DE3138102A1

DE3138102A1 - Verfahren zur steuerung der zuendpunkteinstellung einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3138102A1
Application number: DE19813138102
Authority: DE
Inventors: Hideo Miyagi; Masaomi Nagase; Jiro Okazaki Aichi Nakano; Hironobu Toyota Aichi Ono
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1980-09-25
Filing date: 1981-09-24
Publication date: 1982-04-15
Also published as: JPS6410663B2; DE3138102C2; US4442813A; JPS5759057A

Description

Toyota Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Toyota-shi, Japan

Verfahren zur Steuerung der Zündpunkteinstellung einer

Brennkraftmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung der Zündeinstellung einer Brennkraftmaschine.

Bei einem bPkannten Zündpunkteinstellungs-Steuersystem für eine Brennkraftmaschine wird die Zündpunkteinstellung dadurch gesteuert, daß Maschinenparameter ermittelt werden, die die Betriebszustände der Brennkraftmaschine darstellen, nämlich beispielsweise die Maschinendrehzahl, die Ansaugluft-Durchflußleistung oder der pneumatische Druck in dem Ansaugrohr ermittelt wird, um damit die Zündpunkteinstellung zu berechnen, und der Befehl zum Zünden an dem berechneten Zündzeitpunkt abgegeben wird. Da die Maschinenparameter wie die Drehzahl usw. große Änderungen zeigen, wenn die Maschine angelassen wird oder bis nach dem Anlassen eine vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist, wird bei dem System dieser Art die Zündpunkteinstellunghäufig zwangsweise auf einen vorbestimmten konstanten Wert

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^T/1 R

Dresdner Bank (München) KIo. 3939 844

Posischeck (München) Kto 670-43-804

DE 1559 festgelegt. "S"

Wenn jedoch während dieser Festlegung der Zündpunktein*- stellung auf einen vorbestimmten Wert die Drehzahl der Maschine stark gesteigert wird, wird die Zeitdauer zum Speisen der Zündspule mit dem elektrischen Strom so kurz, daß keine ausreichende Zündfunkenenergie erzielt wird, so · daß Fehlzündungen entstehen, oder es wird die Zeitdauer der Unterbrechung des Stromflusses der Zündspule so kurz, daß die Zündspule übermäßig erwärmt wird und häufig ein Leistungstransistor zur Steuerung des Primärstroms der Zündspule durch die Wärme zerstört wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung der Zündpunkteinstellung einer Brennkraftmaschine zu schaffen, mit dem selbst dann, wenn durch Durchgehen während des Anlassens oder unmittelbar nach dem Anlassen die Drehzahl der Maschine plötzlich ansteigt, in zuverlässiger Weise das Auftreten von Fehlzündungen vermieden wird, eine Ubererwärmung der Zündspule verhindert wird und eine Wärme-Zerstörung des Leistungstransistors für die Steuerung des Zündsignals verhindert wird.

Ferner soll mit der Erfindung ein Verfahren zur Steuerung der Zündpunkteinstellung geschaffen werden, mit dem die _: Dauer der Steuerung der Zündpunkteinstellung auf einen Festwert verlängert werden kann, wodurch eine Steigerung der Startleistung hervorgerufen wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung der Zündpunkteinstellung einer Brennkraftmaschine umfasst folgende Schritte: Ermitteln des Betriebszustands der Maschine zur Erzeugung mindestens eines ersten elektrischen Signals, das den ermittelten Betriebszustand angibt; dem erzeugten ersten elektrischen Signal entsprechendes Berechnen eines Frühzündungswinkels, der bei dem ermittelten Betriebszustand einer optimalen Zündpunkteinstellung entspricht; Ermitteln, ob die Maschine in einem ersten bestimmten Zustand ist

_ DE 1559 y

oder nicht, bei dem die genannte Berechnung schwer in richtiger Weise ausführbar ist, und Erzeugen eines zweiten elektrischen Signals, das den ersten bestimmten Zustand der Maschine angibt; Ermitteln, ob die" Maschine in einem zweiten bestimmten Zustand ist oder nicht, bei dem die Drehzahl der Maschine hoch ist, und Erzeugen eines dritten elektrischen Signals, das den zweiten bestimmten Zustand der Maschine angibt; Einstellen der der Maschine erteilten Zündungseinstellung in Abhängigkeit von dem berechneten Frühzündungswinkel; und dem ersten und dem dritten elektrischen Signal entsprechendes Festlegen der der Maschine erteilten Zündungseinsteilung auf einen vorbestimmten festen Zeitpunkt nur dann, wenn die Maschine in dem ersten bestimmten Zustand, jedoch nicht in dem zweiten bestimmten Zustand ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von AusfUhrungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher

erläutert.
20

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Systems, bei dem das Steuerungsverfahren angewandt wird.

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer Steuerschaltung nach Fig. 1.

Fig. 3 ist ein Blockschaltbild einer Zeitsteuersignal-Formerschaltung nach Fig. 2.

Fig. 4 zeigt neun Kurvenformen von Signalen an jeweiligen Teilen der Schaltungen nach Fig. 3, 5 und 10.

Fig. 5 ist ein Blockschaltbild, das ein Beispiel für eino Zündsteuerschaltung nach Fig. 2 veranschau-1icht.

_ -ν. _ DE 1559

] Fig. 6 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Programm zur Ausführung von Rechenvorgängen bezüglich der Zündsteuerung veranschaulicht.

Fig. 7 ist eine graphische Darstellung, die den Zusammenhang zwischen einer Bezugsdrehzahl Nr und der Kühlmitteltemperatur THW veranschaulicht.

Fig.8 ist ein Lagekartendiagramm, das den Zusammenhang von Frühzündungswinkeln in Bezug auf Werte Q/N und N veranschaulicht.

Fig. 9 a und 9b sind Ablaufdiagramme, die Teile eines weiteren Programms zur Ausführung von Rechenvor-T5 gangen hinsichtlich der Zündsteueruhg veranschaulichen.

Fig.10 ist ein Blockschaltbild, das ein weiteres Beispiel für die Zündsteuerschältung nach Fig. 2 zeigt.

In der Fig. 1, die schematisch ein Zündpunkteinstellungs-Steuersystem mit einem Mikrocomputer für eine Brennkraftmaschine zeigt, ist 10 ein Luftstromfühler, der die Durchflußleistung der in die Maschine eingesaugten Luft ermittelt und eine dem ermittelten Wert entsprechende Spannung erzeugt, 12 ein Unterdruckfühler, der den pneumatischen Druck in einem· Ansaugrohr der Maschine ermittelt und eine dem ermittelten Wert entsprechende Spannung erzeugt, 14 ein Kühlmitteltemperaturfühler, der die Temperatur des Kühlmittels ermittelt und eine dem ermittelten Wert entsprechende Spannung erzeugt, 15 ein Anlaßschalter, der zum Anlassen geschlossen wird, Und 11 ein Drosselfühler, der erfaßt, ob ein Drosselventil 13 über ein vorbestimmtes Öffnungsausmaß hinaus geöffnet ist oder nicht oder ob die Öffnungsgeschwindigkeit des Drosselventils 13 höher als eine vor-

;;:.:. 3 Ί 38

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bestimmte Geschwindigkeit ist oder nicht. Eine Steuerschaltung 16 wird mit den Ausgangsspannungen des Luftstromfühlers 10, des Unterdruckfühlers 12 und des Kühlmitteltemperaturfühlers 14, einem Signal aus dem Anlaßschalter 15 und einem Signal aus dem Drosselfühler 11 gespeist.

Ein Verteiler 18 der Maschine 18 ist mit einem ersten Kurbelwinkel fühler 20 \and einem zweiten Kurbelwinke I fühler 22 ausgestattet. Der Fühler 20 erzeugt ein Winkel-

,Q Stellungssignal jedesmal dann, wenn eine Verteilerwelle 18a um einen vorbestimmten Kurbelwinkel von 360 gedreht hat. Der zweite Fühler 22 erzeugt ein Winkelstellungssignal bei jedem Kurbelwinkel von 60 . Die beiden Winkelstellungssignale aus den Kurbelwinkelfühlern werden der Steuerschaltung 16 zugeführt. Die Steuerschaltung 16 führt einer Zündeinrichtung 24 ein Zündsignal zu. Ein Leistungstransistor in der Zündeinrichtung 24 leitet und sperrt den Primärstrom einer Zündspule 26. Der von der Zündspule 26 erzeugte Sekundärstrom hoher Spannung

wird über den Verteiler 18 einer von Zündkerzen 28 zugeführt. ■ j

Die Fig. 2 ist ein Blockschaltbild:, das ein Ausführungs-

bei spiel der Steuerschaltung 16 nach Fig. 1 veranschau-2b

licht.

Die Ausgangsspannungen des Kühlmittel temperaturfühler 14, des Luftstromfühlers 10 und des Unterdruckfühlers 12 werden einem Analog-Digital-bzw. A/D-Umsetzer 30 zugeführt, der einen Analog-Multiplexer enthält, und aufeinanderfolgend in Signale in Form von Binärzahlen umgesetzt. Ferner werden die Signale aus dem Anlaßschalter 15 und dem Drosselfühler 11 einer Eingabeeinheit 32 züge-·

"³⁵ führt.

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. *■ Die von dem ersten bzw. dem zweiten Kurbelwinkelfühler 20 bzw. 22 bei einem jeweiligen Kurbelwinkel von 360 bzw. 60° erzeugten Winkelstellungssignale werden einer Zeitsteuersignnl-Formerschaltung 34 zugeführt, die verschiedene Zeitsteuersignale S., und S, , die einer Zündsteuerschaltung 36 zugeführt werden, ein Unterbrechungsabrufsignal S. . zur Berechnung der Zündpunkteinste llung und ein Schaltsteuersignal S formt, das einer Drehzahlsignal-Formerschaltung 38 zugeführt wird.

Die Drehzahlsignal-Formerschaltung 38 hat ein Schaltglied, das mittels des von der Zeitsteuersignal-Formerschaltung 34 her zugeführten Schaltsteuersignals S geöffnet und geschlossen wird, das eine dem Kurbelwinkel

ο

60 entsprechende Impulsbreite hat, und einen Zähler, der die Anzahl von bei einem jeweiligen Öffnen des Schaltglieds über das Schaltglied gelangenden Taktimpulsen zählt. Die Drehzahlsignal-Formerschaltung 38 bildet ein binäres Drehzahlsignal mit einem Wert, der der Maschinendrehzahl entspricht.

Die Zündsteuerschaltung 36 bildet ein Zündsignal in Übereinstimmung mit einem ersten Ausgangsdatenwert, der einen Zeitpunkt für das Durchlassen des Stroms zu der Zündspule 26 betrifft, und einem zweiten Ausgangsdatenwert, der einen Zeitpunkt zum Unterbrechen des Stromflusses zur Zündspule 26, d.h. die Zündpunkteinstellung betrifft. Der erste und der zweite Ausgangsdatenwert wird mittels einer Zentralverarbeitungseinheit bzw. Zentraleinheit (CPU) 40 errechnet. Das erzeugte Zündsignal wird einer Zündeinrichtung 42 zugeführt, die Zündkerzen 28, den Verteiler 18, die Zündspule 26 usw. aufweist, die in der Fig. 1 gezeigt sind.

-J^r ^₀ _ DE 1559

Ι)ργ A/D-Umsetzer 30, die Eingabeeinheit 32, die Drehzahlsignal-Formerschaltung 38 und die Zündsteuerschaltung 36 sind über eine Sammelleitung 50 mit der Zentraleinheit 40, einem Festspeicher (ROM) 44, einem Schreib-

" Lese-Speicher (RAM) 46, und einem Taktgenerator 48 verbunden. Die Eingabedaten und die Ausgabedaten werden über die Sammelleitung 50 übertragen.

Obzwar dies nicht in der Fig. 2 dargestellt ist, ist

der Mikrocomputer ferner auf herkömmliche Weise mit einer Eingabe/Ausgabe-Steuerschaltung, einer Speichersteuerschaltung und dergleichen ausgestattet.

Γη den Festspeicher 44 sind von vorneherein ein Programm für eine Haupt-Verarbeitungsroutine, ein Unterbrechungsverarbeitungsprogramm für die Berechnung der Zündpunkteinstellung und andere Programme sowie verschiedenerlei Daten eingespeichert, die für die Ausführung ^von Rechenvorgängen notwendig sind, welche später erläutert werden.

Gemäß den Fig. 1 und 2 ist die Maschine sowohl mit dem Luftstromfühler 10 als auch mit dem Unterdruckfühler 12 ausgerüstet. Das Steuerungsverfahren kann jedoch praktisch angewandt werden, wenn irgendeiner dieser Fühler vorgesehen ist.

Die Fig. 3 zeigt eine Ausgestaltung der Zeitsteuersig-

nal-Formerschaltung 34 nach Fig. 2, wobei mit 52 und

54 magnetische Scheiben bezeichnet sind, die an der Verteilerwelle angebracht sind und bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle der Maschine eine halbe Umdrehung ausführen. An dem Umfang der Scheiben sind in gleichen 35

Abständen Vorsprünge in einer jeweils vorbestimmten

Anzahl ausgebildet .. Sobald die VorsprUnge an den KurbelwinkelfUhlern 20 bzw. 22 vorbeilaufen, die durch magnetische Aufnahmefühler gebildet sind, werden bei jedem Kurbelwinkel von 360 bzw. von 60 Impulse erzeugt. Die Impulse aus den Fühlern 20 und 22 werden durch Kurvenformerschaltungen 56 und 58 geformt und in Kurbelwinkelstellungssignale S . und S_c2 umgesetzt, wie sie in den Darstellungen (A) und (B) in Fig. 4 gezeigt sind. Die Fig. 4 zeigt die Kurvenformen von Signa-10

len an den jeweiligen Teilen der Schaltungen gemäß der

Fig. 3, 5 und 10, wobei die Abszisse Kurbelwinkel darstellt, wenn der obere Totpunkt bei dem Kompressionshub eines vorgegebenen Zylinders aus mehreren Zylindern j5 der Maschine zu "0" gewählt ist.

Ein Trigger-Flip-Flop 60 wird mittels des Kurbelwinkelstellungssignals -S rückgesetzt, um damit die Ausgangssignale Q und Q des Flip-Flops auf niedrigen Pegel bzw. auf hohen Pegel zu schalten. Wenn das KurbelwinkelstellungssiRnal S „ angelegt wird, werden die Ausgangssignale Q und Q des Flip-Flops 60 umgeschaltet. Daher dient das Ausgangssignal Q des Flip-Flops 60 als Schaltsteuersignal S gemäß der Darstellung bei (C) in Fig. 4. Das

^/j° Ausgangssignal eines UND-Glieds 62, das das Schaltsteuersignal S und das Kurbelwinkelstellungssignal S ₀ aufnimmt, dient als Unterbrechungsabrufsignal S. . . Die negative Flanke bzw. abfallende Flanke des Unterbrechungsabrufsignals S. . tritt bei den Kurbelwinkelstellungen 0 , 120 und 240 auf, d.h. , an dem oberen Totpunkt bei jedem Kompressionshub eines jeden der Zylinder, wie es in der Darstellung (D) in Fig. 4 gezeigt ist. Ferner dient das Ausgangssignal eines UND-Glieds 64, das das Ausgangssignal Q des Flip-Flops 60 und das

t · tt * *

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Kurbelwinkelstollungssignal S „ aufnimmt, als Speisungs-Zoitsteuersignal S, ,. Die abfallende Flanke des Speisungs-Zeitsteuersignals S,, tritt bei den Kurbelwinkelsi.ellungen 60°, 180° und 360° auf. Ein Bezugswinkel-

ϊϊ r. tellungssignal S. , wie es in der Darstellung (F) in Fig. 4 gezeigt ist, wird durch geringfügiges zeitliches Vorzögern des Speisungs-Zeitsteuersignals S, , in einer Verzögerungsschaltung 66 gebildet.

Die Fig. 5 veranschaulicht den Aufbau bei einem Beispiel der Zündsteuerschaltung 36 nach Fig. 2, wobei 70 ein Ausgabespeicher ist, .der über die Sammelleitung 50 aus der Zentraleinheit 40 die der Zündpunkteinstellung entsprechenden zweiten Ausgabedaten empfängt, und 72 ein

Ausgabespeicher ist, der die ersten Ausgabedaten empfängt , welche den Zeitpunkt des Beginn des Fließens rles elektrischen Stroms betreffen. Wenn das Speisungs-Zoitsteuersignal S. , angelegt wird, werden die vorste-

₇Q henden, von den Ausgabespeichern 70 und 72 aufgenommenen Daten an vorwählbare Rückwärtszähler 74 bzw. 76 angelegt. Wenn das Bezugswinkelstellungssignal S, mit einem geringfügigen Nacheilen hinter dem Speisungs-Zeitsteuer— signal S,. angelegt wird, wird ein Flip-Flop 78· gesetzt.

Dadurch werden über ein UND-Glied 80 Taktimpulse CP aus.dem Taktgenerator 48 (Fig.2) an den Rückwärtszähler 74 angelegt, so daß dieser den Zählvorgang beginnt. Wenn der in den Rückwärtszähler 74 eingegebene zweite Ausgangsdatenwert auf Null heruntergezählt ist, wird durch ein Borgen-Ausgangssignal des Rückwärtszählers 74 ein Flip-Flop 82 gesetzt und das Flip-Flop 78 rückgesetzt. Die Darstellung (G) in Fig. 4 zeigt den Inhalt des Rückwärtszählers 74 bei der Zählung des Datenwerts

während der Berechnung des veränderbaren Frühzündungs-35

winkeis. Wenn das Flip-Flop 82 gesetzt ist, beginnt

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der Rückwärtszähler 76 das Rückwärtszählen im Ansprechen auf die Taktinipulse CP. Wenn der Rückwärtszähler 76, in dem der den Zeitpunkt für den Beginn des Stromflusses botreffende erste Ausgangsdatenwert voreIngestellt wur-

!■ do, auf Null hnruntergezähl t hat, wird durch das Borgen-Ansgnngsn i p.nnl den Rückwärtszählers 76 das Flip-Flop 82 rückgesetzt. Daher nimmt bei der Berechnung des veränderbaren Frühzündungswinkels das Ausgangssignal Q des Flip-Flops 82 beispielsweise die in der Darstellung (H) in Flg. 4 gezeigte Form an und wird als Zündsignal der Zündeinrichtung 42 zugeführt. D.h., der Zündfunke wird zum Zeitpunkt des Anstiegs des Zündsignals hervorgerufen, während der Zündspule 26 der elektrische Strom zum Zeitpunkt des Abfallens des Zündsignals zugeführt wird.

Nachstehend wird die Funktionsweise des Mikrocomputers nach Fig. 2 nrläutert. Die folgende Beschreibung betrifft den Fall, daß anstelle des Unterdruckfühlers 12 der Luftstromfühler 10 verwendet wird.

Wmn von der Zeitsteuersignal-Formerschaltung 34 her das Unterbrechungsabruf-Signal S. . zugeführt wird, führt die Zentraleinheit 40 die in der Fig. 6 dargestellte Verarbeitung aus. Zunächst entscheidet bei einem Ablaufpunkt bzw. Schritt 100 die Zentraleinheit 40, ob die Maschine in dem Anlaßzustand ist oder nicht, und zwar aufgrund eines Signals, das aus dem Anlaßschalter 15 an die Eingabeeinheit 32 angelegt wird.

Wenn die Maschine im Anlaßzustand ist, wird bei einem Schritt

101 eine Anlaß-Kennung F_3t auf "1" gesetzt, wonach das Programm zu einem Schritt 120 fortschreitet, bei dem ermittelt · wird, ob die Maschine im Betriebszustand hoher Drehzahl ist oder nicht. Wenn ermittelt wird, daß die Maschine nicht mit hoher Drehzahl läuft, nämlich die. Maschine nicht durchgeht, bzw. hochv>läuft" schreitet das Programm zu einem Schritt

102 fort, bei dem die Zündpunkteinstellung auf einen vorbe-

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stimmten Wert festgelegt wird. Der Inhalt des Programmablaufs für die Festlegung der Zündpunkteinstellung wird später erläutert. Wenn die Maschine "hoch-läuft" bzw. durchgeht und daher ermittelt wird, daß die Maschine in Betriebszustand hoher Drehzahl ist, schreitet das Programm über Schritte 121 bis 124 zu einem Schritt 114 fort.

Ob die Maschine in Betriebszustand hoher Drehzahl ist oder nicht, wird dadurch bestimmt, daß entsprechend einer Vielzahl nachstehend genannter Verfahren vorbestimmte Parameter der Betriebszustände erfaßt werden.

(1) Die Drehzahl N der Maschine wird als ein Parameter des Betriebszustands erfaßt und mit einem vorbestimmten Bezugswert N ₁ verglichen. Wenn N größer als N .. ist, wird dadurch entschieden, daß die Maschine in Betriebszustand hoher Drehzahl ist, so daß das Programm zu dem Schritt 121 fortschreitet. Wenn N kleiner oder gleich N ₁ ist, schreitet das Programm zu dem Schritt 102 vor.

(2) Bei der Ausführung des vorstehend genannten Verfahrens (1) wird der Bezugswert N , mit dem die Drehzahl N verglichen wird, in Abhängigkeit von der ermittelten Kühlmitteltemperatur THW verändert. Bei diesem Vorgehen wird die die Zündpunkteinstellung-Festlegung begrenzende Grenze der Drehzahl angehoben, wenn die Maschine nicht ausreichend warm gelaufen ist. Auf diese Weise wird dementsprechend die Startleistung stabilisiert.

(3) Als Parameter für den Betriebszustand wird die Durchflußleistung Q der Ansaugluft erfaßt und mit einem vorbestimmten Bezugswert Q .. verglichen. Wenn Q größer als Q ₁ ist, wird entschieden, daß die Maschine im Betriebszustand hoher Drehzahl ist, und das Programm schreitet zu dem Schritt 121 fort! Wenn Q kleiner oder gleich Q ₁ ist, schreitet das Programm zu dem Schritt 102 fort. In diesem Fall kann der Bezugswert Q .. oder der ermittelte Wert Q in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur

⁸-.c
-/J? -

THW korrigiert werden.

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(4) Wenn von dem Drosselfühler 11 her ein Signal eingegeben wird, das angibt, daß das Drosselventil 13 zu mehr

. g ■■■ - als einem vorbestimmten Winkel geöffnet ist, wird entschieden, daß die Maschine im Betriebszustand hoher Drehzahl ist, und das Programm schreitet zu dem Schritt 121 fort. Anderfalls schreitet das Programm zu dem Schritt 102 fort.

(5) Wenn von dem Drosselfühler 11 her ein Signal eingegeben wird, das angibt, daß die Öffnungsgeschwindigkeit des Drosselventils 13 einen vorbestimmten Wert übersteigt, wird entschieden, daß die Maschine in dem Betriebszustand hoher Drehzahl ist, und das Programm schreitet zu dem Schritt 121 fort. Andernfalls schreitet das Programm zu dem Schritt 102 fort.

Anstelle der vorstehend beschriebenen Ermittlung des Betriebszustands hoher Drehzahl ist es auch möglich, die Einrichtung bzw. das Programm so zu gestalten, daß das Programm von dem Schritt 120 zu dem Schritt 121 fortschreitet, wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs von 0 verschieden ist, und zu dem Schritt 102 fortschreitet, wenn die Fahrgeschwindigkeit 0 ist.

Nach dem Anlassen der Maschine schreitet das Programm von dem Schritt 100 zu einem Schritt 103 fort, bei dem ermittelt wird, ob die Anlaß-Kennung F "1" ist oder nicht. Da bei dom anfänglichen Arbeitszyklus unmittelbar iinch dem AnI nnsen die Anlaß-Kennung F . "1" ist, schrei-

s t

tet das Programm zu Schritten 104 und 105 fort. Bei .dem Schritt 104 wird eine "Direkt nach Anlaß"-bzw. Maeh-Anlaß-Kennung F_sta . auf "1" gesetzt, wonach dann bei dem Schritt 105 die Anlaß-Kennung F auf "0" rückgenetzt wird. Bei einem Schritt 106 ermittelt dann die Zentraleinheit 40, ob die Kennung F . "1" ist oder

S t £L

nicht. Da bei dem anfänglichen Betriebszyklus nach dem

" y* ,ι DE 1559

- /Ib -

Anlassen die Kennung F auf "l" verbleibt, schreitet (3ns Programm zu einem Schritt 107 fort, bei dem eine Festfrühzündungswinkel-Kennung F„ auf "1" gesetzt wird. Bei einem Schritt 108 wird in einem Zähler C ein Anfangswert "20" eingestellt. Danach wird bei einem Schritt 109 die Kennung F . „ „„„ .. , ,^

^B sta auf "0" rückgesetzt. Das

Programm schreitet dann zu dem Schritt 120 fort. Damit .schreitet das Programm zu dem Schritt 102 für die Festlegung der Zündpunkteinstellung fort, wenn die Maschine nicht mit hoher Drehzahl läuft.

Da bei dem zweiten und folgenden Arbeitszyklus nach dem Anlassen der Maschine die Anlaß-Kennung F" "0" ist, springt das Programm von dem Schritt 103 zu dem Schritt 106. Da ferner auch die Kennung F "0" ist,

S Ud.

schreitet das Programm von dem Schritt 106 zu einem Schritt 110 fort, bei dem ermittelt wird, ob die Festfrühzündungswinkel-Kennung F-. "1" ist oder nicht.·

X 3.3.

Da bei dem zweiten Arbeitszyklus nach dem Anlassen die Kennung F_ "1" ist, schreitet das Programm zu einem

X 3.3.

Schritt 111 fort, bei dem die Berechnung C-- C-I ausgeführt wird. Danach wird bei einem Schritt 112 ermittelt, ob C Null "ist oder nicht. Wenn C nicht "O" ist, schreitet das Programm von dem Schritt 112 zu dem Schritt 120 fort. Wenn die Maschine nicht im Betriebszustand hoher Drehzahl ist, schreitet das Programm zu dem Schritt 102 zur Festlegung der Zündpunkteinstellung fort. Wenn bei dem Schritt

111 der Rechenvorgang 20 mal ausgeführt wird, so daß der Wert C zu "0" wird, schreitet das Programm von dem Schritt

112 zu dem Schritt 113 fort, bei dem die Kennung F_f auf "0" rückgesetzt wird. Das Programm schreitet dann zu dem Schritt 120 fort. Auf diese Weise wird dann, wenn die Maschine nicht den Betriebszustand hoher Drehzahl annimmt, die Zündpunkteinstellung nach dem Anlassen über eine Dauer von 21 Arbeitszyklen einschließlich des anfänglichen Einstellen des Zählerwerts C festgelegt. Da danach die Kennung F_f auf "0" verbleibt, zweigt das Programm von dem Schritt

'■ ■» C

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110 zu einem Schritt 114 ab. Schritte 114 bis 118 bilden
eine Verarbeitungsroutine einer gewöhnlichen Zündpunkteinstellungs-Berechnung.

Wenn versucht wird, während des Anlassens oder während den vorstehend genannten 21 Betriebszyklen unmittelbar nach dem Anlassen die Maschine hochzudrehen bzw. auf hohe Drehzahl zu bringen, zweigt das Programm zu den Schritten 121, 122, 123. und 124 ab, bei denen die Anlaß-Kennung F ,, die Nach-

o TZ- ■

Anlaß-Kennung F .und die Festfrühzündungswinkel-Kennung F_f auf "0" rückgesetzt werden. Ferner wird auch der Inhalt C des Zählers "0" rückgesetzt. Danach schreitet das
Programm zu dem Schritt 114 fort. In diesem Fall wird daher danach die normale Bearbeitungsroutine zur Zündpunkteinstellungs-Berechnung ausgeführt. Das heißt, falls einmal erkannt wird, daß die Maschine in dem Betriebszustand hoher Drehzahl ist, wird die Zündpunkteinstellung selbst
bei Abfall der Drehzahl auf eine niedrige Drehzahl nicht
festgelegt, falls nicht die Maschine erneut angelassen

wird.

Nachstehend werden die Ablaufvorgänge der Verarbeitungsroutine in den Schritten 114 bis 118 erläutert.

Bei dem Schritt 114

führt die Zentraleinheit die die Drehzahl N der Maschine

betreffenden Eingangsdaten, die die Ansaugluft-Durchflußleistung Q betreffenden Eingangsdaten und die die Kühlmitteltemperatur THW betreffenden Eingangsdaten ein. Bei dem Schritt 115 ermittelt die Zentraleinheit 40 aufgrund der Daten für die Ansaugluft-Durchflußleistung bzw. Menge Q und der Daten für die Drehzahl N einen für den bestehenden Betriebszustand geeigneten optimalen Frühzündungswinkel θ . Zur Berechnung des

nc - 9.

optimalen Frühzündungswinkels sind vielerlei Verfahren bekannt. Beispielsweise wird nach Fig. 7 eine Funktion θ = f (N, Q/N), die einen anzustrebenden Zusammenhang.

a ■■— —

313&102

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zwischen N, Q/N und dem Frühzündungswinkel θ darstellt, im Voraus in dem Festspeicher 44 in der Form einer Lagekarte eingespeichert, aus der der optimale Frühzündungswinkel e_a ausgelesen wird. Der ermittelte Frühzündungswinkel e_a wird bei dem nächsten Schritt 116 entsprechend niner Funktion ·ί< = g (THW) für die Kühlmitteltemperatur THW korrigiert. D.h., der Frühzündungswinkel θ wird

SL

durch den Rechenvorgang θ' ·-*— θ + <X zum Ermitteln

a a des Frühzündungswinkels Θ¹ korrigiert. Bei dem nächsten

Schritt 117 wird ein Kurbelwinkel θ zwischen einer ' durch den zuvor ermittelten Frühzündungswinkel Θ' dargestellten Kurbelwinkelstellung und der Bezugswinkerstellung ermittelt. Bei dem beschriebenen Ausführungs-

beispiel wird eine Bezugswinkelstellung angewandt, die um 60° gegenüber dem oberen Totpunkt bei dem Kompressionshub eines zu zündenden Zylinders vorgeschoben ist, nämlich 60°v. o.T. Daher kann der Kurbelwinkel Q durch

_ΛΛ· Pi =60-9' ermittelt werden. Danach wird der berechb a

nete Kurbelwinkel Θ, in eine Zeiteinheit umgesetzt.

b.

Die Umsetzung besteht darin, die Zeit T zu berechnen, die die Kurbelwelle braucht, um über den Winkel Θ. zu drehen, und kann unter Verwendung der gerade bestehenden Drehzahl N leicht nach der Gleichung T = ©_b/N bewerkstelligt werden. Danach wird die ermittelte Zeit T, in eine Taktanzahl des Rückwärtszählers 74 umgesetzt. Die Umsetzung erfolgt nach der Gleichung T /12,5 yUS wenn die Taktimpuls-Periode 12,5 us ist. Bei dem näch ⁿ -

sten Schritt 118 werden die Umsetzungsdaten als Zündpunkteinstellungsdaten (zweite Ausgangsdaten) dem Ausgabespeicher 70 zugeführt.

Andererseits berechnet die Zentraleinheit 40 auf herkömmliche Weise die Zeit von dem bestehenden Zündzeitpunkt bis zu dem Zeitpunkt, an dem der elektrische Strom zur Primärwicklung der Zündspule zu fließen beginnt,

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-ft'

um damit den Zündfunken bei dem nächsten Zylinder hervorzurufen; d.h., die Zentraleinheit berechnet die Zeit

T „„ von dem bestehenden Zündzeitpunkt an bis zu dem
off

Zeitpunkt, an dem zur Vorbereitung des Zündfunkens bei
dem nächsten Zylinder der elektrische Strom zu fließen beginnt. Danach setzt die Zentraleinheit 40 die errechnete stromlose Zeit T __ in eine Taktanzahl für den

oif

Rückwärtszähler 76 um und gibt die umgesetzten Daten

an den Ausgabespeicher 72 als erste Ausgabedaten ab. 10

Nachher wird der Programmablauf zur Steuerung der Zündpunkteinstellung auf einen Festwert bei dem Schritt 102 beschrieben. Wenn die ZUndsteuerschaltung 36 mit dem Aufbau gemäß Fig. 5 verwendet wird, wird die Zündpunkteinstellung durch die Programmierung festgelegt. D.h., bei dem Schritt 102 wird der Programmablauf ausgeführt, der in der Fig. 9a gezeigt ist. Zunächst wird bei einem Schritt 130 als End-Frühzündungswinkel 9'

ein vorbestimmter fester Winkel /3 (mit beispielsweise P) = o° v.o.T-.) vorgegeben, _: während bei Schritten 131 und 132 die gleichen Programmabläufe wie bei den jeweiligen Schritten 117 und 118 nach Fig. 6 ausgeführt werden, so daß die dem festen Frühzündungswinkel ß entsprechenden Zündpunktexnstellungsdaten dem Ausgabespeicher 70 zugeführt werden. Darüber hinaus werden auch dem Ausgabespeicher 72 die Daten zugeführt, die die einer vorbestimmten stromlosen Zeit T „_ (von beispielsweise 3 ms) entsprechenden Zeitsteuerung für das Einleiten des Stromflusses betreffen.

Bei dem Steuerungsverfahren kann jedoch die Zündpunkteinstellung auch dadurch auf einen Festwert gesteuert werden, daß ein Verschaltungsverfahren unter Verwendung einer in der Fig. 10 gezeigten Steuerschaltung angewandt wird. In diesem Fall wird bei dem Schritt 102 der Programmablauf gemäß einem Schritt 140 nach Fig. 9b ausgeführt.

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F,s wird nämlich einer Leitung 142 nach Fig. 10 zum Befehlen der festen Zündpunkteinstellung ein Signal mit dem logischen Pegel "L" zugeführt, wodurch ein UND-Glied 144 gesperrt wird, während ein UND-Glied 146 durchgeschaltet wird. Daher wird ein aus dem Schaltsteuersignal Sg der Zeitsteuersignal-Formerschaltung 34 invertiertes Signal (siehe Fig. 4 (I) ) anstelle des Zündsignals aus dem Flip-Flop 82 über ein ODER-Glied 148 an die Zündeinrichtung 42 angelegt. Daher wird die Zündpunkteinstellung auf O v.o.T. festgelegt. Ferner ist es möglich, die Zündpunkteinstellung nach dem Verschaltungsverfahren auf einen Festwert zu steuern, wenn die Maschine im Anlaßzustand ist, bei der die Versorgungsspannung abfällt, und nach dem Anlassen nach dem Programmierverfahren zu steuern.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Unterbrechungs-Verarbeitungsroutine zur Berechnimg der Zündpunkteinstellung jedesmal dann ausgeführt, wenn die Kurbelwelle der Maschine um einen vorbestimmten Winkel gedreht hat. Daher wird der Programmablauf für die Festlegung der Zündpunkteinstellung dann ausgeführt, wenn die Maschine während des Anlassens nicht mit hohen

Drehzahlen läuft oder bis die Maschine nach dem Anlassen eine vorbestimmte Anzahl von Umdrehungen ausgeführt hat. Gemäß einer anderen Ausführungsform des Steuerverfahrens kann das Unterbrechungs-Verarbeitung'sprogramm über eine vorbestimmte Zeitdauer ähnlich ausgeführt werden. In diesem Fall erfolgt der Programmablauf für die Festlegung der Zündpunkteinstellung dann, wenn die Maschine während des Anlassens nicht mit hohen Drehzahlen läuft oder bis nach dem Anlassen eine vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist.

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Bei dem vorangehend in Einzelheiten beschriebenen Steuerungsverfahren wird die Steuerung zur Festlegung zur Zündpunkteinstellung unterbrochen, wenn die Maschine während des Anlassens oder vor dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitdauer nach dem Anlassen Betriebszuständen mit hoher Drehzahl unterliegt; daher wird die Zündpunkteinstellung durch Berechnung in Abhängigkeit von der Drehzahl, der Durchflußleistung der Ansaugluft und dem Unterdruck in dem Ansaugrohr gesteuert. Daher ist es beim Hochlaufen bzw. Durchgehen der Maschine während des Anlassens oder unmittelbar nach dem Anlassen möglich, die Entstehung von Fehlzündungen zu verhindern, eine Übererwärmung der Zündspule zu verhindern und eine Zerstörung des Leistungstransistors in der Zündeinrichtung zu verhindern. Da fer- ner bei dem Steuerungsverfahren keine nachteiligen Wirkungen des Durchgehens bzw. Hochlaufens entstehen, ist es möglich, die Dauer der Festlegung der Zündpunkteinstellung auf einen Festwert zu steigern, um damit die Startleistung zu stabilisieren.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsart des Steuerungsverfahrens wurden zwar als Betriebszustand-Parameter für die Berechnung der Zündpunkteinstellung die Drehzahl und die Ansaugluft-Durchflußleistung herangezogen, es ist jedoch natürlich möglich, als Betriebszustand-Parameter die Drehzahl und den Unterdruck in dem Ansaugrohr zu verwenden.

Die Zündpunkteinstellung einer Brennkraftmaschine wird während des Anlassens oder über eine Zeitdauer unmittelbar nach dem Anlassen auf einen festen Wert gesteuert. Falls jedoch die Maschine mit hoher Drehzahl läuft, wird diese Steuerung zu einer Festlegung der Zündpunkteinstellung unterbrochen und die Zündpunkteinstellung so gesteu- ^OD ert, daß sie sich in Abhängigkeit von der Änderung der Betriebszustände der Maschine ändert.

Claims

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1!EDTKE- DÜHLING-^eJ\4NN£ .: : '..··: Vertreter beim EPA #1·

GO ·*«· · '-»* ·-" *.." -"« Dipl.-Ing. H. Tiedtke

RUPE - TELLMANN

Dipl.-Chem. G. Bühling Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Ing. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann

Bavariaring 4, Postfach 20 2403 8000 München 2

Tel.:0-89-539653 Telex: 5-24 845 tipat

cable: Germaniapatent München

24. September 1981

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case TYT-2753-DE

Patentansprüche

1J Verfahren zur Steuerung der Zündpunkteinstellung einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebszustand der Maschine ermittelt wird, um mindestens ein erstes elektrisches Signal zu erzeugen, das den ermittelten Betriebszustand angibt, daß entsprechend dem erzeugten ersten elektrischen Signal ein Frühzündungsv/inkel berechnet wird, der bei dem ermittelten Betriebszustand einer optimalen Zündpunkteinstellung entspricht, daß ermittelt wird, ob die Maschine in einem ersten bestimmten Zustand läuft, bei dem die Berechnung schwer genau ausführbar ist, und ein zweites elektrisches Signal erzeugt wird, das den ersten bestimmten Zustand der Maschine angibt, daß ermittelt wird, ob die Maschine in einem zweiten bestimmten Zustand läuft, bei dem die Drehzahl der Maschine hoch ist, und ein drittes elektrisches Signal erzeugt wird, das den zweiten bestimmten Zustand der Maschine angibt, daß die der Maschine vermittelte Zündungseinstellung in Abhängigkeit von dem berechneten Frühzündungswinkel angestellt wird und daß im Ansprechen auf das zweite und das dritte elektrische Signal nur dann, wenn die Maschine in dem ersten bestimmten Zustand, jedoch nicht in dem zweiten bestimmten Zustand läuft, die der Maschine vermittelte Zündungseinstellung auf einem vorbestimmten festen Zündzeitpunkt gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ermitteln des ersten bestimmten Zustands ermittelt wird, ob die Maschine im Anlaßzustand ist oder nicht, und das zwei-

t- ♦

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te elektrische Signal erzeugt wird, wenn die Maschine in dem Anlaßzustand ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß beim Ermitteln des ersten bestimmten Zuständs ermittelt wird, ob nach dem Anlassen eine vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist oder nicht, und das zweite elektrische Signal erzeugt wird, wenn nach dem Anlassen die vorbestimmte Zeitdauer nicht verstrichen ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ermitteln des zweiten bestimmten Zustande ermittelt wird, ob die tatsächliche Drehzahl der Maschine höher als eine Bezugsdrehzahl ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsdrehzahl einen vorbestimmten festen Wert hat.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ermitteln des zweiten bestimmten Zuständs die Temperatur des Kühlmittels der Maschine "erfaßt wird, um ein viertes elektrisches Signal"zu erzeugen, das die ermittelte Kühlmitteltemperatur angibt, und daß die Bezugsdrehzahl entsprechend dem erzeugten vierten elektrischen Signal so verändert wird, daß sie vergrößert wird, wenn die Kühlmitteltemperatur abnimmt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ermitteln des zweiten bestimmten Zuständs ermittelt wird, ob die Durchflußleistung der in die Maschine gesaugten Luft höher als eine Bezugs-Durchflußleistung ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine ein Drosselventil hat und daß beim Ermitteln des zweiten bestimmten Zuständs ermittelt wird, ob das Öffnungsausmaß des Drosselventils größer als ein vorbestimmtes Öffnungsausmaß ist.

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9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine ein > Drosselventil hat und daß beim Ermitteln des zweiten bestimmten Zustands ermittelt wird, ob die Öffnungsgeschwindigkeit des Drosselventils höher als eine Bezugs-öffnungsgeschwindigkeit ist.