DE19651238C2 - Einrichtung Bestimmung des Zündwinkels einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Stand der Technik

Aus BOSCH Technische Unterrichtung, Kombiniertes Zünd- und Benzineinspritzsystem MOTRONIC (1 987 722 011, KH/VDT-09.85-De) sind bereits Steuergeräte zur elektronischen Zündungssteuerung bekannt. Das Steuergerät bestimmt zwischen zwei Zündvorgängen aus den Informationen Last und Drehzahl, Temperatur und Drosselklappenstellung die Steuergrößen, wie Zündwinkel und Schließwinkel. Hierbei werden die Steuergrößen anhand von abgespeicherten Kennfeldern bestimmt. Das Kennfeld zur Bestimmung des Zündwinkels wird durch Versuche auf einem Motorprüfstand ermittelt, im Fahrzeug nach den vorgebbaren Kriterien wie Kraftstoffverbrauch, Abgas und Fahrverhalten optimiert und anschließend gespeichert. Damit ist ein schnelles Anpassen an jeden Betriebszustand und ein gutes Leistungs-, Verbrauchs- und Abgasverhalten möglich. Das aus dem Stand der Technik bekannte Steuergerät enthält einen Mikrocomputer, welcher aus den Betriebsparametern die Steuergrößen bestimmt, indem er den Zündwinkel aus dem Kennfeld entnimmt. Der Kennfeldzündwinkel läßt sich weiterhin an verschiedene Betriebsbedingungen anpassen. So läßt sich zum Beispiel im Leerlauf die Zündung auf günstige Abgaswerte, einwandfreien Rundlauf und geringen Verbrauch einstellen, während im Teillastbereich das Fahrverhalten und der Kraftstoffverbrauch im Vordergrund stehen. Bei Vollast liegt der Schwerpunkt auf maximalem Drehmoment unter Vermeidung von klopfendem Betrieb. Durch die Möglichkeit, den Zündwinkel entsprechend logischer Verknüpfung verschiedener Signale zu verändern, läßt sich der Zündwinkel individuell an jeden Betriebszustand des Motors anpassen. So trägt man den spezifischen Anforderungen des Motors in hohem Maße Rechnung, zum Beispiel für die besondere Betriebszustände, Start, Leerlauf, Schub und Vollast. Abhängig von verschiedenen Schaltsignalen ist der jeweilige Zündwinkel so um einen beliebigen Wert verschiebbar.

In der Druckschrift DE 36 35 963 A1 wird ein Verfahren und eine Einrichtung zum Regeln des Zündzeitpunktes beschrieben, die ein Klopfen der Brennkraftmaschine unterdrückt, wobei ein lernendes Regelverfahren verwendet wird. Es wird ein anhand eines Kennfeldes ermittelter Basiszündzeitpunkt nach einem aufgetretenen Klopfen um einen Verzögerungswinkel korrigiert, so dass auf diese Weise ein Maschinenklopfen vermieden wird. Dieser Verzögerungswinkel wird gelernt, wobei der Verzögerungswinkel für jeden Zylinder von dem Mikroprozessor gerechnet und dann für den jeweiligen Betriebsbereich als Lernwert abgespeichert wird. Bei einem erneuten Betrieb der Brennkraftmaschine in diesem Betriebsbereich wird der abgespeicherte Verzögerungswinkel ausgegeben.

In der Druckschrift DE 42 32 974 A1 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, bei welcher das Ist-Drehmoment sowohl durch Veränderung der Luftzufuhr als auch durch Veränderung des Zündwinkels unter Verwendung einer Rückkopplung eingestellt wird. Dabei wird die Drehmomentenabweichung zwischen dem Soll-Drehmoment und dem normierten Ist-Drehmoment integriert. Mit dem Integrationswert wird dann das Soll-Drehmoment modifiziert.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Bestimmung des Zündwinkels in Brennkraftmaschinen hat demgegenüber die Aufgabe, eine noch bessere Anpassung an die Anforderungen der Brennkraftmaschine zu gewährleisten. Dazu werden in die bereits bekannte Zündwinkelberechnung zusätzlich Momenteneingriffe eingerechnet. Die bisher realisierte und im Steuergerät integrierte Zündwinkelbestimmung kann beibehalten werden, so daß nur durch das zusätzliche Integrieren einer Momentenschnittstelle eine einfache und damit kostengünstige Optimierung der Zündwinkelbestimmung gegeben ist.

Durch die in den Unteransprüchen angeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Zündeinrichtung möglich. Das Einfügen einer Begrenzungsstufe für den Zündwinkel, die eine Verstellung des Zündwinkels nicht über einen Basiszündwinkel hinaus zuläßt, stellt sicher, daß der Zündwinkel der Klopfregelung und damit die Klopfgrenze nicht überschritten wird. Durch eine Begrenzungsstufe für den optimierten Zündwinkel auf einen zulässigen Maximal- beziehungsweise Minimalzündwinkel, wird sichergestellt, daß keine unkontrollierten Zündwinkelsprünge auftreten.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Anordnung zur Durchführung der Zündwinkelanpassung, unter Zurhilfenahme einer Momentenkoordination und

Fig. 2 eine Anordnung zur Zündwinkelanpassung unter Zurhilfenahme einer Zündwinkelwirkungsgradoptimierung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt eine Anordnung zur Zündwinkelbestimmung mittels Momentenkoordination über den Zündwinkelpfad. Hierbei wird im Steuergerät in einer ersten Bearbeitungsebene 10 der Kennfeldzündwinkel ZW(KF) anhand der ermittelten Betriebsparameter der Brennkraftmaschine bestimmt, wie dies bereits ausführlich im Stand der Technik erläutert ist. Nach der Zündwinkelbestimmung ZW(KF) wird die von der Klopfregelung KR bestimmte additive Korrekturgröße des Zündwinkels in den Kennfeldzündwinkel ZW(KF) eingerechnet. Üblicherweise gelangt dann dieser Basiszündwinkel ZW(base) als Steuergröße zur Ausgabe an die entsprechende Stelleinheit beipielsweise an die Endstufe im Primärkreis einer Zündspule zum Schalten des Zündspulenladestromes. Diese einzelnen Funktionen zur Bestimmung des Basiszündwinkels sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt und sollen im einzelnen nicht nochmals erläutert werden. Dieser Basiszündwinkel ZW(base) ist der Eingang an eine Sollmomentenschnittstelle 11, welche als Ausgang den Sollzündwinkel ZW(soll) liefert. In der Sollmomentenschnittstelle 11 wird der Basiszündwinkel unter dem Gesichtspunkt des vom Motor geforderten Momentes beaufschlagt, dabei kann sowohl eine Rücknahme des Basiszündwinkels nach spät und damit eine Momentenreduzierung bewirkt werden oder eine Vorverstellung nach früh und damit eine Momentenerhöhung bewirkt werden. Letztendlich wird der Basiszündwinkel in der Sollmomentenschnittstelle ganz gezielt an die konkreten Anforderungen der Brennkraftmaschine angepaßt. Der Ausgang der Sollmomentenschnittstelle 11 ist ebenso wie der Basiszündwinkel ZW(base) an eine Begrenzungsstufe 12 geführt. Die Begrenzungsstufe 12 stellt sicher, daß der von der Sollmomentenschnittstelle ausgegebenen Sollzündwinkel ZW(soll) den durch die Klopfregelung vorgegebenen Zündwinkelwert, welcher noch einen klopffreien Betrieb sicherstellt, nicht überschreitet, so daß der Zündwinkel nicht über die Klopfgrenze hinaus verstellt wird. Der Ausgang der Begrenzungsstufe 12 ist an eine weitere Begrenzungsstufe 13 geführt. Diese weitere Begrenzungsstufe 13 stellt sicher, daß der Zündwinkel nicht einen zulässigen Maximal - beziehungsweise Minimalzündwinkel über - beziehungsweise unterschreitet. Die weitere Begrenzungsstufe 13 gibt letztendlich den ZW(out) zur Ansteuerung der Zündendstufe aus. Mit dieser Einrichtung ist auf einfache Art eine Möglichkeit geschaffen, die herkömmliche Zündwinkelbestimmung durch Einfügen einer Sollmomentenschnittstelle zwischen der bekannten Anordnung zu Bestimmung des Zündwinkels und der Zündwinkelangabe, den Betrieb der Brennkraftmaschine entsprechend den aktuellen Drehmomentenanforderungen zu steuern.

Fig. 2 zeigt eine weitere Möglichkeit der Zündwinkeloptimierung. Die Zündwinkeloptimierung erfolgt in diesem Beispiel nicht auf der Momentenebene sondern es werden die Zündwinkelwirkungsgrade ermittelt und optimiert. So wird zunächst, wie im Stand der Technik bereits hinreichend bekannt und auch zu Fig. 1 beschrieben, der Basiszündwinkel ZW(base) ermittelt. In einer ersten Bearbeitungsstufe 21 wird der Basiszündwinkel ZW(base) in seinen Zündwinkelwirkungsgrad eta(base) umgerechnet. Der Ausgang der Bearbeitungsstufe 21 ist an einen Summationspunkt 22 geführt, an welchen auch der Ausgang einer Wirkungsgradbestimmungsstufe 23 geführt ist. Diese Wirkungsgradbestimmungsstufe berechnet einen Wert Δeta(ZW), welcher den Wirkungsgrad des Basiszündwinkels additiv beaufschlagt wird. Diese Wirkungsgradbestimmungsstufe 23 bestimmt anhand von Anforderungen an die Brennkraftmaschine die Korrekturgröße Δeta(ZW). Dabei werden beispielsweise Funktionen, die nicht in den Grundzündwinkel ZW(base) eingerechnet werden, bei denen es aber aus physikalischen Gründen sinnvoll erscheint, sie zu berücksichtigen, in Form der Korrekturgröße Δeta(ZW) berechnet. So kann eine entsprechende Optimierung des Zündwinkelwirkungsgrades in der Wirkungsgradbestimmungsstufe 23 beispielsweise bei der Antiruckelfunktion erfolgen. Anschließend wird in einer Summationsstufe 22 der Basiswirkungsgrad mit der Korrekturgröße Δeta(ZW) additiv beaufschlagt. Der Ausgang der Summationsstufe 22 liegt an einer Auswahlstufe 26 an. Alternativ kann zu der Beaufschlagung des Wirkungsgrades eta(base) mit einer Korrekturgröße Δeta(ZW) auch eine Anpassung des Wirkungsgrades über weitere Funktionen wie zum Beispiel über einen Getriebeeingriff erfolgen. Der Basiswirkungsgrad eta(base) wird nach der Ausgabe aus der Bearbeitungsstufe 21 auch an eine Wirkungsgradoptimierungsstufe 24 beispielsweise zur Beeinflussung des Getriebeeingriffs geleitet. Der Wirkungsgradbasiswert eta(base) wird optimiert und als Wirkungsgradsollwert eta(soll) die Auswahlstufe 26 geleitet. Je nach vorgebbarer Anforderung an den Betrieb der Brennkraftmaschine wird dann entweder der additiv optimierte Zündwinkelwirkungsgrad oder der von weiteren Parametern abhängig optimierte Wirkungsgrad an eine Übertragungsstufe 25 ausgegeben, die den Wirkungsgradsollwert eta(soll) in einen Sollzündwinkel ZW(soll) zurücküberträgt.

Mit den vorgeschlagenen Einrichtungen zur Bestimmung des Zündwinkels kann auf die aktuellen Anforderungen an den Betrieb der Brennkraftmaschine sehr gut eingegangen werden, ohne daß die bereits vorhandene Zündwinkelfunktion geändert werden muß.

Claims (4)

1. Einrichtung Bestimmung des Zündwinkels einer Brennkraftmaschine mit einer ersten Bearbeitungsebene (10) zur Bestimmung des Zündwinkels (ZW(KF)) anhand von abgespeicherten Kennfeldern aufgrund der erfaßten Parameter der Brennkraftmaschine, mit einer Klopfregelung (KL) zur Bestimmung einer additiven Zündwinkelverstellung (ΔZW), die zur Bestimmung eines Basiszündwinkels (ZW(base)) auf den Kennfeldzündwinkel (ZW(KF)) aufschlagbar ist, mit einer Sollmomentenschnittstelle (11), welcher der Basiszündwinkel (ZW(base)) zugeführt ist und die an ihrem Ausgang einen momentenoptimierten Sollzündwinkel (ZW(soll)) liefert, wobei der momentenoptimierte Sollzündwinkel an mindestens eine nachgeordneten Begrenzungsstufe (12, 13) geführt ist, die den Sollzündwinkel (ZW(soll)) auf einen für den Betrieb der Brennkraftmaschine zulässigen Werte begrenzt, so daß am Ausgang der mindesten einen Begrenzungsstufe (12, 13) der Ausgangszündwinkel (ZW(out)) zur Verfügung steht.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Begrenzungsstufe (12) den Sollzündwinkel (ZW(soll)) auf einen von der Klopfregelung bestimmbaren Zündwinkelwert, bei dem kein Klopfen auftritt, begrenzt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Begrenzungsstufe (13) den durch die Sollmomentenstufe (11) optimierten Sollzündwinkel (ZW(soll)) auf eine maximal zulässige und eine minimal zulässige Änderung des Zündwinkels begrenzt ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kennfeldzündwinkel in den Zündwinkelwirkungsgrad umgerechnet wird und daß dieser Kennfeldwirkungsgrad an die geforderten Wirkungsgradbedingungen der Brennkraftmaschine angepaßt wird und anschließend der Sollwirkungsgrad wieder in den Zündwinkel übertragen wird.