DE3212669A1 - Vorrichtung zum regeln einer brennkraftmaschine - Google Patents
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Description
κ. «77U 3>
12.3.1982 Wt/Hm
ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1
Vorrichtung zum Regeln einer Brennkraftmaschine
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruches.
Es ist bekannt, zum Regeln von Brennkraftmaschinen Brennraumsensoren
zu verwenden, die den Brennraumdruck, das Brennraumlicht, einen Ionenstrom oder dgl. erfassen. Es
ist veiter bekannt, in Abhängigkeit von den in dieser Weise erzeugten Brennraumsignal ein Stellorgan der Brennkraftmaschine
einzustellen, beispielsweise eine Kraftstoff zufuhr, eine Zündung, eine Abgasrückführung oder
einen Turbolader.
Aus der DE-OS 29 35 725 ist eine Vorrichtung zur Einstellung
einer Zündanlage einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges bekannt, bei der das Signal eines IonenstroKisensors
im Brennraum der Brennkraftmaschine ausgewertet wird. Aus dem Ionenstromsignal wird der seitliche
. k-
Verlauf des Verbrennungsvorganges ermittelt, zu einem- Bezugssignal
in Bezug gesetzt und schließlich ein Korrektursignal zum Einstellen einer Frühzündung erzeugt.
Die bekannte Einrichtung gestattet jedoch nur eine grobe Korrektur durch Verstellung des Zündzeitpunktes , insbesondere
werden Grenzzustände an der Laufgrenze der Brennkraftmaschine
nicht oder nur unvollkommen erfaßt.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß normale Verbrennungen, langsame Verbrennungen
und Verbrennungsaussetzer definiert erkannt werden und
damit ein gezielter Eingriff in die Regelung der Brennkraftmaschine an deren Laufgrenze möglich ist. Damit
kann die Brennkraftmaschine in einer Weise geregelt werden, bei der ein optimaler Kompromiß bezüglich Verbrauch,
Abgas und Fahrkomfort zustande kommt. Schließlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung gleichermaßen
zum Erkennen des Klopfens der Brennkraftmaschine verwendet werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch
angegebenen Vorrichtung möglich.
So wird in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ein lonenstromsensor verwendet, der in einer Serienzündkerze
der Brennkraftmaschine integriert ist. Dabei kann auf
erprobte Schaltungskonzepte zurückgegriffen werden und
es sind keine zusätzlichen Geber im Brennraum der Brennkraftmaschine
erforderlich.
17744
—3 -ζ-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird eine einfache
logische Verknüpfung der in verschiedenen Zeitintervallen erzeugten Signale vorgenommen, so daß eine einfache Meßwertaufbereitung
in einem Mikrocomputer möglich ist.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
Zeichnung
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Meßsignal eines Brennraumsensors bei normaler Verbrennung; Figur 2 ein Meßsignal bei langsamer Verbrennung;
Figur 3 ein Meßsignal bei einem Verbrennungsaussetzer; Figur h ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; Figur 5 eine Variante
zu dem in Figur k dargestellten Ausführungsbeispiel; Figur
6 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In den Figuren 1 bis 3 sind Meßsignale 10, 11, 12 über
dem Kurbelwellenwinkel OC, dargestellt, wobei als Nullpunkt der Abzisse der obere Totpunkt OT gewählt ist. In
Figur 1 bis 3 ist als Beispiel eines derartigen Meßsignales der Ionenstrom I eines Ionenstromsensors aufgetragen.
Ss versteht sich jedoch, daß auch andere, im Stand der Technik an sich bekannte Signale, wie Brennraumdruck,
Brennraumlicht, Brennraumtemperatur oder dgl. verwendet werden können.
JZ I ZOD
Wie aus Figur 1 ersichtlich, steigt das Ionenstromsignal I
nach dem Zündzeitpunkt ZZP an, durchläuft vor dem oberen Totpunkt ein erstes Maximum, nach dem oberen Totpunkt ein
zweites Maximum und fällt schließlich gegen Null ab. Erfindungsgemäß
werden nun zwei Zeitintervalle A, B definiert, wobei das erste Zeitintervall A mit dem wesentlichen Zeitraum
der normalen Verbrennung zusammenfällt und das Zeitintervall
B sich daran anschließt. Im zweiten Zeitintervall B ist das Meßsignal 10 einer normalen Verbrennung
näherungsweise gleich Null. Definiert man für das erste Zeitintervall A einen Schwellwert I. und für das zweite
Zeitintervall B einen Schwellwert Ip, erkennt man leicht,
daß der Schwellwert im Zeitintervall A überschritten und im Zeitintervall B nicht überschritten wird, sofern ein
Meßsignal 10 einer normalen Verbrennung vorliegt.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Meßsignal 11 einer langsamen Verbrennung tritt insbesondere im Zeitintervall B
ein weiteres Maximum auf, so daß in diesem Zeitintervall B der Schwellwert I„ überschritten wird.
Bei dem in Figur 3 schließlich noch dargestellten Meßsignal 12 eines Verbrennungsaussetzers ist weder im Zeitintervall
A noch im Zeitintervall B ein Meßsignal vorhanden, so daß keiner der Schwellwerte I., I? überschritten
wird.
Erfindungsgemäß wird daher zum Unterscheiden der Meßsignale
einer normalen Verbrennung 10, einer langsamen Verbrennung 11 oder eines Verbrennungsaussetzers 12
eine logische Verknüpfung von Signalen vorgenommen, die dem Erreichen der Schwellwerte I1, I^ in den Zeitintervallen
A, B entsprechen.
-tr-
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur U bezeichnet
20 den Brennraumsensor, vorzugsweise einen Ionenstromsensor
in einer Serienzündkerze. Der Brennraumsensor 20 ist in einer Brennraumwandung 21 angeordnet. Das
Signal I wird einer Auswerteschaltung 22 zugeführt, die an einen Umschalter 23 angeschlossen ist. Eine Bezugsmarke 25 steht mit einem Bezugsmarken-Sensor 25 in
Wirkungsverbindung, der ein Bezugsmarkensignal BM erzeugt. Das Signal BM wird einer Auswerteschaltung 26, die eine Zeitsteuerung darstellt, zugeführt. Die Auswerteschaltung 26 bewirkt eine Zeitsteuerung des Umschalters 23 in der Weise, daß im Zeitintervall A der Umschalter 23 in der eingezeichneten Stellung und im Zeitintervall B in der nicht eingezeichneten Stellung ist. In der eingezeichneten Stellung erzeugt der Umschalter eine Verbindung zu einem ersten Komparator 2T5 dessen Vergleichseingang mit dem Schwellwert I1 beschaltet
ist. In der nicht eingezeichneten Stellung beschaltet er in entsprechender Weise einen zweiten Komparator 28, dem noch der Schwellwert I_ zugeführt wird. Die Komparator^. 27, 28 sind auf Verzögerungsglieder 29, 30 geführt, in denen die Ausgangssignale der Komparatoren 27» 28
festgehalten werden, bis die Auswertung eines Brennraumzyklus abgeschlossen ist. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 wird die logische Verknüpfung einmal durch ein NOR-Gatter 31 vollzogen, an dessen Eingänge die Verzögerungsglieder 29, 30 angeschlossen sind, wobei das 2T0R-Gatter 31 an einen ersten Schalter 32 angeschlossen ist und das Verzögerungsglied 30 weiter an einen zweiten Schalter 33 angeschlossen ist. Die Schalter 32, 33 dienen zum Überbrücken von Widerständen 3U, 35 > die zusammen mit einem Widerstand 36 einen Spannungsteiler bilden,
Wirkungsverbindung, der ein Bezugsmarkensignal BM erzeugt. Das Signal BM wird einer Auswerteschaltung 26, die eine Zeitsteuerung darstellt, zugeführt. Die Auswerteschaltung 26 bewirkt eine Zeitsteuerung des Umschalters 23 in der Weise, daß im Zeitintervall A der Umschalter 23 in der eingezeichneten Stellung und im Zeitintervall B in der nicht eingezeichneten Stellung ist. In der eingezeichneten Stellung erzeugt der Umschalter eine Verbindung zu einem ersten Komparator 2T5 dessen Vergleichseingang mit dem Schwellwert I1 beschaltet
ist. In der nicht eingezeichneten Stellung beschaltet er in entsprechender Weise einen zweiten Komparator 28, dem noch der Schwellwert I_ zugeführt wird. Die Komparator^. 27, 28 sind auf Verzögerungsglieder 29, 30 geführt, in denen die Ausgangssignale der Komparatoren 27» 28
festgehalten werden, bis die Auswertung eines Brennraumzyklus abgeschlossen ist. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 wird die logische Verknüpfung einmal durch ein NOR-Gatter 31 vollzogen, an dessen Eingänge die Verzögerungsglieder 29, 30 angeschlossen sind, wobei das 2T0R-Gatter 31 an einen ersten Schalter 32 angeschlossen ist und das Verzögerungsglied 30 weiter an einen zweiten Schalter 33 angeschlossen ist. Die Schalter 32, 33 dienen zum Überbrücken von Widerständen 3U, 35 > die zusammen mit einem Widerstand 36 einen Spannungsteiler bilden,
Lift
an den ein Regelstromvgelegt ist. Der Spannungsabfall
an den Widerständen 3^ bis 36 ist schließlich auf ein
-J(r-
Stellorgan der Brennkraftmaschine, beispielsweise eine
Kraftstoffzufuhr 37 oder eine Zündung 38 geführt.
Die Wirkungsweise der in Figur k dargestellten Vorrichtung
ist wie folgt:
Die Zeitsteuerung der Auswerteschaltung 26 bewirkt, daß das Signal I im Zeitintervall A im Komparator 27 mit
dem Schwellwert I und im Zeitintervall B im Komparator 28 mit dem Schwellwert I? verglichen wird. Bei normaler
Verbrennung, entsprechend Figur 1, wird der Schwellwert immer und der Schwellwert I? nie erreicht. Entsprechend
liegt der Ausgang des Komparators 27 auf logisch 1 und der des Komparators 28 auf logisch 0. Damit ist das
NOR-Gatter 31 gesperrt und beide Schalter 32, 33 sind in der eingezeichneten Stellung. Damit sind die Widerstände
3^, 35 überbrückt und der vom Regelstrom In er-
zeugte Spannungsabfall am Widerstand 36 erzeugt das Regelsignal,
beispielsweise für die Kraftstoffzufuhr 37·
Erreicht nun die Brennkraftmaschine ihre Laufgrenze,
werden zunächst langsame Verbrennungen einsetzen, dies drückt sich entsprechend Figur 2 darin aus, daß der
Schwellwert I. zwar noch erreicht wird, nunmehr aber auch der Schwellwert Ip. Damit bleibt das NOR-Gatter 31
weiter gesperrt und der Schalter 32 geschlossen, es öffnet nun aber der Schalter 33, da der Komparator 28 von
logisch 0 auf logisch 1 geht. Damit wird dem Widerstand 36 ein weiterer Widerstand 35 hinzuaddiert und das Regelsignal
für die Kraftstoffzufuhr 37 erhöht sich entsprechend,
so daß die Kraftstoffzufuhr erhöht wird.
Treten nun Verbrennungsaussetzer auf, gehen beide Komparatoren
27, 28 auf logisch 0, so daß nunmehr das NOR-Gatter 31 durchgesteuert und der Schalter 32 geöffnet
wird. Der Widerstand 3^ ist beispielsweise größer bemessen
als der Widerstand 35» so daß sich nun ein noch
größerer Gesamtwiderstand ergibt, der zu einer weiteren Anhebung der Kraftstoffzufuhr führt.
Es versteht sich, daß die Anordnung der Widerstände 3^,
35 j 36 nur beispielhaft aufgeführt ist, um die Erhöhung der Kraftstoffzufuhr bei sich änderendem Betriebszustand
der Brennkraftmaschine zu illustrieren. Selbstverständlich sind darüber hinaus auch weitere Änderungen der Kennlinie
des Stellorgans der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit vom Erreichen der vorstehend beschriebenen Betriebszustände
möglich.
Bei der in Figur 5 dargestellten Variante der Vorrichtung gemäß Figur k werden beim Erreichen der Betriebszustände
"langsame Verbrennung" und "Verbrennungsaussetzer" zwei Speicher, beispielsweise Flipflop 39» ^O
gesetzt, die zyklisch von einem Mikrocomputer h] abgefragt
werden, dem das Bezugsmarkensignal BM zugeführt wird. Der Mikrocomputer U1 überprüft den Zustand der
Flipflops 39, ^O zu Zeitpunkten, die vom Signal BM abgeleitet
werden und den Zeitintervallen A, B entsprechen und stellt das jeweilige Stellorgan 37» 38 entsprechend
nach.
Schließlich wird bei dem in Figur 6 dargestellten weiteren
Ausführungsbeispiel einer erfindunsgemäßen Vorrichtung
auch der Vergleich mit den Schwellwerten I., I? im Mikrocomputer
U-I vorgenommen. Hierzu wird das Signal in einer
für Mikrocomputer geeigneten Weise aufbereitet und zwar zweckmäßigerweise in einem Analog/Digital-Wandler k2.
Am Ausgang des Wandlers U2 liegt nunmehr in digitaler Form das Augenblickssignal I an. Der Mikrocomputer U1
überprüft in Abhängigkeit vom Signal BM zyklisch das
-w-
Signal des Wandlers k2 und überprüft zu Zeiten, die den
Intervallen A, B entsprechen, diesen Augenblickswert und vergleicht ihn mit in einem Speicher vorgegebenen
Schwellwert I1, I_. In Abhängigkeit vom Erreichen dieser
Schwellwerte I1, I? wird dann in der oben erläuterten
Weise eines der Stellorgane 37, 38 beeinflußt.
In den vorstehend geschilderten Ausführungsbeispielen
wurde beispielhaft eine Logik beschrieben, bei der späte Verbrennungen durch ein positives Signal im Intervall B
und Verbrennungsaussetzer durch O-Signale in beiden Intervallen A, B erkannt wurden. Es ist selbstverständlich
auch möglich, bei langsamen Verbrennungen ein O-Signal im Intervall A und ein positives Signal im
Intervall B zu erkennen oder sich bei der Erkennung von Verbrennungsaussetzern auf ein O-Signal im Intervall A
zu beschränken.
Es versteht sich weiter, daß für die nur beispielsweise angeführten Stellorgane 37>
38 verschiedene an sich bekannte Regler verwendet werden können, in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ein I-Regler. Weiterhin
ist auch eine gemeinsame Beeinflussung der Stellorgane 37>
38 möglich, so daß gleichzeitig der Zündzeitpunkt und die Kraftstoffzufuhr und damit die Abgas zusammensetzung
geregelt werden können.
Claims (1)
- κ. 1712.3.1982 Wt/HmROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1Ansprüche1.)Vorrichtung zum Regeln einer Brennkraftmaschine mit einem Brennraumsensor (20), der ein Meßsignal (10, 11, 12) für die Einstellung eines Stellorgans (Kraftstoffzufuhr 37, Zündung 38 oder dgl.) der Brennkraftmaschine liefert und mit einem Bezugsmarkensensor (25), der ein einer bestimmten Kurbelwellenstellung entsprechendes Signal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der Bezugsmarke (OT) zwei Zeitintervalle (A, B) definiert werden, die den normalen Verbrennungszeitraum bzw. einen zeitlich nachfolgenden Zeitraum umfassen, daß die Meßsignale (10, 11, 12) in den Zeitintervallen (A, 3) zum Erkennen von langsamen Verbrennungen und Verbrennungsaussetzern mit Schwellwerten (I1J Ip) verglichen werden und daß in Abhängigkeit vom Erreichen der Schwellwerte (I1J Ip) cLas Stellorgan verstellbar ist.2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennraumsensor (20) ein Ionenstromsensor, vorzugsweise in einer Zündkerze der Brennkraftmaschine ist.3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen des Schwellwertes (l?) im zweiten Zeitintervall (B) eine langsame Verbrennung und■ " * 32 1266U-ζ-bei Nichterreichen der Schwellwerte (I1* Ip) in beiden Zeitintervallen (A, B) ein Verbrennungsaussetzer erkannt wird.k. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erkennen einer langsamen Verbrennung die Kraftstoffzufuhr (37) um einen ersten Betrag und bei Erkennen eines Verbrennungsaussetzers die Kraftstoffzufuhr (37) um einen zweiten, größeren Betrag erhöht wird.5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Abhängigkeit vom Bezugsmarken-Sensor (25) gesteuerter Umschalter (23) vorgesehen ist, über den das Meßsignal (10, 11, 12) zwei Komparatoren (27> 28) zuführbar ist, die über eine logische Verknüpfungsschaltung mit dem Stellorgan verbunden sind.6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Komparatoren (27, 28) auf Signalspeicher (29, 30, 39» ^O) geführt sind, die zyklisch von einem Mikrocomputer (Ui) abgefragt werden, der das Stellorgan steuert.7- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis It-, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsignal (10, 11, 12) über einen Analog/Digital-Wandler (22) direkt einem Mikrocomputer (U1) zugeführt wird, der zyklisch das Meßsignal (10, 11, 12) zu vom Signal (BM) des Bezugsmarken-Sensors (25) abgeleiteten Zeitpunkten mit den vorgegebenen Schwellwerten (I., Ip) vergleicht .
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