WO2000049289A1 - Zündsteuervorrichtung und -verfahren - Google Patents

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WO2000049289A1
WO2000049289A1 PCT/DE1999/003568 DE9903568W WO0049289A1 WO 2000049289 A1 WO2000049289 A1 WO 2000049289A1 DE 9903568 W DE9903568 W DE 9903568W WO 0049289 A1 WO0049289 A1 WO 0049289A1
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WO
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ignition
angle
temperature
output mode
charging time
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Application number
PCT/DE1999/003568
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English (en)
French (fr)
Inventor
Helmut Denz
Martin Haussmann
Original Assignee
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
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • 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
    • F02P3/05—Layout of circuits for control of the magnitude of the current in the ignition coil
    • F02P3/051—Opening or closing the primary coil circuit with semiconductor devices
    • F02P3/053—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
    • F02P7/06—Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices of circuit-makers or -breakers, or pick-up devices adapted to sense particular points of the timing cycle
    • F02P7/077—Circuits therefor, e.g. pulse generators
    • F02P7/0775—Electronical verniers

Definitions

  • the present invention relates to an ignition control device and a corresponding ignition control method.
  • Ignition control devices for controlling ignition events for ignition coil ignition systems or devices essentially have two control functions, the control of one; desired ignition energy via the duty cycle or charging time of the ignition coil and the correct angle control of one
  • Ignition pulse over the switch-off time or the end of charging of the ignition coil.
  • the ignition energy which is measured in coil ignition systems over a charging time of the ignition coil, is of different lengths depending on the electrical system voltage applied to the electrical circuit of the coil and the time constant of the electrical circuit.
  • the respective setpoints are usually stored as a characteristic curve field in the control unit as a function of the speed and possible further engine parameters.
  • the setpoints "charging time” and "ignition angle” result in a conflict of objectives when a speed dynamic occurs.
  • the angular position of the start of the charging phase that is the closing start angle, must be selected such that the ignition angle is reached after the end of the charging time. This means that the timing of the crankshaft movement must already be known at the time of calculating the ignition event.
  • Conventional control devices have an angle sensor wheel for outputting angle signals, which delivers angularly equidistant pulses to the ignition control device.
  • the calculation of the ignition events can only be carried out in segments, whereby one segment is the angular interval of 720 ° of the crankshaft divided by the number of cylinders, i.e. 180 ° for a four-cylinder engine. Therefore, the angular positions of the ignition events determined in the calculation can be made via the angle encoder wheel and the timer / counter circuits customary in the ignition control devices are measured with sufficient accuracy, but the calculation itself is based on a detected speed, which is no longer present in the speed dynamics at the point of ignition.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of the ignition sequence in a four-cylinder internal combustion engine.
  • a complete cycle is 720 ° KW corresponding to a cycle time t z ⁇ .
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the ignition control functional sequences in the segment of the first cylinder of the four-cylinder internal combustion engine with regard to the control of the ignition coil current I z .
  • the speed N is recorded and immediately afterwards the charging time t L and the ignition angle w z (approximately equal to the closing end angle) are taken from a characteristic field B.
  • the angle w LB starting from 0 °, is recorded using the crankshaft sensor signal KWS and the output stage of the ignition coil is actuated when the angle W B is reached. Then the charging time t L is controlled with a timer and the control is interrupted after the charging time t has elapsed.
  • the angle W LB In the case of the ignition angle output mode, the angle W LB, starting from 0 °, is recorded using the crankshaft sensor signal KWS and the output stage of the ignition coil is actuated when the angle W ⁇ B is reached. With a further counter C2, starting from 0 °, the angle w z is recorded via the crankshaft sensor signal KWS and the control is interrupted when the angle w z is reached.
  • the control targets charging time and ignition angle are usually prioritized in ignition control devices. Ent- if one closes for the exact output of the charging time - the so-called charging time output mode - via the timer / counter circuit, the starting angle (speed increase) results in a late offset of the ignition angle. If, on the other hand, the ignition angle is output exactly - so-called ignition angle output mode - the charging time and thus the energy in the ignition coil are reduced in the start dynamics, which can lead to misfires.
  • the output method i.e. Load time output or ignition angle output, depending on the properties of the target system, or there is a switchover of the output method at a limit speed. It is usual here to output the charging time during start and to switch to ignition angle output from a limit speed at which the speed sampling is so high-frequency that the dynamic error becomes negligible, but from which, on the other hand, the sensitivity of the torque increases sharply above the ignition angle.
  • the charging time is waited for after the charging start angle has been reached and ignited in the coil if the target energy is maintained exactly. This guarantees sufficient energy with minimal power loss.
  • the ignition angle is shifted late depending on the closing time and the position of the target ignition angle. In the application of the ignition angle, therefore, at speed in the The order of magnitude of the starter speed expediently adds a dynamic advance in the direction.
  • the ignition angle is measured independently of the charging start angle. If acceleration occurs, the device ignites before the charging time has expired. In the application, dynamic acceleration is expediently applied to the charging time in the late direction at high acceleration and low speed.
  • the ignition control device according to the invention with the features of claim 1 and the corresponding ignition control method according to claim 5 have the advantage over the known solution approaches that a selection of the ignition method suitable for the current physical conditions of the ignition control device is carried out.
  • the invention simplifies the application of the ignition control device, since the mode selection is determined automatically from the current physical conditions. An adaptation to the requirements of different areas of application is thus much easier.
  • the charging time output mode is always activated in the case of loss-critical conditions with poor knowledge of the time-angle curve.
  • loss-critical conditions are automatically generated from a ne simple calculation model for estimating the temperature in the output stage was recognized. If, based on a loss-critical condition, a decision is made to load the time, this decision will suitably prevail over other possible switchover criteria for reasons of component protection.
  • a lead setting device for setting a dynamic lead with positive acceleration in the late direction for the ignition angle output mode at predetermined speeds, preferably at low speeds, and / or for setting a dynamic lead in the early direction for the charging time output mode .
  • the detection device for detecting loss-critical states of the output stage of the ignition coil device in the ignition angle output mode has a temperature determination device for determining the temperature of the output stage of the ignition coil device; temperature increase prediction means for predicting a temperature increase of the output stage of the ignition coil device after an ignition event in the ignition angle output mode; and a decision device for Deciding a loss-critical state when the determined temperature increase exceeds a predetermined value and preferably when the detected speed falls below a predetermined value at the same time.
  • the temperature determining device for determining the temperature of the final stage of the ignition coil device has a temperature detecting device for detecting the engine temperature and a temperature estimation device for estimating the temperature of the final stage of the ignition coil device based on the detected engine temperature.
  • Fig. 2 is a schematic representation of the ignition sequence in a four-cylinder internal combustion engine
  • Fig. 3 is a schematic representation of the Zünds control functions in the segment of the first cylinder of the four-cylinder internal combustion engine.
  • FIG. 1 shows a flow chart for explaining an exemplary embodiment of the present invention. The following procedure is proposed in this exemplary embodiment.
  • a large dynamic reserve is applied to the charging time in the late direction at low speed.
  • this can lead to overheating of the output stage of the ignition coil, especially in the static case or in the event of a negative change in the speed.
  • the power loss must be minimized, ie it must be switched to the charging time output mode, since in this mode no dynamic advance towards the charging time is added, the additional power loss produced.
  • the temperature level of the power amplifier housing is derived from the engine temperature, which is measured in step S100.
  • the engine temperature tmot plus an offset is used as the housing temperature of the final stage of the ignition coil.
  • the power loss of the output stage is shown as a function of the intended charging time including dynamic reserve.
  • the power loss generates a temperature increase via the heat resistors up to the installation location of the power amplifier housing.
  • the thermal resistance is shown as a proportionality constant.
  • the transition from the base temperature from the output stage (housing temperature) to the level of the temperature increase is represented by a low-pass filter of the first order.
  • the charging time output mode ZWA can be maintained or if the threshold value S is undershot or the threshold NO is exceeded for the rotation number can be switched back to the ignition angle output mode LZA. Additional criteria for the following mode decisions, for example error estimates, etc., can also be incorporated.
  • the total charging time is used as the charging time.
  • the power loss is also assessed with a factor for the spark band.
  • the power loss is a function of the total charge time for an ignition process based on the duration of a work cycle.
  • the housing temperature tambient is as follows:
  • dtemp is the temperature offset or offset between the housing temperature and the motor temperature.
  • the power loss P loss is obtained as a function of the closing time as follows.
  • P loss f (closing time) + balance • correction factor
  • closing time is the total closing time, i.e. with conventional ignition the charging time and with ignition via a spark band the sum of all closing times
  • Correction factor is a correction factor of the power loss balance, since the power loss balance is calculated differently when using residual energy in the spark band ignition.
  • the final temperature increase in the output stage results from:
  • dt loss is the increase in temperature caused by the loss of power and the thermal power factor is a proportionality constant corresponding to the heat conduction.
  • the temperature curve results from a low-pass filter of the first order:
  • tend stage tambient + (le ⁇ t / ⁇ ) dt loss
  • tend stage is the estimated temperature of the final stage
  • t is time
  • -Tau- is a time constant

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Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft eine Zündsteuervorrichtung zum Steuern einer Zündspuleneinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Drehzahlerfassungseinrichtung zum Erfassen der Drehzahl der Brennkraftmaschine zu einem Erfassungszeitpunkt innerhalb des Zündzyklus eines jeweiligen Zylinders; einer Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines der erfaßten Drehzahl entsprechenden vorgegebenen Zündwinkels, einer der erfaßten Drehzahl entsprechenden vorgegebenen Ladezeit und eines entsprechenden Ladebeginnwinkels; einer Zündsteuerwert-Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben des Ladebeginnwinkels und der Ladezeit in einem Ladezeitausgabe-Modus und des Ladebeginnwinkels und des Zündwinkels in einem Zündwinkelausgabe-Modus an die Zündspuleneinrichtung; eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen verlustleistungskritischer Zustände der Endstufe der Zündspuleneinrichtung im Zündwinkelausgabe-Modus; und einer Zündsteuermodus-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines Zündsteuermodus von den Modi Zündwinkelausgabe und Ladezeitausgabe für den Zündzyklus; wobei die Zündsteuermodus-Bestimmungseinrichtung derart gestaltet ist, daß sie den Ladezeitausgabe-Modus bestimmt, wenn ein verlustleistungskritischer Zustand der Endstufe der Zündspuleneinrichtung im Zündwinkelausgabe-Modus erfaßt ist.

Description

Zündsteuervorrichtung und -verfahren
STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündsteuervorrichtung sowie ein entsprechendes Zündsteuerverfahren.
Obwohl auf beliebige Zündsteuerungen anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrundeliegende Problematik in bezug auf ein an Bord eines Kraftfahrzeuges befindliches Motorsteuergerät erläutert.
Zündsteuervorrichtungen zum Steuern von Zündereignissen für Zündspulenzündsysteme bzw. -einrichtungen besitzen im wesentlichen zwei Steuerfunktionen, die Steuerung einer; gewünschten Zündenergie über die Einschaltdauer bzw. Ladedau- er der Zündspule sowie das winkelrichtige Steuern eines
Zündimpulses über den Abschaltzeitpunkt bzw. das Ladeende der Zündspule.
Die Zündenergie, die bei Spulenzündanlagen über eine Lade- zeit der Zündspule zugemessen wird, ist entsprechend der am elektrischen Schaltkreis der Spule anliegenden Bordnetz- spannung sowie der Zeitkonstante des elektrischen Schaltkreises unterschiedlich lang. Üblicherweise sind die jeweiligen Sollwerte in Abhängigkeit von der Drehzahl und möglichen weiteren Motorparametern als Kennlinienfeld im Steuergerät abgelegt.
Die Sollwerte "Ladezeit" und "Zündwinkel" ergeben beim Auftreten einer Drehzahldynamik einen Zielkonflikt. Die Winkellage des Beginns der Ladephase, also der Schließbeginnwinkel, muß derart gewählt werden, daß nach dem Ende der Ladezeit der Zündwinkel erreicht wird. Das heißt zum Ziet- punkt der Berechnung des Zündereignisses muß der Zeit- Winkel-Verlauf der Kurbelwellenbewegung bereits bekannt sein.
Bei extremer Drehzahldynamik und niederfrequenter Drehzahlabtastung, insbesondere beim Start des Motors, entsteht in üblichen Zündsteuervorrichtungen ein nicht nachver/läs- sigbarer Schätzfehler dieses Zeit-Winkel-Verlaufs.
Übliche Steuergeräte verfügen zur Ausgabe von Winkelsignalen über einen Winkelgeberrad, das winkelmäßig äquidistante Impulse an die Zündsteuervorrichtung liefert. Aus Gründen der Rechenlaufzeit kann die Berechnung der Zündereignisse aber in den meisten Zündsteuervorrichtungsarchitekturen nur segmentweise erfolgen, wobei ein Segment das Winkelintervall von 720° der Kurbelwelle geteilt durch die Zylinderzahl ist, also bei einem Vierzylindermotor beispielsweise 180°. Daher können die in der Berechnung ermittelten Winkellagen der Zündereignisse zwar über das Winkelgeberrad und die bei den Zündsteuervorrichtungen üblichen Timer/ Counter (Zeitgeber/Zähler) -Schaltungen hinreichend genau ausgemessen werden, die Berechnung selbst geht aber von einer erfaßten Drehzahl aus, die bei der Drehzahldynamik am Ort der Zündung nicht mehr vorhanden ist.
Zur Erläuterung der Problematik zeigt Fig. 2 eine schematische Darstellung der Zündfolge bei einer Vierzylinder- Brennkraftmaschine .
In Fig. 2 ist auf der x-Achse der Kurbelwinkel KW in ° aufgetragen und auf der y-Achse der Zündverlauf ZZ, welcher die Reihenfolge ... -2-1-3-4-2- ... aufweist. Ein vollständiger Zyklus beträgt 720° KW entsprechend einer Zykluszeit tzγκ. Ein Segment beträgt 720°KW/4 = 180° entsprechend einer Segmentzeit tΞEG-
Fig. 3 zeigt eine sche atische Darstellung der Zündsteue- rungs-Funktionsabläufe im Segment des ersten Zylinders der Vierzylinder-Brennkraftmaschine hinsichtlich der Ansteue- rung des Zündspulenstroms Iz .
Bei 0° wird die Drehzahl N erfaßt und unmittelbar danach werden die Ladezeit tL sowie der Zündwinkel wz (näheriαngs- weise gleich dem Schließendwinkel) aus einem Kennlinienfeld B entnommen .
Danach wird der Schließ- bzw. Ladebeginnwinkel wLB aus der Beziehung WLB = WZ - tL ' CD
unter Annahme einer gleichförmigen Bewegung ermittelt, wo- bei ω die der Drehzahl N entsprechende Winkelgeschwindigkeit ist. Aus Gründen der Rechenlaufzeit wird diese zeitliche und winkelmäßige Lage der Zündereignisse nur einmal pro Zündabstand berechnet.
Im Falle des Ladezeitausgabe-Modus wird mit einem Zähler Cl ausgegehend von 0° der Winkel wLB über das Kurbelwell ensen- sorsignal KWS erfaßt und bei Erreichen des Winkels W B die Endstufe der Zündspule angesteuert. Dann wird die Ladezeitdauer tL mit einem Zeitgeber gesteuert und nach Verstrei- chen der Ladezeitdauer t die Ansteuerung unterbrochen.
Im Falle des Zundwinkelausgabe-Modus wird mit einem Zähler Cl ausgegehend von 0° der Winkel WLB über das Kurbelwellen- sensorsignal KWS erfaßt und bei Erreichen des Winkels W^B die Endstufe der Zündspule angesteuert. Mit einem weiteren Zähler C2 wird ausgegehend von 0° der Winkel wz über das Kurbelwellensensorsignal KWS erfaßt und bei Erreichen des Winkels wz die Ansteuerung unterbrochen.
Da die Fehlberechnung des Drehzahlverlaufs z.B. im Falle des Starts des Motors nicht vernachlässigbar ist, wird bei Zündsteuervorrichtungen üblicherweise eine Priorisierung der Steuerziele Ladezeit und Zündwinkel vorgenommen. Ent- schließt man sich zur exakten Ausgabe der Ladezeit - sog. Ladezeitausgabe-Modus -über die Timer/Counter-Schaltung, so ergibt sich bei der Startbeschleunigung (Drehzahlerhöhung) ein Spätversatz des Zundwinkels. Wird hingegen der Zündwin- kel exakt ausgegeben - sog. Zündwinkelausgabe-Modus -, so verkleinert sich bei der Startdynamik die Ladezeit und damit die Energie in der Zündspule, weshalb es zu Aussetzern kommen kann .
Üblicherweise wird daher die Ausgabemethode, d.h. Ladezeitausgabe oder Zundwinkelausgabe, abhängig von den Eigenschaften des Zielsystems fest vorgegeben, oder aber es findet eine Umschaltung der Ausgabemethode bei einer Grenzdrehzahl statt. Üblich hierbei ist eine Ladezeitausgabe während des Starts und ein Umschalten auf Zundwinkelausgabe ab einer Grenzdrehzahl, bei der die Drehzahlabtastung derart hochfrequent ist, daß der Dynamikfehler vernachlässig- bar wird, ab der andererseits aber auch die Empfindlichkeit des Drehmoments über dem Zündwinkel stark zunimmt.
Beim Ladezeitausgabe-Modus wird, wie oben mit Bezug auf Fig. 3 erläutert, nach dem Erreichen des Ladebeginnwinkels die Ladezeit abgewartet und bei exakten Einhalten der Soll- Energie in der Spule gezündet. Dadurch wird ausreichend Energie bei minimaler Verlustleistung garantiert. Der Zündwinkel wird bei niedrigeren Drehzahlen und großer Beschleunigung abhängig von der Schließzeit und abhängig von der Lage des Soll-Zündwinkels nach spät verschoben. In der Applikation des Zundwinkels wird daher bei Drehzahl in der Größenordnung der Starterdrehzahl zweckmäßigerweise ein Dynamikvorhalt in Richtung früh addiert .
Beim Zundwinkelausgabe-Modus wird, wie oben mit Bezug auf Fig. 3 erläutert, der Zündwinkel unabhängig vom Ladebeginnwinkel ausgemessen. Bei einer auftretenden Beschleunigung wird vor Ablauf der Ladezeit gezündet. In der Applikation wird hier zweckmäßigerweise bei großer Beschleunigung und kleiner Drehzahl ein Dynamikvorhalt auf die Ladezeit in Richtung spät appliziert.
Dynamikvorhalte werden grundsätzlich größer als unbedingt nötig appliziert, und dies führt dazu, daß in dem Ladezeitausgabe-Modus zusätzlich Verlustleistung in den Zünd- komponenten entsteht und in dem Zündwinkelausgabe-Modus die Gefahr von Rückdrehern besteht. Die größte Abweichung vom Sollwert ergibt sich stets mit der zweiten Zündung. Hier ist die Drehzahl noch klein und die Beschleunigung typischerweise bereits sehr groß.
Die Wahl des Ausgabeverfahrens hängt üblicherweise noch davon ab, wie groß die Fehler und damit die notwendigen Vorhalte auf die Energie oder der Zündwinkelseite werden dürfen. Bei neueren Zündungsapplikationen kann nun aber der Fall eintreten, daß bei kaltem Motor bei gleichzeitiger Magerauslegung die Zündwinkelempfindlichkeit zunimmt, d.h. der Modus Zundwinkelausgabe gewählt werden sollte. Da aber Zündentstufen der neueren Generation teilweise unmittelbar auf den Zylinderkopf montiert sind, wird vor allem bei hei- ße Motor die Verlustleistungsabfuhr problematisch. Dieses würde aber für den Ladezeitausgabe-Modus sprechen.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Die erfindungsgemäße Zündsteuervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und das entsprechende Zündsteuerverfahren gemäß Anspruch 5 weisen gegenüber den bekannten L_ö- sungsansätzen den Vorteil auf, daß eine Auswahl der zu den aktuellen physikalischen Gegebenheiten der Zündsteuervorrichtung passenden Zündmethode durchgeführt wird.
Dies ist insbesondere bei Zündsteuervorrichtungen notwendig, die keine eindeutige Priorisierung der Ausgabenmetho- den Ladezeitausgabe und Zundwinkelausgabe zulassen. Der
Einsatz von Zündeinheiten, d.h. Spule und Zünder, mit moderaten Ladezeiten und Montage auf dem unter Umständen heißen Zylinderkopf bringen hier weitere Freiheitsgrade mit sich. Ferner erleichtert die Erfindung die Applikation der Zünd- Steuervorrichtung, da die Moduswahl automatisch aus den aktuellen physikalischen Gegebenheiten ermittelt wird. Eine Anpassung an die Erfordernisse verschiedener Einsatzgebiete ist damit wesentlich einfacher.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, daß bei verlustleistungskritischen Zuständen mit schlechter Kenntnis des Zeit-Winkel-Verlaufs immer der Modus Ladezeitausgabe aktiviert wird. Solche verlustleistungskritischen Zustände werden dabei automatisch aus ei- ne einfachen Rechenmodell zur Schätzung der Temperatur in der Endstufe erkannt. Wenn auf Grund eines verlustlei- stungskritischen Zustandes auf Ladezeitausgabe entschieden wird, setzt sich diese Entscheidung aus Gründen des Bautei- leschutzes zweckmäßigerweise gegenüber möglichen anderen Umschaltkriterien durch.
In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in Anspruch 1 angegebenen Zündsteuervorrichtung bzw. des in Anspruch 5 angegebenen Zündsteuerverfahrens .
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist eine Vorhalt- Festlegungseinrichtung zum Festlegen eines Dynamikvorhalts bei positiver Beschleunigung in Richtung spät für den Zundwinkelausgabe-Modus bei vorgegebenen Drehzahlen, vorzugsweise bei niedrigen Drehzahlen, und/oder zum zum Festlegen eines Dynamikvorhalts in Richtung früh für den Ladezeitausgabe-Modus vorgesehen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die Erfassungseinrichtung zum Erfassen verlustleistungskriti- scher Zustände der Endstufe der Zundspuleneinrichtung im Zündwinkelausgabe-Modus eine Temperaturermittlungseinrich- tung zum Ermitteln der Temperatur der Endstufe der Zundspuleneinrichtung; eine Temperaturerhöhungs-Vorhersageeinrichtung zum Vorhersagen einer Temperaturerhöhung der Endstufe der Zundspuleneinrichtung nach einem Zündereignis im Zundwinkelausgabe-Modus; und eine Entscheidungseinrichtung zum Entscheiden eines verlustleistungskritischen Zustandes, wenn die ermittelte Temperaturerhöhung einen vorbestimmten Wert überschreitet und vorzugsweise wenn gleichzeitig die erfaßte Drehzahl einen vorbestimmten Wert unterschreitet, auf .
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die Temperaturermittlungseinrichtung zum Ermitteln der Temperatur der Endstufe der Zundspuleneinrichtung eine Tempera- turerfassungseinrichtung zum Erfassen der Motortemperatur und eine Temperaturschätzeinrichtung zum Schätzen der Temperatur der Endstufe der Zundspuleneinrichtung anhand der erfaßten Motortemperatur auf .
ZEICHNUNGEN
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Fließdiagramm zum Erläutern eines Ausfüh- rungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Zündfolge bei einer Vierzylinder-Brennkraft aschine; und Fig. 3 eine schematische Darstellung der Zünds euerungs- Funktionsabläufe im Segment des ersten Zylinders der Vierzylinder-Brennkraftmaschine .
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUΝGSBEISPIELE
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente.
Fig. 1 zeigt ein Fließdiagramm zum Erläutern eines Ausfüh- rungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Aus- führungsbeispiel wird folgende Vorgehensweise vorgeschlagen.
Im Zundwinkelausgabe-Modus wird bei kleiner Drehzahl ein großer Dynamikvorhalt auf die Ladezeit in Richtung spät appliziert. Dies kann beim Starten mit heißem Motor insbesondere im statischen Fall oder im Fall negativer Änderung der Drehzahl zu einer Überhitzung der Endstufe der Zündspule führen.
Ist die Spulentemperatur sehr hoch, z.B. beim Starten mit heißem Motor, so ist die Verlustleistung zu minimieren, d.h. es muß auf den Modus Ladezeitausgabe umgeschaltet wer- den, da in diesem Modus kein Dynamikvorhalt in Richtung spät auf die Ladezeit aufgerechnet wird, der zusätzliche Verlustleistung produziert. Das Temperaturniveau des Endstufengehäuses wird von der Motortemperatur abgeleitet, welche bei Schritt S100 gemessen wird. Als Gehäusetemperatur der Endstufe der Zündspule wird die Motortemperatur tmot zuzüglich einem Offset eingesetzt.
Für den Temperaturgang der Endstufe der Zündspule, welcher in Schritt S200 geschätzt wird, wird ein einfaches Temperaturmodell angenommen.
Die Verlustleistung der Endstufe wird als Funktion der vorgesehenen Ladezeit einschließlich Dynamikvorhalt dargestellt. Die Verlustleistung erzeugt über die Wärmewider- stände bis zum Montageort des Endstufengehäuses eine Temperaturerhöhung. Der Wärmewiderstand wird hierbei als Propor- tionalitätskonstante dargestellt.
Der Übergang von der Basistemperatur von der Endstufe (Gehäusetemperatur) auf das Niveau der Temperaturerhöhung wird durch einen Tiefpaß erster Ordnung dargestellt.
Überschreitet der Temperaturverlauf TE der Endstufe eine Schwelle und befindet sich die Drehzahl N unterhalb einer Schwelle NO, so wird sofort auf den Modus Ladezeitausgabe umgestellt. Diese Kriterium setzt sich zweckmäßigerweise bei allen anderen Kriterien zur Modusumschaltung durch.
Im weiteren Verlauf kann der Ladezeitausgabe-Modus ZWA beibehalten werden oder aber bei Unterschreiten des Grenzwertes S bzw. bei Überschreiten der Schwelle NO für die Dreh- zahl wieder auf den Zündwinkelausgabe-Modus LZA umgestellt werden. Auch können weitere Kriterien für die folgenden Mo- dusentscheidungen, z.B. Fehlerabschätzungen usw., eingebaut werden .
Gibt die Zündung statt eines Zündimpulses ein Band von Zün- dimpulsen aus, so wird als Ladezeit die Summenladezeit verwendet. Die Verlustleistung wird zusätzlich mit einem Faktor für das Funkenband bewertet. Die Verlustleistung ergibt als Funktion der Summenladezeit für einen Zündvorgang bezogen auf die Dauer eines Arbeitsspiels.
Im folgenden wird ein konkretes Beispiel für ein Temperaturmodell angeführt, für das angenommen wird, daß die End- stufe sich auf einer Temperatursenke befindet, deren Temperatur direkt mit der Motortemperatur t ot korreliert. Der Endwert in der Temperaturerhöhung in der Endstufe ergibt sich aus der Verlustleistung und den Wärmewiderständen bis zur Wärmesenke .
Die Gehäusetemperatur tambient ergibt sich wie folgt:
tambient = tmot - dtemp
wobei dtemp der Temperaturversatz bzw. -offset zwischen Gehäusetemperatur und Motortemperatur ist.
Daraus erhält man die Verlustleistung Pverlust folgendermaßen als Funktion der Schließzeit. Pverlust = f (Schließzeit) + fubaanz • Korrekturfaktor
wobei Schließzeit die Summenschließzeit ist, d.h. bei kon- ventioneller Zündung die Ladezeit und bei Zündung über ein Funkenband die Summe aller Schließzeiten,
fubaanz die Anzahl der von der Zündsteuervorrichtung abgesetzten Funken bei aktiver Funkenbandzündung ist und
Korrekturfaktor ein Korrekturfaktor der Verlustleistungsbilanz ist, da die Verlustleistungsbilanz sich bei Ausnutzung von Restenergie in der Funkenbandzündung unterschiedlich berechnet.
Die entgültige Temperaturerhöhung in der Endstufe ergibt sich gemäß:
dtverlust = Pverlust x FaktorWärmeleitung
wobei dtverlust die verlustleistungsbedingte Temperaturerhöhung ist und Faktor ärmeleistung eine Proportionalitäts- konstant entsprechend der Wärmeleitung ist.
Der Temperaturverlauf ergibt sich über einen Tiefpaß erster Ordnung zu :
tendstufe = tambient + (l-e~t/τ) dtverlust wobei tendstufe die geschätzte Temperatur der Endstufe ist, t die Zeit ist und -Tau- eine Zeitkonstante ist.
Sobald tendstufe größer als der besagte Schwellwert S ist, solange die Drehzahl N noch kleiner als eine Schwelle NO ist, ab der die Zündausgabe nur noch vernachlässigbare Toleranzen aufweist, wird sofort auf Ladezeitausgabe umgeschaltet.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
Obwohl das obige Beispiel nur das für die Erfindung relevante Temperaturkriterium anführt, können selbstverständlich noch weitere Kriterien zur Modusumschaltung hinzugefügt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Zündsteuervorrichtung zum Steuern einer Zundspuleneinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit:
einer Drehzahlerfassungsemrichtung zum Erfassen der Drehzahl der Brennkraftmaschine zu einem ErfassungsZeitpunkt innerhalb des Zündzyklus eines jeweiligen Zylinders;
einer Winkelerfassungseinrichtung zum Erfassen des aktuellen Kurbelwinkels der Brennkraft aschine;
einer Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines der erfaßten Drehzahl entsprechenden vorgegebenen Zündwinkels , einer der erfaßten Batteriespannung entsprechenden vorgegebenen Ladezeit und eines entsprechenden Ladebeginnwinkels;
einer Zündsteuerwert-Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben der Ladezeit der Zundspuleneinrichtung beginnend ab dem Ladebe- ginnwinkel durch Anhängen der Ladezeit in einem Ladezeitausgabe-Modus und durch Auszählen eines Ladewinkels bis zum Zündereignis in einem Zundwinkelausgabe-Modus ; und einer Lademodus-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines Lademodus von den Modi Zundwinkelausgabe und Ladezeitausga- be für den Zündzyklus, welche derart gestaltet ist, daß sie abhängig von mindestens einer die Endstufentemperatur der Zundspuleneinrichtung bestimmenden Kenngröße den Lademodus bestimmt .
2. Zündsteuervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorhalt-Festlegungseinrichtung zum Festlegen ei- nes Dynamikvorhaits bei positiver Beschleunigung in Richtung spät für den Zundwinkelausgabe-Modus bei vorgegebenen Drehzahlen, vorzugsweise bei niedrigen Drehzahlen, und/oder zum zum Festlegen eines Dynamikvorhalts in Richtung früh für den Ladezeitausgabe-Modus.
3. Zündsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Erfassungsemrichtung zum Erfassen verlustleistungskritischer Zustände der Endstufe der Zundspuleneinrichtung im Zündwinkelausgabe-Modus vorgesehen ist, die aufweist:
eine Temperaturermittlungseinrichtung zum Ermitteln der Temperatur der Endstufe der Zundspuleneinrichtung;
eine Temperaturerhöhungs-Vorhersageeinrichtung zum Vorhersagen einer Temperaturerhöhung der Endstufe der Zundspuleneinrichtung nach einem Zündereignis im Zündwinkelausgabe- Modus; und eine Entscheidungseinrichtung zum Entscheiden eines ver- lustleistungskritischen Zustandes, wenn die ermittelte Temperaturerhöhung einen vorbestimmten Wert überschreitet und vorzugsweise wenn gleichzeitig die erfaßte Drehzahl einen vorbestimmten Wert unterschreitet.
4. Zündsteuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturermittlungseinrichtung zum Ermitteln der Temperatur der Endstufe der Zundspuleneinrichtung aufweist:
eine Temperaturerfassungseinrichtung zum Erfassen der Motortemperatur; und
eine Temperaturschätzeinrichtung zum Schätzen der Temperatur der Endstufe der Zundspuleneinrichtung anhand der erfaßten Motortemperatur.
5. Zündsteuerverfahren zum Steuern einer Zundspuleneinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit den Schritten:
Erfassen der Drehzahl der Brennkraftmaschine zu einem Erfassungszeitpunkt innerhalb des Zündsegments eines jeweili- gen Zylinders;
Bestimmen eines der erfaßten Drehzahl entsprechenden vorgegebenen Zündwinkels, einer der erfaßten Drehzahl entspre- chenden vorgegebenen Ladezeit und eines entsprechenden Ladebeginnwinkels ;
Ausgeben des Ladebeginnwinkels und der Ladezeit in einem Ladezeitausgabe-Modus und des Ladebeginnwinkels und des Zundwinkels in einem Zündwinkelausgabe-Modus an die Zundspuleneinrichtung;
Erfassen eines verlustleistungskritischen Zustandes der Endstufe der Zundspuleneinrichtung im Zündwinkelausgabe- Modus ; und
Bestimmen des Ladezeitausgabe-Modus, wenn ein verlustleistungskritischer Zustand der Endstufe der Zündspulenein- richtung im Zundwinkelausgabe-Modus erfaßt ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Normalfall der Zundwinkelausgabe-Modus bestimmt wird und bei erkannter kritischer Endstufentemperatur der Zündspu- leneinrichtung auf den Ladezeitausgabe-Modus umgeschaltet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Ladezeitausgabe-Modus umgeschaltet wird, wenn die Motortemperatur oberhalb einer vorbestimmten Temperatur- schwelle liegt und die Drehzahl unterhalb einer vorbestimmten Drehzahlschwelle liegt.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch' gekennzeichnet, daß auf den Ladezeitausgabe-Modus umgeschaltet wird, wenn eine kritische Endstufentemperatur der Zundspuleneinrichtung über ein Verlustleistungsmodell in Verbindung mit einem Endstufentemperaturmodell bestimmt wird und die Drehzahl unterhalb einer vorbestimmten Drehzahlschwelle liegt.
9. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verlustleistungsmodell Funkenbandzündung, Drehzahl, Schließzeit und Batteriespannung berücksichtigt.
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