DE4016128C2 - Verfahren zum Einstellen des Zündzeitpunkts einer Brennkraftmaschine und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen des Zündzeitpunkts einer Brennkraftmaschine mit einem Zündzeitpunktsteuersystem zum Berechnen des Zündzeitpunkts auf der Basis eines Grund-Zündzeitpunktes und einer in einem Hintergrundspeicher gespeicherten Lernkorrekturgröße, die eine vom Auftreten von Klopfen abhängige große und kleine Korrekturgröße umfaßt.

In einem Lernsteuersystem zur Korrektur des Zündzeitpunkts wird eine Korrekturgröße nach Meßgabe der An- oder Abwesenheit von Klopfen allmählich vergrößert oder verringert. Die Korrekturgröße ist normalerweise im Speicher eines Sicherungsgeräts gespeichert, so daß beim Einschalten eines Zündschalters der richtige Zündzeitpunkt schnell bestimmbar ist, indem die vor dem Abstellen der Maschine durch einen Lernvorgang gebildete Korrekturgröße genützt wird. Wenn danach die Bedingungen für den Lernvorgang erfüllt sind, wird der Lernvorgang fortgesetzt, um die Korrekturgröße in Vorverstell- oder Verzögerungsrichtung zu ändern.

Insbesondere muß in der Startphase berücksichtigt werden, daß beispielsweise, während das Fahrzeug abgestellt ist, Kraftstoff mit einer niedrigeren Oktanzahl als der im Kraftstofftank der Maschine befindliche Kraftstoff nachgefüllt werden kann. In diesem Fall sollte beim Anfahren der Maschine bzw. des Motors der Zündzeitpunkt stark verzögert werden.

Ferner ist zu beachten, daß in einem Hochdrehzahlbereich der Maschine eine Rückführungskorrektur und die Lernkorrektur nicht durchgeführt werden, weil das Erfassen von Klopfen dadurch erschwert ist, daß in der Maschine erzeugte starke mechanische Schwingungen mit dem Klopfsignal vermischt sind. Wenn sich daher die Maschinendrehzahl beim Anlassen der Maschine vor dem Beginn des Lernkorrekturvorgangs in einem Hochdrehzahlbereich befindet, wird der Zündzeitpunkt unvermeidlich zu stark vorverstellt. Ferner wird der Zündzeitpunkt vorverstellt gehalten, weil im Hochdrehzahlbereich die Lernkorrektur nicht ausgeführt wird. Es muß daher geprüft werden, ob die gespeicherte Lernkorrekturgröße sich als Lernkorrekturgröße beim Anlassen der Maschine eignet.

Ein eingangs genanntes Verfahren ist aus der DE 35 45 809 A bekannt. Mit diesem Verfahren kann eine Änderung des Zündzeitpunktes mit großen und kleinen Korrekturen durchgeführt werden, abhängig davon, ob die Abweichung zwischen dem gewünschten Zündzeitpunkt und dem aktuellen Zündzeitpunkt groß oder klein ist.

Nachteilig hierbei ist, daß mit der Prüfung erst dann begonnen wird, wenn der Motor bereits einen bestimmten Betriebszustand erreicht hat. In der Startphase findet eine Korrektur des Zündzeitpunktes nicht statt, so daß in diesem Fall der Motor durch eventuell auftretendes Klopfen stark belastet werden kann. Dies kann zu einer erheblichen Verringerung der Lebensdauer des Motors führen.

In der DE 35 46 167 A ist eine Anordnung zum Regeln des Zündzeitpunktes eines Verbrennungsmotors beschrieben. Zusätzlich zur Grob- und Feinkorrektur in Richtung des gewünschten Zündzeitpunktes wird auch ein Beschleunigungskorrekturvorgang beim Beschleunigen des Motors durchgeführt.

Eine Maßnahme zur Zündzeitpunktkorrektur in der Startphase des Motors ist in der Druckschrift nicht beschrieben.

Aus der DE 34 20 465 A ist eine Einrichtung zum Unterdrücken von Motorklopfen in einem Verbrennungsmotor bekannt, wobei bei Feststellen von Klopfen eine Steuergröße derart ermittelt wird, daß das Klopfen unterdrückt werden kann. Dabei greift man in der Startphase des Motors auf feste Grundwerte zurück. Eine Berücksichtigung von bereits vorbekannten und auf den Motor abgestimmten Werten, die aus früheren Motorläufen stammen, findet nicht statt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen optimalen Zündzeitpunkt auch dann bei einem erneuten Anlassen des Motors möglichst schnell einzustellen, wenn sich die Kraftstoff-Klopffestigkeit geändert hat, ohne daß dabei die Maschine bzw. der Motor durch Klopfen belastet wird.

Diese Aufgabe ist verfahrenstechnisch durch die im Anspruch 1 und vorrichtungstechnisch durch die im Anspruch 3 angegebenen Merkmale gelöst.

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren sowie eine Vorrichtung angegeben, bei dem bzw. der während des Anlassens der Maschine ein Prüfmodus durchlaufen wird.

Im Prüfmodus wird eine vorübergehende Korrekturgröße verwendet, die in Vorverstellrichtung erhöht wird, bis Klopfen der Maschine auftritt. Dabei geht man davon aus, daß nach einem Wechsel der Kraftstoffart der optimale Zündzeitpunkt in der Nähe des zuvor gespeicherten Zündzeitpunktes liegt, jedoch aus der Richtung "spät" kommend angenähert werden muß, um Klopfen während des Anlassens sicher zu vermeiden. Es findet also während des Anlaßvorganges zunächst ein anderer Lernvorgang mit anderen Korrekturschrittgrößen statt, als dies bei einem normalen Lernvorgang der Fall ist.

Jeweils alternativ, nämlich abhängig davon, ob die Differenz von vorübergehender Korrekturgröße und der gespeicherten großen Korrekturgröße kleiner als ein erster vorbestimmter Wert, größer als ein zweiter vorbestimmter Wert oder zwischen den beiden Werten liegt, wird die momentane Korrekturgröße bestimmt bzw. erneut hergeleitet. Auf der Grundlage dieser momentanen Korrekturgröße wird der Zündzeitpunkt dann berechnet. Beim Auftreten von Klopfen werden die Maschinenbetriebsbedingungen also durch Prüfen in drei Zustände aufgeteilt, wobei für jeden Zustand eine geeignete Korrekturgröße eingesetzt wird. Somit kann ein Klopfen auch dann verhindert werden, wenn die Oktanzahl des Kraftstoffes nach dem Abstellen des Motors niedriger ist. Die Lebensdauer und die Sicherheit der Brennkraftmaschine können damit signifikant erhöht werden.

Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine, bei der die Erfindung anwendbar ist;

Fig. 2a bis 2e ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung;

Fig. 3a bis 5b Flußdiagramme, die den Betrieb der Vorrichtung verdeutlichen; und

Fig. 6 ein Diagramm, das Charakteristiken des Zünd­ zeitpunkts und der Vorverstellgröße nach Maß­ gabe der Maschinendrehzahl und -last zeigt.

Nach Fig. 1 hat eine Brennkraftmaschine 1 eine Drosselklap­ pe 10 in einem Drosselklappengehäuse 11, das über ein An­ saugrohr 9 mit einem Luftfilter in Verbindung steht. Das Drosselklappengehäuse 11 steht ferner mit einem Ansaugkrümmer 12 in Verbindung, der wiederum mit einer Brennkammer 2 jedes Zylinders der Maschine 1 durch einen Einlaßkanal 3 und ein Einlaßventil 4 verbunden ist. Eine Bypaßleitung 15 mit einem Leerlaufsteuerventil 14 führt um die Drosselklap­ pe 10 herum. Eine Zündkerze 7 ist in jeder Brennkammer 2 angeordnet. Im Ansaugkrümmer 12 ist nahe jedem Einlaß­ kanal 3 eine Vielfach-Kraftstoffeinspritzeinrichtung 16 vorgesehen. Die Abgase der Maschine 1 werden durch einen Auslaßkanal 5, ein Auslaßventil 6 und einen Auspuffkrümmer 13 abgeleitet. Die Maschine 1 hat einen Kurbelwinkelsensor 20, einen Drucksensor 21, der den Druck im Ansaugrohr 9 stromabwärts von der Drosselklappe 10 aufnimmt, einen Kühlmitteltemperatur­ sensor 22, einen Ansauglufttemperatursensor 23, einen O₂- Sensor 24, der die Sauerstoffkonzentration der Abgase im Auspuffkrümmer 13 aufnimmt, einen Drosselklappenstellungs­ sensor 25 und einen Klopfsensor 26. Ausgangssignale der Sensoren 20-26 werden einer Steuereinheit 30 zugeführt, die der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 16 ein Einspritzsignal, dem Leer­ laufsteuerventil 14 ein Leerlaufsignal und der Zündkerze 7 über eine Zündvorrichtung 27, eine Zündspule 28 und einen Verteiler 29 ein Zündsignal zuführt. Die Maschinendrehzahl Ne wird aus dem Kurbelwinkelsignal des Kurbel­ winkelsensors 20 berechnet. Der Ansaugdruck Pm als Ma­ schinenlast wird aus dem Signal des Drucksensors 21 berechnet. Beide Größen werden zum Berechnen einer Grund- Einspritzimpulsdauer Tp genützt. Die Grund-Einspritzimpuls­ dauer Tp wird nach Maßgabe einer Kühlmitteltemperatur Tw vom Kühlmitteltemperatursensor 22, einer Ansauglufttempera­ tur Ta vom Ansauglufttemperatursensor 23 und eines Rückfüh­ rungssignals vom O₂-Sensor 24 korrigiert. Die Kraftstoff­ einspritzeinrichtung 16 spritzt eine Kraftstoffmenge ein, die einer korrigierten Einspritzimpulsdauer Ti entspricht.

Andererseits wird der Leerlaufbetrieb der Maschine entweder nach Maßgabe eines vom Drosselklappenstellungssensor 25 erfaßten Drosselklappenöffnungsgrads oder eines EIN-Signals eines Leerlaufschalters bestimmt. Der Öffnungsgrad des Leerlaufsteuerventils wird zur Regelung der Leerlaufdreh­ zahl der Maschine verstellt.

Der Steuereinheit 30 wird ferner ein EIN-Signal von einem Zündschalter 17 (Fig. 2d) zugeführt, um beim Anlassen der Maschine eine Lernkorrekturgröße zu prüfen.

Nach den Fig. 2a-2e hat die Steuereinheit 30 einen Maschi­ nendrehzahlrechner 31, einen Ansaugdruckrechner 32 und einen Kühlmitteltemperaturrechner 33 zur Berechnung der Maschinendrehzahl Ne, des Ansaugdrucks Pm bzw. der Kühlmitteltemperatur Tw auf der Basis der Ausgangssignale des Kurbelwinkelsensors 20, des Drucksensors 21 bzw. des Kühlmitteltemperatursensors 22. Ein Klopfdetektor 34 erzeugt ein Klopfsignal, wenn der Klopfsensor 26 Klopfen in der Maschine aufnimmt.

Die Maschinendrehzahl Ne und der Ansaugdruck Pm werden einer Grundzündzeitpunkt-Tabelle 36 und einer Maxi­ malvorverstellgrößen-Tabelle 35 zugeführt. In der Grundzündzeitpunkt-Tabelle 36 ist eine Vielzahl von Grundzündzeitpunkten IGB gespeichert und nach Maßgabe der Drehzahl Ne und des Ansaugdrucks Pm angeordnet. Der Grund­ zündzeitpunkt IGB ist ein Maximalzeitpunkt zur Erzeugung eines maximalen Drehmoments mit niederoktanigem Benzin, ohne daß Klopfen auftritt. Der Grundzündzeitpunkt IGB wird mit zunehmender Maschinendrehzahl Ne und zunehmender Ma­ schinenlast entsprechend dem Ansaugdruck Pm (Fig. 6) vor­ verstellt. In der Maximalvorverstellgrößen-Tabelle 35 ist eine Vielzahl von Maximalvorverstellgrößen MBT ge­ speichert und nach Maßgabe der Maschinendrehzahl Ne und des Ansaugdrucks Pm angeordnet. Die Maximalvorverstellgröße MBT ist ein Wert, der zu dem Grundzündzeitpunkt IGB hinzuaddierbar ist, so daß mit hochoktanigem Benzin das maximale Drehmo­ ment ohne Klopfen erhalten wird. Ein Maximalzündzeitpunkt IGT′ zum Erhalt des maximalen Drehmoments wird mit zuneh­ mender Oktanzahl des Kraftstoffs parallel in Vorverstell­ richtung verlagert.

Die Maximalvorverstellgröße MBT, eine durch den noch zu beschreibenden Lernvorgang erhaltene Lernkorrekturgröße IGL und eine durch den noch zu beschreibenden Rückführungsvor­ gang erhaltene Klopfrückführungkorrekturgröße AK werden einem Bereichsbestimmer 37 zugeführt. In diesem werden die Maximalvorverstellgröße MBT und die Lernkorrekturgröße IGL miteinander verglichen, und es wird einer der Bereiche Da bzw. Db von Fig. 6 ausgewählt. Wenn die Maximalvorverstell­ größe MBT kleiner als die Summe aus Lernkorrekturgröße IGL und Klopfrückführungskorrekturgröße AK ist (MBT ≦ IGL + AK), wird der Bereich Da gewählt. In diesem wird zur Gewinnung des Zünd­ zeitpunkts die Maximalvorverstellgröße MBT genützt. Wenn dagegen die Maximalvorverstellgröße MBT größer als die Summe aus Lernkorrekturgröße IGL und Klopfrückführungskor­ rekturkoeffizient AK ist (MT < IGL + AK), wird der Bereich Db gewählt. In diesem wird die Lernkorrekturgröße IGL zur Zündzeitpunktberechnung verwendet.

Das Ausgangssignal des Bereichsbestimmers 37, die Maximal­ vorverstellgröße MBT und der Grundzündzeitpunkt IGB, die Lernkorrekturgröße IGL und der Klopfrückführungskorektur­ koeffizient AK werden einem Zündzeitpunktrechner 38 zuge­ führt. Wenn der Bereich Db gewählt ist, wird eine Lern­ korrekturgröße IGL abgeleitet, um den Grundzündzeitpunkt IGB vorzuverstellen. Der Zündzeitpunkt IGT wird wie folgt berechnet:

IGT = IGB + IGL + AK.

Im Bereich Da dagegen wird der Grundzündzeitpunkt IGB um die Maximalvorverstellgröße MBT vorverstellt, so daß der Zündzeitpunkt IGT wie folgt berechnet wird:

IGT = IGB + MBT.

Der Zündzeitpunkt IGT wird der Zündvorrichtung 27 durch einen Treiber 39 zugeführt, um die Zündkerze 7 zum berechne­ ten Zündzeitpunkt IGT entsprechend dem Kurbelwinkelsignal zu zünden.

Die Steuereinheit 30 umfaßt ferner ein System zur Gewinnung der Lernkorrekturgröße IGL durch Lernen. Einem Lernbestim­ mer 40 werden das Ausgangssignal des Bereichsbestimmers 37, die Maschinendrehzahl Ne, der Ansaugdruck Pm und die Kühl­ mitteltemperatur Tw zugeführt, um zu bestimmen, ob die Maschinenbetriebszustände zur Durchführung des Lernvorgangs geeignet sind. Der Lernvorgang wird ausgeführt, wenn das Fahrzeug im warmgelaufenen Zustand in einem Hochlastbereich und Niedrigdrehzahlbereich gefahren wird, in dem Klopfen genau erfaßt werden kann, und wenn der Bereich Db gewählt ist. Das Ausgangssignal des Lernbestimmers 40 wird einem Zündzeitpunkt-Korrekturgrößenrückschreiber 41 zugeführt, dem außerdem die Maschinendrehzahl Ne, der Ansaugdruck Pm und das Klopfsignal zugeführt werden. Der Korrekturgrößen­ rückschreiber 41 führt selektiv eine allgemeine Grobkorrek­ tur mit einer großen Korrekturgröße und eine individuelle Feinkorrektur mit einer kleinen Korrekturgröße nach Maßgabe der Maschinenbetriebszustände aus. Die in einem Speicher 42 für große Korrekturgrößen (Hintergrundspeicher) enthaltene große Lernkorrekturgröße AT wird in Abhängigkeit vom Klopf­ signal des Klopfdetektors 34 wieder eingeschrieben. Wenn kein Klopfen auftritt, wird der Lernvorgang einmal während einer vorbestimmten Zeitdauer t 1 (z. B. 1 s) durchgeführt, um die große Lernkorrekturgröße AT um einen vorbestimmten Wert a zu erhöhen, wodurch diese in Vorverstellrichtung geändert wird. Andererseits wird die Lernkorrekturgröße AG jedesmal, wenn Klopfen auftritt, um einen vorbestimmten Wert γ verrin­ gert. Einem Klopfzähler 43 wird das Klopfsignal zur Bestimmung der Klopfhäufigkeit zugeführt. Wenn eine vorbestimmte Anzahl α von Klopfsignalen (z. B. fünf) gezählt wurde, erzeugt der Klopfzähler 43 ein Ausgangssignal, das dem Korrekturgrößenrückschreiber 41 zugeführt wird. Einem Korrekturgrößendetektor 44 wird eine aus dem Speicher 42 abgeleitete Korrekturgröße AT zu­ geführt. Diese Größe wird mit einer vorbestimmten Maximalvor­ verstellgröße AM verglichen. Wenn die Korrekturgröße AT die Maximalvorverstellgröße AM erreicht, wird dem Rückschreiber 41 ein Signal zugeführt. Der Rückschreiber 41 unterbricht die Grobkorrektur, wenn eines der Signale vom Zähler 43 oder vom Detektor 44 zugeführt wird. Es wird davon ausgegangen, daß der Zündzeitpunkt IGT an den gewünschten maximalen Zündzeit­ punkt IGT′ angenähert ist.

Danach wird eine Feinkorrektur durchgeführt. Eine kleine Lernkorrekturgröße AP wird aus einem Speicher 45 für kleine Lernkorrekturgrößen (Hintergrundspeicher), in dem eine Vielzahl von kleinen Lernkorrekturgrößen AP gespeichert und nach Maßgabe von Maschinenbetriebszuständen angeordnet ist, ausgelesen. Die kleine Lernkorrekturgröße AP wird gleicher­ maßen durch Lernen im Rückschreiber 41 in Abhängigkeit vom Auftreten von Klopfen erhöht oder verringert. Somit wird der Zündzeitpunkt IGT weiter vorverstellt und an den ge­ wünschten maximalen Zündzeitpunkt IGT′ weiter angenähert. Sowohl der Speicher 42 für große Lernkorrekturgrößen als auch der Speicher 45 für kleine Lernkorrekturgrößen ist jeweils mit einem Siche­ rungsgerät versehen, so daß auch bei ausgeschaltetem Zündschalter 17 die Korrekturgrößen AT und AP in den Spei­ chern 42 und 45 gehalten werden.

Die große Lernkorrekturgröße AT und die kleine Lernkorrek­ turgröße AP werden einem Lernkorrekturgrößenrechner 46 zu­ geführt, in dem die Lernkorrekturgröße IGL wie folgt be­ rechnet wird:

IGL = AT + AP.

Die Lernkorrekturgröße IGL wird dem Zündzeitpunktrechner 38 wie vorher beschrieben zugeführt.

Ferner weist die Steuereinheit 30 ein Klopfrückführungs­ steuersystem auf. Das Klopfsignal vom Klopfdetektor 34 wird einem Rückführungskorrekturgrößengeber 47 zugeführt, der die Klopfrückführungskorrekturgröße AK liefert. Wenn Klop­ fen auftritt, wird die Korrekturgröße AK um einen vorbe­ stimmten Verzögerungswert γ_F vermindert, der mehrfach größer als der Wert γ der Lernkorrekturgrößen AT und AP ist, so daß der Zündzeitpunkt IGT zurückverstellt wird. Wenn das Klopfen unterdrückt ist, wird ein vorbestimmter kleiner Vorverstellwert a_F, der im wesentlichen gleich dem Wert a für die Lernkorrektur ist, geliefert. Die Rückführungskor­ rekturgröße AK wird dem Zündzeitpunktrechner 38 zur Korrek­ tur des Grundzündzeitpunkts IGB wie beschrieben zugeführt.

Um den Zündzeitpunkt in einem Hochdrehzahlbereich der Ma­ schine zu bestimmen, hat die Steuereinheit 30 einen Selek­ tor 50 für den Hochdrehzahlbereich, der eine der kleinen Lern­ korrekturgrößen AP₁ bis AP_m, die in dem Speicher 45 für kleine Korrekturgrößen gespeichert und nach Maßgabe der Drehzahl Ne und des Ansaugdrucks Pm angeordnet sind, aus­ wählt. Daher wird vom Selektor 50 eine der kleinen Korrek­ turgrößen APh in einem höheren Drehzahlbereich des momen­ tanen Ansaugdrucks Pm ausgewählt.

Die ausgewählte kleine Korrekturgröße APh und die große Korrekturgröße AT vom Speicher 42 für große Korrekturgrößen werden einem Rechner 51 für eine geschätzte Korrekturgröße zugeführt, in dem eine geschätzte Korrekturgröße AL wie folgt berechnet wird:

AL = AT + APh - K,

wobei K eine Konstante größer als Null ist (K ≧ 0). Die ge­ schätzte Korrekturgröße AL wird einem Selektor 60 zuge­ führt, dem ferner eine noch zu erläuternde Prüfmoduskorrek­ turgröße AL′ zugeführt wird. Während des normalen Lernvor­ gangs wählt der Selektor 60 die geschätzte Korrekturgröße AL aus und führt sie einem Hochdrehzahlkorrekturgrößenbe­ stimmer 52 zu, in dem die geschätzte Korrekturgröße AL mit der Maximalvorverstellgröße MBT verglichen wird. Wenn die geschätzte Korrekturgröße AL kleiner als die Maximalvorver­ stellgröße MBT ist (AL < MBT), wird die geschätzte Korrek­ tugröße AL einem Selektor 54 zugeführt. Diesem wird auch die Lernkorrekturgröße IGL zugeführt.

Ein Hochdrehzahlbereichsbestimmer 53 erzeugt ein Ausgangs­ signal, wenn die Maschinendrehzahl Ne höher als ein vorbe­ stimmter Wert (z. B. 5000 U/min) ist. Er bestimmt, daß sich die Maschine 1 in einem Hochdrehzahlbereich befindet, in dem Klopfen nicht erfaßt werden kann. Wenn das Ausgangs­ signal des Hochdrehzahlbereichsbestimmers 53 zugeführt wird, liefert der Selektor 54 die Hochdrehzahlbereichs- Korrekturgröße AL an den Zündzeitpunktrechner 38, der den richtigen Zündzeitpunkt IGT wie folgt berechnet:

IGT = IGB + AL + AK.

Die Steuereinheit 30 umfaßt ein System zum Prüfen der Lernkorrekturgröße. Das Ausgangssignal des Zündschalters 17 wird einem Prüfmodusbestimmer 56 zugeführt. Dieser bestimmt einen Prüf­ modus, wenn der Zündschalter 17 eingeschaltet wird. Ein Speicherglied 55 ist vorgesehen und speichert vorübergehend eine große Lernkorrekturgröße ATC (vorüber­ gehende Korrekturgröße) für den Prüfmodus. Das Ausgangssi­ gnal des Prüfmodusbestimmers 56 wird dem Korrekturgrößen­ rückschreiber 41 zugeführt. Wenn im Prüfmodus der Lernkor­ rekturzustand bestimmt wird, erhöht der Rückschreiber 41 die im Speicherglied 55 enthaltene große anfängliche Kor­ rekturgröße ATC, deren Wert Null ist, in Vorverstellrich­ tung. Die neugeschriebene große Korrekturgröße ATC wird in einem Vergleicher 57 mit der vor dem Abstellen der Maschine 1 durch den Lernvorgang erhaltenen und im Speicher 42 ge­ speicherten großen Korrekturgröße ATM verglichen. Wenn die große Korrekturgröße ATC gleich der großen Korrekturgröße ATM wird, während die Maschine ohne Klopfen läuft, ist der Prüfmodus beendet, so daß der Korrekturgrößenrückschreiber 41 den normalen Lernbetrieb wieder aufnimmt.

Wenn im Prüfmodus Klopfen auftritt, vergleicht der Ver­ gleicher 57 ferner die Differenz zwischen den großen Kor­ rekturgrößen ATM und ATC mit einem vorbestimmten kleinen Bezugswert Δγ₁ von z. B. 2° Kurbelwinkel und mit einem vorbestimmten großen Bezugswert Δγ₂ von z. B. 6° Kurbel­ winkel. Wenn die Differenz ATM-ATC kleiner als der Be­ zugswert Δγ₁ ist, wird bestimmt, daß die im Speicher 42 für große Korrekturgrößen enthaltene große Korrekturgröße ATM geeignet ist. Dann wird die große Korrekturgröße ATM als die große Korrekturgröße AT zum Berechnen des Zündzeit­ punkts IGT aufrechterhalten. Wenn die Differenz ATM-ATC zwischen den beiden Bezugswerten Δγ₁ und Δγ₂ liegt, wird bestimmt, daß die im Speicherglied 55 enthal­ tene große Korrekturgröße ATC als Korrekturgröße AT bevor­ zugt wird. Die im Speicher 42 enthaltene Korrektur­ größe ATM wird dann mit der großen Korrekturgröße ATC überschrieben. Wenn die Differenz größer als der Bezugswert Δγ₂ ist, wird bestimmt, daß die im Speicher 42 enthaltene große Korrekturgröße ATM ungeeignet ist. Der Vergleicher 57 lie­ fert ein Signal an einen Lernkorrekturgrößeninitialisierer 58, der wiederum Signale an den Speicher 42 für große Kor­ rekturgrößen und den Speicher 45 für kleine Korrekturgrößen liefert, um beide Korrekturgrößen ATM und AP zu löschen. Damit wird der vorher beschriebene Groblernbetrieb wieder­ aufgenommen.

Die im Speicherglied 55 gespeicherte große Korrekturgröße ATC wird ferner einem Prüfmodus-Korrekturgrößenrechner 59 zur Bestimmung des Zündzeitpunkts IGT während des Betriebs der Maschine 1 mit hoher Drehzahl im Prüfmodus zugeführt. Der Rechner 59 berechnet die Prüfmodus-Korrekturgröße AL′ auf der Basis der großen Korrekturgröße ATC wie folgt:

AL′ = ATC - K (K ≧ 0).

Die Prüfmodus-Korrekturgröße AL′ und die im Rechner 51 berechnete geschätzte Korrekturgröße AL werden dem Selektor 60 zugeführt, dem auch ein Prüfmodussignal vom Prüfmodus­ bestimmer 56 zugeführt wird. Wenn das Prüfmodussignal an­ gelegt wird, liefert der Selektor 60 die Prüfmodus-Korrek­ turgröße AL′ anstatt der geschätzten Korrekturgröße AL zum Hochdrehzahlbereichskorrekturgrößenbestimmer 52. Damit kann der Zündzeitpunkt IGT während des Prüfmodus auf der Basis der im Lernbetrieb gebildeten großen Korrekturgröße AT ge­ schätzt werden.

Die Fig. 3a-3c zeigen insgesamt den Betrieb der Vorrich­ tung. Beim Start des Programms werden in den Schritten S 100-S 102 die Maschinendrehzahl Ne, der Ansaugdruck Pm und die Kühlmitteltemperatur Tw ausgelesen. In Schritt S 103 wird das Auftreten von Klopfen erfaßt. Dann werden in Schritten S 104 und S 105 die Maximalvorverstellgröße MBT und der Grundzündzeitpunkt IGB aus den jeweiligen Tabellen 35 und 36 nach Maßgabe der Maschinendrehzahl Ne und des An­ saugdrucks Pm ausgelesen. In den Schritten S 106-S 108 wird geprüft, ob die Bedingungen zum Lernen erfüllt sind. Ins­ besondere werden dabei zum Lernen ungeeignete Bedingungen wie kalte Maschine oder Hochdrehzahlbereich, in dem das Klopfsignal wahrscheinlich Störgeräusche enthält, oder Niedriglastbereich, in dem die Ausgangssignale der Sensoren schwach sind, ausgeschlossen. Es wird also ermittelt, ob die Maschinendrehzahl Ne niedriger als 5000 U/min (Ne ≦ 5000 U/min), der Ansaugdruck Pm höher als 900 mmHg (Pm ≧ 900 mmHg) und die Kühlmitteltemperatur Tw höher als 70°C (Tw < 70°C) ist. Wenn sämtliche Antworten der Schritte S 106-S 108 positiv sind, geht das Programm zu Schritt S 109 für den Lernbetrieb weiter, der in den Fig. 4a und 4b beschrieben ist.

Im Betrieb außerhalb des Prüfmodus geht das Programm von Schritt S 218 zu Schritt S 200 (Fig. 4a). In Schritt S 200 wird festgestellt, ob die gesamte Groblernkorrektur abgeschlossen ist. Wenn die Groblernkorrektur nicht abgeschlossen ist, wird in Schritt S 201 eine Adresse der großen Lernkorrekturgröße AT im Speicher 42 in einem Indexregister X gespeichert. Das Programm geht zu Schritt S 203, in dem bestimmt wird, ob während des Programms Klopfen aufgetreten ist. Wenn das Auftreten von Klopfen festgestellt wird, geht das Programm zu Schritt S 204, andernfalls zu Schritt S 207. In Schritt S 204 werden sämtliche großen Lernkorrekturgrößen AT um die Kor­ rekturgröße γ (den vorbestimmten Wert) vermindert. In Schritt S 205 werden Zeitgeber I und II gelöscht, und der Zähler 43 zählt in Schritt S 206 das Auftreten von Klopfen.

Andererseits wird in Schritt S 207 die Maximalvorverstell­ größe MBT mit der entsprechenden Lernkorrekturgröße IGL (AT + AP) verglichen. Wenn die Maximalvorverstellgröße MBT kleiner als die Lernkorrekturgröße IGL ist, wird der Lern­ vorgang beendet, da die Lernkorrekturgröße IGL die Maximal­ vorverstellgröße MBT übersteigt. In Schritt S 208 wird der Zeitgeber I zur Messung der Zeitdauer, während welcher kein Klopfen auftritt, geprüft, um festzustellen, ob die Maschine 1 während der vorbestimmten Zeitdauer t 1 (z. B. 1 s) ohne Klopfen gelaufen ist. Wenn die Momentanzeit innerhalb der Zeitdauer t 1 liegt, wird der Lernvorgang nicht ausgeführt. Wenn während der Zeitdauer t 1 kein Klopfen aufgetreten ist, wird in Schritt S 217 bestimmt, ob die Rückführungskorrek­ turgröße AK Null ist. Wenn sie Null ist, werden die Korrek­ turgrößen AT in Schritt S 209 um den Wert a erhöht, und der Zeitgeber I wird in Schritt S 210 gelöscht.

Die folgenden Schritte S 211-S 215 (Fig. 4b) sind zur Bestimmung des Abschlusses der großen Lernkorrektur vorgesehen. In Schritt S 211 wird festgestellt, ob die Grobkorrektur immer noch ausge­ führt wird. Wenn die entsprechende Korrekturgröße AT klei­ ner als die vorbestimmte Maximalvorverstellgröße AM ist (Schritt S 212), wird in Schritt S 213 der Zeitgeber II ge­ löscht. In Schritt S 214 wird festgestellt, daß die Grobkorrek­ tur abgeschlossen ist, wenn Klopfen häufiger als die vor­ bestimmte Anzahl α (z. B. fünfmal) aufgetreten ist, so daß in Schritt S 215 ein Grobkorrekturabschlußflag gesetzt wird.

Wenn die große Lernkorrekturgröße AT die vorbestimmte Maxi­ malgröße AM erreicht (Schritt S 212), wird in Schritt S 216 festgestellt, ob eine vorbestimmte Zeitdauer t 2 (z. B. 3 s) seit dem Beginn der Grobkorrektur abgelaufen ist. Wenn die vorbestimmte Zeitdauer noch nicht abgelaufen ist, wird das Programm wiederholt, um die Grobkorrektur fortzusetzen. Wenn die Zeitdauer abgelaufen ist, geht das Programm zu Schritt S 215 weiter.

Wenn die Groblernkorrektur abgeschlossen ist, geht das Programm von Schritt S 200 zu Schritt S 202, in dem eine Adresse der kleinen Korrekturgröße AP im Indexregister X gespeichert wird. Danach werden den Schritten S 203-S 210 gleichartige Schritte ausgeführt. Wenn also Klopfen auf­ tritt, wird eine entsprechende kleine Lernkorrekturgröße AP um einen vorbestimmten kleinen Wert verringert. Wenn dage­ gen kein Klopfen auftritt, wird die kleine Korrekturgröße AP während jeder Zeitdauer t 1 einmal erhöht, um den Zeit­ punkt vorzuverstellen. Wenn in Schritt S 211 bestimmt wird, daß die Feinkorrektur ausgeführt wird, wird das Programm solange wiederholt, wie die Bedingungen für den Lernvorgang erfüllt sind.

Während der Feinkorrektur geht das Programm nach den Fig. 3a und 3b zu Schritt S 113, um die Rückführungskorrektur auszuführen, die in den Fig. 5a und 5b beschrieben ist.

Dann geht das Programm zu Schritt S 110, in dem festgestellt wird, ob die Maximalvorverstellgröße MBT größer als die Summe der Lernkorrekturgröße IGL, die wiederum der Summe aus großer Korrekturgröße AT und kleiner Korrekturgröße AP entspricht, und der Rückführungskorrekturgröße AK ist. Wenn MBT kleiner als IGL + AK ist (MBT ≦ IGL + AK), geht das Programm zu Schritt S 111 und berechnet den Zündzeitpunkt IGT durch Vorverstellen des Grundzündzeitpunkts IGB mit der Maximal­ vorverstellgröße MBT. Wenn dagegen MBT größer als IGL + AK ist (MBT < IGL + AK), wird der Zündzeitpunkt IGT durch Vor­ verstellen des Grundzündzeitpunkts IGB mit der Lernkorrek­ turgröße IGL plus AK in Schritt S 112 bestimmt. Damit kann der an den gewünschten maximalen Zündzeitpunkt IGT′ ange­ näherte Zündzeitpunkt IGT erhalten werden, wie die ausgezogene Linie in Fig. 6 zeigt.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 5a und 5b die Rückführungskorrektur von Schritt S 113 beschrieben. Wenn Klopfen auftritt (Schritt S 300), geht das Programm zu Schritt S 304, so daß die Rückführungskorrekturgröße AK um den großen Wert γ_F vermindert wird. In Schritt S 305 wird ein Zeitgeber III gelöscht, wenn während einer Zeit­ dauer kein Klopfen auftritt. Gleichzeitig wird, da die Feinkorrektur gerade ausgeführt wird, die kleine Korrek­ turgröße AP um den Wert γ in Schritt S 204 von Fig. 4a ver­ mindert, wodurch die Lernkorrekturgröße IGL vermindert wird. Daher wird der Zündzeitpunkt IGT durch die Korrektur­ größen IGL und AK erheblich verzögert.

Wenn in Schritt S 300 festgestellt wird, daß kein Klopfen auf­ tritt, geht das Programm zu Schritt S 301. In diesem wird der Zeit­ geber III geprüft, um festzustellen, ob während einer vorbestimmten Zeitdauer t 3 kein Klopfen auftritt. In Schritt S 302 wird die Rückführungskorrekturgröße AK um den Wert a_F erhöht. In Schritt S 303 wird der Zeitgeber III gelöscht. Da andererseits bei der Feinkorrektur gemäß Fig. 4a in Schritt S 217 bestimmt wird, daß die Rückführungskor­ rekturgröße AK nicht Null erreicht, geht das Programm zu Schritt S 211 weiter, ohne die kleine Korrekturgröße AP zu erhöhen. Daher bleibt die Lernkorrekturgröße IGL konstant. Wenn daher kein Klopfen auftritt, wird die Rückführungs­ korrekturgröße AK erhöht, um den Zündzeitpunkt vorzuver­ stellen. Wenn die Korrekturgröße AK zu Null wird, wird die Lernkorrekturgröße IGL erhöht. Da nur entweder die Rück­ führungskorrekturgröße AK oder die Lernkorrekturgröße IGL vewendet wird, werden Schwankungen des Zündzeitpunkts IGT vermieden.

Im Hochdrehzahlbereich, in dem die Maschinendrehzahl Ne höher als 5000 U/min ist (Ne < 5000 U/min), geht das Pro­ gramm gemäß Fig. 3a-3c von Schritt S 106 zu Schritt S 115, wodurch der Lernbetrieb abgebrochen wird. Das Programm geht zu Schritt S 213 (Fig. 4b) weiter, in dem der Prüfmodus bestimmt wird. Während des normalen Lernbetriebs geht das Programm zu Schritt S 116, in dem aus einer Vielzahl kleiner Lernkorrek­ turgrößen AP eine kleine Korrekturgröße APh entsprechend dem Ansaugdruck Pm ausgewählt wird. In Schritt S 117 wird auf der Basis der ausgewählten kleinen Korrekturgröße APh und der großen Lernkorrekturgröße AT eine geschätzte Kor­ rekturgröße AL berechnet. Die Rückführungskorrekturgröße AK wird in Schritt S 121 bestimmt. Die Maximalvorverstell­ größe MBT wird mit der Summe aus geschätzter Korrekturgröße AL und Rückführungskorrekturgröße AK in Schritt S 118 ver­ glichen. Wenn MBT kleiner als die Summe AL + AK ist, geht das Programm zu Schritt S 119, so daß der Zündzeitpunkt IGT auf der Basis des Grundzündzeitpunkts IGB und der Maximal­ vorverstellgröße MBT berechnet wird. Wenn die Summe AL + AK kleiner als die Maximalvorverstellgröße MBT ist, wird der Zündzeitpunkt IGT in Schritt S 120 auf der Basis des Grund­ zündzeitpunkts IGB und der Korrekturgrößen AL und AK be­ rechnet. Der Zündzeitpunkt IGT im Hochdrehzahlbereich ent­ spricht somit demjenigen der hohen Maschinendrehzahl bei jedem Ansaugdruck Pm, so daß der Zündzeitpunkt IGT ohne Klopfen ausreichend vorverstellt wird.

Wenn auch im Hochdrehzahlbereich der Maschine Klopfen auf­ tritt, wird in Schritt S 121 der Rückführungskorrekturgrö­ ßen-Geberbetrieb in gleicher Weise wie in Schritt S 113 (Fig. 3b) ausgeführt, wodurch der Zündzeitpunkt IGT ver­ zögert wird. Wenn die Maschinendrehzahl Ne höher als 5000 U/min ist, bestimmt ein Schritt S 306 den Hochdrehzahl­ bereich, so daß das Programm zu Schritt S 307 geht, in dem die berechnete Rückführungskorrekturgröße AK mit einem vor­ bestimmten Wert AK₀ verglichen wird. Wenn die Rückführungs­ korrekturgröße AK kleiner als AK₀ ist, wird der Wert AK₀ als die Rückführungskorrekturgröße AK ausgewählt. Dadurch wird verhindert, daß der Zündzeitpunkt IGT fälschlicher­ weise verzögert wird, wenn ein mechanisches Geräusch als Klopfsignal aufgenommen wird.

Anschließend wird der Prüfmodus beschrieben, der beim er­ neuten Anlassen der Maschine 1 durchgeführt wird. Wenn der Zündschalter 17 eingeschaltet wird und die Maschine 1 unter den Bedingungen für den Lernbetrieb läuft, wird in Schritt S 218 in Fig. 4a der Prüfmodus bestimmt. Das Programm geht zu Schritt S 219, um festzustellen, ob Klopfen auftritt. Wenn kein Klopfen auftritt, wird bestimmt, ob die große Korrek­ turgröße ATC kleiner als die Maximalvorverstellgröße MBT (Schritt S 220), die vorbestimmte Zeitdauer t 3 seit dem letzten Klopfen abgelaufen (Schritt S 221) und die Rückfüh­ rungskorrekturgröße AK Null ist (Schritt S 222). Wenn alle diese Bedingungen erfüllt sind, wird die große Anfangskor­ rekturgröße ATC, die Null ist, in Schritt S 223 um den Wert a erhöht. Der Lernvorgang wird wiederholt, bis in Schritt S 231 festgestellt wird, daß die große Korrekturgröße ATC den Wert der im Speicher 42 gespeicherten großen Korrekturgröße ATM erreicht. Damit wird bestimmt, daß sich die Oktanzahl des Kraftstoffs nicht geändert hat, während die Maschine abgestellt war. Danach wird ein Prüfmodusflag in Schritt S 230 gelöscht, um den Prüfmodus zu beenden. Das Programm geht von Schritt S 218 zu Schritt S 200 und führt den norma­ len Lernbetrieb unter Anwendung der gespeicherten großen Korrekturgröße ATM aus.

Wenn während des Prüfmodus ein Klopfen auftritt, wird die Differenz (ATM - ATC) zwischen den großen Korrekturgrößen ATM und ATC mit den Bezugswerten Δγ₁ und Δγ₂ in den Schritten S 225 und S 227 verglichen. Wenn in Schritt S 225 festgestellt wird, daß die Differenz kleiner als der Bezugswert Δγ₁ ist ((ATM - ATC) < Δγ₁), wird bestimmt, daß die Korrek­ turgröße ATM geeignet ist. Das Programm geht zu Schritt S 226, in dem die im Speicher 42 befindliche große Korrek­ turgröße ATM aufrechterhalten wird. Wenn die Differenz (ATM - ATC) zwischen den Bezugswerten Δγ₁ und Δγ₂ liegt (Δγ₁ ≦ (ATM - ATC) < Δγ₂), wird die große Korrekturgröße ATM in Schritt S 229 mit der großen Korrekturgröße ATC über­ schrieben. Wenn die Differenz größer als der Bezugswert Δγ₂ ist ((ATM - ATC) ≧ Δγ₂), wird bestimmt, daß sich der Kraftstoff geändert hat. Das Programm geht zu Schritt S 228, in dem das Grobkorrekturabschlußflag gelöscht wird, so daß der Betrieb zur Grobkorrektur zurückkehrt. Somit wird die große Korrekturgröße ATM einfach und schnell beim Auftreten von Klopfen geprüft, wodurch die Anwendung der ungeeigneten großen gespeicherten Korrekturgröße ATM verhindert wird.

Wenn die Maschinendrehzahl während des Prüfmodus hoch wird, geht das Programm der Fig. 3b-3c von Schritt S 115 zu Schritt S 123, wodurch der Prüfmodus abgebrochen wird. In Schritt S 124 wird die Prüfmodus-Korrekturgröße AL′ durch Subtraktion der Konstanten K von der großen Korrekturgröße ATC berechnet. Der Zündzeitpunkt IGT wird dementsprechend verzögert. Insbesondere bei sehr rascher Erhöhung der Maschinendrehzahl Ne wird der Zündzeitpunkt IGT ausreichend verzögert. Infolgedessen wird auch bei geänderter Oktanzahl des Kraftstoffs Klopfen vermieden, wenn der Zündzeitpunkt IGT verzögert wird.

Gemäß der Erfindung wird beim Anlassen der Maschine 1 die im Speicher befindliche Lernkorrekturgröße vor dem Lernvor­ gang geprüft. Wenn sich also die Oktanzahl des eingesetzten Kraftstoffs geändert hat, wird der Zündzeitpunkt IGT ohne Klopfen eingestellt. Damit wird das Ansprechverhalten der Zündzeitpunkt-Einstellvorrichtung in bezug auf die Änderung der Oktanzahl verbessert. Wenn sich ferner die Maschinen­ drehzahl Ne während des Prüfmodus erhöht, wird der Zünd­ zeitpunkt auf der Basis der während der Prüfung erhaltenen Lernkorrekturgröße geschätzt. Auch denn, wenn die Oktanzahl des Kraftstoffs nach dem Abstellen der Maschine niedriger wird, wird Klopfen verhindert. Dadurch wird eine lange Lebensdauer und Sicherheit der Brennkraftmaschine gewährleistet. Beim Auftreten von Klopfen werden die Maschinenbetriebsbedin­ gungen durch Prüfen in drei Zustände aufgeteilt, so daß für jeden Zustand die geeignete Korrekturgröße eingesetzt wird.

Claims (4)

1. Verfahren zum Einstellen des Zündzeitpunkts einer Brenn­ kraftmaschine mit einem Zündzeitpunktsteuersystem zum Berechnen des Zündzeitpunktes (IGT) auf der Basis eines Grund-Zündzeitpunktes (IGB) und einer in einem Hintergrundspeicher beim Abstellen des Motors gespeicherten Lernkorrekturgröße, die eine vom Auftreten von Klopfen abhängige große und eine kleine Lernkorrekturgröße (ATM bzw. AP) umfaßt, wobei beim Anlassen eine vorübergehende Korrekturgröße (ATC) Verwendung findet, umfassend folgende Schritte beim Anlassen:
Erhöhen der vorübergehenden Korrekturgröße (ATC) in Richtung Frühzündung, bis Klopfen auftritt;
Bilden einer Differenz zwischen der vorübergehenden Korrekturgröße (ATC) und der gespeicherten großen Korrekturgröße (ATM) und

• - entweder Bestimmen der gespeicherten großen Korrekturgröße (ATM) als geeignete momentane Korrekturgröße, wenn die Differenz kleiner ist als ein erster vorbestimmter Wert,
• - oder Starten einer Grobkorrektur zum erneuten Herleiten der gespeicherten Lernkorrekturgröße, wenn die Differenz größer ist als ein zweiter vorbestimmter Wert,
• - oder Ersetzen der gespeicherten großen Korrekturgröße (ATM) durch die vorübergehende Korrekturgröße (ATC), wenn die Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten vorbestimmten Wert liegt, und

Bestimmen einer momentanen Korrekturgröße zum Berechnen des Zündzeitpunktes (IGT).

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Abbrechen der Differenzbildung, wenn die Maschinendrehzahl (Ne) eine vorbestimmte hohe Drehzahl übersteigt und Berechnen des Zündzeitpunktes (IGT) auf der Basis der vorübergehenden Korrekturgröße (ATC) zu diesem Zeitpunkt.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Zündzeitpunktsteuersystem (30) zum Berechnen eines Zündzeitpunktes (IGT) auf der Basis eines Grund-Zündzeitpunkts (IGB) und einer in einem Hintergrundspeicher (42, 45) beim Abstellen des Motors gespeicherten Lernkorrekturgröße, die eine vom Auftreten von Klopfen abhängige große und eine kleine Lernkorrekturgröße (ATM bzw. AP) umfaßt, abhängig vom Auftreten von Klopfen in der Maschine, und mit einem Speicher (55) zum Speichern einer vorübergehenden Korrekturgröße (ATC) gekennzeichnet durch eine Einrichtung (41) zum Erhöhen der vorübergehenden Korrekturgröße (ATC) in Vorverstellrichtung bis zum Auftreten von Klopfen in der Maschine; und einen Vergleicher (57), der die vorübergehende Korrekturgröße (ATC) mit der großen Korrekturgröße (ATM) vergleicht und eine geeignete Größe als Korrekturgröße bestimmt.