DE19740365A1 - Verfahren zur Bestimmung des Zündwinkels in Zündanlagen für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Verfahren zur Bestimmung des Zündwinkels in Zündanlagen für Brennkraftmaschinen

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DE19740365A1 DE19740365A DE19740365A DE19740365A1 DE 19740365 A1 DE19740365 A1 DE 19740365A1 DE 19740365 A DE19740365 A DE 19740365A DE 19740365 A DE19740365 A DE 19740365A DE 19740365 A1 DE19740365 A1 DE 19740365A1
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Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Bestimmung der Steuergrößen sich zyklisch wiederholender Vorgänge in Brennkraftmaschinen. Aus boschtechnischer Unterrichtung kombiniertes Zünd- und Benzineinspritzsystem Motronik (1987722011, KH/VDT-09.85-DE) sind Steuergeräte mit einem integrierten Verfahren zur Bestimmung der Zündsteuergrößen bekannt. Das Steuergerät bestimmt hierbei zwischen zwei Zündvorgängen aus den Informationen Last- und Drehzahl, Tem­ peratur- und Drosselklappenstellung, die Steuergrößen, wie Schließwinkel und Zündwinkel bzw. Zündzeitpunkt. Hierbei werden die Steuergrößen von abgespeicherten Kennfeldern be­ stimmt, wobei das Kennfeld zur Bestimmung des Zündwinkels durch Versuche auf einem Motorprüfstand ermittelt wird. Im Fahrzeug wird dieses Kennfeld dann nach den vorgebbaren Kri­ terien wie Kraftstoffverbrauch, Abgas- und Fahrverhalten op­ timiert und anschließend gespeichert. Anhand der aktuellen Betriebsparameter wird dann der Zündwinkel aus dem Kennfeld entnommen und kann an verschiedene Betriebsbedingungen ange­ paßt werden. So läßt sich z. B. im Leerlauf die Zündung auf günstige Abgaswerte, einwandfreien Rundlauf und geringen Verbrauch einstellen, während im Teillastbereich das Fahr­ verhalten und der Kraftstoffverbrauch im Vordergrund stehen. Die Anpassung des Zündwinkels individuell an jeden Betriebs­ zustand des Motors ermöglicht es, den spezifischen Anforde­ rungen des Motors in hohem Maße Rechnung zu tragen. Hierbei ist es möglich, den Zündwinkel durch Beaufschlagung mit ei­ ner Momentenschnittstelle speziell an die konkreten Anforde­ rungen an das Drehmoment der Brennkraftmaschine anzupassen. Weiterhin ist es bekannt, bei der Zündsteuerung eine Klopf­ regelung zu integrieren, die den Zündwinkel nach auftreten­ dem Klopfen nach spät verstellt und anschließend, wenn kein Klopfen mehr auftritt, schrittweise zurückführt an den Kenn­ feldzündwinkel. Damit wird der klopfende Betrieb der Brenn­ kraftmaschine vermieden, wodurch die Lebenserwartung der Brennkraftmaschine wesentlich erhöht wird.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung des Zündwin­ kels in Zündanlagen für Brennkraftmaschinen mit integrierter Klopfregelung hat den Vorteil, daß bei der Zündwinkelbestim­ mung die Vorteile der Optimierung des Zündwinkels an das Solldrehmoment mit der Klopfregelung kombiniert werden kön­ nen. Hierbei wird die Frühverstellung und Adaption der Klopfregelung gesperrt, wenn die Zündwinkelreduzierung durch die Drehmomentenschnittstelle erfolgte, da in diesem Fall der ausgegebene Zündwinkel nicht durch die Klopfregelung, sondern durch die Momentenschnittstelle bestimmt wurde. Da dieser von der Momentenschnittstelle ausgegebene Zündwinkel später liegt als Zündwinkel der Klopfregelung wird vorteil­ hafterweise in diesem Fall die Frühverstellung der Klopfre­ gelung eingefroren. Damit ist gewährleistet, daß auch bei integrierter Klopfregelung und Drehmomentoptimierung des Zündwinkels ein möglichst klopffreier Betrieb der Brenn­ kraftmaschine gewährleistet ist.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens gegeben.
So kann der spätestmögliche Zündwinkel vorteilhafterweise anhand der Betriebsparameter aus einem Kennfeld entnommen werden. Dabei kann der spätestmögliche Zündwinkel im Kenn­ feld applikationsspezifisch festgelegt werden oder systemab­ hängig bestimmt werden.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er­ läutert. Fig. 1 zeigt im Programmablaufplan die einzelnen Verfahrensschritte zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Fig. 2 zeigt in einem Zündwinkel-Zeit- Diagramm die Beziehungen der verschiedenen Zündwinkel unter­ einander.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die Fig. 1 zeigt die einzelnen Verfahrensschritte der er­ findungsgemäßen drehmomentenoptimierten Klopfregelung, die zylinderindividuell durchgeführt werden und wobei in einem ersten Verfahrensschritt 10 der Grundzündwinkel ZWGRU anhand der Betriebsparameter wie Drehzahl n, Temperatur T und Druck p mittels eines abgespeicherten Kennfeldes KF bestimmt wird, so daß der Grundzündwinkel ZWGRU eine Funktion des Kennfeldes KF ist. In einem Arbeitsschritt 11, der die Klopfregelung KR darstellt, wird beim Erkennen eines Klop­ fens KL nach einer ausgelösten Verbrennung ein Korrekturwert ΔZW-KR bestimmt, der dann im Arbeitsschritt 12 auf den Grundzündwinkel ZWGRU aufaddiert wird, damit ergibt sich der Klopfregelzündwinkel ZW(KR) = ZWGRU+ ΔZW-KR. Diese additive Korrektur des Grundzündwinkels in der Klopfregelung bewirkt ein Spätziehen des Zündwinkels und damit von der Klopfgrenze weg.
Dieser Klopfregelzündwinkel ZW(KR) wird nun zum einen über eine Momentenschnittstelle MD an eine Begrenzungsstufe 13 und zum anderen direkt an die Begrenzungsstufe 13 geführt. Die Momentenschnittstelle stellt einen Zweig dar, der unab­ hängig davon, ob Klopfen aufgetreten ist oder nicht anhand der aktuellen Betriebsbedingungen und der vom Fahrer ge­ stellten Anforderungen beispielsweise Maximallast einen drehmomentenoptimierten Zündwinkel ZW-Md bestimmt. Der drehmomentenoptimierte Zündwinkel ZW-Md ist ebenso wie der Zündwinkel aus der Klopfregelung ZW(KR) an die Begrenzungs­ stufe 13 geführt. Diese Begrenzungsstufe 13 begrenzt den Zündwinkel für die nächste Verbrennung in einem zulässigen Band, wobei an die Begrenzungsstufe 13 außerdem noch der in einem Arbeitsschritt 14 bestimmte spätestzulässige Zündwin­ kel Zwspae geführt ist. Dieser spätestzulässige Zündwinkel Zwspae ergibt sich hierbei beispielsweise aus der vorgebbaren Abgastemperaturbegrenzung. Desweiteren kann dieser spätest­ zulässige Zündwinkel Zwspae aus einem weiteren Kennfeld an­ hand der aktuellen Betriebsparameter entnommen werden. Der frühestzulässige Zündwinkel ist der von der Drehmomenten- Schnittstelle bestimmte drehmomentenoptimierten Zündwinkel ZW-Md. Damit steht der Begrenzungsstufe 13 der frühstzuläs­ sige Zündwinkel und der spätestzulässige Zündwinkel zur Ver­ fügung, so daß der auszugebende Zündwinkel innerhalb dieses Bandes liegt.
Anschließend wird im Arbeitsschritt 15 der so bestimmte Zündwinkel ausgegeben und anschließend in einer Abfrage 16 geprüft, ob in der ausgelösten Verbrennung ein Klopfen KL aufgetreten ist. Ist dies der Fall, so führt der Ja-Ausgang zum Arbeitsschritt 17, der die Notwendigkeit eines Spätzie­ hens des Zündwinkel an die Klopfregelung 11 weiterleitet, welche dann, wie bereits weiter oben beschrieben, einen ent­ sprechenden Korrekturwert für die nächste Verbrennung in diesem Zylinder bestimmt. Ist kein Klopfen aufgetreten, so führt der Nein-Ausgang der Abfrage 16 an eine Abfrage 17. In der Abfrage 17 wird geprüft, ob der drehmomentenoptimierte Zündwinkel später liegt als der Zündwinkel der Klopfregelung ZW(KR) . Ist dies der Fall, d. h. die Momentenschnittstelle Md hat das Drehmoment reduziert und den drehmomentenoptimierten Zündwinkel weiter nach spät verstellt als von der Klopfrege­ lung gefordert, so führt der Ja-Ausgang der Abfrage 17 an den Arbeitsschritt 18, welcher die Frühverstellung des Klopfregelzündwinkels ZW(KR), die durch eine schrittweise Verkleinerung des Korrekturwertes ΔZW-KR erfolgt, gesperrt. Das bedeutet der augenblickliche Korrekturwert ΔZW-KR wird beibehalten, was gleichzeitig einem Sperren der Frühverstel­ lung der Adaption entspricht. Wurde in der Abfrage 17 fest­ gestellt, daß der drehmomentenoptimierte Zündwinkel ZW-Md früher liegt als der Zündwinkel der Klopfregelung ZW (KR), dann führt der Nein-Ausgang der Abfrage 17 an den Arbeits­ schritt 19 und es wird eine schrittweise Rückführung des Klopfregelzündwinkels in Richtung Kennfeldzündwinkel zugelas­ sen.
In Fig. 2 sind die verschiedenen Zündwinkel über die Zeit dargestellt. Zum Zeitpunkt t0 wird im Steuergerät der Grund­ zündwinkel ZWGRU und der drehmomentenoptimierte Zündwinkel ZW-Md bestimmt. Da zum Zeitpunkt t0 noch kein Klopfen KL aufgetreten war, ist der Grundzündwinkel noch nicht um einen Korrekturwert der Klopfregelung korrigiert, oder anders ausgedrückt ΔZW-KR = 0. Entsprechend der Forderung, daß der drehmomentenoptimierte Zündwinkel innerhalb des begrenzenden Bandes aus frühes- und spätestzulässigem Zündwinkel liegt, wird in der Zeitspanne t0 → t1 der drehmomentenoptimierte Zündwinkel ZW-Md als Zündwinkel an den entsprechenden Zylin­ der ausgegeben. Zum Zeitpunkt t1 tritt ein Klopfen KL in dem Zylinder auf, damit wird der Grundzündwinkel um einen klopf­ regelbedingten Korrekturwert ΔZW-KR additiv korrigiert. Da der so bestimmte Klopfregelzündwinkel ZW(KR) später liegt als der drehmomentenoptimierte Zündwinkel ZW-Md wird ab dem Zeitpunkt t1 zunächst dieser Klopfregelzündwinkel ausgege­ ben. Nach der so erfolgten Spätziehung des Zündwinkels wird der Zündwinkel nach einer vorgebbaren Anzahl klopffreier Verbrennungen zum Zeitpunkt t2 schrittweise wieder in Rich­ tung früh zum Grundzündwinkel hin verändert. Dies erfolgt, indem der nach Klopfen bestimmte Korrekturwert ΔZW-KR schrittweise verkleinert wird. Zum Zeitpunkt t3 liegt der Klopfregellzündwinkel ZW(KR) früher im Hinblick auf den obe­ ren Totpunkt OT als der drehmomentenoptimierte Zündwinkel ZW-Md, so daß ab dem Zeitpunkt t3 wieder der drehmomentenop­ timierte Zündwinkel ZW-Md ausgegeben wird. Die Frühverstel­ lung des Klopfregelzündwinkels wird gesperrt, daß heißt der Korrekturwert ΔZW-KR wird solange nicht weiter verkleinert, wie der drehmomentenoptimierte Zündwinkel ZW-Md später liegt als der Klopfregelzündwinkel. Zum Zeitpunkt t4 tritt bei­ spielsweise eine Veränderung der Anforderungen an die Brenn­ kraftmaschine auf, und es wird ein neuer drehmomentenopti­ mierter Zündwinkel ΔZW-KR bestimmt, der im Verhältnis zum vorherigen drehmomentenoptimierten Zündwinkel ΔZW-KR früher liegt und auch früher liegt als der Klopfregelzündwinkel ZW(KR), dann wird dieser Klopfregelzündwinkel ZW(KR) ausge­ geben und gleichzeitig die Frühverstellung fortgeführt. Zum Zeitpunkt t5 kehrt sich die Beziehung von drehmomentenopti­ mierten Zündwinkel zu Klopfregelzündwinkel wieder um, so daß die Frühverstellung wieder gesperrt wird und der drehmomen­ tenoptimierten Zündwinkel ausgegeben wird.
Die Bewertung, ob der ausgegebene Zündwinkel der Drehmomen­ tenschnittstelle später oder früher als der Zündwinkelwert der Klopfregelung ZW (KR) liegt, führt dazu, daß eine sehr genaue Einschätzung dessen möglich ist, ob das aufgetretene Klopfen trotz Klopfregelung oder aufgrund der Drehmomen­ tenoptimierung aufgetreten ist. Damit ist ein noch besserer Eingriff auf das Drehmomentenverhalten bei gleichzeitiger Verhinderung von Klopfen der Brennkraftmaschine möglich.
Prinzipiell ist festzustellen, daß der Klopfregelzündwinkel ausgegeben wird und nur wenn der drehmomentenoptimierte Zündwinkel später liegt als der im Klopfregelpfad bestimmte Zündwinkel dieser drehmomentenoptimierte Zündwinkel ausgege­ ben wird.

Claims (6)

1. Verfahren zur Bestimmung des Zündwinkels in Zündanlagen für Brennkraftmaschinen mit integrierter Klopfregelung (KR), wobei ein Grundzündwinkel (ZWGRU) aufgrund ermittelter Be­ triebsparameter anhand eines abgespeicherten Kennfeldes (ZWGRU = f((KF)) bestimmt wird, wobei die Klopfregelung (KR) nach auftretendem Klopfen (KL) einen Klopfregelzündwinkel (ZW(KR)) bestimmt, der später liegt als der Grundzündwinkel (ZWGRU), wobei bei klopffreien Verbrennungen der Klopfregel­ zündwinkel (ZW(KR)) schrittweise wieder in Richtung früh verändert wird, mit einer integrierten Drehmomenten- Schnittstelle (Md), die aufgrund der Betriebsparameter und/oder vom Fahrer gewünschter Anforderungen einen drehmo­ mentenoptimierten Zündwinkel (ZW-Md) bestimmt, wobei der Klopfregelzündwinkel (ZW(KR)) der frühestzulässige Zündwin­ kel ist, der vom Steuergerät ausgegeben wird, und wobei die Frühverstellung des Klopfregelzündwinkels (ZW(KR)) nach ei­ ner klopffreien Verbrennung gesperrt wird, wenn der drehmo­ mentenoptimierte Zündwinkel (ZW-Md) später liegt als der Klopfregelzündwinkel (ZW(KR)).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenn der drehmomentenoptimierte Zündwinkel (ZW-MD) später liegt als der Klopfregelzündwinkel (ZW(KR)), der drehmomen­ tenoptimierte Zündwinkel (ZW-MD) ausgegeben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Klopfregelzündwinkel (ZW(KR)) mit dem drehmomen­ tenoptimierten Zündwinkel (ZW-MD) verglichen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Spätverstellung des Grundzündwinkels (ZWGRU) nach ei­ ner klopfenden Verbrennung zur Bildung des Klopfregelzünd­ winkels (ZW(KR)) ein von der Klopfregelung bestimmter Kor­ rekturwert (ΔZW-KR) auf den Grundzündwinkel (ZWGRU) aufad­ diert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Frühverstellung des Klopfregelzündwinkels (ZW(KR)) der Korrekturwert (ΔZN-KR) schrittweise verkleinert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß, zum Sperren der Frühverstellung der Korrekturwert (ΔZW-KR) solange beibehalten wird, wie der drehmomentenoptimierte Zündwinkel (ZW-Md) später liegt als der Klopfregelzündwinkel (ZW(KR)).
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