DE4005123A1 - Zuendanlage fuer brennkraftmaschinen - Google Patents
Zuendanlage fuer brennkraftmaschinenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Zündanlage für Brenn
kraftmaschinen, mit einem Bezugsmarkengeber, insbe
sondere Kurbelwellengeber (KW-Geber), der je Kur
belwellenumdrehung eine einer bestimmten Kurbel
wellen-Winkelstellung zugeordnete Bezugsmarke lie
fert und mit einem Phasengeber, der insbesondere
als mit der Nockenwelle der Brennkraftmaschine zu
sammenwirkender Nockenwellengeber (NW-Geber) ausge
bildet ist und der innerhalb zweier Kurbelwellenum
drehungen eine der Zahl der Zylinder der Brenn
kraftmaschine entsprechende Anzahl von der Nocken
wellenstellung zugeordneten Phasensignalen erzeugt,
wobei eines der Phasensignale zur Bildung eines Zy
klussignals herangezogen ist, das den Beginn eines
Zündzyklus′ kennzeichnet.
Aus der DE-OS 36 34 587 ist ein Zündsystem für Ver
brennungsmotoren bekannt, das eine synchron mit der
Nockenwelle des Motors angetriebene Hallblende auf
weist, wobei die Hallblende eine jeweils jedem Zy
linder zugeordnete Aussparung hat, wodurch eine
entsprechende Anzahl von Phasenimpulsen erzeugt
wird. Eine der Aussparungen ist gegenüber den ande
ren breiter ausgebildet, wodurch ein Phasenimpuls
erzeugt wird, der den Beginn eines Zündzyklus′ in
Zusammenwirken mit einer Bezugsmarke kennzeichnet.
Diese stammt von einem KW-Geber, der je Kurbelwel
lenumdrehung ein einer bestimmten Kurbelwellen-Win
kelstellung zugeordnetes Signal liefert. Fällt der
KW-Geber aus, so kann aufgrund der Phasensignale
des mit einer Hallblende versehenen Hallsensors ein
Notlaufbetrieb erfolgen, da ein Steuergerät der
Brennkraftmaschine aufgrund des einen, breiter aus
gebildeten Phasensignals den Beginn eines Zündzy
klus′ erkennen kann. Es wird dabei ein fester Not
laufzündwinkel definiert, wobei beim Auftreten der
Vorderflanke jedes Phasensignals die Zündspule ge
laden und beim Auftreten der jeweiligen Rückflanke
der Phasensignale die Zündung ausgelöst wird. Bei
rotierender Zündverteilung ist die Erkennung des
Zündzyklus′ nicht wichtig, da die Verteilung durch
einen Hochspannungsverteiler erfolgt. Bei ruhender
Verteilung muß dagegen der Beginn des Zündzyklus′
sicher erkannt werden. Da die laufende Brennkraft
maschine ein dynamisches System darstellt, ist die
Erkennung des den Zündzyklusbeginn kennzeichnenden
Phasensignals in bestimmten Betriebspunkten mit
oben genanntem Verfahren nicht immer sicher mög
lich, so daß es zu Fehlansteuerungen und damit zu
die Brennkraftmaschine beschädigenden und/oder
überlastenden Betriebszuständen kommen kann.
Aus der Literaturstelle "SAE Technical Paper Se
ries 8 20 256 "A Low Cost Electronic Ignition Con
trol System With A 4-Bit Microcontroller", Richard
W. Kovener 1982, ist es bekannt, an der Kurbel
welle einer Brennkraftmaschine eine mit über dem
Umfang verteilten Aussparungen versehene Sensor
scheibe zu befestigen, wobei eine Doppelaussparung
vorgesehen ist, um die Position der Kurbelwelle von
einem Detektor erfassen zu können. Die Anordnung
hat somit die Funktion eines an sich bekannten Be
zugsmarkengebers.
Die erfindungsgemäße Zündanlage mit den im Haupt
anspruch genannten Merkmalen hat demgegenüber den
Vorteil, daß beim Ausfall des KW-Gebers bei Anlagen
mit ruhender oder rotierender Zündverteilung ein
Notlaufbetrieb sicher in jedem Betriebspunkt mög
lich ist, da - auch bei dynamischen Zustandsänderun
gen - einwandfrei der Beginn eines Zündzyklus′ vom
Rechner eines Steuergeräts der Brennkraftmaschine
erkannt wird. Hierzu ist zwischen einem ersten, ei
nem bestimmten Zylinder zugeordneten Phasensignal
und dem diesem folgenden, benachbarten Phasensignal
ein Kennungssignal angeordnet, das zusammen mit dem
zugehörigen ersten Phasensignal das Zyklussignal
bildet. Mithin liefert der Phasengeber alle 720°
Kurbelwellenwinkel ein Zyklussignal, das aus einem
Phasensignal und einem Kennungssignal besteht, wo
durch eine absolut sichere Erkennung des Zündzy
klusbeginns ermöglicht ist. Selbst unter Berück
sichtigung dynamischer Veränderungen läßt sich der
Beginn des Zündzyklus′ sicher detektieren, da nicht
- wie im Stand der Technik - auf eine vergrößerte Si
gnalbreite, sondern auf ein "Doppelsignal" beim
Notbetrieb abgestellt wird.
Im Normalbetrieb, also bei einwandfrei arbeitendem
KW-Geber, ist eine Zylindererkennung nach späte
stens einer Kurbelwellenumdrehung möglich, wenn das
dem Zyklussignal zugeordnete Phasensignal eine
größere Signalbreite als die übrigen Phasensignale
aufweist. Die Bezugsmarke fällt dann zeitlich mit
dem breiter ausgebildeten Phasensignal zusammen.
Dies erfolgt alle 720°, so daß bei einem Zu
sammenfall innerhalb einer 360°-Periode entweder
der den Zündzyklus beginnende Zylinder (z. B. Zy
linder 1) erkannt oder - wegen Nichtzusammenfalls -
nicht erkannt wird, wodurch im letzteren Falle
ebenfalls eine Zylinderdefinition einwandfrei mög
lich ist.
Vorzugsweise ist das Kennungssignal ein Kennungsim
puls, der sich an das zugeordnete Phasensignal un
mittelbar anschließt.
Die Phasensignale werden vorzugsweise von Negativ-
Impulsen gebildet. Dies bedeutet, daß eine vorhan
dene Signalamplitude ihren Wert im Bereich der Pha
sensignale verkleinert.
Nach einem bevorzugtem Ausführungsbeispiel weist
der Kennungsimpuls eine Impulsbreite auf, die 10°
Kurbelwellendrehung (Kurbelwellenwinkel) ent
spricht. Um das Ende des Kennungsimpuls′ deutlich
erfassen zu können, schließt sich an diesen eine
Impulspause an. Die Impulspause entspricht vorzugs
weise 10° Kurbelwellendrehung.
Vorzugsweise verkleinert sich mit steigernder Zahl
der Zylinder die Signalbreite der Phasensignale.
Insbesondere entspricht bei einer Brennkraftma
schine mit vier Zylindern die Signalbreite des dem
Kennungssignal zugeordneten Phasensignals etwa 90°
und der übrigen Phasensignale etwa 40° Kurbelwel
lenwinkel. Bei einer Brennkraftmaschine mit sechs
Zylindern entspricht die Signalbreite des dem Ken
nungssignal zugeordneten Phasensignals etwa 80° und
der übrigen Phasensignale etwa 30° Kurbelwellenwin
kel. Bei einer Brennkraftmaschine mit fünf Zylin
dern entspricht die Signalbreite des dem Kennungs
signal zugeordneten Phasensignals etwa 70° und der
übrigen Phasensignale etwa 40°. Eine Acht-Zylinder-
Brennkraftmaschine sieht vor, daß die Signalbreite
des dem Kennungssignal zugeordneten Phasensignals
etwa 70° und der übrigen Phasensignale etwa 30°
Kurbelwellenwinkel entspricht.
Es ist vorgesehen, daß im Notbetrieb - also bei Aus
fall des KW-Gebers - die Vorderflanken der Phasensi
gnale die Ladezeit für die Zündspule starten, wobei
die Rückflanken der Phasensignale die Zündung aus
lösen. Bei kleinen Drehzahlen kann abweichend davon
die Ladezeit mit den Rückflanken der Phasensignale
beginnen und die Zündung nach einer festen Ladezeit
erfolgen. Dadurch werden zu große Ladezeiten ver
mieden, die zur Zerstörung von Zündspule oder End
stufe führen könnten.
Schließlich wird im Notbetrieb nach der mittels des
Zyklussignals erfolgten Zylinderidentifizierung
(Zylinder-1-Erkennung) vom Steuergerät der Brenn
kraftmaschine das Kennungssignal ausgeblendet.
Diese Ausblendung, das heißt Nichtverarbeitung, ist
erforderlich, damit die Flanken des Kennungssignals
nicht dazu führen, hier die Zündspule aufzuladen
bzw. den Zündimpuls abzugeben.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeich
nung näher erläutert. Diese zeigt in Fig. 1 ver
schiedene Diagramme für Vier-, Sechs-, Acht- und
Fünf-Zylinder-Brennkraftmaschinen und in Fig. 2
ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung.
Im nachfolgenden wird auf eine Zündanlage für
Brennkraftmaschinen eingegangen, die einen Kurbel
wellengeber (KW-Geber) und einen Phasengeber auf
weist. Die Zündung dieser Brennkraftmaschine wird
mittels eines Motorsteuergeräts unter Berücksichti
gung von Motor- und Betriebsdaten gesteuert. Der
KW-Geber arbeitet vorzugsweise mit einem Zahnkranz
der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine zusammen,
wobei die einzelnen Zähne des Zahnkranzes eine Än
derung des vom KW-Geber gelieferten elektrischen
Signals bewirken. Da sich Zähne und Zahnlücken des
Zahnkranzes bei der Motordrehung abwechseln, wird
vom KW-Geber eine Art Wechselspannung abgegeben,
aus der z. B. die Drehzahl der Brennkraftmaschine
vom Steuergerät ermittelt werden kann. An einer
Stelle seines Umfangs weist der Zahnkranz eine be
sonders große Zahnlücke (z. B. durch Fehlen eines
Zahns) auf, so daß die KW-Geber-Wechselspannung
ebenfalls eine entsprechende Lücke zeigt, die eine
Bezugsmarke BM bildet. Die Bezugsmarke BM tritt so
mit je Kurbelwellenumdrehung der Brennkraftmaschine
auf. Sie liegt vorzugsweise vor dem oberen Totpunkt
OT eines bestimmten Zylinders (z. B. des Zylinder
1). Insbesondere ist vorgesehen, daß bei Vier-Zy
linder-Brennkraftmaschinen die Bezugsmarke ungefähr
80° vor dem oberen Totpunkt OT, bei Sechs-Zylinder-
Brennkraftmaschinen etwa 70° vor dem oberen Tot
punkt OT, bei Acht-Zylinder-Brennkraftmaschinen un
gefähr 60° vor dem oberen Totpunkt OT und bei Fünf-
Zylinder-Brennkraftmaschinen etwa 60° vor dem obe
ren Totpunkt OT des Zylinders 1 liegt. Dies ist in
der Fig. 1 angegeben und aus den dort wiedergege
benen Diagrammen ersichtlich.
Auf der Abzisse des Diagramms ist ganz oben die Be
zugsmarke BM (in ° Kurbelwellenwinkel (KW)) wieder
gegeben. Darunter ist im Bereich 1 für eine Vierzy
linder-Brennkraftmaschine der Verlauf der tR-Im
pulse gezeigt. Darunter ist der obere Totpunkt OT
mit der zugehörigen Zylindernummer wiedergegeben.
Es folgt dann der Phasensignalverlauf. Schließlich
ist darunter der Start der Zündung an der Rück
flanke 10° vor dem oberen Totpunkt wiedergegeben.
Die Bezugsmarke BM liegt ungefährt 80° vor dem obe
ren Totpunkt.
Ein entsprechender Aufbau ist im Bereich II des
Diagramms dargestellt, der für eine Sechs-Zylinder-
Brennkraftmaschine gilt. Die Bezugsmarke BM liegt
ungefähr 70° vor dem oberen Totpunkt OT.
Im Bereich III folgt die Darstellung für eine Acht-
Zylinder-Brennkraftmaschine und im Bereich IV ein
entsprechender Signalverlauf für eine Fünf-Zylin
der-Brennkraftmaschine. Bei der Acht-Zylinder-
Brennkraftmaschine liegt die Bezugsmarke ungefähr
60° vor dem oberen Totpunkt OT; bei der Fünf-Zylin
der-Brennkraftmaschine liegt die Bezugsmarke unge
fähr 60° vor dem oberen Totpunkt OT. Bei allen Mo
torausführungen des Diagramms liegt der Start der
Zündung an der Rückflanke 10° vor dem oberen Tot
punkt.
Der im Diagramm für jede Motorausführung wiederge
gebene Phasensignalverlauf eines mit der Nocken
welle der zugehörigen Brennkraftmaschine zusammen
wirkenden Phasengebers weist jedem Zylinder zuge
ordnete Phasensignale auf, die von Negativ-Impulsen
gebildet werden. Negativ-Impulse bedeutet, daß im
Bereich jedes Phasensignals eine Amplitudenabsen
kung vorliegt. Da die Kurbelwelle der Brennkraftma
schine doppelt so schnell läuft wie die Nocken
welle, liefert der Phasengeber innerhalb eines
Zündzyklus′ von 720° die Phasensignale. Der Beginn
eines Zündzyklus′ wird erfindungsgemäß von einem
Zyklussignal Z gebildet, das dem bereits erwähnten
bestimmten Zylinder (z. B. Zylinder 1) zugeordnet
ist. Das Zyklussignal Z setzt sich aus einem er
sten, dem bestimmten Zylinder zugeordneten Phasen
signal und einem Kennungssignal zusammen. In der
Figur sind die Phasensignale mit P und das Ken
nungssignal mit K bezeichnet. Zur Unterscheidung
des ersten Phasensignals von den übrigen Phasensi
gnalen erhält dieses die Kennzeichnung PE. Das Ken
nungssignal K ist als Kennungsimpuls ausgebildet,
der sich an das zugeordnete, erste Phasensignal PE
unmittelbar anschließt. Ihm folgt eine Impulspause
L.
In der Fig. 1 sind ferner tR-Impulse wiedergege
ben. Es handelt sich dabei um Kurbelwellenwinkel
synchrone Impulse, die der Rechner des Steuergeräts
als Referenz erzeugt. Die Grundlage hierfür bildet
das Wechselspannungssignal des KW-Gebers.
Die Anordnung ist derart ausgebildet, daß bei 0°
Kurbelwellenstellung (KW), 360° Kurbelwellenstel
lung (KW), 720° Kurbelwellenstellung (KW) usw. die
Bezugsmarke BM liegt. Das zum jeweiligen Zyklussi
gnal Z gehörende, erste Phasensignal PE ist zu der
der 0° und 720° Kurbelwellenstellung (KW) zugeord
nete Bezugsmarke BM derart gelegen, daß jeweils
letztere zeitlich innerhalb der Länge der entspre
chenden ersten Phasensignale PE liegt. Zur Berück
sichtigung von Toleranzen ist daher das erste Pha
sensignal PE gegenüber den übrigen Phasensignalen P
breiter ausgebildet. Die der 360° Kur
belwellenstellung (KW) zugeordnete Bezugsmarke BM
fällt nicht in ein Phasensignal P. Hierdurch wird
eine eindeutige Zylinderzuordnung möglich.
Im einzelnen ist für eine 4-Zylinder-Brennkraftma
schine vorgesehen, daß die Signalbreite des ersten
Phasensignals PE 90° Kurbelwellenwinkel entspricht.
Es schließt sich das Kennungssignal K an, das eine
Impulsbreite von 10° Kurbelwellenwinkel (Kurbelwel
lendrehung) aufweist. Die sich daran anschließende
Impulspause L entspricht 10° Kurbelwellenwinkel.
Die einzelnen Phasensignale P weisen eine Breite
von 40° Kurbelwellendrehung auf. Der Abstand der
der 360° Kurbelwellenstellung (KW) zugeordneten Be
zugsmarke BM zur Vorderflanke des folgenden Phasen
signals P beträgt 30° Kurbelwellendrehung.
Für eine Brennkraftmaschine mit sechs Zylindern ist
ein erstes Phasensignal mit einer Breite von 80°
Kurbelwellenwinkel vorgesehen. Bei einer Acht-Zy
linder-Brennkraftmaschine bzw. Fünf-Zylinder-Brenn
kraftmaschine beträgt diese Signalbreite jeweils
70° Kurbelwellenwinkel. Bei Sechs-, Acht- und Fünf-
Zylinder-Brennkraftmaschinen sind Kennungssignal K
und Impulspause L ebenso wie bei einer Vier-Zylin
der-Brennkraftmaschine ausgebildet. Die Sechs-Zy
linder-Brennkraftmaschine weist Phasensignale P mit
einer Breite von 30° Kurbelwellenwinkel auf. Diese
gilt auch für eine Acht-Zylinder-Brennkraftma
schine. Bei einer Fünf-Zylinder-Brennkraftmaschine
beträgt die genannte Signalbreite 40° Kurbelwellen
winkel. Der Abstand zu der der 360° Kurbelwellen
stellung (KW) zugehörenden Bezugsmarke zur Vorder
flanke des folgenden Phasensignals beträgt bei der
Sechs- und bei der Acht-Zylinder-Brennkraftmaschine
jeweils 20° Kurbelwellenwinkel. Bei der Fünf-Zylin
der-Brennkraftmaschine beträgt dieser Abstand 22°
Kurbelwellenwinkel.
Im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine, das heißt
einwandfrei funktionierendem KW- und Phasengeber
ist eine eindeutige Zylinderzuordnung/Identifizie
rung bereits nach 360° Kurbelwellenwinkel möglich,
da entweder eine Bezugsmarke BM innerhalb eines er
sten Phasensignals PE oder eine Bezugsmarke BM de
tektiert wird, die außerhalb eines Phasensignals P
liegt. Die tR-Impuls-Ausgabe erfolgt durch das
Steuergerät unter Heranziehung des vom KW-Geber ge
lieferten Signals. Die tR-Impulse dienen der Fest
legung der Einspritzzeitpunkte des Kraftstoffs (Ti-
Signale).
Im Notlaufbetrieb, wenn also der KW-Geber ausfällt,
ist eine Zylinderidentifizierung aufgrund des Ken
nungssignals K möglich. Durch Vergleich der Puls
dauern von Phasensignal PE, Kennungssignal K und
eventuell zusätzlich von der Impulspause L ist hier
stets eindeutig - auch im dynamischen Betriebsfall -
das Zyklussignal Z auffindbar, das den Beginn eines
Zündzyklus′ kennzeichnet. Der Zylinder 1 kann daher
innerhalb von 720° Kurbelwellenwinkel einwandfrei
erkannt werden.
Sofern die Brennkraftmaschine eine rotierende Ver
teilung aufweist, wird im Notlaufbetrieb die Zünd
ausgabe über die Phasensignale des Phasengebers ge
steuert. Die tR-Impulse können nicht mehr herange
zogen werden, da diese ja von dem ausgefallenem KW-
Geber abhängen. Es wird derart vorgegangen, daß bei
jeder Vorderflanke eines Phasensignals PE, P der
Zündspulenstrom eingeschaltet und mit der Rück
flanke jedes Phasensignals PE, P die Zündung er
folgt. Bei kleinen Drehzahlen kann abweichend davon
eine feste Einschaltzeit der Zündspule beginnend
mit der Rückflanke ausgegeben werden, die vorzugs
weise von der Batteriespannung abhängig ist. Dieses
ist in der Figur durch den eingetragenen Hochspan
nungspfeil wiedergegeben. Eine Zylinderidentifizie
rung ist bei der rotierenden Verteilung nicht
erforderlich, da zwischen Verteilerfinger und Zy
linder eine feste Zuordnung besteht.
Sofern die betrachtete Brennkraftmaschine eine ru
hende Verteilung aufweist und ein Notlaufbetrieb
wegen Ausfalls des KW-Gebers erfolgt, wird die
Zündausgabe ebenfalls über die Phasensignale PE, P
gesteuert. Die Lage des Beginns der Ladezeit der
Zündspule sowie die Abgabe der Zündimpulse erfolgt
ebenso, wie bei der zuvor beschriebenen rotierenden
Verteilung. überdies ist jedoch eine Zy
linderidentifizierung (Zylinder-1-Erkennung) erfor
derlich. Zunächst wird daher aufgrund des erfin
dungsgemäßen Erkennungssignals K eine Zylinder-1-
Identifizierung vorgenommen und anschließend die
Zündung - wie bereits beschrieben - durchgeführt. Da
bei wird dann die Impulspause L ausgeblendet, die
auf das Kennungssignal K folgt, damit aufgrund der
Impulsflanken kein Zählfehler auftritt, der zu der
Abgabe von Zündimpulsen zu verkehrten Zeitpunkten
führen würde. Der beschriebene Notlauf ist für
Brennkraftmaschinen beliebiger Zylinderzahl mög
lich.
Da moderne Brennkraftmaschinen mit Einspritzungen
ausgerüstet sind, die in Abhängigkeit von dem be
reits erwähnten Referenzsignal (tR-lmpulse) arbei
tet, sind im Notbetrieb (also beim Ausfall des KW-
Gebers) besondere Maßnahmen zu treffen, da gleich
zeitig auch die tR-Impulse wegfallen.
Bei einer sogenannten SEFI-Einspritzung (Sequenti
elle Fuel Injection) werden vom Master-Microcon
troller des Steuergeräts bestimmte Größen (z. B.
Drehzahl, Vorlagerung, Einspritzzeit usw.) zu einem
Slave-Microcontroller (SEFI-µC) übertragen. Diese
Übertragung erfolgt im Normalbetrieb synchron mit
den tR-Impulsen. Da im Notbetrieb die tR-Impulse
fehlen, werden Ersatz-tR-Impulse an den positiven
Flanken der Phasensignale PE, P ausgegeben, die den
Einspritzimpulsen (Ti-Impulsen) zugrundegelegt wer
den. Hierzu ist es erforderlich, daß die Flanken
der Impulspause nach dem Kennungssignals K unter
drückt werden, damit diese nicht fälschlich als Er
satz-tR-Impulsflanke dienen. Die gegenüber dem Nor
malbetrieb im Notbetrieb erfolgende Winkelverände
rung (Kurbelwellenwinkel) der tR-Impulse muß akzep
tiert werden.
Weist die Brennkraftmaschine eine Simultaneinsprit
zung auf, so wird der Einspritzbeginn (Ti-Impulse)
ebenfalls an die positive Segmentflanke nach je
weils (Zylinderzahl/2) Phasensignalen gelegt. Eine
genaue Zylinderzuordnung der Ti-Lage kann bei feh
lender Zylindererkennung nicht eingehalten werden.
Bei Gruppeneinspritzung wird bei fehlender Zylin
derzuordnung im Notbetrieb auf Simultaneinspritzung
umgeschaltet oder mit falscher Zylinderzuordnung
gefahren, was für einen Notlaufbetrieb zulässig
ist. Kann eine Zylindererkennung erfolgen, so läßt
sich die Gruppeneinspritzung beibehalten. Es ist
dann sinnvoll, den Ti-Beginn für die erste Gruppe
dem Phasensignal P zuzuordnen, das dem Phasensignal
PE im Abstand (Zylinderzahl/2)-1 folgt. Diese Zu
ordnung ist für Vier-, Sechs- und Acht-Zylinder-
Brennkraftmaschinen sinnvoll.
Es ist ferner sinnvoll, oberhalb einer Drehzahl, ab
der durch die vorgegebene winkelstarre Einschalt
dauer der Zündspule ein ausreichendes Aufladen der
Spule nicht gesichert ist, eine Drehzahlbegrenzung
durch Abschalten der Einspritzung durchzuführen.
Diese Drehzahlschwelle kann vorzugsweise von der
Batteriespannung abhängig sein. Alternativ kann bei
hohen Drehzahlen durch Abzählen einer Zeit ab Rück
flanke des vorhergehenden Zylinders die Einschalt
dauer der Spule auf die notwendige Zeit verlängert
werden (quasi Segmentsystem).
Die Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild der beschrie
benen Anordnung. Die Brennkraftmaschine 10 weist
eine Nockenwelle NW sowie eine Kurbelwelle KW auf.
Kurbelwelle KW und Nockenwelle NW sind über eine
Zahnriemenübersetzung 11 miteinander gekuppelt. Auf
der Nockenwelle NW sitzt ein Geberelement 12, das
mit dem Nockenwellen-Geber (NW-Geber) 13 zusammen
wirkt. Auf der Kurbelwelle KW ist drehfest ein wei
teres Geberelement 14 befestigt, das mit einem Kur
belwellengeber 15 (KW-Geber) zusammenarbeitet.
Der ein Kurbelwellen-Signal liefernde KW-Geber 15
ist mit einer Interface-Schaltung 16 verbunden; der
NW-Geber 13 ist an eine weitere Interface-Schaltung
17 angeschlossen. Der Ausgang der Interface-Schal
tung 16 ist mit einem Eingang einer Bezugsmarken-
Erkennungsschaltung 18 und mit einem weiteren Ein
gang einer KW-Geber-Ausfallerkennungsschaltung 19
verbunden. Ferner führt der genannte Ausgang zu ei
ner ersten Auswerteschaltung 20. Letztere führt
eine Schließzeit- und Zündwinkelberechnung durch
und ist gegebenenfalls für eine ruhende Verteilung
im Normalbetrieb zuständig.
Der genannte Ausgang der Interface-Schaltung 16 ist
ferner über einen ersten Umschalter 21 an einen
Eingang einer zweiten Auswerteschaltung 22 ange
schlossen, die die Einspritzzeitberechnung durch
führt und gegebenenfalls für eine SEFI-Einspritzung
herangezogen wird.
Der Ausgang der Interface-Schaltung 17 führt eben
falls zur KW-Geber-Ausfallerkennungsschaltung 19
sowie zu einem weiteren Pol des ersten Umschalters
21 und zu einem Eingang einer dritten Auswerte
schaltung 23, die eine Schließzeit- und Zündwinkel
berechnung und gegebenenfalls eine ruhende Vertei
lung im Notlaufbetrieb durchführt. Der Ausgang der
Interface-Schaltung 17 ist ferner an einen Eingang
einer Zylinder-1-Erkennungsschaltung 24 für den
Normalbetrieb und an einen Eingang einer Zylinder-
1-Erkennungsschaltung 25 für den Notlaufbetrieb an
geschlossen. Im Notlaufbetrieb wird das Zyklussi
gnal Z durch Vergleich der Pulsdauern von Phasensi
gnal PE; Kennungsimpuls K und eventuell der Impuls
pause L erzeugt. Der Ausgang der Bezugsmarken-Er
kennungsschaltung 18 ist ebenfalls an einen Eingang
der Zylinder-1-Erkennungsschaltung 24 angeschlos
sen.
Der Ausgang der Zylinder-1-Erkennungsschaltung 24
führt zu einem Eingang der ersten Auswerteschaltung
sowie zu einem zweiten Umschalter 26, der in der in
der Fig. 2 dargestellten Stellung eine Verbindung
zu einem Eingang der zweiten Auswerteschaltung 22
herstellt. Der Ausgang der Zylinder-1-Erkennungs
schaltung 25 führt zu einem weiteren Pol des zwei
ten Umschalters 26 und ferner zu einem weiteren
Eingang der dritten Auswerteschaltung 23. Der Aus
gang der ersten Auswerteschaltung 20 führt zu einem
dritten Umschalter 27, der in der Fig. 2 darge
stellten Stellung die erste Auswerteschaltung 20
mit der Zündspule beziehungsweise den Zündspulen 28
(nicht näher dargestellt) verbindet. Am Ausgang der
zweiten Auswerteschaltung 22 stellt ein Signal zur
Steuerung der Einspritzventile 29 (nicht näher dar
gestellt) der Brennkraftmaschine 10 zur Verfügung.
Der Ausgang der dritten Auswerteschaltugn 23 ist an
einen weiteren Pol des dritten Umschalters 27 ange
schlossen.
Von der KW-Geber-Ausfallerkennungsschaltung 19 geht
eine Wirkverbindung 30 aus, die auf den ersten,
zweiten und dritten Umschalter 21, 26, 27 wirkt. In
der in der Fig. 2 dargestellten Stellung der Um
schalter 21, 26 und 27 liegt der Normalbetrieb der
Brennkraftmaschine 10 vor. Die Umschaltstellung,
die im Notlaufbetrieb vorgenommen wird, ist mit ge
strichelter Linie eingetragen; sie wird mittels der
KW-Geber-Ausfallerkennungsschaltung 19 herbeige
führt.
Die Brennkraftmaschine 10 weist ferner einen Last
geber 31 auf, der ein entsprechendes Lastsignal ei
nem Eingang der ersten Auswerteschaltung 20 sowie
einem Eingang der zweiten Auswerteschaltung 22 zu
führt.
Schließlich sind die Bezugsmarken-Erkennungsschal
tung 18, die KW-Geber-Ausfallerkennungsschaltung
19, die erste Auswerteschaltung 20, die zweite Aus
werteschaltung 22 sowie die dritte Auswerteschal
tung 23, die Zylinder-1-Erkennungsschaltung 24 und
die Zylinder-1-Erkennungsschaltung 25 in einem Mi
kro-Controller µC zusammengefaßt.
Im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine wird gemäß
der Schaltungsanordnung der Fig. 2 sowohl das KW-
Signal als auch das NW-Signal der Brennkraftma
schine entsprechend ausgewertet und weiterverarbei
tet. Erkennt die KW-Geber-Ausfallerkennungsschal
tung 19 eine Funktionsstörung des KW-Gebers 15, so
werden die Umschalter 21, 26 und 27 in die in der
Fig. 2 gestrichelt eingetragene Stellung gebracht
und der Notlaufbetrieb - wie vorstehend schon ausge
führt - aufgenommen.
Claims (20)
1. Zündanlage für Brennkraftmaschinen, mit einem
Bezugsmarkengeber, insbesondere Kurbelwellengeber
(KW-Geber), der je Kurbelwellenumdrehung eine einer
bestimmten Kurbelwellen-Winkelstellung zugeordnete
Bezugsmarke liefert und mit einem Phasengeber, ins
besondere Nockenwellengeber (NW-Geber), der inner
halb zweier Kurbelwellenumdrehungen eine der Zahl
der Zylinder der Brennkraftmaschine entsprechende
Anzahl von der Nockenwellenstellung zugeordneten
Phasensignalen erzeugt, wobei eines der Phasensi
gnale zur Bildung eines Zyklussignals herangezogen
ist, das den Beginn eines Zündzyklus′ kennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem ersten,
einem bestimmten Zylinder (Zylinder 1) zugeordneten
Phasensignal (PE) und dem diesem folgenden, benach
barten Phasensignal (P) ein Kennungssignal (K)
liegt, das zusammen mit dem zugehörigen ersten Pha
sensignal (PE) im bei Ausfall des KW-Gebers erfol
genden Notbetrieb das Zyklussignal (Z) bildet.
2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß das dem Zyklussignal zugeordnete Phasensi
gnal (PE) eine größere Signalbreite als die übrigen
Phasensignale (P) aufweist.
3. Zündanlage nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsmarke
(BM) zeitlich dem Phasensignal (PE) des Zyklussi
gnals (Z) zugeordnet ist.
4. Zündanlage nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß das Kennungsignal
(K) ein Kennungsimpuls ist, der sich an das zuge
ordnete Phasensignal (PE) unmittelbar anschließt.
5. Zündanlage nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasensignale
(PE, P) von Negativ-Impulsen gebildet werden.
6. Zündanlage nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß der Kennungsimpuls
(K) eine Impulsbreite aufweist, die 10° Kurbelwel
lendrehung (Kurbelwellenwinkel) entspricht.
7. Zündanlage nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kennungsimpuls
eine Impulspause (L) folgt.
8. Zündanlage nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulspause
(L) 10° Kurbelwellendrehung entspricht.
9. Zündanlage nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß das Zyklussignal
(Z) durch Vergleich der Pulsdauern von Phasensignal
(PE), Kennungsimpuls (K) und eventuell der Impuls
pause (L) erzeugt wird.
10. Zündanlage nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich mit stei
gender Zahl der Zylinder die Signalbreite der Pha
sensignale (PE, P) verkleinert.
11. Zündanlage nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer
Brennkraftmaschine mit vier Zylindern die Si
gnalbreite des dem Kennungssignal (K) zugeordneten
Phasensignals (PE) etwa 90° und der übrigen Phasen
signale (P) etwa 40° Kurbelwellenwinkel entspricht.
12. Zündanlage nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer
Brennkraftmaschine mit sechs Zylindern die Si
gnalbreite des dem Kennungssignal (K) zugeordneten
Phasensignals (PE) etwa 80° und der übrigen Phasen
signale (PE) etwa 30° Kurbelwellenwinkel ent
spricht.
13. Zündanlage nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer
Brennkraftmaschine mit fünf Zylindern die Si
gnalbreite des dem Kennungssignal (K) zugeordneten
Phasensignals (PE) etwa 70° und der übrigen Phasen
signale (P) etwa 40° Kurbelwellenwinkel entspricht.
14. Zündanlage nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer
Brennkraftmaschine mit acht Zylindern die Si
gnalbreite des dem Kennungssignal (K) zugeordneten
Phasensignals (PE) etwa 70° und der übrigen Phasen
signale (P) etwa 30° Kurbelwellenwinkel entspricht.
15. Zündanlage nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Notbetrieb
bei Ausfall des KW-Gebers durch die Vorderflanken
der Phasensignale (PE, P) die Ladezeit für die
Zündspule beginnt.
16. Zündanlage nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Notbetrieb
durch die Rückflanke der Phasensignale (PE, P) die
Zündung ausgelöst wird.
17. Zündanlage nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Notbetrieb
bei kleinen Drehzahlen beginnend mit der Rückflanke
der Phasensignale (PE, P) jeweils eine feste Lade
zeit abhängig von der Batteriespannung für die
Zündspule ausgegeben wird, an deren Ende die Zün
dung erfolgt.
18. Zündanlage nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Notbetrieb
nach der mittels des Zyklussignals (Z) erfolgten
Zylinderidentifizierung (Zylinder-1-Erkennung) vom
Steuergerät der Brennkraftmaschine die Impulspause
(L), die auf das Kennungssignal (K) folgt, ausge
blendet wird.
19. Zündanlage nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb einer
Drehzahl ab der ein sicheres Aufladen der Zündspule
nicht mehr gewährleistet ist, eine Drehzahlbegren
zung durch Abschaltung der Einspritzung erfolgt.
20. Zündanlage nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei hohen
Drehzahlen eine ausreichende Schließdauer der Zünd
spule erreicht wird durch Einschalten der Zündspule
ab einer bestimmten Zeit nach der Rückflanke des
dem vorhergehenden Zylinder zugeordnete Phasensi
gnal, statt mit Vorderflanke des dem aktuellen Zy
linders zugeordneten Phasensignal.
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