DE4128909C2 - Verfahren zur Zündzeitpunktsteuerung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents
Verfahren zur Zündzeitpunktsteuerung für eine BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Zündzeitpunktsteuerung für eine Brennkraftmaschine, wie
beispielsweise einen Fahrzeugmotor gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
Ein derartiges Verfahren zur Zündzeitpunktsteuerung für eine
Brennkraftmaschine ist aus der DE 39 08 694 A1 bekannt. Ein
Signalgenerator erzeugt ein Referenzsignal mit zwei
Bezugskurbelwinkeln und ein Zylinder-Identifikationssignal.
Und eine Steuereinheit steuert den Zündzeitpunkt von drei
Zylindern in Abhängigkeit von diesen Signalen. Das Zylinder-
Identifikationssignal besitzt in den Intervallen zwischen
den ersten und zweiten Bezugskurbelwinkeln in dem
Referenzsignal eine Anzahl von Impulsen, die mittels der
Steuereinheit zur Bestimmung einer Start-
Zylinderidentifikation ausgewertet werden. In einer
Speichereinrichtung ist ein Programm gespeichert, welches
die Gesamtsumme von ansteigenden und abfallenden Flanken des
Zylinder-Identifikationssignals zählt und vergleichen kann
und dadurch eine Zündabfolge für die Zylinder bestimmen
kann. Insbesondere bestimmt die Steuereinheit dabei, ob sich
ein erkannter Zylinder im Ausstoßhub oder im Verdichtungshub
befindet, und bewirkt eine Leistungszufuhr an eine Zündkerze
in Abhängigkeit von dieser Bestimmung. Ferner kann die
Steuereinheit, wenn sie einen bestimmten Start-Zylinder und
dessen Betriebszustand (Verbrennungshub oder Ausstoßhub)
erkannt hat, die einzelnen Betriebszustände der übrigen
Zylinder anschließend auf der Basis des erkannten Start-
Zylinders erkennen, und zwar wiederum auf Grundlage der
ansteigenden und abfallenden Flanken des Referenzsignals in
einer speziellen Betriebsperiode. Dieses Verfahren zur
Bestimmung von Zylindern gerät jedoch völlig außer Tritt,
wenn die Start-Zylinderidentifikation, beispielsweise durch
ein fehlerhaft erzeugtes Referenzsignal oder
Zylinderidentifikationssignal falsch erkannt wird. Wenn der
Start-Zylinder falsch erkannt wird, setzt sich dieser Fehler
nämlich für jede der folgenden speziellen Betriebsperioden
fort. Der Fehler setzt sich dabei also sukzessive fort.
Die DE 39 16 024 A1 betrifft eine Klopfunterdrückungs-
Einrichtung für eine Brennkraftmaschine, bei der ein
Signalgenerator vorgesehen ist, um Impulse mit einer
Frequenz, die der Drehzahl der Brennkraftmaschine
entspricht, zu erzeugen. Aufgrund dieses vom Signalgenerator
abgegebenen Impulssignals kann eine vorbestimmte
Zündzeitpunkt-Charakteristik erzeugt werden. Ein
Bezugsimpulsgeber ist vorgesehen, der über einen Zylinder-
Wahlimpulsgeber Zylinder-Wahlimpulse ausgibt, die dazu
verwendet werden, einen bestimmten Zylinder anzuzeigen, der
ein Klopfphänomen erfährt. Zwar kann damit ein Zylinder
identifiziert werden, der ein Klopfphänomen erfährt, jedoch
wird dieser nicht als Start-Zylinder bezüglich einer
Zündabfolge für die Zylinder verwendet. Hierbei werden
jedoch keinerlei Vorkehrungen getroffen, zu überprüfen, ob
das Signal, welches den klopfenden Zylinder anzeigt,
tatsächlich auf Grundlage des Bezugssignals richtig erzeugt
worden ist. Vielmehr ist das Verfahren darauf gerichtet,
überhaupt einen klopfenden Zylinder richtig zu erfassen.
Wenn jedoch das Bezugssignal fehlerhaft erzeugt wird, wird
zwangsweise ein fehlerhaftes Klopfsignal erzeugt.
Die DE 37 43 613 A1 betrifft eine Zündzeitpunkt-
Steuervorrichtung für Brennkraftmaschinen, wobei ein Signal
zum Erzeugen eines Bezugssignals gemäß der Frequenz
entsprechend einer Anzahl von Umdrehungen der
Brennkraftmaschine erzeugt wird. Ferner wird ein Zylinder
identifikationssignal zu dem von dem Drehzahlgenerator
erzeugten Bezugssignal verwendet, um das Klopfen eines
bestimmten Zylinders festzustellen. Wenn ein Klopfen auf
Grundlage eines Beschleunigungssensors erfaßt wird, wird
eine Zündzeitpunktverstellung zur Beseitigung des Klopfens
vorgenommen. Auch hier werden keinerlei Vorkehrungen
getroffen, zu überprüfen bzw. festzustellen, ob denn das
Bezugssignal und das Zylinder-Identifikationssignal selbst
oder deren zeitlicher Zusammenhang richtig ist. Auch hier
muß man sich somit darauf verlassen, daß das Zylinder
identifikationssignal und das Bezugssignal immer richtig
erzeugt werden. Tritt jedoch beispielsweise eine fehlerhafte
zeitliche Verschiebung des Bezugssignals gegenüber dem
Zylinder-Identifikationssignal auf, so bewirkt dies
zumindest für eine einmalige Klopferfassung einen Fehler.
Die DE 23 19 727 A1 betrifft ebenfalls ein Verfahren zur
Klopfregelung von Brennkraftmaschinen. Dieses
Klopfsteuerungsverfahren ist insbesondere darauf gerichtet,
eine Anpassung an verschiedene Betriebsparameter selbsttätig
einzustellen. In einem Kennlinienfeld sind dabei
veränderliche Kenngrößen aufgetragen, die sich bezüglich
Drehzahl und Last der Brennkraftmaschine ändern. Diese
Kennlinienfelder sind adaptiv und mit ihnen ist eine
Anpassung der Klopfregelung an verschiedene
Betriebsparameter möglich. Fällt beispielsweise ein
Klopfsensor eines Zylinders etwa durch Unterbrechung der
Zuleitung aus, so ist dies am Kennlinienfeld daran
erkenntlich, daß sich das Kennlinienfeld für diesen Zylinder
adaptiv zu immer früheren Zündwinkeln annähert, so wie dies
für einen normalen Betrieb unzulässig ist. Beispielsweise
sind bei vier Zylindern im Kennlinienfeld, das in einer
Speichereinrichtung gespeichert ist, vier Zündwinkel über
Drehzahl und Last aufgetragen, die sich adaptiv in
Abhängigkeit vom Klopfen ändern können. Somit wird für jeden
Zylinder selbständig eine Zündzeitpunktanpassung auf
Grundlage des erfaßten Klopfens durchgeführt. Auch hier muß
man sich dabei jedoch darauf verlassen, daß der Zündwinkel
bzw. der Zylinder richtig erkannt wird.
Somit muß also eine Zündzeitpunktsteuerung in der Lage sein,
eine fehlerhafte Zündzeitpunktsteuerung zur Verbesserung der
Sicherheit zu verhindern. Damit Mehrzylinder-
Brennkraftmaschinen ordnungsgemäß arbeiten, muß die Zündung
für jeden Zylinder also in vorgegebener Kolbenposition oder
Drehwinkeln der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine
stattfinden, d. h. zu Zeitpunkten, wenn jeder Kolben der
Brennkraftmaschine sich bezüglich des oberen Todpunkts in
vorgebenen Positionen befindet. Zu diesem Zweck ist es
erforderlich, wie bereits beschrieben, einen vorgegebenen
Bezugskurbelwinkel oder eine Bezugsposition für jeden
Zylinder zu erfassen und festzustellen, welcher Zylinder
sich am Bezugskurbelwinkel oder an der Bezugsposition
befindet.
Fig. 3 stellt in einem schematischen Blockschaltbild eine
herkömmliche Zündzeitpunktsteuervorrichtung für eine
Brennkraftmaschine dar. Die dargestellte Vorrichtung enthält
folgende Elemente, die anschließend beschrieben werden. Ein
Signalgenerator SG erzeugt synchron mit dem Umlauf der
Maschine ein Referenzsignal SGT, das vorgegebene
Kurbelwinkel oder Kurbelpositionen für jeden Zylinder
angibt und ein Zylinderidentifizierungssignal SGC, das
Rechteckimpulse zur Identifizierung der jeweiligen
Zylinder enthält. Das Referenzsignal SGT enthält eine Reihe
von Mehrfach-Rechteckimpulsen, von denen jeder eine
Vorder- oder Anstiegsflanke hat, die eine erste
Bezugskurbelposition eines entsprechenden Zylinders
darstellt, und eine Hinter- oder Abfallflanke, die eine
zweite Bezugskurbelposition des entsprechenden Zylinders
darstellt. Ein (nicht dargestellter)
Maschinenbetriebssensor erfaßt den Betriebszustand einer
Maschine, wie beispielsweise die Maschinenlast, die
Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, auf dem die Maschine
installiert ist, etc., und erzeugt ein entsprechendes
Maschinenbetriebssignal D. Eine Periodenmesseinrichtung 1
erfaßt die erste und zweite Bezugsposition für jeden
Zylinder auf der Grundlage des Referenzsignals SGT. Ein
Zielzündzeitpunktrechner 2 berechnet, auf der Grundlage
des Maschinenbetriebszustandsignal D, einen
Zielzündzeitpunkt R für jeden Zylinder, an dem die
Zündung stattfinden soll, sowie einen Zeitpunkt für den
Beginn der Leistungszufuhr für jeden Zylinder, bei dem die
Leistungszufuhr an eine Zündspule für einen Zylinder
einsetzt. Eine Zeitberechnungseinrichtung 3 berechnet, auf
der Grundlage der Zielzündzeitpunkte, einen zeitlichen
Winkelabstand von der ersten und zweiten Bezugsposition zu
den Zielzündzeitpunkten und den Zeitpunkten für die
Leistungszufuhr für die jeweiligen Zylinder. Eine
Zeitgebereinrichtung 4 legt eine Zündregelzeit T für jeden
Zylinder fest, auf der Grundlage des Referenzsignals SGT und
des durch die Zeitberechnungseinheit 3 berechneten
zeitlichen Winkelabstands. Eine
Zylinderidentifizierungseinrichtung 5 identifiziert, auf
der Grundlage des Referenzsignals SGT und des
Zylinderidentifizierungssignals SGC, welcher Zylinder sich
an der ersten oder zweiten ermittelten Bezugsposition
befindet. Auf der Grundlage des Ausgangssignals der
Zeitgebereinrichtung 4 und des Ausgangssignals aus der
Zylinderidentifizierungseinrichtung 5 regelt eine
elektronische Verteilereinrichtung 6 den Zündzeitpunkt der
einzelnen identifizierten Zylinder in Einklang mit der
Zündregelzeit T. Eine Anzahl Leistungstransistoren 7 zur
Steuerung des Leitungszustands der zugeordneten Zündspulen
8, wovon jede für einen zugeordneten Zylinder vorgesehen
ist, werden durch die Verteilereinrichtung in vorgegebener
Folge ein- und ausgeschaltet.
Obgleich nicht im einzelnen dargestellt, sind die
vorstehend aufgeführten Elemente 1 bis 6 in einer (nicht
dargestellten) elektronischen Steuereinheit ECU, wie
beispielsweise einem Mikrocomputer enthalten. Darüber
hinaus hat jede der Zündspulen 8 eine Primärwicklung, die
an einen entsprechenden Leistungstransistor 7
angeschlossen ist, und eine Sekundärwicklung, die an eine
zugeordnete (nicht dargestellte) Zündkerze mit einem
Zündfunkenspalt angeschlossen ist.
Fig. A ist eine Zeitablaufdarstellung, die die Beziehung
zwischen dem Referenzsignal SGT und dem
Zylinderidentifizierungssignal SGC angibt, wobei B75° die
erste Bezugsposition angibt, d. h. die Anstiegsflanke eines
Impulses des Referenzsignals SGT, die bei einem Kurbelwinkel
von 75° vor dem oberen Totpunkt (BTDC) stattfindet, und
B5° gibt die zweite Bezugsposition an, d. h. die
Abfallflanke eines Impulses des Referenzsignals SGT, die bei
einem Kurbelwinkel von 5° vor dem oberen Totpunkt vorliegt.
Hier sind das Referenzsignal SGT und das
Zylinderidentifizierungssignal SGC, wie angegeben, für
eine Vierzylinder-Brennkraftmaschine bestimmt. Auf der
Grundlage des Spannungspegels des
Zylinderidentifizierungssignals SGC an der zweiten
Bezugsposition B5° eines Impulses des Referenzsignals SGT
und an der ersten Bezugsposition B75° des folgenden SGT
Impulses, identifiziert die
Zylinderidentifizierungseinrichtung 5 aufeinanderfolgend
die Zylinder #1, #3, #4 und #2, so daß der Betrieb der
Zylinder in der gleichen Reihenfolge gesteuert wird.
Fig. 5 ist eine Ablaufdarstellung, die die Beziehung
zwischen dem Referenzsignal SGT und den in den Zündspulen
fließenden Strom darstellt, wobei Tr die Periode zwischen
aufeinanderfolgenden Zündregelpunkten darstellt; Ts eine
Zeitdauer von der ersten Bezugsposition von B75° bis zum
Leistungsabschaltpunkt (d. h. dem Zündpunkt); Ton1 eine
Zeitdauer von der ersten Bezugsposition B75° bis zu dem
Zeitpunkt für den Beginn der Leistungszufuhr für eine
zweite Zündspule 8, bei der der Strom I2 beginnt, der
zweiten Zündspule 8 für den Zylinder Nr. 2 zugeführt zu
werden; Ton2 eine Zeitdauer von der vorausgehenden zweiten
Bezugsposition B5° zum Zeitpunkt des Beginns der
Leistungszufuhr für die zweite Zündspule 8; und Ton3 eine
Zeitdauer von dem vorausgehenden Zündpunkt für eine erste
Zündspule, an der der Strom I1 beginnt, der ersten
Zündspule 8 für den Zylinder #1 zugeführt zu werden, zu
einem laufenden Zeitpunkt für den Beginn der
Leistungszufuhr, bei dem der Strom I2 beginnt, der zweiten
Zündspule zugeführt zu werden. Diesbezüglich ist
anzumerken, daß die Zündzeit Ts sowie die jeweiligen
Zeitdauern Ton1, Ton2 und Ton3 in dem Zündregelzeitsignal
T enthalten sind, das von der Zeitgebereinrichtung 4 der
Verteilereinrichtung 6 zugeführt wird.
Der Betrieb der vorstehend aufgeführten bekannten
Zündregelvorrichtung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die
Fig. 3 bis 5 näher erläutert.
Der Signalgenerator SG erzeugt, synchron mit dem Umlauf
der Maschine, ein Referenzsignal SGT, das eine Reihe von
Rechteckimpulsen enthält, von denen jeder an der ersten
Bezugsposition B75° (d. h. bei 75° vor dem oberen Totpunkt)
ansteigt und an der zweiten Bezugsposition B5° (d. h. bei
5° vor dem oberen Totpunkt) abfällt, und ein
Zylinderidentifizierungssignal SGC. Das somit erzeugte
Referenzsignal SGT wird der Periodenmeßeinrichtung 1 und der
Zylinderidentifizierungseinrichtung 5 eingegeben, während
das Zylinderidentifizierungssignal SGC der
Zylinderidentifizierungseinrichtung 5 eingegeben wird.
Die Zylinderidentifizierungseinrichtung 5 identifiziert
die jeweiligen Zylinder auf der Grundlage des Pegels des
Zylinderidentifizierungssignals SGC an der jeweiligen
ersten und zweiten Bezugsposition eines jeden im
Referenzsignal SGT enthaltenen Impulses. Beispielsweise
identifiziert die Zylinderidentifizierungseinrichtung 5
den Zylinder entsprechend dem laufenden SGT Impuls wie
folgt, auf der Grundlage des Pegels des
Zylinderidentifizierungssignals SGC an der zweiten
Bezugsposition B5° eines vorausgehenden SGT Impulses und
an der ersten Bezugsposition B75° des laufenden SGT
Impulses. Falls die SGC Signalpegel an diesen
aufeinanderfolgenden beiden Punkten jeweils niedrig und
hoch sind (d. h. 0,1) wird entschieden, daß der laufende
SGT Impuls einem ersten Zylinder #1 entspricht. Falls sie
hoch und niedrig sind (d. h. 1,0) so entspricht der
laufende SGT Impuls einem dritten Zylinder #3. Falls sie
hoch und hoch sind (d. h. 1,1) so entspricht er einem
vierten Zylinder #4 und falls sie niedrig und niedrig
sind, (d. h. 0,0) entspricht er einem zweiten Zylinder #2.
Andererseits wird das Maschinenbetriebssignal D aus dem
nicht dargestellten Maschinenbetriebssensor der
Zielzündzeitpunkt-Berechnungseinrichtung 2 eingegeben, die
auf dieser Grundlage einen Zielzündzeitpunkt R
berechnet, der einem Kurbelwinkel entspricht, bei dem die
Zündung erfolgen soll, in Einklang mit dem erfaßten
Betriebszustand der Maschine.
Die Zeitberechnungseinrichtung 3 berechnet, auf der
Grundlage des Zielzündzeitpunkts R und des
Periodensignals aus der Periodenmeßeinrichtung 1, einen
zeitlichen Winkelabstand von der laufenden ersten
Bezugsposition zu dem Zielzündzeitpunkt R, und gibt
diesen an die Zeitgebereinrichtung 4 ab, die abhängig von
dem Winkelabstand und dem Referenzsignal SGT ein
Zündregelsignal T für die Verteilereinrichtung 6 erzeugt.
Auf der Grundlage des Zündregelsignals T triggert die
Verteilereinrichtung 6 den Leistungstransistor 7 für den
zu regelnden Zylinder, um ihn zu einem Zeitpunkt
einzuschalten, bei dem eine vorgegebene Zeitspanne Ton
gegenüber der vorgegebenen Bezugsposition abgelaufen ist,
womit die Leistungszufuhr zu einer entsprechenden
Zündspule 8 beginnt, und schaltet ihn dann zu einem
Zeitpunkt ab, an dem eine vorgegebene Zeitspanne Ts
gegenüber der Bezugsposition abgelaufen ist, womit die
Leistungszufuhr zur Zündspule ausgeschaltet wird.
Die Ausschaltung der Leistungszufuhr wird
aufeinanderfolgend in der Reihenfolge der Zylinder #1, #3,
#4 und #2 durchgeführt. Ferner ändert sich der
Zielzündzeitpunkt T entsprechend dem
Maschinenbetriebszustand. Beispielsweise werden in den
Fällen, in denen der der zweiten Zündspule 8 für den
zweiten Zylinder #2 zugeführte Strom I2 gemäß Fig. 4
geregelt wird, der Leistungszufuhr-Einschaltpunkt und der
Leistungszufuhr-Ausschaltpunkt beide bei leichter oder
niedriger Maschinenlast im Sinne einer Zündverzögerung
geregelt, so daß eine Zeitdauer Ton1 gezählt ab der ersten
Bezugsposition B75°, gewählt wird. Andererseits werden bei
einer schweren oder hohen Maschinenlast sowohl der
Leistungszufuhr-Einschaltpunkt als auch der
Leistungszufuhr-Ausschaltpunkt im Sinne einer Frühzündung
geregelt, so daß eine Zeitdauer Ton2 ab der zweiten
Bezugsposition B5° eines vorausgehenden SGT Impulses für
den vorausgehenden Zylinder oder eine Zeitdauer Ton3 ab
der Abfallflanke des vorausgehenden Zündspulenstroms 11
(d. h. der Abschaltzeit der Leistungszufuhr zur Zündspule
für den vorausgehenden Zylinder) gewählt wird, damit die
Leistungszufuhr an einem Punkt vor der ersten
Bezugsposition B75° des in Frage stehenden gesteuerten
Zylinders gesteuert werden kann.
Auf diese Weise, indem die erste und zweite Bezugsposition
B75°, B5° oder der Zündzeitpunkt eines vorausgehend
gesteuerten Zylinders als Bezugspunkt verwendet werden,
wird ein Zielzündregelpunkt T einschließlich des
Leistungszufuhreinschaltpunkts Ton und des
Leistungszufuhrabschaltpunkts Ts geregelt, so daß die
Zylinder in einer üblichen zeitgebergesteuerten Weise
gezündet werden.
Diesbezüglich enthält die
Zylinderidentifizierungseinrichtung 5 im allgemeinen eine
Speichereinrichtung, um automatisch nach der ersten
Zylinderidentifizierung aufeinander folgende
Bezugssignalimpulse
den übrigen Zylindern zeitlich zuzuordnen.
In diesem Falle wird doch, sobald ein Bezugssignalimpuls für
einen bestimmten Zylinder fehlerhaft identifiziert wird,
eine Reihe von Bezugssignalimpulsen, die anschließend in die
Zylinderidentifizierungseinrichtung eingegeben werden,
zusammen fehlerhaft identifiziert, so daß die
Zündzeitpunktsteuerung auf der Grundlage einer falschen
Zylinderidentifizierung bzw. einer falschen Zündabfolge
erfolgt.
Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem
besteht somit darin,
- - ein Verfahren zur Zündzeitpunktsteuerung für eine Brennkraftmaschine vorzusehen, bei der fehlerhafte Funktionen bei der Erzeugung oder der Erkennung des Referenzsignals und des Zylinderidentifikationssignals keine fehlerhafte Zündzeitpunktsteuerung bewirken können.
Erfindungsgemäß wird dieses technische Problem durch ein
Verfahren zur Zündzeitpunktsteuerung einer
Brennkraftmaschine gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß werden nämlich gegenwärtige und
vorangegangene Zündabfolgen bei einem Bezugskurbelwinkel des
Referenzsignals verglichen und nur dann für den Zylinder,
der auf den erkannten Start-Zylinder folgt, eine
Leistungszufuhr bewirkt, wenn die gegenwärtigen nd
vorangegangenen Zündabfolgen übereinstimmen. Damit wird
insbesondere in vorteilhafter Weise verhindert, daß sich
eine fehlerhafte Zylinderidentifikation sukzessive über
mehrere Betriebsperioden hin fortsetzt und eine völlig
unzureichende Zündzeitpunktsteuerung bewirkt wird. Wenn ein
Fehler bei der Zuordnung der Zündfolgen festgestellt wird,
kann dieser Fehler korrigiert werden, nämlich darin, daß die
Zündabfolgen für die Zylinder solange für
aufeinanderfolgende Bezugskurbelwinkel verglichen werden,
bis eine Übereinstimmung der Zylinderabfolgen für zwei
aufeinanderfolgende Bezugskurbelwinkel festgestellt wird.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Verfahren sind in den beigefügten Unteransprüchen angegeben.
Die vorstehenden und weitere Aufgabenstellungen, Merkmale
und Vorteile der Erfindung ergeben sich im einzelnen aus
der nachfolgenden detaillierten Beschreibung einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Verbindung
mit den anliegenden Zeichnungen; es zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild der
allgemeinen Anordnung einer
Zündregelvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, die
das erfindungsgemäße Zündzeitpunktsteuerverfahren ausführt;
Fig. 2 eine Ablaufdarstellung des Zündregelverfahrens
für eine Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung,
wie sie durch die Vorrichtung nach Fig. 1
ausgeführt wird,
Fig. 3 ein schematisches Blockschaltbild der
allgemeinen Anordnung einer bekannten
Zündregelvorrichtung für eine Brennkraftmaschine,
Fig. 4 eine Zeitablaufdarstellung, die ein Referenzsignal
SGT und ein Zylinderidentifizierungssignal SGC
darstellt, das durch einen Signalgenerator
gemäß Fig. 1 oder Fig. 3 erzeugt wird, und
Fig. 5 eine Zeitablaufdarstellung, die die Beziehung
zwischen dem Referenzsignal und den
Zündspulenströmen darstellt, die in den
Zündspulen der Fig. 1 oder der Fig. 3 fließen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr
im einzelnen unter Bezugnahme auf die anliegenden
Zeichnungen beschrieben. Es wird zunächst auf Fig. 1 Bezug
genommen, in der schematisch der allgemeine Aufbau einer
Zündzeitpunktvorrichtung dargestellt ist,
die das erfindungsgemäße Verfahren ausführt.
Die dargestellte Vorrichtung enthält
einen Signalgenerator SG, der identisch mit jenem der Fig.
3 ist und eine elektronische Maschinenregeleinheit (ECU)
10′ in Gestalt eines Mikrocomputers zur Steuerung, über
jeweilige Leistungstransistoren 7, der Leistungszufuhr zu
einer Anzahl Zündspulen 8, wovon jede für einen
entsprechenden Zylinder oder einen Satz Zylinder einer
Brennkraftmaschine vorgesehen ist. Die
Maschinenregeleinheit 10′ enthält eine
Periodenmeßeinrichtung 1, eine
Zielzündzeitpunkt-Berechnungseinrichtung 2, eine
Zeitberechnungseinrichtung 3, eine Zeitgebereinrichtung 4
und eine Zylinderidentifizierungseinrichtung 5, die
bezüglich ihres Betriebs alle den entsprechenden Elementen
1 bis 5 der bekannten Zündregelvorrichtung der Fig. 3
ähnlich sind. Die erfindungsgemäße Maschinenregeleinheit
10′ enthält ferner eine Zylinderkennung-Auswerteinrichtung
9 zur Auswertung, ob die Identifizierung der Zylinder
korrekt oder nicht korrekt ist, und einen Regler 11 zur
Regelung, auf der Grundlage der Ausgangssignale aus dem
Signalgenerator SGC, der Zeitgebereinrichtung 4 und der
Zylinderkennung-Auswerteinrichtung 9, der Betriebsvorgänge
(Ein und Aus) der Leistungstransistoren 7, um dadurch den
Leitungszustand einer jeden Zündspule 8 zu steuern.
Insbesondere erzeugt der Signalgenerator SGC ein
Bezugssignal SGT, das eine Reihe von Rechteckimpulsen
hat, wovon jeder einem entsprechenden Zylinder einer
Anzahl Zylinder (in der dargestellten Ausführungsform 4)
zugeordnet ist, sowie ein Zylinderidentifizierungssignal
SGC synchron zum Umlauf einer Brennkraftmaschine, wie in
Fig. 4 dargestellt ist. An der ersten Bezugsposition oder
dem Kurbelwinkel (d. h. der Anstiegsflanke von B75°) eines
SGT
Impulses, identifiziert die
Zylinderidentifizierungseinrichtung 5 den Zylinder
entsprechend einem laufenden SGC Impuls auf der Grundlage
einer Kombination der Spannungspegel des SGC Signals an
jeweils der zweiten Bezugsposition oder dem Kurbelwinkel
(d. h. der Abfallflanke von B5°) des letzten oder
vorausgehenden SGT-Impulses und am ersten
Bezugskurbelwinkel (beispielsweise B75°) des laufenden SGT
Impulses, wie er vorausgehend unter Bezugnahme auf die
Zündregelvorrichtung gem. Fig. 3 beschrieben wurde. Sobald
der Zylinder, der dem laufenden SGC Impuls entspricht, in
dieser Weise identifiziert worden ist, können die
Zylinder, die den nachfolgenden SGT Impulsen entsprechen,
die aufeinanderfolgend anschließend auftreten, automatisch
auf der Grundlage der vorbestimmten Reihenfolge des
Betriebs der Zylinder identifiziert werden, und die somit
erhaltenen Ergebnisse werden in einem nicht dargestellten
Speicher gespeichert, wie bei der vorstehend aufgeführten
bekannten Zündregelvorrichtung nach Fig. 3. Anschließend
führt die Zylinderidentifizierungseinrichtung 5 am ersten
Bezugskurbelwinkel des nachfolgenden SGT Impulses wiederum
eine Zylinderidentifizierung in der gleichen Weise durch.
Anschließend wertet die Auswerteinrichtung 9 diesen
Zeitpunkt die Zylinderidentifizierung wie folgt aus. Dabei
wird diese oder laufende Zylinderidentifizierung mit der
letzten oder vorausgehenden Zylinderidentifizierung
verglichen, die am ersten Bezugskurbelwinkel des letzten
oder vorausgehenden SGT Impulses erfolgte. Falls die
laufende Zylinderidentifizierung mit der vorausgehenden
Zylinderidentifizierung übereinstimmt, wird entschieden,
daß die laufende und die vorausgehende
Zylinderidentifizierungen richtig und genau sind, so daß
die Zylinderidentifizierung beendet ist. Falls
andererseits keine Übereinstimmung zwischen ihnen vorliegt,
so wird entschieden, daß entweder eine oder beide
Zylinderidentifizierungen nicht korrekt und ungenau sind,
und die Zylinderidentifizierung wird fortgesetzt, bis eine
Übereinstimmung zwischen ihnen vorliegt. Somit führt die
Auswerteinrichtung 11 eine Auswertung der
Zylinderidentifizierung durch und erzeugt ein
entsprechendes Ausgangssignal über den Regler 11.
Diesbezüglich können die Zylinderidentifizierung und somit
die Auswertung derselben statt dessen fortgesetzt werden,
bis eine Übereinstimmung aufeinanderfolgend eine bestimmte
Anzahl von Malen (beispielsweise mehrmals) erhalten wird.
Dabei ist anzumerken, daß die Periodenmeßeinrichtung 1,
die Zielzündzeitpunkt-Berechnungseinrichtung 2 und die
Zeitberechnungseinrichtung 3 zusammen eine erfindungsgemäß
beanspruchte Zündregelvorrichtung bilden.
Fig. 2 stellt ein Zeitsteuerprogramm eines
Zündregelverfahrens dar, das durch die Vorrichtung nach
Fig. 1 erfindungsgemäß durchgeführt wird.
Der Betrieb der vorstehend aufgeführten
Zündregelvorrichtung oder des dadurch ausgeführten
erfindungsgemäßen Zündregelverfahrens wird nunmehr im
einzelnen unter Bezugnahme auf die Ablaufdarstellung der
Fig. 2 beschrieben.
Gem. Fig. 2, nachdem die
Zylinderidentifizierungseinrichtung 5 die
Zylinderidentifizierung auf der Grundlage des
Referenzsignals SGT und des Zylinderidentifizierungssignals
SGC aus dem Signalgenerator SG wie vorstehend beschrieben,
durchgeführt hat, wertet zunächst in der Stufe S1 die
Auswerteeinrichtung 9 die Zylinderidentifizierung aus
oder entscheidet, ob die Zylinderidentifizierung korrekt
und genau ist, wie vorstehend erläutert wurde. Ist die
Antwort "JA" so führt der Regler 11 die übliche oder
normale Zündregelung unter Einwirkung der
Zeitgebereinrichtung 4 aus. Das heißt, die Leistungszufuhr
zu einer entsprechenden der Zündspulen 8 wird unter
üblicher Zeitgeberregelung zu einem Zeitpunkt nach dem
Ablauf einer Zeit Ton1 nach der ersten Bezugsposition oder
einem Kurbelwinkel (beispielsweise B75°) eines laufenden
SGT Impulses, oder nach einer Zeit Ton2 ab der zweiten
Bezugsposition oder dem Kurbelwinkel (beispielsweise B5°)
des vorausgehenden SGT Impulses, oder nach einer Zeit Ton3
nach der Abfallflanke des vorausgehenden oder letzten
Impulses des Zündspulenstroms I1 oder I2 (d. h. des letzten
Zündpunkts) jeweils begonnen, wie im Fall des vorausgehend
beschriebenen bekannten Zündregelverfahrens gem. Fig. 5.
Ist andererseits die Antwort in der Stufe S1 "NEIN" (das
heißt es wird entschieden, daß die Zylinderidentifizierung
nicht korrekt ist), so entscheidet dann in der Stufe 53
der Regler 11 auf der Grundlage einer Zündregelzeit T aus
der Zeigebereinrichtung 4, ob der Zeitpunkt für den Beginn
der Leistungszufuhr zur Zündspule 8 für einen zu regelnden
Zylinder gegenüber dem ersten Bezugskurbelwinkel B75°
eines laufenden SGT Impulses voreilt.
Ist die Antwort in der Stufe S3 "JA", so beginnt in der
Stufe S4 der Regler 11 die Leistungszufuhr zur Zündspule 8
für einen zu regelnden Zylinder am ersten
Bezugskurbelwinkel B75° des laufenden SGT Impulses. Der
geregelte Zylinder wird bestimmt auf der Grundlage der
laufenden Zylinderidentifizierung, die am ersten
Bezugskurbelwinkel B75° des laufenden SGT Impulses
erfolgt. Somit werden in diesem Fall die Zeitdauern Ton2
oder Ton3 für den Beginn der Leistungszufuhr nicht
verwendet, und die Leistungszufuhr zu der in Frage
stehenden Zündspule 8 wird zwangsweise am ersten
Bezugskurbelwinkel B75° begonnen. Infolgedessen kann ein
fehlerhafter Beginn der Leistungszufuhr zu einem früheren
Zeitpunkt als am ersten Bezugskurbelwinkel B75° infolge
einer nicht korrekten oder ungenauen
Zylinderidentifizierung vermieden werden.
Ist dagegen die Antwort in der Stufe S3 ein "NEIN" (d. h.
der Zeitpunkt des Beginns der Leistungszufuhr liegt später
als der erste Bezugskurbelwinkel B75° des laufenden SGT
Impulses), so wird in der Stufe S5 die Leistungszufuhr zu
der in Frage stehenden Zündspule 8 unter der üblichen
Zeitgeberregelung nach dem Ablauf einer Zeitspanne Ton1 ab
dem ersten Bezugskurbelwinkel B75° begonnen. Das heißt,
selbst vor einer korrekten Zylinderidentifizierung kann
die Leistungszufuhrregelung in gewöhnlicher, mittels
Zeitgeber geregelten Weise ohne jede Schwierigkeit
durchgeführt werden, falls der Zeitpunkt der Beginn der
Leistungszufuhr später als der erste Bezugskurbelwinkel
B75° des laufenden SGT Impulses liegt. In diesem
Zusammenhang ist anzumerken, daß die
Zylinderidentifizierung am ersten Bezugskurbelwinkel B75°
des laufenden SGT Impulses erfolgt, das heißt, vor dem
Zeitpunkt, an dem die Leistungszufuhr tatsächlich begonnen
wird.
Obgleich in der vorstehenden Beschreibung das
erfindungsgemäße Zündregelverfahren durch die einzelnen
Elemente 1 bis 5, 9 und 11 der elektronischen Regeleinheit
10′ durchgeführt werden, kann sie mit Hilfe von Software
in Gestalt eines Regelprogramms durchgeführt werden, das
durch eine Zentraleinheit der elektronischen Regeleinheit
zur Erzielung der gleichen Ergebnisse ausgeführt wird.
Claims (6)
1. Verfahren zur Zündzeitpunktsteuerung für eine
Brennkraftmaschine mit einer Anzahl Zündspulen (8), die
zur Zündung von entsprechenden Zylindern der
Brennkraftmaschine verbunden sind, umfassend:
- a) einen Signalgenerator (SG) zur Erzeugung
- - eines Referenzsignals (SGT), welches einen ersten Bezugskurbelwinkel (B75°) und einen zweiten Bezugskurbelwinkel (B5°) der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine darstellt; und
- - eines Zylinder-Indentifikationssignals (SGC);
- b) eine Speichereinrichtung zur Speicherung einer vorgegebenen Zündabfolge für die Zylinder (#1, #3, #4, #2);
- c) eine Steuereinheit zur Steuerung des Zündzeitpunktes (R) jedes Zylinders in Abhängigkeit von dem Referenzsignal (SGT) und dem Zylinder- Indentifikationssignal (SGC);
- d) Bestimmung einer Start-Zylinderidentifikation (#1- #4) zu jedem ersten Bezugskurbelwinkel (B75°) auf Grundlage einer Auswertung des Referenzsignals (SGT), des Zylinder-Identifikationssignals und einer erwarteten Zündabfolge auf der Grundlage der vorgegebenen Zündabfolge und der Start- Zylinderidentifikation;
gekennzeichnet durch:
- e) ein Vergleichen einer zu einem gegenwärtigen ersten Bezugskurbelwinkel (B75°) bestimmten gegenwärtig erwarteten Zündabfolge mit einer zu einem vorangegangenen ersten Bezugskurbelwinkel (B75°) bestimmten vorangegangenen erwarteten Zündabfolge;
- f) wobei bei Übereinstimmung der gegenwärtigen und der vorangegangenen Zündabfolge für den auf den Startzylinder folgenden Zylinder in der gegenwärtigen Zündabfolge eine Leistungszufuhr zur Zündspule des nächsten auf den Startzylinder folgenden Zylinders auslösbar ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuereinheit (10′) den Beginn der Leistungszufuhr
derart steuert, daß sie bei Übereinstimmung der
Zündabfolgen die Leistungszufuhr zur Zündspule (8) für
einen zu steuernden Zylinder an einem Zeitpunkt nach
einer vorgegebenen Zeitspanne ab einer ersten
Bezugsposition (B75°) in einer zeitgebergesteuerten
Weise beginnt, und daß sie bei fehlender Übereinstimmung
der Zündabfolgen die Leistungszufuhr entweder an einer
zweiten Bezugsposition (B5°) ohne Verwendung einer
Zeitgebersteuerung beginnt, falls ein Zeitpunkt des
Beginns der Leistungszufuhr früher als die zweite
Bezugsposition (B5°) ist, oder an einem Zeitpunkt nach
einer vorgegebenen Zeitspanne ab der zweiten
Bezugsposition (B5°) in einer zeitgebergesteuerten
Weise, falls der Zeitpunkt der Beginn der Leistungszufuhr
später als die zweite Bezugsposition (B5°) ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuereinheit (10′) ferner folgende Schritte ausführt:
- a) Berechnung geeigneter Zündzeitpunkte für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine auf der Grundlage des Referenzsignals (SGT) und des Betriebszustands der Brennkraftmaschine und Erzeugung eines entsprechenden Ausgangssignals mittels einer Zündzeit -Berechnungseinrichtung;
- b) Einstellung einer Zeitspanne zur Einschaltung und/oder Ausschaltung der Leistungszufuhr an die Zündspulen (8) auf der Grundlage des Referenzsignals (SGT) des Signalgenerators (SG) und des Ausgangssignals aus der Zündzeitpunkt- Berechnungseinrichtung (2) mittels einer Zeitgebereinrichtung;
- c) Identifizierung mindestens einer Bezugsposition der Zylinder auf der Grundlage des Referenzsignals (SGT) des Signalgenerators (SG) und Erzeugung eines entsprechenden Zylinderkennungssignals mittels einer Zylinderidentifizierungseinrichtung (5);
- d) Auswertung auf der Grundlage des Zyliderkennungssignals aus der Zylinderidentifizierungseinrichtung (5), ob die Identifizierung (#1-#4) des Zylinders korrekt ist mittels einer Zylinderkennungs-Auserteeinrichtung und
- e) Regelung der Einschalt- und Ausschaltzeit für die Zündspulen (8) auf der Grundlage der Ausgangssignale der Zeitgebereinrichtung (4), der Zylinderkennung-Auswerteeinrichtung (9) und des Signalgenerators (SG) mittels eines Reglers (11).
4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuereinheit (10′) folgende Schritte ausführt:
- a) Durchführung einer Zündzeitpunktsteuerung in einer zeitgebergesteuerten Weise, wenn die Zündabfolgen übereinstimmen;
- b) Bestimmung, ob eine Zündzeitpunktsteuerung früher als eine erste Bezugsposition ist, wenn die Zündabfolgen nicht übereinstimmen;
- c) Beginn, falls die Zündzeitpunktsteuerung früher als die erste Bezugsposition ist, einer Zündzeitpunktsteuerung an der ersten Bezugsposition ohne Verwendung einer Zeitgebersteuerung; und
- d) Beginn, falls die Zündzeitpunktsteuerung später als die erste Bezugsposition ist, einer Zündzeitpunktsteuerung zu einem Zeitpunkt nach einer vorgegebenen Zeitspanne ab der ersten Bezugsposition in einer zeitgebergesteuerten Weise.
5. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß für die
Feststellung einer Übereinstimmung der Zündabfolgen bei
der Zuordnung der Zylinderidentifizierungen (#1, #3, #4,
#2) die folgenden Schritte durchgeführt werden:
- a) Vergleichen einer gegenwärtig bestimmten Zündabfolge für die Zylinder auf der Grundlage von gegenwärtig bestimmten Zylinderidentifizierungen mit einer früher bestimmten Zündabfolge für die Zylinder auf der Grundlage von früher bestimmten Zylinderidentifikationen;
- b) Feststellen, daß die gegenwärtig bestimmte Zündabfolge für die Zylinderrichtig ist, falls eine Übereinstimmung zwischen der gegenwärtigen und früheren bestimmten Zündabfolge für die Zylinder besteht;
- c) Bestimmen, daß die gegenwärtig bestimmte Zündabfolge für die Zylinder falsch ist, falls eine Abweichung zwischen den gegenwärtigen und früheren Zündabfolgen für die Zylinder besteht; und
- d) Wiederholen des obigen Vergleichsabschrittes bis eine Übereinstimmung zwischen wenigstens zwei aufeinanderfolgende für zwei Bezugskurbelwinkel (B5°) bestimmten Zündabfolgen für die Zylinder bestimmt wird.
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