專利名稱：點火控制裝置與點火控制方法
現(xiàn)有技術(shù)本發(fā)明涉及一種點火控制裝置及相應(yīng)的點火控制方法。
盡管本發(fā)明可以應(yīng)用于任意的點火控制中，這里對它以及以它為基礎(chǔ)的問題的說明，根據(jù)一個安裝于汽車上的發(fā)動機控制裝置來進(jìn)行。
點火控制裝置，用于控制點火線圈式點火系統(tǒng)或裝置的點火事件，主要具有兩個方面的控制功能，即通過點火線圈的接通時間或者說充電時間來控制所希望的點火能量，以及通過點火線圈的切斷時刻或者說充電結(jié)束點來對點火脈沖進(jìn)行正確的角度控制。
點火能量，在線圈點火裝置中通過點火線圈的充電時間來進(jìn)行計量，相應(yīng)于附設(shè)在線圈電路中的車載電源電壓及電路的時間常數(shù)而不同。
一般情況下，與轉(zhuǎn)速及盡量多的其它發(fā)動機參數(shù)相關(guān)的各種設(shè)定值作為特性曲線被存儲在控制裝置內(nèi)。
為了輸出角度信號，一般的控制裝置具有一個角度傳感器輪，它向點火控制裝置提供等角度的脈沖。由于計算時間的原因，對點火事件的計算在絕大多數(shù)點火控制裝置結(jié)構(gòu)中，都是分段式進(jìn)行的，其中，一個段就是將曲軸的720°角度除以汽缸個數(shù)得到的角度間隔，如四缸發(fā)動機中的一段為180°。這樣，在計算中得到的點火事件的角度位置，雖然能夠通過角度傳感器輪和點火控制裝置中常用的計時器/計數(shù)器(限時器/計數(shù)器)-電路以足夠高的精度測出，計算本身卻是從測量得到的轉(zhuǎn)速出發(fā)的。
一般而言，用于點火輸出的單個汽缸控制參量在每一個點火周期或段都要進(jìn)行一次計算，并且通過一個汽缸計數(shù)器與點火輸出同步化。也就是說，一個汽缸計數(shù)器向點火控制裝置提供信息，確認(rèn)為哪個汽缸提供下一個包括充電開始和充電結(jié)束(即點火)在內(nèi)的待控制點火信號。
為了計算點火事件，總是需要對內(nèi)燃機旋轉(zhuǎn)運動的角度/時間-變化進(jìn)行診斷，這是由于一方面通過確定的充電時間在點火系統(tǒng)內(nèi)確定能量，而另一方面充電時間的結(jié)束必須位于確定的點火角位置上。人們必須要知道，自充電開始起充電時間對應(yīng)著哪個角度間隔。為了能夠說明這種角度移動，必須要有關(guān)于機器轉(zhuǎn)速的信息。
今天普遍使用的大多數(shù)的四沖程發(fā)動機的點火控制裝置中，該信息在每個點火間隔內(nèi)確定一次，其確定地點是相對于下一個將要點火汽缸的OT(上死點)有固定的角度位置的確定的轉(zhuǎn)速測量位置。如果充電時間和/或者轉(zhuǎn)速變大，充電時間的開始點相對于轉(zhuǎn)速測量地點的角度位置的移動增大，直到轉(zhuǎn)速測量點最終處于充電間隔內(nèi)，而前一段的轉(zhuǎn)速信息必須被用于點火事件的計算。在這種情況下，稱之為重疊的點火輸出。
如果達(dá)到了這種重疊模式，就必須對汽缸計數(shù)器用一個偏置進(jìn)行修正。即，必須在當(dāng)前的點火間隔中已經(jīng)對跟隨在當(dāng)前點火間隔之后的下一個點火間隔的點火事件進(jìn)行控制。如果在當(dāng)前的點火間隔中由點火輸出確認(rèn)，當(dāng)前事件的充電開始點本身已經(jīng)過去，則必須在當(dāng)前的點火間隔中立即啟動當(dāng)前汽缸的充電開始，而下一個汽缸的充電開始點要向后延遲。恰好是在這種從無重疊的運行向重疊狀態(tài)的過渡中，在許多點火輸出方法中缺少后續(xù)汽缸的有關(guān)點火角和充電時間的信息，這樣，對于后續(xù)汽缸的點火角和充電時間，使用當(dāng)前汽缸中的值。
這里，更精確的方法是利用當(dāng)前點火間隙的數(shù)據(jù)并行地計算出后續(xù)汽缸的設(shè)定數(shù)值，并且對于向重疊模式過渡的情況使它們緩沖。迄今為止尚缺乏一種清晰、明了的結(jié)構(gòu)，它向系統(tǒng)用戶、比如使用者顯示，對于點火輸出應(yīng)當(dāng)用哪些設(shè)定數(shù)值。另外也還缺少一個統(tǒng)一的、可普遍使用的方法，它能夠在可能的情況下也被其他輸出裝置共同利用。
為了對問題進(jìn)行說明，圖2中示意性地給出了一個四缸內(nèi)燃機的點火順序。
在圖2中，在x-軸上曲軸角度KW以度(°)為單位給出，而y-軸上顯示為點火過程ZZ，它的順序為…-2-1-3-4-2-…。一個完整的循環(huán)對應(yīng)于循環(huán)時間tZYK為720°KW。對應(yīng)于一個階段時間tSEG的一段為720°KW/4=180°。
圖3中示意性地所示出的，是從點火線圈電流Iz的控制角度看，四缸-內(nèi)燃機的第一個汽缸的一個段中的點火控制-功能過程。
在0°時，測量轉(zhuǎn)速N，之后立即在計算時刻B從一個特性曲線中獲取或計算出充電時間tL及點火角wZ(近似地等于閉合結(jié)束角或充電結(jié)束角)。
之后，在相同形式移動的假設(shè)條件下，由關(guān)系式WLB=WZ-tL·ω求出閉合開始角或充電開始角wLB。其中ω是與轉(zhuǎn)速N相應(yīng)的角速度。由于計算過程時間的原因，關(guān)于點火事件的該時間和角度位置在每個點火間隔中僅計算一次。
為了確定充電開始角，利用一個計數(shù)器C1從0°開始通過曲軸傳感器信號KWS對角度wLB進(jìn)行測量，并且當(dāng)達(dá)到該角度wLB后，控制點火線圈的輸出級。利用另一個計數(shù)器C2從0°開始通過曲軸傳感器信號KWS對角度wZ進(jìn)行測量，并且當(dāng)達(dá)到角度wZ時中斷控制。
在上面提到的重疊模式下確認(rèn)，通過計數(shù)器C1引發(fā)的事件處于過去，并且因此在0°時立即啟動充電開始。
本發(fā)明的優(yōu)點具有權(quán)利要求1所述特征的本發(fā)明點火控制裝置和相應(yīng)的根據(jù)權(quán)利要求5所述的點火控制方法，相對于已有的解決方案而言優(yōu)點是，它們使得一個統(tǒng)一、明了并且可以通用地使用于發(fā)動機控制平臺上的、用來控制向點火輸出器輸送特定汽缸控制參量的工作方式成為可能。該過程也能夠在需要時被其它輸出裝置共同使用，如噴射輸出。向輸出裝置進(jìn)行的數(shù)據(jù)傳遞可以被理解。
本發(fā)明的基本構(gòu)思在于，對點火事件的管理在兩個存儲模塊中執(zhí)行。
在作為簡單矩陣構(gòu)造的第一個存儲塊中，點火事件的用于當(dāng)前段中向其點火-OT位置移動的汽缸和所有后續(xù)汽缸的設(shè)定值，被點火控制裝置存儲下來。
點火輸出方法由其內(nèi)部狀態(tài)中辨認(rèn)出什么重疊度是有效的，并且使一個重疊計數(shù)器置位。
第二個存儲塊作為FIFO-存儲器(先入先出存儲器—移位寄存器)構(gòu)成。FIFO-單元利用每個點火間隔向下移動一個單元。重疊計數(shù)器確定第一個存儲塊的那個被拷貝到FIFO-存儲器的最上單元中的單元。
與現(xiàn)有技術(shù)中普遍性的不同之處在于，這里的點火輸出并非直接從點火控制裝置的第一個存儲塊中獲得各個點火角，而是從點火角-FIFO-存儲器中得到。后者可以作為一個獨立的硬件、或者作為一個與控制器硬件無關(guān)的、由CPU-運行時間控制的FIFO-區(qū)域來實現(xiàn)。
特殊的優(yōu)點如下所述。當(dāng)過渡到一個更高的重疊度時，考慮特定汽缸的點火角變化。數(shù)值傳遞的控制通過存儲器部分、而不是通過暫存緩沖器實現(xiàn)。一般地，可以利用應(yīng)用系統(tǒng)使存儲器部分清楚。即，事件計算對于使用者而言可理解。特別是，在向重疊過渡時不可避免的轉(zhuǎn)速實際損失和與之相關(guān)聯(lián)的誤差因而可被檢驗。在微控制器中通用的單片機硬件-線路允許對FIFO-存儲器進(jìn)行管理而不干涉CPU。該方法因而能夠幾乎在不占用運行時間的狀況下得到執(zhí)行。矩陣/FIFO-機理能夠被應(yīng)用于其它的、其中會發(fā)生段重疊的輸出方法中，如噴射輸出中。通過點火角矩陣和重疊計數(shù)器能夠預(yù)見到下一個段中的重疊，從而避免在向重疊模式的過渡中出現(xiàn)錯誤。
在從屬權(quán)利要求中對于權(quán)利要求1給出的點火控制裝置及權(quán)利要求5給出的點火控制方法進(jìn)行了進(jìn)一步有利構(gòu)造和改進(jìn)。
根據(jù)一個有利的擴展結(jié)構(gòu)，設(shè)置了一個用于對后續(xù)點火循環(huán)中的重疊進(jìn)行診斷的診斷裝置。
根據(jù)另一個優(yōu)選的擴展結(jié)構(gòu)，點火角-FIFO-存儲器在一個讀/寫-存儲器中通過軟件方式實現(xiàn)。
根據(jù)又一個優(yōu)選的擴展結(jié)構(gòu)，拷貝裝置通過一個短脈沖機理(Burstmechanismus)在微控制器中實現(xiàn)。
附圖本發(fā)明的實施例在附圖中示出，并且在隨后的說明中予以進(jìn)一步描述。其中，

圖1 是解釋本發(fā)明實施例所用的一個時間流程圖；圖2 是一個四缸-內(nèi)燃機中點火順序的示意圖，以及，圖3 為四缸-內(nèi)燃機中第一個汽缸的一個階段中點火控制功能運行過程的示意圖。
實施例說明在附圖中相同的標(biāo)號表示同樣的或者功能相同的元件。
圖1示出了用于解釋本發(fā)明實施例的一個時間流程圖。
圖1中特別給出了一個四缸-內(nèi)燃機中點火順序的時間劃分，即具有四段，每段180°，其中汽缸1具有一個極限的爆震延遲調(diào)節(jié)，并且通過點火角的提前調(diào)節(jié)建立轉(zhuǎn)矩。
四缸-內(nèi)燃機借助基于一個線圈點火的單個火花塞點火器運行。這樣，在實施例中，充電階段的開始能夠位于點火信號-段之前最多3段。否則的話，就可能低于點火裝置的最短打開時間(沒有加電流)。重疊計數(shù)器的最大值因而為3，其中=0意味著沒有重疊。這兩個存儲器裝置—點火角-存儲器矩陣SP1和點火角-FIFO-存儲器SP2因而縱向上分別有4個單元，即單元EL 0、1、2、3。
點火控制裝置在每個段的開始測得轉(zhuǎn)速N1、N2、N3、及N4，并且在B1、B2、B3及B4計算出當(dāng)前段及點火間隔中點火的點火角和充電時間以及充電角，以及用于后續(xù)汽缸的后三個段中點火的上述參數(shù)。
第一個汽缸，向點火-OT運動并到達(dá)該點，在此前顯示出強烈的爆震傾向，其點火角因而被延遲調(diào)節(jié)到-10°。對于隨后的3個汽缸計算出分別為5°的提前點火角，不過仍然明顯地比最佳點火角遲后。這里，在第一段中可能因防沖擊功能(Antiruckelfunktion)要求減低轉(zhuǎn)矩。這是由于在上一段重疊計數(shù)器的數(shù)值尚為0，第一個汽缸的延遲點火角-10°被拷貝到點火角-FIFO-存儲器SP2的第0個單元ELO中。讀出地址由所確認(rèn)的重疊度獲得。
根據(jù)相應(yīng)的詢問，將點火事件由點火角-FIFO-存儲器SP2發(fā)送給點火輸出器的輸出邏輯器，它最終控制點火信號。與此同時，點火輸出器從單元控制器得到充電時間。點火輸出器將從轉(zhuǎn)速測量器N1得到的轉(zhuǎn)速與充電時間進(jìn)行比較，并且確定，用于第一個汽缸點火的閉合起始角度還與第一段相匹配。重疊計數(shù)器因此停留于0的數(shù)值上。
點火角-FIFO-存儲器SP2在完成了第二段開始時的輸出之后，向下移動一個單元(沿OUT方向)。在第二段，再次為當(dāng)前段和后續(xù)段的點火事件進(jìn)行計算。當(dāng)前汽缸的設(shè)定點火角突然地向提前方向跳躍，因為由于平靜運行的原因(大致還是因應(yīng)用了防沖擊功能，它應(yīng)阻止機器回擺)又需建立起轉(zhuǎn)矩。
點火輸出器處理第二個轉(zhuǎn)速測量器N2的轉(zhuǎn)速信息以及設(shè)定充電時間，并且確定，第二個汽缸實際點火的充電起始時間一定真正處于過去、即在第一段中。點火輸出器對此還決定，即刻開始充電、并在第二段中精確給出點火角。同時點火輸出器判定為簡單重疊=1。
在向該下一更高重疊模式的過渡中，將點火角-存儲矩陣SP1的兩個單元EL0和EL1拷貝到點火角-FIFO-存儲器SP2中去。存儲邏輯器(不必改變輸出方法)將點火角-存儲矩陣SP1的第零個單元EL0和第一個單元EL1拷貝到點火角-FIFO-存儲器SP2中，并且從后者的值直接計算得到一個新的充電開始時間，這次是為了下一個汽缸，即第三個汽缸。
通過調(diào)用轉(zhuǎn)速測量器N3，將點火角-FIFO-存儲器SP2又向下移動一個單元。這里，轉(zhuǎn)速的測量總是由一個獨立的轉(zhuǎn)速測量裝置觸發(fā)的。由于重疊計數(shù)器現(xiàn)在的值為=1，在同樣是被轉(zhuǎn)速測量裝置觸發(fā)的自動拷貝過程中，點火角矩陣SP1中的第一個單元EL1，在這里為15°，被傳送到點火角-FIFO-存儲器SP2的第一個單元EL1中，并且將該單元交付給充電開始時間的計算過程。
類似過程發(fā)生于第四段的開始時，其中點火角矩陣SP1中的第一個單元EL1，在這里為-10°，被傳送到點火角-FIFO-存儲器SP2的第一個單元EL1，并且該單元被交付給充電開始時間的計算過程。
一般注意到，在向更高重疊模數(shù)n的過渡中，單元EL0,EL1,…,Eln—即中間重疊度-一次要被拷貝，并且隨后在同一個重疊模數(shù)中僅還有單元ELn。
反過來，當(dāng)向較低的重疊模數(shù)j過渡時，僅僅需要拷貝至相應(yīng)的較低單元ELj。如果在上述例子中，當(dāng)從第四個汽缸向第一個汽缸過渡時，重疊度從=1變化為=0，只將點火角-FIFO-存儲器SP2的第0個單元改寫。
如果使用上述方法，輸出方法必須具有一個計算充電開始時間的計算裝置和一個計算/輸出點火角的計算裝置。在一個輸出方法的純軟件式的轉(zhuǎn)化中，要將相應(yīng)的計算路徑明確地分開。重疊計數(shù)器與充電時間被應(yīng)用于充電開始方法中。充電開始方法訪問通過重疊計數(shù)器定址的矩陣單元，并且檢驗，重疊度是否還有效。如果重疊度過小，充電開始方法必需立即啟動充電過程，并且使重疊計數(shù)器增量。這樣，充電開始計算立即再被存儲邏輯器調(diào)用，這次是為了使隨后的汽缸與重疊計數(shù)器的新值相對應(yīng)。
現(xiàn)在，在一個段中，重疊器會讀取矩陣-單元EL1的數(shù)值，并且將輸出硬件相應(yīng)地為隨后的汽缸預(yù)初始化。通過將適時修正的重疊計數(shù)器寫入到存儲邏輯器中去，不僅要重新觸發(fā)充電開始時間的計算，同時還將點火角矩陣SP1的第一個單元拷貝到點火角-FIFO-存儲器SP2中去。這種自動的存儲器傳遞在大多數(shù)情況下可以通過現(xiàn)代微控制器中具有的、在總線-控制器中的短脈沖機理(Burstmechanismen)實現(xiàn)。(參見C167-控制器中的PEC或者是80C197中的PTS。)點火角-FIFO-存儲器SP2在下一次調(diào)用轉(zhuǎn)速測量結(jié)果時被存儲邏輯器自動地向下移動一個單元。點火角輸出器總是通過點火角-FIFO-存儲器的第0個單元EL0得到其設(shè)定值，因而對于點火角的計算不再需要其它的智能。此外，存儲結(jié)構(gòu)也能夠通過軟件來實現(xiàn)。
在圖1中另外還給出，通過所描述的方法，在前一段中已經(jīng)能夠預(yù)測向一個前段的閉合開始的過渡。其中，在無重疊運行狀態(tài)下下一個后續(xù)的值已經(jīng)在點火角堆棧中被解釋，并且同樣利用它進(jìn)行閉合開始角計算。
如果已經(jīng)表明，用于后續(xù)段中點火的閉合開始處于當(dāng)前段中，就可以立即換接到重疊上。假如系統(tǒng)只使用了兩個中斷(一個閉合開始中斷和一個點火中斷)，當(dāng)點火角和閉合時間差別非常大時，后面汽缸的開始通電流時間可能在當(dāng)前汽缸的通電流開始之前。如果出現(xiàn)了這種情況，后面汽缸的閉合開始時間必須并行于當(dāng)前汽缸的關(guān)閉開始時間考慮另外的輸出通道(第二個閉合開始中斷會是必要的)。如果沒有其它的觸發(fā)單元/中斷通道可以使用，在所述的方法中，重疊診斷模式應(yīng)被斷開。
上述實施形式的時間順序總結(jié)歸納為-FIFO向下推移-通過閉合時間、轉(zhuǎn)速、可能的動態(tài)轉(zhuǎn)速、點火角矩陣和截止當(dāng)前的重疊度來識別重疊度-考慮到可能發(fā)生的重疊度變化，相應(yīng)于所識別的重疊度寫入FIFO中-將第0個FIFO-單元讀出送入點火輸出器中。
盡管上面借助于優(yōu)選的實施例對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但是并不局限于這些實施例，而是可以通過多種方式進(jìn)行修改。
特別是對于存儲拷貝過程或存儲輸出過程的存儲控制機理能夠通過硬件方式或者軟件形式來實現(xiàn)。
也能夠?qū)⑵涫褂糜谌我馄讛?shù)量的系統(tǒng)中。
權(quán)利要求
1．用于控制內(nèi)燃機點火線圈裝置的點火控制裝置，具有一個轉(zhuǎn)速測量裝置，在每個汽缸的點火循環(huán)內(nèi)一個測量時刻對內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量；一個角度測量裝置，來測量內(nèi)燃機當(dāng)前的曲軸角度；一個計算裝置，在各個汽缸的點火循環(huán)內(nèi)的一個計算時刻，分別計算下一個將要點火汽缸及后續(xù)汽缸的相應(yīng)于測得的轉(zhuǎn)速預(yù)定的點火角，計算相應(yīng)的充電時間和相應(yīng)的充電開始角；一個形式為讀/寫一存儲器的第一存儲裝置，來存儲所有汽缸的相應(yīng)計算的點火角；一個重疊-測量裝置，來測量后續(xù)汽缸點火循環(huán)與下一個將要點火汽缸的點火循環(huán)的重疊，并確定相應(yīng)的重疊度；一個FIFO-存儲器形式的第二存儲裝置，來存儲計算得出的點火角；一個拷貝裝置，根據(jù)重疊度來將第一存儲裝置中當(dāng)時的點火角拷貝到第二存儲裝置中；和，一個點火輸出裝置，它從第二存儲裝置中給出當(dāng)時下一個要點火汽缸的點火角，并且給出相應(yīng)的充電時間和相應(yīng)的充電開始角。
2．如權(quán)利要求1所述的點火控制裝置，其特征為，設(shè)置了一個診斷裝置，來診斷接著的點火循環(huán)中的重疊。
3．如權(quán)利要求1或2之一所述的點火控制裝置，其特征為點火角-FIFO-存儲器在一個讀/寫-存儲器中以軟件形式實現(xiàn)。
4．如權(quán)利要求1、2或3之一所述的點火控制裝置，其特征為拷貝裝置在一個微控制器中通過短脈沖機理(Burstmechanismus)實現(xiàn)。
5．用于控制內(nèi)燃機點火線圈裝置的點火控制方法，包括如下步驟在當(dāng)時汽缸點火循環(huán)內(nèi)在一個測量時刻測量內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速；測量內(nèi)燃機當(dāng)前的曲軸角度；在當(dāng)時汽缸的點火循環(huán)內(nèi)，在一個計算時刻，計算當(dāng)時下一個將被點火汽缸及后續(xù)汽缸的相應(yīng)于測得的轉(zhuǎn)速預(yù)定的點火角，計算相應(yīng)的充電時間和相應(yīng)的充電開始角；在一個讀/寫-存儲器形式的第一存儲器中存儲所有汽缸的相應(yīng)計算的點火角；測量后續(xù)汽缸點火循環(huán)與當(dāng)時下一個要點火汽缸點火循環(huán)的重疊，并確定相應(yīng)的重疊度；提供一個FIFO-存儲器形式的第二存儲裝置，存儲計算得出的點火角；根據(jù)重疊度將第一存儲裝置中的相應(yīng)點火角拷貝到第二存儲裝置中；并且，由第二存儲裝置給出各下一個被點火汽缸的點火角，并且給出相應(yīng)的充電時間和相應(yīng)的充電開始角。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于控制內(nèi)燃機點火線圈裝置的點火控制裝置,它具有一個轉(zhuǎn)速測量裝置,在每個汽缸點火循環(huán)中一測量時刻對內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量;一個角度測量裝置,來測量內(nèi)燃機當(dāng)前的曲軸角度;一個計算裝置,在各個汽缸點火循環(huán)內(nèi)一個計算時刻,計算當(dāng)時下一個將要點火汽缸及后續(xù)汽缸的相應(yīng)于測得的轉(zhuǎn)速預(yù)定的點火角,計算相應(yīng)的充電時間和相應(yīng)的充電開始角;一個形式為讀/寫存儲器的第一存儲裝置,來存儲所有汽缸相應(yīng)計算的點火角;一個重疊－測量裝置,來測量下一個將要點火汽缸點火循環(huán)與后續(xù)汽缸點火循環(huán)的重疊,并確定相應(yīng)的重疊度;一個FIFO－存儲器形式的第二存儲裝置,來存儲計算得出的點火角;一個拷貝裝置,根據(jù)重疊度將第一存儲裝置中的相應(yīng)點火角拷貝到第二存儲裝置中;以及一個點火輸出裝置,它從第二存儲裝置給出下一個相應(yīng)待被點火汽缸的點火角,并且給出相應(yīng)的充電時間和相應(yīng)的充電開始角。
文檔編號F02P3/045GK1302354SQ99806496
公開日2001年7月4日 申請日期1999年10月28日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月22日
發(fā)明者馬丁·豪斯曼, 哈利·弗里德曼 申請人:羅伯特·博施有限公司