DE19918664A1

DE19918664A1 - Verfahren zur Zündsynchronisation

Info

Publication number: DE19918664A1
Application number: DE19918664A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Nehse
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1999-04-24
Filing date: 1999-04-24
Publication date: 2000-11-02
Also published as: WO2000065219A1; JP2002543328A; EP1173667B1; ES2215634T3; DE50005997D1; US6536410B1; EP1173667A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zündsynchronisation bei einem Verbrennungsmotor mit einem Kurbelwellengeber sowie einer Einrichtung zur Laufruheerkennung. DOLLAR A Zur Einsparung eines Nockenwellengebers wird ein Zündsynchronisationsverfahren vorgeschlagen, bei dem nach dem Starten des Fahrzeugs zumindest in einem Zylinder eine Zündung bei allen oberen Totpunkten (OTs) erfolgt, wobei alle 720 DEG Kurbelwellenwinkel eine Verschiebung des Zündzeitpunktes um einen bestimmten Wert durchgeführt wird, über die Laufruheerkennung die Auswirkung der Zündzeitpunktverstellung erfaßt wird und eine Zündung im Bereich des oberen Totpunktes, in dem die Verschiebung des Zündzeitpunktes erfolgt, angenommen wird, wenn sich die Laufruhe über einen vorgegebenen Grenzwert ändert, oder eine Zündung im Bereich des oberen Totpunktes, in dem keine Verschiebung des Zündzeitpunktes erfolgt, angenommen wird, wenn sich die Laufruhe nicht über einen vorgegebenen Grenzwert ändert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zündsynchronisation bei einem Ver brennungsmotor mit einem Kurbelwellengeber sowie einer Einrichtung zur Laufruheerkennung.

Bei einem Viertaktmotor umfaßt das Arbeitsspiel die Vorgänge Ansaugen, Verdichten, Arbeiten und Ausstoßen, wobei sich jeder Zylinder zweimal auf- und abwärts bewegt und dabei in zwei oberen Totpunkten (OT) und zwei unteren Totpunkten (UT) zum Stillstand kommt. Die Kurbelwelle führt also bei einem Arbeitsspiel zwei Umdrehungen aus, die Nockenwelle eine Um drehung. Die Zündung des in einen Zylinder verbrachten Gas-Brennstoff- Gemisches erfolgt bei einem oberen Totpunkt, in dem das Gemisch gerade verdichtet ist. Hier spricht man vom Zünd-OT (ZOT). Demgegenüber gibt es noch einen Überschneidungs-OT (ÜOT), bei dem beim Übergang vom Aus stoßen zum Ansaugen sowohl die Einlaß- als auch die Auslaßventile geöff net sind.

Beim Einsatz eines Kurbelwellengebers kann man feststellen, wann ein obe rer Totpunkt vorliegt. Allerdings läßt sich nicht ohne weiteres feststellen, ob dies der Zünd-OT oder der Überschneidungs-OT ist. Zur Unterscheidung dieser oberen Totpunkte setzt man herkömmlich einen Nockenwellengeber ein, der den Zünd-OT anzeigt.

Ohne einen solchen Nockenwellengeber mußte man bisher Zündungen so wohl im Zündungs-OT als auch im Überschneidungs-OT durchführen. Über dies kann ohne eine genaue Unterscheidung von Zünd-OT und Überschnei dungs-OT keine voll-sequentielle Zylinder-Einspritzung realisiert werden.

Nachteilig bei einer Zündung bei beiden OT's sind eine geringere Laufruhe, ein höherer Verbrauch, größere Emissionen, ein größerer Zündkerzenver schleiß und ein sogenanntes "Auspuffpatschen".

Bei der Verwendung eines separaten Nockenwellengebers dagegen sind zusätzliche Kosten für den Geber bzw. das Geberrad und die weitere Peri pherie notwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Zündsynchronisation anzu geben, bei dem ohne einen Nockenwellengeber der Zünd-OT bestimmt wer den kann.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Demgemäß wird unmittelbar nach dem Starten zumindest in einem Zylinder eine Zündung bei allen oberen Totpunkten (OT) durchgeführt, wobei bei be stimmten OT's, insbesondere bei jedem zweiten OT, also alle 720°Kurbel wellenwinkel, eine Verschiebung des Zündzeitpunktes erfolgt. Je nachdem, ob bei dem oberen Totpunkt (OT), bei dem die Zündzeitpunktverschiebung durchgeführt wird, tatsächlich das Luft-Brennstoffgemisch gezündet wird, oder aber beim einem um 360° verschobenen Kurbelwellenwinkel, ist eine Minderung der indizierten Arbeit im jeweiligen Zylinder festzustellen.

Eine solche Minderung der indizierten Arbeit kann mittels einer Einrichtung zur Laufruheerkennung festgestellt werden. Ist durch die Zündwinkelver schiebung nun eine Auswirkung in der Laufruhe zu erkennen, so hat die Verschiebung des Zündzeitpunktes in dem oberen Totpunkt stattgefunden, in dem tatsächlich eine Zündung des Luft-Brennstoffgemisches erfolgt. Än dert sich die Laufruhe durch die Zündzeitpunktverschiebung jedoch im we sentlichen nicht, so erfolgte die Zündung im Überschneidungs-OT.

Vorzugsweise wird als Zündwinkelverschiebung eine Rücknahme des Zünd winkels gewählt.

Überdies kann man zur weiteren Absicherung und Überprüfung des Ergeb nisses der Zündsynchronisation eine Gegenprüfung in der Weise versuchen, daß die Zündzeitpunktverschiebung jeweils um 360° versetzt wird. Bei einer richtig funktionierenden Zündzeitsynchronisation muß dann eine Laufruhe änderung eintreten, wenn vorher keine Änderung der Laufruhe vorlag oder umgekehrt muß eine normale Laufruhe vorliegen, wenn vor dem Gegen check eine große Laufunruhe vorhanden war.

Alternativ kann zur Gegenprüfung auch die Zündung in anderen Zylindern, vorzugsweise entsprechend deren Zündfolge, getestet werden.

Wurde der Zündungs-OT in seiner Position zur Kurbelwelle festgestellt, so kann zum normalen Betrieb mit Einfachzündung nur im ZOT übergegangen werden. Zusätzlich ist es vorteilhaft in diesem Zusammenhang auch auf eine voll-sequentielle Einspritzung umzuschalten.

Insgesamt bietet das vorliegende Verfahren eine einfache und kostengünsti ge Lösung für eine wirkungsvolle Zündsynchronisation. Insbesondere kön nen die Kosten für einen Nockenwellengeber und eine dazugehörige Peri pherie eingespart werden, ohne daß auf eine Einfachzündung oder einen Betrieb in voll-sequentiellem Modus verzichtet werden muß.

Die Erfindung wird nachfolgend - auch im Hinblick auf weitere Vorteile und Merkmale - anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Bezug auf die bei liegenden Zeichnungen näher beschrieben. Die Zeichnungen zeigen in Fig. 1 ein Diagramm in Abhängigkeit eines Kurbelwellenwinkels, an hand dem die Zündwinkelverschiebung bei einem Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung näher erläutert wird,

Fig. 2 ein bekanntes Steuerdiagramm eines Otto-Viertaktmotors,

Fig. 3 eine Teilschnittdarstellung eines bekannten Kurbelwellengebers und

Fig. 4 ein Diagramm mit einem Impulsverlauf für Drehzahl und Kur belwellenstellung bei einem Kurbelwellengeber nach Fig. 3.

Das an sich bekannte Arbeitsspiel eines Viertakt-Ottomotors läßt sich aus dem Steurdiagramm in Fig. 2 einfach entnehmen, in der die Öffnungs- und Schließzeiten des Einlaß- und Auslaßventile als Winkel in Grad Kurbelwel lenumdrehungen aufgenommen sind. Der Ansaugtakt wird begrenzt von den Ereignissen "Einlaßventil öffnet" (Eö) und "Einlaßventil schließt" (Es). Der Verdichtungstakt wird begrenzt von den Ereignissen "Einlaßventil schließt" (Es) und dem oberen Totpunkt (OT). Der Arbeitstakt wird begrenzt durch den eben genannten OT und dem Ereignis "Auslaßventil öffnet" (Aö). Der Aus stoßtakt schließlich wird begrenzt durch die Ereignisse "Auslaßventil öffnet" und "Auslaßventil schließt" (As). Beim Ansaug- und Ausstoßtakt findet eine Überschneidung der Öffnungszeiten von Einlaß- und Auslaßventil statt.

Während eines Arbeitsspiels führt die Kurbelwelle zwei vollständige Umdre hungen durch, wobei jeder Zylinder zwei obere (OT) und zwei untere Tot punkte (UT) durchläuft. Etwa 0° bis 40° vor dem oberen Totpunkt (OT), bei dem verdichtet worden ist, erfolgt die tatsächliche Zündung eines in dem entsprechenden Zylinder eingebrachten Luft-Brennstoffgemisches. Dies ist der Zündungs-OT (ZOT). Hingegen bezeichnet man den OT im Übergangs bereich vom Ausstoßen zum Ansaugen als Überschneidungs-OT (ÜOT).

Die Stellung der Kurbelwelle kann man beispielsweise mit einem Kurbelwel lengeber ermitteln. Eine Teilansicht eines bekannten Kurbelwellengebers ist in Fig. 3 dargestellt. An der (nicht dargestellten) Kurbelwelle ist ein Geberrad 10 angeordnet, welches Fahnen 12 und eine Bezugsmarke 14 aufweist. Ein dem Geberrad gegenüberliegender Sensor, bestehend aus einem Weichei senkern 20, einer Wicklung 22 und einem Dauermagnet 24, ist in einem Ge häuse 26 aufgenommen, das an einem Motorgehäuse 30 befestigt ist.

Bei einer Drehung der Kurbelwelle erzeugt der oben beschriebene Indukti onsgeber ein Signal, welches einen in Fig. 4 dargestellten Spannungsverlauf über die Zeit t besitzt. Bei jeder Kurbelwellenumdrehung wird die Bezugs marke 14 einmal überfahren, so daß die Drehzahl und die Kurbelwellenstel lung während einer Umdrehung genau erfaßt werden können.

Mit dem vorliegend beschriebenen Kurbelwellengeber kann jedoch nicht er mittelt werden, ob man sich im Ansaug- oder im Arbeitstakt befindet. Zu die sem Zweck wurde bisher ein Nockenwellengeber eingesetzt.

Durch das vorliegende, erfindungsgemäße Verfahren kann man jedoch auf einen separaten Nockenwellengeber verzichten. Zur Initialisierung der Kur belwellenstellung wird zunächst in einem ersten Zeitraum nach dem Start des Verbrennungsmotors eine Zündung bei allen oberen Totpunkten (OT) durchgeführt.

In Fig. 1 sind die ersten 5 Kurbelwellenumdrehungen dargestellt. Dabei er folgt vorliegend bei den Kurbelwellenwinkeln 0°, 720° und 1440° eine nor male Zündung mit den aus einem Kennfeld vorgegebenen Zündwerten α₁. Alle 720° Kurbelwellenwinkel jedoch, also vorliegend bei den Kurbelwellen winkeln 360°, 1080° und 1800° wird der Zündwinkel um einen bestimmten Wert α zurückgenommen, so daß zu diesen Zündzeitpunkten eine Spätzün dung mit dem Zündwinkel α₁-α erfolgt.

Findet die Zündwinkelzurücknahme nunmehr bei einem oberen Totpunkt statt, bei dem tatsächlich ein Luft-Brennstoffgemisch in dem zu überprüfen den Zylinder entzündet wird, so ändert sich die Laufruhe. Findet die Zünd winkelzurücknahme hingegen bei einem oberen Totpunkt statt, bei dem kein verdichtetes Luft-Brennstoffgemisch vorliegt, also im ÜOT, so ändert sich die Laufruhe im wesentlichen nicht.

Eine Änderung der Laufruhe kann mit einer Einrichtung zur Laufruheerken nung bestimmt werden. Solche Laufruheerkennungseinrichtungen sind viel fach im Stand der Technik bekannt und werden vorliegend nicht näher be schrieben. Beispielsweise ist es jedoch möglich, das in Fig. 4 dargestellt Si gnal hinsichtlich seiner Umkehrpunkte zeitlich auszuwerten.

Insgesamt kann mit dem vorliegenden Verfahren bestimmt werden, ob ein oberer Totpunkt der Kurbelwelle ein Zünd-OT oder ein Überschneidungs-OT ist.

Hat man dies festgestellt, so kann man die Zündung auf eine Einfachzün dung beim ZOT, der dann bekannt ist, umschalten. Parallel kann dann auch auf eine voll-sequentielle Einspritzung in die Zylinder umgeschaltet werden.

Mit dem oben beschriebenen Verfahren ist es auf einfache Weise möglich, den Nockenwellengeber einzusparen, ohne daß man auf eine Einfachzün dung verzichten muß.

Claims

1. Verfahren zur Zündsynchronisation bei einem Verbrennungsmotor mit einem Kurbelwellengeber sowie einer Einrichtung zur Laufruheerkennung, gekennzeichnet mit den Schritten,
daß nach dem Starten des Fahrzeugs zumindest in einem Zylinder eine Zündung bei allen oberen Totpunkten (OT's) erfolgt, wobei bei bestimmten OT's eine Verschiebung des Zündzeitpunktes um einen bestimmten Wert durchgeführt wird,
daß über die Laufruheerkennung die Auswirkung der Zündzeitpunktverstel lung erfaßt wird und
daß ein Zünd-OT beim oberen Totpunkt, in dem die Verschiebung des Zündzeitpunktes erfolgt, angenommen wird, wenn sich die Laufruhe über ei nen vorgegebenen Grenzwert ändert, und ein Zünd-OT beim oberen Tot punkt, in dem keine Verschiebung des Zündzeitpunktes erfolgt, angenom men wird, wenn sich die Laufruhe nicht über einen vorgegebenen Grenzwert ändert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung des Zündzeitpunktes bei jedem zweiten OT, also alle 720° Kurbelwellenwinkel, vorgenommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Zündwinkelverschiebung eine Zündwinkelrücknahme durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ergebnisabsicherung die oberen Totpunkte (OT), bei denen eine Verschiebung des Zündzeitpunktes erfolgt, um jeweils 360° versetzt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, durch gekennzeichnet, daß nacheinander mehrere Zylinder gemäß der Zündfolge getestet werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Zündsynchronisation auf eine Einfachzündung und/oder eine vollsequentielle Einspritzung der Zylinder umgeschaltet wird.