EP0547260A1 - Schliessdauer-Überwachung einer Zündungsendstufe an einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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EP0547260A1
EP0547260A1 EP91121610A EP91121610A EP0547260A1 EP 0547260 A1 EP0547260 A1 EP 0547260A1 EP 91121610 A EP91121610 A EP 91121610A EP 91121610 A EP91121610 A EP 91121610A EP 0547260 A1 EP0547260 A1 EP 0547260A1
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EP
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time
closing
internal combustion
ignition
monitoring
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Josef Dipl.-Inf. Neumayer (Fh)
Werner Ing.-Grad. Gorski
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Siemens AG
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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
    • F02P3/055—Layout of circuits with protective means to prevent damage to the circuit, e.g. semiconductor devices or the ignition coil
    • F02P3/0552—Opening or closing the primary coil circuit with semiconductor devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02P3/055—Layout of circuits with protective means to prevent damage to the circuit, e.g. semiconductor devices or the ignition coil
    • F02P3/0552—Opening or closing the primary coil circuit with semiconductor devices
    • F02P3/0554—Opening or closing the primary coil circuit with semiconductor devices using digital techniques

Definitions

  • the invention relates to an ignition device for internal combustion engines according to the preamble of claim (DE-PS 39 24 129).
  • a monitoring device for the closing duration of the ignition coil primary circuit is known from the prior art mentioned, in which the limiting duration of the closing time is variably set as a function of the supply voltage.
  • the current intensity of the primary circuit which is dependent on the closing time and reached at the time of ignition, determines the current intensity and voltage of the spark at the spark plug with other factors.
  • the switch-on time of the primary circuit is determined from the quantities of ignition timing and closing time calculated in a manner known per se.
  • Too long closing times can occur if the crankshaft position transmitter fails after the primary circuit is switched on, if software errors of the microprocessor forming the ignition device occur or if large negative engine speed gradients occur during the closing time.
  • Monitoring devices are used to avoid excessively long closing times. These facilities should respond as quickly as possible and end the closing time if this lasts too long.
  • the monitoring or limitation period is set depending on the supply voltage. This leads to disproportionately long monitoring times, in particular at high engine speeds, since the largest closing time, for example when the engine is idling, must be taken into account in the case of a dependency on the supply voltage alone.
  • a certain memory area in the microprocessor is required for storing the supply voltage-dependent table of the individual values of the monitoring duration.
  • the closing time of modern ignition devices is in no way dependent solely on the supply voltage, but also on the engine speed and engine load. At high engine speeds, the closing time is additionally limited, since overlapping switch-on times are not possible with a single existing ignition coil and are not desirable with several ignition coils.
  • the monitoring period is therefore set as a function of the closing period and is therefore always only slightly longer than this. For example, by multiplying the closing time by a constant factor, for example 1.25, this operation can be carried out very easily. This requires an extremely small storage space for one or a few program lines.
  • Line a shows the processed pulses KR of the position transmitter connected to the crankshaft of the internal combustion engine, the distances between which correspond to a specific crankshaft angle. These pulses are used to determine the crankshaft position and to calculate the speed and acceleration of the engine crankshaft. As a rule, the counting for each cycle (2 revolutions of the crankshaft corresponding to 720 ° KW) begins at the top dead center (not shown here) at the end of the compression stroke of a specific cylinder.
  • Row b shows the computing times Ax for the cylinder x under consideration and for the following cylinder y.
  • the ignition time, closing duration and start of closing for the ignition of the cylinder x are determined or calculated in a manner known per se from various operating parameters of the internal combustion engine in the microprocessor, not shown, and corresponding data are output to so-called compare registers.
  • a register R1, R3 is loaded with a certain number each for the start of ignition and the ignition timing during the calculation time Ax and is counted down to zero with the internal clock of the microprocessor from a predetermined crankshaft position (time B for the start of closure; time D for the ignition timing).
  • the corresponding command (closing or opening the primary circuit) is carried out at the moment when the counter reading has reached zero (time point C for the start of closing; time E for the ignition time).
  • Line d shows the closing time SDx, which begins at time C when register R1 expires and ends at time E when register R 3 expires.
  • a further compare register R2 is also loaded (line e), which is started when register R1 expires, that is, at time C, at the beginning of the closing period SDx.
  • This register is set in such a way that its running time, determined by the internal microprocessor clock, corresponds to the monitoring time UDx, for example 1.25 times the closing time SDx.
  • register R3 Due to one of the errors already mentioned (failure of the pulses of the crankshaft position transmitter after the start of register R1; software error of the microprocessor; large negative engine speed gradients in the CD area; etc.) it can now happen that register R3 is not started in time or not at all .
  • the process is then repeated for the next cylinder y, starting with the calculation time Ay and immediately, for all cylinders in a cycle (720 ° KW) and for further cycles.
  • the monitoring period implicitly takes into account all dependencies on the supply voltage, speed and load and any other parameters from which the closing period is determined.

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Abstract

Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einer Überwachungseinrichtung für die Schließdauer des Zündspulen-Primärstromkreises. Die Überwachungsdauer ist abhängig von der Schließdauer, beispielsweise durch Multiplikation der Schließdauer mit einem konstanten Faktor, einstellbar. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs (DE-PS 39 24 129).
  • Aus dem genannten Stand der Technik ist eine Überwachungseinrichtung für die Schließdauer des Zündspulen-Primärstromkreises bekannt, bei welcher die Begrenzungsdauer der Schließzeit als Funktion der Versorgungsspannung variabel eingestellt wird.
  • Die von der Schließdauer abhängige, im Zündzeitpunkt erreichte Stromstärke des Primärstromkreises bestimmt mit anderen Faktoren Stromstärke und Spannung des Zündfunkens an der Zündkerze.
  • Aus den in an sich bekannter Weise berechneten Größen Zündzeitpunkt und Schließdauer wird der Einschaltzeitpunkt des Primärstromkreises, bezogen auf die Kurbelwellenstellung der Brennkraftmaschine, ermittelt.
  • Bei zu langen Schließdauern werden die Zündspulen und Schalttransistoren äußerst stark belastet, was bis zur Zerstörung durch zu große Temperaturen führen kann.
  • Zu lange Schließdauern können entstehen, wenn der Kurbelwellenstellungsgeber nach Einschalten des Primärstromkreises ausfällt, wenn Softwarefehler des die Zündeinrichtung bildenden Mikroprozessors auftreten oder wenn während der Schließdauer große negative Motordrehzahl-Gradienten auftreten.
  • Zur Vermeidung zu langer Schließdauern werden Überwachungseinrichtungen eingesetzt. Diese Einrichtungen sollen möglichst schnell ansprechen und die Schließdauer beenden, wenn diese zu lange andauert.
  • Bei der bekannten Überwachungseinrichtung wird die Überwachungs- beziehungsweise Begrenzungsdauer abhängig von der Versorgungsspannung eingestellt. Dies führt insbesondere bei hohen Motordrehzahlen zu unverhältnismäßig langen Überwachungsdauern, da bei einer Abhängigkeit alleine von der Versorgungsspannung die größte Schließdauer, also etwa bei Motorleerlauf, berücksichtigt werden muß. Außerdem ist für die Speicherung der versorgungsspannungabhängigen Tabelle der einzelnen Werte der Überwachungsdauer ein gewisser Speicherbereich im Mikroprozessor erforderlich.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, die bekannte Zündeinrichtung so weiterzubilden, daß in keinem Fall unnötig lange Überwachungsdauern entstehen können und daß Speicherplatzbelegungen im Mikroprozessor eingespart werden können.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.
  • Die Schließdauer moderner Zündeinrichtungen ist keinesfalls ausschließlich von der Versorgungsspannung, sondern auch von der Motordrehzahl und von der Motorlast abhängig. Bei hohen Motordrehzahlen wird zusätzlich die Schließdauer begrenzt, da überlappende Einschaltzeiten bei einer einzigen vorhandenen Zündspule nicht möglich und bei mehreren Zündspulen nicht erwünscht sind.
  • Erfindungsgemäß wird deshalb die Überwachungsdauer abhängig von der Schließdauer eingestellt und ist somit immer nur geringfügig länger als diese. Beispielsweise durch Multiplikation der Schließdauer mit einem konstanten Faktor, zum Beispiel 1,25, ist diese Operation sehr einfach durchführbar. Dazu ist ein äußerst geringer Speicherplatz für eine oder wenige Programmzeilen erforderlich.
  • Die Erfindung wird anhand der Zeichung näher erläutert.
  • In der Zeichnung ist der zeitliche Ablauf der Schließdauer SDx und der Überwachungsdauer ÜDx für den Zylinder x einer Brennkraftmaschine schematisch, aber nicht maßstäblich dargestellt.
  • In Zeile a sind die aufbereiteten Impulse KR des mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbundenen Stellungsgebers dargestellt, deren Abstände einem bestimmten Kurbelwellenwinkel entsprechen. Diese Impulse dienen zur Ermittlung der Kurbelwellenstellung und zur Berechnung von Drehzahl und Beschleunigung der Motor-Kurbelwelle. In der Regel beginnt die Zählung für jeden Zyklus (2 Umdrehungen der Kurbelwelle entsprechend 720° KW) beim hier nicht dargestellten oberen Totpunkt am Ende des Kompressionstaktes eines bestimmten Zylinders.
  • In Zeile b sind die Rechenzeiten Ax für den betrachteten Zylinder x und für den folgenden Zylinder y dargestellt. In der Zeit Ax werden im nicht dargestellten Mikroprozessor Zündzeitpunkt, Schließdauer und Schließbeginn für die Zündung des Zylinders x in an sich bekannter Weise aus verschiedenen Betriebsparametern der Brennkraftmaschine ermittelt beziehungsweise berechnet und entsprechende Daten an sogenannte Compare-Register ausgegeben. Für Schließbeginn und Zündzeitpunkt wird je ein Register R1, R3 während der Rechenzeit Ax mit einer bestimmten Zahl geladen und ab einer vorgegebenen Kurbelwellenstellung (Zeitpunkt B für den Schließbeginn; Zeitpunkt D für den Zündzeitpunkt) mit dem internen Takt des Mikroprozessors bis auf Null rückgezählt. In dem Augenblick, in welchem der Zählerstand Null erreicht ist (Zeipunkt C für den Schließbeginn; Zeitpunkt E für den Zündzeitpunkt) wird der entsprechende Befehl (Schließen beziehungsweise Öffnen des Primärstromkreises) durchgeführt.
  • Der jeweilige Zählerstand der Register R1 und R3 ist in der Zeichnung c dargestellt.
  • Zeile d zeigt die Schließdauer SDx, die bei Ablauf des Registers R1 im Zeitpunkt C beginnt und bei Ablauf des Registers R 3 im Zeitpunkt E endet.
  • Während der Rechenzeit Ax wird auch ein weiteres Compare-Register R2 geladen (Zeile e), welches bei Ablauf des Registers R1, also im Zeitpunkt C mit Beginn der Schließdauer SDx gestartet wird. Dieses Register ist so eingestellt, daß seine durch den internene Mikroprozessor-Takt bestimmte Laufzeit, die Überwachungsdauer ÜDx, beispielsweise dem 1,25fachen der Schließdauer SDx entspricht.
  • Durch einen der bereits erwähnten Fehler (Ausfall der Impulse des Kurbelwellen-Stellungsgebers nach Start des Registers R1; Softwarefehler des Mikroprozessors; große negative Motordrehzahlgradienten im Bereich C-D; usw.) kann es nun vorkommen, daß das Register R3 nicht rechtzeitig oder überhaupt nicht gestartet wird.
  • Ist zum Zeitpunkt F bei Ablauf des Registers R2 der Primärstromkreis noch eingeschaltet (in Zeile d strichpunktiert dargestellt), so wird in diesem Zeitpunkt der Stromkreis geöffnet und eine Zündung eingeleitet, angedeutet durch ein strichpunktiertes Blitzsymbol im Zeitpunkt F (zum Unterschied von dem Blitzsymbol zum zeitgerechten Zündzeitpunkt im Zeitpunkt E).
  • Danach wiederholt sich der Vorgang für den nächsten Zylinder y, beginnend mit der Berechnungszeit Ay und sofort, für alle Zylinder eines Zyklus (720°KW) und für weitere Zyklen.
  • In der Überwachungsdauer, wie vorstehend berechnet, sind implizit alle Abhängigkeiten von Versorgungsspannung, Drehzahl und Last und eventuellen weiteren Parametern berücksichtigt, von welchen die Schließdauer bestimmt wird.

Claims (1)

  1. Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einer Überwachungseinrichtung für die Schließdauer (SD) des Primärstromkreises wenigstens einer Zündspule, welche zugleich mit dem Schließbeginn (C) des Primärstromkreises in Lauf gesetzt wird und nach Ablauf einer Überwachungsdauer (ÜD) den Primärstromkreis wieder öffnet, sofern dieser zu diesem Zeitpunkt (F) noch geschlossen sein sollte,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Überwachungsdauer (ÜD) abhängig von der zu überwachenden Schließdauer (SD) einstellbar ist.
EP91121610A 1991-12-17 1991-12-17 Schliessdauer-Überwachung einer Zündungsendstufe an einer Brennkraftmaschine Expired - Lifetime EP0547260B1 (de)

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