DE4014893A1

DE4014893A1 - Zuendzeitpunkt-einstellsystem fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4014893A1
Application number: DE4014893A
Authority: DE
Inventors: Hiroya Ohkumo
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1989-05-18
Filing date: 1990-05-09
Publication date: 1990-11-22
Anticipated expiration: 2010-05-10
Also published as: GB2231919A; JP2818868B2; DE4014893C2; JPH02305374A; GB9011097D0

Description

Die Erfindung betrifft ein Zündzeitpunkt-Einstellsystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Insbesondere dreht es sich um ein Zündzeitpunkt-Einstellsy stem, bei welchem der Zündzeitpunkt im Leerlauf unabhängig vom Zündzeitpunkt während des Fahrbetriebs eines mit der Brennkraftmaschine ausgerüsteten Fahrzeugs bestimmt wird.

Der Zündzeitpunkt für die Brennkraftmaschine während des Fahrbetriebs wird in Übereinstimmung mit der Maschinendreh zahl, der Maschinenlast und dem Auftreten von Klopfen gere gelt. Beim Leerlauf wird der Zündzeitpunkt separat auf einen vorbestimmten Zeitpunkt so eingestellt, daß die Leer laufdrehzahl stabil bleibt. Dies bedeutet, daß der Zünd zeitpunkt, der im Leerlauf über den Kurbelwinkel einge stellt wird, von demjenigen im Fahrzustand abweicht. Wenn sich der Maschinenbetriebszustand vom Leerlauf in den Fahr zustand oder umgekehrt ändert, so wird der Zündzeitpunkt schrittweise bzw. sukzessive geändert, wie dies in Fig. 4a gezeigt ist. Da sich die Maschinenleistung mit der Änderung des Zündzeitpunktes rapide ändert, muß demzufolge eine ent sprechend abrupte Änderung im Betriebsverhalten erwartet werden.

Aus der japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungs nummer 59-1 68 265 ist ein System bekannt, bei welchem der Zündzeitpunkt Schritt für Schritt vom Leerlauf-Zündzeit punkt zum Beschleunigungs-Zündzeitpunkt (Fahrbetrieb) geän dert wird.

Beim bekannten System ist jedoch die Änderung des Zündzeit punktes vom Fahrbetrieb zum Leerlaufbetrieb ungenügend gleichmäßig. Darüber hinaus ist die Änderungsgeschwindig keit für den Zündzeitpunkt gering, da der Zündzeitpunkt schrittweise verändert bzw. vorgeschoben wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß eine weiche Änderung des Betriebsverhaltens bzw. des Zündzeit punktes und dennoch eine hohe Änderungsgeschwindigkeit zur Verbesserung des Fahrverhaltens erzielbar sind.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein System (Vorrich tung und Verfahren) zum Einstellen des Zündzeitpunktes ei ner Brennkraftmaschine aufgezeigt, bei welchem ein Leer laufschalter, der ein den Leerlaufzustand der Maschine re präsentierendes Signal abgibt, ein Drosselklappen-Posi tionssensor, der ein den Drosselklappen-Öffnungsgrad repräsentierendes Signal abgibt, Leerlaufzündzeitpunkt-Ein stelleinrichtungen, die auf das Leerlaufsignal hin einen Leerlauf-Zündzeitpunkt festlegen, Zündzeitpunkt-Einstell einrichtungen, die im Betriebszustand den Zündzeitpunkt in Übereinstimmung mit Maschinenbetriebsbedingungen vorgeben, Feststelleinrichtungen, welche einen Übergangszustand zwi schen Leerlauf und Betriebszustand feststellen und ein Übergangssignal abgeben, und Rechnereinrichtungen aufweist, welche auf das Übergangssignal hin einen Übergangszündzeit punkt festlegen, der sich kontinuierlich zwischen dem Leer lauf-Zündzeitpunkt und dem Betriebs-Zündzeitpunkt in Über einstimmung mit dem Drosselklappen-Öffnungsgrad ändert.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung stellen die Fest stelleinrichtungen den Übergangszustand durch einen Ver gleich des Drosselklappen-Öffnungsgrads mit einem vorbe stimmten Bezugswert fest.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung umfassen die Zünd zeitpunkt-Einstelleinrichtungen eine Nachschlagetabelle (Speicher), in der eine Vielzahl von Zündzeitpunkten ge speichert ist, von denen einer in Übereinstimmung mit den Maschinen-Betriebsbedingungen ausgelesen wird.

Weitere wesentliche Merkmale ergeben sich aus den Unteran sprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, die anhand von Abbildungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen

Fig. 1 eine schematisierte Darstellung einer Brennkraft maschine, auf welche die Erfindung anwendbar ist,

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Steuersystems,

Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Funktion des Systems bzw. des Verfahrens und

Fig. 4a und 4b den Zündzeitpunkt-Verlauf über den Drosselklap pen-Öffnungsgrad.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist eine Brennkraftmaschine 1 mit einer Drosselklappe 10 in einem Drosselkörper 11 ausgerü stet, der über eine Einlaßleitung 9 mit einem Luftfilter 8 in Verbindung steht. Der Drosselkörper 11 kommuniziert mit einem Ansaugrohr 12, das mit einer Brennkammer 2 eines je den Zylinders der Brennkraftmaschine 1 über eine Einlaßöff nung 3 und ein Einlaßventil 4 kommuniziert. Die Drossel klappe 10 wird von einem Bypass 15 umlaufen, in welchem ein Leerlaufdrehzahl-Steuerventil (ISC) 14 sitzt. In jeder Brennkammer 2 sitzt eine Zündkerze 7. Ein Mehrpunkt-Kraft stoffeinspritzer 16 ist im Einlaßrohr 12 bei jeder Einlaß öffnung 3 vorgesehen. Die Abgase der Brennkraftmaschine 1 laufen durch eine Auslaßöffnung 5, ein Auslaßventil 6 und einen Auslaßkrümmer 13. An der Maschine 1 sind ein Kurbel winkelsensor 20, ein Drucksensor 21 zum Feststellen des Drucks im Einlaßrohr 11 unterhalb der Drosselklappe 10, ein Kühlmittel-Temperatursensor 22, sowie ein Einlaßluft-Tempe ratursensor 23 vorgesehen. Im Abgasrohr 23 sitzt ein O₂- Sensor 24, der die Sauerstoffkonzentration im Abgas abta stet. Bei der Drosselklappe 10 sind ein Drosselklappen-Po sitionssensor 25 zum Feststellen des Drosselklappen-Öff nungsgrads sowie ein Leerlaufschalter 26 vorgesehen. Die Ausgangssignale der Sensoren 20 bis 25 und des Schalters 26 werden einer Steuereinheit 30 zugeführt, welche Kraftstoff- Einspritzsignale zum Einspritzer 16, ein Leerlaufsignal zum ISC-Ventil 14 und ein Zündsignal zu einer Zündeinrichtung 27 sendet, welche über eine Zündspule 28 und einen Zündver teiler 29 die Zündkerze 7 mit Hochspannung versorgt. Die Maschinendrehzahl Ne wird, basierend auf einem Kurbelwin kelsignal, aus dem Kurbelwinkelsensor 20 errechnet. Ein Einlaßdruck P _m wird, basierend auf dem Ausgangssignal des Drucksensors 21, errechnet. Diese beiden Signale werden zur Errechnung einer Basiseinspritzpulsbreite Tp verwendet. Die Basiseinspritzpulsbreite Tp wird in Übereinstimmung mit der Kühlmitteltemperatur Tw aus dem Kühlmittel-Temperatursensor 20, der Einlaßlufttemperatur Ta aus dem Einlaßluft-Tempera tursensor 23 und ein Rückkopplungssignal aus dem O₂-Sensor 24 korrigiert. Der Kraftstoffeinspritzer 16 spritzt eine Menge von Kraftstoff ein, welche der korrigierten Ein spritzpulsbreite Ti entspricht.

Der Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine 1 wird in Über einstimmung mit dem Drosselklappen-Öffnungsgrad TH vom Drosselklappen-Positionssensor 25 oder mit einem AN-Signal vom Leerlaufschalter 26 festgestellt. Der Öffnungsgrad des ISC-Ventils 14 wird entsprechend eingestellt, um die Leer laufdrehzahl der Maschine zu regeln. Weiterhin wird der Zündzeitpunkt im Leerlauf festgelegt.

Gemäß Fig. 2 umfaßt die Steuerungseinheit 30 eine Maschi nendrehzahl-Feststelleinrichtung 31, eine Einlaßdruck-Fest stelleinrichtung 32 und eine Leerlaufzustands-Feststellein richtung 33, welche die Maschinendrehzahl Ne, den Einlaß druck P _m und die Maschinenleerlaufdrehzahl, basierend auf den Ausgangssignalen des Kurbelwinkelsensors 20, des Druck sensors 21 und des Leerlaufschalters 26 feststellen. Die Leerlaufzustands-Feststelleinrichtung 33 stellt dann den Leerlaufzustand als gegeben fest, wenn aus dem Leerlauf schalter 26 ein AN-Signal kommt, und gibt ein Leerlaufsi gnal ab, welches einer Leerlaufzündzeitpunkt-Einstellein richtung 34 zugeführt wird.

Die Maschinendrehzahl Ne und der Einlaßdruck P _m werden einer Zündzeitpunkt-Nachschlagetabelle 35 zugeführt.

Die Leerlaufzeitpunkt-Einstelleinrichtung 34 bekommt einen vorbestimmten Zündzeitpunkt IGTi für die Leerlaufdrehzahl der Maschine (z.B. BTDC 10°CA), um einen ruhigen bzw. sta bilen Leerlauf sicherzustellen. Wenn sich die Maschine im Leerlauf befindet, so gibt die Einrichtung 34 den vorbe stimmten Zündzeitpunkt IGTi für den Leerlaufzustand ab, welcher einem Zündzeitpunkt-Rechner 36 zugeführt wird. In der Zündzeitpunkt-Tabelle 35 ist eine Vielzahl von Be triebszündzeitpunkten IGTm gespeichert, welche Maschinen betriebsbedingungen entsprechen und in Übereinstimmung mit der Maschinendrehzahl Ne und dem Einlaßluftdruck P _m (adressenmäßig) abgespeichert sind.

Wenn sich die Maschine im Betriebszustand befindet, so wird der Betriebszündzeitpunkt IGTm aus der Tabelle 35 ausgele sen und dem Zündzeitpunkts-Rechner 36 mitgeteilt.

Die Zündzeitpunkts-Signale IGTi und IGTm sowie der Dros selklappen-Öffnungsgrad TH aus dem Drosselklappen-Positi onssensor 25 werden dem Zündzeitpunkts-Rechner 36 zuge führt, der den Zündzeitpunkt IGT in Übereinstimmung mit den Maschinenbetriebsbedingungen errechnet, wobei diese Bedin gungen, insbesondere der Leerlaufzustand, der Betriebszu stand und der Übergangszustand zwischen Leerlauf und Be triebszustand sind.

Der Zündzeitpunkt IGT wird der Zündeinrichtung 27 über einen Treiber 37 zugeführt, um an der Zündkerze 7 einen Funken zu einem Zündzeitpunkt IGT in Übereinstimmung mit dem Kurbelwinkelsignal R auszulösen.

Bei der Berechnung des Zündzeitpunktes IGT gibt der Rechner 36 im Leerlaufzustand der Maschine 1 einen Leerlaufzünd zeitpunkt IGTi ab. Im Betriebszustand wird ein Bezugs-Dros selklappenöffnungsgrad KTH (z.B. 10°) festgelegt, um den Betriebszustand der Maschine feszustellen. Wenn TH KTH, so wird angenommen, daß sich die Maschine 1 im Betriebszu stand befindet, so daß nun der Betriebszündzeitpunkt IGTm erzeugt wird. Wenn der Drosselklappen-Öffnungsgrad TH < KTH während des Betriebszustands ist, so liegt ein Übergangszu stand vor, und der Zündzeitpunkt IGT wird über folgende Gleichung errechnet:

IGT = {TH (IGTm - IGTi)/KTH } + IGTi;

der Zündzeitpunkt IGT beim Starten der Maschine 1 wird li near in Antwort auf den Drosselklappen-Öffnungsgrad TH mit einem Verhältnis geändert, welches einem Betätigungsgrad eines Gaspedals und einer Differenz zwischen den Zündzeit punkten (IGTm-IGTi) entspricht, wodurch eine lineare Cha rakteristik entsteht. Im folgenden wird die Funktionsweise des Systems bzw. wird das erfindungsgemäße Verfahren unter Bezug auf das Flußdiagramm nach Fig. 3 und die grafische Darstellung nach Fig. 4b erläutert.

In einem Schritt S 100 wird der Betriebszustand des Leer laufschalters 26 während des Betriebszustands des Fahrzeugs festgestellt. wenn der Leerlaufschalter angeschaltet ist, so wird im Schritt S 101 der Leerlaufzündzeitpunkt IGTi festgelegt. Die Zündkerze 7 wird in Übereinstimmung mit dem Leerlaufzündzeitpunkt IGTi zur Funkenabgabe erregt, so daß die Maschine ruhig im Leerlauf läuft.

Wenn beim Starten des Fahrzeugs das Gaspedal niedergedrückt wird, so wird der Leerlaufschalter 26 ausgeschaltet. Dar aufhin wird im Schritt S 102 der Betriebszündzeitpunkt IGTm aus der Nachschlagetabelle 35 in Übereinstimmung mit der Maschinendrehzahl Ne und dem Einlaßdruck P _m ausgelesen. In einem Schritt S 103 wird der Drosselklappen-Öffnungsgrad TH abgefragt. Wenn der Übergangszustand aufgrund des Drossel klappen-Öffnungsgrades TH festgestellt (TH < KTH) ist, so wird der Zündzeitpunkt IGT in Übereinstimmung mit der oben beschriebenen Gleichung errechnet. Es wird an dieser Stelle ausdrücklich auf den Offenbarungsgehalt von Fig. 3 verwie sen. Dementsprechend wird der Leerlaufzündzeitpunkt IGTi gemäß Fig. 4b korrigiert bzw. abgeändert und kontinuierlich entsprechend dem Drosselklappen-Öffnungsgrad TH vorgerückt, bis der Drosselklappen-Öffnungsgrad KTH erreicht ist. Nach dem der Zündzeitpunkt IGT mit einem Ansteigen des Drossel klappen-Öffnungsgrads TH vorgerückt wird, steigt die Ma schinenleistung weich an. Wenn der Drosselklappen-Öffnungs grad TH die Größe KTH überschreitet (TH ≧ KTH), so wird der Betriebszündzeitpunkt IGTm im Schritt S 105 aus der Nach schlagetabelle 35 ausgelesen. Dann wird die Maschine 1 mit dem optimalen Zündzeitpunkt IGTm in Übereinstimmung mit den Maschinenbetriebsbedingungen (Maschinendrehzahl Ne und Ein laßdruck P _m) betrieben, so daß eine maximale Maschinenlei stung bei geringem Kraftstoffverbrauch sichergestellt ist.

Wenn das Gaspedal losgelassen wird, so geht der Drossel klappen-Öffnungsgrad TH nach unten. Wenn der Drosselklap pen-Öffnungsgrad TH kleiner wird als KTH (TH < KTH), so wird der Zündzeitpunkt IGT weich zurückgenommen.

Außerdem können noch der Einlaßluftdruck P _m, die Einlaß luftmenge und die Einspritzpulsbreite als Parameter für die Maschinenlast verwendet werden.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird der Zündzeitpunkt IGT bei Beschleunigung der Maschine aus dem Leerlaufzustand und bei Abbremsung in den Leerlaufzustand so korrigiert, daß er sich kontinuierlich ändert, wodurch ein weiches Fahrverhalten beim Beschleunigen und beim Ab bremsen erzielt wird.

Claims

1. System zum Einstellen des Zündzeitpunktes einer Brenn kraftmaschine mit einem Drehzahlsensor (20, 31) zum Feststellen der Maschinendrehzahl und zum Erzeugen eines Maschinendrehzahlsignals (Ne), mit einem Druck sensor (21, 32) zum Feststellen des Luftdrucks in einem Einlaßrohr und zum Abgeben eines Drucksignals (P _m), mit einem Leerlaufschalter (26, 33) zum Fest stellen des Betätigungsgrades eines Gaspedals und zum Abgeben eines Leerlaufsignals, welches den Leerlaufzu stand der Brennkraftmaschine (1) bezeichnet, und mit einem Drosselklappen-Positionssensor (25), der in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad einer Drossel klappe (10) ein Drosselklappen-Öffnungsgradsignal (TH) erzeugt, gekennzeichnet durch
Leerlaufzündzeitpunkts-Errechnungseinrichtungen (34, 36), die auf das Leerlaufsignal hin einen Zündzeit punkt (IGTi) für einen Leerlaufzustand errechnen und ein entsprechendes Leerlaufzündzeitpunkts-Signal abge ben;
Betriebszustandszündzeitpunkts-Einstelleinrichtungen (35, 36), die in Übereinstimmung mit dem Maschinen drehzahlsignal (Ne) und dem Drucksignal (P _m) einen Be triebszündzeitpunkt (IGTm) bei Vorliegen des Be triebszustands in Übereinstimmung mit Maschinenbe triebsbedingungen herleiten und ein entsprechendes Zündzeitpunktsignal abgeben;
Recheneinrichtungen (36), die auf das Maschinendreh zahlsignal (Ne), das Drucksignal (P _m), das Leerlaufsi gnal und das Öffnungsgradsignal (TH) hin den Über gangszustand zwischen dem Leerlaufzustand und dem Be triebszustand feststellen und ein Übergangssignal ab geben, und durch
einen Rechner, der auf das Übergangszustandssignal hin einen Zündzeitpunkt (IGT) festlegt, der sich zwischen dem Leerlaufzeitpunkt (IGTi) und dem Betriebszündzeit punkt (IGTm) in Übereinstimmung mit dem Drosselklap pen-Öffnungsgrad (TH) ändert.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergangszustand durch einen Vergleich des momen tanen Drosselklappen-Öffnungsgrades (TH) mit einem vorbestimmten Bezugswert (KTH) erkannt wird.

3. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Betriebszustandszünd zeitpunkts-Feststelleinrichtungen eine Nachschlageta belle (35) umfassen, in der eine Vielzahl von Be triebszündzeitpunkten gespeichert sind, von denen ei ner in Übereinstimmung mit den momentanen Maschinenbe triebsbedingungen ausgelesen wird.