DE3116593C2 - Verfahren zur ermittlung und bereitstellung von motorbetriebs-optimalen zuendzeitpunkten - Google Patents

Verfahren zur ermittlung und bereitstellung von motorbetriebs-optimalen zuendzeitpunkten

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Ermittlung von motorbetriebsoptimalen Zündzeitpunkten beschrieben, durch dessen Anwendung der Nachteil bekannter Verfahren umgangen werden kann, daß der Motor periodisch in kurzen Abständen in klingelnden Betrieb gesteuert wird, um die Klingelgrenze austasten zu können. Dies wird bei dem neuen Verfahren dadurch erreicht, daß nach einem vorzugsweise signifikant häufigen Auftreten einer charakteristischen Betriebsgröße in Zusammenhang mit einem Klingelsignal ein entsprechend korrigierter Zündzeitpunktwert in einem Korrekturkennfeld abgespeichert wird, der etwas unterhalb der Klingelgrenze liegt. Bei erneutem Auftreten derselben charakteristischen Betriebsgröße wird daher ein optimaler Zündzeitpunkt angegeben, der knapp unterhalb der Klingelgrenze liegt. Dadurch läßt sich ein verbrauchsoptimaler Betrieb des Motors ohne zu häufiges Hineinfahren in den Klingelbetrieb erreichen.

Description

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Korrektur der Zündzeitpunktwerte und deren Übertragung ins Korrekturkennfeld erst erfolgt, wenn bei dem dieser charakteristischen Betriebsgröße zugeordneten Zündzeitpunktwert eine bestimmte Anzahl von Zündungen mit Motorklopfen stattgefunden hat.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine getrennt durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die im Korreklurkennfeld abgelegten Zündzeitpunktwerte in bestimmten Abständen auf ihren Abstand zur Klopfgrenze überprüft werden.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung und Bereitstellung von motorbetriebs-optimalen Zündzeitpunkten für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiges Verfahren ist aus »VDI-Berichte Nr. 370«, Mai 1980, insbesondere S. 395, 396 bekannt.
Bei Fahrzeugmotoren kommt es immer mehr auf geringen Kraftstoffverbrauch und sauberes Abgas an. Eine Möglichkeit, diesen Anforderungen zu genügen, besteht darin, daß am Motor unter jeweils vorherrschenden Betriebsbedingungen optimale Zündzeitpunkt eingestellt werden, was mit Hilfe von elektronischen Zündanlagen erreicht werden kann. Dies bedeutet aber gleichzeitig, daß der Motor möglichst knapp unterhalb der Klingelgrenze gefahren werden soll, da an dieser Grenze die verbrauchsoptimalen Zündzeitpunkte liegen. Dabei sollte möglichst vermieden werden, daß die Klingelgrenze überschritten wird, da bei zu häufiger Überschreitung der Klingelgrenze die Gefahr der Beschädigung des Motors sehr groß ist.
Da die Klingelgrenze jedoch keine während des langen Betriebs eines Motors konstante Grenze darstellt, ist es unausweichlich, in bestimmten Abständen die Klingelgrenze abzutasten, um deren Verlauf zu kennen.
Bei dem aus »VDI-Berichte Nr. 370« bekannten Verfahren zur Ermittlung von motorbetriebsoptimalen Zündzeitpunkten wird daher so vorgegangen, dall ein zuvor auf dem Prüfstand anhand von mehreren Prüfexemplaren erstelltes 3asiskennfeld herangezogen wird, welches die Zündzeitpunkte festlegt. Bei Vorherrschen einer bestimmten Betriebsbedingung wird der zugehörige Zündzeitpunkt (Zündwinkel) aus dem Basiskcnnfcld entnommen und gleichzeitig mit Hilfe eines Klingelscnsors überprüft, ob der Motor oberhalb oder unterhalb der Klingelgrenze arbeitet. Wird zusammen mit einem Zündzeitpunktwert ein Klingelsignal erzeugt, so werden die Zündzeitpunkte mit Hilfe des Rechners sofort unterhalb eines bestimmten Abstandes zur Klingelgrenzc festgelegt und von dort aus wieder allmählich in Richtung auf die Klingelgrenze verschoben. Bei erneutem Auftreten eines Klingelsignales wird wiederum der Zündzeitpunkt zurückgenommen, so daß sich ein periodisches Ansteuern der Klingelgrenze ergibt, wobei der Motor zwangsläufig immer wieder mit klingelnder Verbrennung gefahren werden muß. Dies ist wegen der damit verbundenen Beschädigungsgefahr des Motors sehr nachteilig.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung von motorbetriebsoplimalen Zündzeitpunkten unter weitgehender Vermeidung klingelnder Verbrennung zu schaffen, durch welches die Klingelgrenze auch ohne häufigen Betrieb mit klingelnder Verbrennung angegeben werden kann, so daß sich ein verbrauchsoptimaler Betrieb des Motors erreichen läPt, ohne dabei die Gefahr der Beschädigung des Motors in Kauf nehmen zu müssen.
Die Erfindung besteht darin, daß Zündzeitpunktwertc außer im Basiskennfeld auch in einem Korrekturkennfeld gespeichert sein können, daß vor jeder Zündung zunächst der der momentanen charakteristischen Betriebsgröße zugeordnete Zündzeitpunktwert aus dem Korrekturkennfeld oder, wenn dort keiner gespeichert ist, aus dem Basiskennfeld in ein Arbeitskennfeld übertragen, den momentanen Betriebsbedingungen angepaßt und an die Zündverstelleinrichtung weitergegeben wird, und daß dieser nach der Zündung im Arbcitskcnnfclcl befindliche Zündzeitpunktwert um einen vorgegebenen Wert im Sinne einer Spatverstellung verändert und anschließend in das Korrekturkennfeld übertragen wird, wenn während der Zündung Motorkloplcn aufgetreten ist, um einen vorgegebenen Wert im Sinne einer Früh-
verstellung verändert und anschließend ins Korrekturkennfeld übertragen wird, wenn während der Zündung kein Motorklopfen aufgetreten ist und der Wert sich vorher nicht im Korrekturkennfeld befunden hat und unverändert bleibt, wenn während der Zündung kein Motorklopfen aufgetreten ist und der Wert sich vorher im Korrekturkennfeld befunden hat.
Durch dieses Verfahren wild der Vorteil erreicht, daß ein für das jeweilige Motorexemplar charakteristisches Korrekturfeld erzeugt wird, indem ausgehend von dem Basiskennfeld Zündzeitpunktwerte abgespeichert sind, die zu einer jeweiligen Betriebsgröße etwas unterhalb der Klingelgrenze liegen, so daß nach einmaligem Aufstellen des Korrekturkennfeldes nur noch mit klingelnder Verbrennung gefahren wird, wenn sich die Kiingelgrenze in einem speziellen Punkt verschoben hat. Dadurch wird der Betrieb des Motors mit klingelnder Verbrennung erheblich reduziert, so daß sich eine Schonung des Motors ergibt, wobei gleichzeitig ein verbrauchsoptimaler Betrieb garantiert ist. Durch dieses Verfahren wird es möglich, den einmal gemachten »Fehler.;, den Motor im Klingelbetrieb zu fahren, zu registrieren urrt beirrt nächstmaligen Auftreten derselben Betriebsbedingungen diesen Fehler zu vermeiden. Durchgeführt werden kann dieses Verfahren in bekannter Weise mit Mikroprozessoren, die entsprechend programmiert werden können.
In vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgesehen, daß eine Korrektur der Zündzeitpunktwerte und deren Übertragung ins Korrekturkennfeld erst erfolgt, wenn bei dem dieser charakteristischen Betriebsgröße zugeordneten Zündzeitpunktwert eine bestimmte Anzahl von Zündungen mit Motorklopfen stattgefunden hat. Dies ist deshalb vorteilhaft, weil dann ein aus irgendwelchen besonderen Umständen auftretendes einmaliges Klingeln bei einer vorherrschenden Betriebsgröße nicht sofort dem Korrekturfeld zugrundegelegt wird, da dadurch evtl. ein Wert abgespeichert würde, der unter normalen Umstünden nicht zu einem Klingeln führen würde. Als signifikante Häufigkeit kann dabei ein bei einer bestimn '.en Betriebsgröße fünfmaliges Auftreten des Klingeins angesehen werden. Es ist dann vorgesehen, erst danach den Wert im Korrekturfeld entsprechend abzuändern.
Zum Erstellen des Basiskennfeldes bzw. des Korreklurkennfcldes wird als charakteristische Betriebsgröße die bei einer bestimmten Last vorliegende Motordrehzahl herangezogen, der dann ein entsprechender Zündzeitpunkt durch das Basiskennfeld bzw. das Korrekturkenn-TeId zugeordnet ist. Vor der Einstellung des zu einer charakteristischen Betriebsgröße gehörenden Zündzeit-Punktes wird der aus dem Basiskennfeld bzw. Korrekturkcnnfeld entnommene Wert einer Endkorrektur unteizogen, die in Abhängigkeit von weiteren Einflußgrößen vorgenommen wird. Als weitere Einflußgrößen können dabei die Lufuemperatur, die Motortemperatur, die Luftfeuchtigkeit und das Kraftstoffluftverhältnis herangezogen werden. Diese weiteren Einflußgrößen können über Sensoren an den entsprechenden Stellen erfaßt und der Recheneinheit zugeführt werden. Damit werden die X.ünd/eitpunkic zusätzlich zu dem Last/Drehzahldiagramm noch von sich laufend ändernden Einflußgrölien bestimmt, so daß sich Zündzeitpunkte erreichen lassen, die jeweils den individuell vorherrschenden Bedingungen angepaßt sind.
Weiterhin ist verloschen, das Verfahren für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine getrennt durchzuführen. Durch Koordinieren ifer Zündzeitpunkte mit den Klinuelsinnalen werden einzelne klingelnde Zylinder erfaßt, für die dann separat von den anderen Zylindern der Zündzeitpunkt etwas zurückgenommen wird. Diese individuelle Erfassung der Zündzeitpunkt ermöglicht es, einem nur an einem Zylinder auftretenden Verschleiß durch entsprechende Korrektur des dazugehörenden Zündzeitpunktes Rechnung zu tragen. Auch kann dadurch bei einer Wartung festgestellt werden, an welchem Zylinder evtl. ein Defekt aufgetreten ist. Dies kann unter Ausnutzung der im Korrekturkennfeld abgelegten Werte dann vorgenommen werden.
Wenn das Korrekturfeld erstellt ist, ist es günsüg, wenn die im Korrekturkennfeld abgelegten Werte in bestimmten Zeitabständen auf ihren Abstand zur tatsächlichen Klingelgrenze überprüft werden. Dadurch soll eine im Laufe der Zeit auftretende Änderung der Klingelgrenze erfaßt werden, an die dann die Korrekturwerte wieder entsprechend angepaßt werden können. Die Zeitabstände werden aber so gewählt, daß nicht ein permanentes Hineinfahren in den Klingelbereich erfolgt.
Im folgenden wird das Verfahren anhand des in der Figur dargestellten Blockdiagrammes e/.juiert.
Zunächst wird ein Basiskennfeld i ersi^iit, weiches Zündzeitpunkte in Abhängigkeit von Last- und Drehzahl eines Motortyps angibt. Dieses Basiskennfeld wird auf einem Prüfstand anhand von mehreren Motorexemplaren ermittelt '-.nd dient als Ausgangspunkt in jedem Fahrzeug des entsprechenden Motortpys. Am mit 6 bezeichneten Motor wird nun die Drehzahl nm und die Last Mä ermittelt, die als charakteristische Betriebsgröße einen bestimmten Betriebszustand angeben. Beim erstmaligen Inbetriebnehmen des Motors 6 wird nun der zu einem Drehzahl- und Lastwert gehörende Zündzeitpunkt aus dem Basiskennfeld in das Arbeitskennfeld 3 übernommen. Gleichzeitig wird der Motor 6 mit Hilfe eines Klingelsensors auf klingelnde Verbrennung überwacht, wobei dann ein Klingelsignal über eine Klingelsignalaufbereitung 7 und einen Kiingeiregier 8 ebenfalls dem Arbeitskennfeld zugeführt wird, wenn klingelnde Verbrennung stattfindet. Wird ein solches Klingelsignal nun zu einem bestimmten Last- und Drehzahlwert festgestellt, so wird ausgehend von dem Wert des Basiskennfeldes ein neuer Wert ermittelt, der unter der Klingelgrenze für diese charakteristische Betriebsgröße liegt. Dieser Wert wird nun in einem Korrekturkennfeld 2 abgelegt, von wo aus er bei Auftreten derselben charakteristischen Betriebsgröße wiederum in das Arbeitskennfeld 3 eingelesen werden kann. Dabei ist es günstig, wenn zu Beginn des Erstellens des Korrekturfeldes mit dem Abspeichern des Korrekturwertes solange gewartet wird, bis sich eine signifikante Häufigkeit des Zusammentreffens eines Klingelsignales mit einer bestimmten charakteristischen Betriebsgröße einstellt.
Erfolgt beim erstmaligen Auftreten einer charakteristischen Betriebsgröße (bestimmte Drehzahl und bestimmte Last) kein Klingelsignal, so wird der Zündzeitpunkt in Richtung auf die Klingelgrenze hin Vür diese Betriebsgröße verschoben, wobei diese schrittweise immer beim Auftreten dieser charakteristischen Betriebsgröße solange erfolgt bis erstmalig ein Klingelsignal festgestellt wird. Der dazu gehörende Zündzeitpunktwert wird dann etwas zurückgenommen, so daß er knapp unterhalb der Kiingelgrenze liegt und im Korrektuncennfeld abgespeichert, wenn sich ein signifikanter Zusammenhang zwischen dem Auftreten des Klingelsignales und der charakteristischen Betriebsgröße ergibt. Es wird daher nur zu Beginn des Erstellens des Korrekturfeldes mehrmals bei klingelnder Verbrennung gefahren. Wenn das Korrekturkennfeld aber erstellt ist. Ist dieses dem
individuellen Verlauf der Klingelgrenze derart angepaßt, daß sich zwar Immer ein verbrauchsoptimaler Betrieb erreichen läßt, aber nicht mehr permanent In den Klingelbetrieb gefahren werden muß.
Die zu Beginn aus dem Basiskennfeld und nach Erstellen des Korrekturkennfeldes aus diesem entnommenen Zündzeitpunktwerte werden einer Endkorrektur 4 unterzogen, mit Hilfe derer die Zündzeltpunkte hinsichtlich verschiedener weiterer Einflußgrößen korrigiert werden. Diese Einflußgrößen können die Lufttemperatur T1. die Motortemperatur 7"w. die Luftfeuchtigkeit φ, und das Kraftstoffluftverhältnis /. sein, da diese Größen ebenfalls Einfluß auf den verbrauchsoptimalen Betrieb haben. Nach der erfolgten Endkorrektur wird der Zündversteller 5 angesteuert, der dann den Betrieb des Motors mit optimalen Zündzeitpunkten besorgt.
Da die Klingelgrenze in Abhängigkeit der Betriebsdauer des Motors keinen konstanten Verlauf nimmt, ist es vorgesehen, die Werte des Korrekturkennfeldes in bestimmten Zeltabständen zu überprüfen, wobei dies nur bei den Werten vorgenommen werden muß, die unterhalb der Klingelgrenze liegen. Verschiebt sich nämlich die Klingelgrenze für eine bestimmte charakteristische Betriebsgröße derart, daß der ihr zugeordnete Zündzeitpunktwert oberhalb der Klingelgrenze liegt, so wird dies automatisch mit Hilfe des Klingelsensors festgestellt und eine entsprechende Korrektur vorgenommen. Verschiebt sich dagegen die Klingelgrenze derart, daß ihr Abstand zu dem Zündzeitpunktwert für eine charakteristische Betriebsgröße größer wird, so würde sich ein Motorbetrieb ergeben, der nicht mehr optimal ist. Dem kann durch in bestimmten ZeüabsUinden erfolgende Überprüfung des Abstandes zwischen Zündzeitpunktwert und Klingelgrenze abgeholfen werden. Dazu wird für eine charakteristische Betriebsgröße der entsprechende Wert in Richtung auf die Klingelgrcnze verschoben, und zwar solange, bis wieder kungelnde Verbrennung auftritt. Kurz unterhalb der Klingelgrenze wird dann wieder der entsprechende, nun korrigierte Wert, abgespeichert. Diese zeitliche Überprüfung macht zwar kurzzeitig wiederum eine klingelnde Verbrennung erforderlich, kann aber in solchen Abständen erfolgen, daß sie keine schädlichen Auswirkungen auf die Funktionsfähigkeit des Motors haben kann.
Da jeder Zündzeitpunkt für einen bestimmten Zylinder gilt, kann durch Koordination des Klingelsignales mit dem Zündzeitpunkt festgestellt werden, an welchem Zylinder die klingelnde Verbrennung stattfand. Mit Hilfe des Klingelregiers 8 kann dann direkt für diesen Zylinder über die Endkorrektur 4 der Zündzeitpunkt etwas zurückgenommen werden, so daß eine individuelle Einstellung der Zündzeitpunkte für jeden Zylinder vorgenommen werden kann.
Da die zeitlich erfolgte Korrektur der Werte des Basiskennfeldes sowie des Korrekturkennfeldes ebenfalls in bekannter Weise mit Speichern erfaßt werden kann, ergibt sich aus der Auswertung des Korrekturkennfeldes bzw. des Basiskennfeldes sozusagen der Lebenslauf des Motors, so daß man bei der Auswertung dieser Daten bei Wartungsarbeiten Aussagen über Ereignisse bzw. Fehler des Motors gewinnen kann. Hierdurch können rechtzeitig Defekte oder Schwachstellen aufgefunden werden.
Durch die Anwendung dieses Verfahrens kann ein Kraftfahrzeugmotor unter verbrauchsoptimalen Bedingungen betrieben werden, ohne daß zu häufig rnii kiln- 65 gelnder Verbrennung gefahren wird. Der Motor kann damit geschont werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

IO 30 Patentansprüche:
1. Verfahren zur Ermittlung und Bereitstellung von motorbetriebsoptimalen Zündzeitpunkten für Brennkraftmaschinen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, wobei charakteristischen Betriebsgrößen zugeordnete, in einem Basiskennfeld abgespeicherte Zündzeitpunktwerte beim Auftreten dieser charakteristischen Betriebsgrößen ausgegeben, unter Berücksichtigung weiterer motorbetriebsspezifischer Werte wie Luft- und Motortemperatur, Luftfeuchtigkeit, Kraftstoff-Luft-Verhältnis und Motorklopfen den momentanen Betriebsbedingungen angepaßt und diese angepaßten Zündzeitpunktwerte an die Zündverstelleinrichtung der Brennkraftmaschine weitergegeben werden, dadurch gekennzeichnet,
daß Zündzeitpunktwerte außer im Basiskennfeld (1) auch in einem Korrekturkennfeld (2) gespei- 2Q chert seifs können.
daß vor jeder Zündung zunächst der der momentanen charakteristischen Betriebsgröße zugeordnete Zündzeitpunktwert aus dem Korrekturkennfeld oder, wenn dort keiner gespeichert ist, aus dem Basiskennfeld in ein Arbeitskennfeld übertragen, den momentanen Betriebsbedingungen angepaßt (4) und an die Zündverstelleinrichtung (5) weitergegeben wird, und
daß dieser nach der Zündung im Arbeitskennfeld befindliche Zündzeitpunktwert
a) um einen vorgegebenen Wert im Sinne einer Spätverstellung verändert und anschließend in das Korrekturkennfeld übertragen wird, wenn während der Zündung Moiorklopfen aufgetreten ist,
b) um einen vorgegebenen Wert im Sinne einer Frühverstellung verändert und anschließend ins Korrekturkennfeld übertragen wird, wenn während der Zündung kein Motorklopfen aufgetreten ist und der Wert sich vorher nicht im Korrekturkennfeld befunden hat und
c) unverändert bleibt, wenn während der Zündung kein Motorklopfen aufgetreten ist und der Wert sich vorher im Korrekturkennfeld befunden hat.
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