DE3105857C2 - - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Schließzeitregelung von Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Zündanlagen mit Schließzeitregelung sind z. B. aus der DE-OS 27 11 894, 27 46 885, 27 01 968, 30 15 343 und aus der US-PS 40 41 912 bekannt. Weiterhin sind solche Schließzeitregelungen noch aus den nicht vorveröffentIich­ ten DE-OS 30 09 821 und DE-OS 30 09 822 bekannt. Bei diesen bekannten Zündanlagen wird der Beginn der auf einen Zündzeitpunkt folgenden Schließzeit in Abhängigkeit des primärseitigen Stromflusses durch die Zündspule geregelt. Der Strom wird hierbei als Spannungsabfall an einem Widerstand gemessen. Ist der Stromfluß zu groß, bzw. die Strom­ flußzeit zu lang, so wird der darauffolgende Schließzeitbeginn ver­ zögert, im umgekehrten Fall vorverlegt. Dies erfolgt bei den bekannten Zündanlagen kontinuierlich und in direkter Abhängigkeit von dem er­ reichten Stromfluß. Aus der nicht vorveröffentIichten DE-OS 31 12 023 ist weiterhin ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern des Er­ regungsintervaIles der Zündspule an einer Brennkraftmaschine aufge­ zeigt. Dort wird beim Erkennen einer Beschleunigung der Schließwinkel in vorgebbaren Schritten verlängert.

Ausgehend von dem aufgezeigten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Schließzeitregelung anzugeben, das ein verbessertes dynamisches Verhalten aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptan­ spruchs gelöst.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Schließzeitregelung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß auch bei starker Beschleunigung oder Verzögerung Zündaussetzer vermieden werden, ohne daß die Verlustleistung der Endstufe über das für einen statio­ nären Betrieb notwendige Maß hinaus erhöht werden muß. Auch bei ungünstigsten Betriebsbedingungen wird sehr rasch wieder eine optimale Schließzeit eingeregelt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß bei Überschreitung des Sollwerts über den Toleranzbereich hinaus die darauffolgende Schließzeit um einen festlegbaren Bruchteil des Zeitintervalls der Überschreitung verkürzt und bei Nichterreichen des Soll­ werts die darauffolgende Schließzeit um einen festen zeit­ lichen Betrag verlängert wird. Dieser zeitliche Betrag kann jedoch vorteilhaft auch von der Periodendauer und der maximal möglichen Beschleunigung abhängig sein, um eine Kompensation der Verhältnisse bei niedrigen und hohen Drehzahlen zu erreichen.

Der Toleranzbereich wird dabei vorteilhaft durch eine feste Zeitdauer ab dem Einsetzen einer Strombegrenzung des Zünd­ spulenstroms vorgegeben.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er­ läutert. Es zeigen Fig. 1 ein Schaltungsbeispiel des Aus­ führungsbeispiels, Fig. 2 ein Signaldiagramm zur Erläute­ rung der Wirkungsweise und Fig. 3 ein Schaltungsbeispiel zur periodendauerabhängigen Verlängerung einer darauffol­ genden Schließzeit.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine vorzugsweise mit der Kurbelwelle einer Brennkraftma­ schine verbundene Zündgeberanordnung 10 mit den Setzein­ gängen S eines Zählers 11 sowie eines Zwischenspeichers 12 verbunden. Die Zündgeberanordnung 10 kann einen nicht näher dargestellten Zündungsrechner zur Verstellung des Zündzeitpunkts in Abhängigkeit von Parametern der Brenn­ kraftmaschine enthalten.

Der Takteingang des Zählers 11 ist mit einer Zähltaktfre­ quenz f 1 beaufschlagt. Der Überlaufausgang CO ist sowohl mit dem Sperreingang E dieses Zählers 11, wie auch über einen Verstärker 13 mit dem Steuereingang eines elektro­ nischen Schalters 14 verbunden, dessen Schaltstrecke, ein Strommeßglied 15 sowie die Primärwicklung einer Zündspule 16 eine zwischen Masse und einer Versorgungsspannungsquelle geschaltete Reihenschaltung bilden. In den Sekundärstrom­ kreis der Zündspule 16 ist eine Zündkerze 17 geschaltet. Bei mehreren Zündkerzen kann in bekannter Weise eine mecha­ nische oder elektronische Hochspannungsverteilung vorge­ sehen sein. Der Meßwert bzw. Spannungsabfall an dem z. B. als Strommeßwiderstand ausgebildeten Strommeßglied 15 ist einer Grenzwerterkennungsstufe 18 zugeführt, die z. B. als Schmitt-Trigger ausgebildet sein kann. Der Spannungsab­ fall am Strommeßglied 15 wirkt ferner auf den Verstärker 13 zur Begrenzung des primärseitigen Stroms oberhalb der Ansprechschwelle der Grenzwerterkennungsstufe 18.

Der Ausgang der Grenzwerterkennungsstufe 18 ist weiterhin mit dem Rücksetzeingang R sowie mit dem Sperreingang E eines weiteren Zählers 19 verbunden, dessen Takteingang mit der halben Zähltaktfrequenz f 1/2 beaufschlagt ist. Die Zahlenausgänge des Zählers 19 sind über eine z. B. als Transmissionsgatter ausgebildete Torstufe 20 mit ersten Zahleneingängen eines Addierers 21 verbunden. Weiterhin sind die Zahlenausgänge des Zählers 19 einer als Deko­ dierer ausgebildeten Schwellwertstufe 22 zugeführt, deren Ausgang mit dem Steuereingang der Torstufe 20 verbunden ist. Ein z. B. durch feste Verdrahtung erzeugter konstanter Zahlenwert T ist über eine weitere Torstufe 23 weiteren Zahleneingängen mit negativer Bewertung des Addierers 21 zugeführt. Die Torstufe 23 wird über den Überlaufaus­ gang CO des Zählers 19 gesteuert. Die Zahlenausgänge des Addierers 21 sind mit Zahleneingängen des Zählers 11 sowie des Zwischenspeichers 12 verbunden, dessen Zahlenausgänge wiederum auf die Zahleneingänge des Addierers 21 rückge­ führt sind.

Die Wirkungsweise des in Fig. 1 dargestellten Ausführungs­ beispiels soll im folgenden anhand des in Fig. 2 dar­ gestellten Signaldiagramms erläutert werden. Die Zündgeber­ anordnung 10 erzeugt eine Signalfolge U 10, wobei jeweils eine Signalrückflanke den Zündzeitpunkt vorgibt. Das Tastver­ hältnis dieser Signalfolge ist daher nur dann von Bedeutung, wenn diese Signalfolge - z. B. wie beim eingangs angegebenen Stand der Technik - als Hilfsschließzeit Verwendung finden soll. Mit jeder Rückflanke eines solchen Signals U 10 wird der Zähler 11 auf den augenblicklich vorliegenden Ausgangs­ zahlenwert Z 21 des Addierers 21 gesetzt. Es erfolgt ein Abwärtszählvorgang, da die Sperrung des Zählers 11 durch das Überlaufsignal CO nunmehr beendet ist. Die Beendigung des Überlaufsignals CO des Zählers 11 mit dem Setzen bewirkt den Zündvorgang, da durch dieses Signal über den Verstärker 13 der elektronische Schalter 14 gesperrt wird. Der primär­ seitige Stromfluß Ip geht auf Null zurück. Erreicht der Zählerstand des Zählers 11 wiederum den Wert Null, so wird der Zähler 11 durch sein Überlaufsignal CO gesperrt und eine erneute Schließzeitphase des elektronischen Schalters 14 mit einem sich aufbauenden Stromfluß Ip(t) beginnt. Dieser Stromfluß geht jeweils nur bis zum Grenzwert Ig, der durch den Sollwert im Verstärker 13 vorgegeben ist. Das Ausgangssignal U 18 der Grenzwerterkennungsstufe 18 bewirkt kurz vor Erreichen von Ig die Aufhebung der Sper­ rung des Zählers 19, der mit der halben Frequenz des Zählers 11 aufwärts zu zählen beginnt. Mit der Rückflanke des Signals U 18 wird der Zähler 19 wieder rückgesetzt und gesperrt. Das zu diesem Zeitpunkt erzeugte Überlaufsignal U 19 am Überlaufausgang CO öffnet die Torstufe 23, so daß im Addierer 21 der Zahlenwert T subtrahiert wird. Diese Subtraktion findet somit nur dann statt, wenn im Zähler 19 kein Zählvorgang abläuft. Da die Torstufe 20 nur öff­ net, wenn im Zähler 19 der Schwellwert S 1 der Schwell­ wertstufe 22 überschritten wird, wird im Addierer 21 somit der Zahlenwert des Zählers 19 nur bei Überschrei­ tung dieses Schwellwerts S 1 zuaddiert. Weiterhin wird dem Addierer 21 immer der Zahlenwert des Zwischenspeichers 12 zuaddiert, wobei dieser Zahlenwert Z 12 jeweils den Aus­ gangszahlenwert des Addierers 21 der vorangegangenen Periode darstellt.

Zunächst werden die Verhältnisse anhand des ersten, in Fig. 2 dargestellten Zyklus bei Drehzahländerung inner­ halb eines vorgegebenen Toleranzbereichs erläutert. Der Toleranzbereich ist dadurch vorgegeben, daß im Zähler 19 der Schwellwert S 1 nicht erreicht wird. In diesem Fall bleibt die Torstufe 20 geschlossen, so daß der im Zähler 19 erreichte Zahlenwert den Addierer 21 nicht beeinflußt. Auch der Zahlenwert T bleibt außer Betracht, da während des Zählvorgangs im Zähler 19 die Torstufe 23 ebenfalls geschlossen ist. Sowohl der Zähler 11, wie auch der Zwi­ schenspeicher 12 übernimmt den Zahlenwert der Vorperiode, so daß durch den Zähler 11 wiederum dieselbe Offenzeit aus­ gezählt wird. Wenn sich die Drehzahlverhältnisse nicht ändern, so würde dies wiederum zur selben Schließzeit führen.

Im zweiten und dritten in Fig. 2 dargestellten Zyklus sind die Verhältnisse bei einer starken Verzögerung dar­ gestellt. Da sich hierdurch die Periodendauer verlängert, wird der Schwellwert S 1 durch den Zähler 19 zum Zeitpunkt t 1 überschritten. Die Torstufe 20 öffnet, und im Addierer 21 wird der jeweils aktuelle Zahlenwert des Zählers 19 zuaddiert. Der Zahlenwert T bleibt wiederum außer Betracht, da während des Zählvorgangs des Zählers 19 die Torstufe 23 geschlossen bleibt. Bei der nun folgenden Rückflanke eines Signals U 10 zum Zeitpunkt t 2 wird der Zähler 11 und der Zwischenspeicher 12 mit einem Wert geladen, der gegen­ über dem Wert der vorangegangenen Periode um den im Zähler 19 erreichten Zahlenwert erhöht ist. Da im Zähler 19 mit der halben Frequenz gezählt wird, bedeutet dies eine Verlängerung der Offenzeit um die halbe Zähldauer des Zählers 19, also um die halbe Zeit, in der die Strom­ begrenzung wirksam wurde. Ändern sich die Drehzahlver­ hältnisse nicht, so wird entsprechend die darauffolgende Schließzeit um die Hälfte dieser Strombegrenzungszeit verkürzt. Bei gleichbleibender Drehzahl nähert sich somit die Schließzeit wieder exponentiell dem Sollwert an. Wie schnell diese Annäherung erfolgen soll, kann z. B. durch die Wahl der Zähltaktfrequenz des Zählers 19 im Vergleich zur Zähltaktfrequenz f 1 des Zählers 11 vor­ gegeben werden. Die Verkürzung der Strombegrenzungs­ zeit erfolgt im Verhältnis der Zähltaktfrequenzen der Zähler 11 und 19.

Im vierten in Fig. 2 dargestellten Zyklus ist der Fall einer starken Beschleunigung dargestellt, bei der der vorgegebene Stromgrenzwert Ig durch den primärseitigen Stromfluß Ip nicht erreicht wird. Es kann demnach weder eine Strombegrenzung eintreten noch ein Zählvorgang im Zähler 19 erfolgen. Die Torstufe 23 bleibt dadurch geöff­ net, wodurch der mit der darauffolgenden Rückflanke eines Signals U 10 in den Zähler 11 und den Zwischenspeicher 12 übernommene Zahlenwert um den Zahlenwert T gegenüber dem vorangegangenen Zyklus vermindert ist. Dies bedeutet eine entsprechende Verkürzung der Offenzeit und eine entspre­ chende Verlängerung der darauffolgenden Schließzeit. Bei starken Beschleunigungen nähert sich somit die Schließzeit in durch T vorgegebenen Schritten dem vorgegebenen Sollwert.

In dem in Fig. 3 dargestellten Schaltungsbeispiel ist ein Zähler 30 mit einer Zähltaktfrequenz f 2 beaufschlagt. Die Zahlenausgänge dieses Zählers 30 sind mit Zahlenein­ gängen eines Zwischenspeichers 31 verbunden, dessen Zahlen­ ausgänge den Zahlenwert T vorgeben. Die Signalfolge U 10 ist dem Rücksetzeingang des Zählers 30 sowie dem Setzein­ gang des Zwischenspeichers 31 zugeführt.

Die Wirkungsweise des in Fig. 3 dargestellten Schaltungs­ beispiels besteht darin, daß der Zähler 30 mit jeder Rück­ flanke (oder Anstiegsflanke) eines Signals U 10 rückgesetzt wird und dann erneut mit einer Frequenz f 2 aufwärts zu zählen beginnt. Der erreichte Zählerstand ist demnach proportional zur Periodendauer und wird jeweils in den Zwischenspeicher 31 übernommen wo er den nun nicht mehr konstanten Zahlenwert T vorgibt. Da die Schließzeitab­ nahme innerhalb einer Periode bei gleicher Beschleunigung bei niedrigen Drehzahlen größer ist als bei höheren, kann eine Optimierung dadurch erreicht werden, daß der Zahlenwert T aus der Periodendauer gebildet wird. Er wird vorzugsweise durch einen Faktor dividiert, der von der maximalen Beschleunigung abhängig ist, um bis zu maximalen Drehzahlen eine möglichst optimale Nachführung der Schließzeit zu erreichen. Diese Division durch einen von der maximalen Beschleunigung abhängigen Wert wird durch die Wahl der Zählfrequenz f 2 vorgenommen.

In einer einfacheren Ausführung des Verfahrens können natürlich auch die Schritte zur Rückführung der Schließ­ zeit auf den Sollzustand bei starker Verzögerung konstant gewählt werden, anstelle der dargestellten Version der Annäherung in einer e-Funktion.

Claims (7)

1. Verfahren zur Schließzeitregelung von Brennkraft­ maschinen, bei der der primärseitige Zündspulenstrom­ fluß Ip als Istwert erfaßt und mit einem Sollwert Ig verglichen wird und bei der in Abhängigkeit der Abweichung die darauffolgende Schließzeit festgelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines Toleranzbereichs der Abweichung die darauffolgende Schließzeit unverändert gelassen wird und daß unterhalb und oberhalb des Toleranzbereichs die den Stromfluß festlegende Schließzeit in vorgebbaren Schritten in Richtung Sollwert verändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreitung des Sollwerts über den Toleranz­ bereich hinaus die darauffolgende Schließzeit um einen festlegbaren Bruchteil des Zeitintervalls der Überschrei­ tung verkürzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenzeichnet, daß bei Nichterreichen des Sollwerts die darauffolgende Schließzeit um einen festen zeitlichen Betrag verlängert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei Nichterreichen des Sollwerts die darauffolgende Schließzeit um einen periodendauerab­ hängigen zeitlichen Betrag verlängert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der periodendauerabhängige zeitliche Betrag die Perioden­ dauer dividiert durch einen der maximal möglichen Be­ schleunigung abhängigen Faktor ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündspulenstrom auf einen festen Stromwert (Ig) begrenzt wird und daß eine feste Zeit ab dem Einsetzen der Begrenzung den Toleranz­ bereich vorgibt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verlängerung bzw. Ver­ kürzung der darauffolgenden Schließzeit die Offenzeit verkürzt bzw. verlängert wird, wobei die Offenzeit durch einen Auszählvorgang eines verkleinerten bzw. vergrößer­ ten Zahlenwerts (Z 11) festgelegt wird.