DE3635963A1 - Einrichtung und verfahren zum regeln des zuendzeitpunktes einer brennkraftmaschine - Google Patents

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.

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.

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.