DE3545808C2

DE3545808C2 -

Info

Publication number: DE3545808C2
Application number: DE3545808A
Authority: DE
Inventors: Masaaki Fuchu Tokio/Tokyo Jp Nagai
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1984-12-28
Filing date: 1985-12-23
Publication date: 1989-10-05
Also published as: GB8531650D0; GB2169959B; JPS61157769A; GB2169959A; DE3545808A1; US4736723A

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Regeln des Zündzeitpunktes einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus der DE-OS 30 28 941 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der Übergangszustände im Motorbetriebsverhalten, z. B. Beschleunigungszustände als solche erkannt werden und bei der während dieser Zeit von einer Regelung auf eine Steuerung umgeschaltet wird. Durch das so fest vorgegebene Zwangssteuersignal soll eine klopfende Verbrennung vermieden werden.

Aus der DE-OS 33 13 036 ist eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bekannt. Hierbei wird im Beschleunigungszustand bzw. bei hoher Last des Motors mit einer anderen Regelgröße gearbeitet, als im stationären Zustand. Insbesondere wird dort vorgeschlagen, man solle die Geschwindigkeit der Rückstellung bei Überschreiten eines Mindest-Beschleunigungswertes höher wählen, als im stationären Zustand. Bei dieser bekannten Anordnung kommt es zu einer Verzögerung der Anpassung auf den optimalen Zündzeitpunkt, da auch im Beschleunigungsbetrieb ein vollständiger Regelvorgang durchgeführt werden muß. Zwar kann die Einstellgeschwindigkeit bis zu einem gewissen Maß erhöht werden, jedoch ist diese durch die Motordrehzahl auf einen Maximalwert begrenzt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung zum Regeln des Zündzeitpunktes einer Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des Hauptanspruches angegebenen Art derart weiterzubilden, daß bei Beschleunigung des Motors ein schnelleres Einstellen des optimalen Zündzeitpunktes erfolgt.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmale gelöst.

Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, daß in einem ersten Regelkreis das Motorbetriebszustandssignal in Verbindung mit dem Klopfsignal zur Erzeugung eines ersten Zündzeitpunktsignales dient. Ein zweiter Regelkreis erfaßt ebenfalls das Klopfsignal sowie das Beschleunigungssignal. Das vom zweiten Regelkreis ausgegebene zweite Zündzeitpunktsignal dient der Korrektur des ersten Zündzeitpunktsignales, wenn die Brennkraftmaschine sich im beschleunigten oder verzögerten Betriebszustand befindet. Das zweite Zündzeitpunktsignal wird zwischengespeichert und zur Berechnung des Zündzeitpunktes des darauffolgenden Zyklus verwendet. Dies hat den Vorteil, daß die Korrekturgröße eine Lernfähigkeit aufweist und so über das bekannte Zwangssteuersignal hinaus eine verbesserte Anpassung an die Klopfregelung bei Brennkraftmaschinen möglich ist.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfidnung anhand von Abbildungen näher erläutert. Hierbei zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Regelanordnung der Erfindung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Hauptteils der Regelanordnung,

Fig. 3a und 3b Darstellungen von Tabellen zum Speichern mehrerer Zündzeitpunkte,

Fig. 4 eine Darstellung eines Bereichs eines Koeffizienten K,

Fig. 5a bis 5c Tabellen für eine Beschleunigungssubroutine,

Fig. 6 bis 9b Flußdiagramme der Arbeitsweise der Anordnung und

Fig. 10a und 10b Darstellungen eines Nachstellkoeffizienten und einer Vorstellbestimmungszeitdauer.

Gemäß Fig. 1 sind ein Ansaugluftdruck(oder -mengen)fühler 1, ein Motordrehzahlfühler 4, wie ein Kurbelwinkelfühler, und ein Klopffühler 7 vorgesehen, um die Motorbetriebszustände festzustellen. Das Ausgangssignal des Fühlers 1 wird an einen A/D- Umsetzer 3 über einen Puffer 2 angelegt, das Ausgangssignal des Fühlers 4 wird an einen Unterbrechnungsverarbeitungskreis 6 über einen Puffer 5 angelegt. Das Ausgangssignal des Klopffühlers 7 wird an einen Komparator 12 über einen Filter 8 und einen Verstärker 9 und andererseits an den Komparator 12 über einen Gleichrichter 10 und einen Verstärker 11 angelegt. Der Komparator 12 vergleicht die beiden Eingangssignale und erzeugt ein Ausgangssignal, wenn Motorklopfen mit einem höheren Pegel als ein vorbestimmter Wert auftritt. Die Ausgangssignale des A/D-Umsetzers 3, des Kreises 6 und des Komparators 12 werden an einen Mikroprozessor 18 über einen Eingabeport 13 angelegt.

Der Mikroprozessor 18 enthält einen Zentralprozessor CPU 15, einen RAM 16, einen ROM 17 und einen Ausgabeport 14. Der Ausgang des Mikroprozessors 18 ist mit einer Zündzeitpunkteinstellvorrichtung 21 über einen Treiber 19 verbunden, um den Zündzeitpunkt in Übereinstimmung mit den Motorbetriebszuständen, die durch die Fühler 1, 4 und 7 abgetastet werden, zu regeln.

Fig. 6 zeigt die Arbeitsweise der Regelanordnung in einer Zusammenfassung. Wenn das Programm startet, werden die Motordrehzahl und der Ansaugluftdruck im Schritt 61 berechnet und die Differenz zwischen den Drücken bei diesem Programmdurchlauf und dem letzten Programmdurchlauf wird berechnet. Des weiteren wird ein Beschleunigungsbestimmungswert bei der Ist-Motordrehzahl aus einer Beschleunigungsbestimmungswerttabelle 33 der Fig. 5a im Schritt 62 ausgelesen. Dann wird im Schritt 63 bestimmt, ob der Motor beschleunigt wird, indem die Druckdifferenz mit dem Beschleunigungsbestimmungswert, der im Schritt 62 ausgelesen worden ist, verglichen wird. Wenn die Differenz größer als der Wert ist, wird festgestellt, daß der Motor beschleunigt wird. Wenn der Motor beschleunigt wird, geht das Programm zur Korrektursubroutine 64 für einen Beschleunigungszündzeitpunkt. In der Subroutine wird die Korrekturgröße für die Beschleunigung erhalten und im RAM 16 gespeichert.

Wenn der Motor nicht beschleunigt wird, geht das Programm zum Schritt 65, in dem bestimmt wird, ob eine Grobkorrektur ausgeführt worden ist, d. h. ob ein Grobkorrekturvervollständigungskennzeichen RCMP gesetzt worden ist. In Übereinstimmung mit der Feststellung wird die Grobkorrektur oder die Feinkorrektur in einer Grobkorrektursubroutine 66 oder einer Feinkorrektursubroutine 67 ausgeführt. In der Subroutine 66 wird ein Grundzündzeitpunkt erhalten. Dieser Zeitpunkt wird im Schritt 68 durch die Korrekturgröße korrigiert, die in der Subroutine 64 oder 67 erhalten worden ist, wie nachfolgend beschrieben wird. Wenn der in der Grobkorrektursubroutine erhaltene Grundzündzeitpunkt stark von einem neuen gewünschten Wert durch eine starke Abweichung während des Feinkorrekturvorgangs in der Subroutine 67 abweicht, wird die Korrekturgröße in der Subroutine 67 sehr groß. In diesem Fall dauert es eine lange Zeit, die Abweichung zu korrigieren. Wenn demgemäß die Korrekturgröße einen vorbestimmten Wert im Schritt 69 überschreitet, wird das Grobkorrekturvervollständigungskennzeichen RCMP im Schritt 70 zurückgesetzt, wodurch die Abweichung schnell durch die Grobkorrektursubroutine 66 korrigiert wird.

Die Grobkorrektur ist ein Vorgang, um einen Grundzündzeitpunkt SPKbs zu erhalten, der in einem Grundzündzeitpunkteinstellkreis 40 berechnet wird, siehe Fig. 2. Fig. 8 zeigt die Arbeitsweise der Grobkorrektur. Im Schritt 91 werden die Motordrehzahl und der Ansaugluftdruck auf der Grundlage von Ausgangssignalen der Fühler 1 und 4 berechnet. Danach werden im Schritt 92 ein erster maximaler Zündzeitpunkt MAPSTD und ein zweiter maximaler Zündzeitpunkt MBT aus den Tabellen 92a und 92b (Fig. 3a, 3b) in dem ROM 17 in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl und dem Ansaugluftdruck gelesen. Der erste maximale Zündzeitpunkt ist ein maximaler Zeitpunkt zum Erzeugen eines maximalen Drehmoments mit Benzin niedriger Oktanzahl, ohne daß Klopfen auftritt. Der zweite maximale Zündzeitpunkt ist ein maximaler Zeitpunkt zum Erzeugen eines maximalen Drehmoments mit Benzin hoher Oktanzahl, ohne daß Klopfen auftritt.

In der Anordnung wird ein Koeffizient K zum Korrigieren des Zündzeitpunkts bereitgestellt. Der Wert des Koeffizienten K wird vorläufig auf einen Wert zwischen Null und 1 eingestellt, siehe Fig. 4.

Der Koeffizient K wird im RAM 16 gespeichert und in Übereinstimmung mit den Motorbetriebszuständen aktualisiert, um den Zündzeitpunkt grob auf einen gewünschten Wert zu konvergieren. Die Aktualisierung wird unter einem vorbestimmten Zustand ausgeführt, der im Schritt 93 bestimmt wird. Wenn die Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten maximalen Zündzeitpunkt, die aus den Tabellen 92a und 92b ausgelesen werden, größer ist als ein vorbestimmter Grad (beispielsweise 5°), wird die Aktualisierung ausgeführt. Das Programm geht dann zum Schritt 94, in dem bestimmt wird, ob Klopfen während des Programmdurchlaufs aufgetreten ist. Wenn Klopfen festgestellt wird, geht das Programm zum Schritt 95, wenn nicht, zum Schritt 96. Im Schritt 95 wird der Koeffizient K um eine Korrekturgröße Δ K ( Δ K = K/2) verringert und der Rest K - Δ K wird in dem RAM 16 als neuer Koeffizient für die nächste Aktualisierung gespeichert. Die Korrekturgröße Δ K beim nächsten Aktualisieren ist somit (K - Δ K)/2. Die Korrekturgröße ist somit die Hälfte des Koeffizienten K beim Aktualisieren. Wenn der Anfangskoeffizient 1/2 ist, ist die Korrekturgröße 1/4, und wenn der Anfangskoeffizient 0 oder 1 ist, ist die Korrekturgröße 1/2, siehe Fig. 4.

Im Schritt 96 wird bestimmt, ob der Motor lief, ohne daß während einer vorbestimmten Zeitdauer Klopfen aufgetreten ist. Wenn kein Klopfen während der Zeitdauer aufgetreten ist, wird der Koeffizient K um die Korrekturgröße Δ K im Schritt 97 vergrößert.

Nach dem Aktualisieren des Koeffizienten K im Schritt 95 oder 97 wird bestimmt, ob die Grobkorrektur im Schritt 98 beendet worden ist. Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, daß die Korrekturgröße Δ K abnimmt, wenn die Anzahl der Korrekturen zunimmt. Wenn bei der Anordnung die Korrekturgröße einen vorbestimmten kleinen Wert erreicht, wird die Grobkorrektur beendet. Wenn demgemäß die Größe Δ K den vorbestimmten Wert erreicht, wird das Grobkorrekturvervollständigungskennzeichen RCMP im Schritt 99 gesetzt. Wenn nicht, wird das Kennzeichen beim Schritt 100 zurückgesetzt. Andererseits werden die gesamte Korrekturgröße SPKprt und die Anzahl der Korrekturen NUM des Zündzeitpunkts in einer Zündzeitpunktkorrekturgrößentabelle 42 und einer Tabelle 43 (Fig. 2) für die Anzahl der Korrekturen gespeichert. Im Schritt 100 a wird ein Gründzündzeitpunkt SPKbs nach der folgenden Formel berechnet:

SPKbs = MAPSTD + K × Δ MAPMBT (1)

worin gilt Δ MAPMBT = MBT - MAPSTD.

Der Grundzündzeitpunkt wird an den Motor 41 (Fig. 2) angelegt, um den Motor mit diesem Zündzeitpunkt zu betreiben. Der Koeffizient K wird im RAM 16 gespeichert. Wenn die Grobkorrektur nicht vervollständigt worden ist, wird der Koeffizient K beim nächsten Programmdurchlauf aktualisiert, um den Zündzeitpunkt grob auf einen gewünschten Wert zu konvergieren, wie oben beschrieben wurde. Wenn der Anfangskoeffizient K = 0 ist, ist der Grundzündzeitpunkt SPKbs, der durch die Formel 1 berechnet wird, der maximale Zündzeitpunkt MAPSTD aus dem ersten Programmdurchlauf. Der Grundzündzeitpunkt SPKbs, der durch die Grobkorrektur erhalten worden ist, wird des weiteren durch den Feinkorrekturvorgang korrigiert, wie nachfolgend beschrieben wird.

Gemäß Fig. 9a und 9b wird im Schritt 102 festgestellt, ob sich der Motorbetrieb in einem Bereich befindet, der zum Korrigieren des Grundzündzeitpunkts SPKbs geeignet ist. Wenn sich der Motorbetrieb in diesem Bereich befindet, werden die Korrekturgröße SPKprt und die Anzahl der Korrektoren NUM aus den Tabellen 42 und 43 im Schritt 103 ausgelesen. Dann wird im Schritt 104 ein Nachstellkoeffizient LN zum Nachstellen der Größe RET aus einer Nachstellkoeffiziententabelle 44 (Fig. 2) der Fig. 10a in Übereinstimmung mit der Anzahl der Korrekturen NUM genommen und eine Vorstellbestimmungszeitdauer ADJ aus einer Vorstellbestimmungsdauertabelle 45 (Fig. 2) der Fig. 10b in Übereinstimmung mit der Anzahl der Korrekturen NUM gelesen. Daraufhin geht das Programm zum Schritt 105, in dem bestimmt wird, ob Klopfen während des Programms aufgetreten ist. Wenn das Auftreten Klopfens festgestellt wird, geht das Programm zum Schritt 106, und wenn nicht, zum Schritt 109. Im Schritt 106 werden die Intensität des Klopfens und das Intervall des Klopfens in einem Berechnungskreis 47 (Fig. 2) berechnet. Dann wird eine Nachstellgröße KNK aus einer Nachstellgrößentabelle 48 in Übereinstimmung mit der Intensität und dem Intervall des Klopfens genommen. Im Schritt 107 wird eine tatsächliche Nachstellgröße RETreal durch Multiplizieren der Nachstellgröße KNK und des Nachstellkoeffizienten LN berechnet (RETreal = KNK × LN). Danach geht das Programm zum Schritt 108, in dem die in der Tabelle 42 gespeicherte Korrekturgröße SPKprt von der tatsächlichen Nachstellgröße RETreal subtrahiert wird, um eine neue Korrekturgröße SPKprta zu erhalten, die in der Tabelle 42 gespeichert wird.

Andererseits wird im Schritt 109 bestimmt, ob Klopfen in der Vorstellbestimmungszeitdauer ADJ aufgetreten ist, was im Komparator 49 in Fig. 2 ausgeführt wird. Wenn kein Klopfen in der Zeitdauer aufgetreten ist, geht das Programm zum Schritt 110, in dem eine Vorstellgröße ADV eines konstanten kleinen Werts zu der Korrekturgröße SPKprt addiert wird, um eine neue Korrekturgröße SPKprta zu erhalten, was in einem Vorstellgrößeneinstellkreis 50 in Fig. 2 ausgeführt wird, wobei die neue Korrekturgröße in der Tabelle 42 gespeichert wird. Danach wird im Schritt 111 bestimmt, ob die neue Korrekturgröße SPKprta größer als ein Grenzwert ist, der durch Subtrahieren des Grundzündzeitpunkts SPKbs von dem maximalen Zündzeitpunkt MBT (MBT - SPKbs) erhalten wird. Wenn die neue Korrekturgröße SPKprta kleiner als der Grenzwert ist, wird die neue Korrekturgröße in der Tabelle 43 im Schritt 113 gespeichert. Wenn diese größer als der Grenzwert ist, wird der Wert von MBT - SPKbs als neue Korrekturgröße im Schritt 113 verwendet und in der Tabelle 42 gespeichert. Der gespeicherte Wert SPKprta wird zu dem Grundzündzeitpunkt SPKbs im Schritt 68 (Fig. 6) addiert.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise in der Subroutine 64 für die Beschleunigung unter Bezugnahme auf Fig. 7 erläutert. Das Auftreten von Motorklopfen wird im Schritt 81 festgestellt. Wenn ein Klopfen auftritt, wird die Intensität des Klopfens im Schritt 82 berechnet. In Übereinstimmung mit der Intensität wird der Nachstellgrad RETacc des Zündzeitpunkts aus einer Tabelle der Fig. 5c im Schritt 83 ausgelesen. Andererseits wird der Korrekturgrad SPKacc aus einer Tabelle 34 der Fig. 5b in Übereinstimung mit der Motordrehzahl entnommen. Der Nachstellgrad RETacc und der Korrekturgrad SPKacc werden addiert, um eine Korrekturgröße SPKacr zu erzeugen. Die Korrekturgröße SPKacc wird in dem RAM 16 im Schritt 89 gespeichert, um den Grundzündzeitpunkt, der in der Subroutine 66 erhalten wird, zu korrigieren.

Wenn kein Klopfen auftritt, wird beim Schritt 85 festgestellt, ob Klopfen während einer vorbestimmten Zeitdauer aufgetreten ist. Wenn kein Klopfen aufgetreten ist, geht das Programm zum Schritt 86, in dem ein vorbestimmter Vorstellgrad ADVacc von dem Korrekturgrad SPKacc (SPKacc - ADVacc) subtrahiert wird, um eine Korrekturgröße SPKaca zu erhalten. Das Programm geht danach zum Schritt 87, in dem bestimmt wird, ob die Korrekturgröße PSK aca negativ ist. Wenn SPKaca negativ ist, wird der Wert von SPKaca auf Null im Schritt 88 gesetzt. Der Wert wird im RAM 16 im Schritt 89 gespeichert. Der gespeicherte Wert SPKacc oder SPKaca wird zu dem Grundzündzeitpunkt SPKbs im Schritt 68 (Fig. 6) addiert, um einen tatsächlichen Zündzeitpunkt SPK zu erhalten. Die in der Tabelle 34 (Fig. 5b) gespeicherten Daten werden mit dem Wert SPKaca oder SPKacr für die nächste Korrektur überschrieben.

Da die Korrektur des Zündzeitpunkts bei Beschleunigung unabhängig von der Korrektur im stetigen Zustand ist, ist es möglich, den Zündzeitpunkt schnell zu korrigieren, indem eine große Korrekturgröße addiert wird.

Claims

Anordnung zum Regeln des Zündzeitpunktes einer Brennkraftmaschine mit einem Mikroprozessor (18), einer Zündzeitpunkt- Einstellvorrichtung (21), mit ersten Fühleinrichtungen (4) zum Abtasten von Betriebszuständen des Motors und zum Erzeugen eines Motorbetriebszustandssignales, mit zweiten Fühleinrichtungen (1) zum Abtasten der Beschleunigung des Motors und zum Erzeugen eines Beschleunigungssignales, mit einem Klopffühler (7) zum Abtasten des Motorklopfens und zum Erzeugen eines Klopfsignales, wobei der Mikroprozessor (18) derart programmiert ist, daß mit ersten Einrichtungen (Programmschritte 66, 67) auf das Motorbetriebszustandssignal und das Klopfsignal hin ein erstes Zündzeitpunktkorrektursignal erzeugt wird, das eine erste Zündzeitpunkt-Korrekturgröße zum Bestimmen des Zündzeitpunktes darstellt, und mit zweiten Einrichtungen die Korrekturgeschwindigkeit bei Vorliegen eines Beschleunigungssignales erhöht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Einrichtungen (Programmschritte 83, 86) auf das Beschleunigungssignal und das Klopfsignal hin ein zweites Zündzeitpunktkorrektursignal erzeugen, das eine zweite Zündzeitpunktkorrekturgröße zum Korrigieren des Zündzeitpunktes darstellt, der durch das erste Zündzeitpunkt korrektursignal festgelegt wurde, und daß dritte Einrichtungen (Schritt 89) vorgesehen sind, um das aktualisierte zweite Zündzeitpunktkorrektursignal in einem Speicher (16) für die Zündzeitpunktberechnung beim nächsten Beschleunigungsvorgang zu speichern.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (Programmschritt 82) vorgesehen sind, um die Intensität des Klopfsignales festzustellen, und daß die zweiten Einrichtungen (Programmschritte 83, 86) das zweite Zündzeitpunktkorrektursignal in Abhängigkeit von der festgestellten Klopfintensität erzeugen.
3. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Zündzeitpunktkorrektursignal in einem Speicher in Abhängigkeit von der Klopfintensität gespeichert und aus diesem auslesbar ist (Fig. 5c).
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zündzeitpunktkorrekturgröße bei Verstellung in Richtung Frühzündung bei zunehmender Anzahl (NUM) von Korrekturen verringert wird (Fig. 10a).