DE10157901B4

DE10157901B4 - Verfahren und Anordnung zur Steuerung der Zündeinstellung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10157901B4
Application number: DE10157901A
Authority: DE
Inventors: Michael John Northville Cullen
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2000-12-16
Filing date: 2001-11-26
Publication date: 2008-11-27
Anticipated expiration: 2021-11-27
Also published as: US6539919B2; DE10157901A1; US20020073963A1

Abstract

Verfahren zur Steuerung der Zündeinstellung einer Brennkraftmaschine bzw. eines Motors, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Bestimmung von Werten der Zündeinstellung für die Stabilitätsgrenze als Funktion der Motordrehzahl und der Last,
Bestimmung eines Wertes der Zündeinstellung für die Optimalleistung als Funktion der Motordrehzahl und der Last,
Bestimmung eines Wertes eines Leistungsindex als Funktion des Prozentsatzes des verfügbaren indizierten Spitzendrehmoments des Motors, um einem abgefragten indizierten Drehmoment zu entsprechen und
Bestimmung eines Wertes der Zündeinstellung, welcher auf dem Wert des Leistungsindex, dem Wert der Zündeinstellung für die Stabilitätsgrenze und dem Wert der Zündeinstellung für die Optimalleistung basiert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Zündeinstellung einer Brennkraftmaschine (nachstehend auch als Motor bezeichnet) sowie eine zur Durchführung des Verfahrens ausgebildete Anordnung, insbesondere zur Steuerung der Zündeinstellung von Motoren mit zwei unabhängigen Nockenwellen.
Mittels variabler Anordnungen zur Nockensteuerung, wie sie beispielsweise aus der US 51 17 784 bekannt sind, kann die zeitliche Koordination (timing) zwischen der jeweiligen Nocken- und der Kurbelwelle variiert werden, mit dem Ziel, die Motorleistung über den gesamten Bereich des Motorbetriebs zu optimieren. Da viele Aspekte der Motorsteuerung durch die Nockeneinstellung stark beeinflusst werden, ist für die Steuerung des erforderlichen Timings und die Reaktion hierauf besondere Sorgfalt erforderlich. So müssen beispielsweise die Zündeinstellung für das maximale beste Drehmoment (MBT = maximum best torque) und die Borderline-Zündeinstellung (BDL = borderline spark) mit der Ventileinstellung zur Bestimmung der optimalen Zündeinstellung variiert werden. Folglich ist die Schaffung eines Verfahrens zur Zündeinstellung für einen Motor mit unabhängig voneinander einstellbaren Doppelnocken wünschenswert, bei dem das Verhalten der Steuereinrichtung unter gleichzeitiger Minimierung der Komplexität optimiert ist.
Die EP 0 154 710 B1 betrifft ein Regelverfahren für verschiedene Motorparameter, u. a. auch zur Regelung einer Zündzeitpunkverstellung.
Die DE 32 07 455 C2 betrifft ein Anpassungsverfahren für den Zündzeitpunkt bei einem Verbrennungsmotor, bei dem eine Pendelbewegung einer Eingangsvariable ausgewertet wird.
Aus der US 6 131 546 ist ein Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors bekannt, bei dem Zündeinstellung und Luftzufuhr derart geregelt werden, dass eine hinsichtlich der Motoreffizienz verschlechterte und hinsichtlich des Ausgangsdrehmoments verbesserte Parametereinstellung dann gewählt wird, wenn ein Anfahrwunsch des Fahrers erkannt wird. In diesem Fall wird der Zündwinkel mit einem festen Offset beaufschlagt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur Steuerung der Zündeinstellung insbesondere eines Motors mit zwei unabhängigen Nockenwellen zu schaffen, bei dem bzw. bei der der Aufwand zur Anpassung der Zündeinstellung wesentlich reduziert und gleichzeitig eine Vervielfachung des Inhalts von Nachschlage- bzw. Verweistabellen (lookup tables) eines Lesespeichers bzw. Festwertspeichers (ROM = read only memory) vermieden wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1 bzw. durch eine Anordnung gemäß den Patentansprüchen 9 und 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Anordnung gemäß der Erfindung bilden die Gegenstände der jeweiligen Unteransprüche.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Kalibrierungswerte der MBT-Zündeinstellung und der BDL-Zündeinstellung in Tabellen für die Justierung der Stabilitätsgrenze (SL = stability limited) und der Optimalleistung (OP = optimum power) gespeichert. Die optimalen Werte für die MBT- und BDL-Zündeinstellung werden dann mittels eines Wertes eines Leistungs- bzw. Kraftindex (PI = power index) bestimmt, welcher durch die Wünsche bzw. Bedürfnisse des Fahrers des Kraftfahrzeugs bezüglich der Kraftstoffökonomie oder der Leistung bestimmt wird. Der PI-Wert dient der Interpolation über den Wertebereich in den SL-Tabellen auf die Werte in den OP-Tabellen, so dass Werte für MBT und BDL berechnet werden, die für alle Betriebshöhenlagen und für alle Anforderungen des Fahrers optimal sind. Der zum jeweiligen Zeitpunkt eingesetzte Wert für die Zündeinstellung ist vorzugsweise der niedrigere des MBT- und des BDL-Wertes. Die Kalibrierungswerte für die MBT- und die BDL-Zündeinstellung werden mit den Kalibrierungswerten der Nockeneinstellung derart abgestimmt, dass sowohl eine optimale Zündeinstellung als auch eine optimale Nockeneinstellung über den Bereich des Motorbetriebs erreicht wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 ein schematisches Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform der Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung,
2 einen Graphen mit einem Vergleich der Justier- bzw. Kalibrierungswerte der Ventilüberdeckung für konventionelle und elektronische Drosselklappensteuerungen,
3 ein Diagramm des Leistungsindex, aufgetragen gegen das verfügbare angeforderte Drehmoment und
4 ein Flussdiagramm mit einer Darstellung des Betriebs einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Form eines Blockdiagramms. Eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeuges liefert Eingangsdaten an eine elektronische Motorsteuerung (EEC = electronic engine control) 10 und erhält von dieser Steuersignale. Der Motor umfasst eine Nockenwelle 12 für das Einlassventil mit variabler Position und eine Nockenwelle 14 für das Auslassventil mit variabler Position. Bei jeder die ser Nockenwellen 12, 14 kann die Position der jeweiligen Nocken bzw. Nockenlappen 16, 18 in Relation zu einer Kurbelwelle 20 unabhängig voneinander verändert werden. Derartige voneinander unabhängige Doppel-Nockenwellen mit variabler Stellung sind aus der zuvor genannten US 51 17 784 bekannt.
Ein an einem Antriebszahnrad 24 der Nockenwelle 12 positioniertes Schwungrad 22 weist eine Vielzahl von (hier nicht dargestellten) Zähnen auf. Die Zähne sind in Relation zu den Nocken 16 auf der Nockenwelle 12 in ihrer Position festgelegt. Ein herkömmlicher variabler Reluktanz-Sensor (VRS = variable reluctance sensor) 26 erfasst die Winkelrotation der Zähne auf dem Schwungrad 22, wenn die Nockenwelle 12 rotiert, und erzeugt ein repräsentatives variables Nockeneinstellungs-(VCT)/Zylinderidentifikations-(CID)Signal 28 (VCT = variable cam timing; CID = cylinder identification), welches an die elektronische Motorsteuerung 10 übermittelt wird. Das Schwungrad 30 ist auf gleiche Weise an einem Antriebszahnrad 32 der Nockenwelle 14 positioniert. Ein variabler Reluktanzsensor (VRS) 34 erfasst die Winkelrotation der Zähne an dem Schwungrad 30, wenn die Nockenwelle rotiert, und erzeugt ein repräsentatives VCT/CID-Signal 36, welches an die elektronische Motorsteuerung 10 übermittelt wird.
Die VCT-Regelstellglieder 38, 40 erhalten von der elektronischen Motorsteuerung 10 jeweils Positionssignale 42, 44 bezüglich der Position der Nockenwelle 12 bzw. 14. Diese Positionssignale 42, 44 zeigen einen Phasenwinkel der Nocken in Grad für die jeweilige Nockenwelle 12, 14 in Bezug auf einen voreingestellten Phasenwinkel an. Die Stellglieder 38, 40 erzeugen jeweils Steuersignale 46, 48 für die entsprechende Nockenwelle, welche der Kontrolle der Winkelposition der Nockenwellen 12, 14 in Relation zur Kurbelwelle 20 dienen. Die Positionssignale 42, 44 für die Nockenwellen 12, 14 wei sen vorzugsweise die Form eines Signals für das Tastverhältnis (duty cycle signal) auf, um die Empfindlichkeit gegenüber Spannungsschwankungen zu reduzieren. Ein Positionssensor 50 für die Kurbelwelle 20 (CPS = crankshaft position sensor) erzeugt ein CPS-Signal 52, welches die Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle 20 anzeigt. Ein Pedal-Positionssensor 54 erfasst die Position eines vom Fahrer betätigbaren Gaspedals und liefert ein entsprechendes Eingangssignal an die elektronische Motorsteuerung 10. Die elektronische Motorsteuerung 10 antwortet auf das Signal des Pedal-Positionssensors 54 und treibt ein geeignetes Stellglied 56 an, um die Position der (hier nicht dargestellten) Drosselklappe für den Lufteinlass einzustellen. Der Antrieb des Stellglieds 56 erfolgt dabei durch die elektronische Motorsteuerung 10 in Übereinstimmung mit einem Programm für die elektronische Drosselklappensteuerung (ETC = electronic throttle control). Folglich wird die Position der Drosselklappe ausschließlich auf Befehl der elektronischen Motorsteuerung 10 eingestellt. Es besteht somit keine direkte Verbindung zwischen dem Fahrer des Kraftfahrzeugs und der Drosselklappe, durch welche der Einlaß von Luft in das Ansaugrohr 58 des Motors ermöglicht wird. Die Drosselklappe kann daher unabhängig von der Position des Gaspedals eingestellt werden, wodurch eine hohe Ventilüberdeckung ermöglicht wird und Pumpverluste reduziert werden.
Der Graph in 2 zeigt einen Vergleich der Kalibrier- bzw. Justierwerte für die Ventilüberdeckung mittels elektronischer Drosselklappensteuerung (ETC) mit den entsprechenden Werten für den Fall, dass die Drosselklappe mit dem Gaspedal mechanisch verbunden ist. Der hohe, mittels ETC erreichbare Wert einer Ventilüberdeckung resultiert aus der Beseitigung einer Abhängigkeit, bei der das Drehmoment der Bewegung der Drosselklappe eins-zu-eins, d. h. proportional, folgen muss.
Dies führt zu einer verbesserten Kraftstoffökonomie und zu einem niedrigeren NO_x-Ausstoß.
Ein Temperatursensor 60 liefert ein Eingangssignal bezüglich der Temperatur der Luftladung an die elektronische Motorsteuerung 10, welches der Temperatur der in das Ansaugrohr 58 eintretenden Luftladung entspricht. Zur Messung des Luftmassenstroms in den Motor ist ein Messgerät 62 für den Luftmassenstrom vorgesehen. Ein weiterer Temperatursensor 64 liefert ein Eingangssignal für die Kühlmitteltemperatur des Motors an die elektronische Motorsteuerung 10, welches der Temperatur des Kühlmittels entspricht, das durch die Kühleinrichtung 66 des Motors zirkuliert. Zur Messung des Luftdrucks kann ein Luftdrucksensor innerhalb des Ansaugrohrs 58 angeordnet sein. Alternativ kann der Luftdruck auch mittels herkömmlicher Methoden ermittelt werden.
Die elektronische Motorsteuerung 10 beinhaltet einen Prozessor (CPU = central processing unit) 70, einen Zugriffsspeicher (RAM = random access memory) 72 zur temporären Datenspeicherung, einen Lesespeicher (ROM = read only memory) 74 zur Speicherung der Steuerprogramme, einen Erhaltungsspeicher (KAM = keep alive memory) 76 zur Speicherung der erlernten Werte, I/O-Anschlüsse (input/output ports) 78 mit herkömmlichen Analog/Digital- und Digital/Analogwandlern und einen konventionellen Datenbus 80. Die elektronische Motorsteuerung 10 nimmt verschiedene Eingangssignale auf und verarbeitet die Daten in Übereinstimmung mit einem Steuerprogramm. Das Steuerprogramm beinhaltet vorzugsweise eine Subroutine zur Nockenwellensteuerung, um eine angestrebte Einstellung der Nockenwellen 12, 14 in Relation zur Kurbelwelle 20 zu ermitteln. Das Steuerprogramm beinhaltet ferner eine Subroutine zur Berechnung des Auslastungsgrades, um separate Korrektursignale zur jeweiligen Aktivierung der Stell glieder 38 und 40 zu erzeugen. Hierdurch wird die Einstellung der jeweiligen Nockenwelle 12 bzw. 14 in Richtung des angestrebten Verhältnisses zur Kurbelwelle 20 korrigiert, deren Position aus dem CPS-Signal 52 bestimmt wird. Das Steuerprogramm der elektronischen Motorsteuerung 10 liefert darüber hinaus ein ausgehendes Steuersignal 82 an die Kraftstoffsteuerung 84, um die Menge an Kraftstoff zu steuern, die durch Einspritzvorrichtungen in den Motor eingespritzt wird. Das Steuerprogramm der elektronischen Motorsteuerung 10 liefert ferner ein ausgehendes Steuersignal 86 an die Zündungssteuerung 88, um die Einstellung der Zündung des Luft/Kraftstoffgemisches innerhalb der Verbrennungskammer des Motors zu steuern.
Die elektronische Motorsteuerung 10 ermittelt mittels einer Software den Phasenwinkel des Schließzustands des Einlassventils (IVC = intake valve closing), die Ventilüberdeckung (OL) über den Betriebsbereich der Motordrehzahl und das indizierte Drehmoment. Die Software erzeugt ferner Positionssignale 42, 44 für die Nockenwellen 12, 14 als Funktion von IVC und OL. Die elektronische Motorsteuerung 10 bestimmt ferner Werte der Zündeinstellung für die Stabilitätsgrenze und die Optimalleistung jeweils für MBT (Zündeinstellung für das maximale beste Drehmoment) und BDL (Borderline-Zündeinstellung). Die elektronische Motorsteuerung 10 erzeugt ferner entweder mittels des MBT-Wertes oder mittels des BDL-Wertes das Steuersignal 86 für die Zündeinstellung.
Die Routine zur Zündeinstellung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in 4 dargestellt. Die einzelnen in 4 dargestellten Schritte, die durch Blöcke innerhalb eines Flussdiagramms symbolisiert sind, werden durch die elektronische Motorsteuerung 10 vorzugsweise in einer Hintergrundschleife durchgeführt. Die Routine zur Zündeinstellung be stimmt in Schritt 100 des dargestellten Flussdiagramms das vom Fahrzeugführer angestrebte indizierte Drehmoment des Motors. Das indizierte Drehmoment entspricht dem gesamten am oberen Ende des Kolbens erzeugten Drehmoment. Es kann beispielsweise mittels der folgenden Gleichung berechnet werden: angestrebtes indiziertes Drehmoment = angestrebtes Bremsmoment + Reibungsmoment
Das angestrebte Bremsmoment wird vorzugsweise einer ROM-basierten Kalibrierungsverweistabelle D als Funktion der Motordrehzahl (n) und der Gaspedalposition (pp) entnommen, wie durch die folgende Gleichung zum Ausdruck kommt: angestrebtes Bremsmoment = TabelleD(n, pp).
Das Reibungsmoment kann aus einer Kalibrierungstabelle E des ROM als Funktion der Motordrehzahl (n) und der Luftladung (Luft_ldg) plus der Modell-Begleitverluste entnommen werden, wie durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird: Reibungsmoment = TabelleE(n, Luftldg) + Begleitverlust
In einem Schritt 102 wird das indizierte Spitzendrehmoment einer ROM-basierten Kalibrierungs-Verweistabelle F entnommen, welche wie weiter unten dargestellt für eine gegebene Luftladungstemperatur (act) und einen gegebenen Luftdruck (bp) modifiziert ist. Indiziertes Spitzendrehmoment = TabelleF(n)·bp/29,92·sqrt(560/(act + 460)), wobei TabelleF hierbei eine Kalibierungstabelle des gemessenen indizierten Spitzendrehmoments unter Standardtemperatur 37,8°C (100°F) und Standarddruck 1013 mbar (29,92 inch Hg) bei den für die Leistung (OP) optimalen Nockeneinstellungen ist.
In einem Schritt 104 wird das angestrebte indizierte Drehmoment als ein Prozentsatz des verfügbaren indizierten Spitzendrehmoments berechnet: Angestrebtes indiziertes Spitzendrehmoment[%] = angestrebtes indiziertes Drehmoment/indiziertes Spitzendrehmoment
Die in Bezug auf Kraftstoffökonomie und Immissionswerte günstigste Justierung der Zündeinstellung wird in ROM-basierte Kalibrierungsverweistabellen eingegeben, welche als Plantabellen der Zündeinstellung für die Stabilitätsgrenze (SL) bezeichnet werden. Diese Justierung wird häufig durch die Stabilität der Verbrennung limitiert, wobei diese Grenzen nicht nur auf Meereshöhe, die der Justierung üblicherweise zugrundegelegt wird, sondern auch in großer Höhe erfasst werden müssen.
In einem Schritt 106 erfolgt die Bestimmung eines Wertes der Zündeinstellung für MBT in Grad vor dem oberen Totpunkt (degrees BTDC = degrees before Top Dead Center) für die aktuelle Motordrehzahl und die aktuelle Last (load) aus einer SL-Kalibrierungstabelle 6. Die Tabelle 6 enthält MBT-Kalibrierungswerte für die Stabilitätsgrenze als Funktion der Last über den Betriebsbereich der Motordrehzahl. In Schritt 106 wird weiterhin ein Wert der Zündeinstellung für MBT in Grad aus einer OP-Kalibrierungstabelle 7 für die aktuelle Motordrehzahl und die aktuelle Last entnommen. Tabelle 7 enthält MBT-Kalibrierungswerte für die Optimalleistung, welche ebenfalls eine Funktion der Last über den Betriebsbe reich der Motordrehzahl sind. In einem Schritt 108 werden die Werte der Zündeinstellung für BDL jeweils einer ROM-basierten Kalibrierungstabelle 8 für die Stabilitätsgrenze und einer ROM-basierten Kalibrierungstabelle 9 für die Optimalleistung entnommen. Diese Tabellen enthalten Werte der Zündeinstellung für BDL als Funktion der Motordrehzahl und der Last. Die Last ist das normalisierte Gewicht der Luft in Pfund pro Zylinderfüllung und kann wie folgt ausgedrückt werden: Last = Luftladung(lbs/Zylinderfüllung)/(0,0027·Verdrängung(L)/Anzahl der Zylinder)
In einem Schritt 110 wird ein Leistungsindex (PI) aus einer ROM-basierten Verweistabelle 10 entnommen, welche in Übereinstimmung mit dem Graphen in 3 Werte von 0 bis 1 enthält. Der Leistungsindex entspricht den entsprechenden Wünschen des Fahrer des Fahrzeugs in Bezug auf Ökonomie oder Leistung. Er ergibt sich aus einer Funktion des vom Fahrer angeforderten verfügbaren indizierten Drehmoments in Prozent, welches in Schritt 104 berechnet wurde. Fordert der Fahrer weniger als annähernd 80 Prozent des verfügbaren indizierten Spitzendrehmoments ab, so ergibt sich hieraus ein Leistungsindex von 0, wobei dieser Wert einem Wunsch nach ökonomischem Betrieb entspricht. Bei einer Abfrage von etwa 80 bis 90 Prozent des verfügbaren indizierten Spitzendrehmoments wird ein Leistungsindex zwischen annähernd 0 und 1 erzeugt. Oberhalb von ungefähr 90 Prozent erreicht der Leistungsindex den Wert 1.
In einem Schritt 112 werden MBT und BDL berechnet. Hierbei wird der Leistungsindex aus Schritt 110 herangezogen, um zwischen den Werten aus den MBT-Tabellen (Tabelle 6 und Tabelle 7) und den BDL-Tabellen (Tabelle 8 und Tabelle 9) zu interpolieren. Das maximale beste Drehmoment (MBT) kann beispielsweise entsprechend der folgenden Gleichung berechnet werden: SLMBT = Tabelle 6(n, Last) OPMBT = Tabelle 7(n, Last) MBT = PI·OPMBT + (1 – PI)·SLMBT
Die Borderline-Zündeinstellung (BDL) wird in ähnlicher Weise wie die MBT-Zündeinstellung unter Standardbedingungen definiert. Ebenfalls analog ist die Formel zur Interpolation gegen PI. SLBDL = Tabelle 8(n, Last) OPBDL = Tabelle 9(n, Last) BDL = PI·OPBDL + (1 – PI)·SLBDL
Die Zündeinstellung entspricht im Allgemeinen dem niedrigeren Wert des BDL- und des MBT-Timings. Zündeinstellung = Min(BDL, MBT)
MBT und BDL müssen unter Berücksichtigung der Ventileinstellung berechnet und variiert werden. Bei der vorgeschlagenen Kalibrierungsmethodik werden Tabelle 6 und Tabelle 8 mit dem Schließzustand des Einlassventils (IVC) für die Stabilitätsgrenze (SL) und der Ventilüberdeckung (OL) in Verbindung mit der Tabelle 1 und der Tabelle 2 kalibriert. Tabelle 1 enthält die SL-IVC-Kalibrierungswerte als Funktion des abgefragten indizierten Drehmoments über den Betriebsbereich der Motordrehzahl. Tabelle 2 enthält die SL-OL-Kalibrierungswerte, die ebenfalls eine Funktion des abgefragten indizierten Drehmoments über den Betriebsbereich der Motordrehzahl darstellen. Wenn ein Techniker bei einem vorgegebenen induzierten Drehmoment die optimalen Werte für die SL-Ventileinstellung von einem Dynamometer abliest, ergeben sich gleichzeitig die Werte für die MBT-Zündeinstellung. Diese werden in Tabelle 6 gegen die ermittelte Last eingetragen. Tabelle 7 und Tabelle 9 können entsprechend bei optimalen IVC- und OL-Bedingungen für Tabelle 3 und Tabelle 4 kalibriert bzw. justiert werden, wobei Tabelle 3 und Tabelle 4 die Ventileinstellungen für die Optimalleistung (OP) enthalten. Diese Tabellen enthalten die IVC- und OL-Werte für die Optimalleistung (OP) als Funktion der Motordrehzahl. Die OP-Einstellungen sind zwar lediglich als Funktion der Motordrehzahl beschrieben, werden jedoch bei weit geöffneter Drosselklappe in jeder Höhe verwendet, wobei in größeren Höhen dabei die Last geringer sein wird. Die MBT- und BDL-Zündeinstellung ist eine Funktion erster Ordnung der Last, so dass auch Tabelle 6, Tabelle 7, Tabelle 8 und Tabelle 9 eine Funktion der Last sind.
Für die Zündeinstellung wird die Last verwendet, weil es für die Nockeneinstellung wichtig ist, das angestrebte Drehmoment und das angestrebte prozentuale Spitzendrehmoment für die Steuerung der Vorrichtungen zur Nockeneinstellung zu verwenden. Dies hängt mit der Dynamik der Motorsteuerung zusammen. Die erste Gegebenheit, die von der Steuerung erkannt wird, ist die Position des Gaspedals. Hieraus wird ein angestrebtes Drehmoment und ein angestrebtes Spitzendrehmoment in Prozent berechnet. Die Stellglieder für die Nockeneinstellung bewegen sich relativ langsam, und die Variablen bezüglich des Drehmoments werden dazu verwendet, diese Stellglieder in die richtige Richtung zu bewegen. Das Stellglied für die Zündeinstellung bewegt sich dagegen sehr schnell. Daher sind das angestrebte Drehmoment oder die Position des Gaspedals zur Zeit der Zündung nicht von so großer Bedeu tung. Um die Genauigkeit sicherzustellen, basiert die Zündeinstellung auf der Last. Die Last wird mittels eines Meßgerätes für den Luftmassenstrom berechnet und stellt eine genaue Abschätzung der Luftladung im Zylinder dar. In Verbindung mit einer Änderung der Nockeneinstellung kann der Luftstrom möglicherweise 0,5 Sekunden oder mehr benötigen, bis das Gleichgewicht erreicht ist. Da während dieser Zeit zahlreiche Verbrennungsereignisse stattfinden ist es wünschenswert, die Zündung bei optimalen MBT- oder BDL-Zündeinstellungen einzustellen. Unter stationären Bedingungen findet daher eine eins-zu-eins, d. h. identische, Aufzeichnung von einer Variablen zur anderen statt, und die Zündeinstellung ändert sich parallel mit der Nockeneinstellung. Der Grund hierfür liegt darin, dass die Einstellwerte für die Nockeneinstellung und die Zündeinstellung im ROM jeweils als Funktionen des angestrebten indizierten Drehmoments und der Last gespeichert sind. Während der Übergänge verzögert sich jedenfalls das angestrebte indizierte Drehmoment, so dass die Darstellung der Zündeinstellung als Funktion der Last zu einem Ausgleich der aktuellen Last führt, die nicht der angestrebten Last unter stationären Bedingungen entspricht.

10: elektronische Motorsteuerung (EEC)
12: Nockenwelle
14: Nockenwelle
16: Nocken
18: Nocken
20: Kurbelwelle
22: Schwungrad
24: Antriebszahnrad
26: Reluktanz-Sensor (VRS)
28: VCT/CID-Signal
30: Schwungrad
32: Antriebsrad
34: Reluktanz-Sensor (VRS)
36: VCT/CID-Signal
38: Stellglied (VCT-Regelstellglied)
40: Stellglied (VCT-Regelstellglied)
42: Positionssignal
44: Positionssignal
46: Steuersignal
48: Steuersignal
50: Positionssensor
52: CPS-Signal
54: Pedal-Positionssensor
56: Stellglied (Drosselklappenstelleinrichtung)
58: Ausgangsrohr
60: Temperatursensor
62: Meßgerät
64: Temperatursensor
66: Kühleinrichtung
70: Prozessor (CPU)
72: Zugriffsspeicher (RAM)
74: Lesespeicher (ROM)
76: Erhaltungsspeicher (KAM)
78: I/O-Anschlüsse
80: Datenbus
82: Steuersignal
84: Kraftstoffsteuerung
86: Steuersignal
88: Zündungssteuerung
100–116: Blöcke

Claims

Verfahren zur Steuerung der Zündeinstellung einer Brennkraftmaschine bzw. eines Motors, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Bestimmung von Werten der Zündeinstellung für die Stabilitätsgrenze als Funktion der Motordrehzahl und der Last, Bestimmung eines Wertes der Zündeinstellung für die Optimalleistung als Funktion der Motordrehzahl und der Last, Bestimmung eines Wertes eines Leistungsindex als Funktion des Prozentsatzes des verfügbaren indizierten Spitzendrehmoments des Motors, um einem abgefragten indizierten Drehmoment zu entsprechen und Bestimmung eines Wertes der Zündeinstellung, welcher auf dem Wert des Leistungsindex, dem Wert der Zündeinstellung für die Stabilitätsgrenze und dem Wert der Zündeinstellung für die Optimalleistung basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert der Zündeinstellung der maximalen Zündeinstellung für das optimale Drehmoment entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert der Zündeinstellung ein Wert für eine Borderline-Zündeinstellung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Schritte: Bestimmung von zweiten Werten der Zündeinstellung für die Stabilitätsgrenze als Funktion der Motordrehzahl und der Last, Bestimmung von zweiten Werten der Zündeinstellung für die Optimalleistung als Funktion der Motordrehzahl und der Last und Bestimmung eines zweiten Wertes der Zündeinstellung, welcher auf dem Wert des Leistungsindex, dem zweiten Wert der Zündeinstellung für die Stabilitätsgrenze und dem zweiten Wert der Zündeinstellung für die Optimalleistung basiert.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert der Zündeinstellung der maximalen Zündeinstellung für das optimale Drehmoment entspricht und der zweite Wert der Zündeinstellung ein Wert für die Borderline-Zündeinstellung ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Minimalwert für die maximale Zündeinstellung für das optimale Drehmoment und der Wert für die Borderline-Zündeinstellung ausgewählt werden, um die Zündeinstellung des Motors zu steuern.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Schritte: Bestimmung eines angestrebten Bremsmoments des Motors als Funktion der Motordrehzahl und der Position des Gaspedals, Berechnung eines angestrebten indizierten Drehmoments des Motors aus dem angestrebten Bremsmoment des Motors und dem Reibungsmoment des Motors, Berechnung eines verfügbaren indizierten Spitzendrehmoments des Motors als Funktion der Motordrehzahl, der Temperatur der Luftladung sowie des Luftdruckes und Berechnung des Prozentsatzes des verfügbaren indizierten Spitzendrehmoments des Motors, um dem angestrebten indizierten Drehmoment des Motors zu entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Schritte: Bestimmung eines angestrebten Bremsmoments des Motors als Funktion der Motordrehzahl und der Position des Gaspedals, Berechnung eines angestrebten indizierten Drehmoments des Motors aus dem angestrebten Bremsmoment und dem Reibungsmoment des Motors, Berechnung eines verfügbaren indizierten Spitzendrehmoments des Motors als Funktion der Motordrehzahl, der Temperatur der Luftladung sowie des Luftdrucks und Berechnung des Prozentsatzes des verfügbaren indizierten Spitzendrehmoments des Motors, um dem angestrebten indizierten Drehmoment zu entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert der Zündeinstellung der maximalen Zündeinstellung für das optimale Drehmoment entspricht und der zweite Wert der Zündeinstellung ein Wert für die Borderline-Zündeinstellung ist.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Minimalwert für die maximale Zündeinstellung für das optimale Drehmoment und der Wert für die Borderline-Zündeinstellung ausgewählt werden, um die Zündeinstellung des Motors zu steuern.
Anordnung zur Steuerung der Zündeinstellung eines Motors, gekennzeichnet durch eine erste Kalibrierungstabelle mit gespeicherten Werten für die Zündeinstellung für die Stabilitätsgrenze als Funktion der Motordrehzahl und der Last, eine zweite Kalibrierungstabelle mit gespeicherten Werten für die Zündeinstellung für die Optimalleistung als Funktion der Motordrehzahl und der Last, Computerbauteile zur Bestimmung eines Wertes für den Leistungsindex als Funktion des Prozentsatzes des verfügbaren indizierten Spitzendrehmoments des Motors, um einem abgefragten induzierten Drehmoment zu entsprechen, wobei die Computerbauteile darüber hinaus zur Bestimmung eines Wertes der Zündeinstellung ausgebildet sind, welcher auf dem Wert des Leistungsindex, einem Wert der Zündeinstellung für die Stabilitätsgrenze und einem Wert der Zündeinstellung für die Optimalleistung basiert.
Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Kalibrierungstabelle jeweils Werte für die maximale Zündeinstellung für das optimale Drehmoment enthalten.
Anordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Kalibrierungstabelle jeweils Werte für die Borderline-Zündeinstellung enthalten.
Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Kalibrierungstabelle mit gespeicherten zweiten Werten für die Zündeinstellung für die Stabilitätsgrenze als Funktion der Motordrehzahl und der Last vorgesehen ist, dass eine vierte Kalibrierungstabelle mit gespeicherten zweiten Werten für die Zündeinstellung für die Optimalleistung als Funktion der Motordrehzahl und der Last vorgesehen ist und dass die Computerbauteile darüber hinaus zur Bestimmung eines zweiten Wertes der Zündeinstellung ausgebildet sind, welcher auf dem Wert für den Leistungsindex, dem zweiten Wert der Zündeinstellung für die Stabilitätsgrenze und dem zweiten Wert der Zündeinstellung für die Optimalleistung basiert.
Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Kalibrierungstabelle jeweils Werte für die maximale Zündeinstellung für das optimale Drehmoment und die vierte und fünfte Kalibrierungstabelle jeweils Werte für die Borderline-Zündeinstellung enthalten.
Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Minimalwert für die maximale Zündeinstellung für das optimale Drehmoment und der Wert für die Borderline-Zündeinstellung ausgewählt werden, um die Zündeinstellung des Motors zu steuern.
Anordnung zur Steuerung der Zündeinstellung eines Motors, dadurch gekennzeichnet, dass ein Speichermedium in einem Computer vorgesehen ist, welches ein Computerprogramm zur Steuerung der Zündeinstellung eines Motors enthält, wobei das Speichermedium Werte der Zündeinstellung für die Stabilitätsgrenze als Funktion der Motordrehzahl und der Last bestimmt und wobei das Speichermedium Codierungen zur Bestimmung eines Wertes der Zündeinstellung für die Optimalleistung als Funktion der Motordrehzahl und der Last, Codierungen zur Bestimmung eines Wertes des Leistungsindex als Funktion des Prozentsatzes des verfügbaren indizierten Spitzendrehmoments des Motors, um ein abgefragtes indiziertes Drehmoment zu erhalten, und ferner Codierungen zur Bestimmung eines ersten Wertes der Zündeinstellung basierend auf dem Wert des Leistungsindex, dem Wert der Zündeinstellung für die Stabilitätsgrenze und dem Wert der Zündeinstellung für die Optimalleistung enthält.
Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass Codierungen zur Bestimmung von zweiten Werten der Zündeinstellung für die Stabilitätsgrenze als Funktion der Motordrehzahl und der Last, Codierungen zur Bestimmung von zweiten Werten der Zündeinstellung für die Optimalleistung als Funktion der Motordrehzahl und der Last und Codierungen zur Bestimmung eines zweiten Wertes der Zündeinstellung, welcher auf dem Wert des Leistungsindex, dem zweiten Wert der Zündeinstellung für die Stabilitätsgrenze und dem zweiten Wert der Zündeinstellung für die Optimalleistung basiert, vorgesehen sind.
Anordnung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass Codierungen zur Auswahl des geringeren der ersten und zweiten Werte der Zündeinstellung vorgesehen sind, um die Zündung des Motors zu steuern.
Anordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass Codierungen zur Bestimmung eines angestrebten Bremsmoments des Motors als Funktion der Motordrehzahl und der Position des Gaspedals, Codierungen zur Berechnung eines angestrebten indizierten Drehmoments des Motors aus dem angestrebten Bremsmoment des Motors und dem Reibungsmoment des Motors, Codierun gen zur Berechnung eines verfügbaren indizierten Spitzendrehmoments des Motors als Funktion der Motordrehzahl, der Temperatur der Luftladung sowie des Luftdruckes und Codierungen zur Berechnung des Prozentsatzes des verfügbaren indizierten Spitzendrehmoments des Motors, um dem angestrebten indizierten Drehmoment des Motors zu entsprechen, vorgesehen sind.