DE4014893C2

DE4014893C2 - Verfahren zum Einstellen des Zündzeitpunktes einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4014893C2
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: 1995-01-26
Anticipated expiration: 2010-05-10
Also published as: JP2818868B2; GB9011097D0; GB2231919A; DE4014893A1; JPH02305374A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen des Zündzeitpunktes einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

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 59-168265 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.

Aus der DE 28 45 354 A1 ist eine Regelanordnung für eine Brennkraftmaschine bekannt, welche einen Betriebszündzeit punkt bei Vorliegen eines festgestellten Betriebszustandes in Übereinstimmung mit den Maschinenbetriebsbedingungen ermit telt und ein entsprechendes Zündzeitpunktsignal abgibt. Dort wird mit Hilfe eines Rechners auf ein Übergangszustandssignal hin ein Zündzeitpunkt festgelegt. Der jeweilige Zündzeitpunkt ändert sich zwischen dem Leerlaufzündzeitpunkt und dem Betriebszündzeitpunkt in Übereinstimmung mit einem er mittelten Drosselklappenöffnungsgrad. Mit der dortigen Anordnung ist jedoch das Fahrverhalten eines mit einer der artigen Brennkraftmaschinen-Regelanordnung ausgerüsteten Kraftfahrzeugs zwischen Leerlauf und Betriebsbereich nicht optimal.

Auch die DE 38 05 587 A1 offenbart keine gesonderte Leerlauf- Zündzeitpunkt-Einstelleinrichtung. Vielmehr wird auch dort im Leerlauf nach ein und denselben Kriterien der Zündzeitpunkt eingestellt wie im Betriebszustand.

Die DE 31 45 246 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vor richtung zum Regeln der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraft maschine bei sich ändernden Arbeitsverhältnissen innerhalb des Leerlaufzustandes. Derartige geänderte Arbeitsverhält nisse sind beispielsweise durch das Einschalten eines elek trischen Verbrauchers und einer damit verbundenen Belastung eines durch die Brennkraftmaschine angetriebenen Generators oder durch das Aktivieren eines Kompressors einer Klimaanlage gegeben. Gemäß der Lehre der DE 31 45 246 A1 wird lediglich ein Regelverfahren vorgestellt, mit dessen Hilfe Schwankungen in der Leerlaufdrehzahl schnell unterdrückt werden können. Dies wird dadurch erreicht, daß der Zündzeitpunkt der Maschine im Leerlauf nach Maßgabe des Ausmaßes einer Änderung der Leerlaufdrehzahl der Maschine gesteuert wird. Das Erken nen eines Übergangszustandes und das Verstellen des Zündzeitpunktes bei einem derartigen Übergangszustand ist nicht Gegenstand der DE 31 45 246 A1.

Bei dem Verfahren zur Steuerung der Motordrehzahl gemäß DE 38 07 790 A1 wird eine Einstellung einer erwünschten Leerlaufdrehzahl dadurch erreicht, daß mittels einer Zünd zeiteinstellung eine Abweichung von einer Leerlaufsolldreh zahl minimiert wird. In diesem Sinne wird dort gemäß einem Zündzeiteinstellungs-Abweichungssignal die Ansaugluftmenge und die Luft-Kraftstoff-Gemischmenge im Leerlauffall kor rigiert. Durch diese Beeinflussung bzw. Korrektur der Ansaugluftmenge und/oder der Luft-Kraftstoff-Gemischmenge soll dort der Kraftstoffverbrauch und die Abgasemission im Leerlauf minimiert werden. Die Problematik des Übergangs zustandes bzw. des Betriebswechsels zwischen Leerlauf und Lastbetriebsbereich wird in der Lehre der DE 38 07 790 A1 nicht angesprochen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Ein stellen des Zündzeitpunktes einer Brennkraftmaschine anzu geben, welche es gestattet, das Betriebsverhalten einer Brennkraftmaschine beim Wechsel zwischen dem Leerlaufbetrieb und einem Lastbetrieb derart zu verbessern, daß das Fahr verhalten eines mit einer derartigen Brennkraftmaschine ausgerüsteten Kraftfahrzeuges verbessert wird.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit den Merk malen des Patentanspruches 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Gegenstandes des Hauptanspruches umfassen.

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

Bei einer weiteren Ausgestaltung 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.

Die Erfindung soll anhand von Abbildungen und eines Ausführungsbei spiels näher erläutert werden. Hierbei zeigen

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

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Steuersystems,

Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Funktion 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 bzw. dem Drosselklappen-Öffnungsgradsignal 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 (Drehzahlsensor) 31, eine Einlaßdruck-Fest stelleinrichtung (Drucksensor) 32 und eine Leerlaufzustands-Feststellein richtung (Leerlaufschalter) 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 Pm 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 Zündzeitpunkt-Signale IGTi und IGTm sowie der Dros selklappen-Öffnungsgrad bzw. das Öffnungsgradsignal 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 festzustellen. 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 Verfahrens unter Bezug auf das Flußdiagramm nach Fig. 3 und die grafische Darstellung nach Fig. 4b erläutert.

In einem Schritt S100 wird der Betriebszustand des Leer laufschalters 26 während des Betriebszustands des Fahrzeugs festgestellt. Wenn der Leerlaufschalter 26 angeschaltet ist, so wird im Schritt S101 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 S102 der Betriebszündzeitpunkt IGTm aus der Nachschlagetabelle 35 in Übereinstimmung mit der Maschinendrehzahl Ne und dem Einlaßdruck P_m ausgelesen. In einem Schritt S103 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 S105 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 Beschreibung 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. Verfahren zum Einstellen des Zündzeitpunktes einer Brennkraftmaschine, die einen Drehzahlsensor (20, 31) zum Feststellen der Maschinendrehzahl und zum Erzeugen eines Maschinendrehzahlsignals (Ne), einen Drucksensor (21, 32) zum Feststellen des Luftdrucks in einem Einlaßrohr und zum Abgeben eines Drucksignals (Pm), einen Leerlaufschalter (26, 33) zum Festellen des Betätigungsgrades eines Gaspedals und zum Abgeben eines Leerlaufsignals, welches den Leerlaufzu stand der Brennkraftmaschine (1) bezeichnet, einen Drossel klappen-Positionssensor (25), der in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad einer Drosselklappe (10) ein Drosselklappen- Öffnungsgradsignal (TH) erzeugt, sowie eine Betriebszu standszündzeitpunkt-Einstelleinrichtung (35, 36) aufweist, die in Übereinstimmung mit dem Maschinendrehzahlsignal (Ne) und dem Drucksignal (Pm) einen Betriebszündzeitpunkt (IGTm) bei Vorliegen des Betriebszustands in Übereinstimmung mit Maschinenbetriebsbedingungen herleitet und ein entsprechendes Zündzeitpunktsignal abgibt,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf das Leerlaufsignal hin ein Zündzeitpunkt (IGti) von einer Leerlaufzündzeitpunkt-Errechnungseinrichtung (34, 36) errechnet und ein entsprechendes Leerlaufzündzeitpunkt-Signal abgegeben wird,
daß auf das Maschinendrehzahlsignal (Ne), das Drucksignal (Pm), das Leerlaufsignal und das Öffnungsgradsignal (TH) hin ein Übergangszustand zwischen dem Leerlaufzustand und dem Betriebszustand von Recheneinrichtungen (36) festgestellt und ein Übergangssignal bei Vorliegen eines Übergangszustands abgegeben wird, und
daß bei Vorliegen des Übergangszustands der Zündzeitpunkt (IGT) in Abhängigkeit vom Drosselklappen-Öffnungsgrad (TH) und einem vorgegebenen Bezugsdrosselklappen-Öffnungsgrad (KTH) der Zündzeitpunkt nach der Beziehung des IGT = {TH (IGTm - IGTi)/KTH} + IGTikontinuierlich derart vom Leerlauf - zum Betriebszündzeit punkt bzw. umgekehrt geändert wird, daß ein weiches Laufver halten im Übergangszustand erzielbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergangszustand durch einen Vergleich des momentanen Drosselklappen-Öffnungsgradsignals (TH) mit einem vorbe stimmten Bezugsdrosselklappen-Öffnungsgrad (KTH) erkannt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebszustandszündzeitpunkt-Einstelleinrichtungen eine Nachschlagetabelle (35) umfassen, in der eine Vielzahl von Betriebszündzeitpunkten gespeichert sind, von denen einer in Übereinstimmung mit den momentanen Maschinenbetriebsbe dingungen ausgelesen wird.