DE3447341C2

DE3447341C2 - Verfahren zur Schließwinkelregelung einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3447341C2
Application number: DE19843447341
Authority: DE
Inventors: Hans-Ernst Dipl Ing Beyer; Joerg Dipl Ing Bonitz; Robert Dipl Ing Entenmann; Siegmar Dipl Ing Foerster; Rochus Knab; Walter Dr Kuenzel; Wolfgang Kugler; Alfred Dr Ing Mahlberg; Bernhard Miller; Matthias Dipl Ing Philipp; Siegfried Dr Ing Rohde; Stefan Dipl Ing Unland; Walter Dipl Ing Vies; Herbert Dipl Ing Winter; Juergen Dipl Phys D Zimmermann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1984-12-24
Filing date: 1984-12-24
Publication date: 1995-11-30
Anticipated expiration: 2004-12-25
Also published as: DE3447341A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Schließwinkelregelung einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs. Eine solche Schließwinkelregelung ist bereits aus der DE-OS 28 03 556 bekannt, bei welcher der Primärstrom erfaßt und mit einem Vergleichswert verglichen wird. Der Schließwinkel wird entweder verringert, wenn der Vergleichswert überschritten oder vergrößert, wenn der Vergleichswert nicht überschritten wird.

Aus der US-PS 4 198 936 ist eine Vorrichtung zur Schließwinkelregelung einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine bekannt, bei der ein Inkrementgebersystem an einen Zündungsrechner und eine elektronische Vorrichtung zur Schließwinkelregelung angeschlossen ist. Der Zündungsrechner berechnet aus Motordaten den Zündzeitpunkt, während in der elektronischen Vorrichtung das Tastverhältnis, d. h. das Verhältnis zwischen Offenwinkel und Schließwinkel während einer Umdrehung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, festgelegt wird. Hierfür wird der Primärstrom der Zündspule über einen Strommeßwiderstand erfaßt und mit einem Vergleichswert verglichen. Wird der Vergleichswert überschritten, so wird ein in der elektronischen Vorrichtung enthaltener Zähler gesperrt, wodurch sich für den nächsten Verbrennungszyklus der Schließzeitpunkt verzögert und damit der Schließwinkel verkleinert.

Weiterhin ist in der nicht vorveröffentlichten DE-OS 34 02 537 vorgeschlagen worden, eine Schließzeitregelung für Brennkraftmaschinen mit einem Segmentsystem durchzuführen. Hierfür wird die Schließzeit relativ zu zwei auf einem Geberrad angebrachten Bezugsmarken eingestellt. Der Primärstrom der Zündspule wird dabei über zwei Komparatoren erfaßt, deren Ausgangssignale an einen Zündungsrechner geführt werden. Der Zündungsrechner berechnet dann in Abhängigkeit der Bezugsmarken, der Ausgangssignale der zwei Komparatoren und der Drehzahl jeweils den gültigen nächsten Schließ- und Zündzeitpunkt.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, die bekannten Verfahren zur Schließwinkelregelung zu verbessern.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Schließwinkelregelung einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine mit den kennzeich nenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, besonders einfach und daher kostengünstig und störsicher aufgebaut zu sein. Gleichzeitig wird ein be sonders gutes Dynamikverhalten bei starken Drehzahlwech seln der Brennkraftmaschine, etwa während eines Schalt vorganges in einem Kraftfahrzeug, erreicht.

In den Unteransprüchen sind besonders vorteilhafte Ausge staltungen der Erfindung angegeben. Besonders vorteilhaft ist es, durch Interpolation zwischen zwei Marken eine fiktiv höhere Markendichte zu erreichen, womit eine genaue re Schließwinkelregelung erreicht wird. Bei Realisierung als Software im Zündungsrechner ist die Schließwinkelregelung vom Algorithmus her besonders ein fach, wenn der Offenwinkel im Anschluß an den Zündzeit punkt geregelt wird. Eine sichere Brenndauer eines Zünd funkens auch bei hoher Drehzahl ist dann besonders gewähr leistet, wenn der Offenwinkel einen minimal zulässigen Wert nicht unterschreitet. Die Schließwinkelregelung nur oberhalb einer festgelegten Drehzahl der Brennkraftma schine durchzuführen und unterhalb dieser Drehzahl den Schließwinkel auf einen festen Wert einzustellen hat den besonderen Vorteil, daß ein sicherer Start und ein ruhi ger Anlauf der Brennkraftmaschine gewährleistet ist. Um unter bestimmten Betriebsbedingungen, etwa im Fall der Beschleunigung, eine erhöhte Regeldynamik zu erreichen, ist es besonders einfach und vorteilhaft, wenn dazu der Schließwinkel um mehr als eine Winkeleinheit inkremen tiert oder dekrementiert wird.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er läutert. Die

Fig. 1 zeigt ein Strukturdiagramm des schal tungstechnischen Aufbaus des Erfindungsbeispieles und die

Fig. 2 ein Signaldiagramm zur Erläuterung der Wirkungs weise.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In der Fig. 1 ist ein Markenrad 1 mit einer Bezugsmarke 11 und weiteren Marken 12 dargestellt. Die Marken 12 sind gleichmäßig auf dem Umfang des Markenrades 1 angebracht, wobei die Bezugsmarke 11 durch eine an einer Stelle des Umfangs fehlende Marke gebildet wird. Andere bekannte Lö sungen zur Bildung einer Bezugsmarke sind selbstverständ lich ebenfalls einsetzbar. Die Bezugsmarke 11 und die Mar ken 12 werden von einem Markensensor 2 erfaßt. Die Marken sind dabei als ferromagnetische Zähne auf dem Markenrad ausgebildet, so daß bei Passieren eines Zahnes am Marken sensor 2 eine Induktivitätsänderung erfolgt und darauf ein elektrisches Signal an eine Impulsformerschaltung 3 abgegeben wird, die an den Markensensor 2 angeschlossen ist. Die Impulsformerschaltung 3 verstärkt die Ausgangs signale des Markensensors 2 und überführt sie in digi tale elektrische Signale, deren Pegel für einen an die Impulsformerschaltung 3 angeschlossenen Zündungsrechner 4 verarbeitbar ist.

Der Zündungsrechner 4 erhält von der Brennkraftmaschine Betriebsdaten 41, insbesondere die Temperatur T der Brenn kraftmaschine und den Druck p im Ansaugrohr. Aufbau und Funktionsweise eines solchen Zündungsrechners 4 ist dem Fachmanne hinreichend aus dem Stand der Technik bekannt, so beispielsweise aus der US-PS 4 198 936. Zur Vereinfa chung der Darstellung ist daher der Zündungsrechner 4 nicht weiter erläutert, als daß er aus den Betriebsdaten der Brennkraftmaschine den richtigen Zündzeitpunkt be rechnet und zu diesem Zeitpunkt einen Zündfunken in der Brennkraftmaschine auslöst.

Hierfür ist der Zündungsrechner 4 an eine Zündungsendstufe 5 angeschlossen, deren Endstufentransistor mit dem Kollek tor in herkömmlicher Weise an die Primärwicklung einer Zündspule 6 angeschlossen ist. Bei leitendem Endstufen transistor der Zündungsendstufe 5 fließt ein Strom von der positiven Batteriespannung U_B über die Primärwicklung der Zündspule 6, durch den Endstufentransistor der Zündungs endstufe 5 und über einen Stromerfassungswiderstand 8 ge gen Masse. Die Sekundärwicklung der Zündspule 6 ist in herkömmlicher Weise zwischen den Kollektor des Endstufen transistors der Zündungsendstufe 5 und eine Funkenstrecke 7 geschaltet. Zum Zündzeitpunkt wird vom Zündungsrechner 4 der Endstufentransistor der Zündungsendstufe 5 geschlos sen, so daß der Strom durch die Primärwicklung der Zünd spule 6 unterbrochen wird, worauf an der Sekundärwicklung eine hohe Spannung induziert wird und an der Funkenstrecke 7 ein Funken entsteht. Die über dem Stromerfassungswider stand 8 abfallende Spannung, die nach dem Ohm′schen Gesetz direkt proportional zum Primärstrom der Zündspule 6 ist, wird auf einen Eingang eines Komparators 9 geführt. Ein anderer Eingang des Komparators 9 ist mit einer Referenz spannung U_ref verbunden. Der Ausgang des Komparators 9 führt auf einen Eingang des Zündungsrechners 4. Überschrei tet nun die über dem Stromerfassungswiderstand 8 abfallen de Spannung die Referenzspannung U_ref, so erscheint am Ausgang des Komparators 9 ein Impuls, der dem Zündungs rechner 4 mitgeteilt wird.

Die Wirkungsweise der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung wird nun anhand der in der Fig. 2 dargestellten Signal diagramme erläutert. Das Markenrad 1 rotiert synchron mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine. Dabei werden die Bezugsmarke 11 und die Marken 12 am Markensensor 2 vor beigeführt. In der ersten Zeile der Fig. 2 ist eine Im pulsfolge U3 aufgetragen, wie sie am Ausgang der Impuls formerschaltung 3 erscheint. Dabei entspricht ein Impuls einer Marke 12 am Markenrad 1, eine in der Impulsfolge U3 auftretende Lücke entspricht der Bezugsmarke 11. In der zweiten Zeile der Fig. 2 ist ein Signal U5 dargestellt, wie es am Eingang der Zündungsendstufe 5 und an der Basis des Endstufentransistors anliegt. Dabei ist der Schließ winkel mit w_s und entsprechend der Offenwinkel mit w_o ge kennzeichnet. Der Schließwinkel w_s setzt sich aus dem Vorsteuerwinkel w_v und dem Regelwinkel w_R zusammen. Dabei wird der Zündwinkel w_z ab der Bezugsmarke 11 gezählt.

Während der Schließzeit wird die Zündspule 6 aufgeladen, so daß über dem Stromerfassungswiderstand 8 eine Spannung U8 abfällt, wie sie in der dritten Zeile der Fig. 2 dar gestellt ist. Überschreitet diese am ersten Eingang des Komparators 9 anliegende Spannung U8 die am zweiten Ein gang anliegende Referenzspannung U_ref, so erscheint am Ausgang des Komparators 9 ein Impuls U9, wie er in der vierten Zeile der Fig. 2 dargestellt ist.

Nach jedem Zündzeitpunkt berechnet der Zündungsrechner 4 aus den Betriebsdaten 41 der Brennkraftmaschine den für den nächsten Verbrennungszyklus gültigen Zündwinkel w_z und aus Drehzahl und Batteriespannung den Vorsteuerwin kel w_v. Der Vorsteuerwinkel w_v ist hierfür in einem Kenn feld als Funktion von Drehzahl und Batteriespannung abge speichert. Aus dem vorhergehenden Verbrennungszyklus ist bekannt, ob am Ausgang des Komparators 9 ein Impuls U9 erschien oder ob nicht. Aus dieser Information wird der Regelwinkel w_R bestimmt. Er ist positiv oder negativ, je nachdem ob der Schließwinkel w_s für den folgenden Ver brennungszyklus vergrößert oder verkleinert werden soll. Daraus ergibt sich der nächste Offenwinkel w_o, der am Anschluß an den Zündzeitpunkt in durch den Abstand der Marken 12 am Umfang des Markenrades 1 festgelegten Win keleinheiten abgezählt wird. Nach Ablauf des Offenwin kels w_o wird die Zündungsendstufe 5 angesteuert, so daß zur Spule 6 geladen wird. Der Zündungsrechner 4 wartet dann auf das Erscheinen der Bezugsmarke 11, das er an der Lücke in der Impulsfolge U3 erkennt. Ab der Bezugsmarke 11 wird der Zündwinkel w_z ebenfalls in durch den Abstand der Marken 12 festgelegten Winkeleinheiten abgezählt, bis der Zündzeitpunkt erreicht ist und der nächste Verbren nungszyklus beginnt.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das hier gewählte Ausführungsbeispiel beschränkt. Es ist insbeson dere möglich, in der Impulsformerschaltung 3 eine Fre quenzvervielfacherstufe unterzubringen, die eine fiktiv erhöhte Markendichte und damit erhöhte Genauigkeit der Schließwinkelregelung bewirkt. Weiterhin ist es möglich, eine Bezugsmarke mit einem zweiten Bezugsmarkensensor auf einem getrennten Markenrad zu erfassen, während das erste Markenrad eine kontinuierliche Markenfolge auf weist. Durch Multiplexbetrieb innerhalb des Zündungsrech ners 4 kann die erfindungsgemäße Schließwinkelregelung zylinderspezifisch durchgeführt werden. Da der Schließ winkel w_s und der Zündwinkel w_z getrennt berechnet wer den, ist die Schließwinkelregelung problemlos in eine Klopfregelung integrierbar, auch wenn die Klopfregelung ein großes Dynamikverhalten zeigt.

Claims

1. Verfahren zur Schließwinkelregelung einer fremdgezünde ten Brennkraftmaschine, wobei während der Schließzeit zur Speicherung von magnetischer Energie ein Primärstrom durch eine Zündspule fließt und am Ende der Schließzeit durch Unterbrechung des Primärstromes ein Zündfunken erzeugt wird, wobei der Primärstrom erfaßt und mit einem Ver gleichswert verglichen wird, wobei der Schließwinkel ver ringert wird, wenn der Vergleichswert überschritten wird, oder vergrößert wird, wenn der Vergleichswert nicht über schritten wird, wobei der Schließwinkel um wenigstens eine Winkeleinheit inkrementiert oder dekrementiert wird und wo bei die Winkeleinheit durch den von einer Marke bean spruchten Umfangswinkel eines synchron mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine rotierenden Markenrades festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließwinkel in Ab hängigkeit der Batteriespannung und/oder der Drehzahl der Brennkraftmaschine vorgesteuert wird, und daß die Schließ winkelvorsteuerung über ein Kennfeld durchgeführt wird, das in einem Zündungsrechner abgespeichert ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkeleinheit ein ganzzahliger Teiler des von einer Marke beanspruchten Umfangswinkels ist und durch Interpo lation zwischen zwei Marken gebildet wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Schließwinkelregelung indirekt durch Regelung des Offenwinkels im Anschluß an den Zündzeitpunkt erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Offenwinkel um eine Winkeleinheit inkrementiert wird, wenn zum Zündzeitpunkt der Vergleichswert überschritten ist, oder dekrementiert wird, wenn zum Zündzeitpunkt der Ver gleichswert nicht überschritten ist.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich net, daß der Offenwinkel einen minimal zulässigen Wert nicht unterschreitet.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Schließwinkelregelung nur oberhalb einer festgelegten Drehzahl der Brennkraftmaschi ne durchgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der festgelegten Drehzahl der Brennkraftmaschine der Schließwinkel auf einen festen Wert eingestellt ist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit wenigstens eines Betriebsparameters der Brennkraftmaschine, vorzugsweise der Beschleunigung der Schließwinkel um mehr als eine Win keleinheit inkrementiert oder dekrementiert wird.