DE3305283C2

DE3305283C2 -

Info

Publication number: DE3305283C2
Application number: DE3305283A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kamifuji; Tomoo Katsuta Jp Ito; Haruhiko Ibaraki Jp Kobayashi; Tomiya Katsuta Jp Itakura
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: 1987-09-03
Also published as: US4547852A; JPS58143166A; DE3305283A1; CA1199963A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerverfahren für eine Zündsteuereinrichtung für Brennkraftmaschinen.

Die US-PS 42 01 159 beschreibt eine Motorsteuerung, bei der wenigstens zwei Parameter, die den Betriebszustand des Motors anzeigen, in eine bestimmte Anzahl von Werten unterteilt werden, und der Motorbetriebszustand bei jeder Kombination derselben durch ein Betriebszustands-Änderungselement modifiziert wird, 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.

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.

Die DE-OS 25 39 113 beschreibt ein Steuerverfahren, das dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung am nächsten kommt. Nach diesem Verfahren werden in Übereinstimmung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Drehzahl und Ansaugunterdruck einer Brennkraftmaschine von zwei Fühlern erfaßt, ein zu den erfaßten Drehzahl- und Ansaugunterdruckwerten zugehöriger Zündverstellwinkel wird aus einem Festwertspeicher ausgelesen, und es wird die Differenz ΔR _ADV zwischen dem zuvor ausgelesenen Zündverstellwinkel R _ADVneu und dem vorhergehenden Zündverstellwinkel R _ADValt bestimmt.

Anschließend wird ein zur Verstellung des Zündzeitpunktes zu verwendender Zündverstellwinkel R _ADVset ermittelt. Gemäß dem aus der DE-OS 25 39 113 bekannten Verfahren erfolgt dies unter Durchführung einer Interpolation zwischen den Werten von R _ADVneu und R _ADValt.

Wenn sich ein Parameter des Betriebszustands der Brennkraftmaschine jedoch etwa durch "Herunterschalten" oder starkes Abbremsen innerhalb kurzer Zeit um einen großen Betrag ändert, entspricht der aus dem Festwertspeicher ausgelesene Zündverstellwinkel nicht immer dem tatsächlichen Betriebszustand der Brennkraftmaschine. Dies hat seinen Grund darin, daß die gespeicherten Zündverstellwinkel für stationäre Zustände der Brennkraftmaschine berechnet sind.

Aus der DE-OS 28 01 641 ist ein Zündverstellverfahren und ein Zündversteller für Brennkraftmaschinen bekannt, bei denen eine Ausgangs- und Umsetzeinheit verwendet wird, die auf einen von einem Mikroprozessor berechneten Zündverstellwinkel anspricht, ein Ausgangssignal erzeugt und dieses einem Zündsteuerelement zuführt.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Zündsteuerverfahrens, bei dem 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.

Diese Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer bei der Erfindung verwendeten Zündsteuereinrichtung;

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 Zündsteuerverfahrens 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 Zündsteuereinrichtung erläutert, bei der die Erfindung angewandt wird.

Ein Winkelsignalgeber 1, der in einem mit der Kurbelwelle des Motors verbundenen Zündverteiler 8 angeordnet ist, erzeugt ein Winkelsignal je Kurbelwinkelgrad, und ein im Zündverteiler 8 vorgesehener Bezugssignalgeber 2 erzeugt für jeweils 180° ein Bezugssignal. Diese Signale werden einer Ein-Ausgabeeinheit (nachstehend als E/A-Einheit bezeichnet) 3 zugeführt. Ein analoger Ausgang von einem Ansaugunterdrucksignalgeber 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 (A) zeigt Verläufe der Ausgangsspannung V der E/A- Einheit 3 und des Primärstroms in der Zündspule 7. Das Rechtecksignal V wird an den Leistungstransistor 6 angelegt, und infolgedessen wird in der Primärwicklung der Zündspule 7 der Strom induziert (Fig. 2 (B)).

Der Leistungstransistor 6 ist während der Vorderflanke der Rechteckspannung V von Fig. 2 (A) stromführend, und dadurch steigt der Primärstrom I der Zündspule 7 gemäß Fig. 2 (B) an. Dann wird während der Hinterflanke der Rechteckspannung V gemäß Fig. 2 (A) der Leistungstransistor 6 gesperrt, und dadurch wird der Primärwicklungsstrom I 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. R _ADV 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.

Die Grenzpunkte des Primärwicklungsstroms in der Zündspule 7 oder die Zündzeitpunkte werden durch den Winkel R _ON aus dem Bezugssignalwinkel INTL bestimmt. Das heißt, der Zündverstellwinkel R _ADV wird durch die Änderung von R _IGN gesteuert.

Der Beginn des Primärwicklungs-Stromflusses in der Zündspule 7 oder der Stromführungszeit R _ON des Transistors 6 ist durch den Winkel R _OFF 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 12 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 R _ADV 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 R _ADV 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 R _IGN entweder durch den im RAM 12 gespeicherten Zündverstellwinkel R _ADV bestimmt, oder er wird durch Subtraktion des Zündverstellwinkels R _ADV von dem vorbestimmten Bezugssignalwinkel INTL bestimmt.

Anschließend wird die dem Wert R _IGN entsprechende Anzahl Winkelsignale bestimmt und in dem in der E/A-Einheit 3 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 R _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 R _ADV in dem Zündverstellwinkel-Routinenverzeichnis im ROM 11 bei jeder vorbestimmten Periode gesucht und zur Berechnung des Zündverstellwinkels genutzt.

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

Daher wird der Zündverstellwinkel R _ADV in dem Zündverstellwinkel-Routinenverzeichnis -während des Fahrbetriebs gesucht. Da im allgemeinen der Zündverstellwinkel R _ADV bei Mitteldrehzahl-Betrieb stark voreilt, wird der Zündverstellwinkel R _ADV 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 R _ADVold und der momentane Zündverstellwinkel R _ADVnow dazu genutzt, den Absolutwert ΔR _ADV der Differenz aus

R _ADVnow - R _ADVold

zu erzeugen, und ein Korrekturkoeffizient K, der mit zunehmendem Wert von ΔR _ADV von 1 nach Null geht, wird aus einem Korrekturkoeffizienten-Datenspeicher ausgelesen. Dann wird der zu diesem Zeitpunkt bestehende Ist-Zündverstellwinkel R _ADVset wie folgt bestimmt:

R _ADVset = f (K) + R _ADVold

wobei f (K) ein Wert K mit einer Tendenz relativ zu ΔR _ADV ist. f (K) ist in der Praxis

K × ( R _ADVnow - R _ADVold ).

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.

Im Schritt 200 wird der Zündverstellwinkel R _ADVnow, der der in Schritt 100 eingelesenen Information P und N entspricht, in dem Zündverstellwinkel-Routinenverzeichnis gesucht und in der Adresse A _now des RAM 12 gespeichert.

In Schritt 300 wird der in Schritt 200 bestimmte Zündverstellwinkel R _ADVnow mit dem vorher bestimmten Zündverstellwinkel R _ADVold, der in der Adresse A _old des RAM 12 gespeichert ist, verglichen.

Wenn das Resultat von Schritt 300

R _ADVnow < R _ADVold

ist, wird der Wert ΔR _ADV aus

R _ADVnow - R _ADVold

in Schritt 500 bestimmt. Wenn dieser Wert

R _ADVnow < R _ADVold

ist, wird in Schritt 400 der Wert ΔR _ADV aus

R _ADVold - R _ADVnow

bestimmt. Dann wird ΔR _ADV in der Adresse Δ A _d des RAM 12 gespeichert.

In Schritt 600 wird der Korrekturkoeffizient K entsprechend der Differenz ΔR _ADV zwischen dem vorhergehenden Zündverstellwinkel R _ADVold und diesem Zündverstellwinkel R _ADVnow erhalten und in der Adresse A _c des RAM 12 gespeichert.

Der Korrekturkoeffizient K ist ein Wert, der sich innerhalb eines Bereichs von 1,0 bis nahezu 0 ändert, während sich ΔR _ADV von 0 ausgehend 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 R _ADV gemäß Fig. 6 entsprechen, in dem Korrekturkoeffizienten-Datenspeicher im ROM gespeichert.

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

R _ADVset = K × ( R _ADVnow - R _ADVold ) + R _ADVold

und in der Adresse A _old des RAM 12 gespeichert.

Schließlich wird in Schritt 800 der in Schritt 700 erhaltene Wert von R _ADVset in einem Register der E/A-Einheit 3 zur Bestimmung des Zündverstellwinkels gespeichert. In diesem Fall wird der in Adresse A _old des RAM 12 in Schritt 700 gespeicherte Wert R _ADVset für den nächsten Zyklus als R _ADVold genutzt.

Wenn bei dem konventionellen Verfahren der Betriebszustand gemäß Fig. 3 sich von einer Drehzahl von 800 U/min und einem Ansaugunterdruck von -600 mm Hg auf 1600 U/min und -70 mm Hg ändert, ändert sich der Zündverstellwinkel R _ADV geringfügig von 9 auf 10°. Während der Änderung durchläuft jedoch der Motor den Mitteldrehzahl-Betriebszustand, der einen großen Wert des Zündverstellwinkels R _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 R _ADV entlang der Linie c-c′-c von Fig. 7 und weist eine Spitze c′ mit übergroßem Zündverstellwinkel auf, wodurch das Klopfen verursacht wird.

Wenn der vorhergehende Zündverstellwinkel R _ADVold proportional zu der Differenz zwischen dem vorhergehenden Zündverstellwinkel R _ADVold und dem momentanen Zündverstellwinkel R _ADVnow höher gewichtet wird, kann die Verstellwinkelspitze c′ von Fig. 7 entsprechend der Strichlinie verringert werden, so daß kein abnormaler Zündverstellwinkel auftritt und somit kein Klopfen bewirkt wird.

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

Claims

Steuerverfahren für eine Zündsteuereinrichtung für Brennkraftmaschinen, das folgende Verfahrensschritte aufweist:
- a) Drehzahl und Ansaugunterdruck werden von mindestens zwei Fühlern erfaßt;
- b) ein zu den erfaßten Drehzahl- und Ansaugunterdruckwerten zugehöriger Zündverstellwinkel wird aus einem Festwertspeicher ausgelesen;
- c) Die Differenz ΔR _ADV zwischen dem in Schritt b) ausgelesenen Zündverstellwinkel R _ADVneu und dem vorhergehenden Zündverstellwinkel R _ADValt wird bestimmt;
- d) ein zur Verstellung des Zündzeitpunkts verwendeter Zündverstellwinkel R _ADVset wird ermittelt aus der Summe aus dem vorhergehenden Zündverstellwinkel R _ADValt und dem Produkt aus der Differenz ΔR _ADV und einem Korrekturkoeffizienten K, der Werte zwischen 0 und 1 annehmen kann und der in der Tendenz kleiner wird, je größer der Wert der Differenz ΔR _ADV ist;
- e) aus dem Zündverstellwinkel R _ADVset und der Drehzahl wird der aktuelle Zündzeitpunkt bestimmt und dieser einem Zündsteuerelement zugeführt.