DE3138102C2

DE3138102C2 - Verfahren zur Steuerung der Zündverstellung bei einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3138102C2
Application number: DE3138102A
Authority: DE
Inventors: Hideo Okazaki Aichi Miyagi; Masaomi Toyota Aichi Nagase; Jiro Okazaki Aichi Nakano; Hironobu Toyota Aichi Ono
Original assignee: Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1980-09-25
Filing date: 1981-09-24
Publication date: 1986-01-30
Also published as: DE3138102A1; US4442813A; JPS5759057A; JPS6410663B2

Abstract

Die Zündpunkteinstellung einer Brennkraftmaschine wird während des Anlassens oder über eine Zeitdauer unmittelbar nach dem Anlassen auf einen festen Wert gesteuert. Falls jedoch die Maschine mit hoher Drehzahl läuft, wird diese Steuerung zu einer Festlegung der Zündpunkteinstellung unterbrochen und die Zündpunkteinstellung so gesteuert, daß sie sich in Abhängigkeit von der Änderung der Betriebszustände der Maschine ändert.

Description

gekennzeichnet durch die weiteren Verfahrensschritte, daß

f) ein drittes elektrisches Signal erzeugt wird, das die Drehzahl der Brennkraftmaschine bezeichnet,

g) ein viertes elektrisches Signal erzeugt wird, das den Warmlaufzustand der Brennkraftmaschine angibt,

h) in Abhängigkeit vom vierten elektrischen Signal ein fünftes elektrisches Signal erzeugt wird, das eine vom Warmlaufzustand der Brennkraftmaschine abhängige Bezugsdrehzahl angibt,

i) das dritte elektrische Signal mit dem fünften elektrischen Signal zur Bildung eines sechsten elektrischen Signals verglichen wird, das angibt, daß die Drehzahl der Brennkraftmaschine über der Bezugsdrehzahl liegt, und

j) die Festlegung des Zündzeitpunktes auf den vorgegebenen festen Einstellwert bei Erzeugung des sechsten elektrischen Signals beendet und die Zündverstellung in Abhängigkeit von dem berechneten Zündvorverstellwinkel gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Verfahrensschritt g) die Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine zur Bildung des vierten elektrischen Signals ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Verfahrensschritt h) die Bezugsdrehzahl in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur bestimmt und bei sinkender Kühlmitteltemperatur erhöht wird.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung der Zündverstellung bei einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

65 Aus der DE-OS 25 51 610 ist ein Verfahren dieser An zur Steuerung der Zündverstellung bei einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem zur Verringerung der Abgas-Schadstoffemission und Brennstoff-Verbrauchsweite anstelle einer katalytischen Abgasreinigung, Abgas-Rückführung usw. die Einbeziehung möglichst vieler Betriebsparameter der Brennkraftmaschine in Verbindung mit bestimmten Umgebungsbedingungen in eine elektronische Zündverstellungssteuerung in Betracht gezogen wird. Zu diesem Zweck werden im Betrieb der Brennkraftmaschine zur Ermittlung des erforderlichen Zündvorverstellwinkels außer der üblicherweise berücksichtigten Drehzahl als weitere Betriebsparameter die Drosselklappenstellung und Drosselklappenverstellgeschwindigkeit in Verbindung mit einer umgebungslufttemperaturabhängigen Kompensation, der Ansaugunterdruck in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur sowie in Verbindung mit gespeicherten Funktionswerten, z. B. für Stadt- oder Überlandbetrieb, eine Beschleunigung aus dem Leerlauf, eine zeitabhängige Maschinen-Anlaßbedingung sowie unter Umständen die Abgastemperatur herangezogen. In Abhängigkeit von diesen Betriebsparametern werden jeweilige Zündverstellungssignale erzeugt und sodann zur Bildung eines resultierenden Zündvorverstellwinkels algebraisch aufsummiert

Hierbei wird beim Anlassen der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von der hierzu erforderlichen Zündschloßbetätigung ein Vorverstellwinkelwert vorgegeben, der eine gesteuerte Zündvorverstellung über eine von einem Zeitgeber bestimmte Zeitdauer nach einem Anlaßvorgang bewirkt, um bei extremen Umgebungstemperaturen, d.h. hauptsächlich bei einem Kaltstart sowie bei feuchtheißen Umgebungsbedingungen, das Anlassen der Brennkraftmaschine zu erleichtern. Der auf diese Weise gewonnene Vorverstellwinkelwert bleibt entweder für die vom Zeitgeber vorgegebene Dauer konstant und beginnt sodann allmählich abzufallen oder aber beginnt unabhängig vom Zeitgeber sofort nach Beendigung des eigentlichen Anlaßvorgangs gegen null abzufallen. Die Zündverstellung wird hierbei jedoch iiicht in alleiniger Abhängigkeit von diesem anlaßbedingten Vorverstellwinkelwert gewonnen, sondern die vorstehend genannten anderen Betriebsparameter gehen auch in diesem Betriebszustand der Brennkraftmaschine zusätzlich in die Zündverstellungssteuerung ein. Bei Veränderung dieser Betriebsparameter während eines Anlaßvorgangs ändert sich somit auch die effektive Zündverstellung, obwohl der Anlaß-Vorverstellwinkelwert über eine gewisse Zeitdauer konstant vorgegeben werden kann.

Insbesondere direkt nach einem Anlaßvorgang sind die Betriebsparameter einer Brennkraftmaschine — vor allem Ansaugunterdruck und Drehzahl — beim Anlaufen jedoch starken Schwankungen unterworfen, so daß eine betriebsparameterabhängige Steuerung der Zündverstellung in diesem Betriebszustand einer Brennkraftmaschine zu Fehlzündungen und einem sehr schlechten Anlaufverhalten führen kann, das im Extremfalle häufiges Wiederanlassen erfordert. Bei einer festen Zündwinkelvorgabe über eine bestimmte, konstante Zeitdauer ist jedoch andererseits die Gefahr gegeben, daß bei einem plötzlichen starken Drehzahlanstieg Beschädigungen der Zündanlage durch Überhitzung der Zündspule oder Zerstörung von Leistungstransistoren in der Ausgangsstufe auftreten können.

Weiterhin ist aus der DE-OS 28 45 354 eine programmgesteuerte Regelanlage für eine Brennkraftma-

schine bekannt, durch die außer der Zündverstellung auch noch Brennstoff-Einspritzung, Luft/Brennstoff-Verhältnis, Abgas-Rückführung und Leerlauf-Drehzahl unter Einbeziehung der Kühlmitteltemper* tür, der Batteriespannung und der Ansauglufttemperatur als Korrekturfaktoren mit Hilfe eines zentraler Digitalrechners elektronisch geregelt werden, wobei der Brennstoff-Einspritzung und der Zündverstellung Vorrang eingeräumt wird. Hierbei wird die Zündverteilung entsprechend der ansaugluftmengenabhängig ermittelten jeweiligen Last in Verbindung mit der Drehzahl festgelegt, wobei darüber hinaus außer einer Kühlmitteltemperatur- und Beschleunigungskorrektur auch noch eine Startkorrektur erfolgt, die allerdings nur für den eigentlichen Anlaßvorgang und nicht für den sich daran anschließenden Anlaufvorgang der Brennkraftmaschine konzipiert ist. Obwohl eine rechnergestützte elektronische Regelung unter Verwendung von Speicherdaten in Betracht gezogen wird, erfolgt die Steuerui.g der Zündverstellung somit nur unter Einbeziehung der üblichen Betriebsparameter.

Aus der DE-OS 28 45 352 ist ein ähnliches Verfahren zur elektronischen Regelung einer Brennkraftmaschine bekannt, das sich insbesondere auf die Einstellung von vorprogrammierten Anfangswerten der Regelgrößen vor einem Anlassen der Brennkraftmaschine bezieht, indem entsprechende Bezugsdaten in zugehörigen Bezugsregistern gesetzt werden. Dies erfolgt bei jedem Schließen des Zündschloßschalters, durch das eine Zentraleinheit in Form eines Mikroprozessors angesteuert wird und ein in einem Festspeicher abgespeichertes Programm auszuführen beginnt. Eine solche Rückstellung elektronischer Schaltkreise vor Beginn der Regelung ist allerdings zwangsläufig erforderlich, da bei einer unter Verwendung eines Mikroprozessors erfolgenden programmgesteuerten Zündverstellung von definierten gespeicherten Anfangswerten ausgegangen werden muß.

Ferner ist es aus der DE-OS 29 31 037 bekannt, im Rahmen einer üblichen last- und drehzahlabhängigen Zündverstellung bei einer Brennkraftmaschine, die ausgehend von einem vom Zündverteiler erzeugten synchronisierenden Zündbezugssignal unter Einbeziehung des lastabhängigen Ansaugunterdrucks sowie der Maschinendrehzahl in bekannter Weise erfolgt, zusätzlich mit Hilfe eines Resonanzschwingungsfühlers den Klopfzustand der Brennkraftmaschine zu ermitteln und als weiteren Betriebsparameter zur Erzielung einer bei Erreichen von Klopfgiienzwerten ggf. erforderlichen Verzögerung der Zündvorverstellung in die Zündverstellungssteuerung eingehen zu lassen. Das Zündbezugssignal dient hierbei jedoch nicht zur Vorgabe eines festen Zündvorverstellwinkelwertes bei bestimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine, sondern air Bezugspositionssignal für (ilen bei Erreichen der Klopfgrenze zu bildenden Rückvnrstellwinkelwert.

Darüber hinaus ist aus der DE-OS 26 45 642 eine elektronische Zündverstellungssteuerung für Brennkraftmaschinen bekannt, bei der zwei verschiedene Steuerkanäle vorgesehen sind, die von zwei fest vorgegebenen Drehzahlbereichen definiert werden. Hierbei wird der erste Steuerkanal bis zum Erreichen eines fest vorgegebenen Drehzahl-Schwellenwertes zur Aufrechterhaltung eines festen Zündzeitpunktes verwendet, während nach Überschreiten dieses festen Drehzahl-Schwellenwerlt:s über den zweiten Steuerkanal eine betriebsparameterabhängige Zündverstellung erfolgt. Eine solche Vorgabe eines festen Anlauf-Drehzahlschwellenwertes von z. B. 1000 min-', nach dessen Erreichen eine betriebsparameterabhängige Zündverstellung erst einsetzt, ermöglicht jedoch keinerlei Anpassung an die diffizilen Gegebenheiten beim Anlassen einer Brennkraftmaschine.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Steuerung der Zündverstellung bei einer Brennkraftmaschine derart auszugestalten, daß bei einem Anlaßvorgang unabhängig von den hierbei meist stark schwankenden Betriebsparametern ein zuverlässiges gleichmäßiges Anlaufen der Brennkraftmaschine gewährleistet ist und gleichzeitig auch bei schnellem Erreichen hoher Drehzahlen keine Schaden an der Zündanlage auftreten können.

Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichnen des Patentanspruchs 1 angegebenen Mitteln gelöst.

Erfindungsgemäß wird der Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine somit bei einem Anlaßvorgang zunächst auf einem vorgegebenen festen Einstellwert gehalten, bis eine ebenfalls vorgegebene Zeitdauer nach dem Anlassen der Brennkraftmaschine verstrichen ist Nach Ablauf dieses, den Anlaßzustand der Brennkraftmaschine bezeichnenden Zeitintervalls wird eine vom erreichten Warmlaufzustand der Brennkraftmaschine abhängige Bezugsdrehzahl ermittelt, die dann mit d<?r jeweiligen Ist-Drehzahl der Brennkraftmaschine verglichen wird. Erst wenn die Ist-Drehzahl diese variable Bezugsdrehzahl überschreitet, wird die Festlegung des Zündzeitpunkts auf den vorgegebenen festen Einstellwert aufgehoben und die Zündverstellung sodann in Abhängigkeit von dem betriebsparameterabhängig berechneten Zündvorverstellwinkel gesteuert.
Durch diese variable Vorgabe einer vom Warmlaufzustand der Brennkraftmaschine abhängigen Bezugsdrehzahl, vor deren Erreichen keine betriebsparameterabhängige Zündverstellung einsetzt, läßt sich die zur betriebsparameterunabhängigen Stabilisierung des Anlaufzustands der Brennkraftmaschine dienende Vorgabedauer eines festen Zünd winkel-Einstell wertes nach einem Anlaßvorgang sowohl warmlauf- als auch drehzahlabhängig steuern und in zweckmäßiger Weise flexibel den nach einem Anlaßvorgang häufig sehr unterschiedlichen Betriebsbedingungen anpassen. Insbesondere ist hierdurch gewährleistet, daß einerseits keine vorzeitige betriebsparameterabhängige Zündvorverstellung mit der nachteiligen Folge von Fehlzündungen usw. erfolgt, andererseits bei schnellem Erreichen hoher Drehzahlwerte jedoch sofort auf die dann zweckmäßigere betriebsmeterabhängige Zündverstellungssteuerung übergegangen werden kann. Dies ermöglicht eine effektive, da optimal auf die nach einem Anlaßvorgang herrschenden Betriebsbedingungen abstimmbare Zündverstellungssteuerung, wobei gleichzeitig Beschädigungen der Zündanlage durch zu schnelles Erreichen hoher Drehzahlen nach einem Anlaßvorgang der Brennkraftmaschine zuverlässig verhindert werden können.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schemätische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit zugehöriger gesteuerter Zündanlage, bei der das Verfahren zur Steuerung der Zündverslellung Anwendung findet,

F i g. 2 ein Blockschaltbild der Steuerschaltung gemäß Fig.l,

Fig.3 ein Blockschaltbild der Steuersignalgeberschaltung gemäß F i g. 2,

F i g. 4 verschiedene Steuersignalverläufe,

F i g. 5 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Zündanlagen-Steuerschaltung gemäß F i g. 2,

Fig.6 ein Ablaufdiagramm eines Programms zur Durchführung von Rechenvorgängen bei der Zündverstellungssteuerung,

Fig.7 eine grafische Darstellung der Relation zwischen einer Bezugsdrehzahl Nr und der Kühlmitteltemperatur THWdtr Brennkraftmaschine,

F i g. 8 ein Kennfeld zur Veranschaulichung der Relation zwischen Zündvorverstellwinkelwerten und den Betriebsparametern Q/N und N,

Fig.9a und 9b Ablaufdiagramme von Teilen eines weiteren Programms zur Durchführung von Rechenvorgängen bei der Zündverstellungssteuerung und

Fig. 10 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der Zündanlagen-Steuerschaltung gemäß F ig. 2.

In Fig. 1, die schematisch eine Brennkraftmaschine mit zugehöriger Zündanlage und einer einen Mikrocomputer aufweisenden Steuerschaltung zur Zündverstellungssteuerung zeigt, bezeichnen die Bezugszahl 10 einen Ansaugluft-Durchflußfühler, der die Ansaugluft-Durchflußmenge der Brennkraftmaschine ermittelt und eine entsprechende Ausgangsspannung erzeugt, die Bezugszahl 12 einen Unterdruckfühler, der den Ansaugleitungsdruck der Brennkraftmaschine ermittelt und eine entsprechende Ausgangsspannung erzeugt, die Bezugszahl 14 einen Kühlmitteltemperaturfühler, der die Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine ermittelt und eine entsprechende Ausgangsspannung erzeugt, die Bezugszahl 15 einen Anlasserschalter, der beim Anlassen der Brennkraftmaschine geschlossen wird, und die Bezugszahl 11 einen Drosselventilfühler, über den erfaßt wird, ob ein Drosselventil 13 über ein vorgegebenes Öffnungsmaß hinaus geöffnet ist oder ob die Öffnungsgeschwindigkeit des Drosselventils 13 eine vorgegebene Geschwindigkeit überschreitet Eine Steuerschaltung 16 wird mit den Ausgangsspannungen des Ansä'.igluft-Durchflußfühlers 10, des Unterdruckfühlers 12 und des Kühlmitteltemperaturfühlers 14 sowie mit den vom Anlasserschaiter 15 und Drosselventilfühler 11 abgegebenen Signalen beaufschlagt.

Ein Zündverteiler 18 der Brennkraftmaschine ist mit einem ersten Kurbelwinkelfühler 20 und einem zweiten Kurbelwinkelfühler 22 ausgestattet Der erste Kurbelwinkelfühler 20 erzeugt ein Winkelstellungssignal, wenn eine Verteilerwelle 18a sich jeweils um einen vorbestimmten Kurbelwinke! von 360° gedreht hat Der zweite Kurbelwinkelfühler 22 erzeugt ein Winkelstellungssignal bei jedem Kurbelwinkel von 60°. Die beiden Winkelstellungssignale der Kurbelwinkelfühler 20, 22 werden der Steuerschaltung 16 zugeführt. Die Steuerschaltung 16 führt einer Zündanlage 42 ein Zündsignal zu. Ein Leistungstransistor der Zündanlage 24 leitet und sperrt den Primärstrom einer Zündspule 25. Der von der Zündspule 26 erzeugte Sekundärstrom hoher Spannung wird über den Zündverteiler 18 jeweiligen Zündkerzen 28 zugeführt.

F i g. 2 ist ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Steuerschaltung 16 gemäß F i g. 1.

Die Ausgangsspannungen des Kühlmitteltemperaturfühlers 14, des Ansaugluft-Durchflußfühlers 10 und des Unterdruckfühlers 12 werden einem Analog-Digital-Umsetzer 30 zugeführt der einen Analog-Multiplexer enthält und aufeinanderfolgend in Signale in Form von Binärzahlen umgesetzt. Ferner werden die Signale vom Anlasserschalter 15 und dem Drosselventilfühler 11 einer Eingabeeinheit 32 zugeführt.

Die vot; dem ersten bzw. dem zweiten Kurbelwinkelfühler 20 bzw. 22 bei einem jeweiligen Kurbelwinkel von 360° bzw. 60° erzeugten Winkelstellungssignale werden einer Steuersignalgeberschaltung 34 zugeführt, die verschiedene Zeitsteuersignale Su und Sbc, die einer Zündaniagen-Steuerschaltung 36 zugeführt werden, ein ίο Unterbrechungsabrufsignal 5,_n zur Berechnung der Zündverstellung und ein Schaltsteuersignal S_g formt, das einer Drehzahl-Signalgeberschaltung 38 zugeführt wird. Die Drehzahl-Signalgeberschaltung 38 hat ein Schaltglied, das mittels des von der Steuersignalgeberschal- !5 tung 34 zugeführten Schaltsteuersignals S_g geöffnet und geschlossen wird; das eine dem Kurbelwinkel 60° entsprechende Impulsbreite hat, und einen Zähler, der die Anzahl von bei einem jeweiligen öffnen des Schaltglieds über das Schaltglied gelangenden Taktimpulsen zählt. Die Drehzahl-Signalgeberschaltung 38 bildet ein binäres Drehzahlsignal mit einem der Maschinendrehzahl entsprechenden Wert.

Die Zündanlagen-Steuerschaltung 36 bildet ein Zündsignal in Übereinstimmung mit einem ersten Ausgangsdatenwert, der einen Zeitpunkt für die Zuführung des Stroms zu der Zündspule 26 betrifft, und einem zweiten Ausgangsdatenwert, der einen Zeitpunkt zum Unterbrechen des Stromflusses zur Zündspule 26, d. h. die Zündeinstellung betrifft Der erste und der zweite Ausgangsdatenwert wird mittels einer Zentraleinheit (CPU) 40 errechnet. Das erzeugte Zündsignal wird der Zündanlage 42 zugeführt, die die Zündkerzen 28, den Zündverteiler 18, die Zündspule 26 usw. aufweist, die in F i g. 1 gezeigt sind.

Der Analog-Digital-Umsetzer 30, die Eingabeeinheit 32, die Drehzahl-Signalgeberschaltung 38 und die Zündanlagen-Steuerschaltung 36 sind über eine Sammelleitung 50 mit der Zentraleinheit 40, einem Festspeicher (ROM) 44, einem Schreib-Lese-Speicher (RAM) 46, und einem Taktgenerator 48 verbunden. Die Eingabedaten und die Ausgabedaten werden über die Sammelleitung 50 übertragen.

Obwohl dies nicht in Fig.2 dargestellt ist, ist der Mikrocomputer ferner auf herkömmliche Weise mit einer Eingabe/Ausgabe-Steuerschaltung, einer Speichersteuerschaltung und dergleichen ausgestattet

Im Festspeicher 44 sind ein Programm für eine Haupt-Verarbeitungsroutine, ein Unterbrechungsverarbeitungsprogramm für die Berechnung der Zündverstellung und andere Probleme sowie verschiedenerlei Daten vorgespeichert die für die Ausführung von Rechenvorgängen notwendig sind, welche noch näher erläutert werden.

Gemäß den F i g. 1 und 2 ist die Brennkraftmaschine sowohl mit dem Ansaugluft-Durchflußfühler 10 als auch mit dem Unterdruckfühler 12 ausgerüstet Das Steuerverfahren kann jedoch auch angewandt werden, wenn nur einer dieser Fühler vorgesehen ist

F i g. 3 zeigt eine Ausgestaltung der Steuersignalgeberschaltung 34 nach F i g. 2, wobei mit 52 und 54 magnetische Scheiben bezeichnet sind, die an der Verteilerwelle 18a angebracht sind und bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine eine halbe Umdrehung ausführen. Am Rand der Scheiben 52 und 54 sind in gleichen Abständen Vorsprünge in einer jeweils vorbestimmten Anzahl ausgebildet Sobald die Vorsprünge an den Kurbelwinkelfühlern 20 bzw. 22 vorbeilaufen, die als magnetische Aufnahmefühler ausgebil-

det sind, werden bei jedem Kurbelwinkel von 360° bzw. von 60° Impulse erzeugt, durch Signalformerschaltungen 56 und 58 geformt und in Kurbelwinkelstellungssignale S_ci und S_C2 umgesetzt, wie sie in den Darstellungen (A) und (B) in F i g. 4 gezeigt sind. F i g. 4 zeigt den Verlauf von Signalen an jeweiligen Teilen der Schaltungen gemäß den Fig.3, 5 und 10, wobei die Abszisse Kurbelwinkel darstellt, wenn der obere Totpunkt beim Kompressionshub eines vorgegebenen Zylinders der Brennkraftmaschine zu »0« gewählt ist. to

Ein Trigger-Flip-Flop 60 wird mittels des Kurbelwinkelstellungssignals S_C| rückgesetzt, um damit die Ausgangssignale Q und Q des Flip-Flops auf niedrigen Pegel bzw. auf hohen Pegel zu schalten. Wenn das Kurbelwinkelstellungssignal Sei angelegt wird, werden die Ausgangssignale Q und Q des Flip-Flops 60 umgeschaltet. Somit dient das Ausgangssignal Q des Flip-Flops 60 als Schaltsteuersignal S_g gemäß der Darstellung bei (C) in F i g. 4. Das Ausgangssignal eines UND-Glieds 62, das das Schaltsteuersignal S_g und das Kurbelwinkelstellungssignal 5_c2 aufnimmt, dient als Unterbrechungsabrufsignal Sir,. Die negative bzw. abfallende Flanke des Unterbrechungsabruf signals S_1n tritt bei den Kurbelwinkelstellungen 0°, 120° und 240° auf, d.h., im oberen Totpunkt bei jedem Kompressionshub eines jeden Zylinders, wie es in der Darstellung (D) in F i g. 4 gezeigt ist. Ferner dient das Ausgangssignal eines UND-Glieds 64, das das Ausgangssignal Q des Flip-Flops 60 und das Kurbelwinkelstellungssignal S_C2 aufnimmt als Zeitsteuersignal Sid. Die abfallende Flanke des Zeitsteuersignals Sid tritt bei den Kurbelwinkelstellungen 60°, 180° und 360° auf. Ein Bezugswinkelstellungssignal St_x, wie es in der Darstellung (F) in F i g. 4 gezeigt ist, wird durch geringfügiges zeitliches Verzögern des Zeitsteuersignals Sid von einer Verzögerungsschaltung 66 gebildet

F i g. 5 veranschaulicht den Aufbau eines Ausführungsbeispiels der Zündanlagen-Steuerschaltung 36 nach F i g. 2, wobei mit 70 ein Ausgabespeicher bezeichnet ist, der über die Sammelleitung 50 von der Zentraleinheit 40 die der Zündverstellung entsprechenden zweiten Ausgabedaten empfängt, und mit 72 ein Ausga- (1) bespeicher bezeichnet ist, der die ersten Ausgabedaten empfängt welche den Zeitpunkt des Beginns des elektrischen Stromflusses betreffen. Wenn das Zeitsteuersignal Sid angelegt wird, werden die vorstehenden, von den Ausgabespeichern 70 und 72 aufgenommenen Daten an vorwählbare Rückwärtszähler 74 bzw. 76 angelegt. Wenn das Bezugswinkelstellungssignal Si_x mit einem geringfügigen Nacheilen hinter dem Zeitsteuersi- (2) gnal Sid angelegt wird, wird ein Flip-Flop 78 gesetzt. Dadurch werden über ein UND-Glied 80 Taktimpulse CP vom Taktgenerator 48 (F i g. 2) an den Rückwärtszähler 74 angelegt, so daß dieser den Zählvorgang beginnt Wenn der in den Rückwärtszähler 74 eingegebene zweite Ausgangsdatenwert auf Null herabgezählt ist wird durch ein Übertrag-Ausgangssignal des Rückwärtszählers 74 ein Flip-Flop 82 gesetzt und das Flip-Flop 78 rückgesetzt Die Darstellung (G) in F i g. 4 zeigt den Inhalt des Rückwärtszählers 74 bei der Zählung des (3) Datenwerts während der Berechnung des veränderba- m ren Zündvorverstellwinkels. Wenn das Flip-Flop 82 gesetzt ist, beginnt der Rückwärtszähler 76 das Rückwärtszählen in Abhängigkeit von den Taktimpulsen CP. Wenn der Rückwärtszähler 76, in dem der den Zeitpunkt für den Beginn des Stromflusses betreffende erste Ausgangsdatenwert voreingestellt ist, auf Null herabgezählt hat wird durch das Übertrag-Ausgangssignal des Rückwärtszählers 76 das Flip-Flop 82 rückgesetzt Somit nimmt bei der Berechnung des Zündvorverstellwinkels das Ausgangssignal Q des Flip-Flops 82 beispielsweise die in der Darstellung (H) in F i g. 4 gezeigte Form an und wird als Zündsignal der Zündanlage 42 zugeführt, d. h., der Zündfunke wird zum Zeitpunkt des Anstiegs des Zündsignals hervorgerufen, während der Zündspule 26 der elektrische Strom zum Zeitpunkt des Abfallens des Zündsignals zugeführt wird.

Nachstehend wird die Funktionsweise des Mikrocomputers nach F i g. 2 erläutert. Die folgende Beschreibung betrifft den Fall, daß anstelle des Unterdruckfühlers 12 der Ansaugluft-Durchflußfühler 10 verwendet wird.

Wenn von der Steuersignalgeberschaltung 34 das Unterbrechungsabrufsignal Sir, zugeführt wird, führt die Zentraleinheit 40 die in F i g. 6 dargestellte Verarbeitung aus. Zunächst entscheidet bei einem Ablaufpunkt bzw. Schritt 100 die Zentraleinheit 40, ob sich die Brennkraftmaschine im Anlaßzustand befindet oder nicht, und zwar aufgrund eines Signals, das vom Anlasserschalter 15 an die Eingabeeinheit 32 angelegt wird. Befindet sich die Brennkraftmaschine im Anlaßzustand, wird bei einem Schritt 101 eine Anlaß-Kennung F_s, auf »1« gesetzt, wonach das Programm zu einem Schritt 120 fortschreitet, bei dem ermittelt wird, ob ein Betriebszustand mit hoher Drehzahl vorliegt oder nicht. Wenn ermittelt wird, daß die Brennkraftmaschine nicht mit hoher Drehzahl läuft, schreitet das Programm zu einem Schritt 102 fort, bei dem der Zündzeitpunkt auf einem vorgegebenen festen Einstellwert gehalten wird. Der Inhalt des Programmablaufs für die Festlegung der Zündverstellung wird nachstehend erläutert. Wenn dagegen ermittelt wird, daß ein Betriebszustand hoher Drehzahl vorliegt schreitet das Programm über Schritte 121 bis 124 zu einem Schritt 114 fort.

Ob ein Betriebszustand hoher Drehzahl vorliegt oder nicht, wird dadurch bestimmt daß in der nachstehend beschriebenen Weise bestimmte Betriebsparameter erfaßt werden.

Die Drehzahl N der Brennkraftmaschine wird als Betriebsparameter erfaßt und mit einer Bezugsdrehzahl /Vri verglichen. Wenn //größer als N_r\ ist wird entschieden, daß ein Betriebszustand hoher Drehzahl vorliegt, so daß das Programm zu dem. Schritt 121 fortschreitet Wenn N kleiner oder gleich Nri ist, schreitet das Programm zu dem Schritt 102 vor.

Bei der Ausführung des vorstehend beschriebenen Verfahrensschrittes (1) wird die Bezugsdrehzahl /Vri, mit dem die Drehzahl N verglichen wird, in Abhängigkeit von der ermittelten Kühlmitteltemperatur THW verändert Hierbei wird die die Festlegung des Zündzeitpunkts auf den vorgegebenen festen Einstellwert bestimmende Bezugsdrehzahl angehoben, wenn die Brennkraftmaschine unzureichend warmgelaufen ist Auf diese Weise wird der Anlaufvorgang stabilisiert

Als Betriebsparameter wird die Durchflußrate Q der Ansaugluft erfaßt und mit einem bestimmten Bezugswert Q_r\ verglichen. Wenn Qgrößer als Q_r\ ist wird entschieden, daß ein Betriebszustand hoher Drehzahl vorliegt und das Programm schreitet zu dem Schritt 121 fort. Wenn <? kleiner oder gleich Qr 1 ist schreitet das Programm zu dem Schritt 102 fort In diesem Fall kann der Bezugswert Q_r 1 oder der ermittelte Wert Q in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur THWkorrigiert werden.

(4) Wenn vom Drosselventilühlor 11 ein Signal eingegeben wird, das angibt, daß das Drosselventil 13 über einen vorbestimmten Winkel hinaus geöffnet ist, wird entschieden, daß ein Betriebszustand hoher Drehzahl vorliegt und das Programm schreitet zu dem Schritt 121 fort. Andernfalls schreitet das Programm zu dem Schritt 102 fort.

(5) Wenn vom Drosselventilfühler 11 ein Signal eingegeben wird, das angibt, daß die Öffnungsgeschwindigkeit des Drosselventils 13 einen vorbestimmten Wert übersteigt, wird entschieden, daß ein Betriebszustand hoher Drehzahl vorliegt, und das Programm schreitet zu dem Schritt 121 fort. Andernfalls schreitet das Programm zu dem Schritt 102 fort.

Anstelle der vorstehend beschriebenen Ermittlung des Betriebszustands hoher Drehzahl ist es auch möglich, die Steuerung bzw. das Programm so zu gestalten, daß das Programm von dem Schritt 120 zu dem Schritt 121 fortschreitet, wenn die Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs von 0 verschieden ist, und zu dem Schritt 102 fortschreitet, wenn die Fahrgeschwindigkeit 0 ist.

Nach dem Anlassen der Brennkraftmaschine schreitet das Programm von dem Schritt 100 zu einem Schritt

103 fort, bei dem ermittelt wird, ob die Anlaß-Kennung Fj, »1« ist oder nicht Da bei dem anfänglichen Arbeitszyklus unmittelbar nach dem Anlassen die Anlaß-Kennung F₅, »1« ist, schreitet das Programm zu Schritten

104 und 105 fort Bei dem Schritt 104 wird eine Nach-Anlaß-Kennung F_sli auf »1« gesetzt, wonach dann bei dem Schritt 105 die Anlaß-Kennung F« auf »0« rückgesetzt wird. Bei einem Schritt 106 ermittelt dann die Zentraleinheit 40, ob die Kennung F_Iia »1« ist oder nicht Da bei dem anfänglichen Betriebszyklus nach dem Anlassen die Kennung F_s,_a auf »1« verbleibt, schreitet das Programm zu einem Schritt 107 fort, bei dem eine Festzündwinkel-Kennung Ff,, auf »1« gesetzt wird. Bei einem Schritt 108 wird in einem Zähler Cein Anfangswert »20« eingestellt Danach wird bei einem Schritt 109 die Kennung F_JM auf »0« rückgesetzt Das Programm schreitet dann zu dem Schritt 120 fort Damit schreitet das Programm zu dem Schritt 102 für die Festlegung des Zündzeitpunkts auf den festen Einstellwert fort, wenn die Brennkraftmaschine nicht mit hoher Drehzahl läuft

Da bei dem zweiten und folgenden Arbeitszyklus nach dem Anlassen der Brennkraftmaschine die Anlaß-Kennung Fj, »0« ist, springt das Programm von dem Schritt 103 zu dem Schritt 106. Da ferner auch die Kennung Fj,a »0« ist, schreitet das Programm von dem Schritt 106 zu einem Schritt 110 fort, bei dem ermittelt wird, ob die Fesizündwinkei-Kennung F/_M »i« ist oder nicht Da bei dem zweiten Arbeitszyklus nach dem Anlassen die Kennung Ff₁₁ »1« ist, schreitet das Programm zu einem Schritt 111 fort, bei dem die Berechnung C<— C— 1 ausgeführt wird. Danach wird bei einem Schritt 112 ermittelt, ob C Null ist oder nicht Wenn C nicht »0« ist, schreitet das Programm von dem Schritt 112 zu dem Schritt 120 fort Wenn kein Betriebszustand hoher Drehzahl vorliegt, schreitet das Programm zu dem Schritt 102 zur Festlegung des Zündzeitpunkts auf den festen Einstellwert fort Wenn bei dem Schritt 111 der Rechenvorgang 20fach ausgeführt wird, so daß der Wert C zu »0« wird, schreitet das Programm von dem Schritt 112 zu dem Schritt ί 13 fort, bei dem die Kennung Fha auf »0« rückgesetzt wird. Das Programm schreitet dann zu dem Schritt 120 fort Auf diese Weise wird, wenn die Brennkraftmaschine nicht den Betriebszustand hoher Drehzahl erreicht, der Zündzeitpunkt nach dem Anlassen über eine Dauer von 21 Arbeitszyklen einschließlich des anfänglichen Einstaliens des Zählerwerts Cauf dem festen Einstellwert gehalten. Da danach die Kennung F/_M auf »0« verbleibt, zweigt das Programm von dem Schritt 110 zu einem Schritt 114 ab. Schritte 114 bis 118 bilden eine Verarbeitungsroutine für eine übliche Zündverstellungs-Berechnung.

Wenn versucht wird, während des Anlassens oder während der vorstehend genannten 21 Betriebszyklen unmittelbar nach dem Anlassen die Brennkraftmaschine hochzudrehen bzw. auf hohe Drehzahl zu bringen, zweigt das Programm 7" ' .^ir> Schritten 121,122,123 und 124 ab, bei denen die Aniab-Kennung F₁,, die Nach-Anlaß-Kennung Fj,_a und die Festzündwinkel-Kennung Fr_aa auf »0« rückgesetzt werden. Ferner wird auch der Inhalt C des Zählers »0« rückgesetzt. Danach schreitet das Programm zu dem Schritt 114 fort. In diesem Fall wird daher danach die normale Verarbeitungsroutine zur Zündverstellungs-Berechnung ausgeführt. Falls somit die Brennkraftmaschine in den Betriebszustand hoher Drehzahl gelangt, wird der Zündzeitpunkt selbst bei Abfall der Drehzahl auf einen niedrigen Drehzahlwert nicht mehr auf dem festen Einstelhvert gehalten, wenn die Brennkraftmaschine nicht erneut angelassen wird.

Nachstehend wird der Ablauf der Verarbeitung;:^· tine in den Schritten 114 bis 118 erläutert.

Bei dem Schritt 114 führt die Zentraleinheit 40 die die Drehzahl N der Brennkraftmaschine betreffenden Eingangsdaten, die die Ansaugluft-Durchflußrate Q betreffenden Eingangsdaten und die die Kühlmitteltemperatur THW betreffenden Eingangsdaten ein. Bei dem Schritt 115 ermittelt die Zentraleinheit 40 aufgrund der Daten für die Ansaugluft-Durchflußrate Q und der Daten für die Drehzahl N einen für den bestehenden Betriebszustand geeigneten optimalen Zündvorverstellwinkel Θ». Zur Berechnung des optimalen Zündvorverstellwinkels sind vielerlei Verfahren bekannt Beispielsweise wird nach F i g. 7 eine Funktion

Θ. = f(N, Q/N),

die einen anzustrebenden Zusammenhang zwischen N, Q/N und dem Zündvorverstellwinkel Θ, darstellt, im Festspeicher 44 in Form eines Kennfeldes vorgespeichert, aus dem der optimale Zündvorverstellwinkel 6_a ausgelesen wird. Der ermittelte Zündvorverstellwinkel Θ, wird bei dem nächsten Schritt 116 entsprechend einer Funktion oc = g (THW) für die Kühlmitteltemperatur THW korrigiert, d. h, der Zündvorverstellwinkel 6_a wird durch den Rechenvorgang

&_a ■>- Θ. + λ

zum Ermitteln eines Zündvorverstellwinkels Θ, korrigiert Bei dem nächsten Schritt 117 wird ein Kurbelwinkel 6b zwischen einer durch den zuvor ermittelten Zündvorverstellwinkel Θ, dargestellten Kurbelwinkelstellung und der Bezugswinkelstellung ermittelt Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird eine Bezugswinkelstellung verwendet, die um 60° gegenüber dem oberen Totpunkt bei dem Kompressionshub eines zu zündenden Zylinders vorverlegt ist nämlich 60° v. o.T. Somit kann der Kurbelwinkel ft, durch

ft,= 60- θ'_a
ermittelt werden. Danach wird der berechnete Kurbel-

winkel Sb in eine Zeiteinheit umgesetzt. Die Umsetzung besteht darin, die Zeit 7i zu berechnen, die die Kurbelwelle benötigt, um üich über den Winkel 6_b zu drehen, was unter Verwendung der Ist-Drehzahl N leicht nach der Gleichung 7i = SbIN bewerkstelligt werden kann. Danach wird die ermittelte Zeit Tb in eine Taktanzahl des Rückwärtszählers 74 umgesetzt Die Umsetzung erfolgt nach der Gleichung 7}>/Ί2,5μ5 wenn die Taktimpuls-Periode 12,5 μ:; ist. Bei dem nächsten Schritt 118 werden die Umset2;ungsdaten als Zündverstellungsdaten (zweite Ausgangsdaten) dem Ausgabespeicher 70 zugeführt.

Außerdem berechnet die Zentraleinheit 40 in üblicher Weise die Zeit von dem bestehenden Zündzeitpunkt bis zu dem Zeitpunkt, an dem der elektrische Strom zur Primärwicklung der Zündspule 26 zu fließen beginnt, um damit den Zündfunken beim nächsten Zylinder hervorzurufen; d. h, die Zentraleinheit 40 berechnet die Zeit T_on von dem bestehenden Zündzeitpunkt bis zu dem Zeitpunkt, an dem zur Vorbereitung des Zündfunkens beim nächsten Zylinder der elektrische Strom zu fließen beginnt. Danach setzt die Zentraleinheit 40 die errechnete stromlose Zeit T_onin eine Taktanzahl für den Rückwärtszähler 7fi um und führt die umgesetzten Daten dem Ausgabespeicher 72 als erste Ausgabedaten zu.

Nachstehend wird der Programmablauf zur Steuerung des Zündzeitpunkts auf einen Festwert im Schritt 102 näher beschrieben. Wenn die Zündanlagen-Steuerschaltung 36 mit dem Aufbau gemäß F i g. 5 verwendet wird, wird die Zündeinstellung durch die Programmierung festgelegt, d. h., im Schritt 102 wird der Programmablauf ausgeführt, der in Fig.9a gezeigt ist Zunächst wird in einem Schri tt 130 als Zündvorverstellwinkel ff, ein vorbestimmter fester Winkel β (mit beispielsweise β = 0^c v.o.T.) vorgegeben, während in Schritten 131 und 132 die gleichen Programmabläufe wie bei den jeweiligen Schritten 117 und 118 nach Fig.6 ausgeführt werden, so daß die dem festen Zündwinkel β entsprechenden Zündverstellungsdaten dem Ausgabespeicher 70 zugeführt werden. Darüber hinaus werden auch dem Ausgabespeicher 7:2 die Daten zugeführt, die die einer vorbestimmten stromlosen Zeit T_on (von beispielsweise 3 ms) entsprechende Zeitsteuerung für das Einleiten des Stromflusses betreffen.

Der Zündzeitpunkt kann jedoch auch unter Verwendung einer in Fig. 10 gezeigten Steuerschaltung auf einen Festwert gesteuert werden. In diesem Fall wird im Schritt 102 der Programmablauf gemäß einem Schritt 140 nach F i g. 9b ausgeführt

Hierbei wird einer Leitung 142 nach Fig. 10 zur Steuerung des Zündzeitpunkts auf einen festen Einstellwert ein Signal mit dem "logischen Pegel »L« zugeführt wodurch ein UND-Glied 144 gesperrt wird, während ein UND-Glied 146 durchgeschaltet wird. Somit wird ein aus dem Schaltsteuersignal Sg der Steuersignalgeberschaltung 34 invertiertes Signal (siehe F i g. 4 (I)) anstelle des Zündsignals des Flip-Flops 82 über ein ODER-Glied 148 an die Zündanlage 42 angelegt Auf diese Weise wird der Zündzeitpunkt auf 0° v.o.T. festgelegt Ferner kann der Zündzeitpunkt mit Hilfe einer Schaltung auf einen Festwert gesteuert werden, wenn sich die Brennkraftmaschine im Anlaßzustand befindet, bei der die Versorgungsspannung abfällt und nach dem Anlassen auf das Programmierverfahren übergegangen werden.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Unterbrechungs-Verarbeitungsroutine zur Berechnung der Zündverstellung jeweils ausgeführt wenn die Kurbelwelle sich um einen bestimmten Winkel gedreht hat. Somit wird der Programmablauf für die Festlegung des Zündzeitpunkts dann ausgeführt, wenn die Brennkraftmaschine während des Anlassens nicht mit hohen Drehzahlen läuft oder bis sie nach dem Anlassen eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen ausgeführt hat Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Steuerverfahrens kann das Unterbrechungs-Verarbeitungsprogramm über eine vorbestimmte Zeitdauer ähnlieh ausgeführt werden. In diesem Fall erfolgt der Programmablauf für die Festlegung des Zündzeitpunkts dann, wenn die Brennkraftmaschine während des Anlassens nicht mit hohen Drehzahlen läuft oder bis nach dem Anlassen eine vorgegebene Zeitdauer verstrichen

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel des Steuerverfahrens werden zwar als Betriebsparameter für die Berechnung der Zündverstellung die Drehzahl und die Ansaugluft-Durchflußrate herangezogen, es ist jedoch auch möglich, als Betriebsparameter die Drehzahl und den Unterdruck im Ansaugrohr zu verwenden.

Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Steuerung der Zündverstellung bei einer Brennkraftmaschine, bei dem

a) zumindest ein erstes elektrisches Signal gebildet wird, das den Betriebszustand der Brennkraftmaschine angibt,

b) ein zweites elektrisches Signal erzeugt wird, das den Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer nach einem Anlassen der Brennkraftmaschine angibt,

c) in Abhängigkeit vom ersten elektrischen Signal ein Zündvorverstellwinkel berechnet wird, der einer optimalen Zündverstellung für den vom ersten elektrischen Signal bezeichneten Betriebszustand entspricht,

d) der Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von dem berechneten Zündvorverstellwinkel eingestellt wird, wenn das zweite elektrische Signal erzeugt wird, und

e) der Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine auf einem vorgegebenen festen Einstellwert gehalten wird, wenn das zweite elektrische Signal nicht erzeugt wird,