EP0448566B1 - Verfahren zur steuerung der zündung einer brennkraftmaschine - Google Patents

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EP0448566B1
EP0448566B1 EP89912393A EP89912393A EP0448566B1 EP 0448566 B1 EP0448566 B1 EP 0448566B1 EP 89912393 A EP89912393 A EP 89912393A EP 89912393 A EP89912393 A EP 89912393A EP 0448566 B1 EP0448566 B1 EP 0448566B1
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EP
European Patent Office
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ignition
coil
charging
counter
counting means
Prior art date
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EP89912393A
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English (en)
French (fr)
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EP0448566A1 (de
Inventor
Jürgen Zimmermann
Bernard Bauer
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P3/00—Other installations
    • F02P3/02—Other installations having inductive energy storage, e.g. arrangements of induction coils
    • F02P3/04—Layout of circuits
    • F02P3/045—Layout of circuits for control of the dwell or anti dwell time
    • F02P3/0453—Opening or closing the primary coil circuit with semiconductor devices
    • F02P3/0456—Opening or closing the primary coil circuit with semiconductor devices using digital techniques
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P7/00—Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices
    • F02P7/02—Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices of distributors
    • F02P7/03—Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices of distributors with electrical means
    • F02P7/035—Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices of distributors with electrical means without mechanical switching means

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the ignition of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1 and a control device for controlling the ignition of an internal combustion engine according to the preamble of claim 8.
  • the individual spark plugs are controlled via a distributor. If the internal combustion engine has many cylinders, and at high speeds, the closing angle is often no longer sufficient to sufficiently charge the coil.
  • the method for controlling an internal combustion engine with the features listed in claim 1 has the advantage that with a relatively simple control unit, in particular, internal combustion engines with more than 6 cylinders can be controlled without problems even at very high speeds. It is particularly advantageous that only a first counting means or first counter for the ignition timing and a second counting means or a second counter for the start of the charging process of the ignition coils are required for all ignition coils. Although not every individual ignition coil is assigned its own counter, a closing angle overlap can be easily implemented.
  • the counter reading of the second counter is gradually reduced depending on an angle-dependent clock signal.
  • An initial value corresponding to the next ignition coil to be charged is entered into the second counter.
  • the loading process of this coil is initiated as soon as the counter reading of the second counter assumes the value ZERO.
  • the start of the charging process can thus be controlled by selecting the initial value. It also shows that this type of control is particularly easy to carry out.
  • the control device according to the invention for controlling the ignition of an internal combustion engine with the features listed in claim 6 has the advantage over known ignition control devices that it has only two counters for any number of controllable cylinders.
  • the first counter is used to trigger the ignition process and the second counter to initiate a charging process for a coil.
  • FIG. 1 shows the voltage curve at six individual spark coils of an ignition control device for an internal combustion engine with six cylinders above the crankshaft angle ⁇ .
  • the voltage curve on the coil of the sixth cylinder in FIG. 1 is arranged at the lowest point. It can be clearly seen how the voltage on the individual coils rises and drops suddenly when an associated spark plug is activated.
  • FIG. 1 is not intended to represent a realistic operating case; rather, a closing angle overlap is to be shown here, that is, the operating case in which several ignition coils are charged simultaneously. Seen from left to right, there is a closing angle overlap between the second and third coil and then again between the fifth and sixth coil. In the later course of the diagram, there is a simple overlap of the closing angle between the coils 2 and 3 and between the coils 3 and 4. Later there is a multiple overlap of the closing angle for the coils 3, 4 and 5, then for the coils 4, 5 and 6. In the further course of the crank angle ⁇ there is a further, simple closing angle overlap between the first and sixth coil.
  • the charging process In order to achieve optimal charging of the coils, the charging process must be maintained for a certain time before the spark plug is ignited. This time is essentially always constant. For the voltage profiles shown above the crankshaft angle ⁇ on the ignition coils it follows that at high speeds the charging process extends over a larger angular range than at lower speeds.
  • the angular range during which a coil is loaded is referred to as the closing angle ⁇ s . It is shown here by way of example in the voltage profile of the coil 1.
  • the ignition coils are controlled here as follows:
  • the ignition point is triggered by a first counter, which is loaded with a predetermined value at an angle-synchronous reference mark. This value is gradually reduced by an angle-synchronous clock signal until the value ZERO is reached.
  • the clock signal can be generated here, for example, with the aid of a sensor wheel which is provided with sixty teeth. The teeth are scanned by a suitable sensor. With each negative edge, a pulse, a clock signal, is sent to the counter and the counter reading is decreased by one level.
  • the starting point for the calculation can be a crankshaft-synchronous mark or the ignition point of a coil.
  • the calculation at the ignition point of the coil 1 is to be carried out as an example.
  • a second counter is used to determine the distance to the next operating state "load coil". Whenever a charging process for a coil is initiated, a new initial value is entered for the next coil to be loaded.
  • the counter reading is clocked by an angle increment, that is to say by an angle-synchronous clock signal. This will gradually reduce its counter reading.
  • the clock signal is also generated here, for example, by a sensor wheel, the negative edges of which are used to clock the counter.
  • the crank angle range until the next coil is loaded after the ignition of the preceding coil is therefore larger if a high initial value is entered in the second counter. This shortens the angular range for the charging process of this coil.
  • the second counter is loaded with an initial value A1 at the beginning of a cycle.
  • the count is successively reduced by the clock signal until the value NULL is reached.
  • the charging process the coil 1 initiated.
  • the voltage in the first coil is increased.
  • the next starting value is the value A2.
  • the charging process of the second coil is initiated.
  • the increase in voltage in the second coil is clearly evident from FIG. 1.
  • the next starting value is A3. This value corresponds to the angular distance up to the start of the charging process of the coil 3.
  • the charging process of the third coil is initiated. It can be clearly seen from Figure 1 that the voltage in the third coil increases while the second coil is still being charged. So there is a closing angle overlap here.
  • the initial value A4, then A5 and finally A6 is then entered into the second counter.
  • the various initial values A1 to A6 are stored in a suitable memory, for example in a RAM.
  • the initial values, from which it can be seen at what angular distance the charging of the next coil is initiated at the start of the charging process of one coil, are calculated in advance.
  • the initial values A1 to A6 are calculated 720 ° in advance. 720 ° correspond to one cycle.
  • n-1 closing angle overlaps can occur, where n corresponds to the number of cylinders.
  • the initial values can also be calculated at a different point in time, for example only 360 ° in advance. However, this reduces the number of possible closing angle overlaps.
  • the initial values A1, A2, ..., A6 had already been calculated and stored in a memory. It is now a matter of calculating the new initial distances A1 to A6 for the following ignition processes. This is to be done in the following using the initial value A1 for coil 1:
  • the initial value A1 is determined during the ignition process of the coil 1.
  • the initial value A2 is calculated in the ignition process of the coil 2 and so on.
  • the newly calculated initial value A1 for the coil 1 is stored in the memory for the initial values.
  • the closing angles ⁇ s of the individual coils are also stored in a suitable memory. These Values can then easily be called up for the calculation of the various initial values.
  • the second counter which counts down from a predetermined initial value in this embodiment, can also be designed to count up.
  • the start of charging a coil must be triggered when the corresponding initial value of the corresponding coil has been reached.
  • comparators are required to determine whether the second counter has reached the value ZERO or the specified initial value. If this is the case, the corresponding charging process is triggered.
  • the method is not restricted to internal combustion engines with six cylinders.
  • the number of cylinders is therefore arbitrary.
  • the method described here can be applied not only to static ignition distribution but also to so-called dual-circuit distributors or distributors with rotating systems. It can also be used with double spark coils.
  • FIG. 2 shows a block diagram of such a control.
  • an angle interrupt signal or an angle increment is generated, which is passed on to a first counter 3 and to a second counter 5.
  • the ignition timing is determined using the first counter 3. It is loaded with an initial value that is gradually reduced to ZERO when an angular reference mark is reached.
  • the ignition process is triggered in that a signal is emitted to a first pointer 7, which emits an output signal to an output stage 9 which ignites the associated spark plug.
  • the first pointer 7 outputs a signal x to a register 11 assigned to the second counter 5. This signal ensures that a value calculated in the adder 13 is stored in the correct memory cell.
  • the second counter 5 is counted down gradually from an initial value with the aid of the signals of the sensor wheel until the value ZERO is reached.
  • the adder 13 is used to calculate the initial values according to the equation given above. The calculation always takes place when the first counter 3 reaches the value ZERO and triggers an ignition process Has. If the coil 1 has triggered an ignition process in FIG. 1, the next initial value A1 is calculated and stored in the register 11 at the point which is responsible for calling the next value A1. The storage at the correct address is ensured by the output signal x of the first pointer 7.
  • the second counter 5 As soon as the second counter 5 has reached the value ZERO based on the clock signals of the sensor wheel 1 starting from an initial value A, the next output value is loaded into the second counter 5.
  • An output signal y from the second counter 5 to a second pointer 15 ensures that the correct output value is loaded into the second counter.
  • the output signal y of the second pointer 15 is output to the output stage control 9 of the control device, so that the correct coil begins with the charging process.
  • the flowchart in this figure shows that an angle interrupt signal 1 is fed to a first counter 3.
  • a first step a the count of the first counter 3 is decreased by one level by the angle interrupt signal of the encoder wheel 1.
  • a query is made as to whether the counter reading has the value Has reached zero. If this is the case, the next initial value Ax is calculated in one step according to the equation explained with reference to FIG. 1. This value is stored in the second counter 5. At the same time, the associated spark plug is ignited. Then, in a step d, the first pointer 7 is shifted by one step from x to x + 1.
  • step e the counter reading of the second counter 5 is decreased by one level. This is carried out immediately if it has been determined in step b that the first counter 3, also referred to as the ignition counter, has assumed the value ZERO.
  • a query is made as to whether the second counter 5 has assumed the value NULL. If this is the case, in a next step g the associated coil is switched on according to the second pointer 15 and its loading process is started.
  • step h the content of the corresponding memory cell is entered in the second counter 5 in the register 11.
  • step i the second pointer 15 is shifted by one step.
  • step f shows that the counter reading of the second counter assumes the value NULL the flow diagram is run through from the beginning.
  • the ignition control device is characterized in particular by the fact that only two counters are required for switching the individual spark coils of the ignition device on and off. This means a significant simplification of the hardware and thus a reduction in the susceptibility to failure of the device. In addition, the costs for such a device were significantly reduced, since a known counter had to be provided for each coil in known devices.
  • the counting means or counters can be implemented not only by hardware but also by suitable software.

Landscapes

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Steuerung der Zündung einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, bei dem die Zündung einer Zündkerze bestimmt wird mit Hilfe je einer einer Zündkerze zugeordneten Zündspule, eines ersten Zählmittels, das bei Auftreten einer winkelfesten Bezugsmarke ausgehend von einem vorgebbaren Wert mittels eines winkelabhängigen Taktsignals zur Auslösung der Zündung einer Zündkerze der Brennkraftmaschine auf- oder abwärts gezählt wird, wobei über eine Zylindererkennung die jeweils zu zündende Zündkerze festgelegt wird. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß der Ladebeginn aller Zündspulen der Brennkraftmaschine mit Hilfe eines einzigen weiteren Zählmittels eingeleitet wird, dessen Zählerstand sich in Abhängigkeit von dem winkelabhängigen Taktsignal ändert, und dem jeweils ein Ausgangswert vorgegeben wird, der dem Abstand bis zum Ladebeginn der nächsten Spule entspricht. Während also das erste Zählmittel den Zündvorgang auslöst, wird mittels des zweiten Zählmittels festgelegt, wann der Ladevorgang einer Zündspule beginnt.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Zündung einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1 sowie ein Steuergerät für die Steuerung der Zündung einer Brennkraftmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruchs 8.
  • Bei bekannten Verfahren zur Steuerung der Zündung einer Brennkraftmaschine bzw. bei bekannten Zündsteuergeräten werden die einzelnen Zündkerzen über einen Verteiler angesteuert. Wenn die Brennkraftmaschine viele Zylinder aufweist, und bei hohen Drehzahlen reicht der Schließwinkel häufig nicht mehr aus, die Spule ausreichend zu laden.
  • Daher wurde versucht, mit einer sogenannten ruhenden Verteilung, die ohne einen rotierenden Verteilerfinger auskommt, die Schließwinkel auch bei hohen Drehzahlen zu verlängern. Dabei wurden Einzelfunkenspulen verwendet, die jweils einer Zündkerze zugeordnet waren. Bei einer derartigen Steuerung ist es jedoch problematisch, wenn gleichzeitig mehr als eine Spule geladen werden soll. Es bedarf eines großen Steueraufwands, einen derartigen Betriebsfall zu ermöglichen. Zündsteuergeräte, die übelappende Schießwinkel zulassen, müssen mit ebenso vielen Zählern versehen werden, wie Zündspulen angesteuert werden sollen. Dies hat den Nachteil, daß die Steuergeräte nicht nur sehr groß, sondern auch sehr teuer werden. Überdies wird die Rechenzeit für Steuerprogramme, die bei derartigen Steuergeräten vorgesehen werden müssen, sehr lang. Dadurch werden andere Funktionen, die das Gerät ebenfalls übernehmen muß, beeinträchtigt.
  • Aus der US-A-265 211 ist eine Brennkraftmaschine mit ruhender Hochspannungsverteilung bekannt, wobei die Zündung an einer Zündspule durch die Verwendung eines Zählers, dessen Inhalt in Abhängigkeit eines winkelabhängigen Taktsignals verändert wird, realisiert wird. Zur Realisierung des Ladebeginns an den einzelnen Zündspulen werden mehrere Zähler und Register benötigt, so daß dies Schaltung relativ komplex ist.
    • Vorteile der Erfindung
  • Das Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit den in Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen hat demgegenüber den Vorteil, daß mit einem relativ einfach aufgebauten Steuergerät insbesondere auch Brennkraftmaschinen mit mehr als 6 Zylindern auch bei sehr hohen Drehzahlen problemlos angesteuert werden können. Besonders vorteilhaft ist es, daß für alle Zündspulen lediglich ein erstes Zählmittel bzw.erster Zähler für den Zündzeitpunkt und ein zweites Zählmittel bzw.ein zweiter Zähler für den Beginn des Ladevorgangs der Zündspulen erforderlich sind. Obwohl nicht jeder einzelnen Zündspule ein eigener Zähler zugeordnet ist, kann ohne weiteres eine Schließwinkelüberlappung realisiert werden.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Zählerstand des zweiten Zählers in Abhängigkeit von einem winkelabhängigen Taktsignal schrittweise reduziert. Dem zweiten Zähler wird jeweils ein der nächsten zu ladenden Zündspule entsprechender Anfangswert eingegeben. Der Ladevorgang dieser Spule wird eingeleitet, sobald der Zählerstand des zweiten Zählers den Wert NULL annimmt. Je höher der eingegebene Anfangswert ist, desto später wird der Ladevorgang der nächsten Spule begonnen. Durch die Wahl des Anfangswerts kann also der Beginn des Ladevorgangs gesteuert werden. Dabei zeigt sich auch, daß diese Art der Steuerung besonders einfach durchführbar ist.
  • Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß der einer Spule zugehörige Anfangswert eine oder mehrere, vorzugsweise zwei Kurbelwellenumdrehungen im voraus berechnet wird aus der Gleichung

    A1 = 720°- (A2R + A3 + A4 + ... + An + α s1 ).
    Figure imgb0001
  • Mit A1 wird der Abstand bis zum Beginn des Ladevorgangs der Spule 1, mit αs1 der Schließwinkel der Spule 1, mit A2R der Rest-Abstandswert, der für die zweite Spule im zweiten Zähler gespeichert ist, während der Zündzeitpunkt der ersten Spule erreicht ist. Entsprechend werden mit A3, A4 und An die Abstandwerte der Spulen 3, 4 und n bezeichnet. Aus der Gleichung ist ersichtlich, daß der Aufwand zur Bestimmung des nächsten Abstandswerts einer Spule relativ gering ist, daß also das Steuerverfahren sehr einfach ist.
  • Weitere Vorteile des Verfahrens ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.
  • Das erfindungsgemäße Steuergerät für die Steuerung der Zündung einer Brennkraftmaschine mit den in Anspruch 6 aufgeführten Merkmalen hat gegenüber bekannten Zündsteuergeräten den Vorteil, daß es bei einer beliebigen Zahl der ansteuerbaren Zylinder lediglich zwei Zähler aufweist. Der erste Zähler dient der Auslösung des Zündvorgangs und der zweite Zähler der Einleitung eines Ladevorgangs einer Spule.
  • Weitere Ausgestaltungen des Zündsteuergeräts ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.
    • Zeichnung
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    ein Steuerdiagramm für eine Brennkraftmaschine mit sechs Zylindern;
    Figur 2
    ein Blockschaltbild einer Zündsteuerung und
    Figur 3
    ein Flußdiagramm für das Steuerverfahren.
    Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • In Figur 1 ist über dem Kurbelwellenwinkel α der Spannungsverlauf an sechs Einzelfunkenspulen eines Zündsteuergeräts für eine Brennkraftmaschine mit sechs Zylindern dargestellt. Dabei ist der Spannungsverlauf an der Spule des sechsten Zylinders in Figur 1 an unterster Stelle angeordnet. Es ist deutlich erkennbar, wie die Spannung an den einzelnen Spulen ansteigt und schlagartig abfällt, wenn eine zugehörige Zündkerze angesteuert wird.
  • Das Diagramm in Figur 1 soll keinen realistischen Betriebsfall darstellen, vielmehr soll hier eine Schließwinkelüberlappung dargestellt werden, das heißt, der Betriebsfall, in dem mehrere Zündspulen gleichzeitig geladen werden. Von links nach rechts gesehen, ergibt sich eine Schließwinkelüberlappung zwischen der zweiten und dritten Spule und dann wieder zwischen der fünften und sechsten Spule. Im späteren Verlauf des Diagramms ergibt sich eine einfache Schließwinkelüberlappung zwischen der Spule 2 und 3 sowie zwischen der Spule 3 und 4. Später ergibt sich eine Mehrfachüberlappung des Schließwinkels bei der Spule 3,4 und 5, dann für die Spulen 4,5 und 6. Im weiteren Verlauf des Kurbelwinkels α ergibt sich eine weitere, einfache Schließwinkelüberlappung zwischen der ersten und sechsten Spule.
  • Um eine optimale Ladung der Spulen Vor dem Zünden einer Zündkerze zu erreichen, muß für eine bestimmte Zeit der Ladevorgang aufrechterhalten werden. Diese Zeit ist im wesentlichen immer konstant. Für die über dem Kurbelwellenwinkel α dargestellten Spannungsverläufe an den Zündspulen ergibt sich, daß sich bei hohen Drehzahlen der Ladevorgang über einen größeren Winkelbereich erstreckt als bei niedrigeren Drehzahlen.
  • Dadurch erstrecken sich die in Figur 1 dargestellten Ladevorgänge über verschieden große Winkelbereiche.
  • Der Winkelbereich, während dessen eine Spule geladen wird, wird als Schließwinkel αs bezeichnet. Er ist hier beispielshaft in den Spannungsverlauf der Spule 1 eingezeichnet.
  • Die Steuerung der Zündspulen wird hier folgendermaßen durchgeführt:
    Der Zündzeitpunkt wird durch einen ersten Zähler ausgelöst, der bei einer winkelsynchronen Bezugsmarke mit einem vorgegebenen Wert geladen wird. Dieser Wert wird durch ein winkelsynchrones Taktsignal schrittweise erniedrigt, bis der Wert NULL erreicht ist. Sobald dies der Fall ist, wird die Zündung der zugehörigen Zündkerze über eine geeignete Endstufe veranlaßt. Das Taktsignal kann hier beispielsweise mit Hilfe eines Geberrads erzeugt werden, welches mit sechzig Zähnen versehen ist. Die Zähne werden durch einen geeigneten Sensor abgetastet. Bei jeder negativen Flanke wird ein Impuls, ein Taktsignal, an den Zähler abgegeben und dessen Zählerstand um eine Stufe erniedrigt.
  • Um jeweils den korrekten Zeitpunkt für den Ladebeginn einer Spule bestimmen zu können, muß definiert und berechnet werden, in welchem Winkelabstand bei einer gegebenen Lage die nächste Spule geladen werden soll. Ausgangspunkt der Berechnung kann eine kurbelwellensynchrone Marke aber auch der Zündzeitpunkt einer Spule sein. Im folgenden soll beispielshaft die Berechnung zum Zündzeitpunkt der Spule 1 erfolgen.
  • Zur Bestimmung des Abstandes bis zum nächsten Betriebszustand "Spule laden" wird ein zweiter Zähler verwendet, dem immer dann, wenn ein Ladevorgang einer Spule eingeleitet wird, ein neuer Anfangswert für die nächste zu ladende Spule eingegeben wird. Der Zählerstand wird durch ein Winkelinkrement, also durch ein winkelsynchrones Taktsignal getaktet. Dadurch wird sein Zählerstand schrittweise reduziert. Das Taktsignal wird auch hier beispielsweise durch ein Geberrad erzeugt, dessen negative Flanken zur Taktung des Zählers herangezogen werden.
  • Wenn also dem zweiten Zähler ein hoher Anfangswert eingegeben wird, so dauert es länger, bis er durch das Taktsignal auf den Wert NULL heruntergezählt hat. Der Kurbelwinkelbereich bis zum Laden der nächsten Spule nach dem Zünden der vorangehenden Spule ist also größer, wenn ein hoher Anfangswert in den zweiten Zähler eingegeben wird. Dadurch verkürzt sich der Winkelbereich für den Ladevorgang dieser Spule.
  • Dies soll nun anhand von Figur 1 näher erläutert werden.
  • Der zweite Zähler wird zu beginn eines Zyklusses mit einem Anfangswert A1 geladen. Der Zählerstand wird durch das Taktsignal sukzessive reduziert, bis der Wert NULL erreicht ist. In diesem Moment wird der Ladevorgang der Spule 1 eingeleitet. In Figur 1 wird also die Spannung in der ersten Spule erhöht.
  • Sobald der zweite Zähler den Wert NULL erreicht hat, wird als nächster Anfangswert der Wert A2 geladen. Nachdem der zweite Zähler von diesem Anfangswert auf NULL heruntergetaktet wurde, wird der Ladevorgang der zweiten Spule eingeleitet. Der Spannungsanstieg in der zweiten Spule ist aus Figur 1 deutlich ersichtlich. Sobald der zweite Zähler den Wert NULL erreicht hat, wird als nächster Anfangswert A3 eingegeben. Dieser Wert entspricht dem Winkelabstand bis zum Beginn des Ladevorgangs der Spule 3. Sobald der zweite Zähler von dem Anfangswert A3 auf NULL heruntergezählt hat, wird der Ladevorgang der dritten Spule eingeleitet. Es ist aus Figur 1 deutliche ersichtlich, daß die Spannung in der dritten Spule ansteigt, während die zweite Spule noch geladen wird. Es liegt hier also eine Schließwinkelüberlappung vor.
  • Anschließend wird in den zweiten Zähler der Anfangswert A4, dann A5 und schließlich A6 eingegeben.
  • Die verschiedene Anfangswerte A1 bis A6 werden in einen geeigneten Speicher, beispielsweise in einem RAM abgelegt.
  • Die Anfangswerte, aus denen also ersichtlich ist, in welchem Winkelabstand bei Beginn des Ladevorgangs einer Spule der Ladevorgang der nächsten Spule eingeleitet wird, werden im voraus berechnet. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Berechnung der Anfangswerte A1 bis A6 720° im voraus. Dabei entsprechen 720° einem Zyklus.
  • Wenn die Berechnung der einzelnen Anfangswerte einen vollen Zyklus im voraus erfolgt, können maximal n-1 Schließwinkelüberlappungen auftreten, wobei n der Zahl der Zylinder entspricht. Um eine bessere Dynamik des Verfahrens zu erreichen, kann die Berechnung der Anfangswerte auch zu einem anderen Zeitpunkt, etwa nur 360° im voraus erfolgen. Dadurch wird jedoch die Zahl der möglichen Schließwinkelüberlappungen reduziert.
  • Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel waren die Anfangswerte A1,A2, ..., A6 schon berechnet und in einem Speicher abgelegt worden. Es geht nun also darum, die neuen Anfangsabstände A1 bis A6 für die folgenden Zündvorgänge zu berechnen. Dies soll im folgenden anhand des Anfangswerts A1 für die Spule 1 geschehen:
    Die Berechnung des neuen Anfangswerts A1 erfolgt nach folgender Gleichung

    A1= 720° - (A2R + A3 + A4 + A5 + A6 + α s1 ).
    Figure imgb0002
  • Wie oben gesagt, wird bei diesem Ausführungsbeispiel davon ausgegangen, daß der Anfangswert A1 bei dem Zündvorgang der Spule 1 bestimmt wird. Ähnlich wird der Anfangswert A2 bei dem Zündvorgang der Spule 2 berechnet und so weiter.
  • Aus der Darstellung in Figur 1 ist ersichtlich, daß mit Beginn des Ladevorgangs der Spule 1 der Anfangswert A2 in den zweiten Zähler eingegeben wird. Der Zähler wird durch das winkelsynchrone Taktsignal herruntergezählt. Er hat im Moment der Zündung der Spule 1 einen Restzählerstand A2R erreicht.
  • In Figur 1 sind die Anfangsabstände A1 bis A6 oberhalb von den Spannungsverläufen an den Spulen 1 bis 6 dargestellt. Von dem ersten Zündvorgang links im Diagramm der Spule 1 bis zum darauffolgenden Zündvorgang finden zwei Kurbelwellenumläufe statt. Auf der horizontal verlaufenden Winkelachse hat also eine Verschiebung um einen Zyklus, also um 720° stattgefunden. Es ist nun ersichtlich, daß der nächstfolgende Anfangswert A1 der Spule 1 dadurch errechnet werden kann, daß von der vollen Periode der Restlaufwert der zweiten Spule A2R, der Anfangswert A3, sowie die Anfangswerte A4, A5 und A6 abgezogen werden. Schließlich wird noch der Schließwinkel der ersten Spule αs1 subtrahiert.
  • Der neu berechnete Anfangswert A1 für die Spule 1 wird in den Speicher für die Anfangswerte abgelegt.
  • Auf ähnliche Weise kann nun der Anfangswert A2 für die Zweite Spule berechnet werden. Allerdings ist aus Figur 1 ersichtlich, daß der Anfangswert A3 schon ganz abgelaufen ist, während der Zündvorgang der zweiten Spule eingeleitet wird. Es ist hier daher die Restlaufzeit A4R der vierten Spule in der Gleichung zu berücksichtigen, die folgendermaßen lautet:

    A2 = 720° - (A3 + A4R + A5 + A6 + A1 + α s2 ).
    Figure imgb0003
  • Die Schließwinkel αs der einzelnen Spulen sind ebenfalls in einem geeigneten Speicher abgelegt. Diese Werte können dann ohne weiteres für die Berechnung der verschiedenen Anfangswerte abgerufen werden.
  • Aus dem oben Gesagten ergibt sich, daß Fehler bei der Berechnung eines Anfangswertes sich nur innerhalb einer Periode auswirken. Zu Beginn der nächsten Periode werden die Anfangswerte A1 bis A6 neu berechnet, vorangegangene Fehler wirken sich damit nicht mehr aus. Es zeigt sich also, daß dieses Verfahren bzw. ein nach diesem Verfahren arbeitendes Zündsteuergerät sehr unanfällig gegen Störungen ist. Eine Überwachung der Berechnung kann daher entfallen.
  • Es zeigt sich auch, daß der zweite Zähler, der bei diesem Ausführungsbeipiel ausgehend von einem vorgegebenen Anfangswert abwärts zählt auch aufwärtszählend ausgelegt werden kann. Der Ladebeginn einer Spule muß jeweils dann ausgelöst werden, wenn der zugehörige Anfangswert der entsprechenden Spule erreicht ist. Auf jeden Fall sind Komparatoren nötig, die feststellen, ob der zweite Zähler den Wert NULL oder den vorgegebenen Anfangswert erreicht hat. Wenn dies der Fall ist, wird der entsprechende Ladevorgang ausgelöst.
  • Aus der Darstellung in Figur 1 ist auch ersichtlich, daß das Verfahren nicht auf Brennkraftmaschinen mit sechs Zylindern beschränkt ist. Die Zahl der Zylinder ist also beliebig. Überdies kann das hier beschriebene Verfahren nicht nur auf ruhende Zündverteilung sondern auch auf sogenannte Zweikreisverteilungen bzw. Verteiler mit rotierenden Systemen übertragen werden. Es ist auch bei Doppelfunkenspulen verwendbar.
  • Ein nach diesem Verfahren arbeitendes Zündsteuergerät wird nunmehr anhand von Figur 2 erläutert, die ein Blockdiagramm einer derartigen Steuerung wiedergibt.
  • Beispielsweise mit einem winkelsynchron umlaufenden Geberrad 1 wird ein Winkelinterrupt-Signal bzw. ein Winkelinkrement erzeugt, daß an einem ersten Zähler 3 sowie an einen zweiten Zähler 5 weitergeleitet wird. Es wurde oben dargelegt, daß der Zündzeitpunkt mit Hilfe des ersten Zählers 3 festgelegt wird. Er wird mit einem Anfangswert geladen, der bei Erreichen einer winkelfesten Bezugsmarke schrittweise auf NULL reduziert wird. Sobald der Wert NULL erreicht ist, wird der Zündvorgang ausgelöst, indem ein Signal an einen ersten Pointer 7 abgegeben wird, der ein Ausgangssignal an eine Endstufe 9 abgibt, die die zugehörige Zündkerze zündet. Gleichzeitig gibt der erste Pointer 7 ein Signal x an ein dem zweiten Zähler 5 zugeordnetes Register 11 ab. Dieses Signal stellt sicher, daß ein in dem Addierer 13 berechneter Wert in der richtigen Speicherzelle abgelegt wird.
  • Nach dem oben Gesagten wird auch deutlich, daß der zweite Zähler 5 mit Hilfe der Signale des Geberrads ausgehend von einem Anfangswert schrittweise abwärts gezählt wird, bis der Wert NULL erreicht ist.
  • Im Register 11 sind die Adressen für die Anfangswerte A1 bis A6 angedeutet.
  • Der Addierer 13 dient der Berechnung der Anfangswerte nach der oben angegebenen Gleichung. Die Berechnung findet immer dann statt, wenn der erste Zähler 3 den Wert NULL erreicht und einen Zündvorgang ausgelöst hat. Wenn also in Figur 1 die Spule 1 einen Zündvorgang ausgelöst hat, wird der nächste Anfangswert A1 berechnet und in dem Register 11 an der Stelle abgelegt, der für den Aufruf des nächsten Wertes A1 zuständig ist. Die Speicherung an der richtigen Adresse wird durch das Ausgangssignal x des ersten Pointers 7 sichergestellt.
  • Sobald der zweite Zähler 5 aufgrund der Taktsignale des Geberrads 1 ausgehend von einem Anfangswert A den Wert NULL erreicht hat, wird der nächste Ausgangswert in den zweiten Zähler 5 geladen. Durch ein Ausgangssignal y des zweiten Zählers 5 an einen zweiten Pointer 15 wird sichergestellt, daß der richtige Ausgangswert in den zweiten Zähler geladen wird. Gleichzeitig wird das Ausgangssignal y des zweiten Pointers 15 an die Endstufenansteuerung 9 des Steuergeräts abgegeben, damit die richtige Spule mit dem Ladevorgang beginnt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren und das Zündsteuergerät zur Ausführung dieses Verfahrens werden anhand von Figur 3 nochmals erläutert. Um das Verständnis zu erleichtern, sind gleiche Teile in Figur 2 und 3 mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Aus dem Flußdiagramm in dieser Figur ergibt sich, daß ein Winkelinterrupt-Signal 1 einem ersten Zähler 3 zugeleitet wird.
  • Durch das Winkelinterrupt-Signal des Geberrads 1 wird in einem ersten Schritt a der Zählerstand des ersten Zählers 3 um eine Stufe erniedrigt. In einem nächsten Schritt b wird abgefragt, ob der Zählerstand den Wert NULL erreicht hat. Wenn dies der Fall ist, wird in einem Schritt der nächste Anfangswert Ax nach der anhand von Figur 1 erläuterten Gleichung berechnet. Dieser Wert wird in dem zweiten Zähler 5 gespeichert. Gleichzeitig wird die zugehörige Zündkerze gezündet. Anschließend wird in einem Schritt d der erste Pointer 7 um eine Stufe also von x auf x + 1 verschoben.
  • In einem nächsten Schritt e wird der Zählerstand des zweiten Zählers 5 um eine Stufe erniedrigt. Dies wird unmittelbar ausgeführt, wenn in Schritt b festgestellt wurde, daß der auch als Zündungszähler bezeichnete erste Zähler 3 den Wert NULL angenommen hat.
  • Anschließend wird in einem Schritt f abgefragt, ob der zweite Zähler 5 den Wert NULL angenommen hat. Wenn dies der Fall ist, wird in einem nächsten Schritt g die zugehörige Spule gemäß dem zweiten Pointer 15 eingeschaltet und deren Ladevorgang begonnen.
  • In einem weiteren Schritt h wird der Inhalt der entsprechenden Speicherzelle im Register 11 in den zweiten Zähler 5 eingegeben.
  • Schließlich wird in Schritt i der zweite Pointer 15 um eine Stufe verschoben.
  • Nunmehr wird das Flußdiagramm von neuem durchlaufen. Wenn sich bei der Abfrage in Schritt f ergibt, daß der Zählerstand des zweiten Zählers den Wert NULL angenommen hat, wird unmittelbar das Flußdiagramm von vorne durchlaufen.
  • Nach allem ist ersichtlich, daß mit dem dargestellten Verfahren zur Steuerung der Zündung einer Brennkraftmaschine und mit dem beschriebenen Zündsteuergerät eine einfache Lösung zur Steuerung der Zündung einer Brennkraftmaschine auch bei überlappenden Schließwinkeln gefunden wurde. Das Zündsteuergerät zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß lediglich zwei Zähler für das Ein- und Ausschalten der Einzelfunkenspulen des Zündgeräts erforderlich sind. Dies bedeutet eine wesentliche Vereinfachung der Hardware und damit eine Verminderung der Störanfälligkeit des Geräts. Außerdem wurden die Kosten für ein derartiges Gerät deutlich gesenkt, da bei bekannten Geräten für jede Spule ein separater Zähler vorgesehen werden mußte.
  • Nach dem oben Gesagten ist ohne weiteres ersichtlich, daß die Zählmittel bzw. Zähler nicht nur durch Hardware sondern auch durch geeignete Soft-ware realisierbar sind.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Steuerung der Zündung einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zündspulen, wobei jeder Zündspule wenigstens eine Zündkerze zugeordnet ist, sowie mit einem ersten Zählmittel (3), das bei einer winkelfesten Bezugsmarke ausgehend von einem vorgebbaren Wert mittels eines winkelabhängigen Taktsignals zur Auslösung der Zündung an einer Zündkerze der Brennkraftmaschine auf- oder abwärts gezählt wird, wobei über eine Zylindererkennung die zu zündende Zündkerze festgelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der Ladebeginn an allen Zündspulen der Brennkraftmaschine mit Hilfe eines einzigen weiteren Zählmittels (5) ausgelöst wird, dessen Zählerstand in Abhängigkeit von dem winkelabhängigen Taktsignals geändert wird und daß bei jedem Auslösen eines Ladevorgangs an einer der Zündspulen jeweils ein Anfangswert vorgegeben wird, der dem zeitlichen Abstand von der Auslösung des Ladevorgangs dieser einen Zündspule bis zum Ladebeginn der laut Zündfolge nächsten Spule entspricht, und daß nach dem Abarbeiten des Ausgangswertes des weiteren Zählmittels (5) an dieser nächsten Zündspule der Ladevorgang beginnt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Zählmittel (5) in Abhängigkeit von dem Taktsignal abwärts zählt, und daß der Ladevorgang der Spule eingeleitet wird, wenn der Zählerstand den Wert NULL annimmt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Zählmittel mit dem der darauffolgenden Spule zugeordneten Anfangswert geladen wird, sobald es den Wert NULL erreicht hat.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der einer Spule zugehörige Anfangswert für den einer Entladung folgenden Ladebeginn bestimmt wird aus dem bei Erreichen des Zündzeitpunkts dieser Spule im zweiten Zählmittel vorhandenen Rest-Abstandswert der nachfolgenden Spule, und den Anfangswerten der übrigen Spulen, wobei der zu bestimmende Anfangswert im voraus berechnet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der einer Spule zugehörige Anfangswert eine oder mehrere, vorzugsweise zwei Kurbelwellenumdrehungen im voraus berechnet wird aus der folgenden Gleichung

    A1 = 720° - (A2R + A3 + A4 + ... + An + α s1 ),
    Figure imgb0004

    wobei A1 der Abstand bis zum Ladebeginn der Spule 1, αs1 der Schließwinkel der zugehörigen Spule 1, A2R der Rest-Abstandswert, der für die zweite Spule im zweiten Zähler bei Erreichen des Zündzeitpunktes der Spule 1 und A3, A4 ... An die Abstandswerte der Spulen 3, 4 bis n sind.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pointer (15) vorgesehen ist, der die zu ladende Zündspule bestimmt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Pointer (15) bei Beginn des Ladevorgangs an einer Zündspule vom zweiten Zähler (5) ein Signal erhält und von einer Zündspule auf die nächste zu ladende Zündspule schaltet.
  8. Steuergerät für die Steuerung der Zündung einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zündspulen, wobei jeder Zündspule wenigstens eine Zündkerze zugeordnet ist, sowie mit einem ersten Zählmittel, das bei einer winkelfesten Bezugsmarke ausgehend von einem vorgebbaren Wert mittels eines winkelabhängigen Taktsignals zur Auslösung der Zündung an einer Zündkerze der Brennkraftmaschine auf- oder abwärts gezählt wird, wobei über eine Zylindererkennung die zu zündende Zündkerze festgelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Zählmittel (5), das in Abhängigkeit von dem winkelabhängigen Taktsignal auf- oder abwärts zählt, zur Steuerung des Ladebeginns der entsprechenden Zündspule bei Erreichen eines vorgegebenen Wertes des Zählerstandes des zweiten Zählmittels (5) vorgesehen ist und daß in das zweite Zählmittel bei Ladebeginn einer Zündspule ein dem Ladebeginn der nächsten zu ladenden Zündspule entsprechender Anfangswert geladen ist.
  9. Steuergerät nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein Register für die dem zweiten Zählmittel einzugebenden Anfangswerte zur Steuerung des Ladebeginns der Zündspulen.
  10. Steuergerät nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch einen Addierer (13) zur Berechnung des nächsten Anfangswertes für den Ladebeginn einer Zündspule nach deren Entladung.
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