EP0324159B1 - Schliesszeitregelung für Brennkraftmaschine mit ausgelagerter Zündendstufe - Google Patents

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 bestimmenden Pegel anliegen.
• Moderne Motorsteuerungskonzepte bedienen sich heute der vielfältigen Möglichkeiten von Mikrocomputern, wodurch beispielsweise Zündwinkel und Einspritzzeiten als Funktion verschiedener Parameter gesteuert bzw. geregelt 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, Feuchtigkeit und Temperaturwechsel, nicht gewachsen sind, ging man schon früh den Weg, die komplexen und empfindlichen Elektronik-Baugruppen innerhalb der Fahrgastzelle unterzubringen. Die erforderlichen Leistungstreiber für die Zündspule bzw. die Einspritzventile wurden in demselben Gehäuse mit untergebracht. Um die Verlustleistung zu verringern, bedient man sich sogenannter getakteter Endstufen, wodurch sich aber unter anderem Probleme der Störsicherheit ergaben, da Mikrocomputer und getaktete Endstufe nicht immer zufriedenstellend zusammenarbeiteten.
• Aufgrund dieser Probleme zielen nun neuere Konzepte auf eine Dezentralisierung der Leistungstreiber zum jeweiligen Stellglied hin ab. Dabei sollen diese ausgelagerten Endstufen eine gewisse "Intelligenz" besitzen und mit möglichst wenig Leitungen, unter anderem auch wegen der Störsicherheit, mit der Mikrocomputer-Steuerzentrale verbunden werden, um wirtschaftlich zu sein.
• Ein aus Dömland, C.; Lehrach, M. "Ausgelagerte Endstufen zur Entlastung von Fahrzeug-Elektronik", Impulse 7/1987 (Hauszeitschrift der VW AG), Seite 25 - 28, insbesondere Abbildung 1, Varianten 5 und 6, bekanntes Konzept besteht aus einem Zündtransformator, an dem eine Leistungsendstufeneinheit direkt angebracht wird. Diese Endstufeneinheit wird mit nur 3 Anschlüssen verbunden, nämlich mit der Kfz-Batterie, der Fahrzeugmasse und der Ansteuerzentrale.
• Aufgrund der aktuellen Meßdaten für Batteriespannung, Drehzahl und Saugrohrunterdruck bestimmt der Mikrocomputer 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 definierten Punkt erreicht hat. Gewisse Schaltungsmittel sorgen dafür, daß der Primärzündspulenstrom I_PR auf den Wert I_PR,max begrenzt wird, wodurch auf der Primärseite der Zündspule eine Energie E_p mit dem konstanten Wert
  
  ${\text{E}}_{\text{p}}{\text{= I²}}_{\text{PR,max}}{\text{· L}}_{\text{p}}\text{/2}$

  

  
  
  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 Zündenergie E_p auf der Primärseite der Zündspule zur Verfügung 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, Beschleunigen, unrunder Leerlauf, kann eine Steuerung der Endstufe ungünstiges Verhalten aufweisen, indem entweder 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 Vorrichtung zur Schließzeitregelung anzugeben, die eine Steuerung der ausgelagerten Zündendstufe über einen geschlossenen Regelkreis ermöglicht, wobei zwischen der Ansteuereinheit des Mikrocomputers und der Zündendstufe möglichst wenig Verbindungsleitungen vorhanden 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 Schließzeitregelung besteht in der Verwendung der die Endstufe 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 Wärmebelastung der ausgelagerten Zündendstufe sowie eine geringere Störanfälligkeit durch die bidirektionale Verwendung der Steuerleitung, wobei das zu einem geringeren Materialeinsatz führt, wodurch auch die Wirtschaftlichkeit des Systems sichergestellt ist.
• Bei der erfindungsgemäßen Schließzeitregelung wird vorzugsweise das von der Zündendstufe erzeugte Signal auf der Steuerleitung zum Mikrocomputer über seine Ansteuerstufe geführt. Im Mikrocomputer wird mit Hilfe dieses Signals und des bekannten Zündzeitpunktes ein Korrekturwert für den Einsatzzeitpunkt des Ladezeitbeginns berechnet.
• Dieses Signal wird in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung so erzeugt, daß bei einer Überschreitung eines definierten Schwellenwertes durch den Zündspulenstrom eine definierte Absenkung des auf der Steuerleitung stehenden, die Schließzeit bestimmenden Pegels erfolgt. Bei einer anderen vorteilhaften erfindungsgemäßen Ausführung führt das Überschreiten des definierten Schwellenwertes durch den Zündspulenstrom zu einer definierten Erhöhung des die Schließzeit bestimmenden Pegels. In beiden Fällen wird jeweils die durch die Absenkung bzw. Erhöhung definierte Flanke als Auswertesignal dem Mikrocomputer über seine Ansteuerstufe zugeführt.
• Bei einer besonders vorteilhaften erfindungsgemäßen Ausführung werden ein erster und ein zweiter Schwellenwert definiert, wobei der zweite Schwellenwert höher ist als der erste. Wenn der Zündspulenstrom zunächst die erste Schwelle übersteigt, wird der auf der Steuerleitung stehende, die Schließzeit bestimmende Pegel um einen definierten Betrag abgesenkt, um dann nach dem Überschreiten des zweiten Schwellenwertes durch den weiter ansteigenden Zündspulenstrom sein ursprüngliches Niveau wieder anzunehmen. Die durch diese Absenkung und nachfolgende Erhöhung des Pegels definierten 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 Absenkungen bzw. die Erhöhungen der die Schließzeiten bestimmenden Pegel entweder mit Hilfe von gesteuertem Spannungsteiler 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 erfindungsgemäßen Schließzeitregelung wird die Stromanstiegszeit des Zündspulenstromes bis zum Erreichen der definierten Stromschwelle in jeder Periode, in der der Zündspulenstrom die Stromschwelle erreicht, im Mikrocomputer abgespeichert. Hierdurch kann gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Zeitkorrektur aus der Zeitdifferenz zwischen der gespeicherten 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:
• Figur 1, 2 und 3 erfindungsgemäße Schließzeitregelungen,
• Figur 4a-f Diagramme zur Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schließzeitregelungen nach den Figuren 1, 2 und 3 und
• Figur 5a-c Diagramme zur Wirkungweise des Regelalgorhythmusses der erfindungsgemäßen Schließzeitregelung nach Figur 1.
• In der Figur 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 verbunden ist und andererseits über zwei Leitungen 4a und 4b mit dem Mikrocomputer 2. Darüberhinaus weist die Zündendstufe 1 noch zwei weitere Anschlüsse auf, nämlich den Anschluß zur Fahrzeugbatterie 5a und den Anschluß zur Fahrzeugmasse 5b.
• Im Zusammenhang mit den Diagrammen der Figuren 4a - 4d ergibt sich die folgende Wirkungsweise der Schließzeitregelung nach Figur 1:
  Wird der Transistor T1 der Ansteuerstufe 3, dessen Emitter auf Masse liegt, über seinen Basiswiderstand R_B1, der mit der vom Mikrocomputer 2 kommenden Leitung 4b verbunden ist, nichtleitend geschaltet, so liegt an dem mit dem Kollektor des Transistors T1 verbundenen nicht invertierenden Eingang des Komparators K1 die Spannung U_STAB über einen Widerstand R₃ an.
• Diese Spannung U_STAB stellt den Pegel U_1,E auf der Steuerleitung 4 dar, wie es in dem Diagramm der Figur 4a gezeigt ist. Liegt der invertierende Eingang des Komparators K₁ auf einem Triggerpotential mit dem Wert U_TR, der kleiner als U_1,E /2 ist, so kann der Ansteuerstrom I, den die Batterie über den Batterieanschluß 5a über den Vorwiderstand R_V liefert, in die mit dem Ausgang des Komparators K₁ verbundene Basis der Leistungsdarlingtonstufe 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 Schließzeit bzw. Ladezeit definiert ist (vergleiche Figuren 4a und b). Der Zündspulenstrom I_PR nimmt in bekannter Weise exponentiell mit der Zeit so lange zu, bis an dem Stromfühlershunt R_S eine Spannung abfällt, die der an dem nicht invertierenden Eingang des Komparators K₂ anliegenden Referenzspannung U_Ref entspricht. Weil der invertierende Eingang des Komparators K₂ an dem Verbindungspunkt der Darlingtonstufe T_D und des Stromfühlershunts R_s angeschlossen ist, beginnt der Komparator K₂ einen Teil des Ansteuerstromes I nach dem Massepotential abzuleiten, da der Ausgang des Komparators K₂ mit der Basis des Leistungsdarlington T_D verbunden ist. Hierdurch geht die Darlingtonstufe T_D aus dem Schalterbetrieb in den aktiven Betrieb über, wodurch der weitere Anstieg des Zündspulenstromes I_PR gestoppt und auf den Wert

  

  
  begrenzt wird (vergleiche Figur 4b).
• Wird der Transistor T₁ über die Leitung 4b zum Zeitpunkt t_z vom Mikrocomputer 2 leitend geschaltet, so wird das Potential U_E am nichtinvertierenden Eingang des Komparators K₁ auf einen Wert abgesenkt, der kleiner als die Triggerschwelle U_TR ist (Fig. 4a). Dies führt dazu, daß der Komparator K₁ den Ansteuerstrom I vollständig nach Masse ableitet, wodurch der Leistungsdarlington T_D in den nichtleitenden Schaltzustand überführt wird. Hierdurch wird ein positiver Spannungsimpuls am Kollektor des Leistungsdarlington T_D auf der Primärseite der Zündspule erzeugt, der in einen Hochspannungsimpuls 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 Figuren 4a bzw. 4b stellen den zeitlichen Verlauf der Spannung am nichtinvertierenden Eingang des Komparators K₁ 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 Figur 1 die Widerstände R₁, R₂ und R₄ und der Komparator K₃ und in der Ansteuerstufe die Widerstände R₅, R₆, R₇ und R_B2, der Transistor T₂ und der Komparator K₄.
• Der invertierende Eingang des Komparators K₃ ist mit dem invertierenden Eingang des Komparators K₂ verbunden, während der nichtinvertierende Eingang des Komparators K₃ einerseits über den Widerstand R₁ mit dem nichtinvertierenden Eingang des Komparators K₂ verbunden ist und andererseits über den Widerstand R₂ mit Masse verbunden ist. Diese Widerstände R₁ und R₂, die einen Spannungsteiler darstellen, werden so dimensioniert, daß der über den Widerstand R₄ mit der Steuerleitung 4 verbundene Ausgang des Komparators K₃ nach Masse gezogen wird, falls der Zündspulenstrom I_PR den Schwellenwert

  

  
  erreicht. Hierbei liegt die Spannung U_S1 am Widerstand R₂ an.
• Dann wird der aus den beiden Widerständen R₃ und R₄ gebildete Spannungsteiler wirksam und bewirkt eine definierte 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 Steuerleitung 4 anliegende Pegel U_2,E den Wert U_1,E/2. Da aber dieser Pegelwert U_2,E größer als die Triggerschwellenspannung U_TR ist, bleibt der Leistungsdarlington T_D weiterhin leitend geschaltet bis der Transistor T₁ leitend geschaltet wird. Hierdurch ergibt sich der auf der Steuerleitung 4 anliegende zeitliche Spannungsverlauf U_E gemäß des Diagrammes der Figur 4c.
• Der Komparator K₄ der Ansteuerstufe 3, dessen nicht invertierender Eingang einerseits über einen Widerstand R₅ mit der Spannungsquelle U_STAB verbunden ist und ande rerseits über den Widerstand R₆ mit Masse verbunden ist, hat die Aufgabe, aus dem Signal U_E gemäß des Diagrammes nach Figur 4c eine für den Mikrocomputer geeignete Schaltinformation bereitzustellen. Der invertierende Eingang des Komparators K₄ liegt direkt an der Steuerleitung 4, wodurch sich bei geeigneter Dimensionierung des aus den Widerständen R₅ und R₆ bestehenden Spannungsteilers - beispielsweise wenn am nichtinvertierenden Eingang des Komparators K₄ der Spannungspegel U_S3 mit einem Wert von 0,75 U_1,E eingestellt wird (siehe Fig. 4c) - unter Zuhilfenahme des Transistors T₂ und dessen Basiswiderstandes R_B2 ein Signalverlauf U_A am Ausgang des Komparators K₄ gemäß des Diagrammes nach Figur 4d ergibt. Hierbei erhöht sich der Spannungspegel U_A am Ausgang des Komparators K₄ von 0 V auf 5 V, wenn der Spannungspegel am invertierenden Eingang des Komparators K₄ die Spannungsschwelle U_S3 unterschreitet (vergleiche Fig. 4c). Im Zündzeitpunkt t_z wird mit dem Transistor T₁ auch der Transistor T₂ vom gesperrten in den leitenden Zustand überführt, wodurch der Ausgang des Komparators K₄ auf Masse gezogen wird, das heißt, der Spannungspegel von 5 V wird auf der Leitung 4a wieder auf 0 V abgesenkt.
• Der Widerstand R₇, der den Ausgang des Komparators K₄ mit der 5 V-Spannungsquelle verbindet, nimmt eine Pegelanpassung von U_STAB auf 5 V auf der Leitung 4a vor, falls dies die zulässigen Eingangspegel am Mikrocomputer 2 erfordern.
• Der Ausgang des Komparators K₄ ist außerdem mit dem Kollektor des Transistors T₂ verbunden, während der Emitter dieses Transistors auf Masse liegt. Weiterhin ist der Basiswiderstand R_B1 des Transistors T₁ mit dem Basiswiderstand R_B2 des Transistors T₂ verbunden.
• Das am Eingang, also auf der Leitung 4a, zum Mikrocomputer 2 stehende Signal gemäß Figur 4d muß nun von diesem ausgewertet werden, damit er dann mit Hilfe eines Regelalgorithmusses Korrekturwerte für den Ladezeitbeginn berechnen kann.
• Im folgenden soll beispielhaft eine Auswertemöglichkeit eines Signals gemäß der Figur 4d mit Hilfe der Diagramme der Figuren 5a bis 5e beschrieben werden. Das Diagramm nach Figur 5a zeigt einen beispielhaften Spannungsverlauf, aus dem der Mikrocomputer 2 über die Periodendauer T die Drehzahl bestimmt. Aufgrund weiterer aktueller 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 Figur 5b zeigt hierzu einen möglichen Verlauf des Zündspulenstromes I_PR, wobei mit t_s der Einsatzzeitpunkt der Schließzeit und mit I_PR,S1 der oben definierte Stromschwellenwert gekennzeichnet ist. Die Figur 5c stellt den Spannungsverlauf U_A auf der Eingangsleitung 4a zum Mikrocomputer 2 gemäß Figur 1 dar. Die Zeitdauer t_s ist die Sollzeit zwischen dem Erreichen des Stromschwellenwertes I_{PR, S1} und dem Zündzeitpunkt t_z, die beispielsweise in einem Kennlinienfeld in Abhängigkeit der Batteriespannung U_Batt und der Drehzahl im Mikrocomputer abgelegt ist. Die Zeitdauer t_DIist die der Sollzeit t_DS zugeordnete Ist-Zeit, also gleich der Dauer des High-Pegels des Spannungssignals U_A gemäß Figur 5c. Da dem Mikrocomputer 2 der Zündzeitpunkt t_z bekannt ist, wird von dem Signal gemäß der Figur 5c nur die Low-High-Flanke zur Auswertung herangezogen.
• Zunächst werden die aktuellen Werte der Batteriespannung und der Motordrehzahl erfaßt und aus dem entsprechenden 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 Schließzeit zu spät erfolgt, wie dies in der zweiten Periode des I_PR-t-Diagrammes der Figur 5b dargestellt ist, ergibt sich folgender Korrekturzeitwert t₁ (K₁ : Konstante):
  
  ${\text{t₁ = (t}}_{\text{DS}}{\text{-t}}_{\text{DI}}\text{) · K₁ > 0}$

  

  
  
• Für die nachfolgende Periode ergibt sich hiermit ein korrigierter Einsatzpunkt t_s,neu:
  
  ${\text{t}}_{\text{s,neu}}{\text{= t}}_{\text{s,alt}}\text{- t₁.}$

  

  
  
• Falls jedoch der Beginn der Schließzeit zu früh erfolgt, das heißt wenn der t_DS-Wert kleiner als der t_DI-Wert ist, ergibt sich folgender Korrekturzeitwert t₂:
  
  ${\text{t₂ = (t}}_{\text{DS}}{\text{- t}}_{\text{DI}}\text{) · K₂ < 0}$

  

  
  
  (K₂: Konstante) und daraus ergibt sich der neue Einsatzzeitpunkt t_s,neu:
  
  ${\text{t}}_{\text{s,neu}}{\text{= t}}_{\text{s,alt}}\text{- t₂.}$

  

  
  
• Nun kann auch der Fall eintreten, daß der Zünspulenstrom I_PR nicht die Stromschwelle I_PR,S1 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 folgende Periode in diesem Fall weiter als notwendig vorverlegt 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,S1 befinden.
• Eine qualitative Verbesserung ist in diesem Fall möglich, wenn die Zeitdauer t_a,alt zwischen dem Einsatzzeitpunkt der Schließzeit t_s und dem Zeitpunkt t_SR gemäß Figur 5b, bei dem der Zündspulenstrom I_PR die Stromschwelle I_PR,S1 erreicht, aus den Vorperioden miterfaßt und im Mikrocomputer 2 abgespeichert wird. Eine Korrekturzeit kann damit abhängig gemacht werden vom Betrag der Abweichung
  
  ${\text{I}}_{\text{PR}}{\text{- I}}_{\text{PR,S1}}\text{·}$

  

  
  
• Die Korrekturzeit t₃ ergibt sich somit zu
  
  ${\text{t₃ = (t}}_{\text{a,alt}}{\text{- (t}}_{\text{z}}{\text{- t}}_{\text{s}}{\text{)}}_{\text{neu}}{\text{+ t}}_{\text{DS,neu}}\text{) · K₃ > 0}$

  

  
  
  mit
  
  ${\text{t}}_{\text{a,alt}}{\text{= (t}}_{\text{SR}}{\text{- t}}_{\text{s}}{\text{)}}_{\text{alt}}$

  

  
  
  (K₃: Konstante). Damit ergibt sich für den Einsatzzeitpunkt der Schließzeit der nächsten Periode:
  
  ${\text{t}}_{\text{s,neu}}{\text{= t}}_{\text{s,alt}}\text{- t₃.}$

  

  
  
• Wie bereits weiter oben erwähnt, kommt es bei dem beschriebenen Auswertealgorithmus nur auf die Low-High-Flanke des Signals der Figur 5c an. Dementsprechend reicht ein durch Differentiation der H/L-Flanke des Spannungsverlaufes U_K3 gemäß Figur 4e abgeleitetes Signal aus, um einen Spannungsverlauf U_E gemäß Figur 5d zu erreichen. Hiervon leitet sich dann am Ausgang der Ansteuerstufe 3 ein Signal U′_A gemäß der Figur 5e ab, das auf der Verbindungsleitung 4a zum Mikrocomputer 2 zur Auswertung ansteht.
• Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform der Schließzeitregelung zeigt die Figur 2. Hierbei stellt die Ausgangsstufe des Mikrocomputers 2 einen sogenannten Einströmerausgang bereit, der über den Schalter S₁ der Ansteuerstufe 3 geschaltet wird. Dieser Schalter S₁ verbindet die Spannungsquelle mit der Spannung U_STAB mit dem nichtinvertierenden Eingang des Komparators K₄, der außerdem auch mit der Steuerleitung 4 verbunden ist.
  Ist der Schalter S₁ geschlossen, so fließt der Strom I₁ von der Batterie in den Widerstand R_E, der über Masse mit dem nichtinvertierenden Eingang des Komparators K₁ verbunden ist. Demnach liegt an diesem Eingang des Komparators K₁ die Spannung:
  
  ${\text{U}}_{\text{1,E}}{\text{= I₁ · R}}_{\text{E}}\text{.}$

  

  
  
• Falls das Triggersignal U_TR am invertierenden Eingang des Komparators K₁ 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,S1 erreicht (siehe Figur 4b). Dann wird der Ausgang des Komparators K₃ welcher über einen Widerstand R₁₀ mit der Batteriespannung U_Batt verbunden ist, auf Massepotential gezogen. Der entsprechende Spannungsverlauf zeigt die Figur 4e. Der Schalter S₂, der mit dem nichtinvertierenden Eingang des Komparators K₁ verbunden ist, wird in Abhängigkeit von dem am Ausgang des Komparators K₃ anstehenden Potential U_K3 so angesteuert, daß dieser Schalter immer nur dann geschlossen ist, wenn der Zündspulenstrom I_PR größer als die Stromschwelle I_PR,S1 ist. Für diesen Fall ergibt sich ein Spannungssignal U_E gemäß der Figur 4f mit den Spannungspegeln:
  
  ${\text{U}}_{\text{1,E}}{\text{= I₁ · R}}_{\text{E}}$

  

  
  
  und
  
  ${\text{U}}_{\text{2,E}}{\text{= (I₁ + I₂) · R}}_{\text{E}}\text{.}$

  

  
  
• Der Unterschied zwischen dieser erfindungsgemäßen Schaltung und der Schaltung nach Figur 1 besteht darin, daß in der ausgelagerten Endstufe 1 der Widerstand R₄ nach Figur 1 nun als Widerstand R_E auf Masse gelegt ist und zusätzlich der Schalter S₂ und der Widerstand R₁₀ angeordnet ist. Die Ansteuerstufe 3 weist gegenüber derjenigen nach Figur 1 nur noch den Widerstand R₇ und den Komparator K₄ auf, wobei der invertierende Eingang des Komparators K₄ mit einer Vergleichsspannung U_S4, die über einen Spannungsteiler an U_STAB realisiert sein kann, beaufschlagt ist und der mit der Steuerleitung 4 verbundene nichtinvertierende Eingang über den Schalter S₁ und den Einströmer I₁ an der Spannung U_STAB anliegt.
• Für die Aufbereitung eines Signals gemäß Figur 4f durch den Mikrocomputer 2 gilt entsprechend das für die Schaltung nach Figur 1 beschriebene, das heißt, es ergibt sich ein auf der Leitung 4a zum Mikrocomputer 2 anliegendes Signal gemäß der Figur 4d.
• Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung zeigt die Schaltung nach Figur 3, wonach zwei Stromschwellenwerte I_PR,S1 und I_PR,S2 abgefragt werden. Hierbei ist in der Schaltung der ausgelagerten Endstufe 1 der Widerstand R₂ gemäß der Figur 1 in einen aus den Widerständen R₂₁ und R₂₂ bestehenden Spannungsteiler aufgeteilt, sowie ein weiterer Widerstand R₁₁ und ein weiterer Komparator K₅ hinzugefügt worden. Der nichtinvertierende Eingang des Komparators K₃ liegt über dem Widerstand R₂₂ an Masse, während der invertierende Eingang dieses Komparators über den Widerstand R₁₁ sowohl mit dem Stromfühlershunt R_s als auch mit dem invertierenden Eingang des Komparators K₅ verbunden ist. Der nichtinvertierende Eingang des Komparators K₅ ist über die Widerstände R₂₁ und R₂₂ mit Masse verbunden, während der Ausgangs dieses Komparators mit dem invertierenden Eingang des Komparators K₃ in Verbindung steht. Die Schaltung der Ansteuerstufe 3 stimmt mit derjenigen nach Figur 1 überein.
• Die Stromschwelle I_PR,S1 wird durch den Komparator K₅, während die zusätzliche Stromschwelle I_PR,S2, die kleiner als die Stromschwelle I_PR,S1 ist, durch den Komparator K₃ abgefragt wird; vergleiche hierzu Figur 4b. Erreicht der Zündspulenstrom I_PR die erste Stromschwelle I_PR,S2, so wird der Ausgang des Komparators K₃ nach Massepotential gezogen, wodurch der aus den Widerständen R₃ und R₄ 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 Figur 4g gezeigt ist. Wenn nun der Zündspulenstrom I_PR auch die zweite Stromschwelle I_PR,S1 erreicht, wird der Ausgang des Komparators K₅, bzw. der invertierende Eingang des Komparators K₃ nach Massepotential gezogen, wodurch der Ausgang des Komparators K₃ nicht mehr auf Masse liegt. Dies hat zur Folge, daß der Spannungspegel U_2,E auf der Steuerleitung 4 gemäß Figur 4g wieder auf den Pegel U_1,E zurückgeht. Am Ausgang des Komparators K₄ der Ansteuerstufe 3 steht ein Spannungsverlauf U_A gemäß der Abbildung 4h an. Bei diesem Signal beschreibt die positive Flanke F1 das Erreichen der I_PR,S2-Schwelle und die negative Flanke F2 das Erreichen der I_PR,S1-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 Ansteuerstufe (3) verbindenden Steuerleitung (4), die den Stromfluß in der Primärwicklung der Zündspule bestimmenden Pegel anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß diese Steuerleitung (4) als einzige Verbindung zwischen der Zündendstufe (1) und der Ansteuerstufe (3) bidirektional, im Sinne eines Regelkreises, genutzt wird.
2. Schließzeitregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das auf der Steuerleitung (4) von der Zündendstufe (1) zur Ansteuerstufe (3) gelangende Signal mit Hilfe des Mikrocomputers (2) zur Bestimmung des Einsatzzeitpunktes (t_s) für die Schließzeit verwendet wird.
3. Schließzeitregelung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schwellenwert derart definiert wird, daß bei einer Überschreitung dieses Schwellenwertes durch den Zündspulenstrom eine definierte Absenkung des auf der Steuerleitung (4) stehenden, die Schließzeit 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 gekennzeichnet, 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 Mikrocomputer (2) zur Verfügung steht.
5. Schließzeitregelung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster und ein zweiter Schwellenwert derart definiert wird, daß der zweite Schwellenwert 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 bestimmenden 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. Erhöhung 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 gesteuerter Einströmer, die ihren Strom in einen Arbeitswiderstand 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, erzeugten Hilfsimpulses erfolgt.
9. Schließzeitregelung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromanstiegszeit des Zündspulenstromes 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 Zeitdifferenz zwischen der im Anspruch 9 definierten Stromanstiegszeit der Vorperiode und der aktuellen Stromanstiegszeit gebildet wird.

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