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DE4328524A1 - Steuerbare Zündanlage - Google Patents

Steuerbare Zündanlage

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Publication number
DE4328524A1
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DE
Germany
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DE4328524A
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English (en)
Inventor
Karsten Prof Dr Ing Ehlers
Christoph Dipl Ing Doemland
Andreas Dipl Ing Sprysch
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Volkswagen AG
Original Assignee
DEUTSCHE AUTOMOBILGESELLSCHAFT MBH 38114 BRAUNSCHWEIG DE
Volkswagen AG
Deutsche Automobil GmbH
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Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=6495949&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=DE4328524(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by DEUTSCHE AUTOMOBILGESELLSCHAFT MBH 38114 BRAUNSCHWEIG DE, Volkswagen AG, Deutsche Automobil GmbH filed Critical DEUTSCHE AUTOMOBILGESELLSCHAFT MBH 38114 BRAUNSCHWEIG DE
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Priority to ES94112180T priority patent/ES2105438T5/es
Priority to EP94112180A priority patent/EP0640761B2/de
Priority to DE59402991T priority patent/DE59402991D1/de
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Priority to JP22856794A priority patent/JP3443692B2/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P15/00Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits
    • F02P15/10Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits having continuous electric sparks
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P3/00Other installations
    • F02P3/02Other installations having inductive energy storage, e.g. arrangements of induction coils
    • F02P3/04Layout of circuits
    • F02P3/045Layout of circuits for control of the dwell or anti dwell time
    • F02P3/0453Opening or closing the primary coil circuit with semiconductor devices
    • F02P3/0456Opening or closing the primary coil circuit with semiconductor devices using digital techniques
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02P3/00Other installations
    • F02P3/06Other installations having capacitive energy storage
    • F02P3/08Layout of circuits
    • F02P3/0853Layout of circuits for control of the dwell or anti-dwell time
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    • F02P3/0869Closing the discharge circuit of the storage capacitor with semiconductor devices using digital techniques

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung ei­ ner Zündanlage für Verbrennungskraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Eine gattungsbildende Zündanlage ist aus der DE-OS 39 28 726 bekannt, die gegenüber herkömmlichen Zündan­ lagen, beispielsweise sogenannten Transistor-Zündungen mit ruhender Hochspannungsverteilung, den Vorteil hat, daß kleine und somit kostengünstige Zündspulen einsetz­ bar sind. Ferner wird gemäß der o. g. Druckschrift die optimale Zündung dadurch sichergestellt, daß sie für die gesamte Brenndauer, unabhängig von der Drehzahl, eingeschaltet bleibt. Eine solche Zündanlage wird als Wechselstrom-Zündanlage bezeichnet, da sie einen bipo­ laren Funkenbrennstrom erzeugt.
Bei den bisher bekannten Zündungskonzepten standen fol­ gende Forderungen im Vordergrund: Einen sicheren Kalt­ start zu gewährleisten und auch bei verrußten Zündker­ zen das Kraftstoff/Luft-Gemisch im Zylinder sicher zu zünden. Um diese Forderung zu erfüllen, wurde eine ent­ sprechend große Zündenergie bereitgestellt. Diese für den maximalen Bedarf des Motors ausgelegte Zündenergie wird für den normalen Betrieb (warmer Motor) nicht be­ nötigt. Daraus leitet sich ein unnötig hoher Elektro­ denabbrand der Zündkerzen ab, der seinerseits die Le­ bensdauer der Zündkerzen herabsetzt und ein häufiges Wechseln der Kerzen nach sich zieht.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Steuerung einer Zündanlage gemäß der eingangs genannten Art anzugeben, so daß die Zündker­ zenwechselintervalle wenigstens 100 000 km betragen.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Hiernach wird der Wert des Funkenbrennstromes sowie dessen Brenndauer in Ab­ hängigkeit von Motorparametern gesteuert. Eine solche Zündung mit gesteuerten Parametern verursacht einen deutlich geringeren Abbrand an den Zündkerzen als eine übliche Serienzündung. Damit werden die Zündkerzenwech­ selintervalle wesentlich verlängert.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsge­ mäßen Verfahrens werden Motorlast, Drehzahl und Motor­ parameter zur Steuerung des Zündstroms als auch dessen Brenndauer verwendet. Hierzu werden bevorzugt in dem Steuergerät gespeicherte Kennfelder herangezogen. Vor­ zugsweise werden für die Motorlast und die Drehzahl aus einem Zündstrom-Kennfeld bzw. einem Brenndauer-Kennfeld ein Basiswert für den Zündstromwert bzw. für die Brenn­ dauer entnommen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden diese Basiswerte für den Zündstromwert und die Brenn­ dauer entsprechend dem momentanen Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine korrigiert. So wird eine Tem­ peraturkompensation durchgeführt, falls die Motortempe­ ratur einen bestimmten Schwellwert noch nicht erreicht hat. Hierdurch wird die Kaltstarteigenschaft des Motors verbessert. Ferner wird der Basiswert für den Zünd­ stromwert bei einer dynamischen Zustandsänderung des Motors mit einem dynamischen Faktor beaufschlagt, der proportional der Lastwertänderung ist und mit der Zeit abnimmt. Nach einer bestimmten Verzögerungszeit hat der dynamische Faktor den Wert Null erreicht, wobei der korrigierte Basiswert den Basiswert für den neuen Last­ zustand annimmt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit Vorteil zur Steuerung von Wechselstrom- oder Hochspannungskondensa­ torzündungen eingesetzt werden.
Im folgenden soll das erfindungsgemäße Verfahren bei­ spielhaft anhand einer Wechselstrom-Zündanlage darge­ stellt und erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Wechselstrom-Zünd­ anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2 ein detailliertes Schaltbild einer Zündend­ stufe einer Wechselstrom-Zündanlage gemäß Fig. 1,
Fig. 3 Strom- und Spannungszeitdiagramme zur Erläu­ terung der Funktionsweise der Wechselstrom­ zündung,
Fig. 4 ein Brennstrom-Kennfeld gemäß des erfindungs­ gemäßen Verfahrens,
Fig. 5 ein Zünddauer-Kennfeld gemäß des erfindungs­ gemäßen Verfahrens und
Fig. 6 ein Diagramm zur Darstellung des Elektroden­ abbrandes als Funktion der zurückgelegten Fahrstrecke.
Die Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Wechsel­ stromzündung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens für eine 4-Zylinder-Maschine. Hierbei ist für jede Zündkerze ZK1 jeweils eine Zündendstufe Z1-Z4 vorgesehen. Diese Zündendstufen sind über eine Schaltung 9 zur Zylinderselektion mit einem Steuergerät 1 verbunden, das für jede Zündendstufe ein Zündsignal 1 bis 4 erzeugt und gleichzeitig für alle Zündendstufen eine Modulationsspannung UMod ausgibt, die von einer Stromregelschaltung 10 verarbeitet wird. Diese Modula­ tionsspannung stellt einen Sollwert Isoll des Zündstro­ mes dar und wird mittels eines Komparators mit einem an einem Shunt-Widerstand R (vgl. Fig. 2) des Primär­ stromkreises der Zündendstufe erzeugten Istwert Iist verglichen. Das Ergebnis des Vergleichs wird der Zylin­ derselektionsschaltung 9 zugeführt. Weiterhin ist das Steuergerät 1 mit Sensoren 4, 5 und 6 zur Detektierung der Drehzahl n, der Last L und der Motortemperatur T sowie mit einer Vorrichtung 7 zur Zylinder-1-Erkennung und über Leitungen 1a zur Steuerung der elektronischen Einspritzung mit einer Einspritzanlage 11, die die ent­ sprechenden Aktuatoren enthält, verbunden. Schließlich erzeugt ein Schaltnetzteil 3 die Versorgungsspannungen (18 V/180 V) für die Zündendstufen Z1-Z4, das von ei­ ner Bordbatterie 2 gespeist wird.
Ein Ausführungsbeispiel einer Zündendstufe zur Ansteue­ rung einer einzigen Zündspule nach Fig. 1 ist in Fig. 2 dargestellt und besteht im wesentlichen aus einem Transistor T, in der Ausführung eines IGBT-Transistors (Isolated-Gate-Bipolar-Transistor), einer Energierück­ gewinnungsdiode D, einem Primärschwingkreiskondensator C, einer aus einer Primär- und Sekundärwicklung aufge­ bauten Zündspule Tr mit einer Kopplung von ca. 50%, einer Zündkerze ZK sowie einer einfachen Regelschaltung 10, die der Stromregelschaltung 10 nach Fig. 1 ent­ spricht, jedoch zusätzlich ein Gatter der Zylinderse­ lektionsschaltung 9 enthält. Dieser Regelschaltung 10 werden daher die von dem Steuergerät 1 aufbereiteten Steuersignale zugeführt, nämlich das Zündsignal 1 sowie die Modulationsspannung UMod. Das erstgenannte Steuer­ signal setzt den Zündzeitpunkt sowie die Brenndauer tB fest, während das zweitgenannte Steuersignal UMod den Wert des Primärstromes Ip und in dessen Folge die Zünd­ spannung Uk, also den Wert des Funkenbrennstromes iB festlegt. Die erfindungsgemäße Erzeugung dieser beiden Steuersignale Zündsignal 1 und UMod wird weiter unten erläutert.
Die Zündendstufe gemäß der Fig. 2 arbeitet im strom­ kontrollierten Sperr- und Durchflußwandlerbetrieb. Für die Dauer des Einschaltvorganges des Transistors T fließt ein Kollektorstrom Ik, der dem Primärspulenstrom Ip gemäß Fig. 3 entspricht. Dieser Kollektorstrom Ik wird durch die Regelschaltung 10 auf einen von der Modu­ lationsspannung UMod bestimmten Wert Isoll begrenzt. Um eine kurze Ladezeit zu erhalten, wird die Zündendstufe mit einem schon im Zusammenhang mit der Fig. 1 erläu­ terten Schaltnetzteil mit einer Spannung von 180 V ver­ sorgt. Hat der Kollektorstrom Ik den durch Isoll vorge­ gebenen Wert erreicht, wird der Transistor T abgeschal­ tet. Die in der Speicherspule enthaltene Energie regt den Ausgangskreis (Sekundärinduktivität, Zündkerzenka­ pazität) zum Schwingen an. Ein Teil der Energie trans­ feriert in den Kondensator C und der andere Teil in die Zündkerzenkapazität. Die Spannungen Uc am Kondensator C und die Zündspannung UB an der Zündkerze ZK steigen - wie es Fig. 3 zeigt - sinusförmig an, bis keine Ener­ gie mehr in der Speicherspule, also der Primärspule vorhanden ist.
Im anschließenden Zeitabschnitt wird die kapazitiv ge­ speicherte Energie wieder der Primärspuleninduktivität zugeführt, bis die Spannung Uc am Kondensator C den Wert Null erreicht (vgl. Fig. 3). Die primärseitige Spannung Uc kann durch die Diode D nicht negativ wer­ den. Sekundärseitig läuft die Schwingung aufgrund der nur ca. 50% starken Kopplung zwischen Primär- und Se­ kundärinduktivität weiter. Während dieses Zeitabschnit­ tes wird der Transistor T wieder eingeschaltet, denn nun liegen die gleichen Spannungsverhältnisse wie vor dem ersten Einschalten des Transistors vor. Durch die Stromkontrolle wird immer die gleiche Energiezufuhr in die Primärspule garantiert. Der Anteil der eingespei­ sten Energie, der nicht im Funkenkanal benötigt wurde, wird wieder vollständig in das Bordnetz zurückgespeist. Die Kopplung von ca. 50% verhindert bei einem Funken­ durchbruch eine totale Bedämpfung des Primärschwing­ kreises (Primärspule, Kondensator C) durch den stark gedämpften Sekundärschwingkreis.
Wie aus der Fig. 3 ersichtlich ist, liegt die Dauer des kompletten Zyklus (Laden der Primärspule, Aus­ schwingvorgang bis zum Nulldurchgang der Spannung Uc am Kondensator C) bei ca. 80 µs. Somit kann die Ladezeit der Spule vernachlässigt werden. Daher ist, im Gegen­ satz zur Transistor-Spulenzündung eine Schließwinkelre­ gelung nicht erforderlich. Zum anderen läßt sich die Brenndauer tB pro Zündvorgang durch die Variation der Anzahl der Schaltzyklen beliebig verändern. Die Modula­ tion des Funkenbrennstromes iB erfolgt über die Verän­ derung der primärseitig eingespeisten Energie. Parallel zum Funkenbrennstrom verändert sich - aufgrund des nicht-idealen Stromquellencharakters der Endstufe - al­ lerdings auch das sekundärseitige Hochspannungsangebot Uk an der Zündkerze ZK in gewissen Bereichen. Bei der Reduzierung des Funkenbrennstromes iB muß somit jeweils auch die Abnahme der maximalen Hochspannung beachtet werden.
Diese Technik der selbstschwingenden Zündendstufe läßt eine erhebliche Reduzierung des Volumens der Zündspule zu, weil im Gegensatz zur Transistor-Spulenzündung nicht die gesamte Energie für einen Zündvorgang in der Spule gespeichert sein muß, sondern in mehreren kleinen Einheiten nachgeliefert wird. Für die Speicherung der kleineren Energiemenge wird deshalb nur ein reduziertes Spulenvolumen benötigt. Ein weiterer Vorteil für den Aufbau der Zündspule ist die benötigte Kopplung von nur ca. 50%, da sich dies mit einem einfachen Stabkern verwirklichen läßt.
Das Steuergerät 1 stellt ein µ-Controller-System, bei­ spielsweise auf der Basis eines Motorola-Bausteins MC68HC811E2 dar, wobei es sich um einen 8-Bit-Control­ ler mit internem EEPROM-Programmspeicher handelt. Die Spannungsversorgung dieses Steuergerätes 1 erfolgt aus dem von der Batterie 2 gespeisten Bordnetz. Um die Wechselstrom-Zündanlage korrekt anzusteuern, benötigt das Steuergerät 1 ein Signal über die Zylinderfolge (Zylinder-1-Erkennung 7 gemäß Fig. 1). Für diesen Zweck kann beispielsweise an der Zahnscheibe der Nockenwelle ein Magnet angebracht werden, der von einem Hallsensor abgefragt wird. Dieser liefert alle 360° der Nockenwelle bzw. alle 720° der Kurbelwelle ein Signal: die Zylinder-1-Marke.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Wechsel­ strom-Zündanlage gemäß Fig. 1 zu einer Zündanlage, die es möglich macht, die Zündenergie mit Hilfe von zwei Parametern zu steuern. Der erste Parameter ist die Mo­ dulationsspannung UMod, mit deren Hilfe der Primärstrom Ip (vgl. Fig. 2) der Zündspule geregelt wird. Mit die­ sem Strom Ip wird die Hochspannung Uk der Sekundärspule bzw. der Funkenbrennstrom iB, mit dem der Funke brennt, beeinflußt. Dabei handelt es sich um ein höherfrequen­ tes PWM-Signal, das über ein RC-Filter in der Zündend­ stufe geglättet wird und das für alle 4 Zylinder ge­ meinsam ausgegeben wird, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Hierzu verfügt das Steuergerät 1 über einen PWM- Ausgang. Gemäß Fig. 1 werden mit den Zündsignalen 1 bis 4 die einzelnen Zylinder gezündet. Die Brenndauer tB des Zündvorganges stellt den zweiten Parameter dar und wird ebenfalls von dem Steuergerät 1 bestimmt und über die Pulsweite des jeweiligen Zündsignales reali­ siert.
Das in dem Steuergerät 1 für die Zündendstufen abgeleg­ te Ansteuerprogramm sorgt einerseits für die korrekte Zündverteilung und andererseits für die Berechnung der optimalen Zündparameter, nämlich in Form der Modula­ tionsspannung UMod sowie der Brenndauer tB und deren Ausgabe. Bevor die Ansteuerung der Zündendstufen begin­ nen kann, muß das Steuergerät 1 synchronisiert werden, d. h., es wartet das erste Signal der Zylinder-1-Erken­ nung der Vorrichtung 7 (vgl. Fig. 1) ab. Darauf folgt eine Endlosschleife, in der sämtliche Berechnungen durchgeführt werden und die bei jedem Zündvorgang wie­ derholt wird. In dieser Schleife wird eine Analog-Digi­ tal-Wandlung durchgeführt, um die von den Sensoren 5 und 6 erzeugten Motorparameter, wie Last und Temperatur zu erfassen. Die Drehzahl wird ermittelt, indem der Zeitabstand zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen des Drehzahlsensors ausgewertet wird.
Mit Hilfe der Motorlast L (die entweder über die Stel­ lung des Drosselklappenpotentiometers oder über die Er­ fassung der Luftmenge im Ansaugrohr bestimmt wird) und Drehzahl n werden die neuen Zündparameter berechnet, wobei hierfür aus zwei in dem Speicher des Steuergerä­ tes 1 abgelegten Kennfeldern die zugehörigen Basiswerte UBasis und tBasis der Modulationsspannung UMod und der Brenndauer tB entnommen werden. Diese beiden Kennfelder sind in den Fig. 4 und 5 dargestellt, nämlich das Brennstrom-Kennfeld und das Zünddauer-Kennfeld. Die Auslegung dieser Kennfelder richtet sich nach dem Zünd­ energiebedarf. Das Kennfeld für den Funkenbrennstrom iB nach Fig. 4 berücksichtigt den angebotenen Strom mit einem Sicherheitsfaktor von 1,2. Dabei wird der höchste Strom bei Leerlaufdrehzahl unabhängig von der Last be­ nötigt. Im Vollastbetrieb geht der erforderliche Fun­ kenbrennstrom mit der Drehzahl sukzessiv zurück, woge­ gen im Teillast- und Nullastbetrieb der Wert rascher zurückgeht und schon bei mittleren Drehzahlen das Mini­ mum von 40 mA erreicht. Im Kennfeld für die Brenndauer wurde die Mindestbrenndauer auf einem Prüfstand ermit­ telt. Im gesamten Teil- und Vollastbereich stellten sich 120 µs Zünddauer (entspricht einem Zündimpuls) als ausreichend heraus. Dagegen muß im Nullastbereich, spe­ ziell bei mittleren Drehzahlen die Brenndauer erheblich verlängert werden. Alle mit den beiden Kennfeldern ge­ mäß den Fig. 4 und 5 dargestellten Betriebspunkte entsprechen einem stationär laufenden Motor. Die Tempe­ ratur und das dynamische Verhalten des Motors werden wie im folgenden dargestellt wird, vom Steuergerät 1 zusätzlich berücksichtigt.
Die oben beschriebenen Basiswerte UBasis und tBasis für die Modulationsspannung UMod bzw. die Brenndauer tB werden entsprechend dem momentanen Betriebszustand des Motors in folgender Weise korrigiert:
UMod = UBasis + UTemp + UDyn,
wobei UBasis der aus dem Last-Drehzahl-Kennfeld ermit­ telte Basiswert, UTemp der Temperaturkorrekturwert und UDyn der dynamische Korrekturwert ist.
Der Temperaturkorrekturwert ergibt sich aus folgender Formel:
UTemp = (T70°C - Tist) · kT,
wobei T70°C eine bestimmte Schwellwerttemperatur, bei­ spielsweise 70°C, Tist die aktuelle Motortemperatur und kT ein Proportionalfaktor ist. Somit handelt es sich bei der Temperaturkorrektur um eine Proportional­ korrektur, d. h., unterschreitet die Motortemperatur einen bestimmten Schwellwert, also z. B. 70°C, so wird ein Faktor UTemp berechnet, um den die Modulationsspan­ nung UMod erhöht wird. Dieser Faktor UTemp ist propor­ tional der Differenz zwischen Motortemperatur und dem Temperaturschwellwert. Im warmem Zustand des Motors wird diese Korrektur nicht durchgeführt.
Bei einer dynamischen Änderung des Betriebszustandes des Motors wird kurzzeitig eine erhöhte Hochspannung, nämlich um den Faktor der dynamischen Korrektur UDyn angeboten. Dieser Faktor UDyn ergibt sich nach folgen­ der Formel:
UDyn = (List - Lalt) · kB + UDyn,alt · kB-1,
wobei List bzw. Lalt der aktuelle Lastwert bzw. der Lastwert vor der Änderung des Betriebszustandes ist. kB und kB-1 sind Proportionalfaktoren, die durch prakti­ sche Fahrversuche bestimmt werden. Nach einer Lastände­ rung steigt die Modulationsspannung UMod um diesen dy­ namischen Faktor UDyn an, der proportional der Änderung des Lastsignals ist und mit der Zeit abnimmt. Nach ei­ ner Verzögerungszeit von beispielsweise 2 s ist dieser Faktor UDyn auf den Wert Null abgesunken, womit die Mo­ dulationsspannung UMod den neuen statischen Basiswert für den neuen Lastzustand erreicht.
Bei der Berechnung der Brenndauer tB wird auf ähnliche Weise vorgegangen. Ausgehend von dem oben schon be­ schriebenen Basiswert tBasis wird lediglich eine Tempe­ raturkorrektur gemäß der folgenden Formel vorgenommen:
tB = tBasis + tTemp,
wobei tBasis der aus dem Last-Drehzahl-Kennfeld ermit­ telte Brenndauer-Basiswert ist und der Temperaturkor­ rekturwert tTemp mit folgender Formel berechnet wird:
tTemp = (T70°C - Tist) · kTt,
wobei T₇₀ ein bestimmter Schwellwert, beispielsweise 70°C und Tist die aktuelle Motortemperatur darstellt, während kTt wie bei der entsprechenden Temperaturkor­ rektur der Modulationsspannung UTemp ein Proportionali­ tätsfaktor ist. Auch bei der Berechnung der Brenndauer tB wird lediglich dann die Temperatur berücksichtigt, wenn die Motortemperatur Tist unter der Schwellwerttem­ peratur, also beispielsweise von 70°C liegt.
Bei einem Testlauf der oben beschriebenen Wechselstrom­ zündung in einem Versuchsfahrzeug ergaben sich nach 15 000 km Fahrleistung ein Elektrodenabbrand an den Zündkerzen von 0,03 mm gegenüber 0,09 mm bei Zündkerzen mit einer üblichen Serienzündung. Entsprechend stiegen die Ansprechspannungen der Zündkerzen in einer Druck­ kammer lediglich um 3,7 kV bzw. 2,7 kV gegenüber 5,5 kV bzw. 4,5 kV bei Zündkerzen mit einer Serienzündung. Die mehr als dreifachen Lebensdauer der Zündkerzen zu rech­ nen ist.
Schließlich zeigte auch ein Dauerlauftest entsprechende gute Ergebnisse, die die Fig. 6 zeigt, wonach am Ende des Dauerversuchs die Kilometerleistung den Wert 120 000 km für die mit der oben beschriebenen Wechsel­ stromzündung betriebenen Zündkerzen (gestrichelter Linie dargestellt) erreichte. Über den gleichen Zeit­ raum mußten die mit einer üblichen Serienzündung be­ triebenen Zündkerzen (mit durchgezogener Linie darge­ stellt) 4× getauscht werden, da sie jeweils die Ver­ schleißgrenze, d. h. es waren bei Laständerungen ein­ zelne Zündaussetzer zu erkennen, erreichten. Die Zünd­ kerzen mit der Wechselstromzündung hätten bei fortge­ setztem Versuch weiter eingesetzt werden können.
Der Elektrodenabbrand dieser Zündkerzen war um einen Faktor von 3,9 kleiner als derjenige bei den mit der Serienzündung betriebenen Zündkerzen.
Durch die erfindungsgemäße Steuerung der Zündung über ein Kennfeld wird die Wechselstromzündung auch erhöhten Anforderungen, die an zukünftige Zündanlagen gestellt werden, gerecht. Insbesondere ist durch eine optimierte Verbrennung eine Verbesserung der Abgaswerte zu erwar­ ten. Denkbar ist auch der Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens in zukünftigen Magermotoren über eine ver­ längerte Brennzeit.
Mit der erfindungsgemäßen Wechselstromzündung steht ein Zündsystem zur Verfügung, das optimal dem unterschied­ lichen Zündenergiebedarf des Motors angepaßt ist, ohne daß auf die Betriebssicherheit verzichtet werden muß.

Claims (12)

1. Verfahren zur Steuerung einer Zündanlage für Ver­ brennungskraftmaschinen, bestehend aus wenigstens einer Zündendstufe (Z₁ . . . Z₄) zur Ansteuerung von wenigstens einer Zündspule (Tr), die einen Zündstrom (iB) erzeugt, wobei der Wert des Funkenbrennstromes (iB) als auch dessen Brenndauer (tB) einstellbar sind, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in Abhängigkeit von Motorparameter der Wert des Funkenbrennstromes (iB) sowie dessen Brenndauer (tB) gesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorparameter der Motorlast (L), der Drehzahl (n) und der Motortemperatur (T) entsprechen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wert des Funkenbrennstromes (iB) so­ wie dessen Brenndauer (tB) in Abhängigkeit der Motor­ parameter (L, n, T) mittels in einem Steuergerät (1) gespeicherten Kennfeldern bestimmt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Motorlast (L) und Drehzahl (n) aus dem Zündstrom-Kennfeld ein Basiswert (UBasis) für den Wert des Funkenbrennstromes (iB) entnommen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß für die Motorparameterlast (L) und Dreh­ zahl (n) aus dem Brenndauer-Kennfeld ein Basiswert (tBasis) für die Brenndauer (tB) entnommen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Basiswerte (UBasis, tBasis) entspre­ chend dem momentanen Betriebszustand der Verbrennungs­ kraftmaschine korrigiert werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit der momentanen Motortemperatur (Tist) eine Temperaturkorrektur (UTemp, tTemp) durchge­ führt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Basiswert (UBasis) für den Wert des Funkenbrennstromes (iB) bei einer dynamischen Änderung des Betriebszustandes des Verbrennungskraftmotors einer dynamischen Korrektur unterzogen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer Laständerung der Basiswert (UBasis) um einen dynamischen Faktor (UDyn) ansteigt, der propor­ tional der Änderung des Lastwertes (List - Lalt) ist und mit der Zeit abnimmt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer bestimmten Verzögerungszeit der dynami­ sche Faktor (UDyn) den Wert Null erreicht, wobei der korrigierte Basiswert den Basiswert für den neuen Last­ zustand annimmt.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Steuerung einer Wechselstrom-Zündanlage.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Steuerung einer Hochspannungskondensator-Zündanlage.
DE4328524A 1993-08-25 1993-08-25 Steuerbare Zündanlage Ceased DE4328524A1 (de)

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