DE19902203A1

DE19902203A1 - Determining ignition time point of internal combustion engine involves determining ignition time point from characteristic field using future load signal predicted from detected load signal

Info

Publication number: DE19902203A1
Application number: DE19902203A
Authority: DE
Inventors: Steffen Franke; Michael Baeuerle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-01-21
Filing date: 1999-01-21
Publication date: 2000-07-27
Also published as: WO2000043669A1

Abstract

The method involves generating a characteristic field for the ignition time point depending at least on a load signal indicating the relative air filling of a cylinder of the engine, detecting the load signal at a time before the determined time point, predicting a future load signal at a later time before the determined time point; and determining the ignition time point from the characteristic field using the predicted future load signal. An Independent claim is also included for an arrangement for determining the ignition time point of an internal combustion engine.

Description

STATE OF THE ART

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Festlegen des Zündzeitpunktes einer Brenn kraftmaschine.The present invention relates to a method and a Device for determining the ignition timing of a burner engine.

Obwohl auf beliebige Brennkraftmaschinen anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrundeliegende Problematik in bezug auf eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges erläutert.Although applicable to any internal combustion engine the present invention and the underlying Problems with an internal combustion engine Motor vehicle explained.

Im Sinne einer möglichst optimalen Steuerung einer Brenn kraftmaschine sollte die relative Luftfüllung der Zylinder einer Brennkraftmaschine möglichst genau bekannt sein, da mit eine auf diese Luftfüllung genau abgestimmte Kraft stoffmenge zugemessen werden kann und somit das gewünschte Drehmoment bei niedriger Schadstoffemission und niedrigem Kraftstoffverbrauch erreicht werden kann. Eine optimale Kraftstoffzumessung wird dadurch erschwert, daß zu dem Zeitpunkt, ab dem die tatsächliche Luftfüllung eines Zylin ders der Brennkraftmaschine bekannt ist, die Kraftstoffzu messung für diesen Zylinder bereits abgeschlossen ist. In the sense of optimally controlling a burner The engine should have the relative air filling of the cylinders an internal combustion engine to be known as precisely as possible, because with a force precisely matched to this air filling amount of substance can be metered and thus the desired Torque with low pollutant emissions and low Fuel consumption can be achieved. An optimal one Fuel metering is complicated by the fact that Time from which the actual air filling of a Zylin which is known to the internal combustion engine, the fuel measurement for this cylinder has already been completed.

Mit anderen Worten werden für die Kraftstoffzumessung in der Regel veraltete Werte der Luftfüllung verwendet. Falls sich die Luftfüllung von Ansaugtakt zu Ansaugtakt nicht oder nur geringfügig ändert, kann auch mit solchen veralte ten Werten für die Luftfüllung eine optimale oder nahezu optimale Kraftstoffzumessung erzielt werden. In Betriebs zuständen, in denen sich die Luftfüllung sehr stark ändert, ist es jedoch günstiger, die Kraftstoffzumessung auf die jeweils zu erwartende Luftfüllung abzustimmen.In other words, for the fuel metering in generally used outdated values of air filling. If the air filling does not change from intake stroke to intake stroke or changes only slightly, can also become obsolete with such values for air filling are optimal or almost optimal fuel metering can be achieved. In operation conditions in which the air filling changes very strongly, however, it is cheaper to adjust the fuel metering to the to coordinate the expected air filling.

Dazu ist in der DE 44 01 828 A1 ein Verfahren angegeben worden, daß zur Zeit der Berechnung der zuzumessenden Kraftstoffmenge eine möglichst genaue Vorhersage der Luft füllung des Zylinders ermöglicht, in den die Kraftstoffmen ge eingespritzt wird.For this purpose, a method is specified in DE 44 01 828 A1 been that at the time of calculating the attributable Fuel quantity an accurate forecast of the air Fills the cylinder in which the fuel volume ge is injected.

Gemäß der Lehre der DE 44 01 828 A1 wird ein zukünftiges Lastsignal ermittelt, das die zu erwartende relative Luft füllung repräsentiert. Das zukünftige Lastsignal wird aus einem aktuellen Hauptlastsignal, einem aktuellen Hilfs lastsignal, das dem aktuellen Hauptlastsignal vorauseilt, und einem Kurbelwinkelintervall ermittelt. Das Kurbelwinke lintervall ist abhängig von der in Zeiteinheiten oder Kur belwinkeleinheiten ausgedrückten Kraftstoff-Vorlagerung, der Dauer der Kraftstoff-Einspritzung und der Berechnungs zeit vorgebbar. Die Einbeziehung des Kurbelwinkelintervalls hat den Vorteil, daß die Ermittlung des zukünftigen Lastsi gnals zum spätest möglichen Zeitpunkt durchgeführt werden kann und dadurch eine hohe Genauigkeit erreicht wird.According to the teaching of DE 44 01 828 A1, a future Load signal determined that the expected relative air filling represents. The future load signal will be off a current main load signal, a current auxiliary load signal that leads the current main load signal, and a crank angle interval. The crank angle The interval depends on the time units or course fuel angle storage expressed in fuel angle units, the duration of the fuel injection and the calculation time can be specified. The inclusion of the crank angle interval has the advantage that the determination of the future load si be carried out at the latest possible time can and thus a high accuracy is achieved.

Zweckmäßig ist es, daß das zukünftige Lastsignal mit einem Tiefpaßfilter ermittelt wird, dessen Filterkonstante lastabhängig vorgebbar ist. Die Filterkonstante wird bei steigender Last aus einer ersten Kennlinie ausgelesen und bei fallender Last aus einer zweiten Kennlinie. Dadurch wird eine besonders rechenzeitsparende Vorausbestimmung der Luftfüllung möglich.It is useful that the future load signal with a Low pass filter is determined, its filter constant can be specified depending on the load. The filter constant is at reading increasing load from a first characteristic and with falling load from a second characteristic. Thereby is a particularly computing time-saving predetermination of the Air filling possible.

Das Hilfslastsignal wird aus dem Öffnungswinkel der Dros selklappe, der Drehzahl der Brennkraftmaschine und einer gegebenenfalls durch einen Bypass-Kanal zur Drosselklappe strömenden Luftmenge ermittelt und abhängig von der Tempe ratur der angesaugten Luft und der barometrischen Höhe kor rigiert.The auxiliary load signal is derived from the opening angle of the Dros selklappe, the speed of the internal combustion engine and one if necessary through a bypass channel to the throttle valve flowing air volume determined and depending on the tempe air intake and barometric altitude rigged.

Bei kleinen Öffnungswinkeln der Drosselklappe kann das Hilfslastsignal auch aus der mit einem Luftmassenmesser er faßten Luftmasse ermittelt werden, was in der Regel zu ei ner höheren Genauigkeit in diesem Betriebsbereich führt.With small opening angles of the throttle valve, this can Auxiliary load signal also from the with an air mass meter air mass can be determined, which usually leads to egg leads to higher accuracy in this operating range.

Das Hauptlastsignal kann z. B. aus dem gemessenen Saugrohr druck und der Drehzahl, aus der mit einem Luftmassenmesser erfaßten Luftmasse oder durch Filterung des Hilfslastsi gnals ermittelt werden.The main load signal can e.g. B. from the measured intake manifold pressure and the speed from which with an air mass meter detected air mass or by filtering the auxiliary load gnals can be determined.

Das Verfahren kann sowohl im nichtstationären Betrieb als auch im stationären Betrieb eingesetzt werden, da bei der Ermittlung des zukünftigen Lastsignals ein auf das Haupt lastsignal angeglichenes Hilfslastsignal verwendet wird. Der für den Abgleich des Hilfslastsignals benötigte Ab gleichwert wird durch Integration der Abweichung zwischen dem Hauptlastsignal und dem mit dem Abgleichwert versehenen gefilterten Hilfslastsignal ermittelt. Das gefilterte Hilfslastsignal wird dabei durch Filterung des korrigierten Hilfslastsignals erzeugt.The method can be used both in non-stationary operation can also be used in stationary operation because the Determination of the future load signal on the main load signal matched auxiliary load signal is used. The Ab required for the adjustment of the auxiliary load signal equivalence is achieved by integrating the difference between the main load signal and the one with the adjustment value filtered auxiliary load signal determined. The filtered Auxiliary load signal is corrected by filtering the Auxiliary load signal generated.

Bei diesem bekannten Verfahren wird das zukünftige Lastsi gnal lediglich für die Ermittlung der hinzuspritzenden Kraftstoffmenge verwendet.In this known method, the future Lastsi only for the determination of the injected Amount of fuel used.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problematik besteht darin, daß bei dynamischen Vorgängen in Form von Laständerungen die zum Berechnungszeitpunkt t₀ des Grund zündwinkels ZWGRU z. B. aus dem Lastsignal tL ermittelbare Luftfüllung zeitweise um bis zu 50% vom tatsächlich zum Zündzeitpunkt t_z tatsächlich vorliegenden Wert abweicht.The problem underlying the present invention is that in dynamic processes in the form of changes in the load at the time of calculation t _{0 of} the basic ignition angle ZWGRU z. B. air load that can be determined from the load signal tL sometimes deviates by up to 50% from the value actually present at the ignition time t _z .

Diese Abweichung wird u. a. bedingt durch die Totzeit von ca. 50 ms zwischen dem Zeitpunkt t₀ der Berechnung der Luftfüllung und dem tatsächlichen Füllungsverlauf, wie in Fig. 3 (obere Kurve) durch die Lastsignal(tL)-Kurve veran schaulicht. Aufgrund dieser als Aktualisierungsfehler be zeichneten Abweichung werden entsprechende dynamische Kor rekturen füllungsabhängiger Größen nicht nur auf Einsprit zebene, sondern auch auf Zündungsebene notwendig. Auch eine Mittelung über das Zeitintervall [t_-1, t₀], welche in einem gemittelten Lastsignal tLM resultieren würde, brächte hier keine Verbesserung.This deviation is caused, among other things, by the dead time of approx. 50 ms between the time t _{0 of} the calculation of the air filling and the actual filling process, as illustrated in FIG. 3 (upper curve) by the load signal (tL) curve. Because of this deviation, which is referred to as an update error, corresponding dynamic corrections of filling-dependent variables are not only necessary at the injection level, but also at the ignition level. Even averaging over the time interval [t _-1 , t ₀ ], which would result in an averaged load signal tLM, would not bring any improvement here.

Die Korrekturen der Zündungsparameter (Zündwinkel, Schließ winkel) erfolgen dagegen derzeit üblicherweise ausschließ lich mit empirischen teils adaptiven und aufwendigen Dyna mikkorrekturen auf Stellgrößenebene.Corrections to the ignition parameters (ignition angle, closing angles), however, are currently usually excluded Lich with empirical, partly adaptive and complex Dyna micro-corrections at the manipulated variable level.

In Fig. 5 zeigt die Kurve mit den offenen Quadraten die Klopfgrenze des Zündwinkels w_z als Funktion des Lastsignals tL bei konstanter Drehzahl n. Die Klopfgrenze kann sich je nach weiteren Parametern, wie z. B. Ansauglufttemperatur, Kraftstoff/Luft-Verhältnis nach spät bzw. früh verschieben, wobei die prinzipielle Lage zum optimalen Zündwinkel, der in der Kurve mit den geschlossenen Quadraten in Fig. 5 dar gestellt ist, erhalten bleibt. Optimal heißt dabei eine Ab stimmung auf Drehmoment, Verbrauch, etc.In Fig. 5 the curve with the open squares shows the knock limit of the ignition angle w _z as a function of the load signal tL at constant speed n. The knock limit can vary depending on further parameters, such as. B. intake air temperature, fuel / air ratio late or early, the basic position for the optimal ignition angle, which is shown in the curve with the closed squares in Fig. 5, is retained. Optimally means a coordination of torque, consumption, etc.

Mit zunehmender Last verschiebt sich die Klopfgrenze bei konstanter Drehzahl n zu späteren (kleineren) Zündwinkeln, wie in Fig. 5 illustriert. Diese Tendenz spiegelt sich auch im Grundzündwinkel ZWGRU wieder, der beispielsweise abhän gig von dem Lastsignal tL und der Drehzahl n in einem Kenn feld KF abgelegt ist, wie in Fig. 6 illustriert.With increasing load, the knock limit shifts at a constant speed n to later (smaller) firing angles, as illustrated in FIG. 5. This tendency is also reflected in the basic ignition angle ZWGRU, which is stored, for example, as a function of the load signal tL and the speed n in a characteristic field KF, as illustrated in FIG. 6.

Wird also bei Lastdynamik ein zu kleines Lastsignal be nutzt, um das Kennfeld KF auszulesen, so wird im Ergebnis ein zu früher Grundzündwinkel ZWGRU ausgegeben. In der Fol ge würde es bei Dynamik zu einer unerwünschten erhöhten Klopfhäufigkeit kommen.If the load signal is too small under load dynamics used to read the map KF, so in the result an early ignition angle ZWGRU output. In the fol If it were dynamic, it would increase to an undesirable level Knocking frequency come.

Also wird bei der üblichen Lösung in der Klopfregeldynamik versucht, durch Ausgabe eines adaptierten Dynamikvorhalts ( = Zündwinkelspätverstellung für die Zeitdauer der Dynamik) diese Differenz zwischen diesem zu frühen ZWGRU und dem ei gentlich notwendigen, dem tatsächlichen Lastsignal entspre chenden Grundzündwinkel ZWGRU auszugleichen.So the usual solution is in knocking dynamics tries to output an adapted dynamic lead (= Ignition angle retard for the duration of the dynamic) this difference between this too early ZWGRU and the ei Occasionally necessary, correspond to the actual load signal equalize basic ignition angle ZWGRU.

Als nachteilhaft bei dem obigen bekannten Ansatz hat sich die Tatsache herausgestellt, das die Adaption dieses Dyna mikvorhalts aufwendig ist und zusätzlich zum ZWGRU-Aktua lisierungsfehler weitere Effekte erfaßt, die zu einer dyna misch erhöhten Klopfneigung führen. Eine saubere, physika lisch basierte und damit reproduzierbare Trennung dieser Dynamikeffekte ist damit nicht möglich.Has been found to be disadvantageous in the above known approach highlighted the fact that the adaptation of this Dyna is expensive and in addition to the ZWGRU-Aktua lization errors recorded other effects that lead to a dyna lead to a knocking tendency. A clean, physika lisch based and thus reproducible separation of these Dynamic effects are therefore not possible.

ADVANTAGES OF THE INVENTION

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des An spruchs 1 und die entsprechende Vorrichtung gemäß Anspruch 8 weisen gegenüber den bekannten Lösungsansätzen den Vor teil auf, daß sie eine physikalisch basierte, dynamisch präzise Nachführung der Zündparameter (Zündwinkel, Schließ winkel) ermöglichen.The inventive method with the features of the claim 1 and the corresponding device according to claim 8 have the advantage over the known approaches Share that they are a physically based, dynamic precise tracking of the ignition parameters (ignition angle, closing angle).

In Verbesserung zum Stand der Technik wird vorgeschlagen, eine dynamische Korrektur der Zündungsparameter auf der Ebene des Lastsignals bzw. Füllungssignals in Form einer Vorhersageberechnung vorzunehmen. Das bedeutet, daß im Dy namikfall anstelle von einem die augenblickliche Füllung anzeigenden Signal ein prädiziertes Signal als Eingangsgrö ße für das oder die lastabhängigen Kennfelder der Zündungs parameter verwendet wird.In improvement of the prior art, it is proposed a dynamic correction of the ignition parameters on the Level of the load signal or filling signal in the form of a Make a prediction calculation. This means that in Dy namikfall instead of one the instant filling signal indicating a predicted signal as an input variable ß for the or the load-dependent maps of the ignition parameter is used.

Insbesondere wird vorgeschlagen, daß mindestens das feste Zündwinkelkennfeld, welches den Vorsteuerzündwinkel unter optimalen Bedingungen beinhaltet, und darüberhinaus optio nal auch weitere Kennfelder, wie z. B. das Stationär adaptionskennfeld der Klopfregelung, die lastabhängigen Kennfelder der Schließwinkelberechnung usw. auf das prädi zierte Signal umgestellt werden.In particular, it is suggested that at least the solid Ignition angle map, which the pilot ignition angle under optimal conditions, and furthermore optio nal also other maps, such as B. the stationary adaptation map of the knock control, the load-dependent Maps of the closing angle calculation etc. on the predicate graced signal.

Es wird somit ein dynamisch präziseres, bereits vorhandenes Füllungssignal verwendet, so daß die bislang erforderlichen Korrekturen auf Zündwinkelebene (z. B. Adaption eines Zünd winkel-Dynamikvorhalts in der Klopfregelung) nur noch in geringerem Maße (und damit mit verringertem Funktions- und Rechenzeitaufwand) notwendig werden.It becomes a dynamically more precise, already existing one Fill signal used so that the previously required Corrections at the ignition angle level (e.g. adaptation of an ignition angle dynamic reserve in the knock control) only in less (and thus with reduced functionality and Computing time) are necessary.

Damit wird eine wesentliche Ursache für Dynamikklopfen, die durch die heute verwendete Dynamikadaption der Klopfrege lung nicht optimal berücksichtigt werden kann, beseitigt.This becomes a major cause of dynamic knock, which due to the dynamic adaptation of the knocking frequency used today can not be taken into account optimally.

In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbil dungen und Verbesserungen. Advantageous further developments can be found in the subclaims improvements and improvements.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung wird das zukünftige Lastsignal vorhergesagt aus einem aktuellen Hauptlastsi gnal, einem aktuellen Hilfslastsignal, das dem aktuellen Hauptlastsignal vorauseilt, und einem Kurbelwinkelinter vall, das abhängig von der in Zeiteinheiten oder Kurbelwin keleinheiten ausgedrückten Berechnungszeit vorgebbar ist.According to a preferred development, the future Load signal predicted from a current main load si gnal, a current auxiliary load signal that corresponds to the current Main load signal leads ahead, and a crank angle inter vall that depends on the in time units or crank win calculation units can be specified.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird das ak tuelle Hilfslastsignal aus dem Öffnungswinkel der Drossel klappe bzw. dem Winkel des Gaspedals, der Drehzahl der Brennkraftmaschine und einer gegebenenfalls durch einen Bypass-Kanal zur Drosselklappe und/ oder durch zusätzliche Bypass-Ventile strömenden Luftmenge ermittelt.According to a further preferred development, the ak actual auxiliary load signal from the opening angle of the throttle flap or the angle of the accelerator pedal, the speed of the Internal combustion engine and one if necessary by a Bypass channel to the throttle valve and / or by additional Bypass valves determined the amount of air flowing.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird das ak tuelle Hauptlastsignal aus dem gemessenen Saugrohrdruck und der Drehzahl, aus der mit einem Luftmassenmesser erfaßten Luftmasse oder durch Filterung des aktuellen Hilfslastsi gnals ermittelt.According to a further preferred development, the ak actual main load signal from the measured intake manifold pressure and the speed from which measured with an air mass meter Air mass or by filtering the current auxiliary load si gnals determined.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgt ein Bereitstellen eines Kennlinienfeldes für den Zündzeitpunkt in Abhängigkeit von dem Lastsignal und der Drehzahl.According to a further preferred development, a Providing a characteristic field for the ignition point depending on the load signal and the speed.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgt das Vorhersagen des zukünftigen Lastsignals unter Berücksichti gung der Nockenwellenverstellung und/oder der Abgasrückfüh rung. According to a further preferred development, this is done Predictions of the future load signal taking into account the camshaft adjustment and / or the exhaust gas recirculation tion.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung werden wei tere Kennfelder, wie insbesondere das Stationäradaptions kennfeld der Klopfregelung oder ein oder mehrere lastabhän gigen Kennfelder der Schließwinkelberechnung, bereitge stellt und erfolgt ein Festlegen des jeweiligen Zündzeit punktes aus dem betreffenden Kennlinienfeld unter Zugrunde legung des vorhergesagten zukünftigen Lastsignals.According to a further preferred development, white Other maps, such as in particular the stationary adaptation map of the knock control or one or more load-dependent current maps of the closing angle calculation, ready sets and takes place the respective ignition time point from the relevant characteristic curve field under Basis setting of the predicted future load signal.

DRAWINGS

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er läutert.Embodiments of the invention are in the drawings shown and in the description below he purifies.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 ein Flußdiagramm für den prinzipiellen Ablauf ei ner Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfah rens; Fig. 1 is a flowchart for the basic flow of an embodiment of the method according to the invention;

Fig. 2 das technische Umfeld einer Brennkraftmaschine, in der die vorliegende Erfindung einsetzbar ist; FIG. 2 shows the technical background of an internal combustion engine in which the present invention is applicable;

Fig. 3 den zeitlichen Zusammenhang zwischen der Last, der Zündzeitpunktberechnung und Zündung sowie dem Öffnungsgrad des Einlaßventils eines Zylinders in Abhängigkeit vom Kurbelwinkel; Fig. 3 shows the time relationship between the load and the Zündzeitpunktberechnung ignition and the opening degree of the intake valve of a cylinder as a function of crank angle;

Fig. 4 den Verlauf des Hauptlastsignals und des Hilfs lastsignals in Abhängigkeit vom Kurbelwinkel; Figure 4 shows the course of the main load signal and the auxiliary load signal depending on the crank angle.

Fig. 5 den prinzipiellen Zusammenhang zwischen Klopf grenze und optimaler Zündung und Fig. 5 shows the basic relationship between knock limit and optimal ignition and

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Kennlinien feldes (KF) für den Zündzeitpunkt bzw. Zündwin kel. Fig. 6 is a schematic representation of a characteristic field (KF) for the ignition timing or Zündwin angle.

DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten.In the figures, the same reference symbols designate the same or functionally identical components.

Fig. 3 zeigt das technische Umfeld einer Brennkraftmaschine 100, in der die vorliegende Erfindung einsetzbar ist. Fig. 3 shows the technical background of an internal combustion engine 100 in which the present invention is applicable.

Zunächst werden die illustrierten Komponenten zur Steuerung der Brennkraftmaschine 100 näher erläutert. Über einen An saugtrakt 102 wird der Brennkraftmaschine 100 ein Luft/ Kraftstoff-Gemisch zugeführt, und die Abgase werden in ei nen Abgaskanal 104 abgegeben. Im Ansaugtrakt 102 sind in Stromrichtung der angesaugten Luft gesehen ein Luftmengenmesser oder Luftmassenmesser 106, beispielsweise ein Hitzdraht- Luftmassenmesser, ein Temperaturfühler 108 zur Erfassung der Ansauglufttemperatur, eine Drosselklappe 110 mit einem Sensor 111 zur Erfassung des Öffnungswinkels der Drossel klappe 110, ein Drucksensor 112 und eine oder mehrere Ein spritzdüsen 113 angebracht. In der Regel sind der Luftmen genmesser oder Luftmassenmesser 106 und der Drucksensor 112 alternativ vorhanden.First, the illustrated components for controlling internal combustion engine 100 are explained in more detail. An air / fuel mixture is supplied to the internal combustion engine 100 via an intake tract 102 , and the exhaust gases are discharged into an exhaust gas duct 104 . In the intake tract 102 , seen in the flow direction of the intake air, an air flow meter or air mass meter 106 , for example a hot-wire air mass meter, a temperature sensor 108 for detecting the intake air temperature, a throttle valve 110 with a sensor 111 for detecting the opening angle of the throttle valve 110 , a pressure sensor 112 and one or more a spray nozzle 113 attached. As a rule, the airflow meter or airflow meter 106 and the pressure sensor 112 are alternatively present.

Um die Drosselklappe 110 herum führt ein Bypass-Kanal 114, in dem ein Leerlaufsteller 115 angeordnet ist. Der Bypass-Kanal 114 und der Leerlaufsteller 115 können entfal len, wenn die Regelung der Leerlaufdrehzahl mit Hilfe der Drosselklappe 110 erfolgt. Gegebenenfalls können zusätzlich Bypass-Ventile vorhanden sein, die beispielsweise beim Zu schalten einer Klimaanlage eine ausreichende Leerlauf drehzahl sicherstellen. Im Abgaskanal 104 ist ein Sauer stoffsensor 116 angebracht. An der Brennkraftmaschine 100 sind ein Kurbelwinkelsensor 118 und ein Sensor 119 zur Er fassung der Temperatur der Brennkraftmaschine 100 ange bracht. Weiterhin besitzt die Brennkraftmaschine 100 zur Zündung des Luft/Kraftstoff-Gemisches in den Zylindern bei spielsweise vier Zündkerzen 120.A bypass channel 114 , in which an idle actuator 115 is arranged, leads around the throttle valve 110 . The bypass channel 114 and the idle actuator 115 can be omitted if the idle speed is controlled by means of the throttle valve 110 . If necessary, there may also be bypass valves that ensure sufficient idle speed when switching on an air conditioning system, for example. In the exhaust duct 104 , an oxygen sensor 116 is attached. On the internal combustion engine 100 , a crank angle sensor 118 and a sensor 119 for detecting the temperature of the internal combustion engine 100 are introduced . Furthermore, the internal combustion engine 100 has four spark plugs 120 for ignition of the air / fuel mixture in the cylinders, for example.

Die Ausgangssignale der beschriebenen Sensoren werden einem zentralen Steuergerät 122 übermittelt. Im einzelnen handelt es sich dabei um folgende Signale: Ein Signal m des Luft mengenmessers oder Luftmassenmessers 106, ein Signal T des Temperatursensors 108 zur Erfassung der Ansauglufttempera tur, ein Signal α des Sensors 111 zur Erfassung des Öff nungswinkels der Drosselklappe 110, ein Signal p des Druck sensors 112, ein Signal λ des Sauerstoffsensors 116, ein Signal w des Kurbelwinkelsensors 118 und ein Signal TBKM des Sensors 119 zur Erfassung der Temperatur der Brenn kraftmaschine 100. Das Steuergerät 122 wertet die Sensorsi gnale aus und steuert die Einspritzdüse bzw. Einspritzdüsen 113, den Leerlaufsteller 115 und die Zündkerzen 120 an.The output signals of the sensors described are transmitted to a central control unit 122 . Specifically, these are the following signals: a signal m of the air flow meter or air mass meter 106 , a signal T of the temperature sensor 108 for detecting the intake air temperature, a signal α of the sensor 111 for detecting the opening angle of the throttle valve 110 , a signal p of the pressure sensor 112 , a signal λ of the oxygen sensor 116 , a signal w of the crank angle sensor 118 and a signal TBKM of the sensor 119 for detecting the temperature of the internal combustion engine 100 . The control unit 122 evaluates the sensor signals and controls the injection nozzle or injectors 113 , the idle actuator 115 and the spark plugs 120 .

Fig. 3 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Lastsignal tL, der Zündwinkelberechnung und Zündung sowie dem Öffnungsgrad des Einlaßventils eines Zylinders in Abhängigkeit vom Kur belwinkel w bzw. Zeit t für eine Brennkraftmaschine mit vier Zylindern. Fig. 3 shows the relationship between the load signal tL, the ignition angle calculation and ignition and the degree of opening of the intake valve of a cylinder as a function of the cure angle w or time t for an internal combustion engine with four cylinders.

Die untere durchgezogene Linie gibt den Öffnungsgrad des Einlaßventils für den Zylinder Nr. 4 an, die untere gestri chelte Linie den Öffnungsgrad der Einlaßventile der übrigen Zylinder. Bei einem Kurbelwinkel w von 0° beginnt sich das Einlaßventil des Zylinders Nr. 4 zu öffnen. Bei w = 90° ist das Einlaßventil des Zylinders Nr. 4 maximal geöffnet, und bei w = 180° ist das Einlaßventil wieder geschlossen. Da nach durchlaufen die Einlaßventile der Zylinder Nr. 2, Nr. 1 und Nr. 3 in dieser Reihenfolge den gleichen Öffnungs- und Schließzyklus und bei einem Kurbelwinkel w von 720° be ginnt sich das Einlaßventil des Zylinders Nr. 4 wieder zu öffnen.The lower solid line shows the degree of opening of the Intake valve for cylinder No. 4 on, the lower stri smiled line the opening degree of the inlet valves of the rest Cylinder. It starts with a crank angle w of 0 ° Open intake valve of cylinder No. 4. At w = 90 ° the inlet valve of cylinder No. 4 opened to the maximum, and at w = 180 ° the inlet valve is closed again. There after passing through the intake valves of cylinders No. 2, No. 1 and No. 3 in this order the same opening and closing cycle and at a crank angle w of 720 ° be the inlet valve of cylinder No. 4 starts to close again to open.

Die obere Kurve der Fig. 3 zeigt den Verlauf des Hauptlast signals tL. Das Hauptlastsignal tL kann beispielsweise aus dem vom Drucksensor 112 erzeugten Signal p und der Drehzahl n ermittelt werden oder aus dem gemittelten und gefilterten Signal m des Luftmassenmessers 106.The upper curve of Fig. 3 shows the course of the main load signal tL. The main load signal tL can be determined, for example, from the signal p generated by the pressure sensor 112 and the rotational speed n or from the averaged and filtered signal m of the air mass meter 106 .

Für die Berechnung des Zündzeitpunktes wird die Luftfüllung und damit das Lastsignal tL des entsprechenden Zylinders (in Fig. 4 Zylinder Nr. 4) benötigt. Das Hauptlastsignal tL bei einem bestimmten Kurbelwinkel in der Nähe des Kurbel winkels, bei dem das Einlaßventil des Zylinders schließt (in Fig. 4 Zylinder Nr. 4, ca. 20° vor dem Schließen des Einlaßventils bei 900°), ist repräsentativ für die Luftfül lung. Dieser bestimmte Kurbelwinkel wird im folgenden als Füllungswinkel bezeichnet. Der genaue Wert des Füllungswin kels hängt vom Typ der Brennkraftmaschine 100 ab und kann beispielsweise empirisch ermittelt werden.The air filling and thus the load signal tL of the corresponding cylinder (in FIG. 4 cylinder No. 4) is required to calculate the ignition point. The main load signal tL at a certain crank angle in the vicinity of the crank angle at which the intake valve of the cylinder closes (in Fig. 4 cylinder No. 4, about 20 ° before the intake valve closes at 900 °) is representative of the air filling lung. This specific crank angle is referred to below as the filling angle. The exact value of the filling angle depends on the type of internal combustion engine 100 and can be determined empirically, for example.

Auf der Zeitachse weiterhin bezeichnet sind der Zündzeit punkt t_z (Kurbelwinkel w_z), Schließzeitpunkt (t_s) und ein Berechnungszeitintervall t_R zur Berechnung des Zündzeit punktes.Also indicated on the time axis are the ignition point t _z (crank angle w _z ), the closing point (t _s ) and a calculation time interval t _R for calculating the ignition point.

Wie oben beschrieben und in Fig. 3 dargestellt, muß die Be rechnung der des Zündzeitpunktes zur Schließzeit t_s abge schlossen sein, also lange vor dem Füllungswinkel, der zur Zeit t₀ + Δt erreicht wird, durchgeführt werden.As described above and shown in Fig. 3, the calculation of the ignition timing at the closing time t _s must be completed, that is, long before the filling angle, which is reached at the time t ₀ + Δt.

Für die Berechnung des Zündzeitpunktes wird allerdings die Luftfüllung verwendet, die durch das beim Füllungswinkel vorliegende Hauptlastsignal tL repräsentiert wird. Der zu künftige Verlauf des Hauptlastsignals tL ist aber in der Regel nicht bekannt, da er beispielsweise vom Fahrerwunsch abhängt. Verwendet man bei der Berechnung das zum Zeitpunkt der Berechnung aktuelle Hauptlastsignal tL oder das gemit telte Hauptlastsignal tLM, so führt dies zu einer nicht op timalen Zündzeitpunkteinstellung, wenn sich das Hauptlast signal tL bis zum Erreichen des Füllungswinkels ändert (siehe obere Kurve in Fig. 3), d. h. im nichtstationären Betrieb.For the calculation of the ignition timing, however, the air filling is used, which is represented by the main load signal tL present at the filling angle. However, the future course of the main load signal tL is generally not known, since it depends, for example, on the driver's request. If the main load signal tL or the average main load signal tLM used at the time of the calculation is used in the calculation, this leads to a non-optimal ignition timing if the main load signal tL changes until the filling angle is reached (see upper curve in FIG. 3 ), ie in non-stationary operation.

Das aus der DE 44 01 828 A1 bekannte Verfahren ermöglicht eine näherungsweise Vorhersage des beim Füllungswinkel vor liegenden Lastsignals tL, das im folgenden als zukünftiges Lastsignal tLPr bezeichnet wird. Dabei wird insbesondere ausgenutzt, daß der Haupteinflußfaktor auf den Verlauf des zukünftigen Lastsignals tLPr, der Öffnungswinkel α der Drosselklappe 111, bekannt ist und daß das Signal α dem Si gnal tL um einiges vorauseilt. Näheres hierzu ist in Fig. 4 dargestellt.The method known from DE 44 01 828 A1 enables an approximate prediction of the load signal tL present at the filling angle, which is referred to below as the future load signal tLPr. It is particularly exploited that the main influencing factor on the course of the future load signal tLPr, the opening angle α of the throttle valve 111 , is known and that the signal α leads the signal tL a lot. Further details are shown in FIG. 4.

Fig. 4 zeigt ein Diagramm, in dem das Hauptlastsignal tL (gestrichelte Linie) und das Hilfslastsignal tL' (durch gezogene Linie) über dem Kurbelwinkel w aufgetragen sind. Im stationären Betrieb fallen die Kurven für tL und tL' zu sammen (links bzu. ganz rechts). Beim Übergang von niedri ger zu hoher Last steigt die Kurve für tL' wesentlich schneller an als die Kurve für tL, so daß aus aktuellen Werten für tL' und tL zukünftige Werte für tL vorhergesagt werden können, d. h. aus dem aktuellen Hilfslastsignal tL' und dem aktuellen Hauptlastsignal tL kann das zukünftige Lastsignal tLPr ermittelt werden. Fig. 4 shows a diagram in which the main load signal tL (dashed line) and the auxiliary load signal tL '(by a solid line) are plotted against the crank angle w. In stationary operation, the curves for tL and tL 'coincide (left to right). At the transition from low to high load, the curve for tL 'rises much faster than the curve for tL, so that future values for tL can be predicted from current values for tL' and tL, ie from the current auxiliary load signal tL 'and the current main load signal tL, the future load signal tLPr can be determined.

Für die Ermittlung des zukünftigen Lastsignals tLPr kann ein einfaches Saugrohrmodell zugrundegelegt werden, das durch einen Tiefpaß erster Ordnung mit einer lastabhängigen Filterkonstanten beschrieben wird. Beim aktuellen Kurbel winkel w wird das beim zukünftigen Kurbelwinkel w + wPr vorliegende zukünftige Lastsignal tLPr gemäß folgender Gleichung vorhergesagt:
A simple intake manifold model can be used as a basis for determining the future load signal tLPr, which is described by a low-pass filter of the first order with a load-dependent filter constant. At the current crank angle w, the future load signal tLPr present at the future crank angle w + wPr is predicted according to the following equation:

tLPr = tL(w+wPr) =
tL(w)+(tL'(w)-tL(w)).(l-exp(-wPr/wF))tLPr = tL (w + wPr) =
tL (w) + (tL '(w) -tL (w)). (l-exp (-wPr / wF))

Dabei ist wPr der Vorhersagewinkel, das heißt die Differenz aus dem zukünftigen Kurbelwinkel, für den das zukünftige Lastsignal tLPr vorhergesagt wird - in der Regel ist dies der Füllungswinkel - und dem augenblicklichen Kurbelwinkel w.WPr is the prediction angle, i.e. the difference from the future crank angle for which the future Load signal tLPr is predicted - usually this is the filling angle - and the current crank angle w.

Fig. 1 zeigt ein Flußdiagramm für den prinzipiellen Ablauf einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.A flow chart of the basic sequence of an embodiment of Fig. 1 shows the inventive method.

In einem ersten Schritt 400 wird der Vorhersagewinkel wPr ermittelt. An Schritt 400 schließt sich ein Schritt 402 an, in dem das Hilfslastsignal tL' ermittelt wird. Das Hilfs lastsignal tL' wird in Abhängigkeit vom Drosselklappenwin kel α, der Drehzahl n und ggf. der durch einen Bypass-Kanal 114 und/oder zusätzliche Bypass-Ventile fließenden Luftmen ge qLL aus einem Kennfeld ermittelt. An den Schritt 402 schließt sich ein Schritt 404 an. Im Schritt 404 wird das augenblickliche Hauptlastsignal tL ermittelt. Das augen blickliche Hauptlastsignal tL kann beispielsweise durch Filtern der gemessenen und über ein Kurbelwinkel-Segment gemittelten Luftmasse m mit einem Tiefpaßfilter erster Ord nung ermittelt werden. Alternativ dazu kann das augenblick liche Hauptlastsignal tL auch aus dem Saugrohrdruck p und der Drehzahl n oder durch Filterung des Hilfslastsignals tL' ermittelt werden. Auf den Schritt 404 folgt ein Schritt 406, in dem die lastabhängige Filterkonstante wF ermittelt wird. Danach folgt ein Schritt 408. In dem Schritt 408 wird aus den in den Schritten 400 bis 406 ermittelten Größen ge mäß der weiter oben genannten Gleichung das zukünftige Lastsignal tLPr = tL(w+wPr) für den Kurbelwinkel w+wPr, al so hier den Füllungswinkel, ermittelt.In a first step 400 , the prediction angle wPr is determined. Step 400 is followed by step 402 , in which the auxiliary load signal tL 'is determined. The auxiliary load signal tL 'is determined as a function of the throttle valve angle α, the speed n and, if appropriate, the air volume flowing through a bypass channel 114 and / or additional bypass valves qLL from a characteristic diagram. Step 402 is followed by step 404 . In step 404 , the current main load signal tL is determined. The instantaneous main load signal tL can be determined, for example, by filtering the measured air mass m averaged over a crank angle segment with a low-pass filter of the first order. Alternatively, the current main load signal tL can also be determined from the intake manifold pressure p and the speed n or by filtering the auxiliary load signal tL '. Step 404 is followed by step 406 , in which the load-dependent filter constant wF is determined. This is followed by step 408 . In step 408 , the future load signal tLPr = tL (w + wPr) for the crank angle w + wPr, ie here the filling angle, is determined from the variables determined in steps 400 to 406 according to the equation mentioned above.

Letztlich erfolgt im Schritt 410 das Festlegen des Zünd zeitpunktes ZWGRU aus dem Kennlinienfeld KF unter Zugrunde legung des vorhergesagten zukünftigen Lastsignals tLPr und der Motordrehzahl n. Dann ist der Durchlauf des Flußdia gramms beendet.Ultimately, the ignition timing ZWGRU is determined in step 410 from the characteristic field KF on the basis of the predicted future load signal tLPr and the engine speed n. Then the flow of the flow diagram is ended.

Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise mo difizierbar.Although the present invention has been described above in terms of preferred embodiment has been described, it is not limited to this, but in a variety of ways identifiable.

Insbesondere kann das Kennlinienfeld für den Zündzeitpunkt auch in Abhängigkeit vom Füllungsgrad bereitgestellt bzw. gespeichert werden. In diesem Falle wäre ein Zwischen schritt zum Umrechnen des erfaßten Lastsignals in den Fül lungsgrad notwendig.In particular, the characteristic field for the ignition timing also provided depending on the degree of filling or get saved. In this case there would be an intermediate step to convert the detected load signal into the fill degree of efficiency necessary.

Auch ist die Erfindung nicht auf die obige beispielhafte Vorhersageprozedur beschränkt. Beispielsweise kann der Ak tualisierungsfehler der Zündwinkelberechnung durch die Ver wendung von einem prädizierten Signal unter zusätzlicher Berücksichtigung von Nockenwellenverstellung und Abgasrück führung kompensiert werden. Nor is the invention exemplary of the above Prediction procedure limited. For example, the Ak Update error of the ignition angle calculation by the ver application of a predicted signal under additional Taking camshaft adjustment and exhaust back into account leadership can be compensated.

REFERENCE SIGN LIST

wPr Vorhersagewinkel
tL Hauptlastsignal
tL' Hilfslastsignal
w Kurbelwinkel
t Zeit
wF Filterkonstante
tLPr vorhergesagtes zukünftiges Lastsignal
ZWGRU Grundzündwinkel
KF Kennfeld
n Drehzahl
wPr prediction angle
tL main load signal
tL 'auxiliary load signal
w crank angle
t time
wF filter constant
tLPr predicted future load signal
ZWGRU basic ignition angle
KF map
n speed

100100

Brennkraftmaschine
Internal combustion engine

102102

Ansaugtrakt
Intake tract

104104

Abgaskanal
Exhaust duct

106106

Luftmassenmesser
Air mass meter

108108

Temperaturfühler
Temperature sensor

110110

Drosselklappe
throttle

111111

Sensor zur Erfassung des Öffnungswin kels der Drosselklappe Sensor for detecting the opening win throttle valve

110110

112112

Drucksensor
Pressure sensor

113113

Einspritzdüsen
Injectors

114114

Bypass-Kanal
Bypass channel

115115

Leerlaufsteller
Idle actuator

116116

Sauerstoffsensor
Oxygen sensor

118118

Kurbelwinkelsensor
Crank angle sensor

119119

Temperatursensor
Temperature sensor

120120

Zündkerzen
t_s Spark plugs
t _s

Schließzeitpunkt
t_z Closing time
t _z

Zündzeitpunkt
tLM mittleres Lastsignal
[t_-1 Ignition timing
tLM medium load signal
[t _-1

, t₀ , t ₀

] Zeitintervall für Mittelung
t_R ] Time interval for averaging
t _R

Berechnungsintervall
w_z Calculation interval
w _z

Zündwinkel
Firing angle

Claims

1. Method for determining the ignition timing of an internal combustion engine with the following steps:
Providing a characteristic field (KF) for the ignition point (t _z ) as a function of at least one of the relati ve air filling of a cylinder of the internal combustion engine to load signal (tL);
Detecting the load signal (tL) at a point in time (t ₀ ) before the ignition point (t _z );
Predictions of a future load signal (tLPr) at a later time, which is to be determined before the ignition point (t _z ) to be determined, lie in the point in time (t ₀ + Δ); and
Determining the ignition point (t _z ) from the characteristic field (KF) on the basis of the predicted future load signal (tLPr).

2. The method according to claim 1, characterized in that the future load signal (tLPr) is predicted from egg a current main load signal (tL), a current auxiliary load signal (tL ') that is ahead of the current main load signal hurries, and a crank angle interval (wPr) that depends from that in time units or crank angle units pressed calculation time (wB) can be specified.

3. The method according to claim 2, characterized in that the current auxiliary load signal (tL ') from the opening angle (α) of the throttle valve ( 110 ), the speed (s) of the internal combustion engine ( 100 ) and optionally by a bypass channel ( 114 ) to the throttle valve ( 110 ) and / or the amount of air flowing through additional bypass valves (qLL) it is averaged.

4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the current main load signal (tL) from the measured intake manifold pressure (p) and the speed (n), from the egg mass meter ( 106 ) detected air mass (m) or is determined by filtering the current auxiliary load signal (tL ').

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a characteristic field (KF) is provided for the ignition timing (t _z ) as a function of the load signal (tL) and the speed (n).

6. The method according to any one of the preceding claims, since characterized by that predicting the future Load signal (tLPr) taking into account the camshafts adjustment and / or exhaust gas recirculation.

7. The method according to any one of the preceding claims characterized in that further maps, such as the stationary adaptation map of the knock control or one or more load-dependent maps of the closing winch Calculation, provided and a setting of the respective ignition timing from the relevant characteristic curves field based on the predicted future Load signal occurs.

8. Device for determining the ignition timing of a racing engine with:
a memory device for providing a characteristic field (KF) for the ignition point (t _z ) as a function of at least one load signal (tL) indicating the relative air filling of a cylinder of the internal combustion engine;
a detection device for detecting the load signal (tL) at a time (t ₀ ) before the ignition point (t _z ) to be determined;
a prediction device for predicting a future load signal (tLPr) at a later point in time (t ₀ + Δ) before the ignition point (t _z ) to be determined; and a determining device for determining the ignition point (t _z ) from the characteristic field (KF) on the basis of the predicted future load signal (tLPr).