereinrichtung die Bedarfszeit, indem sie eine Prädiktion einer Beziehung zwischen Zeiten, die die Kurbelwelle für eine Drehung über vor und nach dem derzeitigen Kurbelwinkel angeordnete aufeinanderfolgende Winkelbereiche benötigt, auf der Basis von Messergebnissen in Bezug auf Zeiten trifft, die die Kurbelwelle für eine Drehung über aufeinanderfolgende Winkelbereiche benötigt, die vor und nach einem vorhergehenden Kurbelwinkel angeordnet sind, der in Bezug auf den derzeitigen Kurbelwinkel um einen vorgegebenen Betrag voreilt. Das Verfahren zur Berechnung der Bedarfszeit ist jedoch nicht auf die im Rahmen des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels offenbarte Berechnung beschränkt.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel berechnet die Steuereinrichtung den Temperaturänderungsbetrag der Zündspule in der Zeitdauer von dem vorherigen Berechnungszeitpunkt zum derzeitigen Berechnungszeitpunkt. Es ist jedoch nicht erforderlich, die vorher berechnete Temperatur der Zündspule zu verwenden, d. h., der Temperaturänderungsbetrag der Zündspule in der Zeitdauer von dem vorherigen Berechnungszeitpunkt zum derzeitigen Berechnungszeitpunkt kann auch auf der Basis einer geeigneten vorherigen Temperatur der Zündspule berechnet werden.
Das Verfahren zur Berechnung des Temperaturänderungsbetrags der Zündspule in der Zeitdauer von dem vorherigen Berechnungszeitpunkt zum derzeitigen Berechnungszeitpunkt ist nicht auf die im Rahmen des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels offenbarte Berechnung beschränkt.
Wenn z. B. die Zündspule FC in den Zylinderkopf CH gemäß 2 eingebettet ist, gelangt die Zündspule FC in keinen direkten Kontakt mit der Umgebungsluft. In einem solchen Fall kann die Verarbeitung des Schritts 420 gemäß 10 entfallen.
Wenn ferner die von der Zündspule erzeugte Wärme vernachlässigbar ist, kann auch die Verarbeitung des Schritts 400 gemäß 10 entfallen.
Das Verfahren zur Einstellung des den Anfangszustand der Zündspule wiedergebenden vorgegebenen Wertes ist nicht auf die im Rahmen des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels offenbarte Berechnung beschränkt. Wenn z. B. die Zündspule FC in den Zylinderkopf CH gemäß 2 eingebettet ist, gelangt die Zündspule FC in keinen direkten Kontakt mit der Umgebungsluft. In einem solchen Fall kann der den Anfangszustand der Zündspule wiedergebende vorgegebene Wert nur auf der Basis der Kühlwasser- bzw. Kühlmitteltemperatur festgelegt bzw. eingestellt werden.
Der Widerstandscharakteristikwert der Zündspule repräsentiert entweder den Widerstandswert der Zündspule oder eine physikalische Größe, die mit diesem Widerstandswert in Korrelation steht. In diesem Zusammenhang ist der Widerstandscharakteristikwert der Zündspule jedoch nicht auf die Temperatur der Zündspule beschränkt. Wenn der Widerstandscharakteristikwert der Zündspule z. B. von dem Widerstandswert der Zündspule gebildet wird, kann bei der Berechnung des durch die aufgenommene Wärme bewirkten Temperaturänderungsbetrags der Zündspule die Differenz zwischen der Temperatur der Brennkraftmaschine und dem Widerstandswert der Zündspule verwendet werden, wenn sie in der gleichen Dimension ausgedrückt sind.
Im übrigen ist die Brennkraftmaschine nicht auf eine 4-Zylinder-Brennkraftmaschine beschränkt.
Wie vorstehend beschrieben, berechnet der Mikrocomputer 12 in einem Schritt 400 einen durch die von der Zündspule FC erzeugte Wärme bewirkten Temperaturänderungsbetrag ΔT1 der Zündspule FC auf der Basis einer vorher berechneten Temperatur T(n – 1) der Zündspule FC und der Drehzahl der Brennkraftmaschine. In einem Schritt 410 berechnet der Mikrocomputer 12 einen durch die über die Brennkraftmaschine aufgenommene Wärme bewirkten Temperaturänderungsbetrag ΔT2 der Zündspule FC auf der Basis der vorher berechneten Temperatur T(n – 1) der Zündspule FC und der Kühlwasser- bzw. Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine. In einem Schritt 420 berechnet der Mikrocomputer 12 eine durch die an die Umgebung abgegebene Wärme bewirkten Temperaturänderungsbetrag ΔT3 der Zündspule FC auf der Basis der vorher berechneten Temperatur T(n – 1) der Zündspule FC und der Ansauglufttemperatur der Brennkraftmaschine. Sodann berechnet der Mikrocomputer 12 in einem Schritt 430 auf der Basis dieser Änderungsbeträge ΔT1, ΔT2 und ΔT3 die derzeit vorliegende Zündspulentemperatur T(n).

Claims

Steuerungsgerät für eine Brennkraftmaschine, die die einer Zündspule zugeführte elektrische Energie steuert, wobei ein Stromzuführungsbetrag auf der Basis eines Widerstandscharakteristikwertes der Zündspule bestimmt wird, der entweder den Widerstandswert der Zündspule oder eine mit dem Widerstandswert in Korrelation stehende physikalische Größe repräsentiert, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur der Zündspule als ein Index des Widerstandscharakteristikwerts verwendet wird und ein vorgegebener Anfangswert des Widerstandscharakteristikwerts in Bezug auf Anfangsbedingungen eingestellt wird, nach der Einstellung ein Änderungsbetrag der Temperatur der Zündspule in der Zeitdauer von einem vorherigen Berechnungszeitpunkt zu einem derzeitigen Berechnungszeitpunkt unter Berücksichtigung eines Temperaturänderungsbetrags berechnet wird, der durch eine von der Zündspule nach außen freigegebene Wärme verursacht wird, und die Berechnung des Temperaturänderungsbetrags, der durch eine von der Zündspule nach außen freigegebene Wärme verursacht wird, ausgeführt wird, indem ein Koeffizient, der in Abhängigkeit eines zu der Zündspule strömenden Windes variabel eingestellt wird, mit einer Differenz zwischen der Temperatur der Zündspule, die bei dem vorherigen Berechnungszeitpunkt erhalten wird, und einer Umgebungstemperatur der Zündspule multipliziert wird.
Steuerungsgerät für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei der Koeffizient, der in Abhängigkeit eines zu der Zündspule strömenden Windes variabel eingestellt wird, auf der Grundlage einer Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs, in das die Brennkraftmaschine eingebaut ist, variabel eingestellt wird.
Steuerungsgerät für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Umgebungstemperatur der Zündspule als eine Temperatur einer Ansaugluft, die in die Brennkraftmaschine eingeführt wird, erfasst wird.
Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine, die die einer Zündspule zugeführte elektrische Energie steuert, wobei ein Stromzuführungsbetrag auf der Basis eines Widerstandscharakteristikwertes der Zündspule bestimmt wird, der entweder den Widerstandswert der Zündspule oder eine mit dem Widerstandswert in Korrelation stehende physikalische Größe repräsentiert, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorgegebener Anfangswert des Widerstandscharakteristikwerts in Bezug auf Anfangsbedingungen eingestellt wird, die auf einer Kraftmaschinentemperatur und/oder einer Außenlufttemperatur bei einer Startbedingung der Brennkraftmaschine beruhen, der vorbestimmte Anfangswert in Bezug auf den Widerstandscharakteristikwert eingestellt wird, wenn eine Kühlwassertemperatur in der Startbedingung der Kraftmaschine höher ist als eine Temperatur der Zündspule, die dem Widerstandscharakteristikwert in einer gestoppten Bedingung der Kraftmaschine entspricht, nachdem der vorgegebene Wert eingestellt ist, ein Änderungsbetrag des Widerstandscharakteristikwerts in der Zeitdauer von einem vorherigen Berechnungszeitpunkt zu einem derzeitigen Berechnungszeitpunkt in Abhängigkeit von Betriebszuständen der Kraftmaschine berechnet wird, und ein derzeitiger Widerstandscharakteristikwert auf der Grundlage des berechneten Änderungsbetrags und des Widerstandscharakteristikwerts berechnet wird, der bei dem vorherigen Berechnungszeitpunkt erhalten wird.
Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, wobei der Widerstandscharakteristikwert die Temperatur der Zündspule darstellt.
Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Änderungsbetrag einen Wert darstellt, der auf der Basis des bei dem vorherigen Berechnungszeitpunkt erhaltenen Widerstandscharakteristikwerts und der Drehzahl der Brennkraftmaschine berechnet wird.
Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach zumindest einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei der Änderungsbetrag einen Wert darstellt, der auf der Basis der Differenz zwischen dem bei dem vorherigen Berechnungszeitpunkt erhaltenen Widerstandscharakteristikwert und der Temperatur der Brennkraftmaschine berechnet wird, die hierbei in der gleichen Dimension ausgedrückt sind.
Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach zumindest einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei der Änderungsbetrag einen Wert umfasst, der auf der Basis der Differenz zwischen dem bei dem vorherigen Berechnungszeitpunkt erhaltenen Widerstandscharakteristikwert und der Umgebungstemperatur der Zündspule berechnet wird, die hierbei in der gleichen Dimension ausgedrückt sind.
Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, wobei die Temperatur der Brennkraftmaschine in Form der Temperatur des in der Brennkraftmaschine fließenden Kühlmittels (21) ermittelt wird.
Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungstemperatur der Zündspule in Form der Ansauglufttemperatur (23) der Brennkraftmaschine ermittelt wird.
Steuerungsgerät für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 8 oder 10, wobei die Berechnung des Änderungsbetrags des Widerstandscharakteristikwerts, der auf einer Differenz zwischen dem bei dem vorherigen Berechnungszeitpunkt erhaltenen Widerstandscharakteristikwert und einer Umgebungstemperatur der Zündspule beruht, die unter Verwendung der gleichen Dimension ausgedrückt werden, ausgeführt wird, indem ein Koeffizient, der in Abhängigkeit von einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs eingestellt ist, in die die Brennkraftmaschine eingebaut ist, mit der Differenz zwischen dem Widerstandscharakteristikwert und der Umgebungstemperatur, die unter Verwendung der gleichen Dimension ausgedrückt werden, multipliziert wird.
Steuerungsgerät für eine Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Steuereinrichtung (12) eine Bedarfszeit berechnet, die eine Kurbelwelle (30) der Brennkraftmaschine für eine Drehbewegung von einem derzeitigen Kurbelwinkel zu einem dem Zündzeitpunkt entsprechenden festgelegten Kurbelwinkel benötigt, wodurch der Zündzeitpunkt bei dem festgelegten Kurbelwinkel gesteuert wird, und die Steuereinrichtung eine Einrichtung zur Berechnung der Bedarfszeit umfasst, indem eine Prädiktion einer relativen Beziehung zwischen Zeiten, die die Kurbelwelle für eine Drehung über vor und nach dem derzeitigen Kurbelwinkel angeordneten aufeinanderfolgenden Winkelbereichen benötigt, auf der Grundlage von Messergebnissen in Bezug auf Zeiten getroffen wird, die die Kurbelwelle für eine Drehung über aufeinanderfolgende Winkelbereiche benötigt, die vor und nach einem vorhergehenden Kurbelwinkel angeordnet sind, der in Bezug auf den derzeitigen Kurbelwinkel um einen vorgegebenen Betrag voreilt.