DE4015759A1 - Verfahren und vorrichtung zum einstellen des zuendzeitpunktes einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einstellen des Zündzeitpunktes bei einer Brennkraftmaschine, beispielsweise bei einem Kraftfahrzeugmotor, und insbesondere auf ein Verfahren zur Ermittlung eines optimalen Zündzeitpunktes bei einem hohen Motordrehzahlbereich, in dem sich ein Klopfen nur mit Schwierigkeiten feststellen läßt.

Bei einem selbstlernenden Regelsystem zur Korrektur bzw. Verstellung des Zündzeitpunktes wird eine Verstellgröße in Abhängigkeit von Auftreten oder Fehlen von Klopferscheinungen allmählich erhöht oder verringert. Auf diese Weise nähert sich der Zündzeitpunkt einem gewünschten maximalen Wert für den Zündzeitpunkt an. Deshalb muß das Auftreten von Klopferscheinungen genau festgestellt werden. Zur Feststellung des Klopfens ist ein Klopfsensor auf dem Hauptteil des Motors angebracht, der die Motorschwingung erfaßt und dementsprechend ein Schwingungssignal abgibt. Ein bestimmtes Signal mit einer Klopffrequenz wird als Klopfsignal erfaßt. Jedoch enthält das Schwingungssignal auch verschiedene Störgeräuschteile, beispielsweise die Geräusche, die die Einström- und Auslaßventile beim Aufschlagen gegen die Ventilsitze verursachen. Die Frequenz jedes dieser Störgeräusche liegt nahe an der Klopffrequenz und steigt im hohen Drehzahlbereich noch an.

Damit lassen sich die Klopfsignale nur mit Schwierigkeiten von anderen Signalen unterscheiden.

Um einen infolge eines derartigen ungenauen Klopfsignals fehlerhaften Regelvorgang und Lernvorgang zu verhindern, werden die entsprechenden Regel- und Lernabläufe unterbrochen bzw. wird die Verstellgröße verringert. Außerdem wird zur Klopfverhinderung der Zündzeitpunkt gewöhnlich verzögert. Damit wird der Zündzeitpunkt nicht ausreichend weit vorgestellt, was zur Verringerung der Motorleistung und zu ungünstigeren Kraftstoffverbrauchswerten führt. Aus diesem Grunde sollte man besser die Verstellgröße im hohen Drehzahlbereich, in dem sich das Klopfen nicht genau feststellen läßt, in angemessener Weise hochrechnen.

In der japanischen Offenlegungsschrift 61-1 64 076 wird ein Regelsystem beschrieben, bei dem Verstellgrößen, die von der Differenz zwischen einem Grund-Zündzeitpunkt und einem Ist- Zündzeitpunkt während eines Regelvorgangs abhängig sind, in einem Speicher zur Korrektur des Grundzündzeitpunktes abgespeichert werden, während der Regelvorgang unterbrochen wird.

Der Zündzeitpunkt kann jedoch um die Verstellgröße vorgestellt werden, während die Regelungsverstellung nicht abläuft. Allerdings ist die Verstellgröße unter Umständen ungeeignet. Insbesondere verändert sich die Verstellgröße entsprechend den Veränderungen in den Motorbetriebsbedingungen und der Klopffestigkeit des im Motor verwendeten Benzins über einen weiten Bereich, und auf die Motorleistung sowie auf das Auftreten von Klopferscheinungen hat die Verstell- bzw. Korrekturgröße einen starken Einfluß. Auf diese Weise nimmt das Klopfen auch dann noch zu, wenn eine entsprechende Verstellgröße gewählt wird.

Bei einem anderen System zur Zündzeitpunkteinstellung wird der gesamte Verstellvorgang in eine Globalverstellung und eine Einzelverstellung unterteilt. Bei der Globalverstellung erfahren alle in einem Speicher erfaßten Lernverstellgrößen eine Grobkorrektur durch Grobverstellgrößen in der Weise, daß die Größen auf Werte in der Nähe der Grenzwerte gesetzt werden. Bei der Einzelverstellung erfahren die Lernverstellgrößen einzeln eine Feinkorrektur durch Feinverstellgrößen unter Berücksichtigung der Motordrehzahl und des Ansaugluftdrucks.

Die rechnerisch ermittelten groben und feinen Lernverstellgrößen werden zu einer Lernverstellgröße addiert. Das System kann so abgewandelt werden, daß es mit der gleichen Grobverstellgröße arbeitet und zur Abschätzung einer geeigneten Verstellgröße im hohen Drehzahlbereich nur die Lernverstellgröße zur Feinverstellung heranzieht.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Einstellen des Zündzeitpunktes zu entwickeln, bei dem in einem hohen Drehzahlbereich, in dem ein Lernvorgang unterbrochen ist, ein optimaler Zündzeitpunkt erreichbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß es die folgenden Schritte aufweist:

• - Feststellen einer Motordrehzahl, die über einer vorgegebenen hohen Drehzahl liegt, und Abgeben eines der hohen Drehzahl entsprechenden Signals;
• - Unterbrechen der Berechnung des Zündzeitpunktes auf der Grundlage der Lernverstellgröße in Abhängigkeit von dem der hohen Drehzahl entsprechenden Signal;
• - Auswählen einer Feinverstellgröße aus einem Speicher, in dem eine Vielzahl von Feinverstellgrößen nach den Motorbetriebsbedingungen gespeichert ist, in Abhängigkeit von den der hohen Drehzahl entsprechenden Signal; und
• - Berechnen des für hohe Drehzahl geltenden Zündzeitpunktes aus dem Grundzündzeitpunkt, aus der Grobverstellgröße und aus der Feinverstellgröße.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird die den hohen Drehzahlen entsprechende Feinverstellgröße aus der in den Speicher erfaßten Menge von Größen ausgewählt, die dem Bereich höherer Drehzahlen zugeordnet sind.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung wird aus dem Speicher, der die Feinverstellwerte enthält, ein Mindest-Feinverstellwert ausgewählt.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird außerdem mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß sie die folgenden Einrichtungen aufweist:

• - eine Bestimmungseinrichtung zum Feststellen einer Motordrehzahl, die höher ist als ein vorgegebener hoher Drehzahlwert, und zur Abgabe eines der hohen Drehzahl entsprechenden Signals;
• - eine auf das der hohen Drehzahl entsprechende Signal ansprechende Unterbrechungseinrichtung zum Unterbrechen der Berechnung des Zündzeitpuktes auf der Grundlage der Lernverstellgröße;
• - eine auf das der hohen Drehzahl entsprechende Signal ansprechende Auswahleinrichtung zum Auswählen einer Feinverstellgröße aus einem Speicher, in dem eine Vielzahl von Feinverstellgrößen nach den Motorbetriebsbedingungen gespeichert is; und
• - eine Recheneinrichtung zum Berechnen des für hohe Drehzahl geltenden Zündzeitpunktes aus dem Grundzündzeitpunkt sowie aus der Grobverstellgröße und aus der Feinverstellgröße.

Weitere Aufgaben und Merkmale der Erfndung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Dastellung eines Motors, bei dem die erfindungsgemäßen Maßnahmen vorgesehen sind,

Fig. 2a bis 2c jeweils ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Einstellsystems,

Fig. 3a, 3b, 3c, 4a, 4b, 5a und 5b jeweils ein Ablaufdiagramm, aus dem der Funktionsablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens deutlich wird,

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Kennlinien für den Zündzeitpunkt und die Vorstellgröße in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und der Motorlast und

Fig. 7 eine Tabelle, in der eine Vielzahl von Lernverstellgrößen zur Feinverstellung abgespeichert ist.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß ein Motor 1 eine Drosselklappe 10 in einem Drosselkörper 11 aufweist, der über eine Ansaugleitung 9 mit einem Luftfilter 8 in Verbindung steht. Der Drosselkörper 11 ist mit einem Ansaugrohr 12 verbunden, das über eine Zylindereintrittsöffnung 3 und ein Einströmventil 4 mit der Brennkammer 2 jedes Zylinders im Motor 1 in Verbindung steht. Um die Drosselklappe 10 führt eine Neben- bzw. Umgehungsleitung 15 mit einem Leerlaufregelventil 14 (ISC). In jeder Brennkammer 2 befindet sich eine Zündkerze 7, während im Ansaugrohr 12 nahe jeder Eintrittsöffnung 3 jeweils eine Mehrlocheinspritzdüse 16 zur Kraftstoffeinspritzung vorgesehen ist. Die Abgase aus dem Motor 1 werden durch eine Austrittsöffnung5, ein Auslaßventil 5 und ein Auspuffrohr 13 nach außen abgeführt. Der Motor 1 weist einen Kurbelwinkelmesser 20, einen Druckfühler 21 zur Erfassung des in der Ansaugleitung 9 unterhalb der Drosselklappe 19 herrschenden Drucks, einen Kühlmitteltemperaturfühler 22, einen Ansaugluft-Temperaturfühler 23, eine O₂-Sonde zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration in den Abgaben im Auspuffrohr 13, einen Drosselstellungsmelder 25, und einen Klopfsensor 26 auf. Die Ausgangssignale der verschiedenen Fühler, Sensoren und Melder 20 bis 26 werden einer Steuereinrichtung 30 zugeleitet, die die Kraftstoffeinspritzdüse 16 mit einem Einspritzsignal, das Leerlaufregelventil 14 mit einem Leerlaufsignal, und über eine Zündvorrichtung 27, eine Zündspule 28 und einen Zündverteiler 29 die Zündkerze 7 mit einem Zündsignal ansteuert. Ein Motordrehzahlwet Ne wird auf der Grundlage des vom Kurbelwinkelmesser 20 abgegebenen Kurbelwinkelsignals berechnet, während auf der Grundlage des vom Druckfühler 21 kommenden Signals ein Ansaugdruck Pm als Maß für die Motorbelastung berechnet wird, wobei diese Werte zur Berechnung der Impulsbreite des Grundeinspritzimpulses Tp herangezogen werden. Die Impulsbreite des Grundeinspritzimpulses T _p wird in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern nachgestellt, und zwar der vom Kühlmittel-Temperaturfühler 22 gemeldeten Kühlmitteltemperatur Tw, der vom Ansaugluft- Temperaturfühler 23 erfaßten Ansauglufttemperatur T _a , und einem von der O₂-Sonde 24 abgegebenen Regel- bzw. Rückmeldesignal. Die Kraftstoffeinspritzdüse 16 spritzt Kraftstoff in einer Menge ein, die einer Einspritzimpulsbreite T _i entspricht.

Andererseits wird anhand des vom Drosselstellungsmelder 25 erfaßten Drosselöffnungswinkel beziehungsweise anhand eines Einschaltsignals eines Leerlaufschalters festgestellt, daß der Motor 1 im Leerlauf arbeitet. Der Öffnungsgrad des Lerlaufregelventils 14 wird so nachgestellt, daß damit die Motorleerlaufdrehzahl eingestellt wird.

Gemäß Fig. 2a und 2c weist die Steuereinheit 30 jeweils einen Motordrehzahlrechner 31, einen Ansaugdruckrechner 32 und einen Kühlmitteltemperaturrechner 33 auf, um die Motordrehzahl Ne, den Ansaugdruck Pm und die Kühlmitteltemperatur Tw unter Einbeziehung der Ausgangsignale des Kurbelwinkelmessers 20, des Druckfühlers 21 bzw. des Kühlmitteltemperaturfühlers 23 rechnerisch zu ermitteln. Weiterhin ist ein Klopfmelder 34 so vorgesehen, daß er ein Klopfsignal abgibt, sobald er ein Klopfen des Motors feststellt.

Die Motordrehzahl Ne und der Ansaugdruck Pm werden einer Tabelle 36 für die Grundzündzeitpunkte sowie einer Tabelle 35 für die maximalen Vorstellwerte zugeführt. In der Tabelle 36 mit den Grundzündzeitpunkten ist eine Vielzahl von Grundzündzeitpunkten IGB abgespeichert, die entsprechend der Motordrehzahl Ne und des Ansaugluftdruckes Pm angeordnet sind. Der Grundzündzeitpunkt IGB entspricht dabei einem maximalen Zeitpunkt zur Abgabe eines größtmöglichen Drehmoments bei klopffreudigem Benzin, ohne daß es zu einem Klopfen kommt.

Die Motordrehzal Ne und der Ansaugdruck Pm werden an eine Tabelle der Grundzündzeitpunkte 36 und eine Tabelle der maximalen Vorstellwerte 35 übermittelt. In der Tabelle 36 der Grundzündzeitpukte ist eine Vielzahl von Grundzündzeitpunkten IGB in Abhängigkeit von der Motordrehzahl Ne und dem Ansaugluftdruck Pm abgespeichert. Der Grundzündzeitpunkt IG entspricht einem maximalen Zeiteinstellwert, bei dem ein größtmögliches Drehmoment bei klopffreudigem Benzin bzw. Kraftstoff mit niedriger Oktanzahl abgegeben wird, ohne daß es zum Klopfen kommt. Der Grundzündzeitpunkt IGB wird mit ansteigender Motordrehzahl Ne und mit zunehmender Motorlast, dargestellt durch den Ansaugluftdruck Pm gemäß Fig. 6, vorgestellt. In der Tabelle 35 der maximalen Vorstellwerte 35 ist eine Vielzahl von maximalen Vorstellwerten MBT in Abhängigkeit von der Motordrehzahl Ne und dem Ansaugdruck Pm abgespeichert. Bei dem maximalen Vorstellwert MBT handelt es sich um einen Wert, der zur Ermittlung des größtmöglichen Dremoments bei klopffestem Kraftstoff ohne Klopferscheinungen zum Grundzündzeitpunk zu addieren ist. Ein maximaler Zündzeitpunkt IGT′ zur Ermittlung des größtmöglichen Drehmoments wird mit ansteigender Oktanzahl des Kraftstoffs in Vorstellrichtung parallel verschoben.

Der maximale Vorstellwert MBT wird zusammen mit einer Lernverstellgröße IGL, die man in einem Selbstlernvorgang ermittelt, und mit einer Klopfregelverstellgröße AK, die über das Rückmelde- bzw. Regelverfahren ermittelt wird, einem Bereichsbestimmungsteil 37 zugeleitet. Ein Betriebsablauf zur selbstlernenden Regelung wird nachstehend noch erläutert. In dem Bereichsbestimmungsteil 37 erfolgt ein Vergleich der maximalen Vorstellgröße MBT mit der Lernverstellgröße IGL zur Auswahl eines der beiden Bereiche Da und Db gemäß Fig. 6. Ist die maximale Vorstellgröße MBT kleiner als die Summe der Lernverstellgröße IGL und der Klopfregelverstellgröße AK (MBT IGL + AK), wird der Bereich Da angesteuert, in dem die maximale Vorstellgröße MBT zur Ermittlung des Zündzeitpunkts herangezogen wird. Ist andererseits die maximale Vorstellgröße MBT größer als die Summe der Lernverstellgröße IGL und der Klopfregelverstellgröße AK (MBT IGL + AK), so wird der Bereich Db zur Ableitung der Regelgröße IGL herangezogen.

Das Ausgangssignal des Bereichsbestimmungsteils 37, die maximale Vorstellgröße MBT, der Grundzündzeitpunkt IGB, die Lernverstellgröße IGL und die Klopfregelverstellgröße AK werden an einen Zündzeitpunktrechner 38 übermittelt. Wurde der Bereich Db herangezogen, so wird die Lernverstellgröße IGL abgeleitet, mit der der Grundzündzeitpunkt IGB vorgestellt wird. Ein Zündzeitpunkt IGT wird folgendermaßen berechnet:

IGT = IGB + IGL + AK

Wurde andererseits der Bereich Da herangezogen, so wird der Grundzündzeitpunkt IGB um die maximale Vorstellgröße MBT so vorgestellt, daß der Zündzeitpunkt IGT wie folgt berechnet wird:

IGT = IGB + MBT

Der Zündzeitpunkt IGT wird über einen Treiber 39 an die Zündvorrichtung 27 angelegt, so daß die Zündkerze 7 zum errechneten Zeitpunkt IGT entsprechend dem Kurbelwinkelsignal gezündet wird.

Die Steuereinheit 30 weist des weiteren ein System zur Ermittlung der Lernverstellgröße IGL durch einen Lernprozeß auf. Einem Lernbestimmungsteil 40 wird das Ausgangssignal des Bereichsbestimmungsteils 37 zugeführt, neben der Motordrehzahl Ne, dem Ansaugdruck Pm und der Kühlmitteltemperatur Tw, um festzustellen, ob die Motorbetriebsbedingungen sich für den Ablauf des Lernvorgangs eignen. Der Lernvorgang läuft ab, wenn das Fahrzeug im Bereich hoher Motorbelastung und im unteren Drehzahlbereich in warmgelaufenem Zustand fährt, wobei allerdings ein extrem niedriger Drehzahlbereich ausgeschlossen wird, in dem sich die Klopferscheinungen nicht exakt ermitteln lassen,und wenn der Bereich Db gewählt wurde. Das Ausgangssignal des Bereichsbestimmungsteils 40 wird einem Rückschreibteil 41 für die Zündzeitpunkt-Verstellwerte zugeleitet, das außerdem die Motordrehzahl Ne, den Ansaugdruck Pm und das Klopfsignal erhält. Das Rückschreibteil 41 für die Zündzeitpunkt-Verstellwerte nimmt selektiv eine umfassende Grobverstellung mit einer großen Regelgröße und eine individuelle Feinverstellung mit einer kleinen Verstellgröße in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Motors vor. Alle großen Lernverstellgrößen AT, die in einem Grobverstellwertspeicher 42 abgespeichert sind, werden entsprechend dem Klopfsignal aus dem Klopfmelder 34 so rückgeschrieben, daß der Ist-Zündzeitpunkt IGT an den gewünschten maximalen Zündzeitpunkt IGT′ in Abhängigkeit von der Oktanzahl des Kraftstoffs angenähert wird. Tritt kein Klopfen auf, so läuft der Lernvorgang einmal pro vorgegebener Zeidauer t₁, beispielsweise jede Sekunde, ab, um die Lerngrößen zur Grobverstellung AT um einen vorgegebenen Wert a zu erhöhen, wobei die Lerngrößen zur Grobverstellung in Vorstellrichtung verändert werden. Andererseits werden die Verstellgrößen AT jedesmal, wenn Klopferscheinungen auftreten, um einen vorgegebenen Wert γ verringert. Ein Klopfzählwerk 43 erhält das Klopfsignal und zählt die Anzahl der Klopferscheinungen hoch. Hat das Klopfzählwerk auf einen vorgegebenen Zählerstand α, beispielsweise fünfmal, hochgezählt, so gibt es ein Ausgangssignal ab, das dem Rückschreibteil 41 für die Zündzeitpunkt-Verstellwerte zugeleitet wird. Ein Verstellwertmelder 44 empfängt die aus dem Speicher 42 abgeleitete Verstellgröße AT, um diese Größe mit einer vorgegebenen maximalen Vorstellgröße AM zu vergleichen. Erreicht die Verstellgröße AT die maximale Vorstellgröße AM, geht an das Rückschreibteil 41 ein Signal. Das Rückschreibteil 41 unterbricht die Grobverstellung, wenn eines der beiden Signale vom Zählwerk 43 bzw. vom Verstellwertmelder 44 eingeht, wobei hochgerechnet wird, daß der Zündzeitpunkt IGT an den gewünschten maximalen Zeitpunkt IGT′ herangeführt wurde.

Danach läuft ein Feinverstellvorgang ab. Aus einem Feinverstellwertspeicher 45, in dem eine Vielzahl von Lerngrößen zur Feinverstellung AP in Abhängigkeit von den Motorbetriebsbedingungen abgespeichert ist, wird eine Lerngröße zur Feinverstellung AP ausgelesen. Die Lerngröße zur Feinverstellung AP wird in einem Lernvorgang im Rückschreibteil 41 in Abhängigkeit von der Anzahl der Klopferscheinungen in ähnlicher Weise erhöht oder verringert. Auf diese Weise wird der Zündzeitpunkt IGT noch weiter vorgestellt und an den gewünschten maximalen Zündzeitpunkt IGT′ angenähert.

Die Lerngröße AT zur Grobverstellung und die Lerngröße AP zur Feinverstellung werden einem Rechenwerk 46 zur Ermittlung der Lernverstellgröße zugeführt, in dem der Lernverstellwert IGL folgendermaßen berechnet wird:

IGL = AT + AP

Der Lernverstellwert IGL wird an den Zündzeitpunktrechner 38 in der vorstehend beschriebenen Weise übermittelt.

Die erfindungsgemäße Steuereinheit 30 weist des weiteren ein Klopfregelsystem auf. Das vom Klopfmelder 34 kommende Klopfsignal wird zusammen mit dem Ausgangssignal des Kopfzählwerks 43 einem Ausgangsteil 47 zur Abgabe eines Rgelverstellwerts 47 zugeführt, in dem die Klopfregelverstellgröße AK bereitgestellt wird. Treten Klopferscheinungen auf, so wird die Verstellgröße AK um einen vorgegebenen Verzögerungswert q _F verringert, der um ein Vielfaches größer ist als der Wert der Lernverstellgrößen AT und AP, um so den Zündzeitpunkt IGT zu verzögern. Der Wert der Verzögerung γ _F wird mit ansteigender Anzahl der Klopferscheinungen erhöht. Wird das Klopfen utnerdrückt, so wird ein vorgegebener kleiner Vorstellwert a _F abgegeben, der im wesentlichen den gleichen Wert wie der Faktor a für die Lernverstellung besitzt. Die Regelverstellgröße AK wird zur Korrektur des Grundzündzeitpunktes IGB in vorbeschriebener Weise dem Zündzeitpunktrechner 38 zugeleitet.

Zur Bestimmung des Zündzeitpunktes IGT im hohen Drehzahlbereich ist die Steuereinheit 30 mit einer Auswahleinrichtung 50 für den Bereich hoher Drehzahlen versehen, die eine der Lerngrößen zur Feinverstellung AP₁ bis AP _m auswählt, die im Feinverstellwertspeicher in Abhängigkeit von der Motordrehzahl Ne und dem Ansaugdruck Pm gemäß Fig. 7 abgespeichert sind. Deshalb wird von der Auswahleinrichtung 50 eine der Feinverstellgrößen APh in einem höheren Drehzahlbereich, der zu dem augenblicklich herrschenden Ansaugdruck P _m gehört, ausgewählt, mit anderen Worten wird also eine der Größen AP₁ bis AP₄ in einer oberen Reihe der Tabelle 50 für den hohen Drehzahlbereich angesteuert.

Die gewählte Feinverstellgröße APh und die Grobverstellgröße AT aus dem Grobverstellwertspeicher 42 werden zusammen einem Rechenwerk 51 zur Ermittlung der voraussichtlichen bzw. hochgerechneten Verstellgröße übermittelt, in dem dann eine hochgerechnete Verstellgröße AL wie folgt berechnet wird:

AL = AT + APh - K

wobei K eine Konstante größer als Null ist (K 0). Die hochgerechnete Verstellgröße AL wird an ein Bestimmungsteil 52 zur Bestimmung des Verstellwerts bei hoher Drehzahl übermittelt, wo die hochgerechnete Versellgröße AL mit der maximalen Vorstellgröße MBT vergleichen wird. Ist die hochgerechnete Verstellgröße AL kleiner als die maximale Vorstellgröße MBT (AL < MBT), so wird an das Auswahlteil 54, das sie Lernverstellgröße IGL empfängt, die hochgerechnete Größe AL übermittelt.

Das Bestimmungsteil 53 zur Bestimmung des Bereichs hoher Drehzahlen gibt ein Ausangssignal ab, sobald die Motordrehzahl über einem vorgegebenen Wert, beispielsweise 5000 UpM, liegt, wobei festgestellt wird, daß der Motor 1 im hohen Drehzahlbereich arbeitet, in dem Klopferscheinungen nicht festgestellt werden können. Liegt das Ausgangssignal des Bestimmungsteils 53 zur Bestimmung des hohen Drehzahlbereichs an, dann liefert das Auswahlteil 54 die für den hohen Drehzahlbereich geltende Verstellgröße AL an den Zündzeitpunktrechner 38, wobei dann der tatsächliche Zündzeitpunkt IGT nach folgender Funktion berechnet wird:

IGT = IGB + AL + AK.

Fig. 3a bis 3c veranschaulichen den Betriebsablauf des Systems im Überblick. Bei Programmbeginn werden die Motordrehzal Ne, der Ansaugluftdruck Pm und die Kühlmitteltemperatur Tw in den Programmschritten S 100 bis S 102 ausgelesen. Im Programmschritt S 103 wird das Auftreten von Klopferscheinungen festgestellt. Danach werden in den Programmschritten S 104 und S 105 aus den entsprechenden Tabellen 35 und 36 in Abhängigkeit von der Motordrehzahl Ne und vom Ansaugluftdruck Pm jeweils die maximale Vorstellgröße MBT und der Grundzündzeitpunkt IGB ausgelesen. In den Programmschritten S 106 bis S 108 wird bestimmt, ob die Bedingungen für den Lernvorgang erfüllt sind. Genauer gesagt werden in diesen Programmschritten für den Lernvorgang ungeeignete Bedingungen übergangen, beispielsweise ein kalter Motor, oder der hohe Drehzahlbereich des Motors, bei dem das Klopfsignal leicht Rauschanteile enthalten kann, oder ein Bereich geringer Motorbelastung, in dem die Ausgangssignale der verschiedenen Sensoren, Meßfühler und Melder schwach sind. Es wird also bestimmt, ob die Motordrehzahl Ne unter 5000 UpM (Ne 5000 rpm) liegt, ob der Ansaugdruck Pm höher ist als 900 mm Hg (Pm 900 mm Hg) und ob die Kühlmitteltemperatur Tw mehr als 70°C (Tw < 70°C) beträgt. Ist die Antwort in allen Programmschritten S 106 bis S 108 positiv (YES), schaltet das Programm für den Lernvorgang zum Schritt S 109 weiter, der in Fig. 4a und 4b beschrieben ist.

Im Programmschritt S 200 wird festgestellt, ob die gesamte Grobverstellung vollständig ausgeführt wurde. Ist die Grobverstellung noch nicht abgeschlossen, wird eine Adresse der Lerngröße AT für die Grobverstellung im Speicher 42 im Programmschritt S 201 in einem Bezugsregister X abgespeichert. Das Programm schaltet dann zu einem Schritt S 203 weiter, wo festgestellt wird, ob während des Programmablaufs ein Klopfen aufgetreten ist. Wird das Auftreten von Klopferscheinungen festgestellt, schaltet das Programm zum Schritt S 204 weiter, ansonsten zum Programmschritt S 207. Im Programmschritt S 204 werden alle Lerngrößen AT für die Grobverstellung um den vorgegebenen Verstellwert γ vermindert. In einem Programmschritt S 205 werden Zeitgeber I und II gelöscht, und im Progrmmschritt S 206 zählt der Zähler 43 das Auftreten von Klopferscheinungen hoch.

Im Schritt S 207 wird dagegen ein Vergleich der maximalen Vorstellgröße MBT gegenüber der entsprechenden Lernverstellgröße IGL (AT + AP) vorgenomen. Ist die maximale Vorstellgröße MBT kleiner als die Verstellgröße IGL, ist der Lernvorgang beendet, da die Verstellgröße IGL die maximale Vorstellgröße MBT (bzw. den Schwellwert) überschreitet. In einem Programmschritt S 208 wird der Zeitgeber I zum Messen des Zeitraumes, in dem kein Klopfen auftritt, überprüft, um festzustellen, ob der Motor klopffrei während des vorgegebenen Zeitraums t₁ (beispielsweise 1 Sekunde) gearbeitet hat. Liegt die Ist-Zeit innerhalb des Zeitraums t₁, ist der Lernvorgang noch nicht abgelaufen. Tritt während des Zeitraums t₁ kein Klopfen auf, wird im Programmschritt S 217 festgestellt, ob die Regelverstellgröße AK Null beträgt oder nicht. Hat die Regelverstellgröße AK den Wert Null, so werden im Programmschritt S 209 die Verstellgrößen AT um den Betrag a erhöht, worauf der Zeitgeber I im Programmschritt S 210 gelöscht wird.

In den anschließenden Programmschritten S 211 bis S 215 wird festgestellt, ob die Lerngrobverstellung abgeschlossen ist. Im einzelnen wird im Programmschritt S 211 festgestellt, ob die Grobverstellung immer noch abläuft. Ist die entsprechende Grobverstellgröße AT kleiner als die vorgegebene maximale Grobverstellgröße AM (Programmschritt S 212), wird im Programmschritt S 213 der Zeitgeber II gelöscht. In einem Programmschritt S 214 wird festgestellt, daß die Grobverstellung abgeschlossen wurde, wenn Klopferscheinungen häufiger aufgetreten sind als dies durch den Zahlenwert α vorgegeben ist (beispielsweise fünfmal), so daß im Programmschritt S 215 eine entsprechende Markierung für den Abschluß der Grobverstellung gesetzt wird.

Erreicht die Lerngröße AT für die Grobkorrektur den Wert der vorgegebenen maximalen Größe AM (Programmschritt S 212), wird im Programmschritt S 216 festgesellt, ob seit dem Beginn der Grobverstellung eine vorgegebene Zeit t₂ verstrichen ist, beispielsweise 3 Sekunden. Der Programmschritt wird wiederholt und die Grobverstellung solange fortgesetzt, bis die vorgegebene Zeit abgelaufen ist. Nach Ablauf dieser Zeit schaltet das Programm zum Schritt S 215 weiter.

Nach Beendigung der Lerngrobverstellung schaltet das Programm vom Programmschritt S 200 zum Schritt S 202 weiter, in dem eine Adresse der Feinverstellgröße AP im Bezugsregister X abgespeichert wird. Anschließend werden Arbeitsschritte durchlaufen, die den Programmschritten S 203 bis S 210 vergleichbar sind. Tritt nämlich ein Klopfen auf, so wird eine entsprechende Lerngröße AP für die Feinkorrektur um einen vorgegebenen kleinen Wert verringert. Tritt andererseits kein Klopfen auf, so wird in jedem Zeitraum t₁ die Feinverstellgröße AP zur Zeitfortschaltung erhöht. Wird im Programmschritt S 211 fesgestellt, daß die Feinverstellung ausgeführt wurde, wird das Programm so lange wiederholt durchlaufen, wie die Bedingungen für den Lernvorgang efüllt sind.

Während der Feinverstellung schaltet das in Fig. 3a und 3b dargestellte Programm zu einem Schritt S 113 d weiter, um die in Fig. 5a und 5b erläuterte Regelverstellung vorzunehmen.

Anschließend schaltet das Programm zu einem Programmschritt S 110 weiter, in dem festgestellt wird, ob die maximale Vorstellgröße MBT größer ist als die Summe der Verstellgröße IGL, die die Summe aus der Grobverstellgröße AT und der Feinverstellgröße AP darstellt, und der Regelverstellgröße AK. Liegt der Wert von MBT unter dem Wert von IGL + AK (MBT IGL + AK), schaltet das Programm zur Berechnung des Zündzeitpunktes IGT zum Programmschritt S 111 weiter, indem der Grundeinspritzzeitpunkt IGB um den Betrag der maximalen Vorstellgröße MBT vorgestellt wird. Ist dagegen der Betrag größer als IGL + AK (MBT) < IGL + AK), so wird der Zündzeitpunkt IGT dadurch bestimmt, daß im Programmschritt S 112 derGrundzündzeitpunkt IGB um den Betrag der Verstellgröße IGL plus AK vorgestellt wird. Auf diese Weise läßt sich der Zündzeitpunkt IGT dicht beim gewünschten maximalen Zeitpunkt IGT′ erzielen, wie dies durch die dicke Linie in Fig. 6 angegeben ist.

Nachstehend wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 5a und 5b der Ablauf der Regelverstellung erläutert. Treten Klopferscheinungen auf (Schritt S 300), schaltet das Programm zu einem Schritt S 304 um, so daß in einem Programmschritt S 305 die Regelverstellgröße AK um den großen bzw. den Grobwert γ _F verringert und ein Zeitgeber III gelöscht wird, der die Zeidauer hochzählt, während der kein Klopfen auftritt. Gleichzeitig wird wegen des Ablaufs der Feinverstellung die Feinverstellgröße AP im Programmschritt S 204 (Fig. 4a) um den Wert q verringert, wodurch die Lernverstellgröße IGL vermindert wird. Der Zündzeitpunkt wird deshalb deutlich um den Betrag der Verstellgrößen IGL und AK verzögert.

Wird im Programmschritt S 300 festgestellt, daß im Anschluß dar an kein Klopfen mehr auftritt, schaltet das Programm zu einem Schritt S 301 weiter, in dem der Zeitgeber III abgefragt wird, um festzustellen, ob während eines vorgegebenen Zeitraums t₃ kein Klopfen auftritt. In einem Programmschritt S 302 wird die Regelverstellgröße AK um den Wert a _F erhöht, und im Programmschritt S 303 wird dann der Zeitgeber III gelöscht. Da im Programmschritt festgesellt wurde, daß die Regelverstellgröße AK den Wert Null nicht erreicht, wird andererseits bei der Feinverstellung gemäß Fig. 4a das Programm zum Schritt S 211 weitergeschaltet, ohne daß die Feinverstellgröße AP erhöht wurde. Damit bleibt die Lernverstellgröße IGL konstant. Tritt nun kein Klopfen auf, so wird damit die Regelverstellgröße AK so erhöht, daß der Zündzeitpunkt vorgestellt wird. Nimmt die Verstellgröße AK den Wert Null an, so wird die Lernverstellgröße IGL erhöht. Da jeweils nur mit der Regelverstellgröße AK oder mit der Lernverstellgröße IGL gearbeitet wird, wird ein Schwanken des Zündzeitpunkes IGT vermieden.

Im hohen Drehzahlbereich, in dem die Motordrehzahl über 5000 UpM (Ne <5000 rpm) liegt, schaltet das in Fig. 3a bis 3c dargestellte Programm vom Programmschritt S 106 zu einem Schritt S 115 weiter, um den Lernvorgang zu beenden. Das Programm schaltet dann zum Schritt S 116 weiter, in dem aus der Vielzahl von Kerngrößen AP zur Feinverstellung, die dem Ansaugdruck Pm entsprechen, eine Feinverstellgröße APh ausgewählt wird. In einem Programmschritt S 117 wird auf der Grundlage der ausgewählten Feinverstellgröße APh und der Lerngröße zur Grobverstellung AT die hochgerechnete bzw. geschätzte Verstellgröße AL berechnet. DieRegelverstellgröße AK wird in einem Programmschritt S 121 bestimmt, und die maximale Vorstellgröße MBT wird mit der Summe aus der geschätzten Verstellgröße AL und der Regelverstellgröße AK im Programmschritt S 118 verglichen. Ist der Wert von MBT kleiner als die Summe AL + AK, schaltet das Programm zu einem Schritt S 119 weiter, damit der Zündzeitpunkt IGT auf der Grundlage des Grundzündzeitpunktes IGB und der maximalen Vorstellgröße MBT berechnet wird. Ist die Summe (AL + AK) kleiner als die maximale Vorstellgröße MBT, so wird im Programmschritt S 120 auf der Grundlage des Grundzündzeitpunktes IGB und der Verstellgröße AL und AK der Zündzeitpunkt IGT berechnet. Der für den hohen Drehzahlbereich geltende Zündzeitpunkt IGT entspricht damit dem Wert bei hoher Motordrehzahl und bei jedem Ansaugdruckwert Pm, so daß der Zündzeitpunkt IGT sich klopffrei ausreichend weit vorstellen läßt.

Macht sich auch im hohen Drehzahlbereich ein Klopfen bemerkbar, so wird im Programmschritt S 113 (vgl. Fig. 3b) bereitgestellt, wobei der Zündzeitpunkt IGT verzögert wird. Liegt die Motordrehzahl Ne über 5000 UpM, wird im Programmschritt S 306 der hohe Drehzahlbereich festgestellt, und damit schaltet das Programm zu einem Schritt S 307 weiter, in dem ein Vergleich der berechneten Regelverstellgröße AK gegen einen vorgegebenen Wert AK₀ stattfindet. Ist der Regelverstellwert AK kleiner als der Wert AK₀, so wird der Wert AK₀ als Regelverstellgröße AK herangezogen. Auf diese Weise wird verhindert, daß der Zündzeitpunkt IGT irrtümlich verzögert wird, wenn ein mechanisches Geräusch als Klopfsignal erfaßt wurde.

Die Erfindung kann auch dahingehend modifiziert werden, daß zur Unterdrückung von Klopferscheinungen aus dem Feinverstellwertspeicher 45 eine Mindestverstellgröße zur Feinverstellung gewählt wird. Auch ist es möglich, von der Lerngröße AT zur Grobverstellung und der Lerngröße AP zur Feinverstellung einen vorgegebenen Wert zu subtrahieren, oder die beiden Größen mit einem koeffizienten zu Multiplizieren, um den Zündzeitpunkt entsprechend zu verzögern.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß erfindungsgemäß ein Verfahren zum Einstellen des Zündzeitpunktes vorgesehen ist, bei dem eine zuverlässige Verstellgröße für einen hohen Drehzahlbereich abgeschätzt bzw. hochgerechnet wird, um den Zündzeitpunkt ausreichend weit vorzustellen, ohne daß es zum Klopfen kommt. Damit wird die Motorleistung erhöht und der Kraftstoffverbrauch verbessert. Die für den hohen Drehzahlbereich des Motors geltende Verstellgröße läßt sich aus einer Grobverstellgröße und einer Feinverstellgröße in einem Lernkorrekturvorgang exakt hochrechnen.

Auch wenn vorstehend die derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert und in der Zeichnung dargestellt wurde, so dienen diese Darstellungen selbstversändlich nur zum Zweck der näheren Erläuterung, wobei verschiedene Veränderungen und Modifizierungen im Rahmen der Erfindung möglich sind, wie er in den beigefügten Ansprüchen umrissen ist.

Claims (3)

1. Verfahren zum Einstellen des Zündzeitpunktes einer Brennkraftmaschine, mit einer Zündzeitpunkt-Einstelleinrichtung zur Berechnung eines Zündzeitpunktes auf der Grundlage eines Grundzündzeitpunktes und einer Lernverstellgröße mit einer Grobverstellgröße und einer Feinverstellgröße entsprechend dem Auftreten von Klopferscheinungen im Motor, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Feststellen einer Motordrehzahl, die über einer vorgegebenen hohen Drehzahl liegt, und Abgeben eines der hohen Drehzahl entsprechenden Signals;
Unterbrechen der Berechnung des Zündzeitpunktes auf der Grundlage der Lernverstellgröße in Abhängigkeit von dem der hohen Drehzahl entsprechenden Signal;
Auswählen einer Feinverstellgröße aus einem Speicher, in dem eine Vielzahl von Feinverstellgrößen nach den Motorbetriebsbedingungen gespeichert ist, beim Aufheben des der hohen Drehzahl entsprechenden Signals;
und Berechnen des für die hohe Drehzahl geltenden Zündzeitpunktes aus dem Grundzündzeitpunkt, aus der Grobverstellgröße und aus der Feinverstellgröße.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch weiteres Auswählen einer Mindest- Feinverstellgröße aus einem Feinverstellgrößenspeicher.

3. Vorrichtung zum Einstellen des Zündzeitpunktes einer Brennkraftmaschine, mit einer Zündzeitpunkt-Einstelleinrichtung zur Berechnung eines Zündzeitpunktes auf der Grundlage eines Grundzündzeitpunktes und einer Lernverstellgröße mit einer Grobverstellgröße und einer Feinverstellgröße entsprechend dem Auftreten von Klopferscheinungen im Motor, dadurch gekennzeichnet, daß sie die folgenden Einrichtungen aufweist:
eine Bestimmungseinrichtung zum Feststellen einer Motordrehzahl, die höher ist als ein vorgegebener hoher Drehzahlwert, und zur Abgabe eines der hohen Drehzahl entsprechenden Signals;
eine auf das der hohen Drehzahl entsprechende Signal ansprechende Unterbrechungseinrichtung zum Unterbrechen der Berechnung des Zündzeitpunktes auf der Grundlage der Lernverstellgröße;
eine auf das der hohen Drehzahl entsprechende Signal ansprechende Auswahleinrichtung zum Auswählen einer Feinverstellgröße aus einem Speicher, in dem eine Vielzahl von Feinverstellgrößen nach den Motorbetriebsbedingungen gespeichert ist; und
eine Recheneinrichtung zum Berechnen des für hohe Drehzahl geltenden Zündzeitpunktes aus dem Grundzündzeitpunkt sowie aus der Grobverstellgröße und aus der Feinverstellgröße.