DE3545809C2

DE3545809C2 -

Info

Publication number: DE3545809C2
Application number: DE3545809A
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: 1989-07-06
Also published as: GB2169954B; GB2169954A; US4620518A; JPH0650102B2; JPS61157771A; DE3545809A1; GB8531644D0

Description

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

Aus der DE-OS 32 27 783 ist eine Anordnung bekannt, bei der dann, wenn Klopfen auftritt, der Zündzeitpunkt um einen relativ großen Schritt zurückgenommen wird, um ihn dann in kleineren Schritten wieder vorzustellen, bis die Klopfgrenze erneut erreicht wird. Wenn die Klopfgrenze innerhalb einer definierten Anzahl von Schritten nicht erreicht wurde, so wird die Schrittfrequenz zur Erhöhung der Annäherungsgeschwindigkeit erhöht. Die Kurbelwinkel-Schritte bleiben hier unverändert. Dadurch wird aber zum einen die Annäherungsgenauigkeit durch die konstante Schrittweite definiert bzw. begrenzt, zum anderen müssen zwei verschiedene Regelgeschwindigkeiten vorgesehen werden, was die Ausbildung des Regelkreises erschwert, da eine Anpassung auf eine bestimmte Regelgeschwindigkeit nicht gegeben ist. Darüber hinaus ist durch die konstante Schrittweite eine echte Annäherung an den Optimalwert nicht möglich, da unmittelbar bei Erreichen des Optimalwertes der große Zurücknahmeschritt erfolgt. Das bekannte System weist also unvermeidbare Oszillationen um den Optimalwert auf.

Aus der DE-OS 31 44 733 ist eine Anordnung bekannt, bei der in eine Recheneinheit durch eine besondere, mit einer Zapfpistole gekoppelte Einrichtung die Oktanzahl des getankten Benzins übermittelt wird. Gemäß dieser Oktanzahl wird dann ein entsprechender Datensatz ausgelesen und der Zündzeitpunkt entsprechend diesem Datensatz in Übereinstimmung mit der aktuellen Drehzahl, Last usw. eingestellt. Es handelt sich bei dieser Anordnung nicht um eine Regelung, sondern um eine Steuerung, die in ihrer Funktionsfähigkeit an besondere Zapfpistolen der Tankstelle gebunden ist.

Aus der DE-OS 31 16 593 ist eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches bekannt. Bei dieser Anordnung ist ein Speicher für ein Basiskennfeld vorgesehen, dessen Inhalt durch Versuchsmessungen an einigen Prüfexemplaren bestimmt wird. Wenn das mit der Vorrichtung ausgerüstete Kraftfahrzeug zum ersten Mal tankt, so werden für jeden der Betriebsparameter Korrekturgrößen aus der Abweichung zum Inhalt des Basiskennfeldes gebildet, die abgespeichert werden. Treten die zum abgespeicherten Wert gehörenden Betriebsparameter erneut auf, so wird der Korrekturwert herangezogen. Dadurch, daß bei der bekannten Anordnung die Schrittweite beim Heranregeln an die Klopfgrenze konstant ist, tritt der Fall auf, daß bis zu einem ganzen Iterationsschritt in den Bereich klopfender Verbrennung hineingeregelt wird. Darüber hinaus dauert es eine ganze Zeit lang, bis der Optimalwert erreicht ist. Wenn sich der Betriebszustand des Motors während des Regelvorgangs ändert, so wird der Optimalwert überhaupt nicht erreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß ein schnelleres und gleichzeitig genaueres Einstellen des optimalen Zündzeitpunktes erfolgt, als dies bisher der Fall war.

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

Hierbei dreht es sich also insbesondere darum, daß die Schrittweite beim Regeln zunächst groß gewählt wird und danach eine Feinabstimmung erfolgt. Wenn die Feinabstimmung nach einer definierten Dauer bzw. Anzahl von Schritten noch nicht zum Erfolg geführt hat, so wird wieder auf Grobabstimmung übergegangen. Dadurch kann eine schnelle Regelung und zwar sowohl im Sinne einer Vor- als auch im Sinne einer Nachstellung des Zündzeitpunktes vorgenommen werden. Darüber hinaus kann die Schrittfrequenz konstant bleiben, was die Ausbildung des Regelkreises vereinfacht. Schließlich ist es möglich, den Optimalwert wirklich zu erreichen, ohne daß bei Erreichen des Optimalwertes ein großer Rückschritt erfolgt.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich aus dem Unteranspruch.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Abbildungen näher erläutert. Hierbei zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Regelanordnung,

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. 5 bis 7b Flußdiagramme der Arbeitsweise der Anordnung und

Fig. 8a und 8b Darstellungen eines Nachstellkoeffizienten und einer Vorstellbestimmungszeitdauer.

Gemäß Fig. 1 sind ein Ansaugluftdruck (oder -mengen)fühler 1, ein Motordrehzahlfühler 4, wie z. B. ein Kurbelwinkelfühler, und ein Klopffühler 7 vorgesehen, um die Motorbetriebszustände festzustellen. Das Ausgangssignal des Fühlers 1 wird an einen A/D-Wandler 3 über einen Puffer 2 angelegt. Das Ausgangssignal des Fühlers 4 wird an einen Unterbrechungsverarbeitungskreis 6 über einen Puffer 5 angelegt. Das Ausgangssignal des Klopffühlers 7 wird an einen Komparator 12 über ein 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 ein Motorklopfen mit einem höheren Pegel als ein vorbestimmter Wert auftritt. Die Ausgangssignale des A/D-Wandlers 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, ein RAM 16, ein ROM 17 und einen Ausgabeport 14. Der Ausgang des Mikroprozessors 18 ist mit der Zündzeitpunktregelvorrichtung 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. 5 zeigt die Arbeitsweise der Regelanordnung in einer Zusammenfassung. Die Arbeitsweise wird in eine Grobkorrektur und eine Feinkorrektur aufgeteilt. Im Schritt 30 wird abgefragt, ob eine Grobkorrektur ausgeführt worden ist, d. h. ob ein Ende-Marke RCMP gesetzt worden ist. In Übereinstimmung mit der Antwort wird die Grobkorrektur oder die Feinkorrektur in einer Grobkorrektursubroutine 31 oder einer Feinkorrektursubroutine 32 ausgeführt. Im Schritt 33 wird ein tatsächlicher Zündzeitpunkt SRKreal berechnet. Bei der Anordnung wird die Feinkorrektursubroutine 32 so ausgelegt, daß sich die Korrekturgröße dann stark ändert, wenn eine große Störung auftritt. Im Schritt 34 wird demgemäß abgefragt, ob die neue Korrekturgröße größer als ein vorbestimmter Wert ist. Wenn die Korrekturgröße größer als der eingestellte Wert ist, wird die Ende-Marke RCMP im Schritt 35 zurückgesetzt. Der stark vom Optimalwert abweichende Zündzeitpunkt wird somit in großem Maße bei der Grobkorrektursubroutine im nächsten Programmdurchlauf korrigiert.

Die Arbeitsweise der Anordnung wird nachfolgend im einzelnen beschrieben.

Die Grobkorrektur ist ein Vorgang, um einen Grundzündzeitpunkt SPKbs zu erhalten, der in einem Grundzündzeitpunkteinstellkreis 71 berechnet wird, siehe Fig. 2. Fig. 6 zeigt die Arbeitsweise der Grobkorrektur. Im Schritt 37 werden die Motordrehzahl und der Ansaugluftdruck auf der Grundlage von Ausgangssignalen der Fühler 1 und 4 berechnet. Danach werden im Schritt 38 ein erster maximaler Zündzeitpunkt MAPSTD und ein zweiter maximaler Zündzeitpunkt MBT aus den Tabellen 38a und 38b (Fig. 3a, 3b) im 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 einem Benzin mit niedriger Oktanzahl, ohne daß Klopfen auftritt, der zweite maximale Zündzeitpunkt ist ein maximaler Zeitpunkt zum Erzeugen eines maximalen Drehmoments mit einem Benzin mit 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 und der Zustand wird beim Schritt 39 abgefragt. Wenn die Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten maximalen Zündzeitpunkt, die aus den Tabellen 38a und 38b ausgelesen werden, größer als ein vorbestimmter Grad, beispielsweise 5°, ist, wird die Aktualisierung ausgeführt. Das Programm geht dann zum Schritt 40 in dem abgefragt wird, ob Klopfen während des Programms aufgetreten ist. Wenn das Auftreten von Klopfen festgestellt wird, geht das Programm zum Schritt 41, wenn nicht, zum Schritt 42. Im Schritt 41 wird der Koeffizient K um eine Korrekturgröße Δ K (Δ K = K/2) verringert und der Rest K-Δ K wird im 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 im einzelnen 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 42 wird abgefragt, 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 43 vergrößert.

Nach dem Aktualisieren des Koeffizienten
K im Schritt 41 oder 43 wird im Schritt 44 abgefragt, ob die Grobkorrektur 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 eine Ende-Marke RCMP im Schritt 45 gesetzt. Wenn nicht, wird die Marke im Schritt 46 zurückgesetzt. Andererseits werden die gesamte Korrekturgröße SPKprt und die Anzahl der Korrekturen NUM des Zündzeitpunkts in einer Zündzeitpunktkorrigiergrößentabelle 73 und einer Tabelle 74 (Fig. 2) für die Anzahl der Korrekturen gespeichert. Im Schritt 47 wird ein Grundzündzeitpunkt SPKbs nach der folgenden Formel berechnet:

SPKbs = MAPSTD + K × Δ MAPMBT, (1)

worin gilt Δ MAPMBT = MBT - MAPSTD.

Entsprechend dem Grundzündzeitpunkt wird der Motor 72 (Fig. 2) beschrieben. 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, so 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. 7a und 7b wird im Schritt 52 abgefragt, ob sich der Motorbetrieb in einem Bereich befindet, der zum Korrigieren des Grundzündzeitpunkt SPKbs geeignet ist. Wenn sich der Motorbetrieb in diesem Bereich befindet, werden die Korrekturgröße SPKprt und die Anzahl der Korrekturen NUM aus den Tabellen 73 und 74 im Schritt 53 ausgelesen. Dann wird im Schritt 54 ein Nachstellkoeffizient LN zum Nachstellen der Größe RET aus einer Nachstellkoeffiziententabelle 75 (Fig. 2) der Fig. 8a in Übereinstimmung mit der Anzahl der Korrekturen NUM ausgelesen, eine Vorstellbestimmungszeitdauer ADJ wird aus einer Vorstellbestimmungszeitdauertabelle 76 (Fig. 2) der Fig. 8b in Übereinstimmung mit der Anzahl der Korrekturen NUM ausgelesen. Daraufhin geht das Programm zum Schritt 55, in dem abgefragt wird, ob Klopfen während des Programms aufgetreten ist. Wenn das Auftreten von Klopfen festgestellt wird, geht das Programm zum Schritt 56, wenn nicht, zum Schritt 59. Im Schritt 56 werden die Intensität des Klopfens und das Intervall des Klopfens in einem Berechnungskreis 78 (Fig. 2) berechnet. Dann wird eine Nachstellgröße KNK aus einer Nachstellgrößentabelle 79 in Übereinstimmung mit der Intensität und dem Intervall des Klopfens ausgelesen. Im Schritt 57 wird eine tatsächliche Nachstellgröße RETreal durch Multiplizieren der Nachstellgröße KNK und des Nachstellkoeffizienten LN berechnet: RETreal = KNK × LN. Danach geht das Programm zum Schritt 58, in dem die in der Tabelle 73 gespeicherte Korrekturgröße SPKprt von der tatsächlichen Nachstellgröße RETreal subtrahiert wird, um eine neue Korrekturgröße SPKprtr zu erhalten, die in der Tabelle 73 gespeichert wird.

Andererseits wird im Schritt 59 bestimmt, ob Klopfen in der Vorstellbestimmungszeitdauer ADJ aufgetreten ist, was im Komparator 80 in Fig. 2 ausgeführt wird. Wenn Klopfen in der Zeitdauer nicht aufgetreten ist, geht das Programm zum Schritt 60, 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 81 in Fig. 2 ausgeführt wird, wobei die neue Korrekturgröße in der Tabelle 73 gespeichert wird. Danach wird im Schritt 61 abgefragt, 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 73 im Schritt 63 gespeichert. Wenn diese größer als der Grenzwert ist, wird der Wert von MBT-SPKbs als neue Korrekturgröße im Schritt 63 verwendet und in der Tabelle 73 gespeichert.

Wenn starkes Klopfen bei einer großen Abweichung auftritt, steigt die im Schritt 57 erhaltene Nachstellgröße RETreal stark an. Die neue Korrekturgröße SPKprtr, die im Schritt 58 erhalten wird, steigt somit an. Wenn die Größe SPKprtr größer als der oben erwähnte vorbestimmte Wert ist, wird Ende-Marke RCMP im Schritt 35 (Fig. 5) zurückgesetzt. Der nächste Programmdurchlauf wird demgemäß in der Grobkorrektursubroutine 31 ausgeführt, um den Koeffizienten K so zu korrigieren, daß die Abweichung des Zündzeitpunkts stark konvergiert. Auf diese Weise wird der Zündzeitpunkt schnell auf einen neuen gewünschten Wert konvergiert.

Wenn andererseits ein gewünschter Zündzeitpunkt sich in großem Umfange in Vorstellrichtung durch eine große Störung bewegt, wird die Vorstellgröße ADV zur Korrekturgröße SPKprt mehrere Male im Schritt 60 addiert. Die neue Korrekturgröße SPKprta wird demgemäß groß. Wenn die Größe höher als der eingestellte Wert ist, wird der Grobkorrekturvorgang ausgeführt, wie oben beschrieben wurde.

Claims

1. Anordnung zum Regeln des Zündzeitpunktes einer Brennkraftmaschine, mit einem Mikroprozessor (18), einer Zündzeitpunkt-Einstellvorrichtung (21), mit Fühleinrichtungen (1, 4) zum Abtasten der Betriebszustände der Maschine und zum Erzeugen von Motorbetriebszustandssignalen, mit einem Klopffühler (7) zum Abtasten von Motorklopfen und zum Erzeugen eines Klopfsignales, und mit Korrektureinrichtungen zum Annähern des Zündzeitpunktes in definierten Schritten an einen, durch die Klopfgrenze bestimmten Optimalwert, dadurch gekennzeichnet,
daß die Korrektureinrichtungen Grobkorrektureinrichtungen (31) umfassen, welche auf ein Startsignal, die Motorbetriebszustandssignale und das Klopfsignal hin den Zündzeitpunkt in großen vorbestimmten Schrittweiten in Richtung auf den angestrebten Zündzeitpunkt korrigieren und eine ENDE-Marke (RCMP) setzen, wenn die Grobkorrektur durchgeführt wurde,
daß die Korrekturmittel weiterhin Feinkorrekturmittel (32) umfassen, die auf die ENDE-Marke (RCMP), das Motorbetriebszustandssignal und das Klopfsignal hin eine Feinkorrektur mit kleineren vorbestimmten Schrittweiten durchführen, und
daß Bestimmungseinrichtungen (34) vorgesehen sind, welche die Veränderung der Korrekturgröße im Feinkorrekturzustand überwachen und dann ein Startsignal zum erneuten Starten der Grobkorrektur abgeben, wenn die Korrekturgröße einen vorbestimmten Wert überschreitet, so daß dann die Feinkorrektur abgebrochen und die Grobkorrektur erneut gestartet wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinkorrekturmittel (32) derart ausgebildet sind, daß die Intensität des Klopfens und die Zeitdauer, während derer kein Klopfen auftritt, bei der Veränderung der Korrekturgröße einfließen.