DE3917580C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündverstellung für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In der JP 60-85 256 wird eine Zündverstellung mit zeitlich geregelter Steuerung beschrieben. Bei dieser Zündverstellung ist eine umlaufende Scheibe vorgesehen, die zum synchronen Umlauf mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine vorgesehen ist, während an jeder Position, die einem vorgegebenen Kurbelwinkel entspricht, eine Einrichtung zur Stellungsanzeige, beispielsweise in Form eines Vorsprungs auf dem Umfang der Scheibe, vorgesehen ist. Neben der umlaufenden Scheibe ist ein entsprechender Fühler bzw. Winkelmesser angeordnet, welcher an der Position der Anzeigeeinrichtung ein Kurbelwinkelsignal in Form eines Impulses erzeugt. Das Impulssignal wird einer mit Mikroprozessoren ausgerüsteten elektronischen Steuerung zugeführt. Diese Steuerung stellt den Impulsabstand T und den Impulsabstand-Kurbelwinkel R fest. Andererseits wird aus einer Zuordnungstabelle entsprechend der Drehzahl und des Belastungszustandes der Brennkraftmaschine ein Zündwinkel R_SPK abgeleitet. Anschließend wird eine Zündeinstellung T_SPK folgendermaßen rechnerisch ermittelt:

T_SPK = T/R × R_SPK.

Der Mikrocomputer benötigt jedoch einige Zeit zur Ausführung der Division in der vorstehenden Gleichung.

Aus der älteren DE 38 28 735 A1 ist eine Zündeinstellung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bekannt. Ähnliche Systeme sind außerdem aus den älteren Druckschriften DE 39 13 464 oder DE 38 28 735 A1 bekannt. Bei allen bekannten Systemen besteht aber das eingangs geschilderte Problem, nach welchem die vom Mikrocomputer benötigte Zeit zur Ausführung der Division der obengenannten Gleichung von der Gesamtzeitdauer abgeht, die zur Berechnung des Zündzeitpunktes zur Verfügung steht. Da eine Reihe von Berechnungen durchzuführen ist, um verschiedene Maschinenparameter berücksichtigen zu können, müssen sehr schnelle Mikrocomputer eingesetzt werden. Dies erhöht die Herstellungskosten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündverstellung aufzuzeigen, welche die zur Verfügung stehende Rechenzeit besser als bisher ausnutzt.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand von Abbildungen näher erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine mit Marken versehene Kurbelwellenscheibe zur Erläuterung der bezuggenommenen Parameter,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer elektronischen Steuerung gemäß der Erfindung,

Fig. 4 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung der Erfindung und

Fig. 5 ein binäres Zahlenmuster sowie dessen Verarbeitung.

Aus Fig. 1 ist eine Kurbelwelle eines Vierzylindermotors für ein Kraftfahrzeug ersichtlich, an welcher eine Kurbelwellenscheibe 2 befestigt ist. Die Zylinder der Brennkraftmaschine sind in zwei Gruppen unterteilt. wovon die erste die Zylinder Nr. 1 und 3 und die zweite die Zylinder Nr. 2 und 4 umfaßt; der obere Totpunkt wird bei beiden Zylindern einer Gruppe zeitlich gleich angesteuert. Neben der Kurbelwellenscheibe 2 befindet sich ein Kurbelwinkelmesser 3 (Magnettaster). Die Kurbelwellenscheibe 2 weist ein Paar erster Vorsprünge 2a und ein Paar zweiter Vorsprünge 2b auf. Die ersten Vorsprünge 2a liegen einander diametral gegenüber. Die beiden zweiten Vorsprünge 2b liegen ebenfalls einander gegenüber.

Beispielsweise entspricht ein Winkel R₁ bei jedem der Vorsprünge 2b einer Position von 83° vor dem oberen Totpunkt (BTDC). Ein Winkel R₂ zwischen den Vorsprüngen 2a und 2b, der einen Impulsbreitenwinkel darstellt, wird in der Form K · 2ⁿ gesetzt, wobei K das Auflösungsvermögen eines Mikrocomputers in einer elektronischen Steuerung der Einrichtung darstellt. Die Auflösung beträgt 1 Bit, so daß K ebenfalls 1 ist. Die Potenz n ist eine natürliche Zahl (n=1, 2, 3, 4, 5, . . .). Damit wird der Winkel R₂ auf den Wert

R₂ = K · 2ⁿ = 2°, 4°, 8°, 16°, 32°, 64°, . . .

gesetzt. Bei dem Beispiel aus Fig. 1 ist der Winkel R₂ auf 32° (n=5) eingestellt.

Während des Umlaufs der Kurbelwellenscheibe 2 erfaßt der Kurbelwinkelmesser 3 die jeweiligen Stellungen der Vorsprünge 2a und 2b und gibt dementsprechend impulsförmige Signale ab.

Fig. 2 veranschaulicht eine elektronische Steuerung 4 mit einem Mikrocomputer; diese weist eine Zentraleinheit 5, einen ROM-Speicher 6, einen RAM-Speicher 7 und eine Ein-/Ausgabeschnittstelle 8 auf, wobei alle diese Systembausteine über eine Busleitung miteinander verschaltet sind.

Der Kurbelwellenmesser 3 und ein Ladedruckfühler 10 in der Einlaßleitung sind mit einem Eingang der Ein-/Ausgabeschnittstelle 8 verbunden. Ein Ausgang der Schnittstelle 8 ist mit einer Basis eines Leistungstransistors 11 als Treiber verbunden. Ein Kollektor des Transistors 11 ist mit einer Primärwicklung einer Zündspule 12 verbunden, während die Sekundärwicklung der Spule mit einer Zündkerze 14 eines entsprechenden Zylinders über einen Zündverteiler 13 in Verbindung steht.

Im ROM-Speicher 6 sind Steuerprogramme und Festdaten einer Zuordnungstabelle für den Zündzeitpunkt abgespeichert. Die Ausgangssignale der Fühler 3 und 10 werden im RAM-Speicher 7 erfaßt, während die Zentraleinheit 5 den Zündzeitpunkt gemäß einem Steuerprogramm im ROM-Speicher 6 und aufgrund verschiedener Daten ermittelt, die im RAM-Speicher 7 abgespeichert sind.

Aus Fig. 3 wird deutlich, daß die Steuerung 4 eine Diskriminatorschaltung 15 aufweist, welcher das Kurbelwinkelsignal vom Kurbelwinkelmesser 3 zugeleitet wird und die dieses Signal diskriminiert. Der Diskriminator 15 unterscheidet zwischen einem Kurbelwinkel-Bezugssignal A, entsprechend dem Vorsprung 2a und einem Kurbelwinkel-Bezugssignal B, entsprechend dem Vorsprung 2b. Auf der Grundlage des ersten Kurbelwinkel- Signals vom Kurbelwinkelmesser 3 wird nun eine Zeitdauer T₁ zwischen dem ersten Kurbelwinkelsignal und einem zweiten Kurbelwinkelsignal gemessen. Nach Messung des zweiten Kurbelwinkelsignals wird eine Zeitdauer T₂ zwischen dem zweiten Kurbelwinkelsignal und einem dritten Kurbelwinkelsignal ermittelt. Die Zeitdauer T₁ wird mit der Zeitdauer T₂ verglichen. Ist T₂<T₂, so steht fest, daß das dritte Kurbelwellensignal, das nach dem zweiten Kurbelwellensignal erzeugt wurde, das Signal B ist. Ist dagegen T₂<T₁, so steht fest, daß das dritte Kurbelwellensignal das Signal A ist. Wird bei der Diskriminierung das Kurbelwellensignal A ermittelt, so erzeugt die Diskriminatorschaltung 15 zur Unterscheidung der Kurbelwellensignale ein Auslösesignal, das an einen Zeitgeber 21 weitergeleitet wird. Diese Signale A und B werden einem Rechner 16 zugeführt, der den zeitlichen Impulsabstand ermittelt und in dem ein Impulsabstandssignal T entsprechend dem zeitlichen Unterschied zwischen den Signalen A und B gebildet wird.

Der Impulsabstand T wird durch ein Zählwerk in Form einer Binärdateninformation ermittelt und im RAM-Speicher 7 erfaßt. Bei herkömmlichen Einrichtungen wird in der vorbeschriebenen Weise die Zeit T durch einen Winkel R dividiert. Erfindungsgemäß wird diese Division jedoch nicht mehr ausgeführt, wie nachstehend erläutert wird.

Beträgt der zeitliche Abstand T 1000 µsec, so wird dieses Intervall in binärer Form mit 1111100100 erfaßt. Diese Binärzahl 1111100100 wird im RAM-Speicher unter einer vorgegebenen Adresse abgelegt. Beträgt der Impulsabstandswinkel R₂ 32°, so ist entsprechend der vorstehenden Ausführungen n gleich 5. Ein entsprechender Zündpunktrechner 20 erhält nun ein Anforderungssignal zur Verschiebung der Binärzahl fünfmal nach rechts, was einem Steuerprogramm entspricht, das im ROM-Speicher 6 fest abgespeichert ist. Wird die Binärzahl 1111100100 um fünf Stellen nach rechts verschoben, wird, wie Fig. 5 veranschaulicht, diese Zahl zu 11111. Also ist das Äquivalent zu 11111 in Dezimalschreibweise 31. Dies bedeutet, daß die Division 1000/322=31 ausgeführt wurde.

Das Rechenwerk 20 erzeugt anschließend ein dem Quotienten 31 entsprechendes Quotientensignal Q.

Nun wird das Impulsabstandssignal T auch einem Drehzahlrechner 17 zur Ermittlung einer Motordrehzahl N der Brennkraftmaschine zugeleitet.

Das vom Ladedruckfühler 10 in der Einlaßleitung kommende Ladedrucksignal wird einem Einlaßdruck-Rechner 18 zugeleitet, in dem eine Motorlast L rechnerisch ermittelt wird. Die Motordrehzahl N und die Motorlast L werden entsprechend einer Zündzeitpunkt-Tabelle 19 gemeldet. In dieser Tabelle 19 wird entsprechend diesen Signalen N und L eine entsprechende Adresse in der Zuordnungstabelle der Zündzeitpunkte MP_IG angewählt, worauf aus dieser Adresse der zugehörige Zündwinkel R_SPK abgelesen wird. Der Zündwinkel R_SPK wird in Signalform dem Zündpunkt-Rechner 20 zugeleitet, der einen Zündzeitpunkt T_SPK nach folgender Beziehung berechnet:

T_SPK = R_SPK × Q .

Der Zündzeitpunkt T_SPK wird im Zeitgeber 21 eingestellt, der nun mit der Messung der Zeit gemäß dem Winkelsignal B beginnt, das bei diesem Beispiel dem Winkel von 83° vor dem oberen Totpunkt (BTDC) entspricht. Erreicht der Zeitgeber den vorgegebenen Zündzeitpunkt T_SPK, wird ein Zündungssignal an den Leistungstransistor 11 abgegeben.

Nachstehend wird nun der Funktionsablauf der Einrichtung unter Bezugnahme auf das Ablaufschema aus Fig. 4 erläutert. In einem Arbeitsschritt S 101 wird ermittelt, ob ein vom Kurbelwinkelmesser 3 kommendes Impulssignal das vom Vorsprung 2a abhängige Kurbelwinkelsignal A oder das vom Vorsprung 2b abhängige Kurbelwinkelsignal B ist.

In einem weiteren Arbeitsschritt S 102 wird der Impulsabstand T zwischen den Signalen A und B durch Zählung ermittelt. Im folgenden Arbeitsschritt S 103 wird die so ermittelte Zeit, in Binärform erfaßt, um n-Stellen rechts verschoben, damit das Quotientensignal Q ermittelt werden kann. Auf diese Weise läßt sich die Impulsverarbeitungszeit deutlich verkürzen.

Im Arbeitsschritt S 104 werden die Motordrehzahl N und die Motorlast L ausgelesen, worauf im Arbeitsschritt S 105 der Zündwinkel R_SPK entsprechend den Signalen N und L aus der Zuweisungstabelle MP_IG für die Zuordnung der Zündzeitpunkte abgeleitet wird. Im Arbeitsschritt S 106 wird der Zündzeitpunkt R_SPK berechnet und anschließend, in Arbeitsschritt S 107, im Zeitgeber 21 gesetzt, der nun die Messung der Zeit im Zusammenhang mit dem Signal B einleitet. Erreicht der Zeitgeber einen vorgegebenen Zündzeitpunkt T_SPK, wird an die Zündspule 12 ein Zündsignal abgesetzt, damit der Stromkreis der Primärwicklung der Spule 12 abgeschaltet wird. Damit wird die Zündkerze 14 des entsprechenden Zylinders über den Zündverteiler 13 gezündet.

Auch wenn bei diesem Beispiel die Vorsprünge 2a und 2b auf der Kurbelwellenscheibe 2 ausgebildet sind, können jedoch genausogut Kerben oder Schlitze als Erfassungseinrichtungen vorgesehen werden. Die Motorlast läßt sich auch durch andere Einrichtungen erfassen, beispielsweise durch einen Luftströmungsmesser oder einen Detektor, der die Stellung der Drosselklappe erfaßt, bzw. durch Erfassung der Impulsbreite eines Kraftstoffeinspritzimpulses. Auch kann anstelle der Kurbelwellenscheibe 2, die an der Kurbelwelle 1 fest angeordnet ist, eine Nockenwellenscheibe an einer (nicht abgebildeten) Nockenwelle zur Ermittlung des Kurbelwinkels eingesetzt werden.

Claims (4)

1. Zündverstellung für Brennkraftmaschinen, mit einem zum synchronen Umlauf mit einer Kurbelwelle (1) der Brennkraftmaschine vorgesehenen Drehteil (2), wobei mindestens zwei Anzeigeeinrichtungen (2a, 2b) auf dem Drehteil (2) ausgebildet sind und zum Abtasten der Anzeigeeinrichtungen (2a, 2b) sowie zur Abgabe von Signalen ein Fühler (3) vorgesehen ist, mit einer Speichereinrichtung (6), in welcher ein Winkel (R₂) zwischen den beiden Anzeigeeinrichtungen (2a, 2b) in geeigneter Weise abgespeichert ist, mit einer ersten Recheneinrichtung (16) zur rechnerischen Ermittlung einer Zeitdauer, welche zwischen der Erfassung der beiden Anzeigeeinrichtungen (2a, 2b) verstreicht, die ein Zeitdauersignal (T) erzeugt und mit einer Zündeinrichtung (12, 13), welche in Übereinstimmung mit einem Zündsignal die Zündkerzen (14) der Brennkraftmaschine zündet, dadurch gekennzeichnet,
daß die Recheneinrichtung (16) derart ausgebildet ist, daß das Zeitdauersignal (T) in binärer Form erzeugt wird,
daß eine Verschiebeeinrichtung zur n-maligen Verschiebung des Zeitdauersignals (T) und zur Erzeugung eines Quotientensignals (Q) vorgesehen ist, welches dem Quotienten aus der Division des Zeitdauersignals (T) durch den Winkel (R₂) entspricht, und
daß ein zweites Rechenwerk zur rechnerischen Ermittlung eines Zündverstellsignals aus dem Quotientensignal (Q) zur Erzeugung eines Zündsignals vorgesehen ist.

2. Zündverstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Rechenwerk durch Multiplikation des Quotienten (Q) mit einem Zündwinkel (R) die Zündeinstellung berechnet.

3. Zündverstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehteil (2) eine Scheibe ist, welche auf einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine fest angebracht ist.

4. Zündverstellung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die An­ zeigeeinrichtungen (2a, 2b) aus Vorsprüngen bestehen, die auf dem Umfang der Scheibe (2) ausgebildet sind.