DE3819395A1

DE3819395A1 - System zur steuerung des zuendzeitpunktes eines verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE3819395A1
Application number: DE3819395A
Authority: DE
Inventors: Mitsuo Nakamura
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1987-06-08
Filing date: 1988-06-07
Publication date: 1988-12-22
Also published as: GB2205608A; US4844027A; JPS63306283A; GB8813474D0; DE3819395C2; GB2205608B; JP2731905B2

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Steuerung des Zündzeitpunk tes eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeug motors, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus dem japanischen Patent mit der Offenlegungsnummer 61-1 57 771 (US 6 20 518) ist ein System bekannt, dessen Wirkungsweise in eine Grob- und in eine Feinkorrektur unterteilt ist. Bei der Grob korrektur wird ein Koeffizient zum Korrigieren eines Basiszünd zeitpunktes hergeleitet, um den Basiszündzeitpunkt auf einen ge wünschten Zündzeitpunkt anzunähern. Bei der Feinkorrektur wird eine Korrekturgröße für den Zündzeitpunkt über einen Lernvorgang in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und dem Einlaßluftdruck hergeleitet. Auf diese Weise wird der Basiszündzeitpunkt über die Korrekturgröße weiter korrigiert. Wenn die Korrekturgröße bei der Feinkorrektur einen vorbestimmten Grenzwert über schreitet, so geht der Prozess wieder in eine Grobkorrektur über, so daß der Koeffizient zur Annäherung des Basisein spritzzeitpunktes auf den gewünschten Zeitpunkt korrigiert wird.

Der Korrekturkoeffizient wird jedoch nur dann korrigiert, wenn das Fahrzeug unter einer vorbestimmten Fahrbedingung für die Grobkorrektur betrieben wird. Wenn das Fahrzeug sich somit außerhalb dieses Bereiches befindet, so kann der Korrekturkoeffizient nicht festgestellt werden, so daß die Grobkorrekturroutine nicht vollständig durchgeführt wird. Wenn darum unter solchen Bedingungen Klopfen auftritt, so kann dies von dem Steuerungssystem nicht verhindert werden.

Wenn darüber hinaus die Grobkorrektur nicht vorgenommen wird, da das Fahrzeug nicht unter den geeigneten Bedingun gen für eine Grobkorrektur betrieben wird, z.B. beim kon tinuierlichen Bergauffahren, oder weil der Korrekturkoeffi zient auf einen Anfangswert aufgrund von Störungen, wie z.B. Rauschen zurückkehrt, so schreitet der Prozess nicht zur Feinkorrektur fort. Auf diese Weise kann der Zündzeit punkt nicht hinreichend korrigiert werden, um dadurch ein Klopfen zu verhindern.

Ausgehend vom oben genannten Stand der Technik, ist es Auf gabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuerungssystem der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß eine korrekte Einstellung des Zündzeitpunktes unter allen Fahr bedingungen erfolgt. Insbesondere dreht es sich also darum, daß man den Prozess der Feinkorrektur dann einleitet, wenn die Grobkorrektur nicht innerhalb einer bestimmten Periode vollendet wurde, so daß dann der Zündzeitpunkt auf einen gewünschten Wert korrigiert werden kann.

Es wird somit ein System zur Steuerung des Zündzeitpunktes eines Brennkraftmotors vorgeschlagen, das eine Zündzeit punktsteuerungsanordnung umfaßt, wobei ein Klopffühler zum Abtasten des Motorklopfens und zum Abgeben eines Klopfsig nales, Abtastmittel zum Abtasten der Betriebsbedingungen des Motors und zum Abgeben eines Motorbetriebsbedingungs signales vorgesehen sind. Eine Tabelle ist vorgesehen, um ein Anfangs-Zündzeitpunktsmuster zu speichern. Grobkorrek turmittel sind vorgesehen, die auf das Klopfsignal und das Maschinenbetriebsbedingungssignal einen Anfangszündzeit punkt korrigieren, der aus der Tabelle hergeleitet wurde und zwar mit einer Grobkorrekturgröße, die einen Koeffi zienten umschließt und dadurch ein Basiszündzeitpunktsig nal zu generieren. Feinkorrekturmittel sind vorgesehen, die auf das Klopfsignal hin den Basiszündzeitpunkt mit ei ner Feinkorrekturgröße korrigieren, um so einen tatsäch lichen Zündzeitpunkt zu erzeugen, wenn die Grobkorrektur größe einen vorbestimmten Betrag annimmt.

Das System umfaßt erste Detektormittel zum Abtasten einer abgelaufenen Zeit vom Beginn der Grobkorrektur und zum Ab geben eines ersten Änderungssignales, wenn eine vorbestimm te Zeit während des Grobkorrekturvorganges abgelaufen ist, wobei erste Mittel vorgesehen sind, die auf das erste Än derungssignal hin die Grobkorrektur beenden und die Fein korrektur einleiten.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt das System weiterhin zweite Detektormittel zum Abtasten der Feinkorrekturgröße und zum Abgeben eines zweiten Ände rungssignales dann, wenn die Feinkorrekturgröße einen vor bestimmten Betrag überschreitet. Zweite Mittel sind vorge sehen, die auf das zweite Änderungssignal hin die Feinkor rektur abbrechen und die Grobkorrektur einleiten.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung be vorzugter Ausführungsformen der Erfindung, die im folgen den anhand von Abbildungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungs form eines Steuerungssystems gemäß der vorlie genden Erfindung;

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Hauptabschnittes des Steuerungssystems;

Fig. 3a und 3b Tabellen zum Speichern einer Vielzahl von Zünd zeitpunkten;

Fig. 4 den Bereich eines Koeffizienten K; und

Fig. 5 und 6 Flußdiagramme zur Erläuterung des erfindungs gemäßen Verfahrens.

Wie aus obigem bereits hervorgeht, handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung nicht ausschließlich um eine gegenständlich aufgebaute Vorrichtung, sondern um ein Ge samtsystem, also auch um ein Verfahren, wie man den Zünd zeitpunkt eines Verbrennungsmotors optimal steuern kann.

Wie in Fig. 1 gezeigt, sind ein Fühler 1 für den Einlaß luftdruck (oder die Einlaßluftmenge), ein Motordrehzahl sensor 4, wie z.B. ein Kurbelwellenwinkelfühler, und ein Klopffühler 7 vorgesehen, um die Motorbetriebsbedingungen abzutasten. Der Ausgang des Fühlers 1 wird an einen A/D- Wandler 3 über einen Puffer 2 geführt. Der Ausgang des Fühlers 4 ist über einen Puffer 5 an einen Interrupt-Ver arbeitungskreis 6 angeschlossen. Der Ausgang des Klopf fühlers 7 ist über ein Filter 8 und einen Verstärker 9 an einen Komparator 12 geführt und liegt weiterhin am Kompa rator 12 über einen Gleichrichter 10 und einen Verstärker 11. Der Komparator 12 vergleicht die beiden Eingänge und gibt dann ein Ausgangssignal, wenn das Klopfen des Motors einen Pegel aufweist, der oberhalb eines vorbestimmten generier ten Wertes liegt. Die Ausgangssignale des A/D-Wandlers 3, der Schaltung 6 und des Komparators 12 werden über eine Eingangsschaltung 13 einem Mikroprozessor 18 zugeführt. Der Mikroprozessor 18 umfaßt eine CPU 15, ein RAM 16, ein ROM 17 und einen Ausgang 14, die miteinander über einen Datenbus verbunden sind.

Der Ausgang des Mikroprozessors 18 ist über einen Treiber 19 auf eine Zündzeitpunktssteuerung 21 geführt, um so den Zündzeitpunkt in Übereinstimmung mit Maschinenbetriebsbe dingungen einzustellen, die von den Fühlern 1, 4 und 7 abgetastet werden.

Fig. 5 erläutert die Funktion des Steuerungssystems. Die Steuerung wird in eine Grob- und in eine Feinkorrektur un terteilt. In einem Schritt 30 wird festgestellt, ob eine Grobkorrektur durchgeführt wurde (wenn eine Grobkorrektur beendigungsmarke RCMP gesetzt ist). In Übereinstimmung mit dieser Entscheidung wird im Schritt 31 oder 32 entwe der eine Grobkorrektur oder eine Feinkorrektur durchge führt. Nachdem die Feinkorrektur im Schritt 33 durchge führt wurde, wird festgestellt, ob die Größe der Feinkor rektur oberhalb eines bestimmten Grenzwertes liegt. Wenn die Größe diesen Wert überschreitet, so kehrt das Programm in einem Schritt 34 zu einer Unterroutine für die Grob korrektur im nächsten Programm zurück. In einem Schritt 35 wird der tatsächliche Zündzeitpunkt SPK _real berechnet.

Die Grobkorrektur ist ein Prozess, um einen Basiszündzeit punkt SPK _bs zu erhalten, der in einem Basiszündzeitpunkt- Einstellkreis 71 berechnet wird (siehe Fig. 2). Fig. 6 zeigt den Vorgang der Grobkorrektur. In einem Schritt 37 werden die Motordrehzahl und der Einlaßluftdruck, basierend auf Ausgangsignalen der Fühler 1 und 4 berechnet. Darauf hin wird in einem Schritt 38 ein erster Maximalzündzeit punkt MAPSTD als Anfangszündzeitpunkt und ein zweiter Maxi malzündzeitpunkt MBT aus Tabellen 38 a und 38 b (Fig. 3a, 3b) im ROM 17 ausgelesen und zwar in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl und dem Einlaßluftdruck. Der erste Maximalzündzeitpunkt ist der Maximalzündzeitpunkt zum Ab geben eines Maximaldrehmomentes mit Brennstoff niedriger Oktanzahl und zwar ohne daß dabei Klopfen auftritt. Der zweite Maximalzündzeitpunkt ist ein Maximalzündzeitpunkt zum Erzeugen eines Maximaldrehmomentes mit Brennstoff höhe rer Oktanzahl, ohne daß Klopfen auftritt.

In dem erfindungsgemäßen System ist ein Koeffizient K zum Korrigieren des Zündzeitpunktes vorgesehen. Der Wert des Koeffizienten K wird anfänglich auf einen Wert zwischen Null und Eins gesetzt, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist.

Der Koeffizient K ist im RAM 16 gespeichert und wird in Übereinstimmung mit Maschinenbetriebsdaten auf den neuesten Stand gebracht, um so den Zündzeitpunkt grob auf den ge wünschten Wert des Zündzeitpunktes zu korrigieren. Das updating wird unter einer vorbestimmten Bedingung durch geführt, die in einem Schritt 39 festgestellt wird. Wenn die Differenz zwischen dem ersten und zweiten Maximalzünd zeitpunkt, die aus den Tabellen 38 a und 38 b (Fig. 3a, 3b) ausgelesen wird, größer ist als ein vorbestimmter Grad, z.B. 5°, so wird ein updating durchgeführt. Das Pro gramm geht insbesondere zu einem Schritt 40 weiter, in dem festgestellt wird, ob Klopfen während des Programmablaufes aufgetreten ist. Wenn Klopfen festgestellt wurde, so schrei tet das Programm zu einem Schritt 41 fort, wenn nicht, zu einem Schritt 42. Im Schritt 41 wird der Koeffizient K um eine Korrekturgröße Δ K (Δ K = K/2) vermindert, der Rest K-Δ K wird im RAM 16 als neuer Koeffizient für das nächste updating gespeichert. Dementsprechend ist die Korrektur größe Δ K beim nächsten updating (K-Δ K)/2. Die Korrek turgröße ist also eine Hälfte des Korrekturkoeffizienten K beim updating. Genauer gesagt, wenn der Anfangskoeffi zient gleich 1/2 ist, so wird die Korrekturgröße 1/4; wenn der Anfangskoeffizient Null oder Eins ist, wird die Kor rekturgröße 1/2, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist.

Im Schritt 42 wird festgestellt, ob der Motor während ei ner vorbestimmten Zeitdauer ohne Klopfen lief. Wenn während der vorbestimmten Zeitdauer kein Klopfen aufgetreten ist, so wird der Koeffizient K im Schritt 43 um die Korrektur größe Δ K vergrößert.

Nach dem updating des Koeffizienten K im Schritt 41 oder 43 wird im Schritt 44 festgestellt, ob eine Grobkorrektur beendet wurde oder nicht. Wie aus obigem hervorgeht, nimmt die Korrekturgröße Δ K mit steigender Anzahl der vorgenom menen Korrekturen ab. Wenn bei dem System die Korrektur größe einen vorbestimmten kleinen Betrag erreicht, ist die Grobkorrektur beendet. Wenn demzufolge die Korrekturgröße Δ K den vorbestimmten Wert erreicht hat, wird im Schritt 45 die Grobkorrektur-Beendigungsmarke RCMP gesetzt.

Wenn die Korrekturgröße Δ K größer als ein vorbestimmter Wert ist, das ist dann, wenn die Grobkorrektur nicht be endet wurde, schreitet das Programm zu einem Schritt 46 fort, in welchem festgestellt wird, ob die Motordrehzahl oberhalb der Leerlaufdrehzahl liegt. Wenn festgestellt wird, daß sich der Motor nicht im Leerlauf befindet, so schreitet das Programm zu einem Schritt 47 fort. Im Schritt 47 wird festgestellt, ob eine vorbestimmte Zeit abgelaufen ist, nachdem das Programm in die Grobkorrekturunterroutine gegangen ist. Wenn die vorbestimmte Zeit abgelaufen ist, so schreitet das Programm zum Schritt 45 weiter und stellt dadurch fest, daß die Grobkorrektur beendet wurde. Wenn sich der Motor im Leerlauf befindet oder die vorbestimm te Zeit noch nicht abgelaufen ist, so wird die Marke im Schritt 48 zurückgesetzt. Die gesamte Korrekturgröße SPK _prt und die Anzahl von Korrekturen NUM des Zündzeitpunk tes werden in einer Zündzeitpunktskorrekturgrößentabelle 73 und einer Tabelle 74 (Fig. 2) für die Anzahl der Kor rekturen gespeichert. In einem Schritt 49 wird ein tat sächlicher Zündzeitpunkt SPK _real über die folgende For mel berechnet:

SPK _real = MAPSTD + K × Δ MAPMBT + SPK _prt (1)

worin

Δ MAPMBT = MBT - MAPSTD.

Der Basiszündzeitpunkt wird dem Motor 72 (Fig. 2) zugeführt, um diesen mit dem Zündzeitpunkt zu betreiben. Der Koeffizient K wird im RAM 16 gespeichert. Wenn die Grobkorrektur nicht beendet wurde, so wird der Koeffizient K im nächsten Programm auf den neuesten Stand gebracht, so daß der Zündzeitpunkt grob auf den gewünschten Zündzeitpunkt konvergiert, wie dies oben beschrieben wurde. Es ist klar, daß dann, wenn der Anfangskoeffizient K = 0 ist, der tatsächliche Zündzeitpunkt SPK _real, der aus der Formel (1) errechnet wurde, gleich dem maximalen Zündzeitpunkt MAPSTD aus dem ersten Programm ist. Der tatsächliche Zündzeitpunkt SPK _real, der über die Grobkorrektur erhalten wurde, wird weiterhin durch einen Feinkorrekturvorgang korrigiert, wie er im folgenden unter Bezug auf Fig. 2 beschrieben wird.

Die Korrekturgröße SPK _prt zum Korrigieren des tatsächlichen Zündzeitpunktes SPK _real und die Anzahl von Korrekturen NUM werden in den Tabellen 73 und 74 gespeichert. Ein Zurückstellkoeffizient (für Spätzündung) LN wird in der Verzögerungskoeffiziententabelle 75 gespeichert, eine Vorverlegungsperiode ADJ wird in einer Vorverlegungseinstelltabelle 76 gespeichert und in Übereinstimmung mit der Anzahl der vorgenommenen Korrekturen NUM nachgeschlagen. Die Intensität des Klopfens und das Intervall des Auftretens von Klopfen werden in einer Rechenschaltung 78 in Übereinstimmung mit einem Signal aus dem Klopffühler 7 berechnet. Eine Verzögerungsgröße KNK wird in einer Verzögerungsgrößentabelle 79 gespeichert und in Übereinstimmung mit der Klopfintensität wieder ausgelesen. Eine Real- Verzögerungsgröße RET _real wird durch Multiplikation der Verzögerungsgröße KNK mit dem Verzögerungskoeffizienten LN berechnet (RET _real = KNK × LN). Die Korrekturgröße SPK _prt, die in der Tabelle 73 gespeichert ist, wird von der Real-Verzögerungsgröße RET _real subtrahiert, um so eine neue Korrekturgröße SPK _prt zu erhalten, die in der Tabelle 73 gespeichert ist. Die neue Korrekturgröße wird zum Basiszündzeitpunkt SPK _bs addiert, um so einen tatsächlichen Zündzeitpunkt SPK _real zu erzeugen, welcher der Maschine 72 zur Steuerung zugeführt wird.

Ein Komparator 80 ist vorgesehen, um ein korrigiertes Sig nal abzugeben, das einem Vorverlegungsgrößeneinstellkreis in Übereinstimmung mit einem Vergleich zugeführt wird, der zwischen dem Intervall von Klopfen und der Vorverstel lungsperiode ADJ stattfindet. Wenn kein Klopfen auftritt, wird eine Vorverlegungs (Frühzündung) -größe ADV eines kon stanten geringen Betrages in dem Vorverlegungsgrößenein stellkreis 81 in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Kom parators 80 erhalten und zur Korrekturgröße SPK _prt ad diert, um so eine neue Korrekturgröße SPK _prt zu erhalten, die in der Tabelle 73 gespeichert wird.

Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, daß die vorlie gende Erfindung ein System bzw. ein Verfahren aufzeigt, durch das der Zündzeitpunkt in Übereinstimmung mit Klopfen mittels einer Feinkorrekturoperation korrigiert werden kann, da die Grobkorrektur in die Feinkorrektur nach Ab lauf einer vorbestimmten Zeitperiode übergeht.

Claims

1. System zur Steuerung des Zündzeitpunktes eines Verbrennungs motors mit einer Zündzeitpunktssteuerung (21), wobei das System umfaßt:
einen Klopffühler (7) zum Abtasten von Motorklopfen und zum Abgeben eines Klopfsignales,
Fühlermittel (1, 4) zum Abtasten der Motorbetriebsdaten und zum Abgeben eines Motorbetriebsbedingungssignales,
eine Tabelle (38 a, 38 b) zum Speichern von Anfangszündzeit punkten,
Grobkorrekturmittel, die auf das Klopfsignal und das Motorbetriebsbedingungssignal hin den Anfangszündzeit punkt korrigieren, der aus der Tabelle ausgelesen wurde und zwar mit einer Grobkorrekturgröße, die einen Koeffi zienten umfaßt und um dadurch einen Basiszündzeitpunkt abzugeben, wobei Feinkorrekturmittel vorgesehen sind, die auf das Klopfsignal hin den Basiszündzeitpunkt mit einer Feinkorrekturgröße korrigieren, um so einen tat sächlichen Zündzeitpunkt festzulegen, wenn die Grobkor rekturgröße einen vorbestimmten Wert angenommen hat, gekennzeichnet durch erste Detektormittel (47) zum Feststellen der abgelaufe nen Zeit seit Beginn der Grobkorrektur und zum Abgeben eines ersten Anderungssignales dann, wenn eine vorbe stimmte Zeit während der Grobkorrektur abgelaufen ist und durch erste Mittel (30), die auf das erste Änderungssignal hin die Grobkorrektur abbrechen und die Feinkorrektur ein leiten.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zweite Detektormittel (33) vorgesehen sind, um die Feinkorrekturgröße abzutasten und ein zweites Änderungs signal dann abzugeben, wenn die Feinkorrekturgröße einen vorbestimmten Wert übersteigt, und daß zweite Mittel (34) vorgesehen sind, um auf das zweite Änderungssignal hin die Feinkorrektur abzubrechen und eine Grobkorrektur ein zuleiten.