[发明专利]点火控制装置及方法

说明书

本发明涉及点火控制装置及相应的点火控制方法。

虽然可使用任意的点火控制，但本发明及作为其基础的问题的说明将涉及装在机动车上的发动机控制装置。

用于控制点火线圈点火系统或装置的点火操作的点火控制装置基本具有两个控制功能：通过点火线圈导通持续时间或充电持续时间的理想点火能量的控制，及通过点火线圈关断时刻或充电结束时刻的点火脉冲的角度位置控制。

在线圈点火装置上通过点火线圈充电时间长度计量的点火能量相应于在线圈开关电路上施加的车载电网电压及该电路的时间常数而是不同的。

通常将相应的给定值与转速及另外可能的发动机参数的变化关系作为特性曲线族存储在控制装置中。

当出现转速动态变化时，给定值“充电时间”及“点火角”将产生控制目标的冲突。充电阶段开始的角度位置、即闭合开始角度必需这样地选择，以致在充电时间结束后达到点火角。这就是说，在计算点火操作的时刻，曲轴运动的时间-角度变化曲线必需已被知道。

在极端的转速动态变化及低频的转速采样的情况下，尤其在发动机起动时，在传统的点火控制装置中将形成该时间-角度变化曲线不可忽视的估算误差。

传统的控制装置具有一个角度发送器轮，用于输出角度信号，该角度发送器轮将角度上等距离的脉冲输送给点火控制装置。出于计算运行时间的原因，在通常的点火控制装置结构中点火操作的计算仅能分区段地进行，其中一个区段为曲轴720°的角度间隔除以汽缸数，即例如在一个四缸发动机上它为180°。因此，在计算中求得的点火操作的角度位置通过角度发送器轮及在点火控制装置中通常设有的定时器/计数器电路可被足够精确地测量，但计算本身要根据检测到的转速来进行，在转速动态变化时在点火位置上该转速将不能被测到。

为了解释该问题，图2表示出一个四缸内燃机中的点火序列。

在图2中，在x轴上以度数°标记曲轴转角KW，及在y轴上表示点火过程ZZ，它具有顺序…-2-1-3-4-2-…。一个完整的周期为720°kw，它相应于一个周期时间t_ZYK。一个区段为720°KW/4＝180°，相应于一个区段的时间t_SEG。

图3表示一个四缸内燃机的第一汽缸的区段中关于点火线圈电流I₂控制的点火控制功能的变化过程。

在0°时检测转速N及紧接着由一个特性曲线族推算出充电时间t_L及点火角W_Z(近似等于闭合角度)。

接着假定在匀速运动时由下列关系式求得闭合角度或充电开始角度W_LB：

  w_LB＝w_Z-t_L·ω

式中ω为对应于转速N的角速度。出于计算运行时间的原因，点火操作的时间及角度位置仅能每个点火间隔计算一次。

在充电时间输出方式情况下，将借助一个计数器C1从0°开始通过曲轴传感器信号KWS来检测角度w_LB，并当达到角度w_LB时，控制点火线圈的末级输出。然后借助计时器控制充电持续时间t_L，及在充电持续时间t_L期满后中断控制输出。

在点火角输出方式情况下，将借助一个计数器C1从0°开始通过曲轴传感器信号KWS来检测角度w_LB，并当达到角度w_LB时，控制点火脉冲的末级输出。借助另一计数器C2从0°开始通过曲轴传感器信号KWS来检测角度w_Z，及在达到角度w_Z时中断控制输出。

因为转速变化过程的计算误差-例如在发动机起动时-是不能被忽略的，通常在点火控制装置中将进行控制目标即充电时间及点火角的优先选择。如果我们决定通过定时器/计数器电路精确地输出充电时间-所谓充电时间输出方式，则在起动加速(转速升高)时得到点火角的滞后偏移。如果相反地精确输出点火角-所谓点火角输出方式，则在起动的动态变化时充电时间缩短及由此使点火线圈中的能量减小，因而可能引起点火中断。

因此，通常的输出方法、即充电时间输出或点火角输出将根据目标系统的特性固定地预给定，或在一个临界转速上进行转换。对此通常在起动期间为充电时间输出及在一个临界转速上转换到点火角输出，在该临界转速上转速采样频率这样地高，即动态的误差可被忽略，但另一方面通过点火角使转矩的灵敏度大大增加。