EP1173667B1 - Method for synchronised ignition - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for ignition synchronization in an internal combustion engine with a crankshaft encoder.
- the work cycle includes the processes of intake, Compressing, working and ejecting, with each cylinder opening twice moved down and in two top dead centers (OT) and two bottom dead center (UT) comes to a standstill. So the crankshaft is leading in one work cycle two turns, the camshaft one turn. Ignition of the gas-fuel mixture placed in a cylinder takes place at a top dead center where the mixture is just is condensed.
- ZOT Zünd-OT
- DE 41 22 786 A1 describes a method for identifying one Ignition or injection process associated rotation angle of an internal combustion engine known.
- the machine is started Initially, an ignition process is initiated each time the angle of rotation is reached. After starting, the rotation angle is only reached every second such an ignition process is initiated, from the comparison of an actual Smooth-running response to a target smooth-running reaction to the crank angle closed becomes.
- the disadvantage here is that the unburned fuel / air mixture can get into a downstream catalyst and burn there.
- the object of the invention is to provide a method for ignition synchronization, in the case of which the ignition TDC is functionally reliable without a camshaft sensor Way can be determined.
- a reduction in the ignition angle is preferred as the ignition angle shift selected.
- the ignition in other cylinders preferably tested according to their firing order.
- the present method offers a simple and inexpensive method Solution for effective ignition synchronization. in particular can the costs for a camshaft encoder and associated peripherals be saved without a single ignition or Operation in fully sequential mode must be dispensed with.
- the well-known working cycle of a four-stroke gasoline engine can be omitted simply from the control diagram in Fig. 2, in which the opening and Closing times of the intake and exhaust valves as angles in degrees of crankshaft revolutions are included.
- the intake stroke is limited by the Events “intake valve opens” (Eö) and “intake valve closes” (Es).
- the Compression cycle is limited by the events “intake valve closes” (Es) and top dead center (OT).
- the work cycle is limited by the just mentioned OT and the event “exhaust valve opens” (Aö).
- the exhaust stroke finally is limited by the events “exhaust valve opens” and “exhaust valve closes” (As).
- crankshaft encoder determine A partial view of a known crankshaft sensor is shown in Fig. 3. On the crankshaft (not shown) there is an encoder wheel 10 arranged, which has flags 12 and a reference mark 14. On sensor opposite the sensor wheel, consisting of a soft iron core 20, a winding 22 and a permanent magnet 24 is in a housing 26 added, which is attached to a motor housing 30.
- the induction generator described above When the crankshaft rotates, the induction generator described above generates a signal which has a voltage profile shown in FIG. 4 over time t. With each crankshaft revolution, the reference mark 14 run over once, so that the speed and the crankshaft position can be grasped precisely during one revolution.
- crankshaft encoder With the crankshaft encoder described here, however, it cannot be determined whether you are in the intake or in the work cycle. To this A camshaft sensor was previously used for this purpose.
- crankshaft angles 0 °, 720 ° and 1440 ° are normally ignited with the ignition values ⁇ 1 specified from a map. Every 720 ° crankshaft angle, however, that is to say in the present case with crankshaft angles 360 °, 1080 ° and 1800 °, the ignition angle is reduced by a certain value ⁇ , so that at these ignition times, the ignition angle ⁇ 1 - ⁇ is retarded.
- a change in smoothness can be done with a device for smoothness detection be determined.
- Such smooth running detection devices are numerous known in the prior art and are not described in detail here. For example, however, it is possible to use the signal shown in FIG to evaluate in terms of its reversal points.
- the present method can be used to determine whether a top dead center of the crankshaft an ignition TDC or an overlap TDC is.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zündsynchronisation bei einem Verbrennungsmotor mit einem Kurbelwellengeber.The invention relates to a method for ignition synchronization in an internal combustion engine with a crankshaft encoder.
Bei einem Viertaktmotor umfaßt das Arbeitsspiel die Vorgänge Ansaugen, Verdichten, Arbeiten und Ausstoßen, wobei sich jeder Zylinder zweimal aufund abwärts bewegt und dabei in zwei oberen Totpunkten (OT) und zwei unteren Totpunkten (UT) zum Stillstand kommt. Die Kurbelwelle führt also bei einem Arbeitsspiel zwei Umdrehungen aus, die Nockenwelle eine Umdrehung. Die Zündung des in einen Zylinder verbrachten Gas-Brennstoff-Gemisches erfolgt bei einem oberen Totpunkt, in dem das Gemisch gerade verdichtet ist. Hier spricht man vom Zünd-OT (ZOT). Demgegenüber gibt es noch einen Überschneidungs-OT (ÜOT), bei dem beim Übergang vom Ausstoßen zum Ansaugen sowohl die Einlaß- als auch die Auslaßventile geöffnet sind.In the case of a four-stroke engine, the work cycle includes the processes of intake, Compressing, working and ejecting, with each cylinder opening twice moved down and in two top dead centers (OT) and two bottom dead center (UT) comes to a standstill. So the crankshaft is leading in one work cycle two turns, the camshaft one turn. Ignition of the gas-fuel mixture placed in a cylinder takes place at a top dead center where the mixture is just is condensed. Here one speaks of the Zünd-OT (ZOT). In contrast, there are another overlap TDC in which the transition from ejection both intake and exhaust valves opened for suction are.
Beim Einsatz eines Kurbelwellengebers kann man feststellen, wann ein oberer Totpunkt vorliegt. Allerdings läßt sich nicht ohne weiteres feststellen, ob dies der Zünd-OT oder der Überschneidungs-OT ist. Zur Unterscheidung dieser oberen Totpunkte setzt man herkömmlich einen Nockenwellengeber ein, der den Zünd-OT anzeigtWhen using a crankshaft encoder, you can determine when an upper one Dead center is present. However, it is not easy to determine whether this is the ignition TDC or the overlap TDC. For differentiation this top dead center is conventionally set with a camshaft sensor which indicates the ignition TDC
Ohne einen solchen Nockenwellengeber mußte man bisher Zündungen sowohl im Zündungs-OT als auch im Überschneidungs-OT durchführen. Überdies kann ohne eine genaue Unterscheidung von Zünd-OT und Überschneidungs-OT keine voll-sequentielle Zylinder-Einspritzung realisiert werden.Without such a camshaft encoder, firings had to be done up to now Carry out in the ignition TDC as well as in the overlap TDC. moreover can be made without a precise distinction between ignition TDC and overlap TDC no fully sequential cylinder injection can be realized.
Aus der DE 41 22 786 A1 ist ein Verfahren zur Identifikation des einem Zünd- oder Einspritzvorgang zugeordneten Drehwinkels einer Brennkraftmaschine bekannt. Gemäss einer Ausführungsform wird zum Starten der Maschine zunächst bei jedem Erreichen des Drehwinkels ein Zündvorgang initiiert. Nach dem Starten wird nur bei jedem zweiten Erreichen des Drehwinkels einer solcher Zündvorgang initiiert, wobei aus dem Vergleich einer tatsächlichen Laufruhe-Reaktion zu einer Soll-Laufruhe-Reaktion auf den Kurbelwinkel geschlossen wird. Nachteilig hierbei ist, dass unverbranntes Brennstoff-/Luftgemisch in einen nachgeschalteten Katalysator gelangen und dort verbrennen kann.DE 41 22 786 A1 describes a method for identifying one Ignition or injection process associated rotation angle of an internal combustion engine known. According to one embodiment, the machine is started Initially, an ignition process is initiated each time the angle of rotation is reached. After starting, the rotation angle is only reached every second such an ignition process is initiated, from the comparison of an actual Smooth-running response to a target smooth-running reaction to the crank angle closed becomes. The disadvantage here is that the unburned fuel / air mixture can get into a downstream catalyst and burn there.
Nachteilig bei einer Zündung bei beiden OT's sind eine geringere Laufruhe, ein höherer Verbrauch, größere Emissionen, ein größerer Zündkerzenverschleiß und ein sogenanntes "Auspuffpatschen".The disadvantage of an ignition in both OTs is less smooth running, higher consumption, higher emissions, greater spark plug wear and a so-called "exhaust splash".
Bei der Verwendung eines separaten Nockenwellengebers dagegen sind zusätzliche Kosten für den Geber bzw. das Geberrad und die weitere Peripherie notwendig. If you are using a separate camshaft sensor, you are against it additional costs for the encoder or the encoder wheel and the other peripherals necessary.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Zündsynchronisation anzugeben, bei dem ohne einen Nockenwellengeber der Zünd-OT auf funktionssichere Weise bestimmt werden kann.The object of the invention is to provide a method for ignition synchronization, in the case of which the ignition TDC is functionally reliable without a camshaft sensor Way can be determined.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the features specified in
Demgemäß wird unmittelbar nach dem Starten zumindest in einem Zylinder eine Zündung bei allen oberen Totpunkten (OT) durchgeführt, wobei bei bestimmten OT's, insbesondere bei jedem zweiten OT, also alle 720° Kurbelwellenwinkel, eine Verschiebung des Zündzeitpunktes erfolgt. Je nachdem, ob bei dem oberen Totpunkt (OT), bei dem die Zündzeitpunktverschiebung durchgeführt wird, tatsächlich das Luft-Brennstoffgemisch gezündet wird, oder aber beim einem um 360° verschobenen Kurbelwellenwinkel, ist eine Minderung der indizierten Arbeit im jeweiligen Zylinder festzustellen. Accordingly, immediately after starting, at least in one cylinder Ignition is carried out at all top dead centers (OT), with certain TDCs, especially every second TDC, i.e. every 720 ° crankshaft angle, the ignition timing is shifted. Depending on, whether at top dead center (TDC) at which the ignition timing shift performed, the air-fuel mixture is actually ignited, or with a crankshaft angle shifted by 360 ° is one Decrease the indicated work in the respective cylinder.
Eine solche Minderung der indizierten Arbeit kann mittels einer Einrichtung zur Laufruheerkennung festgestellt werden. ist durch die Zündwinkelverschiebung nun eine Auswirkung in der Laufruhe zu erkennen, so hat die Verschiebung des Zündzeitpunktes in dem oberen Totpunkt stattgefunden, in dem tatsächlich eine Zündung des Luft-Brennstoffgemisches erfolgt. Ändert sich die Laufruhe durch die Zündzeitpunktverschiebung jedoch im wesentlichen nicht, so erfolgte die Zündung im Überschneidungs-OT.Such a reduction in the indexed work can be done by means of a facility to detect smooth running. is due to the ignition angle shift now has an impact on smooth running, Shift of the ignition timing took place in the top dead center, in which the air-fuel mixture is actually ignited. change However, the smooth running due to the ignition timing shift essentially not, the ignition took place in the overlap TDC.
Vorzugsweise wird als Zündwinkelverschiebung eine Rücknahme des Zündwinkels gewählt.A reduction in the ignition angle is preferred as the ignition angle shift selected.
Überdies kann man zur weiteren Absicherung und Überprüfung des Ergebnisses der Zündsynchronisation eine Gegenprüfung in der Weise versuchen, daß die Zündzeitpunktverschiebung jeweils um 360° versetzt wird. Bei einer richtig funktionierenden Zündzeitsynchronisation muß dann eine Laufruheänderung eintreten, wenn vorher keine Änderung der Laufruhe vorlag oder umgekehrt muß eine normale Laufruhe vorliegen, wenn vor dem Gegencheck eine große Laufunruhe vorhanden war.You can also use it to further validate and check the result try a cross-check of the ignition synchronization in such a way that the ignition timing shift is offset by 360 °. At a Correctly functioning ignition timing synchronization must then have a smooth running change occur if there was no change in smoothness beforehand or Conversely, there must be normal smoothness if before the countercheck there was a lot of unrest.
Alternativ kann zur Gegenprüfung auch die Zündung in anderen Zylindern, vorzugsweise entsprechend deren Zündfolge, getestet werden.Alternatively, the ignition in other cylinders, preferably tested according to their firing order.
Wurde der Zündungs-OT in seiner Position zur Kurbelwelle festgestellt, so kann zum normalen Betrieb mit Einfachzündung nur im ZOT übergegangen werden. Zusätzlich ist es vorteilhaft in diesem Zusammenhang auch auf eine voll-sequentielle Einspritzung umzuschalten.If the ignition TDC was determined in its position in relation to the crankshaft, then can only switch to normal operation with single ignition in the ZOT become. In addition, it is also advantageous in this context to switch fully sequential injection.
Insgesamt bietet das vorliegende Verfahren eine einfache und kostengünstige Lösung für eine wirkungsvolle Zündsynchronisation. insbesondere können die Kosten für einen Nockenwellengeber und eine dazugehörige Peripherie eingespart werden, ohne daß auf eine Einfachzündung oder einen Betrieb in voll-sequentiellem Modus verzichtet werden muß.Overall, the present method offers a simple and inexpensive method Solution for effective ignition synchronization. in particular can the costs for a camshaft encoder and associated peripherals be saved without a single ignition or Operation in fully sequential mode must be dispensed with.
Die Erfindung wird nachfolgend - auch im Hinblick auf weitere Vorteile und Merkmale - anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Die Zeichnungen zeigen in
- Fig. 1
- ein Diagramm in Abhängigkeit eines Kurbelwellenwinkels, anhand dem die Zündwinkelverschiebung bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert wird,
- Fig. 2
- ein bekanntes Steuerdiagramm eines Otto-Viertaktmotors,
- Fig. 3
- eine Teilschnittdarstellung eines bekannten Kurbelwellengebers und
- Fig. 4
- ein Diagramm mit einem Impulsverlauf für Drehzahl und Kurbelwellenstellung bei einem Kurbelwellengeber nach Fig. 3.
- Fig. 1
- 1 shows a diagram as a function of a crankshaft angle, on the basis of which the ignition angle shift is explained in more detail in one exemplary embodiment of the invention,
- Fig. 2
- a known control diagram of an Otto four-stroke engine,
- Fig. 3
- a partial sectional view of a known crankshaft encoder and
- Fig. 4
- 3 shows a diagram with a pulse curve for the speed and crankshaft position in a crankshaft sensor according to FIG. 3.
Das an sich bekannte Arbeitsspiel eines Viertakt-Ottomotors läßt sich aus dem Steuerdiagramm in Fig. 2 einfach entnehmen, in der die Öffnungs- und Schließzeiten des Einlaß- und Auslaßventile als Winkel in Grad Kurbelwellenumdrehungen aufgenommen sind. Der Ansaugtakt wird begrenzt von den Ereignissen "Einlaßventil öffnet" (Eö) und "Einlaßventil schließt" (Es). Der Verdichtungstakt wird begrenzt von den Ereignissen "Einlaßventil schließt" (Es) und dem oberen Totpunkt (OT). Der Arbeitstakt wird begrenzt durch den eben genannten OT und dem Ereignis "Auslaßventil öffnet" (Aö). Der Ausstoßtakt schließlich wird begrenzt durch die Ereignisse "Auslaßventil öffnet" und "Auslaßventil schließt" (As). Beim Ansaug- und Ausstoßtakt findet eine Überschneidung der Öffnungszeiten von Einlaß- und Auslaßventil statt. The well-known working cycle of a four-stroke gasoline engine can be omitted simply from the control diagram in Fig. 2, in which the opening and Closing times of the intake and exhaust valves as angles in degrees of crankshaft revolutions are included. The intake stroke is limited by the Events "intake valve opens" (Eö) and "intake valve closes" (Es). The Compression cycle is limited by the events "intake valve closes" (Es) and top dead center (OT). The work cycle is limited by the just mentioned OT and the event "exhaust valve opens" (Aö). The exhaust stroke finally is limited by the events "exhaust valve opens" and "exhaust valve closes" (As). One takes place during the intake and exhaust cycle Intersection of intake and exhaust valve opening times instead.
Während eines Arbeitsspiels führt die Kurbelwelle zwei vollständige Umdrehungen durch, wobei jeder Zylinder zwei obere (OT) und zwei untere Totpunkte (UT) durchläuft. Etwa 0° bis 40° vor dem oberen Totpunkt (OT), bei dem verdichtet worden ist, erfolgt die tatsächliche Zündung eines in dem entsprechenden Zylinder eingebrachten Luft-Brennstoffgemisches. Dies ist der Zündungs-OT (ZOT). Hingegen bezeichnet man den OT im Übergangsbereich vom Ausstoßen zum Ansaugen als Überschneidungs-OT (ÜOT).During a working cycle, the crankshaft makes two complete revolutions through, with each cylinder having two top (TDC) and two bottom dead centers (UT) goes through. About 0 ° to 40 ° before top dead center (TDC) at which has been compressed, the actual ignition takes place one in the corresponding cylinder introduced air-fuel mixture. This is the ignition TDC (ZOT). On the other hand, one calls the OT in the transition area from ejection to suction as an overlap TDC.
Die Stellung der Kurbelwelle kann man beispielsweise mit einem Kurbelwellengeber
ermitteln. Eine Teilansicht eines bekannten Kurbelwellengebers ist
in Fig. 3 dargestellt. An der (nicht dargestellten) Kurbelwelle ist ein Geberrad
10 angeordnet, welches Fahnen 12 und eine Bezugsmarke 14 aufweist. Ein
dem Geberrad gegenüberliegender Sensor, bestehend aus einem Weicheisenkern
20, einer Wicklung 22 und einem Dauermagnet 24, ist in einem Gehäuse
26 aufgenommen, das an einem Motorgehäuse 30 befestigt ist.The position of the crankshaft can be used, for example, with a crankshaft encoder
determine. A partial view of a known crankshaft sensor is
shown in Fig. 3. On the crankshaft (not shown) there is an
Bei einer Drehung der Kurbelwelle erzeugt der oben beschriebene Induktionsgeber
ein Signal, welches einen in Fig. 4 dargestellten Spannungsverlauf
über die Zeit t besitzt. Bei jeder Kurbelwellenumdrehung wird die Bezugsmarke
14 einmal überfahren, so daß die Drehzahl und die Kurbelwellenstellung
während einer Umdrehung genau erfaßt werden können.When the crankshaft rotates, the induction generator described above generates
a signal which has a voltage profile shown in FIG. 4
over time t. With each crankshaft revolution, the
Mit dem vorliegend beschriebenen Kurbelwellengeber kann jedoch nicht ermittelt werden, ob man sich im Ansaug- oder im Arbeitstakt befindet. Zu diesem Zweck wurde bisher ein Nockenwellengeber eingesetzt.With the crankshaft encoder described here, however, it cannot be determined whether you are in the intake or in the work cycle. To this A camshaft sensor was previously used for this purpose.
Durch das vorliegende, erfindungsgemäße Verfahren kann man jedoch auf einen separaten Nockenwellengeber verzichten. Zur Initialisierung der Kurbelwellenstellung wird zunächst in einem ersten Zeitraum nach dem Start des Verbrennungsmotors eine Zündung bei allen oberen Totpunkten (OT) durchgeführt.By means of the present method according to the invention, however, dispense with a separate camshaft sensor. For initializing the crankshaft position is initially in a first period after the start the internal combustion engine fires at all top dead centers (TDC) carried out.
In Fig. 1 sind die ersten 5 Kurbelwellenumdrehungen dargestellt. Dabei erfolgt
vorliegend bei den Kurbetwellenwinkeln 0°, 720° und 1440° eine normale
Zündung mit den aus einem Kennfeld vorgegebenen Zündwerten α1.
Alle 720° Kurbelwellenwinkel jedoch, also vorliegend bei den Kurbelwellenwinkeln
360°, 1080° und 1800° wird der Zündwinkel um einen bestimmten
Wert α zurückgenommen, so daß zu diesen Zündzeitpunkten eine Spätzündung
mit dem Zündwinkel α1-α erfolgt.1 shows the first 5 revolutions of the crankshaft. In this case, the crankshaft angles 0 °, 720 ° and 1440 ° are normally ignited with the ignition values α 1 specified from a map. Every 720 ° crankshaft angle, however, that is to say in the present case with
Findet die Zündwinkelzurücknahme nunmehr bei einem oberen Totpunkt statt, bei dem tatsächlich ein Luft-Brennstoffgemisch in dem zu überprüfenden Zylinder entzündet wird, so ändert sich die Laufruhe. Findet die Zündwinkelzurücknahme hingegen bei einem oberen Totpunkt statt, bei dem kein verdichtetes Luft-Brennstoffgemisch vorliegt, also im ÜOT, so ändert sich die Laufruhe im wesentlichen nicht.Finds the retard angle now at top dead center instead of actually having an air-fuel mixture in the one to be checked Cylinder is ignited, the smoothness changes. Finds the retard angle on the other hand, at an upper dead center, at which no compressed air-fuel mixture is present, i.e. in the ÜOT, so the changes Essentially not smoothness.
Eine Änderung der Laufruhe kann mit einer Einrichtung zur Laufruheerkennung bestimmt werden. Solche Laufruheerkennungseinrichtungen sind vielfach im Stand der Technik bekannt und werden vorliegend nicht näher beschrieben. Beispielsweise ist es jedoch möglich, das in Fig. 4 dargestellt Signal hinsichtlich seiner Umkehrpunkte zeitlich auszuwerten.A change in smoothness can be done with a device for smoothness detection be determined. Such smooth running detection devices are numerous known in the prior art and are not described in detail here. For example, however, it is possible to use the signal shown in FIG to evaluate in terms of its reversal points.
Insgesamt kann mit dem vorliegenden Verfahren bestimmt werden, ob ein oberer Totpunkt der Kurbelwelle ein Zünd-OT oder ein Überschneidungs-OT ist.Overall, the present method can be used to determine whether a top dead center of the crankshaft an ignition TDC or an overlap TDC is.
Hat man dies festgestellt, so kann man die Zündung auf eine Einfachzündung beim ZOT, der dann bekannt ist, umschalten. Parallel kann dann auch auf eine voll-sequentielle Einspritzung in die Zylinder umgeschaltet werden. Once you have determined this, you can switch the ignition to a single ignition switch at the ZOT, which is then known. At the same time, it can also can be switched to a fully sequential injection into the cylinders.
Mit dem oben beschriebenen Verfahren ist es auf einfache Weise möglich, den Nockenwellengeber einzusparen, ohne daß man auf eine Einfachzündung verzichten muß.With the method described above, it is possible in a simple manner to save the camshaft sender without having to go to a single ignition must do without.
Claims (6)
- A method for synchronised ignition in an internal-combustion engine with a crankshaft sensor and a device for detecting smooth running, characterised by the steps,
that after starting the vehicle an ignition takes place at least in one cylinder at all upper dead centres (OT's), wherein a shift of the ignition point in time takes place by a defined value at certain upper dead centres,
that the effect of the ignition point in time adjustment is detected via detection of smooth running and
that an ignition upper dead centre is assumed at the upper dead centre in which the shift of the ignition point in time takes place if the running smoothness changes above a defined limit value, and an ignition upper dead centre is assumed at the upper dead centre in which no shift of the ignition point in time takes place if the running smoothness does not change above a defined limit value. - A method according to claim 1, characterised in that the shift in the ignition point in time is carried out at every second upper dead centre, in other words every 720° of crankshaft angle.
- A method according to claim 1 or 2, characterised in that a retarding of the ignition angle is carried out as an ignition angle shift.
- A method according to any one of claims 1 to 3, characterised in that to ensure the result, the upper dead centres (OT) in which a shift of the ignition point in time takes place, are offset by 360° in each case.
- A method according to any one of claims 1 to 4, characterised in that a plurality of cylinders are tested one after the other according to the ignition sequence.
- A method according to any one of the preceding claims, characterised in that once the ignition has been synchronised, the ignition can be switched over to a single-plug ignition and/or a fully sequential injection of the cylinders.
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