DE19742630A1 - Verfahren zur Bestimmung zylinderindividueller Zündwinkel einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zur Bestimmung zylinderindividueller Zündwinkel einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung zylinder­ individueller Zündwinkel einer mehrzylindrigen Brennkraftma­ schine, insbesondere in Abhängigkeit von deren Klopfverhal­ ten, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ein derartiges Ver­ fahren mit mehreren Regelkreisen ist aus US-PS 4,631,680 be­ kannt.
Die einzelnen Regelkreise - "Adaptionskreise" - bekannter Klopfregelungen arbeiten nach unterschiedlichen Verfahren.
Beispielsweise wird in einem ersten (schnellen) Adaptions­ kreis während des Motorbetriebes im Fall eines erkannten Klopfereignisses in einem durch Last L (= Luftmasse oder äquivalente Größe) und Motordrehzahl n bestimmten Betriebs­ punkt P(n, L) in einem Zylinder z der Brennkraftmaschine der Zündwinkel ZW für den betreffenden Zylinder, unabhängig von den anderen Zylindern, von einem dem Betriebspunkt P zugeord­ neten Kennfeldwert ZWB eines allen Zylindern z zugeordneten, - "globalen" - nicht veränderbaren Basiskennfeldes KFB aus­ gehend, um einen bestimmten Verschiebungswert ZW1[KF1(z)], der in einem zylinderindividuellen Verschiebungskennfeld KF1(z) gespeichert wird, nach spät verstellt. Dadurch wird die Wahr­ scheinlichkeit des Auftretens klopfender Verbrennung in die­ sem Zylinder verringert.
Bei den Bezugszeichen bezeichnet eine tiefgestellte Ziffer die Nummer des Adaptionskreises und z die Zylindernummer; tiefgestellte Ziffern oder Buchstaben ohne nachfolgenden Klammerausdruck (z. B. ZWB, ZW2) gelten "global" für alle Zy­ linder. Außerdem wird im folgenden angenommen, daß Zündwin­ kelverschiebungen nach spät mit negativem und nach früh mit positivem Vorzeichen versehen werden.
Bei klopffreiem Motorbetrieb wird der zylinderindividuelle Verschiebungswert ZW1[KF1(z)] stufenweise wieder nach früh verstellt (und im Kennfeld KF1(z) gespeichert), bis entweder erneut ein Klopfschlag auftritt oder der zylinderindividuelle Verschiebungswert ZW1[KF1(z)] = 0 erreicht ist.
Beim Verlassen des aktuellen Betriebspunktes P wird der mo­ mentane Verstellzündwinkel ZW1[KF1(z)] im zylinderindividuel­ len Adaptionskennfeld KF1(z) gespeichert, so daß bei Wieder­ erreichen dieses Betriebspunktes zu einem späteren Zeitpunkt zylinderindividuelle Zündwinkelvorsteuerwerte ZW1[KF1(z)] für die Klopfregelung zur Verfügung stehen.
Überschreitet beispielsweise ein mittlerer Verstellzündwinkel ZW1 (= Mittelwert der Verstellzündwinkel aller Zylinder in einem bestimmten Betriebspunkt P) betragsmäßig einen vorgege­ benen Maximalwert ZW1max, so erfolgt eine globale Spätver­ schiebung um einen vorgegebenen, globalen Verschiebungswert ZW2 gegenüber dem globalen Basiskennfeld KFB.
Dadurch kann eine in einem Betriebspunkt P gelernte Informa­ tion auch für noch nicht durchlaufene Betriebspunkte und für die anderen Zylinder nutzbar gemacht werden. Ein solcher Fall kann beispielsweise nach einer Betankung des Fahrzeuges mit Kraftstoff niedrigerer Oktanzahl vorliegen.
Wird bei anschließend klopffreiem Betrieb der mittlere Ver­ stellzündwinkel ZW1 betragsmäßig kleiner als ein vorgegebener Minimalwert ZW1min, so wird der globale Verschiebungswert ZW2 langsam wieder auf den Wert "0" reduziert. Dieser Verfahrens­ teil wird als "zweiter (langsamer) Adaptionskreis" bezeich­ net.
Der aktuelle Zündwinkel ZW(z) eines Zylinders z während des Motorbetriebes setzt sich demnach bei einem Betriebspunkt­ wechsel folgendermaßen zusammen:
ZW(z) = ZWB + ZW1[KF1(z)] + ZW2;
z. B. für Zylinder 1 also:
ZW(1) = ZWB + ZW1[KF1(1)] + ZW2.
Beim Gegenstand nach der US-PS 4,631,680 werden die während des Motorbetriebes erarbeiteten - "gelernten" - Zündwinkel­ werte beim Abstellen der Brennkraftmaschine nichtflüchtig ab­ gespeichert, damit nach erneutem Motorstart bereits wieder Zündzeitpunkt-Vorsteuerwerte zur Verfügung stehen. Das bedeu­ tet einen umfangreichen Speicherbedarf.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die im ersten und zweiten Adap­ tionskreis während des Motorbetriebes ermittelten Daten beim Abstellen der Brennkraftmaschine vor dem Abspeichern so auf­ zubereiten, daß beim nächsten Motorstart optimale Zündwinkel- Vorsteuerwerte vorliegen und zum Abspeichern ein möglichst geringer, nichtflüchtiger Speicherbedarf erforderlich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst.
Nach Abstellen der Brennkraftmaschine am Ende eines Motor­ laufs werden in einem als "dritter Adaptionskreis" bezeichne­ ten Rechenvorgang, wie nachstehend erläutert, ein globales Verschiebungskennfeld KF3 und zylinderindividuelle Verschie­ bungswerte ZW3(z) ermittelt und nichtflüchtig abgespeichert, aus welchen nach erneutem Motorstart neue zylinderindividuel­ le Basiskennfelder KFB(z) berechnet werden, mit denen der Mo­ torbetrieb dann aufgenommen werden kann.
Berechnung der zylinderindividuellen Verschie­ bungswerte ZW3(z) des dritten Adaptionskreises.
Nach Abstellen der Brennkraftmaschine werden
  • a) die Verschiebungswerte ZW1[KF1(z)] der z zylinderindividu­ ellen Adaptionskennfelder KF1(z) des ersten Adapti­ onskreises,
  • b) der globale Verschiebungswert ZW2 des zweiten Adaptions­ kreises, und
  • c) die zylinderindividuellen Verschiebungswerte ZW3alt(z) des dritten Adaptionskreises vom vorherigen Motorlauf
in zylinderindividuellen Summenkennfeldern KFAD(z) betriebs­ punktweise aufsummiert:
ZW[KFAD(z)] = ZW1[KF1(z)] + ZW2 + ZW3alt(z).
Anschließend werden für jeden Zylinder allen oder gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens nur definier­ ten Betriebspunkten zugeordnete Kennfeldwerte (beispielsweise nur die bestimmten Lastbereichen zugeordneten Kennfeldwerte) dieses zylinderindividuellen Summenkennfeldes KFAD(z) zu zy­ linderindividuellen Summen SUM(z) aufaddiert.
Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nur solche Werte des Kennfeldes berücksichtigt, die während des letzten Motorbetriebes in allen Zylindern adap­ tiert, d. h., verändert wurden. Die Anzahl der berücksichtig­ ten Kennfeldwerte wird mit ANZ bezeichnet.
Aus diesen Summen wird die betragsmäßig kleinste Summe SUMmin ausgewählt und der zylinderindividuelle Verschiebungswert ZW3neu(z) entsprechend nachstehender Formel gebildet:
ZW3neu(z) = 1/ANZ.[SUM(z) - SUMmin].
Damit ist für den Zylinder, welcher die betragsmäßig kleinste Summe SUM(z) = SUMmin aufweist, dieser Wert ZW3neu(z) = 0.
Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Berechnung neuer Verschiebungswerte ZW3neu(z) nur dann durchgeführt, wenn in den zylinderindividuellen Adapti­ onskennfeldern KF1(z) des ersten Adaptionskreises eine be­ stimmte Zahl von Kennfeldpunkten vorliegt, die in dem soeben beendeten Motorlauf bei allen Zylindern adaptiert wurde. An­ dernfalls werden die alten Verschiebungswerte ZW3alt(z) aus dem vorherigen Motorlauf weiterverwendet.
Berechnung der Verschiebungswerte ZW3(KF3) des globalen Verschiebungskennfeldes KF3 des dritten Adaptionskreises.
Durch elementweise Mittelwertbildung (pro Betriebspunkt P) der Werte ZW[KFAD(z)] der zylinderindividuellen Summenkennfel­ der KFAD(z), siehe oben, erhält man den inkrementellen Zu­ wachs in jedem Betriebspunkt P(n, L) des neuen globalen Ver­ schiebungskennfeldes KF3neu, welcher zu dem "alten" Verschie­ bungswert ZW3alt(KF3alt) aus dem letzten Motorlauf hinzuad­ diert wird, wobei der zylinderspezifische Anteil durch Sub­ traktion der zylinderindividuellen Verschiebungswerte ZW3neu(z) eliminiert wird:
ZW3neu (KF3neu) = ZW3alt(KF3alt) + 1/z. Σ|Z[ZW[KFAD(z)] - ZW3neu(z)].
In diesem globalen Verschiebungskennfeld KF3neu dürfen - so­ fern eine Zündwinkelverschiebung nach spät mit negativem Vor­ zeichen versehen wird - keine positiven Verschiebungswerte auftreten; solche Werte müssen gegebenenfalls auf den Wert "null" korrigiert werden.
Dieses globale Verschiebungskennfeld KF3neu und die zylinder­ individuellen Verschiebungswerte ZW3neu(z) werden, wie be­ reits erwähnt, nichtflüchtig abgespeichert.
Die in flüchtigen (und deshalb preiswerteren) Speicherberei­ chen gespeicherten zylinderindividuellen Kennfelder KF1(z) und der globale Verschiebungswert ZW2 werden nach dem Berech­ nungsvorgang des dritten Adaptionskreises gelöscht.
Bei erneutem Motorstart werden neue, für den ganzen Motorlauf gültige, "zylinderindividuelle Basiskennfelder" KFB(z) durch betriebspunktweise Addition der Kennfeldwerte ZWB(KFB) des globalen Basiskennfeldes KFB, der Verschiebungswerte ZW3(KF3)des globalen Verschiebungskennfeldes KF3 und der zy­ linderindividuellen Verschiebungswerte ZW3 (z) gebildet:
ZWB[KFB(z)] = ZWB(KFB) + ZW3(KF3) + ZW3(z),
auf welchen die Zündwinkelbestimmung und Klopfregelung im neuen Motorlauf aufbaut und mit erstem und zweitem Adaptions­ kreis, wie bereits eingangs beschrieben, durchgeführt wird.
Bei dieser Strategie können Verstellzündwinkel aus dem zwei­ ten Adaptionskreis auch positive Werte annehmen.
Bei jedem Motorlauf werden die Verstellzündwinkel des ersten und zweiten Adaptionskreises mit dem Wert "null" initiali­ siert.

Claims (7)

1. Verfahren zur Bestimmung zylinderindividueller Zündwinkel einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine, insbesondere in Ab­ hängigkeit von deren Klopfverhalten, wobei, ausgehend von ei­ nem unveränderbaren, von Last (L) und Motordrehzahl (n) ab­ hängigen, allen Zylindern (z) zugeordneten "globalen" Basis­ kennfeld (KFB), in einem ersten Adaptionskreis Verschiebungs­ werte (ZW1[KF1(z)]) zylinderindividueller Kennfelder (KF1(z)) bei auftretendem Motorklopfen nach "spät" und bei ausbleiben­ dem Motorklopfen wieder nach "früh" verstellt werden, und wo­ bei in einem zweiten Adaptionskreis eine globale Verschiebung um einen globalen Verschiebungswert (ZW2) nach "spät" oder wieder nach "früh" erfolgt, wenn der über alle Zylinder ge­ mittelte Verstellzündwinkel (ZW1) des ersten Adaptionskreises für einen Betriebspunkt P(n, L) betragsmäßig einen vorgegebe­ nen Maximalwert (ZW1max) überschreitet oder einen vorgegebe­ nen Minimalwert (ZW1min) unterschreitet, und wobei ein drit­ ter Adaptionskreis beim Abstellen der Brennkraftmaschine ini­ tiiert wird, dadurch gekennzeichnet,
daß im dritten Adaptionskreis aus den Verschiebungswerten (ZW1[KF1(z)]) der zylinderindividuellen Kennfelder (KF1(z)) des ersten Adaptionskreises, dem globalen Verschiebungswert (ZW2) des zweiten Adaptionskreises und den Kennfeldern und Werten des dritten Adaptionskreises vom vorhergehenden Motor­ lauf neue Verschiebungswerte (ZW3[KF3]) eines globalen Kenn­ feldes (KF3) und zylinderindividuelle Verschiebungswerte (ZW3(z)) gebildet und nichtflüchtig abgespeichert werden, und daß nach erneutem Motorstart aus diesen Werten Verschiebungs­ werte (ZWB[KFB(z)]) neuer, zylinderindividueller "Basiskenn­ felder" (KFB(z)) gebildet werden, mit welchen Zündwinkelbe­ stimmung und Klopfregelung im neuen Motorlauf aufgenommen und mit erstem und zweitem Adaptionskreis durchgeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung zylinderindividueller Verschiebungswerte (ZW3(z))
  • a) die Verschiebungswerte ZW1[KF1(z)] der z zylinderindividu­ ellen Adaptionskennfelder KF1(z) des ersten Adapti­ onskreises,
  • b) der globale Verschiebungswert ZW2 des zweiten Adaptions­ kreises, und
  • c) die zylinderindividuellen Verschiebungswerte ZW3alt(z) des dritten Adaptionskreises vom vorherigen Motorlauf
in zylinderindividuellen Summenkennfeldern (KFAD(z)) be­ triebspunktweise aufsummiert werden:
ZW[KFAD(z)] = ZW1[KF1(z)] + ZW2 + ZW3alt(z);
daß anschließend für jeden Zylinder (z) alle Kennfeldwerte (ZW[KFAD(z)]) dieses zylinderindividuellen Summenkennfeldes (KFAD(z)) zu zylinderindividuellen Summen (SUM(z)) aufaddiert werden; und
daß aus diesen Summen (SUM(z)) die betragsmäßig kleinste Sum­ me (SUMmin) ausgewählt und der zylinderindividuelle Verschie­ bungswert (ZW3(z)) entsprechend nachstehender Formel gebildet wird:
ZW3(z) = 1/ANZ.[SUM(z) - SUMmin],
(mit ANZ = Anzahl der berücksichtigten Kennfeldwerte).
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur definierten Betriebspunkten oder bestimmten Lastbereichen zugeordnete Kennfeldwerte (ZW[KFAD(z)]) des zylinderindividu­ ellen Summenkennfeldes (KFAD(z)) zu zylinderindividuellen Summen (SUM(z)) aufaddiert werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nur solche Werte (ZW[KFAD(z)]) des Kennfeldes (KFAD(z)) be­ rücksichtigt werden, die während des letzten Motorbetriebes in allen Zylindern adaptiert wurden.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Berechnung neuer Verschiebungswerte (ZW3neu(z)) nur dann durchgeführt wird, wenn in den zylinderindividuellen Adapti­ onskennfeldern (KF1(z)) eine bestimmte Zahl von Kennfeldpunk­ ten (ZW1[KF1(z)]) vorliegt, die in dem soeben beendeten Motor­ lauf bei allen Zylindern adaptiert wurde.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Berechnung der Verschiebungswerte (ZW3neu(KF3neu)) des globa­ len Kennfeldes (KF3neu) der inkrementelle Zuwachs des neuen globalen Verschiebungskennfeldes (KF3neu) durch elementweise Mittelwertbildung der Werte (ZW[KFAD(z)]) der zylinderindivi­ duellen Summenkennfelder (KFAD(z)) für jeden Betriebspunkt P(n, L) ermittelt wird, wobei der zylinderspezifische Anteil durch Subtraktion der zylinderindividuellen Verschiebungswer­ te ZW3neu(z) eliminiert wird, und daß dieser inkrementelle Zuwachs zu dem "alten" Verschie­ bungswert (ZW3alt) aus dem letzten Motorlauf hinzuaddiert wird:
ZW3neu(KF3neu) = ZW3alt(KF3alt) + 1/z. Σ|Z[ZW[KFAD(z)] - ZW3neu(z)].
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach erneutem Motorstart neue zylinderindividuelle Basiskenn­ felder (KFB(z)) durch betriebspunktweise Addition der Kenn­ feldwerte (ZWB(KFB)) des globalen Basiskennfeldes (KFB), der Verschiebungswerte (ZW3 (KF3)) des globalen Verschiebungskenn­ feldes (KF3) und der zylinderindividuellen Verschiebungswerte (ZW3(z)) gebildet werden, mit denen der Motorbetrieb dann aufgenommen wird:
ZWB[KFB(z)] = ZWB(KFB) + ZW3(KF3) + ZW3(z).
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