DE4022704C2

DE4022704C2 - System zur Steuerung des Zündzeitpunkts einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4022704C2
Application number: DE4022704A
Authority: DE
Inventors: Hiroya Ohkumo
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1989-07-26
Filing date: 1990-07-17
Publication date: 1994-07-07
Anticipated expiration: 2010-07-18
Also published as: US5016590A; JPH0357879A; DE4022704A1; GB9015563D0; GB2234292A; GB2234292B

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Steuerung des Zünd zeitpunktes einer Brennkraftmaschine, wobei es sich ins besondere darum dreht, ein Klopfen der Maschine bei Luft druckänderungen zu verhindern.

Bekanntlich wird der Zündzeitpunkt mit steigender Maschinen last in Richtung früh gerückt. Wenn die Maschinenlast, die sich im Druck der Ansaugluft wiederspiegelt, niedrig ist, so nimmt der Füllungswirkungsgrad in den Zylindern ab. Dadurch steigt die Verbrennungsgeschwindigkeit. Der Zündzeitpunkt wird darum auch bei steigendem Ansaugluftdruck in Richtung früh gerückt.

Üblicherweise wird der Zündzeitpunkt nach Maßgabe des An saugluftdrucks (eines Absolutdrucks) bei Vollast bestimmt. In Fig. 5 sind diese Verhältnisse durch eine durchgehende Linie gezeigt. Wenn nun die Brennkraftmaschine in niedriger Höhe läuft, bei welcher der Atmosphärendruck bei 760 mmHg liegt, so wird der Zündzeitpunkt bei Vollast auf einen Punkt a ein gestellt. Wenn der Atmosphärendruck bei größerer Höhe auf 660 mmHg abnimmt, wird der Zündzeitpunkt bei Vollast zu einem Punkt b vorverstellt. Der Füllungswirkungsgrad der Ansaugluft verringert sich jedoch in großer Höhe nicht proportional zum sinkenden Atmosphärendruck. Darum muß der Zündzeitpunkt für große Höhen weiter korrigiert werden.

Aus der JP-A 60 43 178 und JP-A 60 81 466 ist es bekannt, daß man den Zündzeitpunkt bei größeren Höhen vorverstellen kann, um einem Abnehmen der Maschinenleistung entgegenzuwirken. Nachdem aber in großer Höhe der Abgasdruck mit dem Atmo sphärendruck abnimmt, wird auch die aus den Zylindern während der Ventilüberlappungsperiode strömende Abgasmenge geringer. Wenn damit eine Maschine mit einem bestimmten Ansaugluftdruck betrieben wird, so steigt der Füllungswirkungsgrad beim Ansaugen gegenüber demjenigen bei geringer Höhe. Wenn nun der Zündzeitpunkt einem Ansaugluftdruck entsprechend eingestellt ist, der bei geringerer Höhe wirkt, so liegt der Zündzeitpunkt für die größere Betriebshöhe zu früh. Dies führt zu Klopfen der Maschine.

Aus der DE 28 45 457 C2 ist ein System zur Steuerung des Zündzeitpunktes einer Brennkraftmaschine bekannt, bei welchem eine Vielzahl von Grundzündzeitpunkten entsprechend der Ma schinendrehzahl und der Last beziehungsweise dem Absolutdruck in der Ansaugleitung gespeichert ist. Ein Zündzeitpunktrech ner rechnet einen Zündzeitpunkt auf der Grundlage des Grundzündzeitpunktes aus. Der Atmosphärendruck soll mit in diese Berechnung einfließen, wobei die Druckschrift keine genaueren Angaben hierzu macht.

Aus der DE 35 27 856 A1 ist ein ähnliches System zur Steue rung des Zündzeitpunktes einer Brennkraft bekannt, wobei der Grundzündzeitpunkt entweder durch Berechnung anhand von Maschinenbetriebsdaten oder durch einen Tabellenaufruf er mittelt wird. Änderungen des Luftdrucks, wie sie beispiels weise bei einer Fahrt vom Tiefland ins Gebirge auftreten, werden bei diesem System durch einen "Lernvorgang" berück sichtigt, über den der Zündzeitpunkt anhand einer gemessenen Maschinenausgangsleistung optimiert wird. Dies bedeutet, daß schnelle Luftdruckschwankungen, wie sie beispielsweise beim Einfahren in einen Tunnel auftreten, erst allmählich Berück sichtigung finden, was zu Verminderungen der Motorleistung sowie zu Klopfen führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zur Steuerung des Zündzeitpunktes einer Brennkraftmaschine an zugeben, das auf einfache Weise eine schnelle und korrekte Berücksichtigung des atmosphärischen Drucks ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungs beispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Brenn kraftmaschine, in der die Erfindung angewandt wird;

Fig. 2a und 2b ein Blockschaltbild eines Steuersystems nach der Erfindung;

Fig. 3 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Atmosphärendruck und einer Verzögerungsgröße zeigt;

Fig. 4 ein Flußdiagramm, das den Betrieb des Systems verdeutlicht; und

Fig. 5 ein Diagramm, das Zündzeitpunkte in großen und geringen Höhen zeigt.

Nach Fig. 1 hat eine Brennkraftmaschine (kurz: Maschine) eine Drosselklappe 10 in einem Drosselklappengehäuse 11, das durch ein Ansaugrohr 9 mit einem Luftfilter 8 in Ver bindung steht. Das Drosselklappengehäuse 11 ist mit einem Ansaugkrümmer 12 verbunden, der wiederum mit einem Ver brennungsraum 2 jedes Zylinders der Maschine 1 über einen Einlaßkanal 3 und ein Einlaßventil 4 verbunden ist. Eine Bypassleitung 15 mit einem Leerlaufsteuerventil 14 ist um die Drosselklappe 10 geführt. Eine Zündkerze 7 ist in jedem Verbrennungsraum 2 angeordnet, und ein Mehrpunkteinspritzer 16 ist im Ansaugkrümmer 12 nahe jedem Einlaßkanal 3 ange ordnet. Abgase aus dem Verbrennungsraum 2 werden durch einen Auslaßkanal 5, ein Auslaßventil 6 und einen Auspuff krümmer 13 abgeleitet. Die Maschine 1 hat einen Kurbelwin kelsensor 20, einen Drucksensor 21, der den Absolutdruck in der Ansaugleitung 9 abstrom der Drosselklappe 10 aufnimmt, einen Kühlmitteltemperatursensor 22, einen Ansauglufttem peratursensor 23, einen O₂-Sensor 24, der die Sauerstoff konzentration der Abgase im Auspuffkrümmer 13 mißt, einen Drosselklappenstellungssensor 25 und einen Atmosphären drucksensor 26. Ausgangssignale der Sensoren 20-26 werden einer Steuereinheit 30 zugeführt, die dem Einspritzer 16 ein Kraftstoffeinspritzsignal, dem Leerlaufsteuerventil 14 ein Leerlaufsignal und der Zündkerze 7 über eine Zündvor richtung 27, eine Zündspule 28 und einen Zündverteiler 29 ein Zündsignal zuführt. Eine Maschinendrehzahl Ne wird auf der Basis des Kurbelwinkelsignals vom Kurbelwinkelsensor 20 berechnet, und ein Ansaugluftdruck Pm wird auf der Basis des Signals vom Drucksensor 21 berechnet, und diese Signale dienen der Berechnung einer Grundeinspritzimpulsdauer Tp. Die Grundeinspritzimpulsdauer Tp wird nach Maßgabe der Kühlmitteltemperatur Tw vom Kühlmitteltemperatursensor 22, der Ansauglufttemperatur Ta vom Ansauglufttemperatursensor 23 und eines Rückführungssignals vom O₂-Sensor 24 korri giert. Der Einspritzer 16 spritzt eine Kraftstoffmenge ein, die einer korrigierten Einspritzimpulsdauer Ti entspricht.

Andererseits wird nach Maßgabe eines Drosselklappenöff nungsgrads, der vom Drosselklappenstellungssensor 25 auf genommen ist, oder des Leerlaufsignals von einem Leerlauf schalter bestimmt, daß die Maschine 1 im Leerlauf läuft. Der Öffnungsgrad des Leerlaufsteuerventils 14 wird zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl verstellt.

Nach den Fig. 2a und 2b hat die Steuereinheit 30 einen Maschinendrehzahlrechner 31, einen Ansaugdruckrechner 32, einen Kühlmitteltemperaturrechner 33 und einen Atmosphären druckrechner 39. Der Maschinendrehzahlrechner 31 berechnet die Maschinendrehzahl Ne auf der Grundlage des Ausgangssi gnals des Kurbelwinkelsensors 20, und der Ansaugdruckrech ner 32 berechnet den Absolutdruck Pm auf der Grundlage des Ausgangssignals des Drucksensors 21.

Die Maschinendrehzahl Ne und der Ansaugdruck Pm werden einer Grundzündzeitpunkt-Tabelle 35 zugeführt, in der eine Vielzahl von Grundzündzeitpunkten IGB, angeordnet nach Maßgabe der Maqschinendrehzahl Ne und des Ansaugluftdrucks Pm, gespeichert ist.

Andererseits wird der im Atmosphärendruckrechner 39 berech nete Atmosphärendruck Pa einer Verzögerungsgrößen-Tabelle 40 zugeführt, aus der eine Verzögerungsgröße R zur Korrek tur des Grundzündzeitpunkts IGB beim Fahren des Fahrzeugs in großer Höhe abgeleitet wird. Wie Fig. 3 zeigt, wird die Verzögerungsgröße nach Maßgabe des Atmosphärendrucks Pa bestimmt. Dabei nimmt die Verzögerunqsgröße, die auf See höhe Null ist, mit abnehmendem Atmosphärendruck Pa zu. Die Verzögerungsgröße R wird einem Grundzündzeitpunktkorrek turteil 41 zugeführt, in dem der aus der Tabelle 35 abge leitete Grundzündzeitpunkt IGB entsprechend IGB←IGB-R korrigiert wird.

Die Maschinendrehzahl Ne, der Ansaugdruck Pm und die im Rechner 33 berechnete Kühlmitteltemperatur Tw werden einer Korrekturgrößen-Tabelle 36 zugeführt, aus der eine Korrek turgröße IGL abgeleitet wird. Die Korrekturgröße IGL wird einem Zündzeitpunktrechner 37 zugeführt, in dem der Zünd zeitpunkt IGT wie folgt berechnet wird:

IGT = IGM + IGL.

Der Zündzeitpunkt IGT und das Kurbelwinkelsignal R werden der Zündvorrichtung 27 über einen Treiber 38 zugeführt, so daß die Zündkerze 7 zum berechneten Zeitpunkt IGT nach Maßgabe des Kurbelwinkelsignals R gezündet wird.

Nachstehend wird der Betrieb des Zündzeitpunktsteuersystems unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm von Fig. 4 beschrie ben.

Wenn die Maschine 1 läuft, wird der Grundzündzeitpunkt IGB aus der Grundzündzeitpunkt-Tabelle 35 in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl Ne und dem absoluten Ansaugdruck Pm abgeleitet. Andererseits wird die Verzögerungsgröße R aus der Verzögerungsgrößen-Tabelle 40 nach Maßgabe des gemes senen Atmosphärendrucks Pa abgeleitet. Wenn das Fahrzeug in geringer Höhe fährt, ist die Verzögerungsgröße R gleich 0, so daß der Grundzündzeitpunkt IGB dem Zündzeitpunktrechner 37 ohne Korrektur zugeführt wird. Die Korrekturgröße IGL entsprechend der Kühlmitteltemperatur Tw wird dem Grund zündzeitpunkt IGB im Rechner 37 hinzuaddiert unter Bildung des Zündzeitpunkts IGT, und das dem Zündzeitpunkt IGT ent sprechende Zündzeitpunktsignal wird der Zündvorrichtung 27 über den Treiber 38 zugeführt.

Mit zunehmender Höhe erhöht sich die aus der Verzögerungs größen-Tabelle 40 abgeleitete Verzögerungsgröße R. Der Grundzündzeitpunkt IGB wird mit der Verzögerungsgröße R im Grundzündzeitpunkt-Korrekturteil 41 korrigiert. Der Grund zündzeitpunkt IGB, der in der Tabelle 35 nach Maßgabe der Verringerung des Ansaugluftdrucks in Abhängigkeit von der Verringerung des Atmosphärendrucks Pa vorverstellt wurde (Vollinie in Fig 5), wird im Korrekturteil 41 entsprechend einer Strichlinie oder einer Strichpunktlinie verzögert. Infolgedessen wird ein zu früher Zündzeitpunkt für eine große Ansaugluftmenge in der großen Höhe aufgrund der Ab gasverringerung in den Zylindern um die Verzögerungsgröße R korrigiert, so daß ein optimaler Zündzeitpunkt erhalten wird.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß durch die Erfindung ein System zur Steuerung des Zündzeit punkts angegeben wird, wobei ein nach Maßgabe des Maschi nenbetriebszustands bestimmter Grundzündzeitpunkt in Ab hängigkeit von der Höhe verzögert wird. Daher wird ein Zündzeitpunkt erhalten, der für die tatsächliche Ansaug luftmenge und die Verbrennungsgeschwindigkeit geeignet ist, wodurch das Auftreten von Klopfen zuverlässig verhindert wird. Außerdem wird der Zündzeitpunkt nach Maßgabe des Atmosphärendrucks so bestimmt, daß ein maximales Drehmoment ohne Klopfen erhalten wird, wodurch das Fahrverhalten des Fahrzeugs verbessert wird. Da ferner die Verzögerungsgröße dem Atmosphärendruck umgekehrt proportional ist, wird der Zündzeitpunkt in Abhängigkeit von der Höhe, in der das Fahrzeug fährt, ausreichend korrigiert.

Vorstehend wurde das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert; es ist zu beachten, daß sich die Er findung außerdem auf ein entsprechendes Verfahren bezieht.

Claims

1. System zur Steuerung des Zündzeitpunktes einer Brennkraftmaschine, umfassend:
einen Drucksensor (21) zum Messen des Drucks in einer Ansaugleitung (9) stromab einer Drosselklappe (10), aus dessen Ausgangssignal ein Ansaugdruckrechner (32) einen Ansaugdruck (Pm) errechnet;
einen Atmosphärendrucksensor (17) zum Messen des At mosphärendrucks, aus dessen Ausgangssignal ein Atmo sphärendruckrechner (39) einen Atmosphärendruck (Pa) errechnet;
eine Verzögerungsgrößentabelle (40), aus welcher eine Verzögerungsgröße (R) in Abhängigkeit vom Atmosphä rendruck (Pa) ausgelesen wird;
eine Grundzündzeitpunkttabelle (35), aus der ein Grundzündzeitpunkt (IGB) in Abhängigkeit vom Absolut druck (Pm) und einer Maschinendrehzahl (Ne) ausgelesen wird;
ein Grundzündzeitpunktkorrekturteil (41), das den Grundzündzeitpunkt (IGB) in Abhängigkeit von der Ver zögerungsgröße (R) korrigiert;
eine Korrekturgrößentabelle (36), aus welcher eine Korrekturgröße (IGL) in Abhängigkeit von Motorbe triebsdaten ausgelesen wird, und
einen Zündzeitpunktrechner (37), der aus dem durch die Verzögerungsgröße (R) korrigierten Grundzündzeitpunkt (IGB) einen tatsächlichen Zündzeitpunkt (IGT) in Abhängigkeit von der Korrekturgröße (IGL) zum Zünden der Brennkraftmaschine errechnet.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Verzögerungsgrößentabelle (40) gespeicherten Verzögerungsgrößen (R) mit abnehmendem Atmosphärendruck (Pa) größer werden.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Grundzündzeitpunkttabelle (35) ge speicherten Grundzündzeitpunkte (IGB) mit abnehmendem Absolutdruck (Pm) in Richtung früh rücken.