DE3887592T2

DE3887592T2 - Steuerungsanlage für eine innere Brennkraftmaschine.

Info

Publication number: DE3887592T2
Application number: DE3887592T
Authority: DE
Inventors: Toru Hashimoto; Mamoru Sugiura; Akira Takahashi
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1987-08-05
Filing date: 1988-08-05
Publication date: 1994-08-18
Anticipated expiration: 2008-08-06
Also published as: EP0302735A2; KR890004063A; DE3887592D1; AU2026488A; AU599256B2; EP0302735A3; KR930000005B1; EP0302735B1; US4913117A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung einer Brennkraftmaschine und insbesondere auf eine Brennkraftmaschine, die in der Lage ist, das Luft/Brennstoffgemisch für Brennstoffe mit unterschiedlichen Eigenschaften zu steuern.
In einigen Fällen können die Eigenschaften von Brennstoffen, die in Brennkraftmaschinen Verwendung finden, an unterschiedlichen Orten oder in unterschiedlichen Ländern variieren und von der Jahreszeit abhängen. In den Ländern, in denen verbleites Benzin durch bleifreies Benzin ersetzt wurde, besteht ein Bedarf zur Verwendung verschiedener Brennstoffe mit unterschiedlichen Oktanzahlen. In Motoren, die an die Verwendung niederoktaniger Brennstoffe angepaßt sind, ist der Zündzeitpunkt so eingestellt, daß er dazu neigt, verzögert zu werden. Wenn Brennstoff mit hochoktanigem Gehalt in diesen Motoren verwendet wird, kann er deshalb sein eigenes Potential bezüglich der Motorleistung nicht erbringen. Bei Motoren, die an die Verwendung von hochoktanigem Brennstoff angepaßt sind, ist der Zündzeitpunkt andererseits so eingestellt, daß er zur Vorverlegung neigt. Falls ein niederoktaniger Brennstoff in diesen Motoren verwendet wird, werden die Motoren daher möglicherweise klopfen und Schaden nehmen.
Um derartige unangenehme Situationen zu vermeiden, wurde eine Anordnung zur Zündzeitpunktsteuerung (Klopfsteuerung) konventioneller Weise für den verwendeten Brennstoff verwendet, bei dem ein Oktanzahl- Wählschalter vorgesehen ist, der verstellbar entsprechend der Oktanzahl des verwendeten Brennstoffs ist. Durch Verstellung dieses Schalters wird eine Basiszündzeitpunktmappe ausgewählt entsprechend der Oktanzahl des verwendeten Brennstoffs. Auch wird ein Klopfsensor an dem Motor angebracht, wobei das Verzögerungsmaß im Einklang mit einem Klopfgrad festgelegt wird. Demgemäß wird ein neuer Zündzeitpunkt, auf der Basis eines von der Basiszündzeitpunktmappe abgelesenen Wertes berechnet, entsprechend dem Verzögerungsmaß korrigiert, so daß er für den verwendeten Brennstoff geeignet ist.
Wird jedoch niederoktaniger Brennstoff verwendet, kann nicht verhindert werden, daß Abgase ihre Temperatur so weit erhöhen, daß die Komponenten des Auspuffsystems durch bloße Verzögerung des Zündzeitpunkts Schaden nehmen. Um diesen Nachteil zu eliminieren, kann der Oktanzahl- Wählschalter, der verstellbar ist entsprechend der Oktanzahl des verwendeten Brennstoffs, auch für die Auswahl einer Basiseinspritzmengenmappe verwendet werden. In diesem Fall wird die Basiseinspritzmengenmappe ausgewählt entsprechend der Oktanzahl des verwendeten Brennstoffs, so daß eine Basiseinspritzmenge auf Werte abgeglichen wird entsprechend den fetten und mageren Anteilen für niederoktanige bzw. hochoktanige Brennstoffe.
Wenn jedoch der Oktanzahl-Auswahlschalter manuell betätigt wird, um die Basiszündzeitpunktmappe und die Basiseinspritzmengenmappe auszuwählen, ist er der Gefahr falscher oder fehlender Bedienung ausgesetzt. Ist beispielsweise der Auswahlschalter auf die Niederoktanseite gesetzt wegen der Fehlannahme, daß ein niederoktaniger Brennstoff verwendet wird, wird der Zündzeitpunkt graduell zur Vorverlegungs-(Blei)- Seite durch die Klopfsteuerung geschaltet. Schließlich ist der Zündzeitpunkt auf einen Punkt vorverlegt, kurz bevor Klopfen durch den Klopfsensor detektiert wird. In diesem Fall wird das Luft/Brennstoffverhältnis auf die fette Seite gesetzt, um dem niederoktanigen Brennstoff zu entsprechen, der manuell ausgewählt wurde, so daß der Motor keinen Schaden nehmen kann. Wenn der Oktanzahl-Auswahlschalter im Gegensatz dazu auf die Hochoktanseite geschaltet wird unter der Fehlannahme, daß ein hochoktaniger Brennstoff verwendet wird, wird der Zündzeitpunkt graduell durch die Klopfkontrolle verzögert. Schließlich wird der Zündzeitpunkt auf einen Zeitpunkt verzögert, bei dem Klopfen nicht durch den Klopfsensor detektiert werden kann. In diesem Fall ist das Luft/Brennstoffgemisch auf die magere Seite gesetzt, um dem hochoktanigen Brennstoff zu entsprechen, der manuell ausgewählt wurde, so daß Abgase ihre Temperatur erhöhen können und dadurch die Komponenten der Auspuffanlage beschädigen. Insbesondere während Dauerbetrieb bei hoher Geschwindigkeit und hoher Last ist die Möglichkeit derartigen Schadens hoch.
GB-A-2 169 957 offenbart ein System zur Steuerung des Zündzeitpunkts einer Brennkraftmaschine, bei dem zwei Zündzeitpunkte (einer für hochoktanigen Brennstoff und einer für niederoktanigen Brennstoff) aus Suchtabellen festgelegt werden entsprechend der Motordrehzahl und dem Einlaßluftdruck. Der tatsächliche Zündzeitpunkt ist ein gewichteter Mittelwert der beiden aufgefundenen Zeitpunkte. Der Wichtungsfaktor wird eingestellt, um die Zündung vorzuverlegen oder zu verzögern, je nachdem, ob Klopfen detektiert wird oder nicht, wobei die Einstellungen fortschreitend kleiner werden, bis der Einstellprozeß beendet ist.
EP-A-0 138 495, auf der der Oberbegriff des Anspruchs 1 basiert, offenbart eine Zündzeitpunktsteuervorrichtung, bei der Klopfen während des Anlassens erfaßt wird und, falls das Klopfen einen bestimmten Wert überschreitet, ein Einstellen des Motors (in einer Ausführungsform das Luft/Brennstoffgemisch und der anfängliche Zündzeitpunkt) auf einen Wert für niederoktanigen Brennstoff gesetzt wird; anderenfalls wird die Einstellung auf einen Wert für hochoktanige Brennstoffe festgelegt. Danach wird die Zündung zurück- oder vorverlegt, abhängig davon, ob Klopfen detektiert wird oder nicht.
Ein primärer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine Steuervorrichtung einer Brennkraftmaschine zu schaffen, die die Verwendung unterschiedlicher Brennstoffe mit unterschiedlichen Oktanzahlen und anderen Eigenschaften erlaubt.
Ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine Steuervorrichtung einer Brennkraftmaschine zu schaffen, die in der Lage ist, eine Zündzeitpunktsteuerung und Luft/Brennstoffverhältnissteuerung bereitzustellen, die am besten für die Eigenschaften des verwendeten Brennstoffs geeignet sind und daher Klopfen des Motors und Zunahme der Abgastemperatur verhindern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine geschaffen, welche Luft/Brennstoffverhältnissteuermittel für die Steuerung des Betriebs einer Luft/Brennstoffverhältniseinstelleinrichtung aufweist für die Einstellung des Luft/Brennstoffverhältnisses eines der Maschine zuzuführenden Luft/Brennstoffgemisches, Zündzeitpunktsteuermittel aufweist für die Steuerung der Zeitlage der durch eine Zündeinrichtung bewirkten Zündung, und Klopferkennungsmittel aufweist für die Erkennung eines Klopfzustands der Maschine, wobei die Zündzeitpunktsteuermittel Basiszündzeitpunkteinstellmittel umfassen für das Einstellen eines Basiszündzeitpunktes, basierend auf einem gewichteten Mittelwert von zwei Datensätzen in Reaktion auf die Maschinenbelastung und die Maschinendrehzahl, und erste Korrekturmittel aufweist, ausgebildet zum Einstellen einer Zündzeitlage durch Addieren zu der Basiszündzeitlage einer ersten Korrektur, die sich in Zündverzögerungsrichtung ändert, wenn Klopfen erkannt wird, und in Zündbeschleunigungsrichtung, wenn kein Klopfen erkannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündzeitpunktsteuermittel zweite Korrekturmittel umfassen, ausgebildet zum Ändern der Gewichtung des Basiszündzeitpunkts in der Zündverzögerungsrichtung, wenn der Wert der ersten Korrektur sich in der Zündverzögerungsrichtung ändert, um aus einem vorgegebenen Bereich herauszugelangen und um die Basiszündzeitlage in Zündbeschleunigungsrichtung zu ändern, wenn der Wert der ersten Korrektur sich in der Zündbeschleunigungsrichtung ändert, um aus einem vorgegebenen Bereich herauszugelangen, und daß das Luft/Brennstoffverhältnissteuermittel ausgebildet ist zum Einstellen des Luft/Brennstoffverhältnisses in Übereinstimmung mit zumindest einem der ersten Korrektur, eingestellt durch das erste Korrekturmittel, und der Änderung des Basiszündzeitpunkts, eingestellt durch das zweite Korrekturmittel.
Vorzugsweise umfaßt die Steuervorrichtung Korrekturdatenberechnungsmittel für das Berechnen eines Wertes der ersten Korrekturdaten, wobei der Wert der ersten Korrekturdaten so berechnet wird, daß sie sich in Zündverzögerungsrichtung ändern, wenn Klopfen erkannt wird, und sich in Zündbeschleunigungsrichtung ändern, entgegengesetzt zu der Zündverzögerungsrichtung, wenn kein Klopfen erkannt wird, und wobei die erste Korrektur bezüglich der Zündzeitlage abgeleitet wird von den genannten ersten Korrekturdaten, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturdatenberechnungsmittel ausgebildet ist zum Berechnen eines Wertes von zweiten Korrekturdaten mit der Tendenz, sich in kleinerem Maße zu ändern als die ersten Korrekturdaten, daß der Wert der zweiten Korrekturdaten so berechnet wird, daß sie sich in einer Zündverzögerungsrichtung ändern, wenn der Wert der ersten Korrekturdaten sich in dieser Zündverzögerungsrichtung ändert, um über einen vorbestimmten Bereich hinauszugelangen, und sich in einer Zündbeschleunigungsrichtung ändert, entgegengesetzt der Zündverzögerungsrichtung, wenn der Wert der ersten Korrekturdaten sich in dieser Zündbeschleunigungsrichtung ändert, um über den vorbestimmten Bereich hinauszugelangen, daß die Änderung der Basiszündzeitlage abgeleitet wird von den zweiten Korrekturdaten, und daß das Luft/Brennstoffverhältnissteuermittel ausgebildet ist zum Einstellen des Luft/Brennstoffverhältnisses in Übereinstimmung mit zumindest einem der ersten und zweiten Korrekturdaten.
Die genannten Änderungen in dem Basiszündzeitpunkt in den Zündverzögerungs- und Zündbeschleunigungsrichtungen sind vorteilhafterweise unterschiedlich in ihrer Größe und vorzugsweise ist die Größe der Änderung in der Zündverzögerungsrichtung größer als die Größe der Änderung in der Zündbeschleunigungsrichtung.
Das Luft/Brennstoffverhältnissteuermittel ist vorteilhafterweise ausgebildet zum Anreichern des Luft/Brennstoffverhältnisses, wenn die ersten Korrekturdaten sich in der Zündverzögerungsrichtung ändern, und zum Abreichern des Luft/Brennstoffverhältnisses, wenn die ersten Korrekturdaten sich in der Zündbeschleunigungsrichtung ändern. Außerdem ist das Luft/Brennstoffverhältnissteuermittel vorteilhafterweise ausgebildet zum Anreichern des Luft/Brennstoffverhältnisses, wenn die Wichtung der Basiszündzeitlage durch das zweite Korrekturmittel in der Zündverzögerungsrichtung geändert wird, und das Luft/Brennstoffverhältnis abgereichert wird, wenn die Wichtung der Basiszündzeitlage sich ändert durch die zweiten Korrekturmittel in der Zündbeschleunigungsrichtung.
Vorzugsweise setzt das Luft/Brennstoffverhältnissteuerungsmittel darüber hinaus Basis-Luft/Brennstoffverhältnisdaten entsprechend der Last des Motors, welche durch Lasterkennungsmittel detektiert wurde, und der Motordrehzahl, welche durch Drehzahlerkennungsmittel detektiert wurde, so daß das Luft/Brennstoffverhältnis durch Korrektur der Basis- Luft/Brennstoffverhältnisdaten gesetzt wird in Einklang mit der ersten Korrektur. Die erste Korrektur wird berechnet, einen Wert zwischen vorbestimmten oberen und unteren Grenzwerten anzunehmen, so daß die Basis-Luft/Brennstoffverhältnisdaten korrigiert werden, einen Wert anzunehmen auf der brennstoffreichen Seite in Übereinstimmung mit der Abweichung der ersten Korrektur von einem vorbestimmten Referenzwert zwischen dem oberen und dem unteren Grenzwert, wenn der Wert der ersten Korrektur sich so in seiner zündverzögernden Richtung ändert, daß er sich jenseits des Referenzwertes in der betreffenden Richtung befindet und daß die Korrektur der Luft/Brennstoffverhältnis-Basisdaten entsprechend der ersten Korrektur beendet wird, wenn der Wert der ersten Korrektur sich so ändert, daß sie sich jenseits des Referenzwertes in ihrer zündbeschleunigenden Richtung befindet.
Vorzugsweise wird darüber hinaus die Korrektur der Basis- Luft/Brennstoffverhältnisdaten entsprechend der ersten Korrektur nur bewirkt, wenn ein vorbestimmter Hochdrehzahl-, Hochbelastungsbetriebszustand des Motors durch Betriebszustandserkennungsmittel detektiert wird.
Vorzugsweise speichern darüber hinaus die Luft/Brennstoffverhältnissteuermittel erste Basis-Luft/Brennstoffverhältnisdaten, entsprechend einem hochoktanigen Brennstoff, und zweiten Basis-Luft/ Brennstoffverhältnisdaten, entsprechend einem niederoktanigen Brennstoff, berechnen interne Teilungspunktdaten der gespeicherten ersten und zweiten Basis- Luft/Brennstoffverhältnisdaten im Einklang mit den genannten Änderungen in dem Basiszündzeitpunkt, und setzt das Luft/ Brennstoffverhältnis entsprechend der berechneten internen Teilungspunktdaten.
Die Korrekturdatenberechnungsmittel schließen vorteilhafterweise nichtflüchtige Speichermittel ein, die die genannten Änderungen im Basiszündzeitpunkt festhaltend speichern, selbst nachdem der Betrieb des Motors beendet wurde, so daß die genannte Änderung im Basiszündzeitpunkt verwendet werden kann, wenn der Motor anschließend benutzt wird. Auch schließen die Korrekturdatenberechnungsmittel vorteilhafterweise Schaltmittel ein, die selektiv verschoben werden durch manuelle Bedienung zwischen einer ersten Verschiebeposition, um ursprüngliche Korrekturdaten bereitzustellen, entsprechend für hochoktanige Brennstoffe, und eine zweite Verschiebeposition zur Bereitstellung ursprünglicher Korrekturdaten, entsprechend niederoktanigen Brennstoffen, wobei der ursprüngliche Wert der genannten Änderungen des Basiszündzeitpunkts gegeben ist in Abhängigkeit der Verschiebeposition der Schaltermittel.
Die oben genannten und anderen Gegenstände, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zu lesen ist.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, welches eine Ausbildung einer Steuervorrichtung einer Brennkraftmaschine entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, welches eine Ausbildung eines Klopfdetektionsschaltkreises 16a zeigt, enthalten in einer elektronischen Steuereinheit 16, dargestellt in Fig. 1;
Fig. 3 ist ein Zeitlagediagramm zur Illustration der Betriebsweise des Klopfdetektionsschaltkreises 16a, der in Fig. 2 dargestellt ist;
Fig. 4 und 5 sind Flußdiagramme zur Illustration einer Sequenz von Zündzeitpunkt-Setzoperationen, ausgeführt durch die elektronische Steuereinheit 16, dargestellt in Fig. 1;
Fig. 6 ist eine Graphik, die die Klopfkontrolloperationsregion zeigt und die Klopflernoperationsregion der Brennkraftmaschine;
Fig. 7 ist ein Diagramm, welches eine Basiszündzeitpunktmappe für Premium-Oktanbenzin zeigt, von der ein Basiszündzeitpunkt RP auslesbar ist, entsprechend einer Motordrehzahl Ne und einer Einlaßluftmenge A/N;
Fig. 8 ist ein Flußdiagramm einer Setzroutine für eine Klopflernkorrektur KNK;
Fig. 9 ist ein Zeitlagediagramm, das das Verhältnis zwischen den entsprechenden zeitbasierenden Übergängen eines verzögernden Steuerbetrages RR(t) und der Klopflernkorrektur KNK zeigt;
Fig. 10 ist eine Graphik, die den Verzögerungssteuerbetrag RR(t) zeigt, verglichen mit den Integrationszeitintervallen τ1 und τ2 und den Integrationsverstärkungen GK1 und GK2;
Fig. 11 ist ein Flußdiagramm eines Programms, das eine Sequenz von Operationen zeigt zur Setzung des anfänglichen Wertes der Klopflernkorrektur KNK;
Fig. 12 ist ein Flußdiagramm zur Illustration einer Sequenz von Operationen zur Setzung einer Ventilöffnungsansteuerzeit TINJ eines Brennstoffeinspritzventils 20, durchgeführt mittels einer elektronischen Steuereinheit 16, dargestellt in Fig. 1;
Fig. 13 ist eine Graphik, die einen Motorbetriebsbereich zeigt, in dem das Luft/Brennstoffverhältnis mittels eines Klopfkontrollbetrags RK zu korrigieren ist;
Fig. 14 ist eine Graphik, die das Verhältnis zeigt zwischen einer Verzögerungs-A/F-Korrektur (ΔR·KAFK) und den Klopfkontrollbetrag RK; und
Fig. 15 ist ein Diagramm, das eine Korrekturmappe A/F für Premimum-Oktanbenzin zeigt, von der ein A/F-Korrekturfaktor KAFP auslesbar ist entsprechend der Motordrehzahl Ne und der Einlaßluftmenge A/N.

Detaillierte Beschreibung

Zunächst wird auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen, und es wird eine Ausgestaltung einer Brennkraftstoffmaschine entsprechend der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. In Fig. 1 bezeichnet Bezugsziffer 10 eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine, z. B. einen Vierzylinder-Benzinmotor, und Bezugsziffer 12 bezeichnet einen Ansaugkanal, der mit den entsprechenden Ansaugöffnungen der Motorzylinder verbunden ist. Ein Luftfilter 13 und ein Luftströmungssensor 14 vom Karman-Vortex- Typ sind an einem atmosphärenseitig offenen Teil des Ansaugkanals 12 befestigt. Der Luftströmungssensor 14, der elektrisch mit der Eingangsseite einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 16 verbunden ist, versorgt die Steuereinheit 16 mit einem Karman-Vortex-Generationsperiodensignal f. Ein Drosselventil 18 ist in der Mitte des Ansaugkanals 12 angebracht und ein Kraftstoffeinspritzventil 20 ist an dem Teil des Ansaugkanals 12 vorgesehen, welches sich in der Nähe der Ansaugöffnung jedes Motorzylinders befindet. Jedes Kraftstoffeinspritzventil 20 ist mit der Ausgangsseite der elektronischen Steuereinheit 16 verbunden und angesteuert mittels eines Treibersignals der Steuereinheit 16.
Verschiedene Motorbetriebsparametersensoren sind mit der Eingangsseite der elektronischen Steuereinheit 16 verbunden. Diese Sensoren umfassen einen Drosselsensor 19, einen Einlaßlufttemperatursensor 21, einen Kurbelwellenwinkelsensor 22, einen Motorwassertemperatursensor 23, Atmosphären-Drucksensor 24, Oktanzahl-Auswahlschalter (OSS) 25, Klopfsensor 26 etc . . Der Drosselsensor 19 wird verwendet, die Ventilöffnung Rt des Drosselventils 18 zu erkennen. Der Einlaßlufttemperatursensor 21, der im Luftfilter 13 montiert ist, wird verwendet, die Einlaßlufttemperatur Ta zu erkennen. Der Positionssensor 22 dient dazu, einen vorbestimmten Kurbelwellenwinkel (beispielsweise 75º vor dem oberen Totpunkt des Ansaughubes) für jeden Motorzylinder zu erkennen. Der Motorwassertemperatursensor 23 und der Atmosphären-Drucksensor 24 werden benutzt, die Kühlwassertemperatur Tw des Motors 10 bzw. den atmosphärischen Druck Pa zu erkennen. Der OSS 25 ist manuell verschiebbar zwischen zwei Positionen, z. B. einer Premium-Oktanposition (z. B. ROZ-95) und einer Normal-Oktanposition (z. B. ROZ-91) in Abhängigkeit von der Oktanzahl des Kraftstoffs, mit der der Motor 10 versorgt wird. Der Klopfsensor 26, der an einem Zylinderblock des Motors 10 angebracht ist, wird verwendet, den Klopfpegel des Motors zu erkennen. Die Detektionssignale dieser Sensoren werden an die elektronische Steuereinheit 16 übertragen.
Eine Zündkerze 30 ist an jeden Zylinder des Motors 10 angebracht. Die Kerze 30 ist mit der Eingabeseite der elektronischen Steuereinheit 16 durch einen Verteiler 29 und eine Zündeinheit 28 verbunden, die eine Zündspule zur Erzeugung einer hohen sekundären Spannung beinhaltet. Die Zündeinheit 28 erzeugt eine hohe sekundäre Spannung in Reaktion auf ein Zündsignal von der elektronischen Steuereinheit 16. Die hohe sekundäre Spannung wird in regulärer Abfolge auf die entsprechenden Zündkerzen 30 der einzelnen Zylinder mittels des Verteilers 29 übertragen.
Die elektronische Steuereinheit 16 umfaßt eine zentrale Prozessoreinheit (CPU), ROM, RAM, nichtflüchtige RAM, I/O-Schnittstelle, A/D-Konvertierer, Klopfdetektorschaltkreis 16a, und so weiter. Auf die Darstellung all dieser Elemente mit Ausnahme der Schaltung 16a wird verzichtet. Die CPU kalkuliert den Zündzeitpunkt, die Einspritzmenge, etc., was später erwähnt werden wird. Der ROM speichert verschiedene arithmetische Programme, während der RAM die Daten temporär speichert. Das nichtflüchtige RAM hält speichernd solche Daten fest, die, auch nach Beendigung der Operation des Motors 10, dauernd benötigt werden, und wird durch eine Batterie gestützt. Die elektronische Steuereinheit 16 berechnet den Zündzeitpunkt in einer später erläuterten Weise entsprechend den Motorbetriebsparameterwerten, die mittels der verschiedenen vorgenannten Sensoren detektiert wurden. Basierend auf dem berechneten Zündzeitpunkt liefert die Steuereinheit 16 das Zündsignal, berechnet die Einspritzmenge und liefert ein Ventilöffnungsansteuersignal an die Kraftstoffeinspritzventile 20.
Die Klopfdetektorschaltung 16a besteht aus einem Bandpassfilter (BPF) 32, Rauschpegeldetektor 33, Komparator 34 und Integrator 35. Der Klopfsensor 26 ist mit dem Eingang des BPF 32 verbunden, dessen Ausgang an einen Eingangsterminal des Komparators 34 angeschlossen ist, wie auch an den Eingang des Rauschpegeldetektors 33. Der Ausgang des Rauschpegeldetektors 33 ist verbunden mit dem anderen Eingangsterminal des Komparators 34. Der Ausgang des Komparators 34 ist verbunden mit dem Eingang des Integrators 35, der Ausgang von diesem ist verbunden mit dem Eingang des vorgenannten A/D-Konverters (nicht dargestellt).
Das Folgende ist eine Beschreibung der Betriebsweise der in dieser Art und Weise aufgebauten Brennkraftmaschine.
Zuerst bezugnehmend auf Fig. 3 wird eine Methode zur Erkennung des Klopfpegels des Motors 10 mittels des Klopfsensors 26 und der Klopfdetektorschaltung 16a beschrieben. Jedesmal, wenn der Kurbelwellenwinkelpositionssensor 22 die voreingestellte Kurbelwellenwinkelposition (750 vor dem Totpunkt (BTDC) des Ansaughubes) erkennt, liefert er ein vorbestimmtes Kurbelwellenwinkelpositionssignal STG (siehe Fig. 3(a)), welches einen hohen Pegel über einen vorbestimmten Kurbelwellenwinkel (z. B. 700) aufrechterhält. Ein Ausgangssignal des Klopfsensors 26, welches eine Schwingung, die sich durch den Zylinderblock des Motors 10 ausbreitet, erkannt hat, wird (siehe Fig. 3(c)) mittels des BPf 32 gefiltert. Der Ausgang des BPF 32 enthält gemischt ein Rauschsignal und ein Klopfsignal. Der Komparator 34 separiert das Klopfsignal vom Rauschsignal und liefert ein Hochpegelsignal (siehe Fig. 3(d)), während das Klopfsignal eingegeben wird auf einem Pegel, der höher ist als ein vorbestimmter Schwellwert. Der Integrator 35 detektiert das Hochpegelsignal des Komparators 34 mit jedem vorbestimmten Zeitabschnitt. Jedesmal, wenn er das Hochpegelsignal detektiert, liefert der Integrator 35 ein Klopfpegelsignal Vn, welches um einen festen Wert in einer bestimmten Zeit zunimmt, und hält dieses Signalpegel. Der Integrator 35 ist aufgebaut, um mittels eines Rücksetzsignals (siehe Fig. 3(f)) zurückgesetzt zu werden, welches synchron mit dem vorbestimmten Kurbelwellenwinkelpositionssignal STG ist. Daher entspricht das Klopfpegelsignal Vn des Integrators 35 dem Pegel eines Klopfens, produziert zwischen zwei benachbarten BTDC-75º-Positionen. Bei Erzeugung des vorbestimmten Kurbelwellenwinkelpositionssignals STG wird der Ausgangspegel des Integrators 35 in ein digitales Signal durch einen A/D-Konverter konvertiert und durch die CPU gelesen.
Jetzt wird, bezugnehmend auf die Fig. 4 bis 11, die Sequenz der Zündzeitpunktsteuerung mittels der elektronischen Steuereinheit 16 beschrieben werden.
Die Programmflußdiagramme der Fig. 4 und 5 illustrieren die Sequenz von Operationen zur Berechnung des optimalen Zündzeitpunkts bezüglich der Eigenschaften des Kraftstoffs und der Betriebsbedingungen des Motors 10.
Jedesmal, wenn der Kurbelwellenwinkelpositionssensor 22 die voreingestellte Kurbelwellenwinkelposition (BTDC-75º) erkennt, führt die elektronische Steuereinheit 16 das Programm, welches in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist, aus.
Zuerst liest die elektronische Steuereinheit 16 die Signalwerte der verschiedenen vorgenannten Sensoren, d. h. das Karman-Vortex- Generationsperiodensignal f, die Drosselventilöffnung Rt, Einlaßlufttemperatur Ta, die Kühlwassertemperatur Tw, den atmosphärischen Druck Pa, den Klopfpegel Vn, etc . . Diese Signalwerte werden in den vorgenannten Speichern gespeichert, und der An/Aus-Status des OSS 25 wird detektiert und in den Speichern (Schritt 40) gespeichert. Das Programm geht dann auf Schritt 41, indem die Motordrehzahl Ne und die Einlaßluftmenge A/N berechnet werden. Die Motordrehzahl Ne wird berechnet auf der Basis des Zeitintervalls zwischen dem Zeitpunkt der Eingabe des vorhergehenden STG-Signals und dem Moment, in dem das vorliegende STG-Signal generiert wird. Die Einlaßluftmenge A/N wird gewonnen als eine Massenströmungsgröße pro Ansaughub durch Multiplikation einer Ansaugluftvolumenflußrate, die beobachtet wird entsprechend dem Karman-Vortex-Generationsperiodensignal f und der Motordrehzahl Ne mit einer Luftdichte, die erhalten wird durch den atmosphärischen Druck Pa und die Einlaßlufttemperatur Ta. Die Motordrehzahl und die Einlaßluftmenge A/N werden im vorgenannten RAM gespeichert.
Danach bestimmt die elektronische Steuereinheit 16, ob der Motor 10 in einem klopfinduzierten Betriebsbereich betrieben wird, d. h. im Klopfsteuerungsbereich (Schritt 43). In Fig. 6 ist der Klopfkontrollbereich markiert durch eine schraffierte Region B, welche zwischen einer Vollastarbeitslinie WOT des Drosselventils 18 und einer Lastarbeitslinie (markiert durch die gestrichelte Linie) definiert ist, und wird begrenzt durch eine vorbestimmte Motordrehzahl N3 (z. B. 6.000 UpM). Falls die Entscheidung von Schritt 43 NEIN ist, d. h. wenn der Motor 10 außerhalb des Bereichs B betrieben wird, wird ein Klopfsteuerbetrag RK (später behandelt) auf Null abgeglichen (Schritt 45), weil keine Möglichkeit des Klopfens besteht. Daraufhin fährt das Programm mit Schritt 64 von Fig. 5, wie später behandelt wird, fort.
Falls die Entscheidung von Schritt 43 JA ist, das heißt, wenn der Motor 10 innerhalb des Klopfsteuerbereichs betrieben wird, wird festgelegt, ob der Klopfpegel Vn größer ist als ein voreingestellter Schwellwert VRTH (Schritt 46). Falls die Entscheidung von Schritt 46 NEIN ist, wird ein vorliegender Verzögerungswechselbetrag RR(t) auf Null abgeglichen (Schritt 48) und das Programm läuft auf Schritt 54 vor, wie später behandelt wird.
Falls die Entscheidung von Schritt 46 JA ist, fährt das Programm mit Schritt 50 fort, woraufhin der vorliegende Verzögerungswechselbetrag Rn(t) wie folgt berechnet wird:
Rn(t) = (Vn-VRTH)·K1, . . . (1)
wobei K1 ein vorbestimmter Koeffizient ist. Der vorliegende Verzögerungswechselbetrag Rn(t), berechnet gemäß Gleichung (1), wird verglichen mit einem vorbestimmten, maximal zulässigen Wert RRMAX1 (Schritt 51). Falls der Wert Rn(t) kleiner ist als der maximal zulässige Wert RRMAX1, fährt das Programm direkt mit Schritt 54 fort. Falls der Wert Rn(t) größer ist als der Wert RRMAX1, wird der erstere auf den letzteren rejustiert (Schritt 52) und das Programm fährt mit Schritt 54 fort. Es ist nicht ratsam, hinsichtlich des Fahrverhaltens den Verzögerungsbetrag drastisch zu ändern, so daß der Verzögerungsbetrag begrenzt ist.
In Schritt 54 wird der vorliegende Verzögerungsbetrag RR(t) wie folgt berechnet:
RR(t) = RR(t-1)+Rn(t), . . . (2)
wobei RR(t-1) der vorhergehende Verzögerungsbetrag ist, berechnet während der vorhergehenden Ausführung des Programms, und der vorliegende Verzögerungsbetrag wird erlangt durch Addition des vorliegenden Verzögerungswechselbetrags Rn(t) zu dem vorhergehenden Verzögerungsbetrag RR(t-1).
Das Programm fährt dann mit Schritt 55 fort, in dem entschieden wird, ob eine vorbestimmte Zeit τ (z. B. 0,2 bis 1,0 Sekunden) nach der vorhergehenden Ausführung von Schritt 56 (später behandelt) verstrichen ist. Falls der Durchgang der vorbestimmten Zeit τ nicht erkannt wurde, das heißt, falls die Entscheidung von Schritt 55 NEIN ist, fährt das Programm mit Schritt 58 fort, ohne den vorliegenden Verzögerungswert RR(t), der in Schritt 54 gesetzt wurde, zu ändern. Falls die Entscheidung von Schritt 55 JA ist, wird ein vorbestimmter verfeinerter Verzögerungsbetrag ΔRR subtrahiert von dem vorliegenden Verzögerungsbetrag RR(t), der in Schritt 54 gesetzt wurde, und der Rest wird zurückgesetzt als der vorliegende Verzögerungsbetrag RR(t) Danach fährt das Programm mit Schritt 58 fort.
RR(t) = RR(t)-ΔRR . . . (3).
In den Schritten 58 bis 61 wird bestimmt, ob der gesetzte vorliegende Verzögerungsbetrag R(t) innerhalb eines vorbestimmten Bereiches ist. Genauer gesagt, ob der Betrag RR(t) nicht größer ist als ein oberer Grenzwert RRMAX2, wird in Schritt 58 bestimmt, und ob er nicht kleiner ist als ein unterer Grenzwert (null), wird in Schritt 60 bestimmt. Falls der vorliegende Verzögerungsbetrag RR(t) größer als der obere Grenzwert RRMAX2 oder kleiner als der untere Grenzwert 0 ist, wird er rejustiert auf den Grenzwert (Schritt 59 oder 61) und als Klopfsteuerbetrag RK in den Speichern gespeichert.
RK =RR(t)· . . . (4).
Unter Verwendung des Klopfsteuerbetrags RK, der in dieser Weise gesetzt ist, berechnet die elektronische Steuereinheit 16 den Zündzeitpunkt RA wie folgt (Schritt 64):
RA = RB + max(RWT, RAP) + RAT-RK, . . . (5)
wobei RB ein Basiszündzeitpunkt ist. Ein Verfahren zum Festlegen des Zeitpunkts RB wird später behandelt werden. RWT und RAP sind eine Wassertemperaturkorrektur bzw. eine Atmosphärendruckkorrektur. Die Wassertemperaturkorrektur RWT wird gesetzt gemäß einer Kühlwassertemperatur TW, die durch den Motorwassertemperatursensor 23 erfaßt wird, während die Atmosphärendruckkorrektur RAP gesetzt wird gemäß dem atmosphärischen Druck Pa, der durch den Atmosphärendrucksensor 24 erfaßt wird. Die größere der beiden Korrekturen RWT und RAP wird zu dem Basiszündzeitpunkt RB addiert. RAT ist eine Einlaßlufttemperaturkorrektur, die festgelegt wird gemäß der Einlaßlufttemperatur, die durch den Einlaßlufttemperatursensor 21 erfaßt wird.
Der Basiszündzeitpunkt RB wird wie folgt festgelegt:
RB = KNK·RP+(1-KNK)· . . . (6)
wobei RP und RR die Zündzeitpunkte sind, die kalkuliert wurden auf der Basis der Werte, die aus den Zündzeitpunktmappen gelesen wurden, welche respektive für Premium-Oktanbenzin (im folgenden einfach als ROZ-95 bezeichnet) und Normal-Oktanbenzin (im folgenden einfach als ROZ-91 bezeichnet) vorbereitet wurden. Fig. 7 zeigt die Zündzeitpunktmappe für das ROZ-95, gespeichert in den Speichern der elektronischen Steuereinheit 16. Unter Verwendung der konventionellen 4-Punkt-Interpolationsmethode entspricht beispielsweise der Zündzeitpunkt RP der Motordrehzahl Ne und der Einlaßluftmenge A/N, berechnet und gespeichert in Schritt 41, gelesen aus der Mappe der Fig. 7 und berechnet. Die Zündzeitpunktmappe (nicht dargestellt) für das ROZ-91, die auch in den Speichern gespeichert ist, ähnelt der Mappe für das ROZ-95, dargestellt in Fig. 7. Wie der Zündzeitpunkt RP, wird auch der Zündzeitpunkt RR, der der Motordrehzahl Ne und der Einlaßluftmenge A/N entspricht, ausgelesen aus der Zündzeitpunktmappe für das ROZ-91 und berechnet. Die Werte entsprechend der Motordrehzahl Ne und der Einlaßluftmenge A/N, die den Zündzeitpunktmappen für ROZ-95 und ROZ-91 gemeinsam sind, sind so gesetzt, daß die Werte, welche von der Mappe für das ROZ-95 gelesen werden, größer sind als oder auf der frühen Seite der Werte, welche aus der Mappe für ROZ-91 gelesen wurden.
KNK ist eine Klopflernkorrektur, die eingestellt ist auf einen Wert im Bereich von 0 bis 1,0 gemäß einer Setzroutine für die Klopflernkorrektur KNK, die später behandelt wird. Je größer der Wert der Klopflernkorrektur KNK, desto näher wird der Wert des Basiszündzeitpunkts RB, berechnet gemäß Gleichung (6), dem Wert sein, ausgelesen aus der Zündzeitpunktmappe für das ROZ-95, d. h. desto weiter auf der frühen Seite.
Die Klopflernkorrektur KNK wird gesetzt gemäß ihrer Festlegeroutine, die in Fig. 8 gezeigt ist. In Schritt 80 der Fig. 8 bestimmt die elektronische Steuereinheit 16 zuerst, ob eine Lernbedingung vorliegt, die ein Auffrischen der Klopflernkorrektur KNK erfordert. Diese Lernbedingung ist erfüllt, wenn der Motor 10 in einem Betriebsbereich A, welcher in Fig. 6 gezeigt ist, betrieben wird, d. h. einem höheren Lastbereich des Betriebsbereichs B, in dem die Motordrehzahl Ne nicht größer ist als eine vorbestimmte maximale Drehzahl N2 (z. B. 5.000 UpM; kleiner als die vorbestimmte Drehzahl N3) und nicht kleiner ist als eine vorbestimmte minimale Drehzahl N1 (z. B. 1.800 UpM), die Kühlwassertemperatur, detektiert durch den Motorwassertemperatursensor 23, nicht kleiner ist als ein vorbestimmter Wert (z. B. 80ºC), der Motorbetrieb stabil ist und der Motor 10 innerhalb des Klopfinduzierbetriebsbereichs betrieben wird. Falls die vorgenannten Lernbedingungen nicht bestehen, wird die vorliegende Routine ohne irgendwelche Änderungen beendet.
Falls die Entscheidung von Schritt 80 JA ist, das heißt, falls die vorgenannte Lernbedingung erfüllt ist, fährt das Programm mit Schritt 81 fort, woraufhin bestimmt wird, ob der vorliegende Verzögerungsbetrag RR(t), gesetzt in den Fig. 4 und 5, nicht kleiner ist als ein vorbestimmter oberer Grenzwert RR&sub2;. Falls die Entscheidung von Schritt 81 NEIN ist, fährt das Programm mit Schritt 83 fort, woraufhin bestimmt wird, ob der vorliegende Verzögerungsbetrag RR(t) nicht größer ist als ein vorbestimmter unterer Grenzwert RR&sub1;, der kleiner ist als der obere Grenzwert RR&sub2;. Falls die Entscheidung des Schrittes 83 NEIN ist, das heißt, falls der vorliegende Verzögerungsbetrag RR(t) einen Wert zwischen dem oberen und dem unteren Grenzwert annimmt (vor der Zeit t1 der Fig. 9(a)), wird die vorliegende Routine beendet, ohne die Klopflernkorrektur KNK überhaupt zu ändern.
Falls der Motor 10 klopft, so daß der vorliegende Verzögerungsbetrag RR(t) den vorbestimmten oberen Grenzwert RR&sub2; überschreitet, das heißt, falls die Entscheidung des Schrittes 81 JA ist, fährt das Programm mit Schritt 82 fort. Daraufhin wird bestimmt, ob ein erstes vorbestimmtes Integrationszeitintervall τ1 unmittelbar nach dem Beginn der Ausführung des Schrittes 82 beendet wird. Falls das Zeitintervall T¹ noch nicht beendet ist, wird die Klopflernkorrektur KNK mit dem vorhergehenden Wert ohne Änderung beibehalten. Falls die entsprechenden Entscheidungen der Schritte 80 und 81 beide weiterhin JA sind, wird die Festlegung des Schrittes 82 wiederholt. Jedesmal, wenn das vorbestimmte Zeitintervall τ1 beendet ist, fährt das Programm mit Schritt 86 fort, woraufhin eine erste vorbestimmte Integrationsverstärkung GK1 abgezogen wird von dem vorhergehenden Wert KNK(t-1) der Klopflernkorrektur. Daher ist ein Wert kleiner als der vorhergehende Wert als eine neue vorliegende Klopflernkorrektur KNK(t) gegeben (zwischen den Zeiten t1 und t2 der Fig. 9(b)).
Falls der vorliegende Verzögerungsbetrag RR(t) wieder einen Wert zwischen den oberen und unteren Grenzwerten RR&sub2; und RR&sub1; annimmt (zwischen den Zeiten t2 und t3 der Fig. 9(a)), wird die Klopflernkorrektur KNK wiederum mit dem vorhergehenden Wert (zwischen den Zeiten t2 und t3 der Fig. 9(b)) beibehalten. Falls der Motor 10 nicht mehr klopft, wird der vorbestimmte verfeinerte Verzögerungsbetrag ΔRR abgezogen von dem vorliegenden Verzögerungsbetrag RR(t) nach jedem Passieren der vorbestimmten Zeit τ, wie vorhergehend erläutert. Daher wird der vorliegende Verzögerungsbetrag RR(t) graduell reduziert auf einen Wert kleiner als der vorbestimmte untere Grenzwert RR1, so daß die Entscheidungen der Schritte 81 und 83 entsprechend NEIN bzw. JA werden.
Falls die Entscheidung des Schrittes 83 JA ist, führt die elektronische Steuereinheit 16 Schritt 84 aus, woraufhin ein zweites vorbestimmtes Integrationszeitintervall τ2 unmittelbar nach dem Beginn der Ausführung des Schrittes 84 festgelegt beendet wird. Falls das Zeitintervall τ2 noch nicht beendet ist, wird die Klopflernkorrektur KNK beibehalten mit dem vorhergehenden Wert, ohne geändert zu werden. Falls die entsprechenden Entscheidungen der Schritte 80 und 83 beide fortlaufend JA sind, und falls die Entscheidung des Schrittes 81 fortlaufend NEIN ist, wird die Bestimmung des Schrittes 84 wiederholt. Jedesmal, wenn das vorbestimmte Zeitintervall τ2 beendet ist, fährt das Programm mit Schritt 88 fort, woraufhin eine zweite vorbestimmte Integrationsverstärkung GK&sub2; zum vorhergehenden Wert KNK(t-1) der Klopflernkorrektur addiert wird. Daraufhin ist ein Wert größer als der vorhergehende Wert als eine neue vorliegende Klopflernkorrektur KNK(t) (zwischen den Zeiten t3 und t4 der Fig. 9(b)) gegeben. Falls der vorliegende Verzögerungsbetrag RR(t) wieder Werte zwischen den Ober- und Untergrenzwerten RR2 und RR1 annimmt (während und nach der Zeit t4 von Fig. 9(a)), wird die Klopflernkorrektur KNK wiederum mit dem vorhergehenden Wert (während und nach der Zeit t4 von Fig. 9(b)) beibehalten. Die Korrektur KNK wird in nichtflüchtigen RAM gespeichert, die in der elektronischen Steuereinheit 16 enthalten sind, und die gespeicherten Werte werden beibehalten, selbst nachdem der Motor 10 angehalten wurde.
Fig. 10 zeigt den Verzögerungsbetrag RR(t), verglichen mit den Integrationszeitintervallen τ1 und τ2 und den Integrationsverstärkungen GK1 und GK2. In der vorliegenden Ausführungsform sind die absoluten Werte der Integrationsverstärkungen GK1 und GK2 gleich, das Integrationszeitintervall τ2, welches gesetzt wird, wenn der Verzögerungsbetrag RR(t) nicht größer ist als der untere Grenzwert RR1, ist größer als das Integrationszeitintervall τ1, welches gesetzt wird, wenn der Betrag RR(t) nicht kleiner ist als der obere Grenzwert RR2, und das Zeitintervall zur Addition der Integrationsverstärkung GK&sub2; ist länger als das Zeitintervall für die Subtraktion der Integrationsverstärkung GK1. Die Korrekturverstärkung wird geändert durch derartiges Setzen dieser Werte. Darüber hinaus werden nichtsensitive Bereiche, in denen die Klopflernkorrektur KNK mit den vorhergehenden Werten beibehalten wird, vorgesehen, wenn der Verzögerungsbetrag RR(t) einen Wert zwischen den oberen und unteren Grenzwerten RR&sub2; und RR&sub1; annimmt. Diese nichtsensitiven Bereiche dienen zur Stabilisierung der Steuerung.
Das Verfahren zur Änderung der Korrekturverstärkung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform begrenzt und derselbe Effekt, wie vorgenannt, kann erreicht werden durch Setzen der Werte so, daß die Integrationszeitintervalle τ1 und τ2 äquivalent sind und daß die Integrationsverstärkung GK&sub2; kleiner als GK1 ist. Darüber hinaus werden in der obigen Ausführungsform die nichtsensitiven Bereiche vorgesehen, so daß die Klopflernkorrektur KNK beibehalten wird, wenn der vorliegende Verzögerungsbetrag RR(t) einen Wert zwischen den vorbestimmten oberen und unteren Grenzwerten RR&sub2; und RR1 annimmt. In einigen Fällen jedoch brauchen die nichtsensitiven Bereiche nicht vorgesehen zu werden.
Der ursprüngliche Wert der Klopflernkorrektur KNK wird gesetzt in Abhängigkeit von der Schiebeposition des OSS 25, wenn der OSS 25 umgelegt wird. Mit anderen Worten bestimmt die elektronische Steuereinheit 16 zuerst, ob der OSS 25 verschoben wurde, so daß sein Ausgang invertiert wird (Schritt 90), wie gezeigt in Fig. 11. Falls die Entscheidung des Schrittes 90 NEIN ist, wird der gültige Wert der Korrektur KNK beibehalten, ohne aufgefrischt zu werden. Falls die Entscheidung des Schrittes 90 JA ist, wird bestimmt, ob der OSS 25 eingeschaltet ist (Schritt 91). Falls die Entscheidung des Schrittes 91 JA ist, das heißt, falls der OSS 25 ein ist, wird der ursprüngliche Wert der Klopflernkorrektur KNK auf 1 gesetzt, was den Gebrauch des ROZ-95 (Premium-Oktanbenzin) anzeigt (Schritt 92). Falls die Entscheidung von Schritt 91 NEIN ist, das heißt, falls der OSS 25 aus ist, wird der ursprüngliche Wert der Korrektur KNK auf 0 gesetzt, was den Gebrauch des ROZ-91 anzeigt (Normal-Oktanbenzin) (Schritt 94). Der ursprüngliche Wert der Klopflernkorrektur KNK wird in nichtflüchtigen RAM gespeichert.
Aus der Bestimmung des Schrittes 91 kann nur geschlossen werden, daß der OSS 25 an oder aus ist, falls der An- oder Aus-Status für ein vorfestgelegtes Zeitintervall (z. B. eine Sekunde) fortbesteht. Falls die Batterieversorgungsleitung des nichtflüchtigen RAM beispielsweise während Wartungsarbeiten abgeklemmt wird, kann der ursprüngliche Wert der Klopflernkorrektur KNK gesetzt werden, nachdem der An/Aus- Status des OSS 25 in der gleichen Weise bestimmt wurde wie vorgesagt, und zwar zum Zeitpunkt des Anklemmens der Versorgungsleitung.
So kann der Basiszündzeitpunkt RB auf einen optimalen Wert für die Eigenschaften des verwendeten Brennstoffs eingestellt werden auf der Basis der Klopflernkorrektur KNK.
Zurückkommend auf den Schritt 64 der Fig. 5, liefert die elektronische Steuereinheit 16 das Zündsignal zur Zündeinheit 28 gemäß dem Zündzeitpunkt RA, berechnet und gesetzt in der vorhergenannten Art und Weise, wodurch die Zündeinheit 28 veranlaßt wird, ein Luft/Brennstoffgemisch zu zünden in der Kurbelwellenwinkelposition entsprechend dem Zündzeitpunkt RA.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 12 bis 14 wird ein Luft/Brennstoffverhältnissteuerungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das Flußdiagramm der Fig. 12 zeigt eine Sequenz arithmetischer Operationen für eine Ventilöffnungsansteuerzeit TINJ der Brennstoffeinspritzventile 20. Die elektronische Steuereinheit 16 legt zuerst fest, ob der Motor innerhalb eines vorbestimmten Betriebsbereichs betrieben wird, in dem das Luft/Brennstoffverhältnis zu korrigieren ist mittels des Klopfsteuerbetrags RK (Schritt 100). In diesem vorbestimmten Betriebsbereich wird das Luft/Brennstoffverhältnis korrigiert, um einen Wert anzunehmen auf der angereicherten Seite gemäß einem momentanen Klopfbetrag, der mittels des Klopfsensors 26 detektiert wurde. Wie durch die Schraffur in Fig. 13 angezeigt, ist dieser Betriebsbereich ein hoher Drehzahl-, hoher Lastbetriebsbereich für vorbestimmte Motordrehzahl Ns (z. B. ungefähr 3.000 UpM) oder höhere Drehzahl, welcher definiert ist zwischen der Vollast-Arbeitslinie WOT des Drosselventils 18 und einer vorbestimmten Teillastarbeitslinie A/N(s). Falls der Motor 10 nicht innerhalb dieses Betriebsbereichs betrieben wird, das heißt, falls die Entscheidung des Schrittes 100 NEIN ist, fährt das Programm mit Schritt 102 fort, da keine Möglichkeit zu einem Auspuffsystembrand oder ähnlichem besteht. Daraufhin wird der Wert einer Abweichung ΔR (später erwähnt) auf Null reguliert. Wenn die Abweichung ΔR auf Null reguliert ist, wird die Korrektur des augenblicklichen Luft/Brennstoffverhältnisses mittels des Klopfsteuerbetrags RK nicht bewirkt.
Falls die Entscheidung des Schrittes 100 JA ist, fährt das Programm mit Schritt 101 fort, woraufhin die elektronische Steuervorrichtung 16 bestimmt, ob der Klopfsteuerbetrag RK, der in Schritt 45 von Fig. 4 und Schritt 63 von Fig. 5 gesetzt wurde, nicht kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert RAF ist. Falls der Klopfsteuerbetrag RK kleiner ist als der Schwellwert RAF, fährt das Programm mit Schritt 101 fort, woraufhin die Abweichung ΔR auf null abgeglichen wird. Falls der Klopfsteuerbetrag RK nicht kleiner ist als der Schwellwert RAF, fährt das Programm mit Schritt 103 fort, woraufhin die Abweichung ΔR (= RK- RAF) zwischen dem Klopfsteuerbetrag RK und dem vorbestimmten Schwellwert RAF berechnet wird. Eine Verzögerungs-A/F-Korrektur ist das Produkt der Abweichung ΔR, berechnet in den Schritten 100 bis 103, und eines Verzögerungs-A/F-Korrekturfaktors KAFK. Fig. 14 zeigt das Verhältnis zwischen der Verzögerungs-A/F-Korrektur (ΔR·KAFK) und dem Klopfsteuerbetrag RK. Wie man in Fig. 14 sieht, ist der Bereich zwischen 0 und RAF mit Hinblick auf den Klopfsteuerbetrag RK ein nichtsensitiver Bereich, in den die Abweichung ΔR auf Null gesetzt ist. Falls der Klopfsteuerbetrag RK einen Wert innerhalb dieser nichtsensitiven Zone annimmt, wird die Anreicherung (später behandelt) des Luft/Brennstoffverhältnisses entsprechend dem Betrag RK nicht bewirkt.
Danach berechnet die elektronische Steuervorrichtung 16 einen A/F-Korrekturfaktor KAF wie folgt:
KAF = KNK·KAFP+(1-KNK)·KAFR+ΔR·KAFK· . . . (7).
Hierbei ist KNK dieselbe Klopflernkorrektur wie die, die in den Schritten 86 oder 88 gesetzt wurde und zur Berechnung des Basiszündzeitpunkts RB verwendet wurde, und KAFP und KAFR sind A/F-Korrekturfaktoren, berechnet auf der Basis von Werten, die aus den A/F-Korrekturmappen gelesen wurden, die für die ROZ-95 (Premium-Oktanbenzin) bzw. das ROZ-91 (Normal-Oktanbenzin) präpariert wurden. Fig. 15 zeigt die A/F-Korrekturmappe für das ROZ-95, welches in den Speichern der elektronischen Steuervorrichtung 16 gespeichert ist. Unter Verwendung des konventionellen 4-Punkt-Interpolationsverfahrens wird der A/F-Korrekturfaktor KAFP, der entsprechend der Motordrehzahl Ne und der Einlaßluftmenge A/N kalkuliert und in Schritt 41 von Fig. 4 gespeichert wurde, aus der Mappe von Fig. 15 gelesen und berechnet. Die A/F-Korrekturmappe (nicht dargestellt) für das ROZ-91, welche ebenfalls in den Speichern gespeichert ist, ähnelt der Korrekturmappe für das ROZ-95, welches in Fig. 15 gezeigt ist. Wie der A/F-Korrekturfaktor KAFP, wird der A/F-Korrekturfaktor KAFR, der der Motordrehzahl Ne und der Einlaßluftmenge A/N entspricht, gelesen aus der A/F-Korrekturmappe für das ROZ-91 und kalkuliert. Die Werte entsprechend der Motordrehzahl Ne und der Einlaßluftmenge A/N, die den A/F-Korrekturmappen für das ROZ-95 und ROZ-91 gemeinsam sind, werden so gesetzt, daß der Wert, der aus den Korrekturmappen für das ROZ-95 gelesen wird, kleiner ist oder auf der Brennstoffmagerseite des Wertes, der von der Korrekturmappe für das ROZ-91 gelesen wurde.
Der A/F-Korrekturfaktor KAF, der entsprechend Gleichung (7) berechnet wurde, wird auf seinen oberen Grenzwert hin in Schritt 106 kontrolliert. Besonders wird in Schritt 106 festgelegt, ob der Wert des A/F-Korrekturfaktors KAF nicht kleiner ist als ein vorfestgelegter oberer Grenzwert KAFMAX. Falls der Wert des Faktors KAF kleiner ist als der obere Grenzwert KAFMAX, fährt das Programm mit Schritt 108 fort, ohne den Wert KAF zu ändern. Falls der Wert KAF nicht kleiner als der obere Grenzwert KAFMAX ist, wird der A/F-Korrekturfaktor rejustiert auf den Wert KAFMAX in Schritt 107, woraufhin das Programm mit Schritt 108 fortfährt.
Unter Verwendung des A/F-Korrekturfaktors KAF, der auf diese Weise gesetzt ist, wird die Ventilöffnungsansteuerzeit TINJ der Brennstoffeinspritzventile 20 in Schritt 108 wie folgt berechnet:
TINJ = TB·KAF·K2·K3+Tb, . . . (8)
wobei TB eine Basisansteuerzeit ist, die berechnet wird auf der Basis des Wertes, der aus einer Basisansteuerzeitmappe gelesen wurde, die im ROM der elektronischen Steuervorrichtung 16 gespeichert ist, gemäß der Motordrehzahl Ne und der Einlaßluftmenge A/N·K2 ist ein A/N-Lernkorrekturfaktor und K3 ist ein anderer Korrekturfaktor zur Kühlwassertemperaturkorrektur, Beschleunigungskorrektur, etc. Der A/N-Lernfaktor K2 wird gesetzt gemäß einem Detektionswert der O&sub2;-Konzentration des Abgases und wird erhalten als ein Zeitmittelwert eines O&sub2;-Rückkopplungskorrekturfaktors für die Rückkopplungssteuerung des Luft/Brennstoffverhältnisses auf einen vorbestimmten Wert (theoretisches Luft/Brennstoffverhältnis). Tb ist eine Einspritzventil-Betriebstotzeitkorrektur, gesetzt gemäß der Batteriespannung und dergleichen.
Basierend auf der Ventilöffnungsansteuerzeit TINJ, gesetzt in dieser Art und Weise, kann die elektronische Steuervorrichtung 16 ein Treibersignal zum Brennstoffeinspritzventil 20 liefern, dadurch verursachend, daß der Motor 10 mit einer Menge von Kraftstoff versorgt wird entsprechend dem optimalen Luft/Brennstoffverhältnis für den Verzögerungsbetrag des Zündzeitpunkts. In der oben beschriebenen Ausführung wird die Ventilöffnungsansteuerzeit TINJ erhalten durch Multiplikation mit der Basisansteuerzeit TB mit dem A/F-Korrekturfaktor KAF, der gesetzt ist gemäß der Klopflernkorrektur KNK und dem Klopfsteuerbetrag RK. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht begrenzt auf diese Ausführungsform und verschiedene Modifikationen können auf das Verfahren angewandt werden zur Korrektur der Menge der Brennstoffinjektion in den Motor 10 mittels des Klopfbetrags. Beispielsweise kann die Basisansteuerzeit TB kalkuliert werden gemäß der folgenden Gleichung (9), ähnlich der Gleichung (6), welche verwendet wurde, den Basiszündzeitpunkt zu berechnen.
TB = KNK·TP+(1-KNK)·TR, . . . (9)
wobei TP und TR Basisansteuerzeiten sind, kalkuliert auf der Basis von Werten, die aus den Basisansteuerzeitmappen gelesen wurden, präpariert für das ROZ-95 bzw. ROZ-91 im Einklang mit der Motordrehzahl Ne und der Einlaßluftmenge A/N. In diesem Fall kann der A/F-Korrekturfaktor KAF wie folgt berechnet werden:
KAF=1+ΔR·KAFK· . . . (10).
Darüber hinaus kann der Ausgang des Klopfsensors 26 mit einer Klopfdetektorschaltung verbunden werden, die als Analogschaltung ausgeführt ist, anstelle der Klopfdetektorschaltung 16a. Diese Analogschaltung kann beispielsweise eine Lade- und Entladeschaltung sein, die schnell geladen wird, wenn ein Klopfen erzeugt wird, und graduell entladen wird, wenn kein Klopfen erzeugt wird, ohne mittels eines Rücksetzsignals jedesmal zurückgesetzt zu werden, wenn das vorbestimmte Kurbelwellenwinkelpositionssignal STG erzeugt wird.
In der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Zündeinrichtung ausgestattet mit einer elektronischen Vorstelleinheit. Alternativ jedoch kann es ausgestattet sein mit einer Klopfverzögerungseinheit als auch einer Vorstelleinheit, die eine sogenannte Unterdruckvorstellung und einen Drehzahlregler einschließen. Die Unterdruckvorstellung dient dazu, den Zündzeitpunkt zu verstellen, wenn der negative Ansaugkanaldruck zunimmt, während der Drehzahlregler den Zündzeitpunkt mit zunehmender Drehzahl vorstellt.
Darüber hinaus kann das Luft/Brennstoffverhältnis-Einstellbauelement ein Brennstoffeinspritzbauelement sein, wie im Fall der vorgenannten Ausführungsform, oder ein elektronisch gesteuerter Vergaser, der mit einem elektromagnetischen Solenoidventil ausgestattet ist zur öffnung/Schließung des Hauptstroms (Ausflußöffnung) gemäß einem Bedarfsfaktor. Alternativ kann das Luft/Brennstoffverhältnis-Einstellbauelement so konstruiert sein, daß ein Bypass-Ventil an einem Luftdurchgang angebracht ist, einen Vergaser umgehend, wobei das Luft/Brennstoffverhältnis variabel durch Steuerung der Öffnung des Bypass-Ventils geregelt werden kann.

Claims

1. Steuervorrichtung (16) für eine Brennkraftmaschine (10), welche Luft/Brennstoffverhältnissteuermittel (18) für die Steuerung des Betriebs einer Luft/Brennstoffverhältniseinstelleinrichtung (20) aufweist für die Einstellung des Luft/Brennstoffverhältnisses eines der Maschine zuzuführenden Luft/Brennstoffgemisches, Zündzeitpunktsteuermittel (16) aufweist für die Steuerung der Zeitlage der durch eine Zündeinrichtung (28, 29) bewirkten Zündung, und Klopferkennungsmittel (26, 16a) aufweist für die Erkennung eines Klopfzustands der Maschine, wobei die Zündzeitpunktsteuermittel (16) Basiszündzeitpunkteinstellmittel (16) umfassen für das Einstellen eines Basiszündzeitpunktes (RB), basierend auf einem gewichteten Mittelwert von zwei Datensätzen in Reaktion auf die Maschinenbelastung und die Maschinendrehzahl, und erste Korrekturmittel (16) aufweist, ausgebildet zum Einstellen einer Zündzeitlage (RA) durch Addieren zu der Basiszündzeitlage einer ersten Korrektur (RK), die sich in Zündverzögerungsrichtung ändert, wenn Klopfen erkannt wird (Schritt 54), und in Zündbeschleunigungsrichtung, wenn kein Klopfen erkannt wird (Schritt 56), dadurch gekennzeichnet, daß die Zündzeitpunktsteuermittel zweite Korrekturmittel (16) umfassen, ausgebildet zum Ändern der Gewichtung des Basiszündzeitpunkts (RB) in der Zündverzögerungsrichtung, wenn der Wert der ersten Korrektur sich in der Zündverzögerungsrichtung ändert, um aus einem vorgegebenen Bereich herauszugelangen (Schritt 86) und um die Basiszündzeitlage ( B) in Zündbeschleunigungsrichtung zu ändern, wenn der Wert der ersten Korrektur sich in der Zündbeschleunigungsrichtung ändert, um aus einem vorgegebenen Bereich herauszugelangen (Schritt 88), und daß das Luft/Brennstoffverhältnissteuermittel (16) ausgebildet ist zum Einstellen des Luft/ Brennstoffverhältnisses in Übereinstimmung mit zumindest einem der ersten Korrektur, eingestellt durch das erste Korrekturmittel, und der Änderung des Basiszündzeitpunkts, eingestellt durch das zweite Korrekturmittel.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, die Korrekturdatenberechnungsmittel (16) umfaßt für das Berechnen eines Wertes der ersten Korrekturdaten (RR(t), RK), wobei der Wert der ersten Korrekturdaten (RR(t), RK) so berechnet wird, daß sie sich in Zündverzögerungsrichtung ändern (RR(t) zunehmend), wenn Klopfen erkannt wird, und sich in Zündbeschleunigungsrichtung ändern (RR(t) abnehmend) entgegengesetzt zu der Zündverzögerungsrichtung, wenn kein Klopfen erkannt wird, und wobei die erste Korrektur bezüglich der Zündzeitlage abgeleitet wird von den genannten ersten Korrekturdaten, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturdatenberechnungsmittel (16) ausgebildet ist zum Berechnen eines Wertes von zweiten Korrekturdaten (KNK) mit der Tendenz, sich in kleinerem Maße zu ändern als die ersten Korrekturdaten (RR(t), RK), daß der Wert der zweiten Korrekturdaten (KNK) so berechnet wird, daß sie sich in einer Zündverzögerungsrichtung ändern (KNK abnehmend), wenn der Wert der ersten Korrekturdaten sich in dieser Zündverzögerungsrichtung ändert, um über einen vorbestimmten Bereich hinauszugelangen, und sich in einer Zündbeschleunigungsrichtung ändert (KNK zunehmend), entgegengesetzt der Zündverzögerungsrichtung, wenn der Wert der ersten Korrekturdaten sich in dieser Zündbeschleunigungsrichtung ändert, um über den vorbestimmten Bereich hinauszugelangen, daß die Änderung der Basiszündzeitlage abgeleitet wird von den zweiten Korrekturdaten, und daß das Luft/Brennstoffverhältnissteuermittel ausgebildet ist zum Einstellen des Luft/Brennstoffverhältnisses in Übereinstimmung mit zumindest einem der ersten und zweiten Korrekturdaten.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der das Luft/Brennstoffverhältnissteuermittel ausgebildet ist zum Anreichern des Luft/Brennstoffverhältnisses, wenn die ersten Korrekturdaten sich in der Zündverzögerungsrichtung ändern und zum Abreichern des Luft/Brennstoffverhältnisses, wenn die ersten Korrekturdaten sich in der Zündbeschleunigungsrichtung ändern.

4. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das Luft/Brennstoffverhältnissteuermittel ausgebildet ist zum Anreichern des Luft/Brennstoffverhältnisses, wenn die Wichtung der Basiszündzeitlage durch das zweite Korrekturmittel in der Zündverzögerungsrichtung geändert wird, und das Luft/Brennstoffverhältnis abgereichert wird, wenn die Wichtung der Basiszündzeitlage sich ändert durch die zweiten Korrekturmittel in der Zündbeschleunigungsrichtung.

5. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das Luft/Brennstoffverhältnissteuermittel ausgebildet ist zum Speichern erster Basis-Luft/Brennstoffverhältnisdaten, entsprechend einem hochoktanigen Brennstoff, und zweiter Basis-Luft/Brennstoffverhältnisdaten, angepaßt an niederoktanigem Brennstoff zum Berechnen eines inneren Teilpunktes der gespeicherten ersten und zweiten Basis-Luft/Brennstoffverhältnisdaten in Übereinstimmung mit der Änderung in der Wichtung der Basiszündzeitlage, und Einstellen des Luft/Brennstoffverhältnisses in Übereinstimmung mit dem berechneten inneren Teilpunkt.

6. Steuervorrichtung nach Anspruch 5, bei der der berechnete innere Teilpunkt als modifizierte Luft/Brennstoffverhältnisbasisdaten dient, die erste Korrektur so berechnet wird, um einen Wert zwischen vorbestimmten oberen und unteren Grenzwerten zu nehmen derart, daß die modifizierten Luft/Brennstoffbasisverhältnisdaten korrigiert werden zum Erfassen eines Wertes auf der brennstoffreichen Seite in Übereinstimmung mit der Abweichung der ersten Korrektur von einem vorbestimmten Referenzwert zwischen dem oberen und dem unteren Grenzwert, wenn die erste Korrektur sich so in ihrer zündverzögernden Richtung ändert, daß sie jenseits des Referenzwertes in der betreffenden Richtung liegt, und daß die Korrektur der modifizierten Luft/Brennstoffbasisverhältnisdaten entsprechend der genannten ersten Korrektur beendet wird, wenn die erste Korrektur sich so in ihrer zündbeschleunigenden Richtung ändert, daß sie sich jenseits des Referenzwertes in dieser letzteren Richtung befindet.

7. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, welche Belastungserkennungsmittel für das Erfassen der Belastung der Maschine, Drehzahlerkennungsmittel für das Erfassen der Maschinendrehzahl und Betriebszustanderkennungsmittel für das Erfassen eines vorbestimmten Betriebszustandes hoher Drehzahl und hoher Belastung der Maschine umfaßt, und bei der die Luft/Brennstoffverhältnissteuermittel ausgebildet sind zum Einstellen von Luft/Brennstoffverhältnisbasisdaten in Übereinstimmung mit der Maschinenbelastung, erkannt durch die Belastungserkennungsmittel, und der Maschinendrehzahl, erfaßt durch die Drehzahlerkennungsmittel, so daß das Luft/Brennstoffverhältnis eingestellt wird durch Korrigieren der Luft/Brennstoffverhältnisbasisdaten in Übereinstimmung mit der ersten Korrektur, wobei die Korrektur der Luft/Brennstoffverhältnisbasisdaten entsprechend der genannten ersten Korrektur nur dann ausgeführt wird, wenn der vorbestimmte Betriebszustand hoher Drehzahl und hoher Last durch die Betriebszustanderkennungsmittel erfaßt worden ist.

8. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die Lasterkennungsmittel für das Erfassen der Maschinenbelastung und Drehzahlerkennungsmittel für das Erfassen der Maschinendrehzahl umfaßt, und bei der die Luft/Brennstoffverhältnissteuermittel ausgebildet sind zum Einstellen von Luft/Brennstoffverhältnisbasisdaten in Übereinstimmung mit der von den Lasterkennungsmitteln erfaßten Maschinenbelastung und der von den Drehzahlerkennungsmitteln erfaßten Maschinendrehzahl, so daß das Luft/Brennstoffverhältnis eingestellt wird durch Korrigieren der Luft/Brennstoffverhältnisbasisdaten in Übereinstimmung mit der ersten Korrektur, wobei die erste Korrektur berechnet wird zum Erfassen eines Wertes zwischen einem vorbestimmten oberen und einem vorbestimmten unteren Grenzwert, so daß die Luft/Brennstoffverhältnisbasisdaten korrigiert werden zum Erfassen eines Wertes auf der brennstoffreichen Seite in Übereinstimmung mit der Abweichung der ersten Korrektur von einem vorbestimmten Referenzwert zwischen dem oberen und dem unteren Grenzwert, wenn der Wert der ersten Korrektur sich so in ihrer zündverzögernden Richtung ändert, daß sie sich jenseits des Referenzwertes in der betreffenden Richtung befindet, und daß die Korrektur der Luft/ Brennstoffverhältnisbasisdaten entsprechend der ersten Korrektur beendet wird, wenn der Wert der ersten Korrektur sich so ändert, daß sie sich jenseits des Referenzwertes in ihrer zündbeschleunigenden Richtung befindet.

9. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die Änderung in der Basiszündzeitlage unverändert aufrechterhalten wird während jeder Perioden, in denen die erste Korrektur innerhalb des vorbestimmten Bereichs bleibt.

10. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die Änderungen der Basiszündzeitlage in der zündverzögernden und zündbeschleunigenden Richtung unterschiedliche Größe besitzen.

11. Steuervorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Größe der Änderung in der Basiszündzeitlage in der zündverzögernden Richtung größer ist als in der zündbeschleunigenden Richtung.

12. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, bei der die Korrekturdatenberechnungsmittel nichtflüchtige Speichermittel umfassen für das dauernde Speichern der zweiten Korrekturdaten sogar nach Beenden des Betriebs der Maschine, wobei die zweiten Korrekturdaten, die in den Speichermitteln gespeichert sind, verwendet werden, wenn die Maschine danach betrieben wird.

13. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, bei der die Korrekturdatenberechnungsmittel Schaltermittel umfassen, die durch Handbetätigung zwischen einer ersten Position zum Liefern anfänglicher Korrekturdaten entsprechend hochoktanigem Brennstoff und einer zweiten Position bewirkbar sind zum Bereitstellen von Anfangskorrekturdaten entsprechend einem niederoktanigen Brennstoff, und bei der der Anfangswert der zweiten Korrekturdaten abhängt von der Position der Schaltermittel.

14. Eine Brennkraftmaschine, ausgestattet mit einer Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13.

15. Ein Kraftfahrzeug, angetrieben von einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 14.