DE3905498C2 - Vorrichtung zur Steuerung der Verbrennungsbedingungen bei einer Verbrennungsmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der Verbrennungsbedingungen bei einer Verbrennungsmaschine.

Es ist eine Vorrichtung zur Steuerung der Verbrennungs­ bedingungen einer mehrere Zylinder aufweisenden Ver­ brennungsmaschine bekannt, bei der ein oder mehrere Verbrennungsbedingungs-Steuerparameter, wie der Zünd­ zeitpunkt, das Luft/Brennstoff-Verhältnis einer zu den Maschinenzylindern geführten Luft/Brennstoff-Mischung, oder der Vorverdichtungsdruck gesteuert werden zur Ver­ hinderung des Klopfens in den Verbrennungszylindern, wenn ein in jedem Zylinder auftretendes Klopfen durch einen Klopfdetektor festgestellt wird, beispielsweise einen Innendrucksensor zur Erfassung von Änderungen des Innendruckes des Verbrennungszylinders.

Die Ver­ öffentlichung der ungeprüften japanischen Patentanmel­ dung Nr. 61-2 15 942 z. B. offenbart eine Steuervorrichtung mit an den Verbrennungszylindern angeordneten Innen­ drucksensoren. Bei einer derartigen Vorrichtung wird ein auftretendes Klopfen in jedem Verbrennungszylinder durch den zugeordneten Innendrucksensor festgestellt, und der Zündzeitpunkt jedes Verbrennungszylinders wird in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des entsprechenden Innendrucksensors gesteuert, um einen kritischen Zeitpunkt zur Verhinderung des Auftretens eines Klopfens zu erhalten. Dies heißt, daß in einer derartigen bekannten Vorrichtung die Steuerung des Zündzeitpunktes eines Verbrennungszylinders in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des zugeordneten Innendrucksensors bewirkt wird.

Eine solche Steuervorrichtung kann das Auftreten eines Klopfens mit einer hohen Empfindlichkeit feststellen, da der Innendrucksensor Änderungen des Innendruckes im zugehörigen Verbrennungszylinder direkt erfassen kann. Hierbei benötigt jedoch jeder Verbrennungszylinder einen eigenen Innendrucksensor, und daher wird die Verarbeitung der Ausgangssignale der Innendrucksensoren aufwendig und umständlich, und die Herstellungskosten der Vorrichtung erhöhen sich.

Aus der DE 35 04 039 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regeln des Klopfpegels einer Brennkraftmaschine bekannt, bei denen ein Grundwert für den Zündzeitpunkt der Maschine abhängig von den Betriebsparametern der Maschine berechnet wird. Der Grundwert wird entsprechend dem Ergebnis der Maschinenklopfentscheidung so verändert, daß die Maschine dicht an der Klopfgrenze arbeitet. Dabei wird bei Feststellung eines Klopfens ein Korrekturwert zum Grundwert addiert, um den Zündzeitpunkt zu verzögern, oder bei Fehlen von Klopfen bleibt der Grundwert unverändert, oder es wird der Korrekturwert von diesem abgezogen, um den Zündzeitpunkt vorzuverlegen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kostengünstige Vorrichtung zur Steuerung der Verbrennungsbedingungen einer mehrere Verbrennungszylinder aufweisenden Brannkraftmaschine zu schaffen, bei der die Verbrennungsbedingungen der Maschine mit hoher Empfindlichkeit mit einer minimalen Anzahl von Verbrennungsbedingungssensoren erfaßt werden, und die Steuerung der Verbrennungsbedingungen jedes Verbrennungszylinders in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Verbrennungsbedingungssensoren bewirkt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im Anspruch 1 bzw. 7 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher er­ läutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Steuerung der Verbrennungsbedingungen einer Verbrennungsmaschine mit vier Zylindern entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 einen Innendrucksensor an der Maschine zur Erfassung des Innendrucks im Verbrennungszylinder,

Fig. 3 eine Form des Ausgangssignals des Innendruck­ sensors,

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Klopfdetektorschal­ tung,

Fig. 5 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Steuerung der Verbrennungsbedingungen einer Maschine für das erste Ausführungsbeispiel,

Fig. 6 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Steuerung der Verbrennungsbedingungen einer Maschine für ein zweites Ausführungsbeispiel,

Fig. 7 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Steuerung der Verbrennungsbedingungen einer Maschine für ein drittes Ausführungsbeispiel,

Fig. 8 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Steuerung der Verbrennungsbedingungen einer Verbrennungsmaschine für ein viertes Aus­ führungsbeispiel,

Fig. 9 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Steuerung der Verbrennungsbedingungen einer Maschine für das vierte Ausführungsbeispiel nach Fig. 8,

Fig. 10 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Steuerung der Verbrennungsbedingungen einer Verbrennungsmaschine für ein fünftes Aus­ führungsbeispiel,

Fig. 11 ein Blockschaltbild einer Klopfdetektorschal­ tung 41 nach Fig. 10,

Fig. 12 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Steuerung der Verbrennungsbedingungen einer Maschine für das fünfte Ausführungsbeispiel nach Fig. 10,

Fig. 13 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Steuerung der Verbrennungsbedingungen einer Verbrennungs­ maschine für ein sechstes Ausführungsbeispiel, und

Fig. 14 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Steuerung der Verbrennungsbedingungen einer Verbrennungs­ maschine für ein siebentes Ausführungsbeispiel.

(1) Erstes Ausführungsbeispiel

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild für ein erstes Aus­ führungsbeispiel der Vorrichtung. Bei dieser weist eine Verbrennungsmaschine 1 vier Verbrennungszylinder 1A-1d auf. Diese sind mit (nicht gezeigten) Zündkerzen ver­ sehen, die jeweils mit Zündspulen 21-24 verbunden sind. Ein als Klopfsensor verwendeter Innendrucksensor ist auf einem der Zylinder der Maschine 1 angebracht, beispielsweise dem ersten Verbrennungszylinder 1a, und erzeugt ein analoges Ausgangssignal, das dem Innendruck im ersten Zylinder 1a proportional ist. Die Maschine 1 hat einen Lufteingangsdurchgang (nicht gezeigt) zur Zu­ führung von Luft zu den Zylindern 1a-1d. Ein Luft­ drucksensor 6 ist an der Maschine 1 angebracht zur Er­ fassung des Druckes der durch den Lufteingangsdurchgang in die Zylinder 1a-1d eingeführten Luft und zur Er­ zeugung eines analogen Ausgangssignals in Abhängigkeit von den Änderungen des Luftdruckes in einem Luftein­ gangsdurchgang. Die Maschine 1 besitzt auch einen Kurbel­ winkelsensor 5 zur Erzeugung eines Kurbelwinkelsignals, das die Drehwinkelstellung der Kubelwelle der Maschine 1 darstellt, und eines Zylinderidentifikationssignals zur Identifizierung der Zylinder 1a-1d.

Eine Steuerschaltung 4 für die Maschine 1, die durch eine strichlierte Umrandung in Fig. 1 angedeutet ist, hat die im Blockschaltbild dargestellte allgemeine Ausbil­ dung. Eine mit dem Innendrucksensor 3 verbundene Klopf­ detektorschaltung 41 dient zur Prüfung, ob ein Klopfen im ersten Zylinder 1a auftritt, auf der Grundlage des Ausgangssignals des Innendrucksensors 3, und zur Erzeu­ gung eines analogen Ausgangssignals in Abhängigkeit von der Stärke des Klopfens. Die analogen Ausgangs­ signale der Klopfdetektorschaltung 41 und des Luftdruck­ sensors 6 werden durch einen Analog/Digital-Wandler 42 in ein digitales Signal umgewandelt. Ein Mikrocomputer 43 enthält eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU) 431, einen Festwertspeicher (ROM) 432, einen Speicher 433 mit wahlfreiem Zugriff (RAM), eine Eingangs/Ausgangs- Torschaltung 434 und eine Ausgangs-Torschaltung 435. Die Eingangs/Ausgangs-Torschaltung 434 ist mit dem Ana­ log/Digital-Wandler 42 und dem Kurbelwinkelsensor 5 verbunden. Die Ausgangs-Torschaltung 435 ist mit einem Zünder 44 verbunden, an den die Zündspulen 21-24 an­ geschlossen sind. Der Mikrocomputer 43 erzeugt ein Zünd­ signal auf der Grundlage des Kurbelwinkelsignals und des Zylinderidentifikationssignals, die vom Kurbelwin­ kelsensor 5 zugeführt werden. Das Zündsignal wird zum Zünder 44 geliefert, und die Zündspulen 21-24 werden dann vom Zünder 44 gesteuert.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, hat der Innendrucksensor vom piezoelektrischen Typ in diesem Ausführungsbeispiel eine ringförmige Konfiguration und ist zwischen einem Zylinderkopf 10 des ersten Zylinders 1a und einer an diesem befestigten Zündkerze 11 angeordnet. Wie Fig. 3 zeigt, entspricht die Wellenform des vom Innendrucksen­ sor 3 erzeugten Ausgangssignals den Änderungen des Innendrucks im ersten Zylinder 1a, die von der Verbren­ nungsbedingung in diesem Zylinder abhängen, und daher ist es möglich, Vibrationen des Innendruckes im ersten Zylinder 1a, die durch ein Klopfen hervorgerufen wer­ den, über das Ausgangssignal des Innensensors 3 festzu­ stellen. Das heißt, daß der Innendrucksensor 3 als ein Verbrennungsbedingungsdetektor verwendet werden kann.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, enthält die Klopfdetektor­ schaltung 41 einen mit dem Innendrucksensor 3 verbun­ denen Ladeverstärker 412, ein mit dem Ladeverstärker 412 verbundenes Bandpaßfilter 413, einen mit dem Band­ paßfilter 413 verbundenen Störpegeldetektor 414, eine mit dem Bandpaßfilter 413 und dem Störpegeldetektor 414 verbundene Vergleichsschaltung 415, und einen mit der Vergleichsschaltung 415 verbundenen Integrator 416. Das Ausgangssignal des Innendrucksensors 3 wird durch den Ladeverstärker 412 in ein Spannungssignal umgewan­ delt, und dieses Spannungssignal wird durch das Band­ paßfilter 413 so gefiltert, daß es nur in einem vorbe­ stimmten Frequenzbereich auftritt, der auf die im ersten Zylinder 1a aufgrund eines Klopfens erzeugten Druck­ vibration bezogene Frequenzkomponenten enthält. Das vom Bandpaßfilter 413 gefilterte Spannungssignal wird dann in den Störpegeldetektor 414 und in die Ver­ gleichsschaltung 415 eingegeben. Eine Schwellenspannung zur Eliminierung der Störfrequenzkomponente des vom Bandpaßfilter 413 ausgegebenen Spannungssignals wird vom Störpegeldetektor 414 erzeugt und der Vergleichs­ schaltung 415 zugeführt. Die Vergleichsschaltung 415 vergleicht das Ausgangssignal des Bandpaßfilters 413 mit der Schwellenspannung des Störpegeldetektors 414 und gibt ein Spannungssignal aus, das nur eine auf die im ersten Zylinder 1a aufgrund eines Klopfens erzeugten Druckvibrationen bezogene Frequenzkomponente enthält. Das von der Vergleichsschaltung 415 ausgegebene Span­ nungssignal wird dann im Integrator 416 integriert. Demgemäß kann die Klopfdetektorschaltung 41 ein Span­ nungssignal ausgeben, das der Stärke des im ersten Zy­ linder 1a der Maschine 1 auftretenden Klopfens ent­ spricht.

Fig. 5 zeigt ein Flußdiagramm zur Erläuterung einer Verbrennungsbedingungssteuerung entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel. Dieses Steuerprogramm ist im Fest­ wertspeicher 432 des Mikrocomputers 43 gespeichert. Wie Fig. 5 zeigt, schreitet das Programm, wenn die Steuerschaltung 4 durch einen (nicht gezeigten) Schlüssel­ schalter eingeschaltet wird, vom Schritt 101 zum Schritt 102. Im Schritt 102 wird die Eingangs/Ausgangs-Tor­ schaltung 434 in den Eingangs- oder den Ausgangsbetrieb gesetzt, und erforderliche Daten werden im Speicher 433 initialisiert, nachdem alte Daten gelöscht wurden. Im Schritt 103 werden von der Zentralverarbeitungsein­ heit 431 eine Drehgeschwindigkeit N der Maschine 1 auf der Grundlage des Ausgangssignals des Kurbelwinkelsen­ sors 5 und eine Maschinenlast L auf der Basis des Aus­ gangssignals des Luftdrucksensors 6 berechnet. Im Schritt 104 wird ein Grundwert Θ_B der Zündzeitpunkte der Zylinder 1a-1d über eine vorbestimmte im Festwert­ speicher 432 enthaltene Zündzeitpunktdatentabelle ent­ sprechend den im Schritt 103 berechneten Werten für die Maschinengeschwindigkeit N und die Maschinenlast L be­ rechnet, und dieser Grundwert Θ_B wird dann im Speicher 433 mit wahlfreiem Zugriff gespeichert. Im Schritt 105 werden die Verbrennungszylinder 1a-1d auf der Grund­ lage des Ausgangssignals des Kurbelwinkelsensors 5 identifiziert. Im nächsten Schritt 106 wird dann ge­ prüft, ob der im Schritt 105 identifizierte Zylinder der erste Zylinder 1a ist oder nicht. Wenn dies nicht der Fall ist, springt das Programm zum Schritt 111. Wenn dieser der erste Zylinder ist, geht das Programm zum Schritt 107 über, in dem der Grundwert Θ_B des Zünd­ zeitpunktes des ersten Zylinders 1a um einen vorbestimmten Wert Θ_C erhöht wird. Dies bedeutet, daß der Zündzeit­ punkt des ersten Zylinders 1a gegenüber den Zündzeit­ punkten der anderen Zylinder 1b-1d um einen bestimmten Kurbelwinkel nach vorn verschoben wird, so daß der erste Zylinder 1a eine Verbrennungsbedingung aufweist, bei der ein Klopfen eher auftritt als in den anderen Zylindern 1b-1d. Im Schritt 108 wird dann geprüft, ob ein Klopfen im ersten Zylinder 1a auftritt. Wenn dies der Fall ist, schreitet das Programm zum Schritt 109, in dem ein Zeitmeßzähler, der später näher beschrieben wird, gelöscht wird. Im Schritt 110 wird dann ein Steuerwert Θ_R zur Verzögerung des Zündzeitpunktes nach­ geführt, indem zu diesem ein vorbestimmter Korrektur­ wert ΔΘ addiert wird. Im Schritt 111 wird dann der End­ wert Θ für den Zündzeitpunkt des ersten Zylinders 1a erhalten, indem der im Schritt 107 bestimmte Grundwert Θ_B um die gesteuerte Variable Θ_R verringert wird. Dann wird im Schritt 112 ein Zündzeitpunktbefehl von der Zentralverarbeitungseinheit 431 an den Zünder 44 gegeben, der auf dem Wert Θ des Zündzeitpunktes beruht. Dann geht das Programm zum Schritt 103 zurück und seine Aus­ führung wird wiederholt. Dadurch wird der Zündzeitpunkt des ersten Zylinders 1a so gesteuert, daß ein Klopfen vermieden wird.

Wenn im Schritt 108 kein Klopfen festgestellt wird, geht das Programm zum Schritt 113 über. In diesem Schritt 113 wird geprüft, ob ein im Zeitmeßzähler gebildeter Zählwert M nicht kleiner ist als ein vorbestimmter Wert M₀. In diesem Ausführungsbeispiel werden die Zentral­ verarbeitungseinheit 431 und der Speicher 433 als Zeit­ meßzähler verwendet. Das heißt, die Zentralverarbeitungs­ einheit 431 zählt die Taktimpulse zur Steuerung eines Arbeitsvorganges in der Zentralverarbeitungseinheit 431 und führt dann den im Speicher 433 enthaltenen Zählwert M nach, wann immer die Zentralverarbeitungseinheit 431 einen Impuls zählt. Wenn der gezählte Wert M geringer ist als der Wert M₀, geht das Programm zum Schritt 111 über. Wenn der gezählte Wert M nicht geringer ist als der Wert M₀, dann führt das Programm den Schritt 114 aus, indem der im Speicher 433 gespeicherte Zählwert M gelöscht wird. Weiterhin wird im Schritt 115 ein Steuerwert Θ_R zur Verzögerung eines Zündzeitpunktes nachgeführt, indem dieser durch den vorbestimmten Korrekturwert ΔΘ verringert wird. Das bedeutet, daß der Steuerwert Θ_R zur Verzögerung des Zündzeitpunktes um den vorbestimmten Korrekturwert ΔΘ herabgesetzt wird, wenn kein Klopfen auftritt, bis der Zählwert M gleich dem Wert M₀ wird.

Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, wird der Grund­ wert Θ_B des Zündzeitpunktes des ersten Zylinders 1a in voreilender Richtung nachgeführt, indem der vorbe­ stimmte Wert Θ_C zu ihm addiert wird, wodurch ein Klopfen im ersten Zylinder 1a begünstigt wird. Dann wird der Zündzeitpunkt des ersten Zylinders 1a in verzögernder Richtung verschoben, um das Auftreten eines Klopfens zu vermeiden, wenn ein Klopfen im ersten Zylinder 1a fest­ gestellt wird. Die Zündzeitpunkte der anderen Zylinder 1b-1d werden der Reihe nach auf der Basis des Grund­ wertes Θ_B gesteuert, der mittels der Zündzeitpunkte­ datentabelle und des zur Steuerung des Zündzeitpunktes des ersten Zylinders 1a verwendeten Steuerwertes Θ_R be­ stimmt wurde, und so werden die anderen Zylinder 1b- 1d in einem geeigneten Verbrennungszustand gehalten, indem ein Klopfen nicht auftritt.

(2) Zweites Ausführungsbeispiel

Fig. 6 zeigt ein Flußdiagramm als zweites Ausführungs­ beispiel der Erfindung. Dieses zweite Ausführungsbei­ spiel umfaßt die gleichen Bestandteile wie das erste Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1, 2 und 4, und die Ausbildung der Vorrichtung nach dem zweiten Ausführungs­ beispiel ist im wesentlichen die gleiche wie die des ersten Ausführungsbeispiels mit der Ausnahme, daß das zweite Ausführungsbeispiel zusätzlich eine Einrichtung zur Prüfung einer Arbeitsbedingung der Maschine ent­ hält, die die Zündzeitpunkte des ersten Verbrennunszy­ linders auf dem gleichen Wert wie dem der anderen Ver­ brennungszylinder der Maschine hält, wenn die Maschine sich in einem vorbestimmten Betriebszustand befindet.

Gemäß Fig. 6 ist der Programmablauf in den Schritten 101 bis 104 des zweiten Ausführungsbeispiels der gleiche wie in den Schritten 101-104 des ersten Aus­ führungsbeispiels nach Fig. 5. Weiterhin ist der Pro­ grammablauf in den Schritten 106-116 des zweiten Aus­ führungsbeispiels der gleiche wie der in den Schritten 105-115 des ersten Ausführungsbeispiels. Im Schritt 105 des zweiten Ausführungsbeispiels wird auf der Grund­ lage der Maschinendrehgeschwindigkeit N und der Ma­ schinenlast L geprüft, ob die Maschine 1 sich in einem vorbestimmten Betriebszutandsbereich befindet, in wel­ chem eine Zündzeitpunktsteuerung erforderlich ist, um das Auftreten eines Klopfens zu verhindern, nachdem der Grundwert Θ_B der Zündzeitpunkte der Zylinder 1a-1d im Schritt 104 berechnet und im Speicher 433 gespeichert wurde. Wenn dies der Fall ist, geht das Programm zum Schritt 106 über und vollführt dann den gleichen Steuervorgang wie im ersten Ausführungs­ beispiel. Wenn das Ergebnis des Schrittes 105 jedoch zeigt, daß dies nicht der Fall ist, geht das Programm im Schritt 117 weiter, indem der Zündzeitpunkt auf einen Wert Θ gesetzt wird, der gleich dem in Schritt 104 er­ haltenen Grundwert Θ_B ist. Dies bedeutet, daß, wenn die Maschine 1 sich in einem Betriebszustandsbereich be­ findet, indem ein Klopfen in den Zylindern 1a-1d nicht auftritt, jeder der Zylinder 1a-1d mit Zündzeitpunkten betrieben wird, die die gleichen sind wie die von der Zündzeitpunktdatentabelle bestimmten. Demgemäß wird der Zündzeitpunkt des ersten Zylinders 1a nicht übermäßig in die voreilende Richtung eingestellt, wenn sich die­ ser Zylinder in einem Zustand befindet, indem eine Klopfsteuerung nicht erforderlich ist. Auf diese Weise können alle Zylinder 1a-1d mit optimalen und wirk­ samen Zündzeitpunkten betrieben werden.

(3) Drittes Ausführungsbeispiel

Fig. 7 zeigt das Flußdiagramm für ein drittes Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dieses dritte Ausführungsbeispiel umfaßt die gleichen Bestandteile wie das erste Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1, 2 und 4, und die Ausbildung der Vorrichtung nach dem dritten Ausführungsbeispiel ist im wesentlichen die gleiche wie die des zweiten Ausführungsbeispiels mit der Aus­ nahme, daß das dritte Ausführungsbeispiel zusätzlich eine Einrichtung zur Durchführung einer Zündzeitpunkt­ steuerung für die Zylinder 1b-1d auf der Grundlage einer gesteuerten variablen zur Verzögerung des Zünd­ zeitpunktes des ersten Zylinders 1a nur dann, wenn diese gesteuerte Variable größer als ein vorbestimmter Wert ist, und weiterhin eine Einrichtung zur Prüfung des Betriebszustands der Maschine und zur Aufrechterhaltung des Zündzeitpunktes des ersten Verbrennungszylinders auf den gleichen Wert wie dem der anderen Zylinder, wenn sich die Maschine in einem vorgegebenen Betriebs­ zustand befindet, aufweist. Dies heißt, daß die Schritte 101-117 in Fig. 7 die gleichen wie die in Fig. 6 sind, das Programm nach Fig. 7 jedoch zusätzlich die Schritte 118 und 119 enthält.

Wenn im Flußdiagramm nach Fig. 7 im Schritt 107 festge­ stellt wird, daß der im Schritt 106 identifizierte Zy­ linder nicht der erste Zylinder 1a ist, geht das Pro­ gramm zum Schritt 118 über, in dem geprüft wird, ob der Steuerwert Θ_R zur Verzögerung des Zündzeitpunktes des ersten Zylinders 1a nicht geringer ist als ein vor­ bestimmter Wert Θ_{R 1}. Wenn dies nicht der Fall ist, voll­ führt das Programm den Schritt 117, in welchem der End­ wert Θ des Zündzeitpunktes der Zylinder 1b-1d auf den in Schritt 104 erhaltenen Grundwert Θ_B gesetzt wird. Wenn dies dagegen der Fall ist, wird der Wert Θ für den Zündzeitpunkt der Zylinder 1b-1d im Schritt 119 gemäß der folgenden Gleichung unter Verwendung des in Schritt 104 erhaltenen Grundwertes Θ_B, des Steuerwertes Θ_R und des vorbestimmten Wertes Θ_{R 1} berechnet:

Θ = Θ_B - (Θ_R - Θ_{R 1})

Dies bedeutet, daß die Steuerung zur Verzögerung des Zündzeitpunktes der Zylinder 1b-1d um den Betrag "Θ_R - Θ_{R 1}", um ein Klopfen in diesen Zylindern zu ver­ meiden, nur dann erfolgt, wenn der Steuerwert Θ_R zur Verzögerung des Zündzeitpunktes des Zylinders 1a nicht geringer als der vorbestimmte Wert Θ_{R 1} ist. Gemäß der vor­ liegenden Erfindung wird der Grundwert Θ_B für den Zünd­ zeitpunkt der Zylinder 1b-1d um den vorbestimmten Wert Θ_C gegenüber dem Grundwert Θ_B für den Zündzeit­ punkt des ersten Zylinders 1a verzögert, wie aus den Schritten 107 und 108 in Fig. 7 ersichtlich ist. Wenn demgemäß der Steuerwert Θ_R zur Verzögerung des Zünd­ zeitpunktes des ersten Zylinders 1a kleiner ist als der vorbestimmte Wert Θ_{R 1}, ist es nicht erforderlich, die Zündzeitpunkte der Zylinder 1b-1d zu verzögern. Um die Wirksamkeit des Betriebes der Maschine 1 zu ver­ bessern, ist es vorteilhaft, die Zündzeitpunkte der Zylinder 1b-1d an den Grundwert Θ_B anzubinden, selbst wenn ein Klopfen im ersten Zylinder 1a festgestellt wird.

(4) Viertes Ausführungsbeispiel

Fig. 8 zeigt ein Blockschaltbild für ein viertes Aus­ führungsbeispiel der Erfindung. In dieser Figur be­ sitzen die bereits im ersten Ausführungsbeispiel be­ schriebenen Bestandteile die gleichen Bezugszeichen wie dort. Im vierten Ausführungsbeispiel werden zwei Ver­ brennungsparameter, wie beispielsweise der Zündzeit­ punkt und die Brennstoffeinspritzmenge, gesteuert, um das Auftreten eines Klopfens in den Verbrennungszy­ lindern einer Maschine zu verhindern. Hierbei wird der Wert des einen Parameters zur Steuerung wenigstens eines vorbestimmten Verbrennungszylinders so geändert, daß die Klopfneigung dieses Zylinders erhöht wird, und dann wird der andere Parameter zur Steuerung dieses vorbestimmten Zylinders so gesteuert, daß ein Klopfen verhindert wird.

Gemäß Fig. 8 ist ein Innendrucksensor 3 auf dem ersten Verbrennungszylinder 1a der Maschine 1 angeordnet. Ein Luftströmungssensor 7 erzeugt ein analoges Signal, das proportional zur Menge der in die Maschine 1 einströ­ menden Luft ist, und dieses analoge Signal wird dann vom Analog/Digital-Wandler 42 in ein digitales Signal umgewandelt. Weiterhin sind vier Brennstoffinjektoren 81-84 vorgesehen, um jeweils Brennstoff in die vier Verbrennungszylinder 1a-1d der Maschine einzuspritzen, und diese Brennstoffinjektoren 81-84 sind über eine Injektortreiberschaltung 45 mit der Ausgangs-Torschal­ tung 435 des Mikrocomputers 43 verbunden. Der Mikro­ computer 43 berechnet ein Brennstoffeinspritzsignal auf der Grundlage des Ausgangssignales des Luftströmungs­ sensors 7 und liefert dieses Brennstoffeinspritzsignal zur Injektortreiberschaltung 45 zur Betätigung der einzelnen Brennstoffinjektoren 81-84.

Fig. 9 zeigt ein Flußdiagramm des Verbrennungsbedin­ gungs-Steuerprogramms gemäß dem vierten Ausführungsbei­ spiel der Erfindung. Dieses Steuerprogramm ist im Fest­ wertspeicher 432 des Mikrocomputers 43 in Fig. 8 ge­ speichert. Wenn die Steuerschaltung 4 durch einen (nicht gezeigten) Schlüsselschalter eingeschaltet wird, geht das Programm vom Schritt 101 zum Schritt 102 in Fig. 9 über. Im Schritt 102 wird die Eingangs/Ausgangs-Tor­ schaltung 434 in den Eingangs- oder Ausgangsbetrieb ge­ setzt, und die erforderlichen Daten werden im Speicher 433 initialisiert, nachdem die früheren Daten gelöscht wurden. Im Schritt 103 werden eine Maschinendrehge­ schwindigkeit N und eine Maschinenlast L in gleicher Weise wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen berechnet, und weiterhin wird eine Luftaufnahmemenge A auf der Grundlage des Ausgangssignals des Luftströmungs­ sensors 7 berechnet.

Im Schritt 104 in Fig. 9 wird ein Grundwert Θ_B für den Zündzeitpunkt der Zylinder 1a-1d aus einer vorge­ gebenen Zündzeitpunktdatentabelle in der gleichen Weise wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ausge­ lesen, und weiterhin wird ein Grundwert Q_B für die Brenn­ stoffeinspritzmenge der Zylinder 1a-1d aus einer vor­ gegebenen Datentabelle für die Brennstoffeinspritz­ grundmenge ausgelesen, die im Speicher 433 enthalten ist. Der Grundwert Q_B entspricht der Luftaufnahmemenge A. Die Grundwerte Θ_B und Q_B werden dann im Speicher 433 gespeichert.

Im Schritt 105 wird geprüft, ob der Zündzeitpunkt der Maschine 1 gesteuert werden sollte, um das Auftreten von Klopfen zu vermeiden. Diese Prüfung erfolgt auf der Basis der Maschinendrehgeschwindigkeit N, der Ma­ schinenlast L und der Luftaufnahmemenge A, die den Be­ triebszustand der Maschine 1 darstellen. Dies heißt, daß im Schritt 105 geprüft wird, ob sich der Betriebs­ zustand der Maschine 1 in einem vorbestimmten Bereich befindet oder nicht. Wenn dies nicht der Fall ist, geht das Programm zum Schritt 117 über, indem die End­ werte Θ und Q für den Zündzeitpunkt und die Brennstoff­ einspritzmenge der Zylinder 1a-1d so eingestellt wer­ den, daß sie den im Schritt 104 erhaltenen Grundwerten Θ_B und Q_B entsprechen. Dann werden im Schritt 113 der Zündzeitpunkt und die Brennstoffeinspritzmenge auf der Basis der im Schritt 117 erhaltenen Endwerte Θ und Q eingestellt.

Wenn die Prüfung ergibt, daß sich der Betriebszustand der Maschine 1 in dem vorbestimmten Bereich befindet, werden die Schritte 106 und 107 des Programms ausge­ führt. Diese entsprechen den Schritten 105 und 106 im ersten Ausführungsbeispiel. Wenn der identifizierte Zy­ linder nicht der erste Zylinder 1a ist, geht das Pro­ gramm zum Schritt 112 über, in welchem der Endwert Θ für den Zündzeitpunkt der Zylinder 1b-1d durch Ver­ ringerung des im Schritt 104 erhaltenen Grundwertes Θ_B um die gesteuerte Variable Θ_R erhalten wird, und der Endwert Q für die Brennstoffeinspritzmenge der Zylinder 1b-1d wird auf den in Schritt 108 erhaltenen Wert Q_B eingestellt. Dann werden im Schritt 113 auf der Basis der Endwerte Θ und Q ein Zündzeitpunktbefehl und ein Brennstoffeinspritzmengenbefehl von der Zentralverar­ beitungseinheit 431 an den Zünder 44 und die Injektor­ treiberschaltung 45 abgegeben. Das Programm kehrt dann zum Schritt 103 zurück und wird wiederholt ausgeführt.

Wenn der identifizierte Zylinder der erste Zylinder ist, geht das Programm vom Schritt 107 zum Schritt 108 über, in welchem der Grundwert Q_B für die Brennstoffeinspritz­ menge des ersten Zylinders 1a um einen vorgegebenen Wert Q_C verringert wird. Demgemäß wird das Luft/Brennstoff- Verhältnis in der in den Zylinder 1a einzuführenden Luft/Brennstoffmischung so eingestellt, daß dieser ma­ gerer ist als die in die anderen Verbrennungszylinder 1b-1d einzuführende Luft/Brennstoffmischung, wodurch die Klopfneigung des Zylinders 1a gegenüber der der an­ deren Zylinder 1b-1d erhöht wird.

Im Schritt 109 wird dann festgestellt, ob im ersten Zy­ linder 1a ein Klopfen auftritt. Wenn dies der Fall ist, geht das Programm zum Schritt 110 über, in welchem der Zeitmeßzähler gelöscht wird. Dann wird im Schritt 111 eine gesteuerte Variable Θ_R zur Verzögerung des Zünd­ zeitpunktes durch Addition eines vorgegebenen Wertes ΔΘ nachgeführt. Dann wird im Schritt 112 der Endwert Θ für den Zündzeitpunkt des ersten Zylinders 1a durch Verringerung des im Schritt 104 erhaltenen Grundwertes Θ_B um die gesteuerte Variable Θ_R berechnet, und der End­ wert Q für die Brennstoffeinspritzmenge des ersten Zy­ linders 1a wird auf den Schritt 108 erhaltenen Wert Q_B eingestellt. Dann werden im Schritt 113 auf der Basis der Endwerte Θ und Q ein Zündzeitpunktbefehl und ein Brennstoffeinspritzmengenbefehl von der Zentralverar­ beitungseinheit 431 an den Zünder 44 und die Injektor­ treiberschaltung 45 abgegeben. Das Programm kehrt dann zum Schritt 103 zurück und seine Ausführung wird wie­ derholt. Als Ergebnis wird der Zündzeitpunkt des ersten Zylinders 1a gesteuert, um das Auftreten eines Klopfens zu verhindern.

Wenn dagegen im Schritt 109 kein Klopfen festgestellt wird, geht das Programm zum Schritt 114 über. Der Ab­ lauf in den Schritten 114-116 in Fig. 9 ist der gleiche wie in den Schritten 113-115 im ersten Ausführungsbei­ spiel oder in den Schritten 114-116 im zweiten und dritten Ausführungsbeispiel. Danach geht das Programm zum Schritt 112 über.

Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, wird im vier­ ten Ausführungsbeispiel die Brennstoffeinspritzmenge des ersten Zylinders 1a so auf einen Wert eingestellt, daß die Luft/Brennstoffmischung magerer ist als diejenige der anderen Zylinder 1b-1d, und dadurch wird die Klopfneigung des ersten Zylinders 1a erhöht. Daher kann der Zündzeitpunkt des ersten Zylinders 1a auf einen Wert eingestellt werden, der gleich dem der anderen Zy­ linder 1b-1d ist, und somit kann die Zündzeitpunkt­ steuerung für alle Zylinder 1a-1d auf einfache Weise durchgeführt werden, indem die gleiche Variable für die Verzögerungssteuerung verwendet wird.

Um eine Klopfsteuerung entsprechend der vorliegenden Er­ findung durchzuführen, können andere Parameter für die Steuerung einer Verbrennungsbedingung, wie das Luft/ Brennstoff-Verhältnis einer Luft/Brennstoffmischung oder ein Vorverdichtungsdruck verwendet werden. Diese Klopfsteuerung wird auf der Basis einer Variablen wie dem Kurbelwinkel zum Zeitpunkt des maximalen Innendrucks oder einem Durchschnittswert des effektiven Innendrucks, der auf der Grundlage des Ausgangssignals des Innen­ drucksensors erhalten wird, durchgeführt.

Weiterhin kann anstelle des im ersten bis vierten Aus­ führungsbeispiels verwendeten Innendrucksensors 3 ein Vibrationssensor eingesetzt werden.

Anstelle eines einzelnen Klopfsensors kann auch eine Mehrzahl von Klopfsensoren verwendet werden. In diesem Fall wird eine Mehrzahl von Ausgangssignalen der Klopf­ sensoren über eine Analog-Multiplexerschaltung in eine Klopferfassungsschaltung geführt. Weiterhin wird der Programmschritt zur Bestimmung eines ersten Zylinders im Schritt 106 in Fig. 5 oder Schritt 107 in den Fig. 6 bis 9 so modifiziert, daß die mit einem Klopf­ sensor ausgerüsteten Verbrennungszylinder bestimmt wer­ den.

Die vorbeschriebenen ersten bis vierten Ausführungsbei­ spiele können so geändert werden, daß die Zündzeit­ punkte der Zylinder, die keinen Klopfsensor aufweisen, auf der Grundlage einer zusätzlichen Steuervariablen gesteuert werden. Die zusätzliche Steuervariable wird unabhängig auf der Basis der Ausgangsdaten der Klopf­ erfassungsschaltung oder auf der Basis der Steuervariab­ len zur Verzögerung des Zündzeitpunktes des vorbestimmten Verbrennungszylinders mit einem Klopfsensor berechnet. Um die vorgeschriebenen Änderungen zu erhalten, sollte die Berechnung der zusätzlichen gesteuerten Variablen und der Zündzeitpunkte zwischen den Schritten 106 und 111 in Fig. 5 durchgeführt werden.

(5) Fünftes Ausführungsbeispiel

Fig. 10 zeigt ein Blockschaltbild, das ein fünftes Aus­ führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt, und Fig. 11 zeigt ein Blockschaltbild der Klopfdetektor­ schaltung 41 in Fig. 10. Dieses fünfte Ausführungsbei­ spiel ist dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ver­ brennungsbedingungs-Steuerparameter, die entsprechend dem Verbrennungszustand des wenigstens einen vorbe­ stimmten Verbrennungszylinders gesteuert werden, auf der Basis der zwei vorbestimmten Betriebsbedingungen der Maschine ausgewählt werden.

In den Fig. 10 und 11 werden die gleichen Schaltungs­ elemente, die auch im ersten und vierten Ausführungs­ beispiel verwendet wurden, mit den gleichen Bezugs­ zeichen versehen. Im fünften Ausführungsbeispiel wird das Ausgangssignal des Innendrucksensors 3 durch einen Ladeverstärker 46 in einen entsprechenden Spannungswert umgewandelt, und das Ausgangssignal des Ladeverstärkers 46 wird sowohl dem Bandpaßfilter 413 der Klopfdetektor­ schaltung 41 als auch einer Spitzenwert-Halteschaltung 47 zugeführt. Die Klopfdetektorschaltung 41 erzeugt ein Ausgangssignal, das der Stärke eines auftretenden Klopfens proportional ist. Die Spitzenwert-Halteschal­ tung 47 nimmt den maximalen Spannungswert im Ausgangs­ signal des Ladeverstärkers 46 auf und gibt ein Maximal­ wertsignal aus, das proportional zum Maximalwert des Innendrucks im ersten Zylinder 1a ist. Die Ausgangs­ signale des Luftdrucksensors 6, des Luftströmungssen­ sors 7, der Klopfdetektorschaltung 41 und der Spitzen­ wert-Halteschaltung 47 werden durch den Analog/Digital- Wandler 42 in digitale Signale umgewandelt. Das von der Spitzenwert-Halteschaltung 47 über den Analog/Digital- Wandler 42 zum Mikrocomputer 43 gelieferte Maximalwert­ signal wird im Speicher 433 gespeichert, wann immer im ersten Zylinder 1a eine Zündung durch die zuge­ ordnete Zündkerze bewirkt wird.

Fig. 12 zeigt ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines Verbrennungsbedingungs-Steuerprogramms entsprechend dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er­ findung. Dieses Steuerprogramm ist im Festwertspeicher 432 des Mikrocomputers 43 in Fig. 10 gespeichert. Im fünften Ausführungsbeispiel wird geprüft, ob sich die Maschine 1 in einem von drei vorgegebenen Betriebszu­ ständen befindet. Diese Betriebszustände sind wie folgt:

• (1) Wenn die Maschine 1 sich in einem mittleren Lastbe­ reich befindet, ist die im Schritt 103 erhaltene Maschinenlast L geringer als ein vorbestimmter erster Pegel L₁, jedoch nicht geringer als ein vor­ bestimmter zweiter Pegel L₂.
• (2) Wenn sich die Maschine 1 in einem Hochlastbereich befindet, ist die im Schritt 103 erhaltene Maschinen­ last L nicht geringer als der vorbestimmte erste Pegel L₁.
• (3) Wenn die Maschine 1 sich in einem Niedriglastbe­ reich befindet, ist die im Schritt 103 erhaltene Maschinenlast L geringer als der vorbestimmte zwei­ te Pegel L₂.

Wenn sich die Maschine 1 im mittleren Lastbereich be­ findet, d. h. L₁ < L ≧ L₂, tritt in den Verbrennungszy­ lindern ein 1a-1d der Maschine 1 ein Klopfen auf, und daher ist es nicht erforderlich, Verbrennungsbedingungs- Steuerparameter wie einen Zündzeitpunkt und eine Brenn­ stoffeinspritzmenge zu steuern. Wenn sich die Maschine 1 jedoch im Hochlastbereich, d. h. L ≧ L₁, oder im Niedrig­ lastbereich, d. h. L₂ < L, befindet, ist es erforderlich, solche Verbrennungsbedingungs-Steuerparameter in ver­ schiedener Weise zu steuern. Demgemäß führt das in Fig. 12 gezeigte Steuerprogramm nach dem fünften Aus­ führungsbeispiel drei Arten von Programmabläufen ent­ sprechend den vorerwähnten drei Arten von Betriebszu­ ständen der Maschine 1 durch.

Die Programmschritte 101-104 in Fig. 12 sind die glei­ chen wie diejenigen im vierten Ausführungsbeispiel in Fig. 9.

Im Schritt 105 wird geprüft, ob sich die Maschine 1 im vorerwähnten Mittellastbereich befindet oder nicht. Wenn sie in diesem Bereich ist, geht das Programm zum Schritt 106 über, in welchem Endwerte Q und Θ für die Brennstoffeinspritzmenge und den Zündzeitpunkt der Ver­ brennungszylinder 1a-1d gleich den im Schritt 104 er­ haltenen Grundwerten Q_B und Θ_B eingestellt werden. Im Schritt 107 werden dann die Brennstoffeinspritzmenge und der Zündzeitpunkt für alle Zylinder 1a-1d auf der Basis der im Schritt 106 erhaltenen Endwerte Q und Θ eingestellt, und dann kehrt das Programm zum Schritt 103 zurück.

Wenn sich die Maschine nicht im Mittellastbereich be­ findet, d. h. L ≧ L₁ oder L₂ < L, dann geht das Programm vom Schritt 105 zum Schritt 108 über, in welchem ge­ prüft wird, ob die Maschine 1 sich im Hochlastbereich befindet, d. h. L ≧ L₁. Wenn dies nicht der Fall ist, gelangt das Programm zum Schritt 120, der später be­ schrieben wird. Wenn die Maschine im Hochlastbereich ist, dann erfolgt im nachfolgenden Schritt 109 eine Identifikation der Verbrennungszylinder 1a-1d in Ab­ hängigkeit vom Ausgangssignal des Kurbelwinkelsensors 5. Im nachfolgenden Schritt 110 wird dann geprüft, ob der im Schritt 109 identifizierte Zylinder der erste Zylinder 1a ist oder nicht. Ist dies nicht der Fall, dann geht das Programm direkt zum Schritt 116 über. Wenn der identifizierte Zylinder der erste Zylinder 1a ist, führt das Programm den Schritt 111 aus, in welchem der Grundwert Θ_B für den Zündzeitpunkt durch Addition des vorbestimmten Wertes Θ_C nachgeführt wird. Dann wird im Schritt 113 auf der Grundlage des Ausgangssignals des Innendrucksensors 3 geprüft, ob im ersten Zylinder 1a ein Klopfen auftritt oder nicht. Im Falle eines Klopfens geht das Programm zum Schritt 114 über, in welchem der Zählwert M eines Zeitmeßzählers gelöscht wird. Im nachfolgenden Schritt 115 wird dann eine ge­ steuerte Variable Θ_R zur Verzögerung eines Zündzeit­ punktes durch Addition eines vorbestimmten Korrektur­ wertes ΔΘ nachgeführt. Dann wird im Schritt 116 der Endwert Θ für den Zündzeitpunkt des ersten Zylinders 1a erhalten, indem der im Schritt 111 bestimmte Grundwert Θ_B um die gesteuerte Variable Θ_R verringert wird.

Wenn dagegen kein Klopfen auftritt, geht das Programm vom Schritt 113 zum Schritt 117 über, in welchem ge­ prüft wird, ob der Zählwert M des Zählers nicht ge­ ringer ist als ein vorbestimmter Wert M₁. Ist dies nicht der Fall, d. h. wenn der Zählwert M geringer ist als der Wert M₁, dann geht das Programm zum Schritt 116 über. Wenn der Zählwert M nicht geringer ist als der Wert M₁, dann wird im Schritt 118 der im Speicher 433 ent­ haltene Zählwert M gelöscht. Danach wird im Schritt 119 die gesteuerte Variable Θ_R zur Verzögerung eines Zünd­ zeitpunktes durch Verringerung um den vorbestimmten Korrekturwert ΔΘ nachgeführt.

Das Programm geht dann in den Schritt 116 über, in wel­ chem der Endwert Q für die Brennstoffeinspritzmenge gleich dem im Schritt 104 erhaltenen Grundwert Q_B ein­ gestellt wird, und weiterhin der Endwert Q für den Zündzeitpunkt durch Verringerung des im Schritt 111 oder Schritt 104 ermittelten Grundwertes Θ_B um den ge­ steuerten Wert Θ_R erhalten wird. Dann werden im Schritt 107 die Brennstoffeinspritzmenge und der Zündzeitpunkt für den ersten Zylinder 1a oder die anderen Zylinder 1b-1d entsprechend den im Schritt 116 erhaltenen End­ werten Q und Θ eingestellt, und das Programm kehrt zum Schritt 103 zurück.

Dies bedeutet, daß, wenn die Maschine 1 sich im vorbe­ stimmten Hochlastbereich befindet, der Grundwert Θ_B für den Zündzeitpunkt des ersten Zylinders in der voreilen­ den Richtung nachgeführt wird, indem der vorbestimmte Wert Θ_C zu diesem addiert wird, wodurch die Klopfneigung im ersten Zylinder 1a erhöht wird. Dann wird, um das Auftreten eines Klopfens zu vermeiden, der Zündzeit­ punkt des ersten Zylinders 1a in Abhängigkeit von der Feststellung eines Klopfens in diesem Zylinder in nach­ eilender Richtung gesteuert. Der Zündzeitpunkt der an­ deren Zylinder 1b-1d wird auf der Basis des Grund­ wertes Θ_B gesteuert, der mit Hilfe der Zündzeitpunkt­ datentabelle und der zur Steuerung des Zündzeitpunktes des ersten Zylinders 1a verwendeten gesteuerten Variablen Θ_R berechnet wird, und somit werden die anderen Zylinder 1b-1d in einem geeigneten Verbrennungszustand gehal­ ten, indem ein Klopfen nicht auftritt.

Wenn dagegen im Schritt 108 festgestellt wird, daß die Maschine 1 sich im vorbestimmten Niedriglastbereich be­ findet, d. h. L₁ ≧ L, dann gelangt das Programm zum Schritt 120, in welchem die Verbrennungszylinder 1a- 1d auf der Grundlage des Ausgangssignals des Kurbelwin­ kelsensors 5 identifiziert werden. Dann wird im Schritt 121 geprüft, ob der im Schritt 120 identifizierte Zy­ linder der erste Zylinder 1a ist oder nicht. Wenn dies nicht der Fall ist, dann geht das Programm zum später beschriebenen Schritt 127 über. Ist der identifizierte Zylinder der erste Zylinder 1a, dann wird im nachfol­ genden Schritt 122 der Grundwert Q_B für die Brennstoff­ einspritzmenge des ersten Zylinders 1a um einen vorbe­ stimmten Wert Q₀ verringert. Demgemäß wird das Luft/ Brennstoff-Verhältnis der in dem Verbrennungszylinder 1a einzuführenden Luft/Brennstoffmischung so eingestellt, daß diese magerer ist als die in die anderen Verbren­ nungszylinder 1b-1d einzuführende Luft/Brennstoff­ mischung. Dadurch wird die Klopfneigung im ersten Zy­ linder 1a gegenüber der in den anderen Zylindern 1b-1d erhöht.

Im nachfolgenden Programmschritt 123 wird ein Varianz­ wert σP_max der maximalen Innendruckwerte P_max in einem vorbestimmten Zeitabschnitt von einer Totalisierung der maximalen Innendruckwerte P_max an, die jeweils in jedem Zündzyklus des ersten Zylinders 1a gebildet und im Speicher 433 gespeichert werden, berechnet. Der Varianzwert ΔP_max stellt einen Grad der Stabilität der Verbrennungsbedingung dar. Das heißt, wenn das Luft/ Brennstoff-Verhältnis der in den Verbrennungszylinder eingeführten Luft/Brennstoffmischung in einen übermäßig mageren Bereich gelangt, verlangsamt sich die Verbren­ nungsgeschwindigkeit der Luft/Brennstoffmischung im Verbrennungszylinder, und hierdurch bewegt sich der Ma­ ximalwert P_max in nacheilender Richtung und wird kleiner. In dieser Situation wird, da eine ungleiche Verbrennung mit einem Anstieg der Schwankungen in einem einzigen Verbrennungszyklus stattfindet, der Varianzwert ΔP_max des Maximalwertes P_max größer als bei einem stabilen Verbrennungszustand. Demgemäß wird im Schritt 124 ge­ prüft, ob der Verbrennungszustand im ersten Zylinder 1a instabil ist, d. h. σP_max ≧ α. Wenn dies der Fall ist, geht das Programm zum Schritt 125 über, in welchem der Zählwert M des Zählers gelöscht wird. Dann wird im Schritt 126 der Wert einer gesteuerten Variablen Q_R zur Steuerung der Brennstoffeinspritzmenge durch Verringerung um einen vorbestimmten Korrekturwert ΔQ nachgeführt. Dann wird im Schritt 127 der Endwert Q für die Brenn­ stoffeinspritzmenge bestimmt, indem die gesteuerte Va­ riable Q_R und der im Schritt 122 erhaltene Grundwert Q_B miteinander addiert werden, und der Endwert Θ für den Zündzeitpunkt wird gleich dem im Schritt 104 erhal­ tenen Grundwert Θ_B eingestellt. Dann werden im Schritt 107 die Brennstoffeinspritzmenge und der Zündzeitpunkt des ersten Zylinders 1a auf der Basis der im Schritt 127 erhaltenen Endwerte Q und Θ eingestellt.

Wenn dagegen im Schritt 124 festgestellt wird, daß der Verbrennungszustand stabil ist, d. h. σP_max < α, dann geht das Programm zum Schritt 128 über. In diesem wird geprüft, ob ein vom Zeitmeßzähler gebildeter Zählwert M nicht geringer ist als ein vorbestimmter Wert M₂. Wenn dies nicht der Fall ist, d. h. wenn der Zählwert M geringer ist als der Wert M₂, gelangt das Programm zum Schritt 127. Wenn dies dagegen der Fall ist, d. h., wenn der Zählwert M nicht geringer ist als der Wert M₂, be­ wirkt das Programm den Schritt 129, in welchem der im Speicher 433 enthaltene Zählwert M gelöscht wird. Wei­ terhin wird im Schritt 130 der Wert der gesteuerten Variablen Q_R durch Verringerung um den vorbestimmten Wert ΔQ nachgeführt. Dies bedeutet, daß die gesteuerte Variable Θ_R zur Anreicherung der in den ersten Zylinder 1a einzuführenden Luft/Brennstoffmischung um den vor­ bestimmten Korrekturwert ΔQ vermindert wird, wenn eine stabile Verbrennung im ersten Zylinder 1a aufrechter­ halten wird, bis der Zählwert M gleich dem Wert M₂ wird.

Wenn dagegen im Schritt 121 festgestellt wird, daß der im Schritt 120 identifizierte Zylinder nicht der erste Zylinder 1a ist, dann geht das Programm über zum Schritt 127, in welchem der Endwert Q für die Brennstoffein­ spritzmenge durch Addition der im Schritt 126 oder 130 bestimmten gesteuerten Variablen Q_R und des im Schritt 104 erhaltenen Grundwertes Q_B ermittelt wird, und der Endwert Θ für den Zündzeitpunkt gleich dem im Schritt 104 erhaltenen Grundwert Θ_B eingestellt wird, d. h. die Brennstoffeinspritzmenge der Zylinder 1b-1d wird auf der Basis der gesteuerten Variablen Q_R, die zur Stabi­ lisierung der Verbrennung im ersten Zylinder 1a korri­ giert wurde, gesteuert, und somit wird in den Zylindern 1b-1d ein stabiler Verbrennungszustand aufrechterhal­ ten.

(6) Sechstes Ausführungsbeispiel

Fig. 13 zeigt ein Flußdiagramm für ein sechstes Aus­ führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das sechste Ausführungsbeispiel umfaßt die gleichen Elemente wie das fünfte Ausführungsbeispiel in den Fig. 10 und 11, und die Ausgestaltung des sechsten Ausführungsbeispiels ist im wesentlichen die gleiche wie die des fünften Ausführungsbeispiels mit der Ausnahme, daß im sechsten Ausführungsbeispiel zwei für einen stabilen Verbren­ nungszustand zu steuernde Verbrennungsbedingungs-Steuer­ parameter in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Ma­ schine ausgewählt werden, nachdem der Wert eines vorbe­ stimmten Verbrennungsbedingungs-Steuerparameters ver­ ändert wurde, um einen instabilen Verbrennungszustand in wenigstens einem vorbestimmten Verbrennungszylinder zu erzeugen.

Gemäß Fig. 13 ist der Ablauf in den Schritten 101-104 des sechsten Ausführungsbeispiels der gleiche wie der in den Schritten 101-104 des fünften Ausführungsbei­ spiels in Fig. 12. Im Schritt 105 wird geprüft, ob sich die Maschine 1 im vorbestimmten mittleren Lastbereich befindet, d. h. L₁ < L ≧ L₂. Wenn dies der Fall ist, gelangt das Programm zum Schritt 106, in welchem die Endwerte Q und Θ für die Brennstoffeinspritzmenge und den Zündzeitpunkt der Verbrennungszylinder 1a-1d gleich den im Schritt 104 erhaltenen Grundwerten Q_B und Θ_B eingestellt werden. Dann werden im Schritt 107 die Brennstoffeinspritzmenge und der Zündzeitpunkt für alle Zylinder 1a-1d auf der Basis der im Schritt 106 er­ haltenen Endwerte Q und Θ eingestellt, und dann kehrt das Programm zum Schritt 103 zurück.

Wenn die Maschine nicht im mittleren Lastbereich arbei­ tet, d. h. L ≧ L₁ oder L₂ < L, dann geht das Programm vom Schritt 105 zum Schritt 108 über, in welchem die Verbrennungszylinder 1a-1d auf der Grundlage des Ausgangssignals des Kurbelwinkelsensors 5 identifiziert werden. Im Schritt 109 wird dann geprüft, ob der im Schritt 108 identifizierte Zylinder der erste Zylinder 1a ist. Ist dies nicht der Fall, dann gelangt das Pro­ gramm zum später beschriebenen Schritt 110.

Wenn der identifizierte Zylinder der erste Zylinder ist, dann wird im Schritt 111 der Grundwert Q_B für die Brenn­ stoffeinspritzmenge durch Veringerung um einen vorbe­ stimmten Q_C nachgeführt. Demgemäß wird das Luft/Brenn­ stoff-Verhältnis der in den ersten Verbrennungszylinder 1a einzuführenden Luft/Brennstoffmischung so eingestellt, daß es magerer ist als die in die anderen Verbrennungs­ zylinder 1b-1d einzuführende Luft/Brennstoffmischung, und dadurch wird die Klopfneigung im ersten Zylinder 1a gegenüber der in den anderen Zylindern 1b-1d erhöht.

Das Programm geht dann über zum Schritt 112, in welchem geprüft wird, ob die Maschine 1 sich im vorbestimmten Hochlastbereich befindet, d. h. L ≧ L₁. Wenn dies nicht der Fall ist, dann folgt als nächstes der später be­ schriebene Programmschritt 120. Ist die Maschine im Hochlastbereich, dann folgt der Schritt 113, in welchem auf der Basis des Ausgangssignals des Innendrucksensors geprüft wird, ob ein Klopfen im ersten Zylinder 1a auf­ tritt. Ist dies der Fall, dann wird im Schritt 114 der Zählwert M eines Zeitmeßzählers gelöscht. Dann wird im Schritt 115 eine gesteuerte Variable Θ_R zur Verzögerung eines Zündzeitpunktes durch Erhöhung um einen vorbe­ stimmten Korrekturwert ΔΘ nachgeführt. Im nachfolgen­ den Schritt 116 wird der Endwert Θ für den Zündzeit­ punkt des ersten Zylinders 1a durch Verringerung des im Schritt 104 erhaltenen Grundwertes Θ_B um die gesteuerte Variable Θ_R ermittelt.

Wenn im Schritt 113 kein Klopfen festgestellt wird, dann geht das Programm zum Schritt 117 über, in welchem geprüft wird, ob der Zählwert M des Zählers nicht ge­ ringer ist als ein vorbestimmter Wert M₁. Ist dies nicht der Fall, d. h. der Zählwert M ist geringer als der Wert M₁, dann geht das Programm zum Schritt 116 über. Ist dagegen der Zählwert M nicht geringer als der Wert M₁, dann wird im Schritt 118 der im Speicher 433 enthaltene Zählwert M gelöscht. Weiterhin wird im Schritt 119 die gesteuerte Variable Θ_R zur Verzögerung eines Zündzeit­ punktes durch Verringerung um den vorbestimmten Korrek­ turwert ΔΘ nachgeführt.

Das Programm geht dann über zum Schritt 116, in welchem der Endwert Q für die Brennstoffeinspritzmenge gleich dem im Schritt 111 erhaltenen Grundwert Q_B gesetzt wird, und der Endwert Θ für den Zündzeitpunkt durch Verringerung des im Schritt 119 erhaltenen Grundwertes Θ_B um die gesteuerte Variable Θ_R ermittelt wird. Dann werden im Schritt 107 die Brennstoffeinspritzmenge und der Zündzeitpunkt des ersten Zylinders 1a auf der Grund­ lage der im Schritt 116 erhaltenen Endwerte Q und Θ ein­ gestellt, und das Programm kehrt dann zum Schritt 103 zurück.

Wenn demgemäß der Betriebszustand der Maschine 1 in den vorbestimmten Hochlastbereich fällt, wird der Grund­ wert Q_B für die Brennstoffeinspritzmenge des ersten Zy­ linders 1a zur mageren Seite hin nachgeführt, indem er um den vorbestimmten Wert Q_C verringert wird, wodurch der erste Zylinder 1a in einen instabilen Verbrennungs­ zustand gelangt. Dann wird der Zündzeitpunkt des ersten Zylinders 1a in nacheilender Richtung gesteuert, um ein Klopfen zu vermeiden, wenn das Auftreten von Klopfen im ersten Zylinder 1a festgestellt wird.

Wenn dagegen im Schritt 112 erkannt wird, daß die Ma­ schine 1 sich im Niedriglastbereich befindet, d. h. L₁ ≧ L, dann wird als nächstes der Schritt 120 ausge­ führt, in welchem ein Varianzwert σP_max der maximalen Innendruckwerte P_max in einem vorbestimmten Zeitab­ schnitt von einer Totalisierung der maximalen Innen­ druckwerte P_max an, die jeweils in jedem Zündzyklus des ersten Zylinders 1a gebündelt und im Speicher 433 ge­ speichert werden, berechnet wird. Der Varianzwert σP_max stellt einen Stabilitätsgrad für den Verbrennungszustand dar. Das heißt, wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis der in den Verbrennungszylinder eingeführten Luft/Brenn­ stoffmischung in einen übermäßig mageren Bereich ge­ langt, verlangsamt sich die Verbrenungsgeschwindigkeit der Luft/Brennstoffmischung im Verbrennungszylinder, und somit bewegt sich der Maximalwert P_max in die nach­ eilende Richtung und wird kleiner. In dieser Situation wird, da eine ungleiche Verbrennung mit einem Anstieg der Schwankungen in einem einzigen Verbrennungszyklus stattfindet, der Varianzwert σP_max des Maximalwertes P_max größer als bei einem stabilen Verbrennungszustand.

Demgemäß wird im Schritt 121 geprüft, ob der Verbren­ nungszustand im ersten Zylinder 1a instabil ist, d. h. σP_max ≧ α. Ist dies der Fall, dann geht das Programm über zum Schritt 122, in welchem der Zählwert M des Zählers gelöscht wird. Im Schritt 123 wird dann der Wert einer Variablen Q_R zur Steuerung der Brennstoff­ einspritzmenge durch Erhöhung um einen vorbestimmten Korrekturwert ΔQ nachgeführt. Dann wird im Schritt 127 der Endwert Q für die Brennstoffeinspritzmenge bestimmt, indem die Variable Q_R und der im Schritt 111 erhaltene Grundwert Q_B miteinander addiert werden, und der End­ wert Θ für den Zündzeitpunkt wird gleich dem im Schritt 104 erhaltenen Grundwert Θ_B gesetzt. Dann werden im Schritt 107 die Brennstoffeinspritzmenge und der Zünd­ zeitpunkt für den ersten Zylinder 1a auf der Grundlage der im Schritt 127 erhaltenen Endwerte Q und Θ einge­ stellt.

Wenn dagegen im Schritt 121 erkannt wird, daß der Ver­ brennungszustand stabil ist, d. h. σP_max < α, geht das Programm zum Schritt 124, in welchem geprüft wird, ob der Zählwert M im Zähler nicht geringer ist als ein vor­ bestimmter Wert M₂. Ist dies nicht der Fall, d. h. wenn der Zählwert M geringer ist als der Wert M₂, dann gelangt das Programm zum Schritt 127. Ist dagegen der Zählwert M nicht geringer als der Wert M₂, dann wird im Schritt 125 der im Speicher 433 enthaltene Zählwert M gelöscht. Anschließend wird im Schritt 126 der Wert der Variablen Q_R durch Verringerung um den vorbestimmten Wert ΔQ nachgeführt. Das heißt, die gesteuerte Variable Θ_R zur Anreicherung der in den ersten Zylinder 1a einzu­ führenden Luft/Brennstoffmischung wird um den vorbe­ stimmten Korrekturwert ΔQ herabgesetzt.

Wenn dagegen im Schritt 109 erkannt wird, daß der im Schritt 108 identifizierte Zylinder nicht der erste Zy­ linder 1a ist, gelangt das Programm zum Schritt 110, in welchem geprüft wird, ob die Maschine 1 sich in dem vorbestimmten Hochlastbereich befindet, d. h. L ≧ L₁. Ist dies der Fall, dann geht das Programm über zum Schritt 116, in welchem der Endwert Q für die Brenn­ stoffeinspritzmenge gleich dem im Schritt 104 erhaltenen Grundwert Q_B gesetzt wird, und der Endwert Θ für den Zündzeitpunkt durch Verringerung des Grundwertes Θ_B um die Variable Θ_R erhalten wird. Danach werden im Schritt 107 die Brennstoffeinspritzmenge und der Zündzeitpunkt für den ersten Zylinder 1a auf der Grundlage der im Schritt 116 erhaltenen Endwerte Q und Θ eingestellt, und das Programm kehrt dann zum Schritt 103 zurück.

Wenn die Maschine nicht im Hochlastbereich arbeitet, geht das Programm vom Schritt 110 zum Schritt 127 über, in welchem der Endwert Q für die Brennstoffeinspritz­ menge durch Addition der gesteuerten Variablen Q_R zum Grundwert Q_B bestimmt und der Endwert Θ für den Zünd­ zeitpunkt gleich dem Grundwert Θ_B gesetzt werden. Das heißt, der Zündzeitpunkt und die Brennstoffeinspritz­ menge für die Zylinder 1b-1d werden selektiv auf der Grundlage der gesteuerten Variablen Θ_R und Q_R, die zur Stabilisierung des Verbrennungszustandes im ersten Zy­ linder 1a korrigiert wurden, in Abhängigkeit vom Be­ triebszustand der Maschine 1 gesteuert, und somit wird ein stabiler Verbrennungszustand in den Zylindern 1b- 1d aufrechterhalten.

(7) Siebentes Ausführungsbeispiel

Fig. 14 zeigt ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines Verbrennungsbedingungs-Steuerprogramms gemäß dem sieben­ ten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das siebente Ausführungsbeispiel umfaßt die gleichen Be­ standteile wie die Vorrichtung nach dem fünften Aus­ führungsbeispiel in den Fig. 10 und 11, und die Ausge­ staltung des siebenten Ausführungsbeispiels ist im we­ sentlichen die gleiche wie die des fünften Ausführungs­ beispiels mit der Ausnahme, daß im siebenten Ausführungs­ beispiel zwei für einen stabilen Verbrennungszustand zu steuernde Verbrennungsbedingungs-Steuerparameter fortschreitend verändert werden, um einen instabilen Verbrennungszustand in dem wenigstens einen vorbe­ stimmten Verbrennungszylinder zu erzeugen.

Der Ablauf in den Schritten 101-104 in Fig. 14 ist der gleiche wie der in den Schritten 101-104 für das fünfte Ausführungsbeispiel in Fig. 12.

Im Schritt 105 wird geprüft, ob die Maschine sich in einem vorbestimmten mittleren Lastbereich befindet, d. h. L₁ < L ≧ L₂. Wenn dies der Fall ist, geht das Programm mit dem Schritt 106 weiter, in welchem die Endwerte Q und Θ für die Brennstoffeinspritzmenge und den Zünd­ zeitpunkt der Verbrennungszylinder 1a-1d gleich den im Schritt 104 erhaltenen Grundwerten Q_B und Θ_B ge­ setzt werden. Dann werden im Schritt 107 die Brennstoff­ menge und der Zündzeitpunkt auf der Grundlage der im Schritt 106 erhaltenen Endwerte Q und Θ eingestellt, und das Programm kehrt zum Schritt 103 zurück.

Wenn die Maschine nicht im mittleren Lastbereich arbei­ tet, d. h. L ≧ L₁ oder L₂ < L, dann geht das Programm vom Schritt 105 über zum Schritt 108, in welchem geprüft wird, ob die Maschine 1 in einem vorgegebenen Hochlast­ bereich arbeitet, d. h. L ≧ L₁. Wenn dies nicht der Fall ist, geht das Programm zum später beschriebenen Schritt 121 über. Wenn der Hochlastbetrieb gegeben ist, werden im Schritt 109 die Verbrennungszylinder 1a-1d auf der Grundlage des Ausgangssignals des Kurbelwinkelsensors 5 identifiziert. Dann wird im Schritt 110 geprüft, ob der im Schritt 109 identifizierte Zylinder der erste Zylinder 1a ist. Ist dies nicht der Fall, geht das Pro­ gramm zum später beschriebenen Schritt 120 über. Ist der identifizierte Zylinder der erste Zylinder 1a, dann wird im Programmschritt 111 auf der Grundlage des Aus­ gangssignals des am ersten Zylinder 1a angebrachten Innendrucksensors 3 geprüft, ob im ersten Zylinder 1a ein Klopfen auftritt. Ist dies nicht der Fall, dann geht das Programm auf den später beschriebenen Schritt 116 über. Wird ein Klopfen festgestellt, dann werden im Schritt 112 die Zählwerte K und M eines ersten und eines zweiten Zeitmeßzählers, die später im einzelnen beschrieben werden, gelöscht, d. h. K = 0 und M = 0. Weiterhin werden im Schritt 112 der Wert einer ersten im Speicher 433 enthaltenen, gesteuerten Variablen Θ_A zur Steuerung des Zündzeitpunktes des ersten Zylinders 1a durch Verringe­ rung um einen vorbestimmten Korrekturwert ΔΘ₁ nachge­ führt, und dann der Wert einer zweiten im Speicher 433 enthaltenen, gesteuerten Variablen Θ_C zur Steuerung der Zündzeitpunkte der anderen Zylinder 1b-1d so nachge­ führt, daß er den Wert der nachgeführten ersten ge­ steuerten Variablen Θ_A entspricht. In diesem Ausführungs­ beispiel werden die Zentralverarbeitungseinheit 431 und der Speicher 433 mit wahlweisem Zugriff als die er­ wähnten ersten und zweiten Zähler verwendet. Das heißt, die Zentralverarbeitungseinheit 431 zählt Taktimpulse zur Steuerung eines Arbeitsvorganges in der Zentralver­ arbeitungseinheit 431 und führt dann die an den jewei­ ligen Adressen im Speicher 433 enthaltenen Zählwerte K und M nach, wann immer die Zentralverarbeitungseinheit 431 einen Impuls zählt.

Es wird dann im Schritt 113 geprüft, ob die Absolut­ werte der ersten und zweiten gesteuerten Variablen Θ_A und Θ_C nicht größer sind als ein vorbestimmter Wert Θ₀. Wenn dies der Fall ist, d. h. wenn |Θ_{A, C} | ≦ Θ₀, dann geht das Programm zum Schritt 115 weiter. Wenn dies nicht der Fall ist, d. h. |Θ_{A, C} |< Θ₀, dann erfolgt der Übergang zum Schritt 114, in welchem die Absolutwerte der ersten und zweiten gesteuerten Variablen Θ_A und Θ_C gleich dem vorbestimmten Wert Θ₀ gesetzt werden. Dies bedeutet, daß die erste und zweite gesteuerte Variable Θ_A und Θ_C für die Voreilung oder Verzögerung des Zünd­ zeitpunktes der Zylinder 1a-1d auf einen Bereich be­ schränkt sind, in dem diese Variablen Θ_A und Θ_C nicht größer sind als der vorbestimmte Wert Θ₀.

Im Schritt 115 werden dann der Endwert Q für die Brenn­ stoffeinspritzmenge gleich dem im Schritt 104 erhaltenen Grundwert Q_B gesetzt und der Endwert Θ für den Zünd­ zeitpunkt durch Addition der im Schritt 112 oder Schritt 114 erhaltenen ersten gesteuerten Variablen Θ_A zu dem im Schritt 104 erhaltenen Grundwert Θ_B bestimmt. Dann werden im Schritt 107 die Brennstoffeinspritzmenge und der Zündzeitpunkt für den ersten Zylinder 1a auf der Grundlage der im Schritt 115 erhaltenen Endwerte Q und Θ eingestellt.

Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, wird das Auf­ treten eines Klopfens mit ersten Zylinder 1a durch einen Verfahrensablauf verhindert, bei dem die erste gesteuer­ te Variable Θ_A für das Voreilen des Zündzeitpunktes des ersten Zylinders 1a um den vorbestimmten Korrekturwert ΔΘ₁ verringert wird, nachdem ein Klopfen im ersten Zy­ linder festgestellt wird.

Wenn dagegen im Schritt 111 ein Klopfen im ersten Zy­ linder 1a nicht festgestellt wird, geht das Programm über zum Schritt 116, in dem geprüft wird, ob der Zähl­ wert K des ersten Zählers nicht geringer ist als ein vorbestimmter K₁. Ist dies nicht der Fall, d. h. K < K₁, dann folgt der Schritt 119, in welchem der Zählwert M im zweiten Zähler gelöscht wird, d. h. M = 0. Dann geht das Programm über zum Schritt 115. Ist dies dagegen der Fall, d. h. K ≧ K₁, wird im Schritt 117 geprüft, ob der Zählwert M des zweiten Zählers nicht geringer ist als ein vorbestimmter Wert M₁. Ist dies nicht der Fall, d. h. M < M₁, fährt das Programm mit dem Schritt 113 fort. Ist dies der Fall, d. h. M ≧ M₁, geht das Programm mit dem Schritt 118 weiter, in welchem der Zählwert M im zweiten Zähler gelöscht wird, d. h. M = 0, und der Wert der im Speicher 433 enthaltenen ersten gesteuerten Variablen Θ_A durch Erhöhung um einen vorbestimmten Korrekturwert ΔΘ₂ nachgeführt wird. Das Programm geht dann zum Schritt 113 über.

Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, wird, nachdem der Wert der ersten gesteuerten Variablen Θ_A für die Voreilung des Zündzeitpunktes des ersten Zylinders 1a um den vorbestimmten Korrekturwert ΔΘ₁ herabgesetzt wurde, der Wert der ersten gesteuerten Variablen Θ_A durch Erhöhung um den vorbestimmten Korrekturwert ΔΘ₂ nachgeführt, wann immer der Zählwert M des zweiten Zählers den vorbestimmten Wert M₁ erreicht, jedoch nur dann, wenn ein Klopfen im ersten Zylinder 1a nicht auf­ tritt, nachdem der Zählwert K des ersten Zählers den vorbestimmten Wert K₁ erreicht hat. Auf diese Weise wird der Zündzeitpunkt des ersten Zylinders 1a fortschreitend um den vorbestimmten Wert ΔΘ₂ in Richtung der Voreilung verändert, um ein Klopfen im ersten Zylinder 1a zu er­ zeugen. Dann wird der Zündzeitpunkt des ersten Zylinders 1a durch den vorbestimmten Wert ΔΘ₁ in Abhängigkeit von der Feststellung eines Klopfens im ersten Zylinder 1a in Richtung einer Nacheilung korrigiert, um das Auf­ treten eines Klopfens zu vermeiden.

Wenn dagegen im Schritt 110 erkannt wird, daß der im Schritt 109 identifizierte Zylinder nicht der erste Zy­ linder 1a ist, geht das Programm zum Schritt 120 über, in welchem der Endwert Q für die Brennstoffeinspritz­ menge dem im Schritt 104 erhaltenen Grundwert Q_B gleich­ gesetzt und der Endwert Θ für den Zündzeitpunkt durch Addition der im Schritt 112 erhaltenen zweiten gesteuer­ ten Variablen Θ_C zu dem im Schritt 104 erhaltenen Grund­ wert Θ_B bestimmt werden. Das heißt, daß der Zündzeit­ punkt der Zylinder 1b-1d auf der Grundlage der zwei­ ten gesteuerten Variablen Θ_C entsprechend der ersten gesteuerten Variablen Θ_A gesteuert wird, die zur Ver­ zögerung des Zündzeitpunktes des ersten Zylinders 1a korrigiert wurde, wenn im ersten Zylinder 1a ein Klopfen auftritt.

Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, wird der Zünd­ zeitpunkt der Zylinder 1b-1d auf der Grundlage der gesteuerten Variablen gesteuert, die für die Zündzeit­ punktbestimmung des ersten Zylinders 1a verwendet wird. Daher wird die Verbrennung in den Zylindern 1b-1d in einem Zustand gehalten, die das Auftreten eines Klopfens verhindert.

Wenn dagegen im Schritt 108 festgestellt wird, daß die Maschine sich in einem vorgegebenen Niedriglastbereich befindet, d. h. L₁ ≧ L, geht das Programm zum Schritt 121 über, in welchem die Verbrennungszylinder 1a-1d auf der Grundlage des Ausgangssignales des Kurbelwinkel­ sensors 5 identifiziert werden. Dann wird im Schritt 122 geprüft, ob der im Schritt 121 identifizierte Zylinder der erste Zylinder 1a ist. Ist dies nicht der Fall, dann wird das Programm mit dem später beschriebenen Schritt 133 weitergeführt. Ist dies jedoch der Fall, dann wird im Schritt 123 ein Varianzwert σP_max der maximalen Innendruckwerte P_max in einem vorbestimmten Zeitabschnitt auf der Basis der Gesamtsumme der maximalen Innendruck­ werte P_max berechnet, die jeweils in jedem Zündzyklus des ersten Zylinders 1a erzeugt und im Speicher 433 ge­ speichert werden. Der Varianzwert σP_max stellt den Stabilitätsgrad der Verbrennung dar. Das heißt, wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis der in dem Verbrennungs­ zylinder eingeführten Luft/Brennstoffmischung in einen übermäßig mageren Bereich gelangt, wird die Verbren­ nungsgeschwindigkeit der Luft/Brennstoffmischung im Verbrennungszylinder verlangsamt, und somit bewegt sich der Maximalwert P_max in Nacheilungsrichtung und wird kleiner. In dieser Situation wird, da eine annormale Verbrennung mit einem Anstieg der Schwankungen in einem einzigen Verbrennungszyklus stattfindet, der Varianz­ wert σP_max des Maximalwertes P_max größer als bei einem stabilen Verbrennungszustand. Demgemäß wird im Schritt 124 geprüft, ob der Verbrennungszustand im ersten Zy­ linder 1a instabil ist, d. h. P_max ≧ α. Wenn dies der Fall ist, geht das Programm in den Schritt 125 über, in welchem die Zählwerte K und M eines dritten und eines vierten Zählers gelöscht werden. Die vorerwähnten ersten und zweiten Zähler können als dritte und vierte Zähler verwendet werden. Weiterhin wird im Schritt 125 der Wert einer dritten gesteuerten Variablen Q_L zur Steuerung der Brennstoffeinspritzmenge im ersten Zy­ linder 1a durch Herabsetzung um einen vorbestimmten Korrekturwert ΔQ₁ nachgeführt, und eine vierte gesteuerte Variable Q_C zur Steuerung der Brennstoffeinspritzmenge in den Zylindern 1b-1d wird auf den gleichen Wert wie die nachgeführte dritte gesteuerte Variable Q_L gesetzt. Dann werden in den Schritten 126 und 127 die absoluten Werte der dritten und vierten gesteuerten Variablen Q_L und Q_C so begrenzt, daß sie nicht größer sind als ein vorbestimmter Wert Q₀. Dann wird im Schritt 128 der Endwert Q für die Brennstoffeinspritzmenge durch Herab­ setzung des im Schritt 104 erhaltenen Grundwertes Q_B um die dritte gesteuerte Variable Q_L bestimmt, und der Endwert Θ für den Zündzeitpunkt wird gleich dem im Schritt 104 erhaltenen Grundwert Θ_B gesetzt. Im Schritt 107 werden dann die Brennstoffeinspritzmenge und der Zündzeitpunkt des ersten Zylinders 1a auf der Grund­ lage der im Schritt 128 erhaltenen Endwerte Q und Θ ein­ gestellt. Demgemäß wird das Luft/Brennstoff-Verhältnis der in dem ersten Zylinder 1a einzuführenden Luft/Brenn­ stoffmischung durch Erhöhung der Brennstoffeinspritzmenge für den ersten Zylinder 1a in Richtung auf eine An­ reicherung geändert, so daß der Verbrennungszustand im ersten Zylinder 1a stabilisiert wird.

Wenn dagegen im Schritt 124 erkannt wird, daß der Ver­ brennungszustand stabil ist, d. h. σP_max < α, geht das Programm zum Schritt 129 über. Der Programmablauf in den Schritten 129-132 entspricht dem in den Schritten 116-119. Demgemäß wird, nachdem der Wert der dritten gesteuerten Variablen Q_L durch den vorbestimmten Korrek­ turwert ΔQ₁ im Sinne einer Anreicherung korrigiert wird, wenn ein instabiler Verbrennungszustand im ersten Zy­ linder 1a festgestellt wird, der Wert der dritten ge­ steuerten Variablen Q_L zur mageren Seite hin durch Er­ höhung um den vorbestimmten Korrekturwert ΔQ₂ nachge­ führt, wann immer der Zählwert M des vierten Zählers den vorbestimmten Wert M₂ erreicht, jedoch nur dann, wenn festgestellt wird, daß sich der erste Zylinder 1a in einem stabilen Zustand befindet, nachdem der Zähl­ wert K des dritten Zählers den vorbestimmten Wert K₂ erreicht hat. Auf diese Weise wird die Brennstoffein­ spritzmenge des ersten Zylinders 1a fortschreitend um den vorbestimmten Wert ΔQ₂ im Sinne einer Anreicherung geändert, um eine instabile Verbrennung im ersten Zy­ linder 1a zu erzeugen. Dann wird die Brennstoffein­ spritzmenge für den ersten Zylinder 1a durch den vorbe­ stimmten Wert ΔQ₁ zur mageren Seite hin korrigiert, um den Verbrennungszustand im ersten Zylinder 1a zu sta­ bilisieren, wenn ein instabiler Verbrennungszustand im ersten Zylinder 1a festgestellt wird.

Wenn dagegen im Schritt 122 festgestellt wird, daß der im Schritt 121 identifizierte Zylinder nicht der erste Zylinder 1a ist, dann geht das Programm in den Schritt 133 über, in welchem der Endwert Q für die Brennstoff­ einspritzmenge durch Herabsetzung des im Schritt 104 erhaltenen Grundwertes Q_B um die im Schritt 125 erhal­ tene vierte gesteuerte Variable Q_C bestimmt und der End­ wert Θ für den Zündzeitpunkt gleich dem im Schritt 104 erhaltenen Grundwert Θ_B gesetzt werden. Das heißt, daß die Brennstoffeinspritzmenge für die Zylinder 1b-1d auf der Grundlage der vierten gesteuerten Variablen Q_C gesteuert werden. Die vierte gesteuerte Variable ent­ spricht der dritten gesteuerten Variablen, die zur Sta­ bilisierung des Zylinders 1a korrigiert wurde, und da­ her wird in den Zylindern 1b-1d ein stabiler Zustand aufrechterhalten.

Um beim fünften bis siebenten Ausführungsbeispiel das Klopfen und die Brennstoffeinspritzmenge zu regulieren, können ein Abgasrückführungsverhältnis oder ein Vorver­ dichtungsdruck als Parameter zur Steuerung eines Ver­ brennungszustandes einer Maschine verwendet werden. Im Falle, daß diese Parameter zur Steuerung des Klopfens und der Brennstoffeinspritzmenge einer Maschine einge­ setzt werden, sollte die Steuerung einer Maschine auf der Grundlage eines Maximalwertes des Innendrucks eines Zylinders, eines Kurbelwinkels bei maximalem Innendruck oder eines Durchschnittswertes des effektiven Innen­ druckes bewirkt werden.

Weiterhin wird bei den erwähnten fünften bis siebenten Ausführungsbeispielen der Innendrucksensor 3 durch einen Vibrationssensor ersetzt.

Anstelle nur eines Klopfsensors kann bei den fünften bis siebenten Ausführungsbeispielen eine Mehrzahl von Klopfsensoren verwendet werden. In diesem Fall wird eine Mehrzahl von Ausgangssignalen der Klopfsensoren über eine Analog/Multiplexerschaltung in eine Klopfdetektorschaltung 41 und eine Spitzenwert-Halteschaltung 47 geführt. Weiterhin sollte die Bestimmung des ersten Zylinders im Schritt 110 oder 121 des fünften Ausführungsbeispiels so abgeändert werden, daß die mit einem Klopfsensor ausgerüsteten Verbrennungszylinder bestimmt werden.

Die fünften bis siebenten Ausführungsbeispiele können so modifiziert werden, daß die Zündzeitpunkte der Ver­ brennungszylinder ohne Klopfsensor auf der Grundlage einer zusätzlichen Steuervariablen gesteuert werden. Die zusätzlich gesteuerte Variable wird unabhängig auf der Grundlage von Ausgangssignalen der Klopfdetektor- und Spitzenwert-Halteschaltung oder auf der Grundlage von gesteuerten Variablen für die Steuerung eines Ver­ brennungszustandes in den Zylindern mit einem Klopf­ sensor berechnet. Um diese Modifikation zu erzielen, sollte die Berechnung der zusätzlichen gesteuerten Variablen, des Zündzeitpunktes und der Brennstoffein­ spritzmenge zwischen den Schritten 110 und 120 oder den Schritten 122 und 133 in Fig. 14 erfolgen.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Steuerung der Verbrennungsbedingungen bei einer Brennkraftmaschine mit mehreren Verbrennungszylindern, mit
einer Detektoreinrichtung (5, 6, 7) zur Erfassung eines Betriebszustandes der Maschine,
einer Detektoreinrichtung (3, 41) zur Erfassung eines Verbrennungszustandes in einem vorbestimmten Verbrennungszylinder (1a),
einer Steuereinrichtung (4) zur Steuerung wenigstens eines Verbrennungssteuerparameters (Θ; Q) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Detektoreinrichtungen (3, 5, 6, 7, 41) zur Erfassung eines Betriebszustandes und eines Verbrennungszustandes zur Erzielung eines optimalen Verbrennungszustandes in jedem der Verbrennungszylinder (1a-1d) der Maschine, mit
einer Einrichtung (43) zur Einstellung des Verbrennungssteuerparameters auf einen ersten Wert (Θ_B; Q_B) für eine Betriebsbedingung der Maschine in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Detektoreinrichtung (5, 6, 7) für den Betriebszustand, der anhand vorgegebener Datentabellen berechnet wird,
einer Einrichtung (43) zur Änderung des ersten Wertes (Θ_B; Q_B) des Verbrennungssteuerparameters des vorbestimmten Verbrennungszylinders (1a), um einen zweiten Wert des Verbrennungssteuerparameters (Θ_B+Θ_C; Q_B-Q_C) zu erhalten, bei welchem eine instabile Verbrennung in dem vorbestimmten Verbrennungszylinder eher auftritt als in den anderen Zylindern,
einer ersten Abgleicheinrichtung (43) zum Abgleich des zweiten Wertes (Θ_B+Θ_C; Q_B-Q_C) des Verbrennungssteuerparameters auf der Grundlage einer Steuervariablen (Θ_R; Q_R) zum Verändern des Verbrennungssteuerparameters (Θ; Q), die durch einen vorbestimmten Korrekturwert (ΔΘ; ΔQ) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Detektoreinrichtung (3, 41) zur Erfassung des Verbrennungszustandes fortgeschrieben wird, um einen dritten Wert des Verbrennungssteuerparameters zu erhalten, der zur Steuerung der Verbrennungsbedingung in dem vorbestimmten Verbrennungszylinder (1a) verwendet wird, und
eine zweite Abgleicheinrichtung (43) zum Abgleich des ersten Wertes (Θ_B; Q_B) des Verbrennungssteuerparameters auf der Grundlage der Steuervariablen (Θ_R; Q_R) als eine Differenz zwischen dem zweiten und dritten Wert des Verbrennungssteuerparameters, um einen vierten Wert des Verbrennungssteuerparameters zu erhalten, der zur Steuerung der Verbrennungsbedingung in den anderen Zylindern (1b-1d) verwendet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Entscheidungseinrichtung (43) für die zweite Abgleicheinrichtung, derart, daß diese nur wirksam ist, wenn die Differenz (Θ_R; Q_R) zwischen dem zweiten und dem dritten Wert des Verbrennungssteuerparameters für den vorbestimmten Verbrennungszylinder (1a) größer ist als ein vorbestimmter Wert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (4) eine Prüfeinrichtung zur Bestimmung des Betriebszustandes der Maschine in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Detektoreinrichtung für den Betriebszustand (5, 6, 7) umfaßt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Betriebszustand des mittleren Lastbereichs der Verbrennungssteuerparameter für den vorbestimmten Verbrennungszylinder (1a) auf dem gleichen Wert wie demjenigen der anderen Verbrennungszylinder (1b-1d) gehalten wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den anderen Betriebszuständen jeweils unterschiedliche Verbrennungssteuerparameter gesteuert werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Hochlastbereich der Zündzeitpunkt als Verbrennungssteuerparameter und im Niedriglastbereich die Kraftstoffeinspritzmenge als Verbrennunggssteuerparameter gesteuert werden.

7. Vorrichtung zur Steuerung der Verbrennungsdingungen bei einer Brennkraftmaschine mit Verbrennungszylinder, mit
einer Detektoreinrichtung (5, 6, 7) zur Erfassung des Betriebszustandes der Maschine,
einer Detektoreinrichtung (3, 41) zur Erfassung eines Verbrennungszustandes in einem vorbestimmten Verbrennungszylinder (1a),
einer Steuereinrichtung (4) zur Steuerung von mindestens zwei Verbrennungsparametern (Θ, Q) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Detektoreinrichtungen (3, 5, 6, 7, 41) zur Erfassung eines Betriebszustandes und eines Verbrennungszustandes zur Erzielung eines optimalen Verbrennungszustandes in jedem der Verbrennungszylinder (1a-1d) der Maschine, mit
einer Einrichtung (43) zur Einstellung der Verbrennungssteuerparameter auf jeweils erste Werte (Θ_B; Q_B) für eine Betriebsbedingung der Maschine in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Detektoreinrichtung für den Betriebszustand der Maschine,
einer Einrichtung (43) zur Änderung des ersten Wertes (Q_B) eines der Verbrennungssteuerparameter (Q), um einen zweiten Wert (Θ_B-Q_C) des einen Verbrennungssteuerparameters (Q) zu erhalten, bei welchem eine instabile Verbrennung in dem vorbestimmten Verbrennungszylinder eher auftritt als in den anderen Zylindern (1b-1d),
einer ersten Abgleichvorrichtung (43) zum Setzen des einen Verbrennungsparameters (Q) auf den zweiten Wert (Θ_B-Q_C) und zum Abgleich mindestens des ersten Wertes (Θ_B) des anderen Verbrennungssteuerparameters (Θ) auf der Grundlage einer Steuervariablen (Θ_R) zum Verändern des anderen Steuerparameters (Θ), die durch einen bestimmten Korrekturwert (ΔΘ) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Detektoreinrichtung (3, 41) zur Erfassung des Verbrennungszustandes fortgeschrieben wird, um einen zweiten Wert des anderen Verbrennungssteuerparameters (Θ) zu erhalten, der zur Steuerung der Verbrennungsbedingung in dem vorbestimmten Verbrennungszylinder (1a) verwendet wird, und
einer zweiten Abgleicheinrichtung (43) zum Setzen des einen Verbrennungsparameters (Q) auf den ersten Wert (Θ_B) und zum Abgleich des ersten Wertes (Θ_B) wenigstens des anderen Verbrennungssteuerparameters (Θ) auf der Grundlage der Steuervariablen (Θ_R) als eine Differenz zwischen dem ersten und zweiten Wert des anderen Verbrennungssteuerparameters (Θ), um einen dritten Wert des anderen Verbrennungssteuerparameters (Θ) zu erhalten, der zur Steuerung der Verbrennungsbedingung in den anderen Zylindern (1b-1d) verwendet wird.