DE3635963A1 - Einrichtung und verfahren zum regeln des zuendzeitpunktes einer brennkraftmaschine - Google Patents
Einrichtung und verfahren zum regeln des zuendzeitpunktes einer brennkraftmaschineInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung
und ein Verfahren zum Regeln des Zündzeitpunktes
einer Brennkraftmaschine und bezieht sich speziell auf
eine Einrichtung und ein Verfahren zum Regeln des Zündzeitpunktes
einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine, die
Klopfen der Maschine unterdrückt und auf diese Weise das
Betriebsverhalten der Maschine verbessert, wobei ein
lernendes Regelverfahren verwendet wird.
Der Zündzeitpunkt einer Brennkraftmaschine muß in Abhängigkeit
von den Betriebszuständen der Maschine bestimmt
werden, damit die Maschine optimal arbeitet.
Im allgemeinen ist es hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs
der Maschine am günstigsten, die einzelnen Zylinder
der Maschine jeweils zu einem Zeitpunkt nahe eines
minimalen Voreilwinkels zu zünden, um ein maximales
Maschinendrehmoment zu erhalten, d. h. man führt eine
sog. MBT-Zündung durch, was so viel bedeutet wie minimaler
Voreilwinkel für bestes Drehmoment. Es ist daher
notwendig, den Zündzeitpunkt entsprechend den
Maschinenbetriebszuständen auf den MBT-Zustand zu steuern.
Unter gewissen Maschinenbetriebszuständen tritt jedoch
eine Klopfneigung auf, wenn man den Zündzeitpunkt vorstellt.
Ein stabiler Maschinenbetrieb läßt sich dann
nicht erreichen. Insbesondere treten solche Klopfneigungen
unter Übergangsbetriebszuständen auf. Solche
Übergangsbetriebszustände sind beispielsweise starkes
Beschleunigen bei großer Last.
Ein Zündzeitpunktregelsystem, das Maschinenklopfen während
Übergangsbetriebszuständen vermeidet, ist in der
JP-OS 60 26 170 beschrieben. Bei dem dort beschriebenen
System wird kontinuierlich geprüft, ob die Maschine beschleunigt.
Wenn dies der Fall ist, dann wird ein Korrekturwert
aus einer Vielzahl von
Verzögerungswinkelkorrekturwerten, die den herrschenden
Drosselklappenöffnungswinkeln und den
Öffnungsgeschwindigkeiten der Drosselklappe zugeordnet
worden sind, ausgelesen. Ein Basiszündzeitpunktswert,
der entsprechend den Maschinenbetriebsbedingungen bestimmt
ist, wird auf der Grundlage dieser vorgegebenen
Verzögerungswinkelkorrekturwerte korrigiert. Auf diese
Weise kann man Maschinenklopfen vermeiden, indem man den
resultierenden Zündzeitpunktswinkel als den jeweiligen
Zündzeitpunkt verwendet.
Bei diesem bekannten Zündzeitpunktregelsystem wird jedoch
der Basiszündzeitpunkt auf der Grundlage von zuvor
zugeordneten Verzögerungswinkelkorrekturwerten während
der Beschleunigung der Maschine korrigiert. Die Größe
des zuvor zugeordneten Verzögerungswinkelkorrekturwertes
muß daher gegen die Verzögerungswinkelseite des Optimalwertes
versetzt sein, um Unterschieden in den individuellen
Maschinenleistungen und der Betriebsumgebung der
Maschine Rechnung zu tragen. Es besteht daher eine Neigung,
den wirklichen Zündzeitpunkt zu stark zu verzögern,
so daß die Maschinenleistung während Übergangszuständen
vermindert wird.
In Anbetracht der obigen Probleme liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung und ein Verfahren
zum Regeln des Zündzeitpunktes einer Brennkraftmaschine
anzugeben, bei denen eine zu starke Verzögerung des
Zündzeitpunktes vermieden ist und die eine verbesserte
Maschinenleistung selbst unter
Übergangsbetriebszuständen der Maschine ergeben.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Einrichtung durch
die im Anspruch 1, hinsichtlich des Verfahrens durch die
im Anspruch 3 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen davon sind Gegenstand der jeweils abhängigen
Ansprüche.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels näher
erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Blockdarstellung einer Einrichtung
zum Regeln des Zündzeitpunktes in
einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 2 ein schematisches inneres Blockschaltbild
eines Steuerkreises nach Fig. 1;
Fig. 3 bis 7 Flußdiagramme, die die Verarbeitungsroutinen
zeigen, die in dem Steuerkreis nach den
Fig. 1 und 2 ausgeführt werden;
Fig. 8(A) bis 8(E) Flußdiagramme zur Erläuterung der
Betriebsweise des Steuerkreises;
Fig. 9 ein detailliertes Flußdiagramm bezüglich eines
Ausführungsprogramms, mit dessen Hilfe die
Klopfregelung ausgeführt wird;
Fig. 10 ein schematisches Diagramm, das die Maschinenbetriebsbereiche
zeigt, und
Fig. 11 ein Betriebszeitdiagramm zur Erläuterung der
Wirkungsweise der Zündzeitpunktsregelung nach
den Fig. 1 bis 10.
Es wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine
bevorzugte Ausführungsform der Erfindung erläutert.
Fig. 1 zeigt den Aufbau eines Zündzeitpunktregelsystems
nach der vorliegenden Erfindung, eingesetzt an einer
Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug.
Wie Fig. 1 zeigt, wird Einlaßluft über ein Luftfilter
(nicht dargestellt) jedem der Maschinenzylinder einer
Maschine 1 über eine Einlaßluftleitung 3 zugeführt. Weiterhin
wird über eine Einspritzeinrichtung 5 unter
Steuerung durch ein Einspritzsignal Kraftstoff eingespritzt.
Jeder Maschinenzylinder ist mit einer Zündkerze
7 versehen. Jede Zündkerze 7 empfängt einen Hochspannungsstoß
von einer Zündspule 11 über einen Verteiler 9.
Die Zündkerzen 7, der Verteiler 9 und die Zündspule 11
bilden eine Zündanlage. Die Zündanlage erzeugt und entlädt
die Hochspannungsstoßwellen unter Steuerung durch
das einlaufende Zündsignal Sp. Das
Luft/Kraftstoff-Gemisch innerhalb des Maschinenzylinders
wird durch die Entladung der Hochspannungsstoßwelle über
eine Funkenstrecke der entsprechenden Zündkerze 7 gezündet
und verbrannt, und das daraus resultierende Abgas
wird über eine Abgasleitung 15 nach außen abgegeben. Die
Zuführluftmenge Qa wird mittels eines Luftströmungssensors
16 gemessen und wird mittels einer Drosselklappe 17
in der Lufteinlaßleitung 3 gesteuert. Ein Klopfsensor 18
ist an jedem Zylinder oder am Motorblock 1 der Maschine
befestigt, um den Verbrennungsdruck innerhalb eines jeden
oder auch nur eines einzigen repräsentativen Zylinders
zu messen. Der Klopfsensor 18 enthält ein auf
Schwingungsdruck empfindliches Element, beispielsweise
ein piezoelektrisches Element oder ein magnetostriktives
Element. Das Ausgangssignal S 1 des Klopfsensors 18 gelangt
an eine Steuereinheit 19. Die Steuereinheit 19 ermittelt
auf der Grundlage des Ausgangssignals S 1 des
Klopfsensors 18, ob die Maschine klopft. Ein Paar Kurbelwinkelsensoren
20, 21 sind in dem Verteiler 9 angeordnet.
Ein Kurbelwinkelsensor 20 ermittelt eine Zylinderzahl,
die die Grundlage einer Zündreihenfolge ist,
und der andere Kurbelwinkelsensor 21 ermittelt die Winkelposition
oder den Kurbelwinkel einer Maschinenkurbelwelle,
mit der der Verteiler 9 verbunden ist. Der erste
Kurbelwinkelsensor 20 erzeugt einen Impuls (nachfolgend
als Referenzsignal bezeichnet) jedesmal dann, wenn die
Verteilerwelle, die indirekt mit der Maschinenkurbelwelle
verbunden ist, um 60° gedreht hat, d. h., immer wenn
die Maschinenkurbelwelle um 120° gedreht hat. Der Impuls
steigt beispielsweise bei einer Winkelstellung eines
Kolbens 70° vor dem oberen Totpunkt (OT) des Verdichtungstaktes
an. Die Impulsbreite dieses Impulses (der
Kurbelwinkel zwischen seinem Anstiegszeitpunkt und seinem
Abfallzeitpunkt) ist für die verschiedenen Zylinder
unterschiedlich. Der andere Kurbelwinkelsensor 21 erzeugt
360 Impulse, wenn die Verteilerwelle eine einzige
Umdrehung ausführt. Er erzeugt daher einen ansteigenden
oder abfallenden Impuls bei jedem Grad des Kurbelwinkels
CA, nachfolgend als ein Positionssignal bezeichnet. Der
Luftströmungssensor 16 und die Kurbelwinkelsensoren 20
und 21 bilden eine
Maschinenbetriebszustandsdetektoreinrichtung. Das Referenzsignal,
das Positionssignal und das Qa-Signal werden
der Steuereinheit 19 eingegeben, die die Zündzeitpunktsregelung
auf der Grundlage dieser Sensordaten ausführt.
Die Steuereinheit 19 kann zugleich auch eine
Kraftstoffeinspritzregelung ausführen, doch soll dies
hier nicht weiter erläutert werden.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild des inneren Aufbaus der
Steuereinheit 19. Ein Einlaßluftmengensignal Qa, das vom
Luftströmungssensor 16 geliefert wird, gelangt über einen
Puffer 30 zu einem Analogmultiplexer 32. Nachdem das
Einlaßluftmengensignal Qa entsprechend einem Befehl an
einer Mikroprozessoreinheit (MPU) 62 ausgewählt und mit
Hilfe eines A/D-Wandlers 34 in ein digitales Signal umgewandelt
worden ist, gelangt es über eine
Eingabe/Ausgabeschnittstelle (I/O) 36 zu einem Mikrocomputer.
Der Mikrocomputer besteht aus den
Eingangs/Ausgangs-Schnittstellen 36, 46, einem gemeinsamen
Datenbus 68, einer MPU 62, einem RAM 64 und einem
ROM 66.
Das Referenzsignal, das von dem Kurbelwinkelsensor 20
erzeugt wird, gelangt in einen
Unterbrechungsanforderungssignalerzeugungskreis 40 und
in eine Zylindernummerbestimmungsschaltung 41 über einen
Puffer 38. Außerdem wird das von dem anderen Kurbelwinkelsensor
21 gelieferte Positionssignal in die
Unterbrechungsanforderungssignalerzeugungsschaltung 40
und einen Maschinendrehzahlsignalerzeugungskreis 44 eingegeben.
Die Zylindernummerbestimmungsschaltung 41 ermittelt
den laufenden Zylinder, der zu zünden ist, aus
der Impulsbreite des Referenzsignals, bildet einen Binärkode,
der die ermittelte Zylindernummer bezeichnet,
und sendet den Binärkode an den Mikrocomputer. Die
Unterbrechungssignalerzeugungsschaltung 40 bildet das
Unterbrechungsanforderungssignal für jeden vorbestimmten
Kurbelwinkel CA aus dem Referenzsignal und dem Positionssignal
und sendet das
Unterbrechungsanforderungssignal über die
Eingangs/Ausgangs-Schnittstelle 46 zum Mikrocomputer.
Die Maschinendrehzahlsignalerzeugungsschaltung 44 erzeugt
das Binärkodesignal, das die Maschinendrehzahl Ne
darstellt, aus einer Periode des Positionssignals. Das
Binärkodesignal wird dann über die
Eingangs/Ausgangs-Schnittstelle 46 dem Mikrocomputer zugeführt.
Das Ausgangssignal S 1 vom Klopfsensor 18 wird
einer Spitzenhalteschaltung 50 über eine Schaltung 48
eingegeben, die einen Puffer zur Impedanzwandlung und
ein Bandpaßfilter enthält, das nur solche Signalkomponenten
durchläßt, die in einem Frequenzband liegen, in
welchem Maschinenklopfen auftritt (7 bis 8 kHz). Die
Spitzenhalteschaltung 50 hält die Maximalamplitude
(Spitzenwert a) des Ausgangssignals S 1 vom Klopfsensor
18. Das Ausgangssignal der Spitzenhalteschaltung 50 wird
mittels eines A/D-Wandlers 54 in ein Binärsignal umgewandelt
und gelangt über die
Eingangs/Ausgangs-Schnittstelle 46 in den Mikrocomputer.
Die Analog/Digital-Umwandlung mit Hilfe des A/D-Wandlers
54 wird in Abhängigkeit von einem
Wandleraktivierungssignal gestartet, das von der
Eingangs/Ausgangs-Schnittstelle 46 über eine Leitung 56
zugeführt wird. Wenn die A/D-Wandlung beendet ist, dann
sendet der A/D-Wandler 54 ein Signal zum Mikrocomputer
über die Leitung 48 und die vorerwähnte Schnittstelle
46, das anzeigt, daß die A/D-Wandlung abgeschlossen ist.
Der Klopfsensor 18, die Puffer/Filter-Schaltung 48, die
Spitzenhalteschaltung 50 und der A/DWandler 58 bilden
daher eine Klopfermittlungseinrichtung.
Wenn andererseits das Zündsignal Sp über die
Eingangs/Ausgangs-Schnittstelle 46 einer Treiberschaltung
60 zugeführt wird, dann wird die Zündspule 11 in
Abhängigkeit von dem Zündsignal Sp erregt, das als Treibersignal
dient, so daß die Zündregelung unter Steuerung
durch das Zündsignal Sp ausgeführt wird.
Ein Basiszündzeitpunktwert SA o ist im ROM 66 in Form einer
vorbestimmten dreidimensionalen Tabelle entsprechend
der Maschinendrehzahl Ne und der Luftansaugmenge pro Maschinenumdrehung
gespeichert. Anstelle eines Luftströmungssensors
16 kann auch ein druckempfindlicher Sensor
eingesetzt werden, der auf den Druck in der Einlaßluftleitung
stromabwärts der Drosselklappe 17 herrscht. Die
Steuereinheit 19 enthält also einen Mikrocomputer, Puffer
30, 38 und 42, eine Puffer/Filter-Schaltung 48, eine
Spitzenhalteschaltung 50, A/D-Wandler 34 und 54, eine
Zylindernummerermittlungsschaltung 41, eine
Unterbrechungsanforderungssignalerzeugungsschaltung 40,
eine Maschinendrehzahlsignalerzeugungsschaltung 44, einen
Analogmultiplexer 32 und eine Treiberschaltung 60.
Die Steuereinheit 19 bildet die
Bereichsbestimmungseinrichtung, die Speichereinrichtung,
die Leseeinrichtung, die Lernwertkorrektureinrichtung,
die
Verzögerungswinkelkorrekturmengenberechnungseinrichtung
und die Zündzeitpunkteinstelleinrichtung.
Die Wirkungsweise dieser bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung wird unten erläutert.
Zunächst werden die Verarbeitungsroutinen in der bevorzugten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Es sei hervorgehoben, daß, obgleich unten numerische
Werte zur Vereinfachung der Erläuterung der Betriebsweise
der bevorzugten Ausführungsform verwendet
werden, die vorliegende Erfindung nicht auf diese numerischen
Werte beschränkt ist und daß die numerischen
Werte als Optimalwerte für einzelne Maschinen ausgewählt
sind.
Wenn das Unterbrechungsanforderungssignal für jeden vorbestimmten
Kurbelwinkel CA von der
Unterbrechungsanforderungssignalerzeugungsschaltung 40
in die MPU 62 gesandt wird, dann führt die MPU 62 die
Unterbrechungsverarbeitungsroutinen nach den Fig. 3 und
4 aus. Dieses Unterbrechungsanforderungssignal ist das
an der Anstiegsflanke des Referenzsignals (nachfolgend
mit Referenzunterbrechung bezeichnet) und bei 30° und
bei 60° jeweils nach dem oberen Totpunkt (OT) im Verbrennungstakt
eines jeden Zylinders. Eine Hauptroutine,
die in Fig. 3 gezeigt ist, tastet hauptsächlich nur den
Spitzenwert des Signals S 1 vom Klopfsensor 18 ab und ermittelt
die Anwesenheit oder Abwesenheit von Klopfen aus
diesem Signal. Die in Fig. 4 dargestellte Subroutine
setzt den Zählwert m eines Kurbelwinkelzählers zurück.
Wenn das Referenzunterbrechungsanforderungssignal empfangen
wird, dann wird die in Fig. 4 dargestellte Routine
ausgeführt. In einem Schritt 70 wird der Zählwert m
rückgesetzt und die Steuerung wird auf die Hauptroutine
zurückgeführt. Weil der Anstieg des Referenzsignals bei
dem Kurbelwinkel CA von 70° vor OT erscheint, wird der
Zählwert m bei 70° vor OT eines jeden Zylinders rückgestellt.
Wenn das Winkelunterbrechungsanforderungssignal
empfangen wird, dann wird die Hauptroutine nach Fig. 3
ausgeführt. Der Maschinendrehzahlwert Ne, der von der
Maschinendrehzahlsignalerzeugungsschaltung 44 geliefert
wird, wird in einem Schritt 72 abgetastet. Nachfolgend
wird in einem Schritt 80 der Zählwert m des Kurbelwinkelzählers
um +1 erhöht.
Fig. 8(A) zeigt das Verhältnis zwischen dem oben beschriebenen
Zählwert m und dem Kurbelwinkel CA.
Anschließend wird in einem Schritt 86 von der MPU 62 ermittelt,
ob der Zählwert m gleich 2 ist, oder nicht,
d. h. ob der Kolben den oberen Totpunkt im Verdichtungstakt
des laufenden Zylinders erreicht hat. Die Routine
geht dann zu einem Schritt 92, wenn der Kolben den oberen
Totpunkt noch nicht erreicht hat. Sonst geht die
Routine zu einem Schritt 87 über, sobald der Kolben den
oberen Totpunkt des laufenden Zylinders erreicht.
Anschließend wird in einem Schritt 88 eine Klopfschaltung
in der Spitzenhalteschaltung 50 geöffnet, um das
Halten des Spitzenwertes zu beginnen. In einem Schritt
90 wird die Klopfschaltung zu einem Zeitpunkt t 1 geschlossen,
zu welchem der Spitzenwert gehalten, berechnet
und in einem Vergleichsregister A gespeichert wird.
Zum Zeitpunkt t 1 wird eine
Zeitkoinzidenzunterbrechungsroutine, die in Fig. 5 dargestellt
ist, ausgeführt. In einem Schritt 102 wird eine
Analog/Digital-Umwandlung des Spitzenhaltewertes begonnen.
Wenn diese Umwandlung abgeschlossen ist, dann gibt
der A/D-Wandler 54 einen Endebericht ab, der den Abschluß
der A/D-Umwandlung der MPU 62 anzeigt. Auf Empfang
dieses Endeberichtes wird eine
A/D-Umwandlungsendunterbrechungsroutine, die in Fig. 6
gezeigt ist, ausgeführt. In dieser Routine wird der
A/D-gewandelte Wert in einem vorbestimmten Bereich im
RAM 64 als Spitzenwert in einem Schritt 104 eingespeichert.
In einem Schritt 106 wird die Klopfschaltung geschlossen
und die Steuerung kehrt auf die Hauptroutine
zurück.
Die Fig. 8(B) und 8(C) zeigen die Zeitpunkte, zu welchen
die Klopfschaltung in der oben beschriebenen Unterbrechungsroutine
geöffnet und geschlossen werden.
Anschließend ermittelt die MPU 62, ob der Zählwert m
gleich 3 ist, d. h., ob der Kolben 30° nach OT im Verbrennungstakt
erreicht hat. Wenn der Kolben noch nicht
30° nach OT im Verbrennungstakt erreicht hat, dann geht
die Routine auf einen Schritt 98 über. Sobald jedoch der
Kolben 30° nach OT erreicht, prüft die MPU 62, um zu ermitteln,
ob die Maschine klopft oder nicht. Dies wird in
einem Schritt 94 ausgeführt. Wenn die Maschine klopft,
dannn wird eine Klopfregelungsverarbeitung ausgeführt,
in welcher ein Verzögerungswinkelkorrekturwert berechnet
wird. Die Klopfregelung wird in einer
Unterbrechungsverarbeitungsroutine für jeweils 30° nach
OT in Fig. 9 ausgeführt (es sei hierzu auf Fig. 8(D) Bezug
genommen).
Als nächstes wird in einem Schritt 96 ein Basiszündzeitpunktwert
SA o durch Interpolation einer Tafel berechnet,
die den Basiszündzeitpunkt darstellt. Diese Tafel ist in
dem ROM 66 gespeichert und die Interpolation wird in der
Hauptroutine ausgeführt (nicht dargestellt). Der Basiszeitwert
und ein Korrekturverzögerungswinkelwert SA ri+1
(i gibt eine Zylindernummer und i+1 gibt die Nummer des
nachfolgend zu zündenden Zylinders an, so daß, wenn i+1
= 6 ist, es mit Null anzunehmen ist), die jedem Zylinder
zur Regelung des Maschinenklopfens zugeordnet sind, dazu
benutzt werden, den gewünschten augenblicklichen Zündzeitpunkt
SA zu berechnen (SA = SA o - SA ri+1). Anschließend
wird die Einschaltzeit der Zündspule 11 aus der
Zündzeit SA berechnet und die laufende Zeit wird in das
Vergleichsregister B eingegeben (es sei hierzu auf Fig. 8(E)
verwiesen). Im nachfolgenden Schritt 98 ermittelt
die MPU 62, ob der Zählwert m gleich 1 ist oder nicht,
d. h. ob der Kolben 60° nach OT im Verbrennungstakt erreicht
hat. Dies wird für jeden Zylinder ausgeführt.
Wenn der Kolben noch nicht 60° nach OT erreicht hat,
kehrt die Steuerung zur Hauptroutine zurück. Sobald der
Kolben 60° nach OT erreicht, wird die Ausschaltzeit, zu
welcher die Zündspule 11 ausgeschaltet wird, aus dem
Zündzeitpunkt SA und der laufenden Zeit berechnet und
wird in das Vergleichsregister B eingegeben, und die
Steuerung kehrt zur Hauptroutine zurück.
Sobald jede in den Schritten 96 und 100 eingestellte
Zeit angekommen ist, wird die
Zeitkoinzidenzunterbrechungsverarbeitungsroutine, die in
Fig. 7 dargestellt ist, ausgeführt. Die MPU 62 ermittelt
in einem Schritt 108, ob es eine Unterbrechung von
Zündspule-Ein, eingestellt im Schritt 96, ist. Wenn es
eine Unterbrechung von Zündspule-Ein ist, dann wird die
Zündspule 11 in einem Schritt 110 eingeschaltet. Wenn
andererseits ermittelt ist, daß es sich bei der Unterbrechungsroutine
um Zündspule-Aus, eingestellt im
Schritt 100, handelt, dann wird die Zündspule 11 ausgeschaltet
und die Routine kehrt zur Hauptroutine zurück.
Daher wird die Zündung des dem zugehörigen Zylinder zugeführten
Luft/Kraftstoff-Gemisches zum auszuführenden
Zündzeitpunkt SA ausgeführt.
Anschließend wird die Klopfregelverarbeitung in dem
Schritt 94 in Fig. 3 in größerem Detail unter Bezugnahme
auf ein Flußdiagramm erläutert, das eine Subroutine
zeigt. Es sei hierzu auf Fig. 9 Bezug genommen.
In diesem Flußdiagramm ermittelt die MPU 62 das Auftreten
von Klopfen aus der Größe des Spitzenwertes, der im
Schritt 104 von Fig. 6 ermittelt wird, und berechnet den
Verzögerungswinkelkorrekturwert SA ri für jeden Zylinder.
Außerdem ermittelt die MPU 62, ob der Maschinenbetriebszustand
in den Maschinenbetriebsbereich r fällt, speichert
einen Lernwert, der dem Betriebsbereich r zugeordnet
ist, wenn der laufende Betriebsbereich r aus dem
vorangehenden Betriebsbereich geändert wird, als den
Verzögerungswinkelkorrekturwert SA ri , und berechnet den
Lernwert aus dem nachfolgenden
Verzögerungswinkelkorrekturwert SA ri neu.
Zunächst ermittelt die MPU 62 den Betriebsbereich r auf
der Grundlage des Maschinenbetriebszustandes in einem
Schritt 120. Sodann wird der Betriebsbereich r unterteilt,
d. h. in einen Schwachlastbereich (0) und in drei
unterteilte Hochlastbereiche (1 bis 3) entsprechend der
Maschinendrehzahl Nr. Wenn sich der Betriebszustand im
Schwachlastbereich befindet, dann wird die Zahl 0 in den
entsprechenden Betriebsbereich r eingespeichert. Zum
Zeitpunkt eines Hochlastbetriebes und niedriger Drehzahl
(z. B. bei einer Drehzahl von weniger als 1800 U/min),
wird die Zahl 1 in den zugehörigen Betriebsbereich r
eingespeichert. Bei Hochlast und mittlerer Drehzahl
(zwischen 1800 und 2400 U/min), wird die Zahl 2 in den
zugehörigen Betriebsbereich r eingespeichert. Bei Hochlast
und hoher Maschinendrehzahl (beispielsweise bei
mehr als 2400 U/min) wird die Zahl 3 in entsprechenden
Betriebsbereich r eingespeichert. Es sei hier hervorgehoben,
daß der bei der vorangehenden Verarbeitung ermittelte
Betriebsbereich als ein früherer Betriebsbereich
rb bei der vorangehenden Verarbeitung gespeichert worden
ist.
Als nächstes ermittelt in einem Schritt 122 die MPU 62,
ob der laufende Betriebsbereich r aus dem vorangehenden
Betriebsbereich rb geändert worden ist. Diese Ermittlung
erfolgt auf der Grundlage, ob der laufende Bereich r
gleich dem vorangehenden Bereich rb ist. Wenn der Betriebsbereich
r nicht geändert ist, dann geht die Routine
auf einen Schritt 134 über. Wenn der Betriebsbereich
r geändert ist, dann geht die Routine auf einen Schritt
124 über. Der Zählwert C wird rückgesetzt, der eine verstrichene
Zeit bei der Änderung im Betriebsbereich im
Schritt 124 mißt.
Sodann ermittelt die MPU 62, ob der Betriebsbereich r in
den Schritten 126 und 128 geändert wird. D. h., die MPU
62 ermittelt, ob der vorangehende Betriebsbereich rb
Null anzeigt (rb = 0). Wenn rb = 0, dann ermittelt die
MPU 62, daß der Maschinenbetrieb vom Schwachlastbereich
(0) in einen der Hochlastbereiche (1 bis 3) übergegangen
ist, und die Routine geht zu einem Schritt 130 über.
Wenn andererseits rb ≠≠ 0, dann geht die Routine zu dem
Schritt 128 über. Im Schritt 128 vergleicht die MPU 62
den laufenden Betriebsbereich r mit dem vorherigen Betriebsbereich
rb. Wenn r ≦λτ rb, dann ermittelt die MPU
62, daß die Maschinendrehzahl Ne im Hochlastbereich (1
bis 3) anwächst (Beschleunigung), und die Routine geht
zu einem Schritt 134 über. Wenn r ≦ωτ rb, dann ermittelt
die MPU, daß die Maschinendrehzahl Ne im Hochlastbereich
(1 bis 3) vermindert wird (beispielsweise eine Beschleunigungsänderung
bei einem automatischen Kraftfahrzeuggetriebe),
oder ermittelt, daß der Maschinenbetrieb vom
Hochlastbereich (1 bis 3) zum Schwachlastbereich (0)
übergeht. Dann kehrt die Routine zu einem Schritt 130
zurück.
Im Schritt 130 liest die MPU 62 einen der den entsprechenden
Betriebsbereichen r zugeordneten Lernwerte, der
dem zugehörigen Betriebsbereich zugeordnet ist. In einem
Schritt 132 speichert die MPU 62 diesen Lernwert als den
Korrekturverzögerungswinkelwert SA ri für jeden Zylinder
und beendet diese Routine. Die Verarbeitungsschritte im
Anschluß an den Schritt 134 werden in Abhängigkeit davon
ausgeführt, ob die Maschine im selben Betriebsbereich r
betrieben wird, oder ob die Maschine mit der Maschinendrehzahl
Ne betrieben wird, die in den Hochlastbereich
(1 bis 3) ansteigt.
In dem Schritt 134 liest die MPU 62 einen Referenzwert
S/L, der entsprechend dem Maschinenbetriebszustand zuvor
zugeordnet ist, und vergleicht den laufend ermittelten,
oben beschriebenen Spitzenwert mit dem Referenzwert S/L
in einem Schritt 136. Wenn a ≦λτ S/L im Schritt 136, dann
ermittelt die MPU 62, daß Klopfen aufgetreten ist, und
die Routine geht zu einem Schritt 140 über. Im Schritt
140 wird der Verzögerungswinkelkorrekturwert SA ri-1 gegen
die Verzögerungswinkelseite als SA ri-1 + Y korrigiert.
In diesem Falle bezeichnet Y z. B. einen Kurbelwinkel
CA von 1°. Wenn a ≦ωτ S/L, ermittelt die MPU 62,
daß Maschinenklopfen nicht auftritt, und die Routine
geht zu einem Schritt 138 über. Im Schritt 138 korrigiert
die MPU 62 den Verzögerungswinkelkorrekturwert
SA ri-1 gegen die Voreilwinkelseite als SA ri-1 - X. In
diesem Falle bedeutet das Symbol X beispielsweise 1°
Kurbelwinkel.
Als nächstes ermittelt die MPU 62, ob der Zählwert C,
der die Zeit nach Änderung des Betriebsbereiches angibt,
einen vorbestimmten Wert (z. B. 60) überschreitet. Wenn
der Zählwert C den vorbestimmten Wert nicht überschreitet,
dann wird der Zählwert C in einem Schritt 144 um 1
erhöht, und die Routine wird dann beendet. Wenn der
Zählwert C die Größe 61 anzeigt, dann geht die Routine
zu einem Schritt 146 über, in welchem ein Mittelwert aus
den Verzögerungswinkelkorrekturwerten SA r0 bis SA r5, die
den entsprechenden Zylindern zugeordnet sind, berechnet
wird. In einem Schritt 148 wird der Mittelwert als Lernwert
gespeichert, der dem Betriebsbereich r zugeordnet
ist, und diese Routine wird damit beendet.
Als nächstes zeigt Fig. 11 eine Änderung des Lernwertes
und des Verzögerungswinkelkorrekturwertes SA ri in bezug
auf eine verstrichene Zeit aufgrund der Änderung des
oben beschriebenen Betriebsbereiches.
Wie an der Zeitstelle a von Fig. 11 gezeigt, wird, wenn
der Maschinenbetriebszustand vom Schwachlastbereich (0)
zum Hochlastbereich (1 bis 3) geändert wird, der dem Bereich
zugeordnete Lernwert gelesen, wenn der Maschinenbetriebszustand
vom Schwachlastbereich (0) auf die Hochlastbereiche
(1 bis 3) überführt wird. Wenn anschließend
der Maschinenbetrieb im gleichen Betriebsbereich r kontinuierlich
ausgeführt wird und der Zählwert C die Größe
61 angibt, dann wird der Verzögerungskorrekturwert SA ri
entsprechend dem Spitzenwert a korrigiert und berechnet,
und der Mittelwert der Verzögerungswinkelkorrekturwerte
für die ganze Maschine wird der gegenwärtige Lernwert
für den laufenden Betriebsbereich r (siehe b in Fig. 11).
Wenn der Bereich r mit Steigerung der Maschinendrehzahl
Ne in den Hochlastbereichen (1 bis 3) geändert wird,
dann wird kontinuierlich die Ermittlung von Maschinenklopfen
und die Berechnung von
Verzögerungswinkelkorrekturwerten SA ri ausgeführt (siehe
c in Fig. 11). Zu diesem Zeitpunkt wird der Lernwert
nicht als Verzögerungswinkelkorrekturwert SA ri gespeichert,
weil der Zündzeitpunkt während einer kontinuierlichen
Beschleunigung sehr plötzlich verändert wird und
die Leistung der Maschine verringert ist. In diesem Falle
läßt sich die Leistungsverminderung in engen Grenzen
halten und es läßt sich eine beachtliche Steigerung der
Wirtschaftlichkeit in bezug auf den Kraftstoffverbrauch
erzielen.
Wenn die Maschinendrehzahl Ne in den Hochlastbereichen
(1 bis 3) vermindert wird und der Betriebsbereich r sich
ändert, dann wird der Lernwert als
Verzögerungswinkelkorrekturwert SA ri gespeichert (siehe
d in Fig. 11). Im allgemeinen wird ein Unterschied zwischen
dem Maschinen-MBT-Zündzeitpunkt (Basiszündzeitpunkt)
und dem zulässigen Zündzeitpunkt bei Klopfen (sozusagen
ein konvergierter Wert des
Verzögerungswinkelkorrekturwertes SA ri ) größer, wenn die
Maschinendrehzahl in den Hochlastbereichen (1 bis 3) abnimmt.
Wenn die Maschinendrehzahl Ne daher in den Hochlastbereichen
(1 bis 3) sehr schnell abfällt, dann tritt
Klopfen auf.
Da jedoch in diesem Falle der optimale
Verzögerungswinkelkorrekturwert SA ri durch die Lernverarbeitung
zur Verfügung gestellt wird, kann das Auftreten
von Maschinenklopfen wirksam unterdrückt werden und
es läßt sich die Maschinenleistung und die Wirtschaftlichkeit
hinsichtlich des Kraftstoffverbrauches steigern.
Außerdem wird der Lernwert als
Verzögerungswinkelkorrekturwert gespeichert, wenn der
Maschinenbetrieb in den Hochlastbereichen (1 bis 3) in
den Schwachlastbereich (0) übergeht (siehe e in Fig. 11).
Da in diesem Falle kein Klopfen auftritt, selbst
wenn die Zündung unter Basiszündzeitpunktbedingungen
ausgeführt wird, dann zeigt der Lernwert entsprechend im
wesentlichen den Kurbelwinkel Null. Da die Zündung mit
dem Basiszündzeitpunkt SA o ausgeführt wird, lassen sich
negative Auswirkungen auf die Leistung und den Kraftstoffverbrauch
verhindern.
Da wie oben beschrieben bei der Einrichtung und dem Verfahren
zum Regeln des Zündzeitpunktes gemäß der vorliegenden
Erfindung die Aktualisierung des Lernwertes nur
zum Zeitpunkt einer Steigerung der Maschinendrehzahl unterbunden
ist, wird die Möglichkeit zur Aktualisierung
des Lernwertes verbessert. Da außerdem ein optimaler
Verzögerungswert entsprechend der Änderung im Betriebsbereich
ohne Rücksicht auf die individuellen Unterschiede
zwischen den Maschinenleistungen und den Umgebungsbedingungen
erzielt werden kann, läßt sich das Auftreten
von Klopfen verhindern. Wenn die Maschinendrehzahl in
den hohen Drehzahlbereichen gesteigert oder vermindert
wird oder wenn die Maschine vom Hochlastbereich in den
Schwachlastbereich überführt wird, dann lassen sich die
Maschinenleistung und der Kraftstoffverbrauch verbessern.
Claims (9)
1. Einrichtung zum Regeln des Zündzeitpunktes einer
Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch:
a) eine erste Einrichtung (16, 20, 21) zum Ermitteln eines Maschinenbetriebszustandes;
b) eine zweite Einrichtung (18) zum Ermitteln des Auftretens von Maschinenklopfen;
c) eine dritte Einrichtung (46) zum Ermitteln eines laufenden Maschinenbetriebsbereiches auf der Grundlage des von der ersten Einrichtung (16, 20, 21) ermittelten Maschinenbetriebszustandes;
d) eine vierte Einrichtung zum Einstellen eines Basiszündzeitwinkels auf der Grundlage des Maschinenbetriebszustandes, der durch die erste Einrichtung (16, 20, 21) ermittelt worden ist;
e) eine fünfte Einrichtung zum Lernen eines Verzögerungswinkelkorrekturwertes (SA ri ), um welchen der eingestellte Basiszündzeitwinkel (SA o ) gegen die Verzögerungswinkelseite korrigiert wird, um Maschinenklopfen zu unterdrücken, wenn die zweite Einrichtung (18) das Auftreten von Maschinenklopfen ermittelt, wenn dieses dem ähnlichen Maschinenbetriebsbereich entspricht, und zum Speichern eines Lernwertes des Verzögerungswinkelkorrekturwertes (SA ri ) in einen vorbestimmten Speicherbereich, der dem entsprechenden Maschinenbetriebsbereich entsprechend zugeordnet ist;
f) eine sechste Einrichtung (46) zum Auslesen des Lernwertes als Verzögerungswinkelkorrekturwert (SA ri ), wenn der Maschinenbetriebsbereich in einen vorbestimmten Maschinenbetriebsbereich von dem vorbestimmten Bereich in der fünften Einrichtung geändert wird;
g) eine siebente Einrichtung (46) zum Berechnen des Verzögerungswinkelwertes auf der Grundlage des Verzögerungswinkelwertes, der durch die sechste Einrichtung (46) ausgelesen wurde in Abhängigkeit davon, ob Maschinenklopfen auftritt, wenn der Maschinenbetriebsbereich unverändert bleibt und wenn der Maschinenbetriebsbereich auf den vorbestimmten Betriebsbereich geändert wird; und
h) eine achte Einrichtung (46) zum Erzeugen eines Zündsignals, durch das das Luft/Kraftstoff-Gemisch, das der Maschine zugeführt wird, zu einem Zeitpunkt gezündet wird, der dem eingestellten Basiszündzeitwinkel entspricht, der um den Verzögerungswinkelkorrekturwert korrigiert ist, der durch die siebente Einrichtung (46) berechnet worden ist.
a) eine erste Einrichtung (16, 20, 21) zum Ermitteln eines Maschinenbetriebszustandes;
b) eine zweite Einrichtung (18) zum Ermitteln des Auftretens von Maschinenklopfen;
c) eine dritte Einrichtung (46) zum Ermitteln eines laufenden Maschinenbetriebsbereiches auf der Grundlage des von der ersten Einrichtung (16, 20, 21) ermittelten Maschinenbetriebszustandes;
d) eine vierte Einrichtung zum Einstellen eines Basiszündzeitwinkels auf der Grundlage des Maschinenbetriebszustandes, der durch die erste Einrichtung (16, 20, 21) ermittelt worden ist;
e) eine fünfte Einrichtung zum Lernen eines Verzögerungswinkelkorrekturwertes (SA ri ), um welchen der eingestellte Basiszündzeitwinkel (SA o ) gegen die Verzögerungswinkelseite korrigiert wird, um Maschinenklopfen zu unterdrücken, wenn die zweite Einrichtung (18) das Auftreten von Maschinenklopfen ermittelt, wenn dieses dem ähnlichen Maschinenbetriebsbereich entspricht, und zum Speichern eines Lernwertes des Verzögerungswinkelkorrekturwertes (SA ri ) in einen vorbestimmten Speicherbereich, der dem entsprechenden Maschinenbetriebsbereich entsprechend zugeordnet ist;
f) eine sechste Einrichtung (46) zum Auslesen des Lernwertes als Verzögerungswinkelkorrekturwert (SA ri ), wenn der Maschinenbetriebsbereich in einen vorbestimmten Maschinenbetriebsbereich von dem vorbestimmten Bereich in der fünften Einrichtung geändert wird;
g) eine siebente Einrichtung (46) zum Berechnen des Verzögerungswinkelwertes auf der Grundlage des Verzögerungswinkelwertes, der durch die sechste Einrichtung (46) ausgelesen wurde in Abhängigkeit davon, ob Maschinenklopfen auftritt, wenn der Maschinenbetriebsbereich unverändert bleibt und wenn der Maschinenbetriebsbereich auf den vorbestimmten Betriebsbereich geändert wird; und
h) eine achte Einrichtung (46) zum Erzeugen eines Zündsignals, durch das das Luft/Kraftstoff-Gemisch, das der Maschine zugeführt wird, zu einem Zeitpunkt gezündet wird, der dem eingestellten Basiszündzeitwinkel entspricht, der um den Verzögerungswinkelkorrekturwert korrigiert ist, der durch die siebente Einrichtung (46) berechnet worden ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, weiterhin enthaltend eine
achte Einrichtung (46) zum Korrigieren des
Verzögerungswinkelkorrekturwertes, der von der siebenten
Einrichtung errechnet worden ist, nur dann, wenn der Maschinenbetriebsbereich
derart ist, daß eine Maschinendrehzahl
in den vorbestimmten Betriebsbereich gesteigert
wird, und um den Speicherwert des korrigierten
Verzögerungswinkelkorrekturwertes als neuen Lernwert zu
halten.
3. Verfahren zum Regeln des Zündzeitpunktes einer Brennkraftmaschine,
gekennzeichnet durch folgene Schritte:
a) Ermitteln eines Spitzenwertes einer Amplitude einer Maschinenzylinderdruckschwingung während eines vorbestimmten Intervalls der Kurbeldrehung;
b) Ermitteln eines Maschinenbetriebszustands;
c) Ermitteln eines Maschinenbetriebsbereichs auf der Grundlage des im Schritt (b) ermittelten Maschinenbetriebszustandes;
d) Ermitteln, ob der herrschende Maschinenbetriebsbereich gegenüber einem vorangehenden Maschinenbetriebsbereich verändert ist;
e) Lesen eines Lernwertes, der einem vorbestimmten der Maschinenbetriebsbereiche zugeordnet ist, wenn der Maschinenbetriebsbereich geändert ist;
f) Speichern des Lernwertes als einen Verzögerungswinkelkorrekturwert (SA ri ) für jeden Maschinenzylinder;
g) Lesen eines Referenzwertes (S/L), der dem im Schritt (b) ermittelten Maschinenbetriebszustand zuvor zugeordnet worden ist, wenn der Maschinenbetriebsbereich nicht geändert ist und wenn ein Beschleunigungsbetrieb ausgeführt wird auf der Grundlage der Änderung des Maschinenbetriebsbereiches;
h) Ermitteln, ob Maschinenklopfen auftritt, auf der Grundlage eines Vergleichsergebnisses zwischen dem zuvor zugeordneten Referenzwert und dem im Schritt (a) ermittelten Spitzenwert;
i) Berechnen des Verzögerungswinkelkorrekturwertes in Abhängigkeit davon, ob im Schritt (h) Maschinenklopfen ermittelt worden ist;
j) Ermitteln, ob ein vorbestimmtes Intervall, während dem der Betriebsbereich sich geändert hat, verstrichen ist;
k) Berechnen eines Mittelwertes des Verzögerungswinkelkorrekturwertes (SA r0 bis SA r5) und Speichern des Mittelwertes in einem vorbestimmten Maschinenbetriebsbereich als Lernwert, wenn das vorbestimmte Intervall im Schritt (j) verstrichen ist;
l) Ermitteln eines Basiszündzeitwinkelwertes auf der Grundlage des im Schritt (b) ermittelten Maschinenbetriebszustandes;
m) Errechnen eines auszuführenden Zündzeitpunktes aus dem Basiszündzeitwinkelwert, der im Schritt (l) ermittelt worden ist, und dem jedem Zylinder zugeordneten Verzögerungswinkelkorrekturwert, und
n) Zünden des jedem Zylinder zugeführten Luft/Kraftstoff-Gemischs zu dem Zündzeitpunkt, der im Schritt (m) errechnet worden ist.
a) Ermitteln eines Spitzenwertes einer Amplitude einer Maschinenzylinderdruckschwingung während eines vorbestimmten Intervalls der Kurbeldrehung;
b) Ermitteln eines Maschinenbetriebszustands;
c) Ermitteln eines Maschinenbetriebsbereichs auf der Grundlage des im Schritt (b) ermittelten Maschinenbetriebszustandes;
d) Ermitteln, ob der herrschende Maschinenbetriebsbereich gegenüber einem vorangehenden Maschinenbetriebsbereich verändert ist;
e) Lesen eines Lernwertes, der einem vorbestimmten der Maschinenbetriebsbereiche zugeordnet ist, wenn der Maschinenbetriebsbereich geändert ist;
f) Speichern des Lernwertes als einen Verzögerungswinkelkorrekturwert (SA ri ) für jeden Maschinenzylinder;
g) Lesen eines Referenzwertes (S/L), der dem im Schritt (b) ermittelten Maschinenbetriebszustand zuvor zugeordnet worden ist, wenn der Maschinenbetriebsbereich nicht geändert ist und wenn ein Beschleunigungsbetrieb ausgeführt wird auf der Grundlage der Änderung des Maschinenbetriebsbereiches;
h) Ermitteln, ob Maschinenklopfen auftritt, auf der Grundlage eines Vergleichsergebnisses zwischen dem zuvor zugeordneten Referenzwert und dem im Schritt (a) ermittelten Spitzenwert;
i) Berechnen des Verzögerungswinkelkorrekturwertes in Abhängigkeit davon, ob im Schritt (h) Maschinenklopfen ermittelt worden ist;
j) Ermitteln, ob ein vorbestimmtes Intervall, während dem der Betriebsbereich sich geändert hat, verstrichen ist;
k) Berechnen eines Mittelwertes des Verzögerungswinkelkorrekturwertes (SA r0 bis SA r5) und Speichern des Mittelwertes in einem vorbestimmten Maschinenbetriebsbereich als Lernwert, wenn das vorbestimmte Intervall im Schritt (j) verstrichen ist;
l) Ermitteln eines Basiszündzeitwinkelwertes auf der Grundlage des im Schritt (b) ermittelten Maschinenbetriebszustandes;
m) Errechnen eines auszuführenden Zündzeitpunktes aus dem Basiszündzeitwinkelwert, der im Schritt (l) ermittelt worden ist, und dem jedem Zylinder zugeordneten Verzögerungswinkelkorrekturwert, und
n) Zünden des jedem Zylinder zugeführten Luft/Kraftstoff-Gemischs zu dem Zündzeitpunkt, der im Schritt (m) errechnet worden ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß im Schritt (d) ermittelt wird, ob der laufende Maschinenbetriebsbereich
von dem vorangehenden Maschinenbetriebszustand
geändert hat in Abhängigkeit davon, ob
der laufende, im Schritt (c) ermittelte Betriebsbereich
gleich dem zuvor im Schritt (c) ermittelten Maschinenbetriebsbereich
gleicht.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß im Schritt (e) der dem vorbestimmten der
Maschinenbetriebsbereiche zugeordnete Lernwert gelesen
wird, wenn eine Maschinendrehzahl in einem ersten vorbestimmten
Maschinenbetriebsbereich vermindert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem im Schritt (e) der
dem vorbestimmten der Maschinenbetriebsbereiche zugeordnete
Lernwert gelesen wird, wenn der Maschinenbetriebsbereich
von einem ersten vorbestimmten Maschinenbetriebsbereich
in einen zweiten vorbestimmten Maschinenbetriebsbereich
geändert wird, wobei eine Maschinenlast
des ersten vorbestimmten Betriebsbereiches höher ist,
als in dem zweiten vorbestimmten Betriebsbereich.
7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß im Schritt (i) der Verzögerungswinkelkorrekturwert
so berechnet wird, daß er seinen Wert um einen vorbestimmten
Kurbelwinkel vergrößert, wenn im Schritt (h)
ermittelt wird, daß Maschinenklopfen auftritt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß im Schritt (i) der Verzögerungswinkelkorrekturwert
so berechnet wird, daß er um den vorbestimmten Kurbelwinkel
abnimmt, wenn im Schritt (h) ermittelt wird, daß
Maschinenklopfen nicht auftritt.
9. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schritte (h), (i) und (j) wiederholt werden, bis
das vorbestimmte Intervall verstrichen ist, wenn der Beschleunigungsbetrieb
mit einer Maschinenbelastung ausgeführt
wird, die einen vorbestimmten Wert übersteigt.
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