DE3233373C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur selbsttätigen Ein­ stellung des Steuerzeitpunkts für die Auslösung der Zündung einer Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder und mit Einrichtungen zur Festlegung der Winkelstellung der Kurbelwelle entsprechend dem Auftreten wenigstens einer charakteristischen Erscheinung, die zum ersten von Betriebs­ parametern der Brennkraftmaschine abhängt; zum zweiten mit vorgegebenen Streuungen um einen statischen Mittelwert schwankt.

Ein solches Verfahren ist bekannt aus der DE-OS 26 01 871. Dort geht es um die Steuerung des Verbrennungsablaufes eines fremdgezündeten Verbrennungsmotors, wobei man zwei Winkel­ fenster bestimmt, von denen das erste in einem Kurbelwellen­ drehwinkelbereich von -45° bis +45°, das zweite in einem Bereich von 0 bis 90° geöffnet wird. Oberer Totpunkt ist der Nullwinkel. Gezählt werden die Anzahl der Ereignisse, bei denen die Flammenfront eine Ionisationssonde erreicht, und zwar jeweils während des ersten und des zweiten Winkelfensterbe­ reichs. Das Verhältnis dieser beiden Zählwerte stellt ein Verbrennungsqualitätsverhältnis dar, von dem bei der Steuerung des Zündzeitpunktes ausgegangen wird. Es erfolgt für eine feste Zahl von Zyklen die Ermittlung dieses Verhältnisses.

Was dabei nicht gemessen wird, ist der Winkel der Motorwelle während der meßtechnischen Ermittlung oder Erfassung einer Flammenfront.

Im allgemeinen legt der Steuerzeitpunkt für die Ver­ brennungsauslösung in einem Zylinder nur die Voreilung der Zündung bei fremdgesteuertem Motor oder die Voreilung der Einspritzung im Falle eines Motors mit Kompressionszündung fest. Hierbei wird im ersten Fall das Winkelintervall in Drehwinkelgraden der Kurbelwelle zwischen oberem Totpunkt und der Stellung der Kurbelwelle in dem Augenblick gemessen, in dem die Zündkerzen mit Hochspannung gespeist werden, im zweiten Falle wird das Winkelintervall in Drehwinkelgraden der Kurbelwelle zwischen dem oberen Totpunkt und der Stellung der Kurbelwelle in dem Zeitpunkt gemessen, in dem der Brenn­ stoff in die Zylinder eingespritzt wird.

Statistische Verfahren wurde hierbei bereits eingesetzt.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die statistische Anpassung des Zündzeitpunkts innerhalb weni­ ger Motorzyklen erfolgen kann.

Erreicht wird dies überraschend einfach durch, die Lösungsmerkmale des Hauptanspruches.

Es wird so eine günstige Verbrennung in den Zylindern der Brennkraftmaschine herbeigeführt.

Die Steuerung erfolgt in einer geschlossenen Regel­ schleife, weil sich die Reaktion auf die Änderung des Auslöse­ zeitpunkts der Verbrennung auf deren Ablauf und damit auf eine Änderung der von den Meßwertgebern erzeugten Signale nieder­ schlägt. Beim nächstfolgenden Zyklus führt dies zu einer Änderung des Auslösezeitpunkts. Dieser Vorgang läuft so lange ab, bis die Bedingungen für den Ablauf der Verbrennung den selbstgesteckten Zielen entsprechen. Es wird also die Winkel­ stellung der Kurbelwelle in dem Zeitpunkt gemessen, in dem diese charakteristische Erscheinung ermittelt wird, das heißt zu dem Zeitpunkt, wenn wenigstens eine Anzahl P für die charakteristische Erscheinung als zutreffend erkannten bzw. repräsentativen Messungen während einer bestimmten Anzahl von Zyklen erhalten wurde, die höchstens gleich einem vorbestimmten Wert Q ist.

Dies ist auch mit einer anderen bekannten Einrichtung (DE- OS 29 17 412) nicht erreichbar, die die Klopfintensität steuert und sicherstellt, daß ein bestimmter festlegbarer Klopfschwellenwert nicht überschritten wird. Gezählt wird die Anzahl von Zyklen mit Klopfen pro Zeiteinheit, auch die Stärke eines von einem Motorzyklus mit Klopfen stammenden Signals kann berücksichtigt werden. Ermittelt werden aber nicht als zutreffend erkannte Signale, gemessen wird die Klopfintensität, die Anzahl der einen Klopfvorgang aufweisen­ den Motorzyklen während einer Zeiteinheit, nicht jedoch im Zusammenhang mit dem momentanen Drehwinkel. Vielmehr arbeitet die Einrichtung zur Ermittlung der Kurbelwellenstellung allein als Zeitbasis. Die günstigen erfindungsgemäßen Verhältnisse, die berücksichtigen, daß nach P Ermittlungsvorgängen während einer bestimmten Motorzyklusanzahl, die höchstens gleich einem vorbestimmten Wert Q ist, die Steuerung des Zündzeitpunktes erfolgt, finden sich dort nicht.

Dieser vorbestimmte Wert V sowie die Anzahl P oder die Anzahl Q können entweder feste Werte oder eine Funktion wenigstens eines Parameters sein, der auf den Brennkraft­ maschinenbetrieb, z. B. die Drehzahl, die Last bzw. den Druck, das Geräusch, den Gehalt an Verunreinigungsprodukten in den Abgasen, die Art des Brennstoffs und die Temperatur der Brennkraftmaschine einwirkt. Verfügt die Brennkraft­ maschine über mehrere Zylinder, von denen wenigstens einer mit Einrichtungen zum Ermitteln der charakteristischen Erscheinung ausgestattet ist, so läßt sich der aus den an diesem Zylinder vorgenommenen Messungen ermittelte sta­ tistische Werte auch dazu verwenden, den modifizierten Wert des Steuerzeitpunkts der Zündungsauslösung in denjenigen Zylindern zu bestimmen, die nicht mit den Einrichtungen zum Feststellen dieser Erscheinung ausgestattet sind.

Umfaßt die Brennkraftmaschine mehrere Zylinder, von dene wenigstens einer mit Einrichtungen zum Ermitteln der charakteristischen Erscheinung ausgestattet ist, so läßt sich der durch den mit Ermittlungsein­ richtungen ausgestattete Zylinder ermittelte statistische Wert dazu verwenden, den Zeitpunkt der Zündungsauslösung eines solchen Zylinders zu steuern, der entweder nicht mit Detektiereinrichtungen ausgestattet ist oder für den die An­ zahl von repräsentativen bzw. als zutreffend erkannten ("validierten") Messungen der charakteristischen Erscheinung kleiner als P während Q Zyklen war.

Umfaßt die Brennkraftmaschine mehrere, jeweils mit Ein­ richtungen zum Ermitteln der charakteristischen Erschei­ nung ausgestattete Zylinder, dann kann für denjenigen Fall, in dem die Anzahl der repräsentativen Messungen dieser charakteri­ stischen Erscheinung der Brennkraftmaschine geringer als P während Q Zyklen ist, der Steuerzeitpunkt für die Zündungs­ auslösung einen vorgewählten Wert annehmen. Dieser vorge­ wählte Wert ist möglicherweise eine Funktion desjenigen Wertes, der von wenigstens einem Parameter angenommen wird, der einen Einfluß auf die Funktion der Brennkraftmaschine hat, beispielsweise ihre Leistung oder ihr Innendruck, die Temperatur der Gase am Einlaß oder andere charakteri­ tische Temperaturen, verschiedene an der Brennkraft­ maschine gemessene Drücke oder eine Funktion der Brenn­ stoffart oder ein Parameter, wie die Stellung des Gaspedals. Im letzten Fall gibt es keine Zuordnung zu den Charakteristiken der Verbrennung mehr. Die Funktionsweise des Systems läßt sich dann als "offene Regelschleife" bezeichnen.

Der zufällige Charakter der charakteristischen Betriebser­ scheinung des Motors kann auch darin bestehen, daß die charakteristische Betriebserschei­ nung des Motors in unterschiedlichen Winkelstellungen der Kurbelwelle erscheint.

Es ist nach einer Weiterbildung der Erfindung möglich, die verschiedenen Ermittlungen (Detektionen) sowie den Kurbelwellenwinkel­ bereich, innerhalb dessen Detektion erzeugt werden, zu regeln, um so über die Erkennung oder die Zurückweisung der Detektionen zu entscheiden.

Die Auswahl und die Schärfe diese Kriterien sind dem Fachmann überlassen. Sie können von den weniger scharfen (es genügt, daß eine Detektion stattgefunden hat) zu den schärfsten Kriterien (beispielsweise Detektion in einem sehr schmalen Fensterbereich) reichen.

Die Verwendung eines statistischen Werts, der für die Win­ kelwerte der Motorwellenstellung in demjenigen Augenblick, in dem die charakteristische Betriebserscheinung des Motors detektiert wird, repräsentativ ist, trägt der Sorge Rechnung, Zufälligkeiten aufgrund von Fehlwerten zu vermeiden, die nicht für die Erscheinung, die man messen will, repräsen­ tativ sind. Der zu erlangende Wert muß ein Wert sein, den man als "normal" qualifizieren kann und nicht ein außerge­ wöhnlicher oder fehlerhafter Wert. Dies ist der Grund, warum es notwendig ist, mehrere natürlich gestreute Meßwerte zu verwenden, um hieraus den sogenannten normalen Wert ab­ zuleiten. Je größer selbstverständlich die Anzahl der eine statistische Menge bildenden Werte ist, aus denen man den repräsentativen Wert ableitet, um so normaler wird letzterer angesehen. Jedoch ist man in der Praxis häufig genötigt, um eine zeitliche Staffelung der Messungen zu vermeiden, sich auf einen nichtrepräsentativen Zyklus der aktuellen Betriebsbedingungen des Motors zu beschränken, so daß die Wahl der minimalen Menge P der verwendeten Messungen zur Bestimmung eines normalen Wertes ein Kompro­ miß sein wird. Die Zahl P der erhaltenen Messungen muß je­ doch ausreichend sein, um ein gutes Abbild der charakteri­ stischen Erscheinung zu erhalten und so den Einfluß äußerer Elemente auf die Erscheinung zu vermeiden, deren störende Wirkung nur in gewissen Zyklen vorkommt.

Der für die Menge P der Messungen als repräsentativ erhal­ tene statistische Wert kann beispielsweise der Mittelwert oder ein Wert wie das arithmetische Mittel, das geometri­ sche Mittel oder ein quadratisches Mittel sein.

Die Wahl der Art des repräsentativen Mittelwerts für die Menge der Messungen erfolgt vorteilhaft als Funktion der Art der gemessenen Erscheinung.

Die folgende Beschreibung wird beispielsweise anhand von zwei Arten charakteristischer Erscheinungen für die Be­ triebsbedingungen eines Motors vorgenommen. Die erste Er­ scheinung wird durch das Maximum des Drucks im Zylinder, die zweite durch den Durchgng der Flammenfront durch eine Markierungsstellung der Brennkammer gebildet.

Diese Erscheinungen werden für den Fall eines Motors mit fremdgesteuerter Zündung jeweils in den FR-PS 24 04 121, 24 75 640, 24 32 097 und in der US-PS 41 53 019 beschrieben.

Diese Erscheinungen treten ebenfalls in den Motoren mit Kompressionszündung (Selbstzündung, Dieselmotor) auf, und auch hier kann man sie für das Einstellen des Steuerzeitpunkts für die Verbrennungsauslösung verwenden.

Diese beiden Beispiele für die charakteristischen Erschei­ nungen des Betriebsverhaltens des Motors sind nicht die einzigen. Unter anderem ist es auch möglich, das Verfahren nach der Erfindung auf das selbsttätige Einstellen des Steuer­ zeitpunkts der Zündungauslösung, basierend auf anderen Er­ scheinungen, anzuwenden, beispielsweise auf das Ende der Verbrennungsphase, wie dies in der FR-PS 24 66 635 be­ schrieben ist.

So ermöglicht es das Verfahren nach der Erfindung, den Zeitpunkt der Steuerung der Verbrennungsauslösung in einem Verbrennungsmotor ausgehend von Informationen einzustellen, die für den Betrieb des Motors repräsentativ sind. Dank des Betriebs in einer geschlossenen Regelschleife wird der Ein­ fluß der verschiedenen Erscheinungen, die zwischen dem Zeitpunkt der Steuerung der Verbrennungsauslösung und der Verbrennung selbst auftreten, selbsttätig von einem Zyklus zum nächsten kompensiert.

Nach der Erfindung erlaubt im übrigen die Dualität des Betriebs in geschlossener Schleife und offener Schleife, unter Verbesserung des Leistungsverhaltens des Motors, seine Verwendung über breite Arbeitsbereiche, ohne daß der Übergang von einer zur anderen dieser Betriebsweisen be­ merkbar würde.

Nach einem ersten Beispiel des Verfahrens nach der Erfin­ dung wird der Zeitpunkt der Steuerung der Verbrennungsaus­ lösung eingestellt, damit in wenigstens einem Zylinder der Zeitpunkt, in dem der Druck in diesem Zylinder maximal wird, mit dem Moment zusammenfällt, in dem die Motorwelle eine bestimmte Winkelstellung durchläuft. Um den Zeitpunkt festzulegen, in welchem der Druck maximal wird, ermittelt man die Beschleunigungen, denen der Zylinderkopf ausgesetzt ist, und liefert ein erstes, für diese Beschleunigungen repräsentatives Signal.

Nach einer ersten Ausführungsform dieses Verfahrens wird dieses erste Signal integriert, um ein zweites Signal zu erhalten, dessen Wert null ist, wenn der Druck im Zylinder maximal wird.

Nach einer zweiten Ausführungsform dieses Verfahrens wird das zweite Signal integriert, um ein drittes Signal zu erhalten, dessen Wert in demjenigen Zeitpunkt maximal ist, in dem der Druck im Zylinder maximal ist.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß die Verbrennungsbedingungen in den Zylindern veränderlich sind, daß die Bestimmung des Druckmaximums in den verschiedenen Zylindern des Motors einen gewissen Zufallscharakter aufweist, sei es, weil diese Detektion nicht für sämtliche Arbeitszyklen des Motors, beispielsweise aufgrund der Tatsache einer unzureichenden Empfindlichkeit des Detektors über den gesamten Meßbereich erfolgt, sei es, weil sie nicht für den Betrieb des Zylin­ ders repräsenativ ist.

Unter diesen Bedingungen kann die Einstellung des Steuer­ zeitpunkts der Verbrennungsauslösung nicht zufriedenstel­ lend sein. Das gemäß der Erfindung vervollkommnete Verfahren schafft hier Abhilfe.

Nach einem zweiten Beispiel besteht das Verfahren zur Ein­ stellung des Steuerzeitpunkts für die Verbrennungsauslö­ sung darin, während der Verbrennung in wenigstens einem Zylinder des Motors die Motorwellenwinkelstellung festzu­ legen, für die der Wert des Verhältnisses des Volumens des verbrannten Gases zum Gesamtvolumen des Gases im Zylinder einen festen Wert annimmt. Es wird dann die Einstellung des Auslösemoments für die Verbrennung derart geändert, daß die ermittelte Motorwellenstellung mit einer vorbe­ stimmten Winkelstellung zusammenfällt. Das Volumenverhält­ nis des verbrannten Gases zum Gesamtvolumen des Gases im Zylinder kann, ausgehend von der Feststellung der Flammen­ front, abgeschätzt werden.

Nach einer besonderen Ausführungsform des zweiten Beispiels des Verfahrens ermittelt man in wenigstens einem Zylinder den Durchgang der Flammenfront (d. h. der Grenzfläche zwischen verbrann­ ten Gasen und frischen Gasen) durch eine Markierungsstelle und ändert den Steuerzeitpunkt für die Verbrennungsaus­ lösung, um diesen Durchgang der Flammenfront mit dem Durch­ gang der Motorwelle in einer vorbestimmten Winkelstellung zusammenfallen zu lassen.

Im allgemeinen wird die Flammenfront durch eine Ionisations­ sonde ermittelt, die dann ein charakteristisches Signal liefern soll, wenn sich die Motorwelle in einer Stellung zwischen zwei Grenzwerten befindet, die ein "Winkelfenster" definieren, wie beispielsweise in der FR-PS 24 32 097 angegeben ist. Diese Ermittlung kann ebenfalls durch eine Temperatursonde mit geringer Ansprechzeit oder mittels einer Strahlungssonde durchgeführt werden.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß bei variablen Verbrennungs­ bedingungen in den Zylindern die Ermittlung der Flammen­ front für eine Ionisationssonde im "Winkelfenster" einen gewissen Zufallscharakter aufweist, sei es, weil diese Detektion nicht für sämtliche Arbeitszyklen des Motors, beispielsweise aufgrund des Fehlens einer Verbrennung durch­ geführt werden kann, sei es, weil sie als nicht repräsentativ für den Betrieb des Zylinders angesehen werden kann. Unter diesen Bedingungen kann die Einstellung des Steuerzeitpunkts für die Verbrennungsauslösung bei den bislang bekannten Verfahren nicht zufriedenstellend sein. Das vervollkommnete Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht hier eine gute Abhilfe.

Eine Variante des Verfahrens nach der Erfindung zur Anwen­ dung bei fremdgezündeten Verbrennungsmotoren besteht darin, daß man den Steuerzeitpunkt für die Verbrennungsauslösung bei Auftreten von Klopfen wenigstens in dem Zylinder, in dem das Klopfen ermittelt wurde, so ändert, daß das Klopfen verschwindet. Der Steuerzeitpunkt für die Verbrennungsauslö­ sung kann dann entsprechend bekannten Verfahren eingestellt oder geregelt werden, die beispielsweise in der FR-PS 23 37 261 oder der US-PS 42 11 194 beschrieben sind.

Anhand der Figur soll im folgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden, das sich auf einen Motor mit vier Zylindern A, B, C und D (nicht dargestellt) bezieht. Die jeweils ein und demselben Zylinder zugeord­ neten Schaltungsteile sind in dieser Figur mit dem Index a, b, c bzw. d bezeichnet.

Der Motor ist mit Detektoren 64 a bis 64 d ausgestattet, die ein Meßsignal bezüglich einer charakteristischen Betriebs­ erscheinung des Motors liefern.

Dieses Signal wird dann verarbeitet und durch die Schaltungen 65 a bis 65 d geformt. Diese Schaltungen entscheiden über die Gültigkeit oder die Zurückweisung der Messung ent­ sprechend gewisser vorher festgelegter Kriterien, die bei­ spielsweise die Amplitude des Signals, die Form des Signals usw. betreffen.

So ist beispielsweise für denjenigen Fall, daß die charak­ teristische Betriebserscheinung des Motors der maximale Druck ist, der Motor mit Einrichtungen ausgestattet, die in der Lage sind, diesen in jedem Zylinder festzustellen. Beispielsweise ist der Zylinderkopf mit vier Detektoren, z. B. Beschleunigungsmessern 64 a bis 64 d ausgestattet, die jeweils ein repräsentatives Signal für diejenigen Beschleu­ nigungen liefern, welche an einem bestimmten Zylinderkopf neben vorliegen. Das Signal jedes Beschleuni­ gungsmessers wird an eine Analyseschaltung 65 a bis 65 d übertragen.

Die vier Beschleunigungsmesser 64 a bis 64 d können durch einen einzigen Beschleunigungsmesser ersetzt werden, der sorgfältig am Zylinderkopf des Motors angebracht ist, wobei das durch diesen Beschleunigungsmesser gelieferte Signal selektiv an eine der Analyseschaltungen 65 a bis 65 d als Funktion der Winkelstellung der Kurbelwelle geliefert wird.

Jede Schaltung 65 a bis 65 d liefert ein charakteristisches Signal, wenn der Druck im betreffenden Zylinder maximal wird. Dieses charakteristische (nicht dargestellte) Signal wird durch eine geeignete Schaltung geformt, die beispiels­ weise einen Impuls liefert, wenn der Druck im Zylinder maximal wird.

Für denjenigen Fall, daß man als charakteristische Betriebs­ erscheinung des Motors den Durchgang der Flammenfront in einer markierten Stellung erhält, ist jeder Zylinder des Motors mit einer Ionisationssonde 64 a, 64 b, 64 c bzw. 64 d ausgestattet, die ein Signal bei jedem Durchgang der Flam­ menfront durch die Markierungsstellung aussendet. Das Signal jeder Sonde ist ein Analogsignal, das durch einen Analog-Digital-Wandler 65 a, 65 b, 65 c und 65 d in ein digi­ tales Signal umgewandelt wird.

Das Signal jedes Wandlers 65 a bis 65 d wird an eine Schal­ tung 66 a, 66 b, 66 c bzw. 66 d gegeben, welche die Motor­ wellen-Winkelstellung festlegt, für die das entsprechende charakteristische Signal auftritt. Diese Schaltungen 66 a bis 66 d liefern ein für diese Stellung repräsentatives Signal. Die Arbeitsweise der Winkelmarkierungsschaltungen 66 a bis 66 d wird durch einen Taktgeber 67 synchronisiert, der beispielsweise von der in der FR-PS 24 04 121 beschrie­ benen Art ist.

Eine dem Taktgeber 67 zugeordnete Schaltung 68 erkennt nacheinander die für jede Schaltung 66 a bis 66 d in einem bestimmten Winkeldrehintervall der Motorwelle übertragenen Signale als zutreffend an (Validierung), wobei in diesem Intervall die Analyseschaltungen 65 a bis 65 d in der Lage sind, ihr Signal zu liefern.

Das von jeder der Winkelmarkierungsschaltungen 66 a bis 66 d erzeugte Signal wird jeweils an eine Verarbeitungsschaltung 69 a bis 69 d gegeben.

Jede Verarbeitungsschaltung 69 a bis 69 d ist so ausgelegt, daß sie bei jedem Arbeitszyklus des entsprechenden Zylin­ ders ein Bezugssignal liefert, nachdem nacheinander:

• a) ein statistischer Wert aufgestellt ist, der repräsen­ tativ für verschiedene Winkelwerte der Kurbelwellen­ stellung ist, für welche die Ionisationssonde eine vor­ bestimmte Anzahl von Signalen P für eine Anzahl Q von Arbeitszyklen geliefert hat;
• b) ein gegebenenfalls vorhandener statistischer Wert ange­ nommen ist, der repräsentativ für die verschiedenen Winkelwerte der Kurbelwellenstellung ist und durch einen der Verarbeitungskreise für die anderen Zylinder festgelegt wird, wenn nach Q Arbeitszyklen die Anzahl der gelieferten Signale kleiner als P bleibt; und
• c) ein Bezugssignal ermittelt ist, welches repräsentativ für denjenigen statistischen Wert ist, der in den mit a) bezeichneten Stufen vorliegt, wobei dieses Bezugssignal dazu verwendet wird, die Zündvoreilung in der vorher bereits angegebenen Weise zu steuern.

Nach einer anderen Variante des Verfahrens der Erfindung, die eine schnellere Anpassung des Steuermoments für die Verbrennungsauslösung an die Betriebsbedingungen des Motors ermöglicht, ist jede Verarbeitungsschaltung für jeden Arbeitszyklus des entsprechenden Zylinders so ausgebildet, daß sie ein Bezugssignal liefert, indem nacheinander

• a) ein statistischer Wert aufgestellt ist, der repräsenta­ tiv für die verschiedenen Winkelwerte der Kurbelwellen­ stellung ist, für die die Analyseschaltung eine be­ stimmte Anzahl P von Signalen für eine Arbeitszyklen­ anzahl geliefert hat, die kleiner als der Wert Q ist;
• b) gegebenenfalls der statistische Wert angenommen wird, der repräsentativ für die verschiedenen Winkelwerte der Kurbelwellenstellung ist und durch einen der verschie­ denen Verarbeitungskreise für die anderen Zylinder er­ stellt wurde, wenn nach dem Ende von Q Arbeitszyklen die Anzahl der gelieferten Signale kleiner als P ist; und
• c) ein Bezugssignal ermittelt ist, das repräsentativ für den statistischen Wert ist, der in den mit a) oder b) bezeichneten Stufen vorliegt, wobei das Bezugssignal dazu verwendet wird, wie später noch angegeben, die Zündungsvoreilung zu steuern.

Die Werte P und Q werden für jeden Motortyp so bestimmt, daß eine zufriedenstellende Funktionsweise des Motors erreicht wird. Sie sind gegebenenfalls eine Funktion der Arbeitsbedingungen des Motors. Für einen Motor mit ge­ steuerte Zündung von 78 kW Leistung, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs, erhielt man ausgezeichnete Ergebnisse mit den folgenden Werten:

P = 8 und Q = 16

Das von jeder Verarbeitungsschaltung 69 a bis 69 d gelieferte Signal wird jeweils an eine Schaltung 70 a bis 70 d über­ tragen, die so ausgebildet ist, daß ein Voreilungswert so eingestellt wird, daß die Analyseschaltung ihr charakteri­ stisches Signal für eine Kurbelwellenstellung liefert und ein Hauptsteuersignal für die Voreilungseinstellung auf diesen Wert abgegeben wird.

Das Hauptsteuersignal, das von einer Selektorschaltung 71 übertragen wird, deren Bedeutung noch später dargelegt werden wird, betätigt entweder einen Hochspannungsgenerator 72, der über einen Verteiler 73 die entsprechende Zündkerze im Fall eines Motors mit gesteuerter Zündung speist, oder für den Fall eines Motors mit Kompressions­ zündung (Dieselmotor) Einspritzeinrichtungen, die ggf. über eine Vorrichtung zur geeigneten Formung des Signals und zum Steuern der Einspritzdüsen verfügen.

Während des Normalbetriebs wird also der Moment der Ver­ brennungsauslösung der Markierung des Druckmaximums in wenigstens einem der Motorzylinder zugeordnet, d. h., es wird für jeden Zylinder die Voreilung derart festgelegt, daß die charakteristische Betriebserscheinung des Motors sich in einer bestimmten Winkelstellung der Motorwelle aus­ bildet.

Wie jedoch vorher bereits dargelegt wurde, können Betriebs­ bedingungen des Motors auftreten, für welche überhaupt kein Hauptsteuersignal durch die Schaltungen 70 geliefert wird. Dies ist insbesondere der Fall beim Anlaufen des Motors oder wenn die Anzahl der gelieferten Signale für sämtliche Zylinder des Motors kleiner als P ist, oder auch wenn die Detektoren 64 a und 64 d keinerlei Signal liefern, oder auch aufgrund einer Unterbrechung der elektrischen Leiter, welche die Detektorsignale übertragen.

Für solche Fälle ist eine Schaltung 75 vorgesehen, die in der Lage ist, ein sekundäres Steuersignal zu liefern, das einem vorbestimmten Voreilunswert entspricht. Dieser Wert kann konstant oder veränderlich eine Funktion wenigstens eines Parameters sein, der auf den Betrieb des Motors ein­ wirkt, wie beispielsweise die Drehgeschwindigkeit des Motors, gemessen durch einen Detektor 76, die Last oder der Druck im Motor, eine Temperatur oder ein charakteristischer Druck, die beide am Motor meßbar sind (Detektor 77), oder ein äußerer Parameter, wie beispielsweise die Stellung des Gaspedals.

Die das sekundäre Steuersignal ermittelnde Schaltung 75 kann von an sich bekannter Art sein und braucht daher nicht näher beschrieben zu werden. Bei einem Motor mit fremdgesteuerter Zündung beispielsweise wird eine derartige Schaltung, die bei verschiedenen Renault-Wagen angebracht ist, im Handel unter der Bezeichnung RENIX S 100001-001 vertrieben.

Das sekundäre Steuersignal wird dann auf die Selektor­ schaltung 71 übertragen.

Es ist auch eine Sicherheitsschaltung vorgesehen, die ein bevorrechtigtes Steuersignal erzeugt, wenn sich besondere Betriebsbedingungen des Motors einstellen und durch einen geeigneten Detektor 78 aufgedeckt werden. Beispielsweise liefert im Falle eines Motors mit fremdgesteuerter Zündung ein Detektor 78 ein Signal, wenn in einem der Zylnder des Motors eine Selbstentflammung oder ein Klopfen auftritt. Die Schaltung 74 erzeugt ein bevorrechtigtes Steuersignal, welches die Zündvoreilung ändert, und zwar solange, bis die Klopferscheinungen verschwinden. Diese Schaltung kann von an sich bekannter Art sein, wie beispielsweise in der US-PS 41 20 272 beschrieben ist.

Das bevorrechtigte Steuersignal wird auf die Selektorschal­ tung 71 übertragen.

Die Selektorschaltung 71 wählt in jedem Augenblick zwischen dem Hauptsteuersignal, dem sekundären Steuersignal und dem bevorrechtigten Steuersignal aus. Das jeweils ausgewählte Signal löst den Verbrennungsbeginn aus, indem es im Falle eines Motors mit fremdgesteuerter Zündung auf den Hoch­ spannungsgenerator, der über den Verteiler 73 nacheinander die in Figur nicht dargestellten Motorzündkerzen speist, oder im Falle der Kompressionszündung (Selbstzünder, Diesel) auf die Einspritzeinrichtungen einwirkt, letzteres ggf. über eine geeignete Einrichtung zur Signalformung und zur Steuerung der Einspritzdüsen.

Diese Wahl wird auf folgende Weise getroffen:

• a) Bei Auftreten eines bevorrechtigten Steuersignals über­ trägt die Selektorschaltung 71 das bevorrechtigte Steuersignal entweder im Falle eines Motors mit fremd­ gesteuerter Zündung auf den Hochspannungsgenerator 72 oder im Falle eines Motors mit Kompressionszündung auf die Einspritzeinrichtungen, letzteres ggf. über geeignete Einrichtungen;
• b) bei Fehlen eines bevorrechtigten Steuersignals
  • b-1) überträgt die Selektorschaltung 71 das Hauptsteuer­ signal, sofern dieses Signal auftritt, und
  • b-2) bei Fehlen des Hauptsteuersignals überträgt die Selektorschaltung 71 das sekundäre Steuersignal.

In vorteihafter Weise lassen sich die Schaltungen mit den Bezugszeichen 65 bis 71 durch bei ihrer Herstellung bereits vorprogrammierte oder durch programmierbare Mikroprozessoren realisieren, wie z. B. durch einen INTEL 8085, der mit ROM (Read-Only-Momory)-, PROM (Programmable Read-Only-Memory)- oder REPROM (Reprogrammable Read-Only-Memory)-Speichern verbunden ist.

Claims (8)

1. Verfahren zur selbsttätigen Einstellung des Steuer­ zeitpunktes für die Auslösung der Zündung einer Brenn­ kraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder und mit Ein­ richtungen zur Festlegung der Winkelstellung der Kurbel­ welle entsprechend dem Auftreten wenigstens einer charak­ teristischen Erscheinung, die zum ersten von Betriebs­ parametern der Brennkraftmaschine abhängt, zum zweiten mit vorgegebenen Streuungen um einen statistischen Mittel­ wert schwankt, dadurch gekennzeichnet, daß für diesen Zylinder die Winkelstellung der Kurbelwelle in demjenigen Zeitpunkt gemessen wird, in dem diese charakteristische Erscheinung ermittelt wird, daß dann, wenn wenigstens eine Anzahl P von für charakteristische Erscheinung repräsentativen Messungen während einer Anzahl von Motor­ zyklen erhalten wurde, die höchstens gleich einem vorbe­ stimmten Wert Q ist, der durch einen statistischen Winkel­ stellungswert bestimmt wird, der für die repräsentativen Messungen bezeichnend ist, ausgehend von diesem statistischen Winkelstellungswert, ein modifizierter Wert V für den Steuerzeitpunkt der Zündungsauslösung bestimmt und an eine Steuereinrichtung gegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert V, die Anzahl P oder die Anzahl Q entweder ein fester Wert oder eine Funktion wenigstens eines Parameters sind, der auf den Brennkraftmaschinenbetrieb, z. B. die Drehzahl, die Last bzw. den Druck, das Geräusch, den Gehalt an Verunreinigungsprodukten in den Abgasen, die Art des Brennstoffs und die Temperatur des Motors einwirkt.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in Anwendung auf eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylin­ dern, von denen wenigstens einer mit Einrichtungen zum Detektieren der charakteristischen Erscheinung ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der aus den an diesem Zylinder vorgenommenen Messungen ermittelte statistische Wert auch dazu verwendet wird, den modifizierten Wert V des Steuerzeitpunkts der Zündungsauslösung in denjenigen Zylindern zu bestimmen, die nicht mit den Einrichtungen zum Feststellen dieser Erscheinun ausgestattet sind.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Anwendung auf eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, von denen wenigstens zwei mit Einrichtungen zum Ermitteln der charakteristischen Erscheinung ausgestattet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der durch wenigstens einen der mit Meßwertgebern ausgestattete Zylinder er­ mittelte statistische Wert dazu verwendet wird, den Zeit­ punkt der Zündungsauslösung eines solchen Zylinders zu steuern, der entweder nicht mit Meßwertgebern ausgestattet ist oder für den die Anzahl von repräsentativen Messungen der charakteristischen Erscheinung kleiner als P während Q Zyklen war.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Anwendung auf eine Brennkraftmaschine mit mehreren, jeweils mit Einrichtungen zum Ermitteln der charakteristischen Erscheinung ausgestatteten Zylindern, dadurch gekennzeich­ net, daß dann, wenn die Anzahl der repräsentativen Messungen dieser charakteristischen Erscheinung der Brennkraft­ maschine geringer als P während Q Zyklen ist, der Steuer­ zeitpunkt für die Zündungsauslösung einen vorgewählten Wert annimmt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die charakteristische Erscheinung der Brennkraftmaschine der Maximaldruck in den Zylindern ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die charakteristische Erscheinung der Brennkraftmaschine der Durchgang der Flammenfront an einer festgelegten Stelle der Brennkammer ist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Anwendung auf eine mit fremdgesteuerter Zündung arbeitende Brennkraftmaschine, die mit Einrichtungen zur Ermittlung von Klopfen ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei Auftreten von Klopfen die vom statistischen Wert der repräsen­ tativen Messungen ausgehende Zündsteuerung wenigstens in demjenigen Zylinder abgeschaltet wird, in dem das Klopfen ermittelt wurde, und anstelle davon eine geänderte Zündzeitpunktsteuerung eingeschaltet wird, die für das Ver­ schwinden des Klopfens sorgt.