DE4141698A1

DE4141698A1 - Verfahren zur schliesszeitregelung

Info

Publication number: DE4141698A1
Application number: DE4141698A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl Ing Koelle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-12-18
Filing date: 1991-12-18
Publication date: 1993-07-01
Also published as: EP0617757B1; JPH07502093A; WO1993012340A1; JP3288376B2; DE59207208D1; EP0617757A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Schließzeitregelung in Zündanlagen für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Haupt anspruchs. Es ist schon eine Schließzeitregelung für Brennkraft maschinen aus der DE-PS 34 02 537 bekannt, bei der aber zwei Komparatoren, sowie zwei Bezugsmarken zur Festlegung des Zündzeit punktes und zur Schließzeitregelung verwendet werden. Hierbei wird eine Schließzeitregelung auf der Grundlage der Überwachung des Zünd spulenstroms mit zwei Komparatoren, wovon der eine bei Erreichung von 80% des geforderten Zündspulenstromes und der andere bei 100% anspricht, vorgenommen. Nachteilig ist, daß hierbei die Zeit zwischen Erreichen der einzelnen Komparator-Schwellen laufend gemessen und aus diesen gemessenen Zeiten die Ladezeit berechnet werden muß. Die hierbei notwendige Hardware (80%- und 100%-Komparator) und die spezielle Forderung an den Prozessor, sowie die benötigte Software machen die dargestellte Lösung relativ kostenaufwendig. Weiterhin ist aus der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung DE 41 19 570 ein Verfahren zur Schließzeitadaption bekannt, wobei ein Komparator vorgesehen ist, der die Zündspulen stromstärke mit einem Sollwert vergleicht und den Ausgangspegel des Komparators jeweils zum Zündzeitpunkt erfaßt. Hierbei wird ermittelt, ob die in der Zündspule gespeicherte Energie ausreichend für einen ordnungsgemäßen Zündfunken war. Ein Steuer gerät kann nun aufgrund des jeweiligen Ausgangspegels des Komparators durch schrittweise Verlängerung bzw. Verkürzung der Schließzeit sich der optimalen Schließzeit annähern. Bei diesem Verfahren kann die erforderliche Schließzeit nicht sofort ermittelt werden. Das führt dazu, daß entweder eine zu lange Schließzeit, was zu unnötiger Verlustleistung führt, oder eine zu kurze Schließzeit, die zu Zündaussetzern führen kann, ausgegeben wird.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die Zeit messung der ausgegebenen Schließzeit und der Zeitmessung bis zum Ansprechen des Komparators die optimale Schließzeit ermittelt wird und bei der darauffolgenden Zündung ausgegeben wird.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß die dem Komparator zugeführte Vergleichsspannung auf einen vorgegebenen Stromwert der Ladungskurve der jeweiligen Zündspule einstellbar ist, und somit das Verfahren auf verschiedene Motorbetriebspunkte ein stellbar ist. Weiterhin ist es vorteilhaft, eine vorgegebene Zeit nach Ansprechen des Komparators eine Zwangszündung auszulösen, wodurch keine unnötige Belastung der hochspannungsführenden Teile und keine unnötig große Verlustleistung auftritt. Letztendlich hat dieses Verfahren den Vorteil, durch Überwachung des Komparator ausgangs sicherzustellen, daß eine vorgegebene Mindestschließzeit gewährleistet ist. Sollte diese Mindestschließzeit nicht gegeben sein, so kann beispielsweise ein Kurzschluß erkannt werden und für den entsprechenden Zylinder Zündung und Einspritzung zum Schutz des Katalysators und der Zündendstufen abgeschaltet werden.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung zur Erfassung des Zündspulenstroms,

Fig. 2 die Zeitabläufe bei der Schließzeitermittlung und

Fig. 3 einen Ablaufplan zur Schließzeitermittlung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist der Mikroprozessor 1 eines nicht dargestellten Steuergerätes für die Zündendstufen der Zündanlage einer Brennkraft maschine dargestellt. Dieser Mikroprozessor 1 ist unter anderem über eine Verbindungsleitung mit der Basis eines Zündtransistors 3 ver bunden. Auf der Kollektorseite ist der Zündtransistor 3 über die Primärwicklung einer Zündspule 4 mit einer Batteriespannung U_B beispielsweise einer nicht dargestellten Fahrzeugbatterie verbunden. Sekundärseitig ist die Zündspule 4 einerseits mit der Batterie spannung U_B und andererseits mit einer Zündkerze 5 verbunden. Emitterseitig ist der Zündtransistor 3 dem invertierenden Eingang eines Komparators 6 und parallel dazu über einen Meßwiderstand 7 an Masse geschaltet. Der nicht invertierende Eingang des Komparators 6 liegt über einen, aus den Widerständen 8 und 9 gebildeten Spannungs teiler einerseits an Masse und andererseits an einer Versorgungs spannung U, welche von einem nicht dargestellten Spannungs stabilisator geliefert wird. Über den Spannungsteiler wird eine Vergleichsspannung U_V am nicht invertierenden Eingang des Komparators 6 eingestellt. Dabei ist es durchaus möglich, einen Komparator - wie Fig. 1 zeigt - mit mehreren separat zuschaltbaren Spannungsteilern 8a und 8b bzw. 9a und 9b zu verwenden, wobei vom Mikroprozessor über eine Verbindung 10a bzw. 10b verschiedene Vergleichsspannungen U_va bzw. U_vb über Schaltelemente 11a bzw. 11b am Komparator 6 eingestellt werden. Die weiteren Endstufen der Zündanlage - hier nur angedeutet - sind so verschaltet, daß die Ermitter der einzelnen Zündtransistoren zusammengefaßt werden. Bei Brennkraftmaschinen mit einer Schließ winkelüberlappung wären die Zylinder, die sich in ihrem Schließ winkelüberlappen durch eine weitere Auswerteschaltung mit Elementen 6, 7, 8 und 9 getrennt auszuwerten. Der Ausgangspegel IP des Komparators 6 wird dem Mikroprozessor 1 zugeführt.

In Fig. 2 sind die zeitlichen Signalverläufe, welche vom Mikro prozessor ausgewertet werden, dargestellt. Der obere Signalverlauf in dieser Figur zeigt das Signal ts für die Ansteuerung der Zündend stufe 3 vom Mikroprozessor 1 über die Verbindung 2. Zum Zeitpunkt T1 schaltet der Mikroprozessor das Signal ts von 0 auf 1, wodurch der Schließzeitbeginn realisiert wird. Im Mikroprozessor 1 wird diese Zeit T1 erfaßt und als Basiszeitpunkt, von welcher aus die Zeit für die verschiedenen Ereignisse gemessen wird, abgespeichert. Der Mikroprozessor 1 steuert auch das Schließzeitende T2, zu welchem die Zündung erfolgt. Diese Schließzeit SZ = T1 bis T2 wurde entweder beim vorhergehenden Zündzyklus ermittelt oder wird z. B. bei einem Neustart vom Mikroprozessor 1 fest vorgegeben. Die, zwischen Schließzeitbeginn T1 und Schließzeitende T2 markierte Zeit T_DIA stellt eine Mindestschließzeit dar, sie wird in Abhängigkeit des Betriebspunktes vom Mikroprozessor 1 vorgegeben. Die untere Signal folge in der Fig. 2 zeigt den Ausgangspegel IP des Komparators 6, wobei der Ausgang des Komparators aufgrund der Verschaltung von 0 auf 1 schaltet, wenn der durch die Spannung U_v vorgegebene Zünd spulenstrom erreicht ist.

Beim Erreichen des Zündspulensollstromes zum Zeitpunkt T3 beginnt eine Zeit t4 abzulaufen, an deren Ende die Schließzeit in jedem Fall vom Mikroprozessor 1 beendet wird.

In Fig. 3 ist der Ablaufplan zur Verarbeitung der erfaßten Zeiten, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind, gezeigt. Der Mikroprozessor 1 berechnet aufgrund der erfaßten Parameter wie Drehzahl, Temperatur und Druck den Zündzeitpunkt bei T3. Für jeden Zündzyklus der Brenn kraftmaschine wird vom Mikroprozessor 1 in einem Arbeitsschritt 20 die Signal folge ts zur Ansteuerung der Zündendstufe und der Ausgangspegel des Komparators IP überwacht. In einer anschließenden Abfrage 21 wird geprüft, ob der Beginn einer Schließzeit T1 vor liegt. Ist dies der Fall, so führt der Ja-Ausgang der Abfrage 21 zu einem Arbeitsschritt 22, in welchem der Schließzeitbeginn T1 als Basiszeit für spätere Berechnungen zwischengespeichert wird. Konnte kein Schließzeitbeginn T1 ermittelt werden, so führt der Nein-Ausgang der Abfrage 21 zur Abfrage 23. Hier wird ermittelt, ob ein Zündereignis, d. h. ein Schließzeitende T2 aufgetreten ist. Wurde ein Zündereignis erfaßt, so führt der Ja-Ausgang dieser Abfrage 23 zunächst an eine Abfrage 33. Hier wird kontrolliert, ob der Ausgangspegel IP des Komparators 6 nach der Zündung (wobei hier Schalt- und Entladezeiten zu berücksichtigen sind) einen Ausgangs pegel, der dem angesprochenen Zustand (IP = 1) entspricht, aufweist. Ist dies nicht der Fall, d. h. eine gewisse Zeit nach der Zündung ist IP = 0, so führt der Nein-Ausgang an eine Abfrage 24. Es wird nun in der Abfrage 24 kontrolliert, ob der Komparator 6 überhaupt angesprochen hat bzw. hatte, d. h. es wird abgefragt, ob die Zeit T3 erreicht wurde, zu der der Komparator 8 anspricht. Das Ansprechen des Komparators geschieht zu dem Zeitpunkt, wenn in der Zündspule eine Energie gespeichert ist, die dem vorgegebenen Vergleichswert U_v entspricht. Der Ja-Ausgang der Abfrage 24, d. h. der Komparator hatte angesprochen, bewirkt in einem anschließenden Arbeitsschritt 25 aufgrund der zwischengespeicherten Zeit für den Schließzeitbeginn T1 und der Zeit für das Ansprechen des Komparators T3 die Bestimmung der Schließzeit SZn für den darauffolgenden Zünd zyklus in dieser Zündspule, wobei SZn = T3-T1 ist.

Der Nein-Ausgang der Abfrage 24, d. h., der Komparator 6 hatte zum Zeitpunkt der Zündung bzw. zum Schließzeitende T2 nicht angesprochen führt zu einer Abfrage 26. In dieser Abfrage 26 wird kontrolliert, ob die gemessene, d. h. tatsächliche Schließzeit (T2-T1) größer ist als die vom Mikroprozessor 1 im vorherigen Zyklus errechnete, optimale Schließzeit (SZ) ist. Ist dies nicht der Fall, beispiels weise wenn nach der Berechnung oder Ausgabe des Schließereignisses der Motor stark beschleunigt und damit der Zündzeitpunkt vorverlegt wird, so führt der Nein-Ausgang dieser Abfrage zum Arbeitsschritt 27, in welchem die eben gewollte, optimale Schließzeit SZ wieder als Schließzeit für die darauffolgende Zündung bestimmt wird (SZn = SZ). Solch ein Fall kann beispielsweise auch auftreten, wenn die Brenn kraftmaschine im Leerlauf arbeitet und die tatsächlich benötigte Zündspulenenergie geringer ist als im Teillast oder Vollastbereich. Wurde die Abfrage 26 mit Ja beantwortet, d. h. die tatsächliche Schließzeit (T2-T1) war größer als die gewollte Schließzeit (SZ), so wird in einem Arbeitsschritt 28 die darauffolgende gewollte optimale Schließzeit SZn bestimmt, indem zu der ausgegebenen Schließzeit (T2-T1) ein Korrekturwert K hinzuaddiert wird (SZn = T2-T1 + K) um ein Ansprechen des Komparators 6 zu erzielen. Der Korrekturwert K ist hierbei ein in der Applikation für jeden Motortyp bestimmter Wert, der sicherstellt, daß mit der Schließzeit der darauffolgenden Zündung der vorgegebene Wert des Zündspulen stromes gerade erreicht wird.

Wurde die Abfrage 23 für die Zeit T2 mit Nein beantwortet, d. h. es konnte kein Zündereignis festgestellt werden, so wird in einer Abfrage 29 kontrolliert, ob bei der Signalfolge IP eine aufsteigende Flanke (also ein Ansprechen des Komparators) auftritt. Ist dies der Fall, so wird im Arbeitsschritt 30 der Ansprechzeitpunkt T3 des Komparators 6 zwischengespeichert. In der darauffolgenden Abfrage 31 wird geprüft, ob die Ansprechzeit T3 des Komparators 6 kleiner als eine Mindestschließzeit T_DIA ist. Ein Ja dieser Abfrage 31 führt zum Arbeitsschritt 32, in welchem dieser Sachverhalt als Kurzschluß in der Zündanlage gedeutet und dementsprechend in dem betreffenden Zylinder die Zündung und die Einspritzung abgeschaltet wird. Wurde die Abfrage 33 nach dem Ansprechen des Komparators 6 bei erfolgter Zündung mit Ja beantwortet, d. h. nach einer Zündung ist der Komparator noch im angesprochenen Zustand, so wird im nachfolgenden Arbeitsschritt 34 ein Defekt des Komparators erkannt und im Arbeits schritt 35 die Ausgabe der Schließzeit vom Mikroprozessor z. B. aufgrund der erfaßten Drehzahl und Batteriespannung veranlaßt. Wurde in der Abfrage 29 nach einer Signaländerung am Komparatorausgang keine steigende Flanke der Signalfolge IP erkannt, so wird in der nachfolgenden Abfrage 36 kontrolliert, ob die Signalfolge IP = 1, d. h. der Komparator hat bereits angesprochen, ist. Der Ja-Ausgang dieser Abfrage führt zu einer Abfrage 37, welche überprüft, ob eine vom Komparator 6 gestartete Zeit t4, welche eine maximal zulässige Schließzeit SZ max repräsentiert, abgelaufen ist. Ist dies der Fall, so wird zum Zeitpunkt T4 in einem Arbeitsschritt 38 vom Mikro prozessor 1 die Schließzeit beendet und eine Zwangszündung aus gelöst. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, daß die hoch spannungsführenden Teile nicht unnötig belastet werden. Vom Nein-Ausgang der Abfrage 36 und der Abfrage 37 und 31 sowie von den Arbeitsschritten 38, 32, 35, 25, 28 und 27 führt jeweils eine Verbindung an einen Arbeitsschritt 39. In diesem Arbeitsschritt 39 werden die für diesen Zündzyklus gespeicherten Zeiten T1 und T3 gelöscht. Anschließend wird im Arbeitsschritt 40 die Schließzeit bestimmung für den nächsten Zündzyklus erneut gestartet.

Dieses eben beschriebene Verfahren ermöglicht eine sehr genaue Ausgabe der Schließzeit, da keine unnötige Umrechnung auf die Winkelebene erfolgt, sondern die berechneten Zeiten direkt vom Mikroprozessor ausgegeben werden.

Weiterhin bietet dieses Verfahren die Möglichkeit, auf Dynamik sehr gut zu reagieren. So wird beispielsweise vom Mikroprozessor eine nach Schließzeitbeginn einsetzende Dynamik und sich damit ver ändernde Schließzeit als Diskrepanz zwischen gewollter Schließzeit SZ und tatsächlich ausgegebener Schließzeit (T2-T1) erfaßt und die Schließzeit des darauffolgenden Zündzyklus SZn entsprechend den gemessenen Zeiten angepaßt.

Claims

1. Verfahren zur Schließzeitregelung von Zündanlagen in Brennkraft maschinen mit einem Mikroprozessor zur Ansteuerung mindestens einer Zündendstufe, bei dem der Strom durch die Zündspule erfaßt und einem ersten Eingang eines Komparators zugeführt wird, wobei am zweiten Eingang des Komparators eine vorgebbare Vergleichsspannung anliegt und der Ausgangspegel des Komparators dem Mikroprozessor zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Mikroprozessor (1) die Zeit vom Schließzeitbeginn (T1) bis zum Ansprechen des Komparators (T3) und bis zum Schließzeitende beim Zündereignis (T2) erfaßt und aus gewertet wird in der Art, daß die vom Schließzeitbeginn (T1) bis zum Ansprechen des Komparators (T3) erfaßte Zeit (T3-T1) die Schließ zeit (SZn) ist, die vom Mikroprozessor (1) als optimale Schließ zeit (SZn = T3-T1) für die darauffolgende Zündung durch ein entsprechendes Signal an eine Zündendstufe ausgegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine am Komparator (6) anliegende Vergleichsspannung (U_v) auf einen vorgegebenen Stromwert der Ladungskurve der jeweiligen Zündspule einstellbar ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikro prozessor (1) am Schließzeitende (T2) den Ausgangspegel (IP) des Komparators (6) abfragt, ob dieser angesprochen hat.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Ansprechen (T3) des Komparators (6) vom Mikroprozessor (1) eine Zeit (t4) zur Überwachung des Schließzeitendes (T2) gestartet wird und daß nach Ablauf dieser Zeit (t4) und fehlendem Schließzeitende (T2) vom Mikroprozessor (1) eine Zwangszündung ausgelöst wird.

5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß bei Neustart mit der im letzten Motorzyklus ermittelten Schließzeit (SZn) gestartet wird.

6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß bei einer vom Schließzeitbeginn (T1) bis zum Ansprechen des Komparators (T3) ermittelten Zeit kleiner als eine vorgegebene Mindestschließzeit (T_DIA) dies als Kurzschluß gedeutet wird und für den entsprechenden Zylinder Zündung und Einspritzung abgeschaltet werden.

7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß bei nicht angesprochenem Komparator und einer tatsächlichen Schließzeit (T2-T1), die größer oder gleich der ausgegebenen Schließzeit SZ ist, die darauffolgende Schließzeit SZn durch Hinzuaddieren eines Korrekturwertes (K) zur ausgegebenen Schließzeit (SZn = T2-T1+K) festgelegt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturwert (K) ein in der Applikation derart festlegbarer Wert ist, daß beim darauffolgenden Zündzyklus der Komparator durch diesen Korrekturwert (K) mit Sicherheit anspricht.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei nicht angesprochenem Komparator (6) und einer tatsächlichen Schließ zeit (T2-T1), die kleiner als die vom Mikroprozessor (1) aus gegebene Schließzeit SZ ist, als darauffolgende Schließzeit (SZn) wieder die zuvor ausgegebene Schließzeit (SZ) ausgegeben wird.