DE3129184C2 - - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Schließ­ winkelregelung 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 Anpas­ sung der Schließzeit bei dynamischen Vorgängen der Auslösezahlenwert in Abhängigkeit des primärseitigen Stromflusses und in Abhängigkeit von Zündzeitpunktgeber­ flanken durch Aufwärts/Abwärts-Zählvorgänge verändert wird. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß bei sehr starken Beschleunigungen diese Dynamikanpassung nicht immer ausreichend ist.

Aus der DE-OS 28 12 291 ist des weiteren eine Zündanlage für Brennkraftma­ schinen bekannt geworden, bei der Mittel zur Erkennung eines Beschleunigungs­ vorganges vorgesehen sind und bei der beim Ansprechen dieser Mittel der Schließwinkel sprunghaft vergrößert wird. Dieser Druckschrift sind jedoch keine Maßnahmen zu entnehmen, wie bei digitalen Zündanlagen der Schließwinkel sprunghaft vergrößert werden kann.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, einen Weg aufzuzeigen, um bei Zündanlagen mit Zählvorrichtungen eine schnelle Schließ­ zeitbeginnänderung im Falle einer Beschleunigung zu bewirken.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.

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 Folge­ zyklen 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 Not­ auslöseschwelle wird vorteilhaft ein beschleunigungs­ abhängiger Wert vom Inhalt der Zählvorrichtung zur Aus­ zählung des drehzahlabhängigen Zahlenwerts abgezogen. Dies gewährleistet eine hervorragende dynamische Anpassung, die noch bis kurz vor der eigentlichen Auslösung des Schließzeitbeginns wirkt, d.h., Beschleunigungsinforma­ tionen 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 Zünd­ zeitpunktgebers, vorliegender Zahlenwert eines Drehzahl­ zählers mit dem entsprechenden Zahlenwert des vorange­ gangenen Zyklus zu vergleichen und die Differenz zu bilden.

Eine weitere vorteilhafte Methode zur Erfassung eines Grenzbeschleunigungswerts zur Notauslösung von Zündsig­ nalen bei extremer Beschleunigung besteht darin, bei Auftreten der den Zündzeitpunkt vorgebenden Flanke 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 Grundschließwinkels dadurch zu erreichen, daß der Auslösezahlenwert nach unten hin auf einen bestimmten Bruch­ teil des drehzahlabhängigen Zahlenwerts begrenzt wird. Dieser Bruchteil kann z.B. 25% betragen. Dadurch kann erreicht werden, daß insbesondere bei ab niederen Dreh­ zahlen ausgehenden Beschleunigungen eine ausreichende Schließzeit zur Verfügung steht.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich­ nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die schaltungsmäßige Ausgestaltung des ersten Ausführungsbeispiels,

Fig. 2 ein Signaldiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise,

Fig. 3 das Detailschaltbild des zweiten Ausführungs­ beispiels und

Fig. 4 ein Signaldiagramm zur Erläute­ rung des in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiels.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Bei dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbei­ spiel ist eine vorzugsweise mit der Kurbelwelle oder Nockenwelle einer Brennkraftmaschine verbundene Geber­ anordnung 10 mit einem an sich bekannten Zündungsrech­ ner 11 verbunden, der den Zündzeitpunkt in Abhängigkeit von Parametern bestimmt (z.B. Druck p, Drehzahl n, Tem­ peratur t). Die Geberanordnung 10 kann z.B. ein induk­ tiver, 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 vor­ zuziehen, die zwei unterschiedliche Flanken liefern, insbesondere Segmentgeber. Das Segment kann natürlich auch elektronisch im Zündungsrechner 11 gebildet werden.

Der Ausgang des Zündungsrechners 11 ist über eine Klemme 12 mit den Rücksetzeingängen R eines Drehzahlzählers 13 und eines Beschleunigungswertspeichers 15 sowie weiterhin mit den Setzeingängen S eines Offenzeitzählers 14, des Beschleunigungswertspeichers 15, eines Zwischenspeichers 19 sowie eines Schließwinkelbegrenzungsspeichers 28 ver­ bunden. Dabei sind die Setzeingänge des Beschleunigungs­ wertspeichers 15 sowie des Zwischenspeichers 19 durch Anstiegsflanken und die übrigen Eingänge durch Rückflanken gesteuert. Ein als Zähltaktgenerator verwendeter Oszil­ lator 16 ist mit den Takteingängen C der Zähler 13 und 14 sowie eines vierten, als Regelzähler geschalteten Zählers 17 verbunden. Die Zahlenausgänge des Zählers 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 Komparators 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 Zünd­ spule 23 bilden eine zwischen Masse und eine Versorgung­ sspannungsquelle 24 geschaltete 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 Hoch­ spannungsverteilung vorgesehen sein. Zur Begrenzung des primärseitigen Stroms ist eine Stromregelvorrichtung 26 mit dem Strommeßwider­ stand 22 verbunden und wirkt auf den Verstärker 20 ein. Weiterhin ist der am Strommeßwiderstand 20 erzeugte Spannungsabfall über einen Schwellwertkomparator 27 mit dem Aufwärts/Abwärts-Zähleingang (U/D) des Regel­ zählers 17 verbunden. An die Zahleneingänge dieses Regel­ zählers 17 ist vorzugsweise durch feste Verdrahtung der Zahlenwert A angelegt. Der Sperreingang des Regelzählers 17 wird über den Ausgang des Komparators 18 gesteuert.

Die Zahlenausgänge des Drehzahlzählers 13 sind mit Zahlen­ eingängen des Offenzeitzählers 14, des Zwischenspeichers 19, eines Addierers 30 eines Multiplizierers 31 sowie einer digitalen Schwellwertstufe 32 verbunden. Die Zahlenaus­ gänge des Zwischenspeichers 19 sind mit weiteren Zahlen­ eingängen des Addierers 30 verbunden, dessen Ausgänge dem Beschleunigungswertspeicher 15 zugeführt sind. Dessen Aus­ gänge 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 1/4 multipliziert und das Ergebnis über Zahlenausgänge den Zahleneingängen des Schließwinkelbe­ grenzungsspeichers 28 zugeführt.

Die Wirkungsweise des in Fig. 1 dargestellten Ausführungs­ beispiels soll im folgenden anhand des in Fig. 2 darge­ stellten Signaldiagramms erläutert werden. Durch das Geber­ signal der Geberanordnung 10 wird im Zündungsrechner 11 ein relativ dazu verschobenes Zündsignal U 11 erzeugt. Die Rückflanke dieses Gebersignals ist der errechnete Zündzeit­ punkt, während die Anstiegsflanke eine entsprechend ver­ schobene Anstiegsflanke des Gebersignals oder eine intern erzeugte Flanke einer Signalfolge mit einem bestimmten, intern erzeugten Tastverhältnis sein kann.

Durch die Rückflanke des Signals U 10 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 U 11 liegt somit ein aktueller drehzahlab­ hängiger Zahlenwert im Zähler 13 vor, der kurz vor dem Rücksetzen in den Zähler 14 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 14 vor dem Rücksetzen des Zählers 13 erfolgt. Bleibt die Drehzahl konstant, so muß demgemäß der End­ zahlenstand im Zähler 14 vor einem erneuten Setzen wiederum der gleiche Zählerstand sein wie in der vorherigen Periode. Bleibt zunächst der Addierer 29 und der Schließwinkel­ begrenzungsspeicher 28 außer Betracht, so wird im Kompa­ rator 18 der Zählerstand des Zählers 14 mit dem Zählerstand des Zählers 17 verglichen und ein Ausgangssignal erzeugt, wenn der Zählerstand Z 17 größer ist als der Zählerstand Z 14. Durch dieses Komparatorausgangssignal wird über den Ver­ stärker 20 der elektronische Schalter 21 geschlossen, sofern der Schwellwert SW der Schwellwertstufe 32 durch den Zahlen­ wert Z 13 im Zähler 13 überschritten und dadurch das UND- Gatter 9 freigegeben ist. Auf diese Weise wird eine mini­ male Offenzeit garantiert. Ein Primärstrom Ip beginnt zu fließen und endet mit einer erneuten Rückflanke eines Sig­ nals U 11 (Zündzeitpunkt).

Solange der Primärstrom Ip kleiner als der halbe Sollwert Is/2 ist, wird der Regelzähler 17 über den Schwellwertkom­ parator 27 auf "Aufwärtszählen" geschaltet. Wird der Schwellwert Is/2 überschritten, so wechselt das Signal am Ausgang des Schwellwertkomperators 27, und der Regelzähler 27 beginnt ab diesem Zeitpunkt abwärts zu zählen. Bleiben die Drehzahlen konstant, so erreicht der Regelzähler 17 nach jedem Aufwärts/Abwärts-Zählvorgang wieder seinen ursprünglichen Wert. Im dargestellten Fall erfolgt der Zählvorgang im Regelzähler 17 mit der gleichen Zählfre­ quenz. Will man einen stärkeren oder einen schwächeren Eingriff der Regelung erreichen, so kann natürlich eine andere Zählfrequenz gewählt werden. Im zweiten darge­ stellten Aufwärts/Abwärts-Zählvorgang ist der erreichte Stromwert infolge einer Beschleunigung zu gering, der Auslösezahlenwert Z 17 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 eben­ falls einen geringen Primärstrom Ip zur Folge hat, oder bei einer Verzögerung.

Da oftmals bei stärkeren Beschleunigungen diese Korrek­ tur des Auslösezahlenwerts Z 17 nach größeren Werten hin nicht ausreicht, wird zusätzlich beschleunigungsabhängig der Zahlenwert Z 14 verkleinert. Dies erfolgt sprungartig - sofern eine Beschleunigung stattgefunden hat - bei jeder Anstiegsflanke eines Signals U 11. Bei jeder solchen An­ stiegsflanke wird der zu diesem Zeitpunkt vorliegende Zah­ lenwert Z 13 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 U 11 der zu diesem Zeit­ punkt im Addierer 30 vorliegende Wert eingespeichert wird. Dieser Wert bleibt während eines Signals U 11 erhalten und wird im Addierer 29 vom Zahlenwert Z 14 abgezogen und dem Komparator 18 zugeführt. Auf diese Weise setzt der Schließ­ zeitbeginn um einen beschleunigungsabhängigen Faktor früher ein.

Der durch die Differenz zweier aufeinanderfolgender Dreh­ zahlzahlenwerte gewonnene beschleunigungsabhängige Wert Z 15 wird zusätzlich der Schwellwertstufe 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 Hoch­ setzen 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 Offen­ zeit durch die Bauteile 9 und 32 wird die Auslösung von Zündfunken gewährleistet. Dieses Zurückführen auf einen Normwert kann im einfachsten Fall auch zeitgesteuert erfolgen.

Wie in dem eingangs angegebenen Stand der Technik näher ausgeführt ist, hat der Schließwinkel heutiger Zündanlagen bei niederen Drehzahlen unterhalb 1000 U/min ein Minimum. Wenn aus diesem Bereich heraus beschleunigt wird, ist die Gefahr besonders groß, daß durch ungenügende Dynamikan­ passung zu schwache oder gar keine Zündfunken entstehen. Aus diesem Grunde wird durch die Anordnung 28, 31 in Ver­ bindung mit dem Komparator 18 dem durch die übrige Anordnung geregelten Schließwinkel ein Grundschließwinkel überlagert, der nicht unterschritten werden kann. Dieser Schließwinkel wird gemäß Fig. 1 auf 1/4 eines Zyklus nach unten hin be­ grenzt. Dies erfolgt dadurch, daß der während eines Zyklus ermittelte Zahlenwert Z 13 im Multiplizierer 41 mit dem Faktor 1/4 multipliziert wird und das Ergebnis jeweils in seinem Maximum, also bei einer Rückflanke eines Signals U 11 im Schließwinkelbegrenzungsspeicher 28 festgehalten wird. Der Komparator 18 ist so geschaltet, daß der Schließzeitbeginn einsetzt, wenn die Differenz Z 14- Z 15 kleiner wird als der Zahlenwert Z 17 oder der Zahlenwert Z 28. Dieser Bewertungs­ faktor kann natürlich auch anders gewählt werden. Durch diese Methode wird der Bereich sehr kleiner Schließwinkel im Be­ reich niederer Drehzahlen generell angehoben, was im Normal­ fall zu lange Schließzeiten zur Folge hat. Dies ist für die Funktion unschädlich, gewährleistet aber bei Beschleu­ nigung eine Schließzeitreserve.

Das in Fig. 3 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel ent­ spricht im wesentlichen dem ersten, in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel. Identische und untereinander gleich­ beschaltete Bauteile sind zur Vereinfachung nicht nochmals dargestellt. Die Schwellwertstufe 33 entfällt. Dafür ist der Ausgang des Komparators 18 zusätzlich mit dem Taktein­ gang eines D-Flipflops 34 verbunden, dessen Ausgang an den Setzeingang des Regelzählers 17 angeschlossen ist. Der D-Eingang dieses Flipflops 34 ist mit dem Ausgang des Schwellwertkomparators 27 verbunden.

Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich lediglich durch die Erfassung der Grenzbeschleunigung zur Herauf­ setzung des Auslösezahlenwerts Z 17 auf den Wert A. Es wird nun nicht mehr die Differenz zweier aufeinanderfolgender Drehzahlwerte herangezogen, sondern als Kriterium der primär­ seitige Strom Ip zum Zeitpunkt einer Rückflanke eines Signals U 11 bezüglich des Erreichens des Grenzwerts Is/2 betrachtet. Wird dieser Grenzwert nicht erreicht, so erfolgt die Herauf­ setzung des Auslösezahlenwerts auf den Wert A. Wird dieser Grenzwert im Normalfall überschritten, so liegt zum Zeitpunkt einer Rückflanke des Signals U 11 ein Ausgangssignal des Schwellwertkomparators 27 vor. Das Flipflop 34 wird somit mit jeder Rückflanke eines Signals U 11 gesetzt, d.h., es bleibt ständig gesetzt. Dies bedeutet wiederum ein ständiges 0-Signal am mit dem Setzeingang des Regelzählers 17 ver­ bundenen komplementären Ausgang dieses Flipflops 34. Ist bei starken Beschleunigungen (zweiter dargestellter Zyklus) beim Auftreten einer Rückflanke eines Signals U 11 der Strom­ wert Is/2 noch nicht erreicht, so liegt zu diesem Zeitpunkt noch kein Ausgangssignal des Schwellwertkomparators 27 vor, und das Flipflop 34 wird rückgesetzt. Dies führt zu einem 1-Signal am komplementären Ausgang, durch das der Regel­ zähler 17 auf den Wert A gesetzt wird. Die Konsequenzen sind im wesentlichen die gleichen, wie beim ersten Ausfüh­ rungsbeispiel.

Claims (7)

1. Verfahren zur Schließwinkelregelung bei Zündanlagen für Brennkraftmaschnen in Abhängigkeit der Signale eines Zünd­ zeitpunktgebers (10, 11), wobei periodisch drehzahlabhän­ gige Zahlenwerte ermittelt und gesteuert durch jeweils eine Flanke eines Gebersignals in einer Zählvorrichtung (14) ausgezählt werden, und wobei bei Erreichen eines Auslösezahlenwerts (Z 17) der Schließzeitbeginn ausgelöst wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Auftreten einer über einem festlegbaren Wert liegenden Beschleunigung der Auslösezahlenwert (Z 17) auf einen hohen Wert (A) gesetzt wird.

2. Verfahren zur Schließwinkelregelung bei Zündanlagen für Brennkraftmaschinen in Abhängigkeit der Signale eines Zündzeitpunktgebers (10, 11), wobei periodisch drehzahl­ abhängige Zahlenwerte ermittelt und gesteuert durch jeweils eine Flanke eines Gebersignals in einer Zählvorrichtung (14) ausgezählt werden, und wobei bei Erreichen eines Auslösezahlenwerts (Z 17) der Schließzeitbeginn ausgelöst wird, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Auftreten einer Beschleunigung ein beschleuni­ gungsabhängiger Wert (Z 15) vom Inhalt der Zählvorrichtung (14) zur Auszählung des drehzahlabhängigen Zahlenwerts (Z 13) abgezogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung einer Beschleunigung ein an einer fest­ legbaren Stelle eines Zyklus vorliegender Zahlenwert eines Drehzahlzählers (13) mit dem entsprechenden Zahlen­ wert des vorangegangenen Zyklus verglichen wird, wobei die Differenz den beschleunigungabhängigen Wert (Z 15) vorgibt.

4. 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 (Z 17) verändert wird, durch die jeweils zweite Flanke des Ausgangssignals (U 11) des Zündzeitpunkt­ gebers (10, 11) bestimmt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung einer über einem festlegbaren Wert liegenden Beschleunigung bei der den Zündzeitpunkt vor­ gebenden Flanke des Zündzeitpunktgebers (10, 11) der primärseitige Zündspulenstrom (Ip) mit einem Sollwert (Is/2) verglichen wird, wobei der festlegbare Wert der Beschleunigung überschritten ist, wenn der Soll­ wert (Is/2) nicht erreicht wurde.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslösezahlenwert (Z 17) dynamisch in an sich bekannter Weise durch periodische Aufwärts/Abwärts-Zählvorgänge in Abhängigkeit des primär­ seitigen Zündspulenstroms (Ip) und der Signale des Zünd­ zeitpunktgebers (10, 11) gebildet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslösezahlenwert (Z 17) nach unten hin auf einen bestimm­ ten Bruchteil des drehzahlabhängigen Zahlenwerts (Z 13) begrenzt wird.