DE3800932A1 - Schliesszeitregelung fuer brennkraftmaschinen mit ausgelagerter zuendendstufe - Google Patents
Schliesszeitregelung fuer brennkraftmaschinen mit ausgelagerter zuendendstufeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schließzeitregelung für
Brennkraftmaschinen mit einer den Zündspulenstrom
schaltenden Zündendstufe und einem Mikrocomputer mit
seiner Ansteuerstufe, wobei auf der die Zündendstufe
und die Ansteuerstufe verbindenden Steuerleitung, die
den Stromfluß in der Primärwicklung der Zündspule bestim
menden Pegel anliegen.
Moderne Motorsteuerungskonzepte bedienen sich heute
der vielfältigen Möglichkeiten von Mikrocomputern, wo
durch beispielsweise Zündwinkel und Einspritzzeiten
als Funktion verschiedener Parameter gesteuert bzw. ge
regelt werden können. Ziel ist es unter anderem eine
Optimierung des Motorbetriebszustandes zu erreichen.
Da Mikrocomputer den extremen Umweltbedingungen in
einem PKW-Motorraum, wie beispielsweise Hitze, Feuch
tigkeit und Temperaturwechsel, nicht gewachsen sind,
ging man schon früh den Weg, die komplexen und empfind
lichen Elektronik-Baugruppen innerhalb der Fahrgast
zelle unterzubringen. Die erforderlichen Leistungs
treiber für die Zündspule bzw. die Einspritzventile
wurden in demselben Gehäuse mit untergebracht. Um die
Verlustleistung zu verringern, bediente man sich soge
nannter getakteter Endstufen, wodurch sich aber unter
anderem Probleme der Störsicherheit ergaben, da Mikro
computer und getaktete Endstufe nicht immer zufrieden
stellend zusammenarbeiten.
Aufgrund dieser Probleme zielen nun neuere Konzepte
auf eine Dezentralisierung der Leistungstreiber zum je
weiligen Stellglied hin ab. Dabei sollen diese ausge
lagerten Endstufen eine gewisse "Intelligenz" besitzen
und mit möglichst wenig Leitungen, unter anderem auch
wegen der Störsicherheit, mit der Mikrocomputer-Steuer
zentrale verbunden werden, um wirtschaftlich zu sein.
Ein bekanntes Konzept besteht aus einem Zündtransfor
mator, an dem eine Leistungsendstufeneinheit direkt an
gebracht wird. Diese Endstufeneinheit wird mit nur 3 An
schlüssen verbunden, nämlich mit der Kfz-Batterie, der
Fahrzeugmasse und der Ansteuerzentrale.
Aufgrund der aktuellen Meßdaten für Batteriespannung,
Drehzahl und Saugrohrunterdruck bestimmt der Mikro
computer den Zündzeitpunkt t z und den Zeitpunkt für
den Ladestrombeginn t s der Zündspule. Diese Zeiten
sind z. B. in entsprechenden Kennfeldern abgespeichert.
Als Bezugsmarke dient dem Mikrocomputer beispielsweise
eine Spannungsflanke, die immer dann auftritt, wenn
der mechanische Stand der Kurbelwelle einen definier
ten Punkt erreicht hat. Gewisse Schaltungsmittel sor
gen dafür, daß der Primärzündspulenstrom I PR auf den
Wert I PR, max begrenzt wird, wodurch auf der Primär
seite der Zündspule eine Energie E P mit dem konstanten
Wert
E p = I ² PR, max · L p/2
gespeichert wird (L p = Induktivität der Primärspule).
Steht der I PR, max -Wert zu lange an der Zündspule an,
so entsteht in der Endstufe eine hohe Verlustleistung.
Der Zeitpunkt des Ladestrombeginns muß also so gelegt
werden, daß zum Zündzeitpunkt t z die gewünschte Zünd
energie E p auf der Primärseite der Zündspule zur Ver
fügung steht. Die Ladezeit (t z -t s ) sollte daher weder
zu lang sein, um nicht unnötige Verluste in der Endstufe
entstehen zu lassen, noch sollte sie zu kurz sein, da
ansonsten die notwendige Zündenergie E p nicht erreicht
werden kann. In der Regel wird die Ladezeit (t z -t s ) mit
einer gewissen Zeitreserve beaufschlagt, um auch
Streuungen der Parameter der beteiligten Bauelemente,
auch aufgrund von Temperaturabhängigkeiten abzufangen,
d. h. es wird der Zündspule eine längere Ladezeit als
notwendig zugesprochen.
Auch bei dynamischen Änderungen, wie Abbremsen, Be
schleunigen, unrunder Leerlauf, kann eine Steuerung
der Endstufe ungünstiges Verhalten aufweisen, indem ent
weder der maximale Zündspulenstrom I PR, max nicht er
reicht wird, bzw. der maximale Zündspulenstrom I PR, max
zu lange ansteht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor
richtung zur Schließzeitregelung anzugeben, die eine
Steuerung der ausgelagerten Zündendstufe über einen
geschlossenen Regelkreis ermöglicht, wobei zwischen
der Ansteuereinheit des Mikrocomputers und der Zünd
endstufe möglichst wenig Verbindungsleitungen vorhan
den sein sollen.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs
erwähnten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß
diese Steuerleitung als einzige Verbindung zwischen
der Zündendstufe und der Ansteuerstufe bidirektional,
im Sinne eines Regelkreises, genutzt wird.
Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Schließ
zeitregelung besteht in der Verwendung der die End
stufe und den Mikrocomputer verbindenden Steuerleitung
auch als Rückleitung. Auf diese Weise ergibt sich ein
geschlossener Regelkreis, wodurch der Einsatzzeitpunkt
der Schließzeit optimal mit Hilfe des Mikrocomputers
geregelt wird. Hierdurch ergeben sich eine Reihe von
weiteren Vorteilen, nämlich eine geringere Wärmebe
lastung der ausgelagerten Zündendstufe sowie eine ge
ringere Störanfälligkeit durch die bidirektionale Ver
wendung der Steuerleitung, wobei das zu einem geringe
ren Materialeinsatz führt, wodurch auch die Wirtschaft
lichkeit des Systems sichergestellt ist.
Bei der erfindungsgemäßen Schließzeitregelung wird vor
zugsweise das von der Zündendstufe erzeugte Signal auf
der Steuerleitung zum Mikrocomputer über seine An
steuerstufe geführt. Im Mikrocomputer wird mit Hilfe
dieses Signals und des bekannten Zündzeitpunktes ein
Korrekturwert für den Einsatzzeitpunkt des Ladezeitbe
ginns berechnet.
Dieses Signal wird in einer bevorzugten Ausführungs
form der Erfindung so erzeugt, daß bei einer Über
schreitung eines definierten Schwellenwertes durch den
Zündspulenstrom eine definierte Absenkung des auf der
Steuerleitung stehenden, die Schließzeit bestimmenden
Pegels erfolgt. Bei einer anderen vorteilhaften er
findungsgemäßen Ausführung führt das Überschreiten des
definierten Schwellenwertes durch den Zündspulenstrom
zu einer definierten Erhöhung des die Schließzeit be
stimmenden Pegels. In beiden Fällen wird jeweils die
durch die Absenkung bzw. Erhöhung definierte Flanke
als Auswertesignal dem Mikrocomputer über seine An
steuerstufe zugeführt.
Bei einer besonders vorteilhaften erfindungsgemäßen
Ausführung werden ein erster und ein zweiter Schwellen
wert definiert, wobei der zweite Schwellenwert höher
ist als der erste. Wenn der Zündspulenstrom zunächst
die erste Schwelle übersteigt, wird der auf der Steuer
leitung stehende, die Schließzeit bestimmende Pegel
um einen definierten Betrag abgesenkt, um dann nach
dem Überschreiten des zweiten Schwellenwertes durch
den wert ansteigenden Zündspulenstrom sein ursprüng
liches Niveau wieder anzunehmen. Die durch diese Ab
senkung und nachfolgende Erhöhung des Pegels definier
ten Flanken werden dem Mikrocomputer als Auswertesignale
zugeführt. Da nun dem Mikrocomputer zwei Signale zur
Korrektur des Einsatzzeitpunktes der Schließzeit zur
Verfügung stehen, ist eine verbesserte Regelung möglich.
In einer Weiterbildung der Erfindung werden die Absen
kungen bzw. die Erhöhungen der die Schließzeiten bestim
menden Pegel entweder mit Hilfe von gesteuertem Spannungs
teiler oder mit Hilfe gesteuerter Einströmer, die ihren
Strom in einen Arbeitswiderstand treiben, durchgeführt.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der
Erfindung erfolgt die Absenkung bzw. die Erhöhung der
die Schließzeiten bestimmenden Pegel mit Hilfe eines
durch Differentiation eines Spannungssprunges, welcher
mit dem Erreichen des Stromschwellenwertes auftritt,
erzeugten Hilfsimpulses.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der er
findungsgemäßen Schließzeitregelung wird die Stroman
stiegszeit des Zündspulenstromes bis zum Erreichen der
definierten Stromschwelle in jeder Periode, in der der
Zündspulenstrom die Stromschwelle erreicht, im Mikro
computer abgespeichert. Hierdurch kann gemäß einer wei
teren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine
Zeitkorrektur aus der Zeitdifferenz zwischen der gespei
cherten Stromanstiegszeit des Zündspulenstromes aus der
Vorperiode und der aktuellen Stromanstiegszeit gebildet
werden, falls die definierte Stromschwelle durch den
Zündspulenstrom nicht erreicht wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung
von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1, 2 und 3 erfindungsgemäße Schließzeitregelungen,
Fig. 4a-f Diagramme zur Wirkungsweise der erfindungs
gemäßen Schließzeitregelungen nach den Fig. 1, 2
und 3 und
Fig. 5a-c Diagramme zur Wirkungsweise des Regelalgo
rhythmusses der erfindungsgemäßen Schließzeitregelung
nach Fig. 1.
In der Fig. 1 ist der prinzipielle Schaltungsaufbau
der ausgelagerten Zündendstufe 1 und der Ansteuerstufe
3 dargestellt, wobei die Ansteuerstufe 3 einerseits
über eine Steuerleitung 4 mit der Zündendstufe 1 ver
bunden ist und andererseits über zwei Leitungen 4 a und
4 b mit dem Mikrocomputer 2. Darüberhinaus weist die
Zündendstufe 1 noch weitere Anschlüsse auf, näm
lich den Anschluß zur Fahrzeugbatterie 5 a und den An
schluß zur Fahrzeugmasse 5 b.
Im Zusammenhang mit den Diagrammen der Fig. 4a-4d
ergibt sich die folgende Wirkungsweise der Schließzeit
regelung nach Fig. 1:
Wird der Transistor T 1 der Ansteuerstufe 3, dessen
Emitter auf Masse liegt, über seinen Basiswiderstand
R B 1, der mit der vom Mikrocomputer 2 kommenden Leitung
4 b verbunden ist, nichtleitend geschaltet, so liegt an
dem mit dem Kollektor des Transistors T 1 verbundenen
nicht invertierenden Eingang des Komparators K 1 die
Spannung U STAB über einen Widerstand R 3 an.
Diese Spannung U STAB stellt den Pegel U 1, E auf der
Steuerleitung 4 dar, wie es in dem Diagramm der
Fig. 4a gezeigt ist. Liegt der invertierende Eingang des
Komparators K 1 auf einem Triggerpotential mit dem Wert
U TR , der kleiner als U 1,E/2 ist, so kann der Ansteuer
strom I, den die Batterie über den Batterieanschluß 5 a
über den Vorwiderstand R V liefert, in die mit dem Aus
gang des Komparators K 1 verbundene Basis der Leistungs
darlingtonstufe T D fließen. Da die Primärseite der
Zündspule ZS einerseits mit der Batteriespannung U BATT
und andererseits mit der Emitter-Kollektor-Strecke
des Endstufentransistors der Darlingtonstufe T D und dem
Stromfühlershunt R s in Reihe geschaltet ist, beginnt
der Zündspulenstrom I PR durch diese Bauelemente zu
fließen, wodurch der Einsatzzeitpunkt t s der Schließ
zeit bzw. Ladezeit definiert ist (vergleiche Fig. 4a
und b). Der Zündspulenstrom I PR nimmt in bekannter Weise
exponentiell mit der Zeit so lange zu, bis an dem Strom
fühlershunt R S eine Spannung abfällt, die der an dem
nicht invertierenden Eingang des Komparators K 2 anlie
genden Referenzspannung U Ref entspricht. Weil der in
vertierende Eingang des Komparators K 2 an dem Verbin
dungspunkt der Darlingtonstufe T D und des Stromfühler
shunts R s angeschlossen ist, beginnt der Komparator
K 2 einen Teil des Ansteuerstromes I nach dem Massepo
tential abzuleiten, da der Ausgang des Komparators K 2
mit der Basis des Leistungsdarlington T D verbunden ist.
Hierdurch geht die Darlingtonstufe T D aus dem Schalter
betrieb in den aktiven Betrieb über, wodurch der weitere
Anstieg des Zündspulenstromes I PR gestoppt und auf den
Wert
begrenzt wird (vergleiche Fig. 4b).
Wird der Transistor T 1 über die Leitung 4 b zum Zeit
punkt t z vom Mikrocomputer 2 leitend geschaltet, so wird
das Potential U E am nichtinvertierenden Eingang des
Komparators K 1 auf einen Wert abgesenkt, der kleiner
als die Triggerschwelle U TR ist (Fig. 4a). Dies führt
dazu, daß der Komparator K 1 den Ansteuerstrom I voll
ständig nach Masse ableitet, wodurch der Leistungsdar
lington T D in den nichtleitenden Schaltzustand über
führt wird. Hierdurch wird ein positiver Spannungsimpuls
am Kollektor des Leistungsdarlington T D auf der Primär
seite der Zündspule erzeugt, der in einen Hochspannungs
impuls auf deren Sekundärseite übersetzt wird.
Der Zeitpunkt t z stellt also den Zündzeitpunkt dar und
die Zeitspanne (t z -t s ) die Lade- bzw. Schließzeit. Die
Fig. 4a bzw. 4b stellen den zeitlichen Verlauf der
Spannung am nichtinvertierenden Eingang des Komparators
K 1 bzw. den Verlauf des Zündspulenstromes I PR dar,
der durch die schon oben beschriebenen Schaltungsmittel
auf den maximalen Zündspulenstrom I PR, max begrenzt wird.
Die bisher beschriebene Schaltung ist aus dem Stand der
Technik bekannt.
Im folgenden werden die Schaltungsmittel sowie deren
Funktionen angegeben, die zu der erfindungsgemäßen,
bidirektionalen Nutzung der Steuerleitung 4 führen.
In der ausgelagerten Endstufe 1 sind dies gemäß der
Fig. 1 die Widerstände R 1, R 2 und R 4 und der Kompressor
K 3 und in der Ansteuerstufe die Widerstände R 5, R 6, R 7
und R B 2, der Transistor T 2 und der Komparator K 4.
Der invertierende Eingang des Komparators K 3 ist mit
dem invertierenden Eingang des Komparators K 2 verbun
den, während der nichtinvertierende Eingang des Kompa
rators K 3 einerseits über den Widerstand R 1 mit dem
nichtinvertierenden Eingang des Komparators K 2 verbun
den ist und andererseits über den Widerstand R 2 mit
Masse verbunden ist. Diese Widerstände R 1 und R 2, die
einen Spannungsteiler darstellen, werden so dimensio
niert, daß der über den Widerstand R 4 mit der Steuerlei
tung 4 verbundene Ausgang des Komparators K 3 nach Masse
gezogen wird, falls der Zündspulenstrom I PR den Schwel
lenwert
erreicht. Hierbei liegt die Spannung U S 1 am Widerstand
R 2 an.
Dann wird der aus den beiden Widerständen R 3 und R 4 ge
bildete Spannungsteiler wirksam und bewirkt eine defi
nierte Absenkung des Pegels U 1, E auf den Wert U 2, E
(Fig. 4c). Falls diese beiden Widerstände den gleichen
Widerstandswert aufweisen, beträgt der auf der Steuerlei
tung 4 anliegende Pegel U 2, E den Wert U 1, E /2. Da aber
dieser Pegelwert U 2, E größer als die Triggerschwellen
spannung U TR ist, bleibt der Leistungsdarlington T D
weiterhin leitend geschaltet bis der Transistor T 1
leitend geschaltet wird. Hierdurch ergibt sich der auf
der Steuerleitung 4 anliegende zeitliche Spannungsver
lauf U E gemäß des Diagrammes der Fig. 4c.
Der Komparator K 4 der Ansteuerstufe 3, dessen nicht in
vertierender Eingang einerseits über einen Widerstand
R 5 mit der Spannungsquelle U STAB verbunden ist und ande
rerseits über den Widerstand R 6 mit Masse verbunden ist,
hat die Aufgabe, aus dem Signal U E gemäß des Diagrammes
nach Fig. 4c eine für den Mikrocomputer geeignete
Schaltinformation bereitzustellen. Der invertierende
Eingang des Komparators K 4 liegt direkt an der Steuer
leitung 4, wodurch sich bei geeigneter Dimensionierung
des aus den Widerständen R 5 und R 6 bestehenden Spannungs
teilers - beispielsweise wenn am nichtinvertierenden
Eingang des Komparators K 4 der Spannungspegel U S 3 mit
einem Wert von 0,75 U 1, E eingestellt wird (siehe Fig. 4c) -
unter Zuhilfenahme des Transistors T 2 und dessen Basis
widerstandes R B 2 ein Signalverlauf U A am Ausgang des
Komparators K 4 gemäß des Diagrammes nach Fig. 4d ergibt.
Hierbei erhöht sich der Spannungspegel U A am Ausgang
des Komparators K 4 von 0 V auf 5 V, wenn der Spannungs
pegel am invertierenden Eingang des Komparators K 4 die
Spannungsschwelle U S 3 unterschreitet (vergleiche
Fig. 4c). Im Zündzeitpunkt t z wird mit dem Transistor T 1
auch der Transistor T 2 vom gesperrten in den leitenden
Zustand überführt, wodurch der Ausgang des Komparators
K 4 auf Masse gezogen wird, das heißt, der Spannungspe
gel von 5 V wird auf der Leitung 4 a wieder auf 0 V ab
gesenkt.
Der Widerstand R 7, der den Ausgang des Komparators K 4
mit der 5 V-Spannungsquelle verbindet, nimmt eine Pegel
anpassung von U STAB auf 5 V auf der Leitung 4 a vor, falls
dies die zulässigen Eingangspegel am Mikrocomputer 2
erfordern.
Der Ausgang des Komparators K 4 ist außerdem mit dem
Kollektor des Transistors T 2 verbunden, während der
Emitter dieses Transistors auf Masse liegt. Weiterhin
ist der Basiswiderstand R B 1 des Transistors T 1 mit dem
Basiswiderstand R B 2 des Transistors T 2 verbunden.
Das am Eingang, also auf der Leitung 4 a, zum Mikrocompu
ter 2 stehende Signal gemäß Fig. 4d muß nun von diesem
ausgewertet werden, damit er dann mit Hilfe eines Regel
algorithmusses Korrekturwerte für den Ladezeitbeginn
berechnen kann.
Im folgenden soll beispielhaft eine Auswertemöglichkeit
eines Signals gemäß der Fig. 4d mit Hilfe der Diagramme
der Fig. 5a bis 5e beschrieben werden. Das Diagramm
nach Fig. 5a zeigt einen beispielhaften Spannungsver
lauf, aus dem der Mikrocomputer 2 über die Perioden
dauer T die Drehzahl bestimmt. Aufgrund weiterer aktuel
ler Meßdaten bestimmt der Mikrocomputer dann den I PR -
Stromladebeginn t s sowie den Zündzeitpunkt t z .
Hierbei dient dem Mikrocomputer 2 die High-Low-Flanke
des Spannungssignals als Bezugsmarke, die immer dann
auftritt, wenn der mechanische Stand der Kurbelwelle
des Motors einen definierten Punkt erreicht hat. Das
Diagramm der Fig. 5b zeigt hierzu einen möglichen
Verlauf des Zündspulenstromes I PR , wobei mit t s der
Einsatzzeitpunkt der Schließzeit und mit I PR,S 1 der
oben definierte Stromschwellenwert gekennzeichnet ist.
Die Fig. 5c stellt den Spannungsverlauf U A auf der
Eingangsleitung 4 a zum Mikrocomputer 2 gemäß Fig. 1
dar. Die Zeitdauer t DS ist die Sollzeit zwischen dem
Erreichen des Stromschwellenwertes I PR,S 1 und dem Zünd
zeitpunkt t z , die beispielsweise in einem Kennlinien
feld in Abhängigkeit der Batteriespannung U Batt und der
Drehzahl im Mikrocomputer abgelegt ist. Die Zeitdauer
t DI ist die der Sollzeit t DS zugeordnete Ist-Zeit,
also gleich der Dauer des High-Pegels des Spannungssig
nals U A gemäß Fig. 5c. Da dem Mikrocomputer 2 der Zünd
zeitpunkt t z bekannt ist, wird von dem Signal gemäß der
Fig. 5c nur die Low-High-Flanke zur Auswertung herange
zogen.
Zunächst werden die aktuellen Werte der Batteriespan
nung und der Motordrehzahl erfaßt und aus dem entspre
chenden Kennfeld der zugeordnete t DS -Wert ermittelt
und mit dem aus dem Signalverlauf U A berechneten aktuellen
t DI -Wert verglichen. Falls der t DS -Wert größer ist als
der t DI -Wert, wenn also der Einsatzzeitpunkt der Schließ
zeit zu spät erfolgt, wie dies in der zweiten Periode
des I PR -t-Diagrammes der Fig. 5b dargestellt ist, er
gibt sich folgender Korrekturzeitwert t 1 (K 1: Konstante):
t 1 = (t DS -t DI ) · K 1<0.
Für die nachfolgende Periode ergibt sich hiermit ein
korrigierter Einsatzpunkt t s, neu :
t s, neu = t s, alt -t 1.
Falls jedoch der Beginn der Schließzeit zu früh er
folgt, das heißt wenn der t DS -Wert kleiner als der t DI -
Wert ist, ergibt sich folgender Korrekturzeitwert t 2:
t 2 = (t DS -t DI ) · K 2<0
(K 2: Konstante) und daraus ergibt sich der neue Einsatz
zeitpunkt t s, neu :
t s, neu = t s, alt -t 2.
Nun kann auch der Fall eintreten, daß der Zündspulen
strom I PR nicht die Stromschwelle I PR,S 1 erreicht.
Dann bleibt aber auch das Ausgangsspannungssignal U A
auf dem Low-Pegel, was die Unbestimmtheit der Zeitdauer
t DI zur Folge hat. Der t s-Zeitpunkt könnte für die fol
gende Periode in diesem Fall weiter als notwendig vor
verlegt werden. Dies ist aber mit einer Erhöhung der
Verlustleistung im Endstufentransistor T D verbunden,
insbesondere für solche Zündspulenströme I PR , deren
Endwerte sich knapp unterhalb des Stromschwellenwertes
I PR,S 1 befinden.
Eine qualitative Verbesserung ist in diesem Fall mög
lich, wenn die Zeitdauer t a,alt zwischen dem Einsatz
zeitpunkt der Schließzeit t s und dem Zeitpunkt t SR ge
mäß Fig. 5b, bei dem der Zündspulenstrom I PR die Strom
schwelle I PR,S 1 erreicht, aus den Vorperioden miter
faßt und im Mikrocomputer 2 abgespeichert wird. Eine
Korrekturzeit kann damit abhängig gemacht werden vom
Betrag der Abweichung
I PR -I PR,S 1.
Die Korrekturzeit t 3 ergibt sich somit zu
t 3 = (t a, alt -(t z -t s ) neu + t DS, neu ) · K 3<0
mit
t a, alt = (t SR -t s ) alt
(K 3: Konstante). Damit ergibt sich für den Einsatzzeit
punkt der Schließzeit der nächsten Periode:
t s, neu = t s, alt -t 3.
Wie bereits weiter oben erwähnt, kommt es bei dem be
schriebenen Auswertealgorithmus nur auf die Low-High-
Flanke des Signals der Fig. 5c an. Dementsprechend
reicht ein durch Differentiation der H/L-Flanke des Span
nungsverlaufes U K 3 gemäß Fig. 4e abgeleitetes Signal
aus, um einen Spannungsverlauf U E gemäß Fig. 5d zu er
reichen. Hiervon leitet sich dann am Ausgang der An
steuerstufe 3 ein Signal U′ A gemäß der Fig. 5e ab, das
auf der Verbindungsleitung 4 a zum Mikrocomputer 2 zur
Auswertung ansteht.
Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform der Schließ
zeitregelung zeigt die Fig. 2. Hierbei stellt die Aus
gangsstufe des Mikrocomputers 2 einen sogenannten Ein
strömerausgang bereit, der über den Schalter S 1 der An
steuerstufe 3 geschaltet wird. Dieser Schalter S 1 ver
bindet die Spannungsquelle mit der Spannung U STAB mit
dem nichtinvertierenden Eingang des Komparators K 4, der
außerdem auch mit der Steuerleitung 4 verbunden ist.
Ist der Schalter S 1 geschlossen, so fließt der Strom
I 1 von der Batterie in den Widerstand R E , der über Masse
mit dem nichtinvertierenden Eingang des Komparators K 1
verbunden ist. Demnach liegt an diesem Eingang des
Komparators K 1 die Spannung:
U 1, E = I 1 · R E .
Falls das Triggersignal U TR am invertierenden Eingang
des Komparators K 1 kleiner als der Spannungsabfall U 1,E
am Widerstand R E ist, beginnt der Zündspulenstrom I PR
exponentiell anzusteigen bis er den Wert I PR,S 1 er
reicht (siehe Fig. 4b). Dann wird der Ausgang des
Komparators K 3 welcher über einen Widerstand R 10 mit
der Batteriespannung U Batt verbunden ist, auf Massepoten
tial gezogen. Der entsprechende Spannungsverlauf zeigt
die Fig. 4e. Der Schalter S 2, der mit dem nichtinver
tierenden Eingang des Komparators K 1 verbunden ist,
wird in Abhängigkeit von dem am Ausgang des Komparators
K 3 anstehenden Potential U K 3 so angesteuert, daß dieser
Schalter immer nur dann geschlossen ist, wenn der Zünd
spulenstrom I PR größer als die Stromschwelle I PR,S 1 ist.
Für diesen Fall ergibt sich ein Spannungssignal U E ge
mäß der Fig. 4f mit den Spannungspegeln:
U 1, E = I 1 · R E
und
U 2, E = (I 1 + I 2) · R E .
Der Unterschied zwischen dieser erfindungsgemäßen
Schaltung und der Schaltung nach Fig. 1 besteht darin,
daß in der ausgelagerten Endstufe 1 der Widerstand R 4
nach Fig. 1 nun als Widerstand R E auf Masse gelegt ist
und zusätzlich der Schalter S 2 und der Widerstand R 10
angeordnet ist. Die Ansteuerstufe 3 weist gegenüber
derjenigen nach Fig. 1 nur noch den Widerstand R 7 und
den Komparator K 4 auf, wobei der invertierende Eingang
des Komparators K 4 mit einer Vergleichsspannung U S 4, die
über einen Spannungsteiler an U STAB realisiert sein
kann, beaufschlagt ist und der mit der Steuerleitung 4
verbundene nichtinvertierende Eingang über den Schalter
S 1 und den Einströmer I 1 an der Spannung U STAB anliegt.
Für die Aufbereitung eines Signals gemäß Fig. 4f durch
den Mikrocomputer 2 gilt entsprechend das für die Schal
tung nach Fig. 1 beschriebene, das heißt, es ergibt
sich ein auf der Leitung 4 a zum Mikrocomputer 2 anlie
gendes Signal gemäß der Fig. 4d.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfin
dung zeigt die Schaltung nach Fig. 3, wonach zwei
Stromschwellenwerte I PR,S 1 und I PR,S 2 abgefragt werden.
Hierbei ist in der Schaltung der ausgelagerten Endstufe
1 der Widerstand R 2 gemäß der Fig. 1 in einen aus den
Widerständen R 21 und R 22 bestehenden Spannungsteiler
aufgeteilt, sowie ein weiterer Widerstand R 11 und ein
weiterer Komparator K 5 hinzugefügt worden. Der nichtin
vertierende Eingang des Komparators K 3 liegt über dem
Widerstand R 22 an Masse, während der invertierende Ein
gang dieses Komparators über den Widerstand R 11 sowohl
mit dem Stromfühlershunt R S als auch mit dem invertie
renden Eingang des Komparators K 5 verbunden ist. Der
nichtinvertierende Eingang des Komparators K 5 ist über
die Widerstände R 21 und R 22 mit Masse verbunden, während
der Ausgang dieses Komparators mit dem invertierenden
Eingang des Komparators K 3 in Verbindung steht. Die
Schaltung der Ansteuerstufe 3 stimmt mit derjenigen
nach Fig. 1 überein.
Die Stromschwelle I PR,S 1 wird durch den Komparator K 5,
während die zusätzliche Stromschwelle I PR,S 2, die klei
ner als die Stromschwelle I PR,S 1 ist, durch den Kompara
tor K 3 abgefragt wird; vergleiche hierzu Fig. 4b.
Erreicht der Zündspulenstrom I PR die erste Stromschwelle
I PR,S 2, so wird der Ausgang des Komparators K 3 nach
Massepotential gezogen, wodurch der aus den Widerständen
R 3 und R 4 gebildete Spannungsteiler wirksam wird, wie
schon weiter oben beschrieben wurde. Dadurch wird der
Pegel U 1, E auf den Wert U 2, E abgesenkt, wie in Fig. 4g
gezeigt ist. Wenn nun der Zündspulenstrom I PR auch die
zweite Stromschwelle I PR,S 1 erreicht, wird der Ausgang
des Komparators K 5, bzw. der invertierende Eingang des
Komparators K 3 nach Massepotential gezogen, wodurch der
Ausgang des Komparators K 3 nicht mehr auf Masse liegt.
Dies hat zur Folge, daß der Spannungspegel U 2, E auf der
Steuerleitung 4 gemäß Fig. 4g wieder auf den Pegel
U 1, E zurückgeht. Am Ausgang des Komparators K 4 der An
steuerstufe 3 steht ein Spannungsverlauf U A gemäß der
Abb. 4h an. Bei diesem Signal beschreibt die posi
tive Flanke F 1 das Erreichen der I PR,S 2-Schwelle und
die negative Flanke F 2 das Erreichen der I PR,S 1-Schwelle.
Diese beiden Flanken können nun im Mikrocomputer 2 für
die Berechnung eines verbesserten Korrekturwertes für
den Einsatzzeitpunkt der Schließzeit verwendet werden.
Claims (10)
1. Schließzeitregelung für Brennkraftmaschinen mit
einer den Zündspulenstrom schaltenden Zündendstufe (1)
und einem Mikrocomputer (2) mit seiner Ansteuerstufe (3),
wobei auf der die Zündendstufe (1) und die Ansteuer
stufe (3) verbindenden Steuerleitung (4), die den Strom
fluß in der Primärwicklung der Zündspule bestimmenden
Pegel anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß diese
Steuerleitung (4) als einzige Verbindung zwischen der
Zündenstufe (1) und der Ansteuerstufe (3) bidirektio
nal, im Sinne eines Regelkreises, genutzt wird.
2. Schließzeitregelung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das auf der Steuerleitung (4) von der
Zündendstufe (1) zur Ansteuerstufe (3) gelangende Sig
nal mit Hilfe des Mikrocomputers (2) zur Bestimmung
des Einsatzzeitpunktes (t s ) für die Schließzeit ver
wendet wird.
3. Schließzeitregelung nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß ein Schwellenwert derart definiert
wird, daß bei einer Überschreitung dieses Schwellenwer
tes durch den Zündspulenstrom eine definierte Absenkung
des auf der Steuerleitung (4) stehenden, die Schließ
zeit bestimmenden Pegels erfolgt, und daß die durch
diese Absenkung definierte Flanke als Auswertesignal
dem Mikrocomputer (2) zur Verfügung steht.
4. Schließzeitregelung nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein Schwellenwert derart definiert wird,
daß bei einer Überschreitung dieses Schwellenwertes
durch den Zündspulenstrom eine definierte Erhöhung des
auf der Steuerleitung (4) stehenden, die Schließzeit
bestimmenden Pegels erfolgt, und daß die durch diese
Erhöhung definierte Flanke als Auswertesignal dem Mikro
computer (2) zur Verfügung steht.
5. Schließzeitregelung nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein erster und ein zweiter Schwellen
wert derart definiert wird, daß der zweite Schwellen
wert höher liegt als der erste, und daß zunächst bei
einer Überschreitung des ersten Schwellenwertes durch
den Zündspulenstrom eine definierte Absenkung des auf
der Steuerleitung (4) stehenden, die Schließzeit be
stimmenden Pegels erfolgt, und daß bei Überschreitung
des zweiten Schwellenwertes durch den Zündspulenstrom
diese Absenkung des Pegels wieder rückgängig gemacht
wird, und daß die durch diese Absenkung bzw. Erhöhung
des Pegels definierte Flanken als Auswertesignale dem
Mikrocomputer (2) zur Verfügung stehen.
6. Schließzeitregelung nach einem der Ansprüche 3-5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Absenkung bzw. Erhö
hung des die Schließzeit bestimmenden Pegels mit Hilfe
eines gesteuerten Spannungsteilers erfolgt.
7. Schließzeitregelung nach einem der Ansprüche 3-5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Absenkung bzw. Erhöhung
des die Schließzeit bestimmenden Pegels mit Hilfe ge
steuerter Einströmer, die ihren Strom in einen Arbeits
widerstand treiben, erfolgt.
8. Schließzeitregelung nach einem der Ansprüche 3-5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Absenkung bzw. Erhöhung
des die Schließzeit bestimmenden Pegels mit Hilfe eines
durch Differentiation eines Spannungssprunges, welcher
mit dem Erreichen des Stromschwellenwertes auftritt, er
zeugten Hilfsimpulses erfolgt.
9. Schließzeitregelung nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Stromanstiegszeit des Zündspulen
stromes bis zum Erreichen der definierten Stromschwelle
in jeder Periode, in der der Strom die Stromschwelle
erreicht, abgespeichert wird.
10. Schließzeitregelung nach Anspruch 3 und 9, dadurch
gekennzeichnet, daß beim Nichterreichen der Stromschwelle
durch den Zündspulenstrom die Zeitkorrektur aus der Zeit
differenz zwischen der im Anspruch 9 definierten Strom
anstiegszeit der Vorperiode und der aktuellen Stroman
stiegszeit gebildet wird.
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