DE3129184A1

DE3129184A1 - Verfahren zur schliesswinkelregelung bei zuendanlagen fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3129184A1
Application number: DE19813129184
Authority: DE
Inventors: Manfred 7145 Markgröningen Mezger; Georg 7141 Möglingen Pfaff; Karl 7145 Markgröningen Seeger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-07-24
Filing date: 1981-07-24
Publication date: 1983-02-03
Also published as: US4467776A; JPH029183B2; DE3129184C2; JPS5827884A

Description

R. 7184

9.7.1981 Ve/Hm

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1

Vorfahren zur Schließwinkelregelung'bei Zündanlagen

für Brennkraftmaschinen

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Schließwinkelregelung bei Zündanlagen für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine nach diesem Verfahren arbeitende Vorrichtung aus der DE-OS 30 09 822 bekannt, bei der zur schnellen Anpassung der Schließzeit bei dynamischen Vorgängen der Auslösezahlenwert in Abhängigkeit des primärseitigen Stromflusses und in Abhängigkeit von Zündzeitpunktgeberflanken durch Aufwärts/Abwärts-Zählvorgänge verändert wird. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß bei sehr starken Beschleunigungen diese Dynamikanpassung nicht immer ausreichend ist.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs und/oder den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 2 hat demgegenüber den Vorteil, daß auch bei sehr starken Beschleunigungen ein ausreichendes Zündverhalten gewährleistet bleibt. Beim Heraufsetzen des Auslösezahlenwerts auf einen sehr hohen Wert werden sehr starke Zündfunken in den Folgezyklen gewährleistet, praktisch unabhängig davon, wie —^ stark die Beschleunigung ist. Dieses Verfahren bewirkt praktisch eine Notauslösung von Zündfunken bei extremster Beschleunigung, wenn die Gefahr besteht, daß die übrigen Maßnahmen nicht mehr ausreichen, unterhalb dieser Notauslöseschwelle wird vorteilhaft ein beschleunigungsabhängiger Wert vom Inhalt der Zählvorrichtung zur Auszählung des drehzahlabhängigen Zahlenwerts abgezogen. Dies gewährleistet eine hervorragende dynamische Anpassung, die noch bis-kurz vor der eigentlichen Auslösung des Schließzeitbeginns wirkt, d.h., Beschleunigungsinformationen auswertet. Beide Maßnahmen lassen sich vorteilhaft untereinander und mit den im angegebenen Stand der Technik beschriebenen Maßnahmen zur beschleunigungsabhängigen Anpassung kombinieren.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Verfahrens möglich. Eine besonders vorteilhafte und einfacher Methode zur Erfassung einer Beschleunigung besteht darin, ein an einer festgelegten Stelle eines Zyklus, vorzugsweise bei einer zweiten Flanke der Ausgangssignale des Zündzeitpunktgebers, vorliegender Zahlenwert eines Drehzahlzählers mit dem entsprechenden Zahlenwert des vorangegangenen Zyklus zu vergleichen und die Differenz zu bilden.

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Eine weitere vorteilhafte Methode zur Erfassung eines Grenzbeschleunigungswerts zur Kotauslösung von Zündsignalen bei extremer Beschleunigung besteht darin, bei Auftreten der den Zündzeitpunkt vorgebenden Planke des Zündzeitpunktgebers den primärseitigen Zündspulenstrom mit einem Sollwert zu vergleichen. Ist dieser Sollwert nicht erreicht, wird dies als Kriterium'dafür gewertet, daß der Grenz-Beschleunigungswert überschritten ist.

Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, eine Unterlagerung eines Grundschließvinkels dadurch zu erreichen, daß der Auslösezahlenwert nach unten hin auf einen bestimmten Bruchteil des drehzahlabhängigen Zahlenwerts begrenzt wird. Dieser Bruchteil kann z.B. 25 % betragen. Dadurch kann erreicht werden, daß insbesondere bei ab niederen Drehzahlen ausgehenden Beschleunigungen eine ausreichende Schließzeit zur Verfügung steht. .

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 die schaltungsmäßige Ausgestaltung des ersten Ausführungsbeispiels. Figur 2 ein Signaldiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise, Figur 3 das Detailschaltbild des zweiten Ausführungsbeispiels und Figur h ein Signaldiagramm zur Erläuterung des in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiels.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Bei dem in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist eine vorzugsweise mit der Kurbelwelle oder Nockenwelle einer Brennkraftmaschine verbundene Geberanordnung 10 mit einem an sich bekannten Zündungsrech-

"^ Ji w -A

ner 11 verbunden, der den Zündzeitpunkt in Abhängigkeit von Parametern bestimmt (z.B. Druck p, Drehzahl n, Temperatur t). Die Geberanordnung 10 kann z.B. ein induktiver, ein optischer, ein Hall- oder ein Wiegand-Geber sein. Der benötigte Geber braucht prinzipiell für jeden Zyklus nur eine einzige Signalflanke zu liefern. Daher kann diese Geberanordnung z.B. ein unipolarer Wiegand-Geber sein. Bei den weiter unten beschriebenen Methoden zur Beschleunigungserfassung sind allerdings Geber vorzuziehen, die zwei unterschiedliche Flanken liefern, insbesondere .Segmentgeber. Das Segment kann natürlich auch elektronisch im Zündungsrechner 11 gebildet werden. Als solcher kann. z.B. gemäß der DE-OS 2 851· 336 aufgebaut sein.

Der Ausgang des Zündungsrechners 11 ist über eine Klemme 12 mit den Rücksetzeingängen E eines Drehzahlzählers 13 und eines Beschleunigungswertspeichers 15 sowie weiterhin mit den Setzeingängen S eines Offenzeitzählers 1h, des Beschleunigungswertspeichers 15, eines Zwischenspeichers 19 sowie eines Schließwinkelbegrenzungsspeichers 28 verbunden. Dabei sind die Setzeingänge des Beschleunigungswertspeichers 15 sowie des Zwischenspeichers 19 durch Anstiegsflanken und die übrigen Eingänge durch Rückflanken gesteuert. Ein als Zähltaktgenerator verwendeter Oszillator 16 ist mit den Takteingängen C der Zähler 13 und 1k sowie eines vierten, als Regelzähler geschalteten Zählers 17 verbunden. Die Zahlenausgänge des Zählers 1H sind über einen Addierer 29 mit ersten Eingängen a und die Zahlenausgänge des Speichers 28 sowie des Zählers 17 direkt mit Zahleneingängen b und c eines digitalen !Comparators 18 verbunden, dessen Ausgang über ein UND-Gatter 9 und einen Verstärker 20 mit dem Steuereingang eines elektronischen Schalters 21 verbunden ist. Die

Schaltstrecke dieses elektronischen Schalters 21, ein Strommeßwiderstand 22 sowie die Primärwicklung einer Zündspule 23 bilden eine zwischen Masse und eine Versorgungsspannungsq.uelle 2k geschaltet-e Reihenschaltung. In den Sekundärstromkreis der Zündspule 23 ist eine Zündstrecke 25 geschaltet, die "bei einer Brennkraftmaschine gewöhnlich als Zündkerze ausgebildet ist. Bei mehreren Zündkerzen kann in bekannter Weise eine mechanische oder elektronische Hochspannungsverteilung vorgesehen sein. Zur Begrenzung des primärseitigen Stroms ist eine z.B. aus der DE-OS 2 232 bekannte Stromregelvorrichtung 26. mit dem Strommeßwiderstand 22 verbunden und wirkt auf den Verstärker 20 ein. Weiterhin ist der am Strommeßwider stand 20 erzeugte Spannungsabfall über einen Schwellwertkomparator 27 mit dem Aufwärts/Abwärts-Zähleingang (U/D) des Regelzählers .17 verbunden. An die Zahleneingänge dieses Regelzählers 17 ist vorzugsweise durch feste Verdrahtung der Zahlenwert A angelegt. Der Sperreingang des Regelzählers 17 wird über den Ausgang des !Comparators 18 gesteuert.

Die Zahlenausgänge des Drehzahlzählers 13 sind mit Zahleneingängen des Offenzeitzählers 1 ^, des Zwischenspeichers 19, eines Addierers 30 eines Multiplizierers 31 sowie einer digitalen Schwellwertstufe 32 verbunden. Die Zahlenausgänge des Zwischenspeichers 19 sind mit weiteren Zahleneingängen des Addierers 30 verbunden, dessen Ausgänge dem Beschleunigungswertspeicher 15 zugeführt sind. Dessen Ausgänge sind wiederum weiteren Zahleneingängen des Addierers 29 sowie einer digitalen Schwellwertstufe 33 zugeführt, die - wie die Schwellwertstufe 32 - entweder ein digitaler Komparator sein kann oder als Gatter-Anordnung aufgebaut ist. Der Ausgang dieser Schwellwertstufe 33 ist mit dem Setzeingang S des Regelzählers 17 verbunden.

Im Multiplizierer 31 wird der zugeführte Zahlenwert mit dem festen Faktor 1/U multipliziert und das Ergebnis über Zahlenausgänge den Zahleneingängen des Schließwinkelbegrenzungsspeichers 28 zugeführt.

Die Wirkungsweise des in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiels soll im folgenden anhand des in Figur 2 dargestellten Signaldiagramms erläutert werden. Durch das Gebersignal der Geberanordnung 10 wird im Zündungsrechner 11 ein relativ dazu verschobenes Zündsignal U11 erzeugt. Die —^ Rückflanke dieses Gebersignals ist der errechnete Zündzeitpunkt, während die Anstiegsflanke eine entsprechend verschobene Anstiegsflanke des Gebersignals oder eine intern erzeugte Flanke einer Signalfolge mit einem bestimmten, intern erzeugten Tastverhältnis sein kann.

Durch die Rückflanke des Signals U10 wird der Zähler 13 rückgesetzt und beginnt erneut die Impulse des Oszillators 16 aufwärts zu zählen, bis er mit der nächsten Rückflanke wiederum rückgesetzt wird. Zum Zeitpunkt einer Rückflanke eines Signals U11 liegt somit ein aktueller drehzahlabhängiger Zahlenwert im Zähler 13 vor, der kurz vor dem Rücksetzen in den Zähler 1U übernommen wird, wo er mit

den gleichen Zählimpulsen abwärts gezählt wird. Durch geeignete, nicht näher dargestellte Verzögerungsglieder muß natürlich dafür gesorgt werden, daß die Übernahme in den Zähler 1k vor dem Rücksetzen des Zählers 13 erfolgt. Bleibt die Drehzahl konstant, so muß demgemäß der Endzahlenstand im Zähler lUvor einem erneuten Setzen wiederum der gleiche Zählerstand sein wie in der vorherigen Periode. Bleibt zunächst der Addierer 29 und der Schließwinkelbegrenzungsspeicher 28 außer Betracht, so wird im Komparator 18 der Zählerstand des Zählers lh mit dem Zählerstand des Zählers 1J verglichen und ein Ausgangs signal erzeugt,

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wenn der Zählerstand Z17 größer ist als- der Zählerstand Z1k. Durch dieses Komparatorausgangssignal wird über den Verstärker 20 der elektronische Sehalter 21 geschlossen, sofern der Schwellwert SW der Schwellwertstufe 32 durch den Zahlenwert Z13 im Zähler 13 überschritten und dadurch das UND-Gatter 9 freigegeben ist. "Auf diesw Weise wird eine minimale Offenzeit garantiert. Ein Primärstrom Ip beginnt zu fließen und endet mit einer erneuten Rückflanke eines Signals U11 (Zündzeitpunkt).

Solange der Primärstrom Ip kleiner als der halbe Sollwert Is/2 ist, wird der Regelzähler 17 über den Schwellwertkomparator 27 auf "Aufwärtszählen" geschaltet. Wird der Schwellwert Is/2 überschritten, so wechselt das Signal am Ausgang des Schwellwertkomperators 27_s und der Regelzähler 27 beginnt ab diesem Zeitpunkt abwärts zu zählen. Bleiben die Drehzahlen konstant, so erreicht der·. Regelzähler nach jedem Aufwärts/Abwärts-Zählvorgang wieder seinen ursprünglichen Wert. Im dargestellten Fall erfolgt der Zählvorgang im Regelzähler 17 mit der gleichen Zählfreq.uenz. Will man einen stärkeren oder einen schwächeren Eingriff der Regelung erreichen, so kann natürlich eine andere Zählfrequenz gewählt werden. Im zweiten dargestellten Aufwärts/Abwärts-Zählvorgang ist der erreichte Stromwert infolge einer Beschleunigung zu gering, der Auslösezahlenwert Z17 wird dadurch auf einen größeren Wert verschoben, d.h., dieser Wert wird im nächsten Zyklus durch den Offenzeitzähler früher erreicht, wodurch die Schließzeit vergrößert wird. Diese Korrektur erfolgt natürlich nicht nur bei einer Beschleunigung, sondern auch z.B. bei einem Batteriespannungsabfall, der ebenfalls einen geringen Primärstrom Ip zur Folge hat, oder bei einer Verzögerung.

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Da oftmals bei stärkeren Beschleunigungen diese Korrektur des· Auslösezahlenwerts Z17 nach größeren Werten hin nicht ausreicht, wird zusätzlich beschleunigungsabhängig der Zahlenwert Z1k verkleinert. Dies erfolgt sprungartig - sofern eine Beschleunigung stattgefunden hat - bei jeder Anstiegsflanke eines Signals U11. Bei jeder solchen Anstiegsflanke wird der zu diesem Zeitpunkt vorliegende Zahlenwert Z13 in. den Zwischenspeicher 19 übernommen. Damit bleibt dieser Wert in dem darauffolgenden Zyklus erhalten und kann mit dem .in diesen neuen Zyklus vorliegenden Wert verglichen werden. Dies erfolgt durch Subtraktion des neuen Werts vom alten im Addierer 30. Die Differenz wird im Beschleunigungswertspeicher 15 festgehalten, indem mit der Anstiegsflnake eines Signals U11 der zu diesem Zeitpunkt im Addierer 30 vorliegende Wert eingespeichert wird. Dieser Wert bleibt während eines Signals U11 erhalten und wird im Addierer 29 vom Zahlenwert Z1U abgezogen und dem Komparator 18 zugeführt. Auf diese Weise setzt der Schließzeitbeginn um einen beschleunigungsabhängigen Faktor früher ein.

Der durch die Differenz zweier aufeinanderfolgender Drehzahlzahlenwerte gewonnene beschleunigungsabhängige Wert Z15 wird zusätzlich der Sclrwellwertstufe 33 zugeführt, wo er ab einem festlegbaren Grenzwert ein Ausgangssignal auslöst, durch das der Regelzähler 17 auf den Wert A gesetzt wird. Dieser Schwellwert ist so hoch gewählt, daß dieses Hochsetzen nur bei sehr großen Beschleunigungen eintritt und quasi als Notzündung gedacht ist. Diese Notzündung bewirkt eine Reihe sehr starker Zündfunken, die allmählich durch Aufwärts/Abwärts-Zählvorgänge des Regelzählers 17 wieder auf das Normmaß zurückgeführt werden. Vermieden wird dadurch, daß bei starken Beschleunigungen eine Folge sehr schwacher Zündfunken auftritt. Durch die Bildung einer minimalen Offenzeit durch die Bauteile 9 und 32 wird die Auslösung von Zündfunken gewährleistet. Dieses Zurückführen auf einen Normwert kann im einfachsten Fall auch zeitgesteuert erfolgen.

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- y-

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Wie in dem eingangs angegebenen Stand der Technik näher ausgeführt ist, hat der Schließwinkel heutiger Zündanlägen bei niederen Drehzahlen unterhalt 1000 u/min ein Minimum. Wenn aus diesem Bereich heraus "beschleunigt wird, ist die Gefahr besonders groß, daß durch ungenügende Dynamikanpassung zu schwache oder gar keine Zündfunken entstehen. Aus diesem Grunde wird durch die Anordnung 28, 31 in Verbindung mit dem Komparator 18 dem durch die übrige Anordnung geregelten Schließwinkel ein Grundschließwinkel überlagert, der nicht unterschritten werden kann. Dieser Schließwinkel wird gemäß Figur 1 auf "\/k eines Zyklus nach unten hin begrenzt. Dies erfolgt dadurch, daß der während eines Zyklus ermittelte Zahlenwert Z13 im Multiplizierer kl mit dem Faktor l/k multipliziert wird und das Ergebnis jeweils in seinem Maximum, also bei einer Rückflanke eines Signals U11 im Schließwinkelbegrenzungsspeicher 28 festgehalten wird. Der Komparator 18 ist so geschaltet, daß der Schließzeitbeginn einsetzt, wenn die Differenz Zik - Z15 kleiner wird als der Zahlenwert Z17 oder der Zahlenwert Z28. Dieser Bewertüngsfaktor kann natürlich auch anders gewählt werden. Durch diese Methode wird der Bereich sehr kleiner Schließwinkel im Bereich niedere'r Drehzahlen generell angehoben, was im Normalfall zu lange Schließzeiten zur Folge hat. Dies ist für die Funktion unschädlich, gewährleistet aber bei Beschleunigung eine Schließzeitreserve.

Das in Figur 3 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel entspricht im wesentlichen dem ersten, in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel. Identische und untereinander gleichbeschaltete Bauteile sind zur Vereinfachung nicht nochmals dargestellt. Die Schwellwertstufe 33 entfällt. Dafür ist der Ausgang des Komparators 18 zusätzlich mit dem Takteingang eines D-Flipflops 3^ verbunden, dessen Ausgang an den Setzeingang des Regelzählers 17 angeschlossen ist. Der

• S

- ro -

D-Eingang dieses Flipflops 3^ ist mit dem Ausgang des Schwellwertkomparators 27 verbunden.

Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich lediglich durch die Erfassung der Grenzbeschleunigung zur Heraufsetzung des Auslösezahlenwerts Z17 auf den Wert A. Es wird nun nicht mehr die Differenz zweier aufeinanderfolgender Drehzahlwerte herangezogen, sondern als Kriterium der primärseitige Strom Ip zum Zeitpunkt einer Rückflanke eines Signals U11 bezüglich des Erreichens des Grenzwerts Is/2 betrachtet. Wird dieser Grenzwert nicht erreicht, so erfolgt die Heraufsetzung des Auslösezahlenwerts auf den Wert A. Wird dieser Grenzwert im Normalfall überschritten, so liegt zum Zeitpunkt einer Rückflanke des Signals U11 ein Ausgangssignal des Schwellwertkomparators 27 vor. Das Flipflop 3^ wird somit mit jeder Rückflanke eines Signals U11 gesetzt, d.h., es bleibt ständig gesetzt. Dies bedeutet wiederum ein ständiges O-Signal am" mit dem Setzeingang des Regelzählers 17 verbundenen komplementären Ausgang dieses Flipflops 3^·. Ist bei starken Beschleunigungen (zweiter dargestellter Zyklus) beim Auftreten einer Rückflanke eines Signals U11 der Stromwert IsI'2 noch nicht erreicht, so liegt zu diesem Zeitpunkt noch kein Ausgangs signal des Schwellwertkomparators 27 vor, und das Flipflop 3h wird rückgesetzt. Dies führt zu einem 1-Signal am komplementären Ausgang, durch das der Regelzähler 17 auf den Wert A gesetzt wird. Die Konsequenzen sind im wesentlichen die gleichen, wie beim ersten Ausführungsbeispiel.

Claims

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ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1

Ansprüche

1 .J Verfahren zur Schließwinkelregelung "bei Zündanlagen für Brennkraftmaschnen in Abhängigkeit der Signale eines Zündzeitpunktgebers (10, 11), wobei periodisch drehzahlabhängige Zahlenwerte ermittelt und gesteuert durch jeweils eine Flanke eines Gebersignals in einer Zählvorrichtung (ih) ausgezählt werden, und wobei bei Erreichen eines Auslösezahlenwerts (Z17) der Schließzeitbeginn ausgelöst wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Auftreten einer über einem festlegbaren Wert liegenden Beschleunigung der Auslösezahlenwert (ZI7) auf einen hohen Wert (A) setzbar ist.
2. Verfahren zur Schließwinkelregelung bei Zündanlagen für Brennkraftmaschinen in Abhängigkeit der Signale eines Zündzeitpunktgebers (10, 11), wobei periodisch drehzahl-

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abhängige Zahlenwerte ermittelt und gesteuert durch jeweils eine Flanke eines Gebersignals in einer Zählvorrichtung (lh) ausgezählt werden, und wobei bei Erreichen eines Auslösezahlenwerts (Z17) der Schließzeitbeginn ausgelöst wird, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Auftreten einer Beschleunigung ein beschleunigungsabhängiger Wert (Z15) vom Inhalt der Zählvorrichtung (lh) zur Auszählung des drehzahlabhängigen Zahlenwerts (Z13) abgezogen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung einer Beschleunigung ein an einer festlegbaren Stelle eines Zyklus vorliegender Zahlenwert eines Drehzahlzählers (13) mit dem entsprechenden Zahlenwert des vorangegangenen-Zyklus verglichen wird, wobei die Differenz den beschleunigungabhängigen Wert CZ15) vorgibt.
k. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,.dadurch gekennzeichnet, daß die festlegbare Stelle eines Zyklus, an der der Inhalt des Drehzahlzählers (13) und/oder der Auslösezahlenwert (Z17) verändert wird, durch die jeweils zweite Flanke des Ausgangssignals.(U11) des Zündzeitpunktgebers (1.0, 11) bestimmt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung einer ü"ber einem festlegbaren Wert liegenden Beschleunigung bei der den Zündzeitpunkt vorgebenden Flanke des Zündzeitpunktgebers (10, 11) der primärseitige Zündspulenstrom (Ip) mit einem Sollwert (ls/2) verglichen wird, wobei der festlegbare Wert der Beschleunigung überschritten ist, wenn der SoIlwert (Is/2) nicht erreicht wurde.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,' dadurch gekennzeichnet, daß der Auslösezahlenwert (Z17) dynamisch in an sich bekannter Weise durch periodische Aufwärts/Abwärts-Zählvorgänge in Abhängigkeit des primärseitigen Zündspulenstroms (Ip) und der Signale des Zündzeitpunktgebers (10, 11) gebildet wird.

7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslösezahlenwert nach unten hin auf einen bestimmten Bruchteil des drehzahlabhängigen Zahlenwerts begrenzt wird.