DE4107115C2 - Vorrichtung zur Steuerung des Zündwinkels einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zur Steuerung des Zündwinkels einer Brennkraftmaschine

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Verhin­ dern von Drehzahlschwingungen nach Lastwechseln bei Brenn­ kraftmaschinen von Fahrzeugen durch Veränderung des Zündwin­ kels.
Es ist bekannt, eine Zündwinkelveränderung bei Brennkraftma­ schinen vorzunehmen, um Drehzahlschwingungen nach Lastwechseln zu verhindern. Dieser Zündwinkeleingriff er­ folgt beim Widereinsetzen nach Schubabschalten, beim Be­ schleunigen beziehungsweise beim Öffnen eines Leerlauf- Kontaktes.
Aus der EP 0 109 545 A2 ist eine Einrichtung zur Zündwinkel­ steuerung bekannt, wobei eine Kompensation der Ruckelschwin­ gungen dadurch erfolgt, dass bei einem Drehzahlanstieg die Zündung in Richtung Spät und damit das Drehmoment verringert und bei einem Drehzahlabfall die Zündung in Richtung Früh verstellt wird, wodurch das Drehmoment erhöht wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, die star­ ke Nichtlinearität im Zusammenhang zwischen Zündwinkelände­ rung und Momentänderung und deren Abhängigkeit vom jeweili­ gen Last- und Drehzahlpunkt sowie von der jeweiligen Motor- und Kühlwassertemperatur zu berücksichtigen. Die Erfindung zeigt eine einfach und kostengünstig zu realisierende Mög­ lichkeit auf, mit der wirkungsvoll Drehzahlschwingungen ver­ hindert werden.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit den im Hauptanspruch genannten Merkmalen hat den Vorteil, daß eine Begrenzung der Momentenänderung mittels Zündwinkeleingriff zur Verhinderung von Drehzahl­ schwingungen, insbesondere nach Lastsprüngen, vor­ genommen wird, indem der aktuelle Momentenverlauf (effektives Moment) des Antriebs des Fahrzeugs mit einer Tiefpaßschaltung bewertet und von dem aktuel­ len Momentenverlauf mittels einer Schaltungseinheit subtrahiert wird, wobei der einem zu reduzierenden Moment entsprechende Ausgangswert der Schaltungs­ einheit zur Zündwinkelverstellung dient. Der aktu­ elle Momentenverlauf (effektives Moment) läßt sich mit einfachen Mitteln erfassen. Ferner ist die benötigte Tiefpaßschaltung ein sehr einfaches elek­ trisches Netzwerk, so daß eine kostengünstige Lö­ sung vorliegt. Die Tiefpaßschaltung weist bevorzugt ein PT1-Glied auf.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese­ hen, daß der dem zu reduzierenden Moment entspre­ chende Wert mittels einer Divisionsschaltung durch den dem zugehörigen effektiven Moment entsprechende Wert zur Bildung einer relativen Momentenreduzie­ rung dividiert wird. Diese relative Momentenredu­ zierung entspricht einer Zündwinkelveränderung. Diese Zündwinkelveränderung führt zu einer Zündwin­ kelverstellung in Richtung "spät".
Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Wert für das effektive Moment aus einem Wert des inneren Moments und einem Wert des Reibungsmoments nachgebildet wird. Es ist daher zur Bereitstellung des Momenten­ verlaufs lediglich erforderlich, die Werte für das innere Moment und für das Reibungsmoment zu ermit­ teln. Zur Bildung des Wertes für das innere Moment ist vorzugsweise ein erstes Kennfeld vorgesehen, dem die Drehzahl der Brennkraftmaschine und ein Lastsignal der Brennkraftmaschine als Eingangs­ größen zugeführt werden. Zur Bildung des Wertes des Reibungsmoments ist ein zweites Kennfeld vorgese­ hen, dem als Eingangsgrößen die Drehzahl der Brenn­ kraftmaschine und die Motor- beziehungsweise Kühl­ mitteltemperatur zugeführt werden. Mittels einer Subtraktionsschaltung, der als Eingangsgrößen der Wert für das innere Moment und der Wert für das Reibungsmoment zugeführt werden, wird der Wert des effektiven Moments ermittelt, in dem das Reibungs­ moment vom inneren Moment subtrahiert wird.
Zur Erstellung der beiden erwähnten Kennfelder ist vorgesehen, daß auf einem Motorprüfstand verschie­ dene Betriebszustände der Brennkraftmaschine gete­ stet werden. Die Kennfeldwerte des ersten Kennfelds ergeben sich durch Messungen auf dem Motorprüfstand für den gefeuerten Betrieb nach der Beziehung
Mmess = Mi - Mr.
Die Kennfeldwerte des zweiten Kennfelds ergeben sich durch Messungen auf dem Motorprüfstand für den Schiebebetrieb nach der Beziehung
Mmess = Mr (da Mi = 0).
Überdies ist es vorteilhaft, wenn die relative Mo­ mentenreduzierung über eine Linearisierungsschal­ tung geführt wird.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann der Ausgang der Linearisierungsschaltung an ein drittes Kennfeld angeschlossen sein, dem die Drehzahl der Brennkraftmaschine und das Lastsignal als Einfluß­ größen zugeführt werden und an dessen Ausgang der Zündwinkelverstellungswert zur Momentenreduzierung zur Verfügung steht.
Schließlich ist es vorteilhaft, wenn zur Berück­ sichtigung weiterer Momentenreduzierungen, insbe­ sondere einer Momentenreduzierung vom Getriebe- Steuergerät der Brennkraftmaschine und/oder vom ASR-Steuergerät (ASR = Antriebs-Schlupf-Regelung), diese zur relativen Momentenreduzierung mittels ei­ ner Additionsschaltung addiert werden. Hierdurch erfolgt also nicht nur eine Zündwinkelverstellung um Drehzahlschwingungen der Brennkraftmaschine zu verhindern, sondern es führen auch weitere Aggre­ gate (wie zum Beispiel das Getriebe-Steuergerät und/oder das ASR-Steuergerät) zu einer Zündwinkel­ verstellung in Richtung "spät", um eine Momentenre­ duzierung der Brennkraftmaschine herbeizuführen.
Zeichnung
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figur näher erläutert. Diese zeigt ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung zum Verhindern von Dreh­ zahlschwingungen der Brennkraftmaschine.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die Figur zeigt eine Schaltungsanordnung 1, die ein erstes Kennfeld 2 aufweist. Dem Kennfeld 2 wird als Eingangsgröße die Drehzahl n einer nicht dar­ gestellten Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs zuge­ führt. Ferner erhält das erste Kennfeld 2 als wei­ tere Eingangsgröße ein Lastsignal tL der Brenn­ kraftmaschine. Am Ausgang 3 des ersten Kennfelds 2 steht ein inneres Moment Mi zur Verfügung, das - mit positivem Vorzeichen - einer Subtraktionsschaltung 4 als Eingangsgröße zugeleitet wird.
Die Schaltungsanordnung 1 weist ferner ein zweites Kennfeld 5 auf, das als Eingangsgrößen ebenfalls die Drehzahl n der Brennkraftmaschine und die Mo­ tor- beziehungsweise Kühlwassertemperatur Tmot der Brennkraftmaschine erhält. Am Ausgang 6 des zweiten Kennfelds 5 steht ein Reibungsmoment Mr zur Ver­ fügung, das - mit negativem Vorzeichen - am Eingang der Subtraktionsschaltung 4 liegt.
Der Ausgang 7 der Subtraktionsschaltung 4, an dem ein effektives Moment Me bereit steht, ist an einen Verzweigungspunkt 8 angeschlossen. Der Verzwei­ gungspunkt 8 steht - mit positivem Vorzeichen - mit einem Eingang 9 einer Schaltungseinheit 10 in Ver­ bindung. Die Schaltungseinheit 10 ist als Subtrak­ tionsschaltung ausgebildet. Ferner ist der Verzwei­ gungspunkt 8 an den Eingang 11 einer Tief­ paßschaltung 12 angeschlossen, wobei der Tiefpaß der Tiefpaßschaltung 12 vorzugsweise als PT1-Glied ausgebildet ist. Der Ausgang 13 der Tiefpaßschal­ tung 12 führt - mit negativem Vorzeichen - zu einem weiteren Eingang 14 der Schaltungseinheit 10. Am Ausgang 15 der Schaltungseinheit 10 steht ein zu reduzierendes Moment ΔM zur Verfügung.
Einer Divisionsschaltung 16 wird als eine erste Eingangsgröße das zu reduzierende Moment ΔM und als zweite Eingangsgröße das effektive Moment Me zugeführt. Hierzu ist die Divisionsschaltung 16 an den Ausgang 15 der Schaltungseinheit sowie an den Verzweigungspunkt 8 angeschlossen. Die Divisions­ schaltung 16 dividiert das zu reduzierende Mo­ ment ΔM durch das zugehörige effektive Moment Me. Das Ergebnis steht an einem Ausgang 17 als relative Momentenreduzierung ΔMrel zur Verfügung.
Die relative Momentenreduzierung ΔMrel wird als Eingangsgröße einer Additionsschaltung 18 zuge­ führt, die als weitere Eingangsgröße weitere Momen­ tenreduzierungen ΔM'rel erhält. Bei den weiteren Momentenreduzierungen kann es sich insbesondere um eine Momentenreduzierung eines Getriebe-Steuerge­ räts der Brennkraftmaschine und/oder eines ASR- Steuergeräts (ASR = Antriebs-Schlupf-Regelung) han­ deln.
Am Ausgang 19 der Additionsschaltung 18 liegt ein Signal, das einer Tiefpaßschaltung 20 als Eingangs­ größe zugeleitet wird. Die Zeitkonstante der Tief­ paßschaltung 20 ist umschaltbar, so daß eine plötz­ lich geforderte Momentenrücknahme unverzögert aus­ geführt wird, wobei aber die plötzliche Aufhebung der geforderten Momentenrücknahme mit größerer Zeitkonstante gefiltert wird. Dadurch wird ein plötzlicher Momentensprung in positiver Richtung vermieden. Der Ausgang 21 der Tiefpaßschaltung 20 ist an den Eingang 22 eines dritten Kennfeldes 23 angeschlossen, der das entsprechende Signal mit ei­ nem last-drehzahl- abhängigen Faktor wichtet und in einen Zündwinkelverstellungswert ΔαZ umrechnet. Am Ausgang 24 des dritten Kennfeldes 23 wird der Zünd­ winkelverstellungswert ΔαZ abgegeben, mit dessen Hilfe eine Zündwinkelverstellung erfolgt, wodurch das Moment der Brennkraftmaschine entsprechend kor­ rigiert wird (in die positive oder die negative Richtung).
Um die Kennfeldwerte des ersten Kennfelds 2 und des zweiten Kennfelds 5 zu erhalten, wird die Brenn­ kraftmaschine auf einem Motorprüfstand getestet.
Es werden zunächst Messungen zur Ermittlung von Meßwerten Mmess im gefeuerten Betrieb der Brenn­ kraftmaschine durchgeführt. Hierunter ist der Be­ trieb mit niedergetretenem Fahrpedal, also mit Kraftstoffzufuhr, zu verstehen. Es gilt die Be­ ziehung
Mmess = Mi - Mr.
Anschließend erfolgen Messungen im Schiebebetrieb der Brennkraftmaschine, wobei die Beziehung
Mmess = Mr
gilt, da das innere Moment Mi den Wert "Null" an­ nimmt. Hieraus lassen sich die gewünschten Kenn­ feldwerte ermitteln, die in den beiden Kennfeldern 2 und 5 abgelegt werden.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist eine übersichtliche Funktion auf. Sie basiert auf einer einfachen Applikation und kann durch einfachen Ein­ griff bei einer bereits vorhandenen Getriebesteue­ rung (Momentenreduzierung beim Schaltvorgang) und/oder einer Antriebs-Schlupf-Regelung realisiert werden.
Ferner ist es möglich, daß eine Anzeige oder eine Ausgabe des momentan abgegebenen Drehmoments der Brennkraftmaschine erfolgt.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Steuerung des Zündwinkels einer Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet,
dass eine Momentermittlungsschaltung (4) vorgesehen ist, die an ihrem Ausgang (7) ein Wert für ein aktuelles effektives Moment bereitstellt,
dass eine Tiefpass-Schaltung (12) vorgesehen ist, die das aktuelle effektive Moment (Me) bewertet,
dass eine Subtraktionseinheit (10) vorgesehen ist, die einen Ausgangswert der Tiefpass-Schaltung (12) von dem aktuellen effektiven Moment (Me) subtrahiert und so ein zu reduzierendes Moment (ΔM) ermittelt, und
dass das zu reduzierende Moment (ΔM) zur Zündwinkelsteuerung dient.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass eine Divisionschaltung (16) vorgesehen ist, mittels der das zu reduzierende Moment (ΔM) durch das zugehörige aktuelle effektive Moment (Me) dividiert wird, wobei sich eine relative Momentenreduzierung (ΔMrel) ergibt.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Wert für das aktuelle effektive Moment (Me) in der Momentermittlungsschaltung (4) aus einem Wert des inneren Moments (Mi) und einem Wert des Reibungsmoments (Mr) nachgebildet wird.
4. Vorrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Wertes des inneren Moments (Mi) einem ersten Kennfeld (2) die Drehzahl (n) der Brenn­ kraftmaschine und ein Lastsignal (tL) zugeführt werden.
5. Vorrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Wertes des Reibungsmoments (Mr) einem zweiten Kennfeld (5) die Drehzahl (n) der Brenn­ kraftmaschine und die Motor- beziehungsweise Kühl­ wassertemperatur (Tmot) zugeführt werden.
6. Vorrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennfeldwerte des ersten Kennfelds (2) durch Mes­ sungen (Mmess) auf einem Motorprüfstand für den ge­ feuerten Betrieb nach der Beziehung
Mmess = Mi - Mr
und daß die Kennfeldwerte des zweiten Kennfelds (5) für den Schiebebetrieb nach der Beziehung
Mmess = Mr (da Mi = 0)
ermittelt und entsprechend in den Kennfeldern (2, 5) abgelegt werden.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Momentermittlungsschaltung (4) als Eingangsgrößen der Wert für das innere Moment (Mi) und der Wert für das Reibungsmoment (Mr) zugeführt werden, wobei der Wert für das aktuelle effektive Moment (Me) am Ausgang (7) durch die Vorschrift (Mi - Mr) erzeugt wird.
8. Vorrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Momentenreduzierung (ΔMrel) über eine Tiefpaßschaltung (20) geführt wird.
9. Vorrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (21) der Tiefpaßschaltung (20, 21) an ein drittes Kennfeld (23) angeschlossen ist, dem die Drehzahl (n) der Brennkraftmaschine und das Lastsi­ gnal (tL) als Einflußgrößen zugeführt werden und daß an dessen Ausgang (24) der Zündwinkelver­ stellungswert (ΔαZ) zur Verfügung steht.
10. Vorrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Berücksichtigung weiterer Momentenreduzierungen (ΔM'rel), insbesondere einer Momentenreduzierung vom Getriebe-Steuergerät der Brennkraftmaschine und/oder vom ASR-Steuergerät (ASR = Antriebs- Schlupf-Regelung), diese zur relativen Momentenre­ duzierung (ΔMrel) mittels einer Additionsschal­ tung (18) addiert werden.
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