DE3305283A1

DE3305283A1 - Motorsteuereinrichtung und -verfahren

Info

Publication number: DE3305283A1
Application number: DE19833305283
Authority: DE
Inventors: Tomiya Katsuta Itakura; Tomoo Katsuta Ito; Hiroshi Kamifuji; Haruhiko Ibaraki Kobayashi
Original assignee: Hitachi Automotive Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 1982-02-17
Filing date: 1983-02-16
Publication date: 1983-09-01
Also published as: US4547852A; JPS58143166A; DE3305283C2; CA1199963A

Description

1. HITACHI, LTD., Tokyo, Japan

2. Hitachi Automotive Engineering Co., Ltd.

Katsuta-shi, Japan

Motorsteuereinrichtung und -verfahren

Die Erfindung bezieht sich auf eine Motorsteuereinrichtung und ein Verfahren zur optimalen Steuerung des Betriebs eines Motors.

Es wurde bereits eine Motorsteuereinrichtung mit Mikrocomputer vorgeschlagen, die der optimalen Steuerung des Motorbetriebs dient.

Dabei werden wenigstens zwei Parameter, die den Betriebszustand des Motors anzeigen, in eine bestimmte Anzahl von Werten unterteilt, und der Motorbetriebszustand wird bei jeder Kombination derselben durch ein Betriebszustands-Änderungselement modifiziert, wobei ein erforderlicher Steuergrundwert, der von dem Änderungselement modifiziert wird, aus einem Festwertspeicher (normalerweise einem ROM bzw. Nur-Lese-Speicher), in dem die Steuergrundwerte gespeichert sind, nach Maßgabe des Motorbetriebszustands ausgelesen und das Betriebszustands-Änderungselement auf der Grundlage dieses ausgelesenen Steuergrundwerts angesteuert wird.

Wenn das Betriebszustands-Änderungselement durch den in dem Festwertspeicher gespeicherten Steuergrundwert angesteuert wird, erfordert eine plötzliche Änderung des Motorbetriebszustands, etwa eine momentane Beschleunigung oder Abbremsung, selbstverständlich eine Änderung der Kombination von Parameterwerten, die dem Festwertspeicher zugeführt wird, und während der Änderung werden Steuergrundwerte aus dem Festwertspeicher ausgelesen und zur Ansteuerung des Betriebs zustands-Änderungselements genutzt.

Der Steuergrundwert, um den das Betriebszustands-Änderungselement den Motorbetriebszustand ändert, ist normalerweise ein vorbestimmter Wert zur optimalen Steuerung des Motorbetriebszustands zu dem entsprechenden Zeitpunkt; wenn sich jedoch der Betriebszustand des Motors plötzlich um einen großen Betrag innerhalb kurzer Zeit ändert, entsprechen die während einer solchen plötzlichen Änderung ausgelesenen Steuergrundwerte nicht immer den richtigen Betriebszuständen des Motors zu dieser Zeit.

Daher kann der Motor unter solchen unzureichenden Steuergrundwerten nicht im optimalen Zustand durch das Betriebszustands-Änderungselement betrieben werden.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Motorsteuereinrichtung und eines solchen Motorsteuerverfahrens, wobei auch bei einer plötzlichen Änderung des Motorbetriebszustands der Steuergrundwert, den das Betriebszustands-Änderungselement ändern soll, einem Wert angenähert wird, der dem Betriebszustand des Motors zu diesem Zeitpunkt entspricht.

Dabei ist die Motorsteuereinrichtung bzw. das -verfahren nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß ein vorhergehender Steuergrundwert C _ld' ein neuer Steuergrundwert C und der Absolutwert AC der Differenz aus C - C-ij zu jeder Ausleseperiode eines Pestwertspeichers bestimmt werden, daß ein Korrekturkoeffizient K aus einem Korrekturkoeffizienten-Datenspeicher, in dem der Korrekturkoeffizient mit Werten von 1 bis nahezu 0 gespeichert und mit zunehmendem Wert von Δc entnehmbar ist, ausgelesen wird, und daß der zu diesem Zeitpunkt vorliegende Ist-Steuergrundwert bestimmt wird, indem C wie folgt errechnet wird:

^Cset ^{β f}<^K> ^{+ C}old
wobei f(K) ein Wert mit einer Tendenz relativ zu ^C ist.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Blockschaltbild einer Ausführungsform der Motorsteuereinrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2 ein Signalverlauf-Diagramm, das den Zündzeitpunkt zeigt;

Fig. 3 Zündverstellwinkel in dem Festwertspeicher, die den Kombinationen von Drehzahl und Ansaugunterdruck entsprechen;

Fig. 4 das Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des Steuerverfahrens nach der Erfindung?

Fig. 5 den Verlauf eines Korrekturkoeffizienten;

Fig. 6 die Korrekturkoeffizienten von Fig. 5, die in Form von Daten gespeichert sind; und

Fig. 7 eine Grafik, die den Zündverstellwinkel in bezug

auf den Ansaugunterdruck und die Drehzahl im . Beschleunigungszustand zeigt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird zuerst eine Motorsteuereinrichtung erläutert, bei der die Erfindung angewandt wird, insbesondere liihe Zuridsteuereinrichtung.

Ein Winkelsignalgeber 1, der in einem mit der Kurbelwelle des Motors' verbundenen Zündverteiler 8 angeordnet ist, erzeugt ein Wihkelsigrial je Kurbelwinkelgrad, und ein im Zündverteiler '8 vorgesehener Bezugssignalgeber 2 erzeugt für jeweils T80°'"ein Bezügs'signal. Diese Signale werden einer Eih-Aüsgabeeihheit (nachstehend als E/A-Einheit bezeichnet) 3 zugeführt. Ein analoger Ausgang von einem Ansaügunterärücksighalgeber 4 wird von einem Analog-Digital-Umsetzer bzw. ADU 5 in einen Digitalwert umgesetzt und der E/A-Einheit 3 zugeführt. Der Ausgang der E/A-Einheit 3 wird an einen Leistungstransistor 6 angelegt und sperrt ihn, so daß in einer Zündspule 7 eine Hochspannung erzeugt wird. Die in der Zündspule 7 erzeugte Hochspannung wird über den Zündverteiler 8 an Zündkerzen 9 angelegt.

Fig. 2 zeigt Verläufe der Ausgangsspannung der E/A-Einheit und des Primärstroms in der Zündspule 7. Das Rechtecksignal

(A) wird an den Leistungstransistor 6 angelegt, und infolgedessen wird in der Primärwicklung der Zündspule 7 der Strom

(B) induziert.

Der Leistungstransistor 6 ist während der Vorderflanke der Rechteckspannung (A) von Fig. 2 stromführend, und dadurch

- ίο -

steigt der Primärstrom der Zündspule 7 gemäß Fig. 2(B) an. Dann wird während der Hinterflanke der Rechteckspannung gemäß Fig. 2(A) der Leistungstransistor 6 gesperrt, und dadurch wird der Primärwicklungsstrom gemäß Fig. 2(B) unterbrochen. Zu diesem Zeitpunkt wird in der Sekundärwicklung der Zündspule 7 eine Hochspannung induziert.

Gemäß Fig. 2(B) bezeichnet TDC den oberen Totpunkt des Motorzylinders. Bei einem Vierzylindermotor erreicht jeder Zylinder den oberen Totpunkt jedesmal dann, wenn die Kurbelwelle um 180° gedreht wird. Ö,_DV bezeichnet den Zündverstellwinkel, der zwischen dem Zündzeitpunkt und dem oberen Totpunkt TDC liegt. INTL ist der Bezugssignalwinkel, der durch das Bezugssignal vom Bezugssignalgeber 2 bestimmt ist und der im vorliegenden Fall in Intervallen von jeweils 180° erzeugt wird.

oder die Zündzeitpunkte werden durch den Winkel θ aus

er Stellwinkel θ wird durch die Änderung von θ

Die Grenzpunkte des Primärwicklungsstroms in der Zündspule oder die Zündzeitpunkte werden durch den Winkel θ aus dem Bezugssignalwinkel INTL bestimmt. D. h., der Zündverstellwinke
gesteuert.

Der Beginn des Primärwicklungs-Stromflusses in der Zündspule 7 oder der Stromführungszeit Θ_ΟΝ des Transistors 6 ist durch den Winkel Q_QFF aus dem vorhergehenden Zündzeitpunkt bestimmt.

Gemäß Fig. 1 ist die E/A-Einheit 3 über Busse 13 mit einer Zentraleinheit bzw. ZE 10, einem Festwert- oder Nur-Lese-Speicher ROM 11 und einem Direktzugriffsspeicher bzw. RAM zum Lesen und Einschreiben verbunden.

Die ZE 10 sorgt für die Datenübertragung und Rechenoperationen zwischen dem ROM 11, dem RAM 12 und der E/A-Einheit 3. In dem ROM 11 sind Festdaten, Steuerprogramme usw., die für die Rechenvorgänge genutzt werden, gespeichert, und der RAM 12 hat die Funktion, die durch die Rechenoperation erhaltenen Werte vorübergehend zu speichern.

Der ROM 11 enthält ein Zündverstellwinkel-Routinenverzeichnis, das gitterförmig den Zündverstellwinkel θ_ΛΓ)ν
speichert, der durch den Ansaugunterdruck und die Motordrehzahl bestimmt ist (vgl. Fig. 3), und somit werden die
Zündverstellwinkel durch Auslesen des Zündverstellwinkel-Routinenverzeichnisses und durch Rechenvorgänge bestimmt.

So wird das Ausgangssignal des Ansaugunterdrucksignalgebers 4 zu jeder Periode von dem ADU 5 in den digitalen Druckwert P umgesetzt und im RAM 12 gespeichert.

Dann wird die Drehzahl N aus den Signalen des Winkelsignalgebers 1 und des Bezugssignalgebers 2 bestimmt.

Sodann wird der Zündverstellwinkel θ _D„ in dem Zündverstellwinkel-Routinenverzeichnis im ROM 11 auf der Grundlage des Drucks P und der Drehzahl N gesucht und im RAM 12
gespeichert.

Danach wird der in Fig. 2 gezeigte Wert θ_χ(,_Ν entweder
durch den im RAM 12 gespeicherten Zündverstellwinkel ©a_DV
bestimmt, oder er wird durch Subtraktion des Zündverstellwinkels θ,_ον von dem vorbestimmten Bezugssignalwinkel
INTL bestimmt.

Anschließend wird die dem Wert θ _GN entsprechende Anzahl Winkelsignale bestimmt und in dem in der E/A-Einheit enthaltenen Register gespeichert. Zu diesem Zeitpunkt beginnt der in der E/A-Einheit 3 vorgesehene Zähler, die Winkelsignale zu zählen, sobald der Bezugssignalwinkel INTL auftritt, und wenn der Inhalt dieses Zählers die Anzahl Winkelsignale entsprechend ©_IGN im Register erreicht, wird der in der E/A-Einheit 3 enthaltene Vergleicher wirksam und schaltet den Leistungstransistor 6 ab, so daß die Zündung erfolgt.

Eine einen Mikrocomputer verwendende Zündsteuereinrichtung ist allgemein bekannt.

Bei einer solchen Zündsteuereinrichtung wird der Zündverstellwinkel Ö_ADV in dem Zündverstellwinkel-Routinenverzeichnis im ROM 11 bei jeder vorbestimmten Periode gesucht und zur Berechnung der Zündverstellwinkels genutzt.

Wenn also der Motor plötzlich von Niedrigdrehzahl- auf Hochdrehzahl-Betrieb beschleunigt wird, ändert sich der Ansaugdruck zur Bestimmung des Zündverstellwinkels θ sehr schnell, und der Zündverstellwinkel θ _v auf dem Routinenverzeichnis, auf den zu diesem Zeitpunkt eine Bezugnahme erfolgt, wird verschoben.

Daher wird der Zündverstellwinkel ©_ADV in dem Zündverstellwinkel-Routinenverzeichnis während des Fährbetriebs gesucht. Da im allgemeinen der Zündverstellwinkel Ö_ADV bei Mitteldrehzahl-Betrieb stark voreilt, wird der Zündverstellwinkel θ_Ά0ν zur Zeit des Mitteldrehzahl-Betriebs

gesucht und bestimmt, wenn der Motor plötzlich von Niedrigdrehzahl- auf Hochdrehzahl-Betrieb beschleunigt, jedoch im Hochdrehzahl-Betrieb noch nicht stabilisiert ist, oder wenn der Motor sich dem Hochdrehzahl-Zustand nähert, so daß ein Klopfproblem auftritt.

Wenn dagegen der Motor aus dem Hochdrehzahl-Betrieb heraus plötzlich gebremst wird, tritt aus dem gleichen Grund eine Nachverbrennung auf.

Um also während eines solchen Übergangs-Betriebs die abnormale Winkelverstellung zu vermeiden, werden der vorhergehende Zündverstellwinkel ^e _ADVol(3 und der momentane Zündverstellwinkel ^e _ADy_now dazu genutzt, den Absolutwert ^⁹ADV ^der Differenz aus 9_ADVnow - 0_ADVold zu

erzeugen, und ein Korrekturkoeffizient K, der mit zunehmendem Wert von ^^e _ADV von 1 nach Null geht, wird aus einem Korrekturkoeffizienten-Datenspeicher ausgelesen. Dann wird der zu diesem Zeitpunkt bestehende Ist-Zündverstellwinkel ⁹ADVset ^wie ^fol<3^t bestimmt:

⁹ADVset ⁼ f(K) + ⁰ADVoId

wobei f(K) ein Wert K mit einer Tendenz relativ zu ^Δθ_Αον ist. f(K) ist in der Praxis K χ (θ _ADVnQw - Q_Amolö).

Dies wird nun unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm von Fig. 4 näher erläutert.

Das Ablaufdiagramm nach Fig. 4 wird vom Steuerprogramm mit einer bestimmten.Periode gestartet und wiederholt. In

Schritt 100 werden der Ansaugdruck P und die Drehzahl N eingelesen.

In Schritt 200 wird der Zündverstellwinkel θ,.«,^ , der

ADvnow

der in Schritt 100 eingelesenen Information P und N entspricht, in dem Zündverstellwinkel-Routinenverzeichnis gesucht und in der Adresse A des RAM 12 gespeichert.

In Schritt 300 wird der in Schritt 200 bestimmte Zündver stellwinkel ^ezn-)Vnow "¹^ ^^{era vor}^^er bestimmten ZündverStellwinkel Ö_ADVold, der in der Adresse A_Qld 12 gespeichert ist, verglichen.

Wenn das Resultat von Schritt 300

ist, wird der Wert ΔΘ, _v aus

in Schritt 500 bestimmt. Wenn dieser Wert ©_ADVn <■ ⁹ADVoId ^^st' ^wi-^rd iⁿ Schritt 400 der Wert Δθ_ωγ aus ⁹ADVOId - ⁹ADVnOW bestimmt. Dann wird A₆^ in der Adresse Δα, des RAM 12 gespeichert.

In Schritt 600 wird der Korrekturkoeffizient K entsprechend der Differenz ^Ae _ADV zwischen dem vorhergehenden Zündverstellwinkel ^e _ADVol<a und diesem Zündverstellwinkel ⁹ADV erhalten und in der Adresse A des RAM 12 gespeichert.

Der Korrekturkoeffizient K ist ein Wert, der sich innerhalb eines Bereichs von 1,0 bis nahezu 0 ändert, während sich ADV ^von ^ ^aus9^enen<3 entsprechend der Grafik A-B-C-D von Fig. 5 ändert. Es ist ersichtlich, daß K im Intervall A-B bei 1 gehalten, bei B-C abfallend auf nahezu 0 verringert und bei C-D auf nahezu 0 gehalten wird.

Effektiv sind solche Werte von K, die denjenigen von θ gemäß Fig. 6 entsprechen, in dem Korrekturkoeffizienten-Datenspeicher im ROM gespeichert.

In Schritt 700 wird der Wert von ⁹ _ADVset wie folgt errechnet:

⁹ADVset - ^{K x (9}ADVnOw ⁰ADVoId* ^{+ 6}ADVoId und in der Adresse A_Qld des RAM 12 gespeichert.

Schließlich wird in Schritt 800 der in Schritt 700 erhaltene

Wert von ^e _ADy_set i^{n e}i^nein Register der E/A-Einheit 3 zur Bestimmung des Zündverstellwinkels gespeichert. In diesem Fall wird der in Adresse A ., des RAM 12 in Schritt 700

old

Wenn bei dem konventionellen Verfahren der Betriebszustand gemäß Fig. 3 sich von einer Drehzahl von 800 U/min und einem Ansaugunterdruck von -600 mmHg auf 1600 U/min und -70 mmHg ändert, ändert sich der Zündverstellwinkel Q_ADV geringfügig von 9 auf 10°. Während der Änderung durchläuft jedoch der Motor den Mitteldrehzahl-Betriebszustand, der einen großen Wert des Zündverstellwinkels ©_ADV verlangt. Wenn also der Ansaugunterdruck und die Drehzahl sich so ändern, wie das in Fig. 7 mit a-a und b-b gezeigt ist, ändert sich der Zündverstellwinkel 9_ADV entlang der Linie c-c'-c von Fig. 7 und weist eine Spitze c¹ mit übergroßem Zündverstellwinkel auf, wodurch das Klopfen verursacht wird.

.. .- ........ 330.5285

Wenn der vorhergehende Zundverstellwinkel θ ., proportional zu der Differenz zwischen dem vorhergehenden Zundverstellwinkel ^e _Anvold ^und ^^{em momentanen} Zundverstellwinkel ^e _ADVnow höher gewichtet wird, kann die Verstellwinkelspitze c¹ von Fig. 7 entsprechend der Strichlinie verringert werden, so daß kein abnormaler Zundverstellwinkel auftritt und somit kein Klopfen bewirkt wird.

Im Fall eines sehr schnellen Abbremsens kann aus dem gleichen Grund eine Nachverbrennung vermieden werden.

Claims

Ansprüche

Motorsteuereinrichtung mit

mindestens zwei Parameter-Erfassern, deren jeder einen einen Betriebszustand des Motors bezeichnenden Parameter erfaßt;
gekennzeichnet durch ein Betriebszustands-Änderungselement (6), das den Motor-Betriebszustand ändert;

- einen Festwertspeicher (11), in dem Steuergrundwerte gespeichert sind, die auf der Grundlage von zwei durch die beiden Parameter-Erfasser (1, 4) erfaßten Parametern vorbestimmt sind, um dadurch die Steuerwerte zu bestimmen, die von dem Betriebszustands-Änderungselement (6) zu ändern sind;

- einen Korrekturkoeffizienten-Speicher, in dem Korrekturkoeffizienten (K) von 1 bis nahezu 0 gespeichert sind, die benützt werden, wenn die Differenz zwischen dem vorhergehenden Steuergrundwert und dem momentanen Steuergrundwert, die in jeder Ausleseperiode des Festwertspeichers (11) bestimmt wird, ansteigt;

81-A 7558-02-Schö

einen Mikroprozessor, der dem vorher bestimmten Steuergrundwert bei jeder Ausleseperiode des Festwertspeichers (11) einen geeigneten Wert der in dem Korrekturkoeffizienten-Speicher gespeicherten Korrekturkoeffizienten hinzuaddiert, wobei dieser Wert eine Tendenz relativ zu der Differenz aufweist; und

eine Ausgangs-Umsetzungseinheit (3), die auf einen von dem Mikroprozessor berechneten Steuerwert anspricht unter Erzeugung eines tatsächlichen Ausgangssignals und Zuführung desselben zu dem Betriebszustands-Änderungseleinent (6).
2. Motorsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Mikroprozessor den vorher erhaltenen Steuergrundwert

C ,-,, den neu erhaltenen Steuergrundwert C und den old' ^ now

Absolutwert AC der Differenz aus C - C , , errechnet,

now old

einen dem Wert von AC entsprechenden Korrekturkoeffizienten (K) aus dem Korrekturkoeffizienten-Speicher ausliest und dann die folgende Gleichung errechnet:

^Cset ^{= K x (c}now " ^ColdE^^{+ C}old·
3. Motorsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das Betriebszustands-Änderungselement ein Zündsteuerelement (6) ist,

daß die in dem Pestwertspeicher (11) gespeicherten Steuergrundwerte Zündverstellwinkel sind, und

daß der Mikroprozessor einen vorher erhaltenen Zündverstell winkel θ ,,, einen neu erhaltenen Zündverstellwinkel ⁹ADVnOw ^un(^ ^den Absolutwert Ae_ADV der Differenz aus ⁶ADVnOw " ⁹ADVoId errechnet, einen dem Wert ΔΘ entsprechenden Korrekturkoeffizienten (K) aus dem Korrekturkoeffizienten-Speicher ausliest und dann die folgende Gleichung errechnet:

⁶ADVset ^{K x (9}ADVnOW ⁹ADVoId* ^{+ 9}ADVoId'
4. Motorsteuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die von den beiden Parameter-Erfassern (4, 1) erfaßten Parameter die Drehzahl (N) und der Ansaugunterdruck (P) des Motors sind.
5. Steuerverfahren für eine Motorsteuereinrichtung, die aufweist:

- mindestens zwei Parameter-Erfasser, die jeweils einen einen Betriebszustand des Motors bezeichnenden Parameter erfassen;

ein Betriebszustands-Änderungselement, das den Motor-Betriebszustand ändert;

- einen Festwertspeicher, in dem Steuergrundwerte gespeichert sind, die auf der Grundlage von zwei durch die beiden Parameter-Erfasser erfaßten Parametern vorbestimmt sind, um dadurch die Steuerwerte zu bestimmen, die von dem Betriebszustands-Änderungselement zu ändern sind;

- einen Mikroprozessor, der aus dem Festwertspeicher einen erforderlichen Steuergrundwert auf der Grundlage der von

den beiden Parameter-Erfassern erfaßten Parameter ausliest und dann einen Steuerwert für das Betriebszustands-Änderungselement errechnet; und

- eine Ausgangs-Umsetzungseinheit, die auf den von dem Mikroprozessor errechneten Steuerwert anspricht unter Erzeugung eines tatsächlichen Ausgangssignals und Zuführung desselben zu dem Betriebszustands-Änderungselement;

gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

Erfassen von zwei Parametern durch die beiden Parameter-Erfasser;

Auslesen eines Steuergrundwerts auf der Grundlage der beiden Parameter aus dem Festwertspeicher; Bestimmen der Differenz AC zwischen dem in Schritt (b) ausgelesenen Steuergrundwert C und dem vorher erhaltenen Steuergrundwert C ,;

Erhalten eines Korrekturkoeffizienten K entsprechend dem Wert von AC aus einem Korrekturkoeffizienten-Speicher, in dem die Korrekturkoeffizienten K von 1 bis nahezu 0 gespeichert sind, die entnommen werden, während der in Schritt (c) bestimmte Wert von AC ansteigt; Berechnen, auf der Basis der in den Schritten (a), (b) und (c) erhaltenen Werte, der folgenden Gleichung:

^Cset ^{β f}<^K> ^{+ C}old

wobei f(K) ein Wert K mit einer Tendenz relativ zu ist; und

Zuführen des in Schritt (e) errechneten Werts zu der Ausgangs-Umsetzungseinheit.
6. Steuerverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichung in Schritt (e) insbesondere ist:

iset "■? ^{x (C}now - ^Cold? ^{+ C}old·
7. Steuerverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Betriebszustands-Änderungselement ein Zündsteuereiement ist, und daß die Steuergrundwerte in dem Festwertspeicher Zündverstellwinkel sind.
8. Steuerverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die von den beiden'Parameter-Erfassern erfaßten Parameter die Drehzahl und der Ansaugunterdruck des Motors sind.