DE4032848C2 - Einrichtung zur Einstellung des Zündzeitpunktes einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Einstellung des Zündzeitpunkts einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Es ist erwünscht, die Leerlaufdrehzahl der Maschine ent­ sprechend den Forderungen nach wirtschaftlicher Fahrweise und Verminderung von Maschinengeräuschen auf eine Niedrig­ drehzahl zu regeln. Die niedrige Leerlaufdrehzahl führt je­ doch zu Drehzahlschwankungen und damit zu einer Verschlech­ terung der Anlaßcharakteristiken eines von der Maschine an­ getriebenen Fahrzeugs. Allgemein wird davon ausgegangen, daß Unterschiede der Verbrennungszustände der einzelnen Ma­ schinenzylinder zu solchen Schwankungen der Leerlaufdreh­ zahl führen. Die Schwankungen der Verbrennungszustände sind durch folgende Unterschiede bedingt:

• 1) die unterschiedliche Verteilungsrate der Ansaugluft aufgrund von komplexer Konfiguration des Ansaugkrüm­ mers und aufgrund von Überlagerungen der zu den ein­ zelnen Zylindern verteilten Ansaugluftmengen;
• 2) unterschiedliche Verbrennungstemperaturen in den ein­ zelnen Zylindern, die durch die Anordnung einer Kühl­ mittelleitung bedingt sind;
• 3) unterschiedliche Kapazitäten der Brennräume, Unter­ schiede in der Kolbenform usw., die durch Fertigungs­ toleranzen bedingt sind;
• 4) unterschiedliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den einzelnen Zylindern aufgrund von Unterschieden der eingespritzten Kraftstoffmenge.

Es ist klar, daß die Leerlaufdrehzahl konstant wird, wenn die vorgenannten Verbrennungsbedingungen in jedem Zylinder gleich sind.

Die JP-OS 5982 534 sowie die offengelegten JP-GM-Anmeldun­ gen 63196 448, 63198 473 und 63202 771 beschreiben Systeme für Leerlaufregeleinrichtungen. Das System detektiert mo­ mentane Maschinendrehzahlen vor und nach der Verbrennung in jedem Zylinder, und die Differenz ΔNi zwischen den beiden Maschinendrehzahlen wird für jeden Zylinder gebildet. Das System steuert Maschinenparameter derart, daß die Drehzahl­ differenz ΔNi Null wird, wodurch die Maschinendrehzahl konstant gemacht wird.

Das System berechnet eine Abweichung der Drehzahldifferenz ΔNi von einem Referenzwert, der ein Mittelwert der Dreh­ zahldifferenzen sämtlicher Zylinder ist. Der Mittelwert unterliegt jedoch von Verbrennungsbedingungen in der Maschine abhängigen Schwankungen. Infolgedessen gehen in die Ver­ brennungsbedingungen für den Zylinder weitere Faktoren zu­ sätzlich zu den erfaßten ein, so daß die Verbrennungsbedin­ gungen nicht exakt erfaßbar sind. Die Leerlaufdrehzahl wird somit nicht auf einen vorbestimmten Wert geregelt, weil der Zündzeitpunkt und die Kraftstoffeinspritzmenge jedes Zylin­ ders auf der Grundlage der geschätzten Verbrennungsbedin­ gungen bestimmt werden.

Eine Einrichtung der eingangs genannten Art ist aus der DE 38 28 735 A1 bekannt. Gemäß dieser sind ein Kurbelwel­ len- sowie ein Nockenwellensensor vorgesehen, welche die Winkellagen der jeweiligen Wellen abtasten und entsprechende Signale abgeben. Auf der Basis dieser Signale wird eine Kreisperiode ermittelt, mittels der der Zündwinkel korri­ giert wird.

Mit dieser bekannten Einrichtung ist es allerdings nicht möglich, den Zündzeitpunkt für jeden einzelnen Zylinder zu optimieren, da sich die Abweichungen in den einzelnen Zylindern über einen jeweiligen Maschinenzyklus hinweg eliminieren. Somit kann weder eine Angleichung der Verbren­ nungsbedingungen in den einzelnen Zylindern noch ein gleichmäßiger und ruhiger Leerlauf gewährleistet werden.

Auch die Einrichtungen gemäß der DE 38 28 733 A1 sowie der DE 38 38 022 A1 können diese Problematik nicht lösen, da auch bei den darin angegebenen Einrichtungen die Zündzeit­ punktbestimmung bzw. -korrektur aufgrund eines Wertes er­ folgt, der über einen Maschinenzyklus hinweg bestimmt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß die von Zylin­ der zu Zylinder unterschiedlichen Verbrennungszustände für die Einstellung individueller Zündzeitpunkte in einfacher Weise detektierbar sind.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Erfindungswesentlich ist, daß der Drehzustand der Maschine nicht jeweils über einen gesamten Zyklus gemittelt wird, wodurch sich Drehzustandschwankungen eliminieren würden. Vielmehr werden die Schwankungen von Zylinder zu Zylinder ausgewertet, um in jedem einzelnen Zylinder die Verbrennung festzustellen. Aufgrund dieser Analyse kann der Zündzeit­ punkt jedes einzelnen Zylinders individuell eingestellt werden, so daß in allen Zylindern eine möglichst gleiche Verbrennung abläuft. Damit läßt sich ein gleichmäßiger und ruhiger Leerlauf der Maschine erreichen.

Ein Vorteil der Erfindung liegt auch darin, daß die angege­ bene Einrichtung kostengünstig herstellbar und in einfacher Weise bei konventionellen Brennkraftmaschinen anwendbar ist. Insbesondere ist es nicht notwendig einen Zylinder zur Befestigung eines Drucksensors anzubohren.

Ein weiterer Vorteil der Einrichtung nach der Erfindung ist, daß sie zur Regelung der Leerlaufdrehzahl auf einen niedrigen Konstantwert einsetzbar ist, wodurch Leerlaufge­ räusche der Maschine verringert und optimale Anlaßcharak­ teristiken eines Fahrzeugs gewährleistet werden.

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

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Einrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2a bis 2c ein Blockschaltbild einer elektronischen Steuereinheit;

Fig. 3 eine Kurbelwellenscheibe mit einem Kurbel­ winkelsensor, die in der Einrichtung vorgesehen sind;

Fig. 4 eine Nockenwellenscheibe mit einem Nocken­ winkelsensor, die in der Einrichtung vorgesehen sind;

Fig. 5 eine Tabelle eines Grundzündzeitpunkts;

Fig. 6 ein Ablaufdiagramm, das die Änderung des Innendrucks jedes Zylinders, eines Kurbel­ winkelimpulses, eines Nockenwinkelimpulses und der Maschinendrehzahl zeigt;

Fig. 7 ein Flußdiagramm, das den Betrieb zum Schätzen des Verbrennungszustands des Zylinders zeigt;

Fig. 8 ein Flußdiagramm, das die Steuerung des Zünd­ zeitpunkts in der Einrichtung zeigt;

Fig. 9a bis 9c ein Blockschaltbild der Einrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 10a und 10b ein Flußdiagramm, das den Ablauf zum Detek­ tieren des Verbrennungszustands des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt;

Fig. 11 ein Ablaufdiagramm, das die Beziehung zwischen einem Kurbelimpuls, einem Nockenimpuls, der Maschinendrehzahl und der Winkelbeschleunigung bei dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 12a bis 12c ein Blockschaltbild der Einrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 13 ein Flußdiagramm, das den Ablauf zum Detektieren des Verbrennungszustands bei dem dritten Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 14a bis 14c ein Blockschaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 15 ein Flußdiagramm, das den Ablauf zum Detektieren des Verbrennungszustands bei dem vierten Ausführungsbeispiel zeigt; und

Fig. 16 ein Flußdiagramm, das den Ablauf zur Steuerung des Zündzeitpunkts bei dem vierten Ausführungsbeispiel zeigt.

Gemäß Fig. 1, die einen Vierzylinder-Boxermotor 1 zeigt, hat ein Zylinderkopf 2 der Maschine 1 Einlaßöffnungen 2a und Auslaßöffnungen 2b, die mit einem Ansaugkrümmer 3 bzw. einem Auspuffkrümmer 21 verbunden sind. Eine Zündkerze 11 mit einer Zündspule 11a ist in jedem im Zylinderkopf 2 gebildeten Brennraum angeordnet. Ein Drosselklappengehäuse 5 mit einer Drosselklappe 5a steht über eine Luftkammer 4 mit dem Ansaugkrümmer 3 in Verbindung. Das Drosselklappengehäuse 5 ist mit einem Luftfilter 7 über ein Ansaugrohr 6 verbunden.

Ein Ansaugluftmengensensor 8 (ein Hitzdraht-Luftdurchflußmengenmesser) ist im Ansaugrohr 6 abstrom vom Luftfilter 7 angeordnet. Ein Drosselklappenstellungssensor 9a erfaßt einen Öffnungsgrad der Drosselklappe 5a. Ein Leerlaufschalter 9a ist nahe dem Drosselklappenstellungssensor 9a angeordnet und erfaßt eine Leerlaufstellung der Drosselklappe 5a. Einspritzer 10 sind im Ansaugkrümmer 3 nahe jeder Einlaßöffnung 2a vorgesehen. Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 13 wird dem Einspritzer 10 durch eine Kraftstoffleitung 12 mit einer Kraftstoffpumpe 14 zugeführt. Eine Kurbelwellenscheibe 15 ist auf einer Kurbelwelle 1b der Maschine 1 befestigt. Ein Kurbelwinkelsensor 16 (magnetischer Geber) ist nahe der Kurbelwellenscheibe 15 angeordnet und nimmt Kurbelwinkel auf.

Eine Nockenwellenscheibe 17 ist auf einer Nockenwelle 1c befestigt und nimmt Nockenwellenwinkel auf. Die Nockenwelle 1c läuft einmal um, während die Kurbelwelle 1b zweimal umläuft. Ein Nockenwinkelsensor 18 ist nahe der Nockenwellenscheibe 17 angeordnet.

Nach Fig. 3 sind die Zylinder der Maschine 1 in zwei Gruppen aufgeteilt. Eine erste Gruppe umfaßt die Zylinder #1 und #2, und eine zweite Gruppe umfaßt die Zylinder #3 und #4. Die oberen Totpunkte (OT) von zwei Zylindern jeder Gruppe treten zum gleichen Zeitpunkt auf. Die Kurbelwellenscheibe 15 hat ein Paar von Vorsprüngen 15a, die bei einem Kurbelwinkel R1 vor OT liegen, ein Paar von Vorsprüngen 15b, die bei einem Kurbelwinkel R2 (vor OT) liegen, und ein Paar von Vorsprüngen 15c, die bei einem Kurbelwinkel R3 (vor OT) liegen. Die Vorsprünge 15a, 15b und 15c dienen der Erfassung der richtigen Zeitpunkte zum Berechnen der momentanen Drehzahlen. Aus der abgelaufenen Zeitdauer zwischen den Vorsprüngen 15a und 15b wird eine Periode f 1.2 berechnet (im vorliegenden Fall f=1/ω mit ω: Winkelgeschwindigkeit). Eine Periode f 2.3 wird aus der abgelaufenen Zeitdauer zwischen den Vorsprüngen 15b und 15c berechnet. Der Kurbelwinkel R2 des Vorsprungs 15b bezeichnet einen Bezugskurbelwinkel zur Bestimmung eines Zündzeitpunkts.

Nach Fig. 6 werden die Kurbelwinkel R2 und R3 der Vorsprünge 15b und 15c an Stellen vor und nach einem Zündzeitpunkt ADV bei Leerlaufbetrieb der Maschine 1 bestimmt. Der Zündzeitpunkt im Leerlauf der Maschine 1 wird normalerweise bei 20° KW vor OT festgelegt. Auch wenn zu diesem Zeitpunkt die Zündkerze 11 gezündet wird, wird der Verbrennungsdruck vor 10° KW vor OT nicht schnell erhöht.

Ferner ist die Öffnungszeit des Auslaßventils jedes Zylinders gegenüber dem Bezugskurbelwinkel R2 für die Zündung etwas verzögert eingestellt. Da der Verbrennungsdruck unmittelbar nach dem Öffnen des Auslaßventils sehr schnell abnimmt, erfolgt keine Beeinflussung des Verbrennungsdrucks bei dem Kurbelwinkel R3.

Wenn daher der Kurbelwinkel R3 des Vorsprungs 15c auf einen gegenüber 10° KW vor OT früheren Zeitpunkt eingestellt wird, wird die Periode zwischen den Kurbelwinkeln R2 vor OT und R3 vor OT der Vorsprünge 15c und 15 nicht vom Verbrennungsdruck jedes Zylinders beeinflußt. Mit anderen Worten erfolgt in der Periode zwischen R2 und R3 keine Beeinflussung durch die Verbrennung.

Wenn die Kurbelwellenscheibe 15 umläuft, erfaßt der Kurbelwinkelsensor 16 die Lagen der Vorsprünge 15a, 15b und 15c und erzeugt impulsförmige Signale.

Nach Fig. 4 weist die Nockenwellenscheibe 17 einen Vorsprung 17a, ein Paar von Vorsprüngen 17c und 17c′, einen Vorsprung 17a′ und drei Vorsprünge 17b, 17b′ und 17b′′ an ihrem Außenumfang auf. Die Vorsprünge 17a, 17b, 17c und 17a′ sind entsprechend einer Zündfolge der Zylinder angeordnet. Dabei entsprechen die Vorsprünge 17a und 17a′ den Zylindern #3 und #4, die beim Verdichtungshub unter einem Nockenwellenwinkel R4 nach dem OT liegen, die Vorsprünge 17b-17b′′ entsprechen dem Zylinder #1, und der Vorsprung 17b liegt unter einem Nockenwinkel R5 nach dem OT, und die Vorsprünge 17c und 17c′ entsprechen dem Zylinder #2, wobei der Vorsprung 17c unter einem Nockenwinkel R6 nach dem OT liegt. Der Nockenwinkelsensor 18 erfaßt die Vorsprünge zur Bildung eines Nockenwinkelsignals, das eine Nummer des Zylinders in Form von Impulsen bezeichnet.

Bei diesem Ausführungsbeispiel haben die Winkel folgende Werte: R1=97° KW, R2=65° KW, R3=10° KW R4= 20° KW, R5=5° KW, R6=20° KW, und R(2-3)=55° KW.

Wenn gemäß Fig. 6 der Nockenwinkelsensor 18 die Lage des Vorsprungs 17b bei dem Winkel R5 erfaßt, wird bestimmt, daß ein vom Kurbelwinkelsensor 16 erzeugtes Kurbelwinkelimpulssignal nach dem Nockenwinkelimpulssignal des Winkels R5 den OT des Zylinders #3 bezeichnet. Wenn der Nockenwinkelsensor 18 den Vorsprung 17a bei dem Winkel R4 erfaßt, wird bestimmt, daß ein nach dem Nockenwinkelsignal R4 erzeugtes Kurbelwinkelsignal den OT des Zylinders #2 bezeichnet.

Ebenso bezeichnet das Kurbelwinkelsignal, das nach dem Nockenwinkelsignal des Vorsprungs 17c bei dem Winkel R6 erzeugt wird, den Zylinder #4, und das Kurbelwinkelsignal, das nach dem Nockenwinkelsignal des Vorsprungs 17a bei dem Winkel R4 erzeugt wird, bezeichnet den Zylinder #1.

Ferner bezeichnet das nach dem Nockenimpulssignal erzeugte Kurbelwinkelsignal einen Grundkurbelwinkel R1 des entsprechenden Zylinders.

Zum Erfassen von Klopfen ist an der Maschine 1 ein Klopfsensor 19 angeordnet, der Schwingungen der Maschine 1 aufnimmt. Ein Kühlmitteltemperatursensor 20 ist in einem Kühlmittelmantel (nicht gezeigt) der Maschine 1 angeordnet.

Ein O₂-Sensor 22 und ein Katalysator 23 sind in einer Abgasleitung, die mit dem Auspuffkrümmer 21 verbunden ist, angeordnet. Ferner ist ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 24 vorgesehen.

Eine elektronische Steuereinheit 31 mit einem Mikrocomputer umfaßt eine CPU 32, einen ROM 33, einen RAM 34 und eine Ein-Ausgabeschnittstelle 35, die miteinander über einen Bus 36 verbunden sind. Die Sensoren 8, 9a, 16, 18, 19, 20, 22, 24 und der Leerlaufschalter 9b sind mit einem Eingabebaustein der Ein-Ausgabeschnittstelle 35 verbunden. Ein Ausgabebaustein der Schnittstelle 35 ist mit der Zündkerze 11 des jeweiligen Zylinders über eine Zündvorrichtung 25 und einen Treiber 38, der mit den Einspritzern 10 verbunden ist, verbunden.

Steuerprogramme und Festdaten wie z. B. eine Zündzeitpunkttabelle sind im ROM 33 gespeichert. Ausgangssignale der Sensoren werden im RAM 34 gespeichert. Im RAM 34 werden Ausgangssignale der Sensoren nach Datenverarbeitung in der CPU 32 gespeichert. Die CPU 32 berechnet eine Einspritzimpulsdauer und einen Zündzeitpunkt nach Maßgabe der Steuerprogramme im ROM 33 und auf der Basis der verschiedenen Informationen im RAM 34.

Nach Fig. 2 umfaßt die Steuereinheit 31 einen Eingabedatenrechenabschnitt 41, einen Verbrennungszustands-Detektierabschnitt 42 und einen Zündzeitpunktrechtenabschnitt 43. Der Eingabedatenrechenabschnitt 41 hat einen Zylinderdiskriminator 41a, dem der Kurbelimpuls des Kurbelwinkelsensors 16 und der Nockenimpuls des Nockenwinkelsensors 18 zugeführt werden. Der Zylinderdiskriminator 41a diskriminiert die Nummer i der Zylinder (i=1, 3, 2, 4) nach Maßgabe des nach dem Nockenimpuls erzeugten Kurbelimpulses auf der Basis der Anzahl Nockenimpulse der Vorsprünge.

Einem Kurbelwinkelsignaldiskriminator 41b wird das Kurbelwinkelsignal und das Nockenwinkelsignal von den Sensoren 16 und 18 zugeführt, der Kurbelwinkelsignaldiskriminator 41b diskriminiert das nach dem Nockenwinkelsignal erzeugte Kurbelwinkelsignal in Abhängigkeit von den Vorsprüngen 15a, 15b und 15c. Das Signal wird einem Frequenzrechner 41c zugeführt, in dem eine abgelaufene Zeitdauer t 1.2 zwischen dem Kurbelwinkel R1 des Vorsprungs 15a und dem Kurbelwinkel R2 des Vorsprungs 15b gemessen wird. Die Periode (Wiederholfrequenz) f 1.2 wird nach Maßgabe der abgelaufenen Zeitdauer t 1.2 und des eingeschlossenen Winkels (R1-R2) berechnet:

Dann wird eine abgelaufene Zeitdauer t 2.3 zwischen dem Kurbelwinkel R2 des Vorsprungs 15b und dem Kurbelwinkel R3 des Vorsprungs 15c gemessen. Die Periode f 2.3 wird nach Maßgabe der abgelaufenen Zeitdauer t 2.3 und des eingeschlossenen Winkels (R2-R3) berechnet:

Wie oben erwähnt, ist die Detektierperiode zwischen den Winkeln R2 und R3 eine Zone zwischen der Verbrennung des vorhergehenden Zylinders und derjenigen des folgenden Zylinders, in der die auf die Verbrennung zurückgehende Arbeit nicht geleistet wird. Daher ändert sich in dieser Periode die Maschinendrehzahl nicht schnell, und somit wird die nach Maßgabe der Winkel R2 und R3 berechnete Periode f 2.3 von der Verbrennung nicht beeinflußt.

Ein Periodensignal wird einem Maschinendrehzahlrechner 41d zugeführt, der die Maschinendrehzahlen N 1.2 und N NEW auf der Basis der Perioden f 1.2 und f 2.3 berechnet:

Eine Leerlaufzustandsbestimmungseinheit 41e bestimmt den Leerlaufzustand der Maschine nach Maßgabe von Signalen vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 24 und vom Leerlaufschalter 9b. Die Leerlaufzustandsbestimmungseinheit 41e bestimmt den Leerlaufzustand der Maschine 1 bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit Null und Anliegen eines Ein-Signals vom Leerlaufschalter 9b.

Ein Ansaugluftmengenrechner 41f berechnet eine Ansaugluftmenge nach Maßgabe eines Ausgangssignals vom Saugluftmengensensor 8.

Der Verbrennungszustands-Detektierabschnitt 42 umfaßt einen Drehzahldifferenzrechner 42a, der eine Drehzahldifferenz ΔNi (i=1, 3, 2, 4) des entsprechenden Zylinders im Leerlauf der Maschine berechnet. Wenn die Leerlaufzustandsbestimmungseinheit 41e den Leerlauf der Maschine 1 bestimmt, liest der Drehzahldifferenzrechner 42a die in einer vorbestimmten Adresse des RAM 34 gespeicherte Maschinendrehzahl N NEW aus, die auf der Basis der Periode f 2.3 im Drehzahlrechner 41d berechnet wurde, und liest eine im Speicher gespeicherte Maschinendrehzahl N OLD aus, die während der letzten Routine auf der Basis der Periode f 2.3 berechnet wurde. Der Rechner 42a berechnet die Drehzahldifferenz ΔNi des entsprechenden Zylinders #i, die im Zylinderdiskriminierer 41a diskriminiert wird, nach Maßgabe der Differenz zwischen den Maschinendrehzahlen N NEW und N OLD (ΔNi=N NEW-N OLD).

Die Maschinendrehzahl N NEW wird im Speicher 34 gespeichert zur Aktualisierung der Maschinendrehzahl N OLD (N OLD←N NEW).

Das Programm zum Betrieb des Steuersystems beginnt jeweils bei 180° der Kurbelwelle. Infolgedessen ist die auf der Basis der Periode f 2.3 für einen Zylinder einer der Gruppen berechnete Maschinendrehzahl N NEW mit einem Zylinder der anderen Gruppe gemeinsam. Beispielsweise entspricht die Maschinendrehzahl N NEW des Zylinders #1 der letzten Maschinendrehzahl N OLD des Zylinders #3.

Wenn jede beiden Zylindern gemeinsame Maschinendrehzahl mit N 4.1, N 1.3, N 3.2 und N 2.4 bezeichnet ist, wird die Drehzahldifferenz jedes Zylinders wie folgt geschrieben:

ΔN 1 = N 1.3 - N 4.1
ΔN 3 = N 3.2 - N 1.3
ΔN 2 = N 2.4 - N 3.2
ΔN 4 = N 4.1 - N 2.4

Ein durchgeführtes Experiment ergab, daß die Maschinendrehzahldifferenz ΔNi in Korrelation mit einem angezeigten mittleren effektiven Druck, d. h., mit den Verbrennungszuständen der Zylinder steht. Somit können die Verbrennungszustände jedes Zylinders mittels der Drehzahldifferenz ΔNi geschätzt werden.

Die Beziehung zwischen der Drehzahldifferenz ΔNi und dem angezeigten mittleren effektiven Druck wird wie folgt beschrieben.

Der Betrieb der Maschine 1 ist durch die folgende Gleichung gegeben:

mit

I: Trägheitsmoment
N: Maschinendrehzahl
Ti: angezeigtes Drehmoment
Tf: Reibungsmoment.

Eine Vereinfachung der Gleichung (1) ergibt:

Bei Substituenten des Drehmoments durch den Druck erhält man:

mit

Pi: angezeigter mittlerer effektiver Druck,
Pf: effektiver Druck aufgrund von Reibungsverlusten.

Wenn entsprechend dem Experiment der Kurbelwinkel zur Erfassung der Maschinendrehzahl und die Dauer des Kurbelwinkels zum Berechnen der Drehzahl bei den Winkeln R 2.3 gegeben sind, d. h. vor und nach der Verbrennung im Zylinder, wird dN/dt in Gleichung (3) auf der Basis der Drehzahldifferenz ΔNi und einer zeitlichen Änderung ΔT (180° KW) dazwischen bei einem Viertaktmotor erhalten. Infolgedessen kann eine enge Korrelation zwischen der Drehzahldifferenz ΔNi und dem effektiven Druck erhalten werden.

In diesem Fall kann die zeitliche Änderung ΔT vernachlässigt werden, und wenn der durch Reibungsverluste bedingte effektive Druck Pf konstant ist, wird die folgende Gleichung aus der Gleichung (3) erhalten:

ΔN = K · (Pi + Pf) (4)

wobei K und Pf Konstanten sind.

Durch Bilden der Drehzahldifferenz ΔN jedes Zylinders kann also der angezeigte mittlere effektive Druck Pi, d. h., der Verbrennungszustand jedes Zylinders, geschätzt werden.

Wenn sich die Drehzahldifferenz ΔNi in jeder Periode relativ zum Zylinder Null nähert, kann der Verbrennungszustand jedes Zylinders vergleichmäßigt werden.

Wenn in Gleichung (3) Pf konstant ist und als eine Kon­ stante C betrachtet wird und K eine proportionale Konstante ist, so ist dN/dt:

Der angezeigte mittlere effektive Druck Pi wird also er­ halten, wenn die Konstanten K′ und C gebildet sind.

Gemäß der Gleichung (5) kann der angezeigte mittlere effek­ tive Druck Pi genauer aus der Drehzahldifferenz ΔNi ge­ schätzt werden.

Die Maschinendrehzahldifferenz ΔNi wird einem Mittlere- Drehzahldifferenzrechner 42b zugeführt, in dem eine mitt­ lere Drehzahldifferenz ΔN Ai in der Detektierperiode für den entsprechenden Zylinder #i nach Maßgabe der Drehzahl­ differenz ΔNi und der letzten mittleren Drehzahldifferenz ΔNAi(-1), die in einer vorbestimmten Adresse des Speichers 34 gespeichert ist, durch Gewichtsmittelung nach der fol­ genden Gleichung berechnet wird:

ΔNAi = ((2^r - 1) × ΔNAi(-1) + ΔNi)/2^r

wobei r der Gewichtsfaktor ist.

Die mittlere Drehzahldifferenz beim erstenmal ist Null.

Die mittlere Drehzahldifferenz ΔNAi wird in jeder Detek­ tierperiode für die jeweiligen Zylinder berechnet.

Die mittlere Drehzahldifferenz ΔNAi wird durch Gewichts­ mittelung errechnet, so daß Meßfehler des entsprechenden Zylinders und der durch vorübergehende Schwankung der Dreh­ zahl bewirkten Änderungen korrigiert werden können. Der nachstehend beschriebene Rechenvorgang wird auf der Basis von Daten für jeden Zylinder durchgeführt.

Die mittlere Drehzahldifferenz ΔNAi wird einer Verbrennungszustandschätzeinheit 42c mit einem Bestimmungsteil 42d für eine feste Obergrenze und einem Bestimmungsteil 42e für eine feste Untergrenze zugeführt. Die mittlere Drehzahldifferenz ΔNAi wird zuerst dem Bestimmungsteil 42d für eine feste Obergrenze zugeführt. Die mittlere Differenz ΔNAi wird mit einer vorbestimmten festen Drehzahldifferenz-Obergrenze ΔNu verglichen, die vorher in den Bestimmungsteil 42d eingegeben wurde. Bei ΔNAi≦Nu wird die mittlere Drehzahldifferenz ΔNAi dem Bestimmungsteil 42e für eine feste Untergrenze zugeführt und mit einer festen Drehzahldifferenz- Untergrenze ΔNL verglichen, die vorher in den Bestimmungsteil 42e eingegeben wurde.

Dieser obere und untere feste Grenzwert ΔNu und ΔNL sind auf der Basis von oberen und unteren Bestimmungswerten des experimentell ermittelten angezeigten mittleren effektiven Drucks festgelegt.

Bei ΔNAi≧NL in dem Bestimmungsteil 42e für eine feste Untergrenze, wenn also die mittlere Drehzahldifferenz ΔNAi im Bereich der festen Grenzdrehzahldifferenz ist (ΔNu≧ΔNAi≧ΔNL), wird einer Mittlere-Drehzahldifferenz- Aktualisierungseinheit 42f ein Signal zugeführt. Die Aktualisierungseinheit 42f aktualisiert die letzte im Speicher 34 gespeicherte mittlere Drehzahldifferenz ΔNAi(-1) mit der mittleren Drehzahldifferenz ΔNAi (ΔNAi(-1)←ΔNAi).

Der Zündzeitpunktrechner 43 umfaßt eine Maschinenlastbestimmungseinheit 43a, in der eine Maschinenlast Tp auf der Basis der Maschinendrehzahl N 1,2 vom Maschinendrehzahlrechner 41d und einer Ansaugluftmenge Q vom Ansaugluftmengenrechner 41f entweder berechnet oder aus einer Nachschlagetabelle abgeleitet wird. Bei dem Ausführungsbeispiel wird die Maschinenlast Tp mittels der Gleichung (Tp = K′′ × Q/N mit K′′ = eine Konstante) berechnet.

Die Maschinenlast Tp wird einem Grundzündzeitpunktgeber 43b zugeführt, dem die Maschinendrehzahl N1.2 zugeführt wird. In dem Grundzündzeitpunktgeber 43b wird eine Zündzeitpunkt- Nachschlagetabelle MPRB nach Maßgabe der Maschinendreh­ zahl N1.2 und der Maschinenlast Tp abgerufen zur Ableitung eines Grundzündzeitpunkts (eines Winkels) RB.

Fig. 5 zeigt die Nachschlagetabelle MPRB für den Grund­ zündzeitpunkt, die im ROM 33, in dem Festdaten gespeichert sind, enthalten ist. Die Tabelle ist eine dreidimensionale Tabelle mit der Maschinenlast Tp und der Maschinendrehzahl N1.2 als Parameter. Die vorher experimentell ermittelten Grundzündzeitpunkte sind an jedem Kreuzungspunkt gespei­ chert.

Der Grundzündzeitpunkt RB wird dem Zündzeitpunktgeber 43h zugeführt, in dem der Grundzündzeitpunkt RB korrigiert wird unter Bildung eines Zündzeitpunkts RIG. Der Zünd­ zeitpunktgeber 43h erhält Signale von der Leerlaufzustands­ bestimmungseinheit 41e und der Klopfsteuerwerteinstell­ einheit 43c.

Die Klopfsteuerwerteinstelleinheit 43c dient der Einstel­ lung eines Klopfsteuerwerts RNK, um ein Klopfen der Ma­ schine 1 zu verhindern. Dieser Einheit wird eine Ausgangs­ spannung vom Klopfsensor 19 zugeführt. Die Ausgangsspannung wird mit einer der Einheit 43c vorher zugeführten Bezugs­ spannung verglichen. Wenn die Ausgangsspannung die Bezugs­ spannung unterschreitet, wird kein Klopfzustand festge­ stellt. Der Klopfsteuerwert RNK wird um einen vorbestimm­ ten Kurbelwinkel R vorverstellt (RNK←+R).

Wenn die Ausgangsspannung die Bezugsspannung überschreitet, wird das Auftreten von Klopfen festgestellt. Der Steuerwert RNK wird um den Winkel R verzögert, um in ausreichender Weise Klopfen der Maschine 1 zu verhindern (RNK← - R).

Der Grundzündzeitpunkt (bzw. -winkel) RB wird nach Maßgabe des Klopfsteuerwerts RNK korrigiert unter Bildung des Zündzeitpunkts (-winkels) RIG für den entsprechenden Zylinder #i (RIG←RB+RNK).

Wenn das Leerlaufsignal von der Leerlaufzustandsbestimmungseinheit 41e dem Zündzeitpunktgeber 43h zugeführt wird, wird der Grundzündzeitpunkt RB nach Maßgabe eines Lernkorrekturkoeffizienten LADVi, der im Speicher 34 gespeichert ist, und des Klopfsteuerwerts RNK korrigiert unter Bildung des Zündzeitpunkts (RIG←RB+RNK+LADVi).

Der Zündzeitpunktrechner 43 hat einen Lernkoeffizienten- Grenzbestimmungsteil 43 mit einer Lernkoeffizientenverzögerungswinkel- Grenzbestimmungseinheit 43e und einer Lernkoeffizientenvorverstellwinkel- Grenzbestimmungseinheit 43f. Die Verzögerungswinkel-Grenzbestimmungseinheit 43e und die Vorverstellwinkel-Grenzbestimmungseinheit 43f enthalten einen Verzögerungswinkel-Grenzkorrekturwert LmtRTD bzw. einen Vorverstellwinkel-Grenzkorrekturwert LmtADV für jeden Zylinder. Jede Grenzbestimmungseinheit 43e und 43f vergleicht den Lernkorrekturkoeffizienten LADVi für jeden Zylinder, der im Speicher 34 gespeichert ist, mit dem Korrekturwert LmtRTD (LmtADV). Wenn bestimmt wird, daß der Lernkorrekturkoeffizient LADVi den Verzögerungswinkel- Grenzkorrekturwert LmtRTD übersteigt (LADVi≦LmtRTD), wird jeder Zylinderlernkorrekturkoeffizient-Aktualisierungseinheit 43g ein Signal zugeführt. Die Aktualisierungseinheit 43g aktualisiert den im Speicher 34 gespeicherten Lernkorrekturkoeffizienten LADVi mit dem Korrekturwert LmtRTD (LADVi←LmtRTD).

Wenn bestimmt wird, daß der Lernkorrekturkoeffizient LADVi den Vorverstellwinkel-Grenzkorrekturwert LmtADV übersteigt (LADVi≧LmtADV), wird der Lernkorrekturkoeffizient LADVi mit dem Wert LmtADV aktualisiert (LADVi←LmtADV). So wird der Lernkorrekturkoeffizient LADVi innerhalb des Bereichs zwischen den Grenzkorrekturwerten LmtRTD und LmtADV gebildet.

Die Lernkorrekturkoeffizient-Aktualisierungseinheit 43g erhält ferner die Signale von der Bestimmungseinheit 42d für die feste Obergrenze und der Bestimmungseinheit 42e für die feste Untergrenze der Verbrennungszustandsschätzeinheit 42c. Bei ΔNAi<ΔNu in der Einheit 42d, was einen sehr guten Verbrennungszustand bedeutet, wird der Lernkorrekturkoeffizient LADVi so korrigiert, daß er mit einem vorbestimmten Kurbelwinkel C (z. B. C=1° KW) verzögert wird. Die Aktualisierungseinheit 43g aktualisiert den Lernkoeffizienten LADVi mit dem verzögerten Koeffizienten (LADVi←LADVi - C).

Bei ΔNAi<ΔNL in der Bestimmungseinheit 42e für die feste Untergrenze, also bei schlechtem Verbrennungszustand, wird der Lernkorrekturkoeffizient LADVi so korrigiert, daß er mit dem Kurbelwinkel C vorverstellt wird. Der Koeffizient LADVi wird mit dem vorverstellten Koeffizienten aktualisiert (LADVi←LADVi+C).

Der Zündzeitpunkt RIG wird einer Zündzeitpunktvorgabeeinheit 43i zugeführt, der ferner die im Frequenzrechner 41c berechnete Periode f 1.2 zugeführt wird. Die Vorgabeeinheit 43i gibt einen Zündzeitpunkt ADV nach Maßgabe des Zündzeitpunkts RIG und der Periode f 1.2 vor (ADV=RIG×f 1.2).

Der Zündzeitpunkt ADV wird in einen Zeitgeber 43j gesetzt, der mit der Zeitzählung nach Maßgabe des als Triggersignal dienenden Kurbelwinkelsignals beginnt, das den von Grundzündzeitpunktgeber 43b detektierten Bezugswinkel R2 darstellt. Wenn der Zeitgeber einen vorgegebenen Zündzeitpunkt erreicht, wird einer Zündungswähleinheit 43k ein Zündfunkensignal zugeführt. Die Einheit 43k erzeugt ein Signal, das der Zündvorrichtung 25 des entsprechenden Zylinders #i zugeführt wird, so daß der Strom zur Primärwicklung der Zündspule 11a unterbrochen wird.

Wenn in der Einheit 43e oder 43f der Lernkoeffizienten-Grenzbestimmungseinheit 43d entweder LADVi≦LmtRTD oder LADVi≧LmtADV bestimmt wird, wird an die Mittlere-Drehzahldifferenz- Aktualisierungseinheit 42f ein Signal angelegt zur Neuvorgabe der mittleren Drehzahldifferenz ΔNAi (ΔNAi←0). Somit aktualisiert die Aktualisierungseinheit 42f die letzte mittlere Drehzahldifferenz ΔNAi(-1) im Speicher 34 mit der neu vorgegebenen mittleren Drehzahldifferenz ΔNAi ΔNAi(0)(ΔNAi(-1)-0).

Wenn der Lernkoeffizient LADVi den Bereich zwischen den Grenzkorrekturwerten LmtRTD und LmtADV überschreitet, bestimmt die Aktualisierungseinheit 43g beide Korrekturwerte als die Grenzwerte des Lernkoeffizienten. Infolgedessen wird die mittlere Drehzahldifferenz ΔNAi neu vorgegeben, um einen Fehler zu vermeiden, der im Rechenergebnis im Rechner 42b erzeugt wird.

Der Betrieb der Einrichtung zum Schätzen des Verbrennungszustands des Zylinders im Leerlauf der Maschine wird nachstehend unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm von Fig. 7 erläutert. Das Steuerprogramm wird für jeden einzelnen Zylinder ausgeführt.

In Schritt S101 werden während des Fahrens des Fahrzeugs eine Fahrzeuggeschwindigkeit und ein Ausgangssignal des Leerlaufschalters ausgelesen. In Schritt S102 wird der Leerlaufzustand abgefragt. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit Null und der Leerlaufschalter eingeschaltet ist, wird der Leerlaufzustand festgestellt, und das Programm geht zu Schritt S103 weiter. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht Null und der Leerlaufschalter ausgeschaltet ist, wird der Fahrzustand des Fahrzeugs festgestellt, und das Programm beendet die Routine.

In Schritt S103 wird der Zylinder #i im Arbeitshub (Verbrennungshub) nach Maßgabe der Nockenimpulse vom Nockenwinkelsensor 18 diskriminiert. In Schritt S104 werden die Kurbelimpulse vom Kurbelwinkelsensor 16 bei Kurbelwinkeln R2 und R3 vor OT unter Bezugnahme auf den Nockenimpuls bei den Kurbelwinkeln R2 und R3 vor OT diskriminiert.

In Schritt S105 wird die Periode f 2.3 nach Maßgabe der abgelaufenen Zeitdauer t 2.3 zwischen in Schritt S104 diskriminierten Kurbelimpulsen und dem eingeschlossenen Winkel (R2-R3) berechnet (f 2.3=dt 2.3/d(R2-R3)). In Schritt S106 wird die Maschinendrehzahl N NEW nach Maßgabe der Periode f 2.3 berechnet (N NEW←60/(2 π · f 2.3)).

In Schritt S107 wird nach Maßgabe der Differenz zwischen der Maschinendrehzahl N NEW und der in der letzten Routine berechneten Maschinendrehzahl N OLD die Drehzahldifferenz ΔNi in der arbeitsfreien Periode (R2-R3) (Fig. 6) berechnet (ΔNi←N NEW-N OLD). In Schritt S108 wird die im Speicher gespeicherte Drehzahl N OLD mit der Drehzahl N NEW aktualisiert (N OLD←N NEW).

In Schritt S109 wird die mittlere Drehzahldifferenz ΔNAi durch das Gewichtsmittel berechnet, und zwar auf der Basis der Drehzahldifferenz ΔNi und einer mittleren Drehzahldifferenz ΔNAi(-1) in der letzten Routine

(ΔNAi ← ((2^r - 1) × ΔNAi(-1) + ΔNi)/2^r).

In Schritt S110 wird die mittlere Drehzahldifferenz ΔNAi mit der festen oberen Grenzdrehzahldifferenz ΔNu verglichen. Bei ΔNAi<ΔNu wird bestimmt, daß der Verbrennungszustand außerordentlich gut ist. Das Programm geht zu Schritt S111 weiter, in dem der im RAM 34 gespeicherte Lernkorrekturkoeffizient LADVi mit dem durch Verzögerung um den Kurbelwinkel C (C=1° KW) korrigierten Koeffizienten LADVi aktualisiert wird (LADVi←LADVi-C).

In Schritt S112 wird der in Schritt S111 gebildete Lernkoeffizient LADVi mit dem Verzögerungswinkelgrenzkorrekturwert LmtRTD verglichen. Bei LADVi<LmtRTD wird bestimmt, daß der Koeffizient LADVi die Verzögerungswinkelgrenze nicht erreicht, und das Programm geht zu Schritt S119.

Wenn in Schritt S112 LADVi≦LmtRTD ist, erreicht der Koeffizient LADVi die Verzögerungswinkelgrenze. Dann geht das Programm zu Schritt S113, in dem der im Speicher enthaltene Lernkoeffizient LADVi mit dem Korrekturwert LmtRTD aktualisiert wird (LADVi←LmtRTD).

Bei ΔNAi≦ΔNu in Schritt S110 geht das Programm zu Schritt S114, in dem die mittlere Drehzahldifferenz ΔAi mit der festen unteren Drehzahldifferenzgrenze ΔNL verglichen wird. Bei ΔNAi<ΔNL wird bestimmt, daß der Verbrennungszustand schlecht ist. Das Programm geht zu Schritt S115, in dem der Lernkorrekturkoeffizient LADVi im RAM 34 mit dem mit dem vorverstellten Kurbelwinkel C korrigierten Koeffizienten LADVi aktualisiert wird (LADVi←LADVi+C).

In Schritt S116 wird der in Schritt S115 gebildete Lernkoeffizient LADVi mit dem Vorverstellwinkelgrenzkorrekturwert LmtADV verglichen. Bei LADVi<LmtADV wird bestimmt, daß der Koeffizient LADVi die Vorverstellwinkelgrenze nicht erreicht, und das Programm geht zu Schritt S119.

Bei LADVi≧LmtADV in Schritt S116 erreicht der Koeffizient LADVi die Vorverstellwinkelgrenze. Daher geht das Programm zu Schritt S117, in dem der im Speicher enthaltene Lernkoeffizient LADVi mit dem Korrekturwert LmtADV aktualisiert wird (LADVi←LmtADV).

Bei ΔNAi≧ΔNL in Schritt S114 wird bestimmt, daß die mittlere Drehzahldifferenz ΔNAi im Bereich von (ΔNu≧ΔNAi≧ΔNL) liegt, und das Programm geht zu Schritt S119.

In Schritt S118 wird die mittlere Drehzahldifferenz ΔNAi rückgestellt (ΔNAi←0).

In Schritt S119 wird die im RAM gespeicherte letzte mittlere Drehzahldifferenz ΔNAi(-1) mit der in Schritt S109 berechneten mittleren Drehzahldifferenz ΔNAi aktualisiert oder in Schritt S118 rückgestellt.

Der Betrieb zur Steuerung des Zündzeitpunkts wird unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm von Fig. 8 erläutert. Die Zündzeitpunktsteuerung wird an jedem Zylinder durchgeführt.

In Schritt S201 werden Impulssignale vom Kurbelwinkelsensor 16 und vom Nockenwinkelsensor 18 ausgelesen.

In Schritt S202 wird die Zylindernummer entsprechend dem Kurbel- und dem Nockenimpuls diskriminiert. In Schritt S203 wird der Kurbelimpuls des Kurbelwinkelsensors 16 nach Maßgabe des Nockenimpulses diskriminiert, um die Winkel R1 und R2 vor OT zu detektieren.

In Schritt S204 wird die Periode f 1.2 nach Maßgabe der Periode t 1.2 zwischen den in Schritt S203 diskriminierten Kurbelimpulsen und des Kurbelwinkels (R1-R2) berechnet (f 1.2=dt 1.2/d (R1-R2)). In Schritt S205 wird die Maschinendrehzahl N 1.2 nach Maßgabe der Periode f 1.2 berechnet (N 1.2←60/(2π · f 1.2)).

In Schritt S206 wird die Ansaugluftmenge Q auf der Basis des Ausgangssignals vom Ansaugluftmengensensor 8 berechnet.

In Schritt S207 wird die Maschinenlast Tp nach Maßgabe der Maschinendrehzahl N 1.2 und der Ansaugluftmenge Q berechnet (Tp←K×Q/N 1.2). In Schritt S208 wird der Grundzündzeitpunkt RB aus der Nachschlagetabelle MPRB mit der Drehzahl N 1.2 und der Ansaugluftmenge Q als Parameter abgeleitet.

In Schritt S209 wird der Klopfsteuerwert RNK entsprechend dem Ausgangssignal des Klopfsensors 19 vorgegeben.

In Schritt S210 werden die Fahrzeuggeschwindigkeit und das Ausgangssignal des Leerlaufschalters 9b ausgelesen. In Schritt S211 wird der Leerlaufzustand abgefragt. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht Null und der Leerlaufschalter 9b ausgeschaltet ist, wird der Fahrzustand des Fahrzeugs bestimmt, und das Programm geht zu Schritt S212 weiter. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit Null und der Leerlaufschalter 9b eingeschaltet ist, wird der Leerlaufzustand festgestellt, und das Programm geht zu Schritt S213 weiter.

In Schritt S212 wird der Grundzündzeitpunkt RB mit dem Klopfsteuerwert RNK korrigiert zur Berechnung des Zündzeitpunkts RIG.

In Schritt S213 wird der Lernkorrekturkoeffizient LADVi des entsprechenden Zylinders #i entsprechend der Bestimmung im Verbrennungszustands-Schätzprogramm ausgelesen. In Schritt S214 wird der Grundzündzeitpunkt RB mit dem Klopfsteuerwert RNK und dem Lernkoeffizienten LADVi korrigiert zum Berechnen des Zündzeitpunkts RIG (RIG←RB+RNK+LADVi).

In Schritt S215 wird der Zündzeitpunkt ADV nach Maßgabe des in Schritt S212 oder S214 berechneten Zündzeitpunkts RIG und der in Schritt S204 berechneten Periode f 1.2 ausgegeben (ADV←RIG×f 1.2).

In Schritt S216 wird der Zündzeitpunkt ADV in den Zeitgeber gesetzt. In Schritt S217 beginnt der Zeitgeber mit der Zeitzählung entsprechend dem Winkelsignal R2 als Triggersignal. In Schritt S218 wird, wenn der Zeitgeber einen vorgegebenen Zündzeitpunkt erreicht, ein Zündfunkensignal an die Zündvorrichtung 25 angelegt.

Gemäß der Erfindung wird bei der Zündzeitpunktsteuereinrichtung im Leerlaufzustand der Maschine der Grundzündzeitpunkt mit dem Lernkorrekturkoeffizienten korrigiert, der zur Schätzung des Verbrennungszustands genützt wird. Damit wird die Maschinendrehzahl im Leerlauf konstant, wodurch Schwankungen der Maschinendrehzahl signifikant verringert werden.

Zum Schätzen des Verbrennungszustands wird die mittlere Drehzahldifferenz in der arbeitsfreien Periode jedes Zylinders auf der Basis der Drehzahldifferenz vor und nach der Verbrennung im Zylinder gebildet, und die mittlere Drehzahldifferenz wird mit dem festen oberen und unteren Grenzwert verglichen. Daher gehen Faktoren der übrigen Zylinder nicht in die Schätzung ein, so daß der Verbrennungszustand exakt detektiert wird.

Insbesondere ist der Kurbelwinkel zum Detektieren der Maschinendrehzahl während der Detektierperiode im arbeitsfreien Zustand für jeden Zylinder gleich, so daß die Belastung der Steuereinheit vermindert wird.

Die Fig. 9-11 zeigen das zweite Ausführungsbeispiel der Einrichtung; dabei sind gleiche Teile und Schritte wie beim ersten Ausführungsbeispiel der Fig. 2-7 gleich bezeichnet und werden nicht erneut beschrieben.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wird der Verbrennungszustand nach Maßgabe einer Winkelbeschleunigung der Maschine geschätzt.

Nach Fig. 9 umfaßt ein Verbrennungszustands-Schätzabschnitt 52 einen Winkelbeschleunigungsrechner 52, dem die Maschinendrehzahl N NEW vom Drehzahlrechner 41d zum Berechnen einer Winkelbeschleunigung (dN/dt)NEW zugeführt wird. Wenn die Leerlaufzustandsbestimmungseinheit 41e den Leerlaufzustand der Maschine feststellt, liest ein Winkelbeschleunigungsdifferenzrechner 52b eine im Rechner 52a berechnete Winkelbeschleunigung (dN/dt)NEW sowie eine in einer vorbestimmten Adresse des RAM 34 gespeicherte Winkelbeschleunigung (dN/dt)OLD, die in der vorhergehenden Routine berechnet wurde, aus. Der Rechner 52b berechnet eine Winkelbeschleunigungsdifferenz Δ(dN/dt)i des entsprechenden, im Zylinderdiskriminator 41a diskriminierten Zylinders #i nach Maßgabe der Differenz zwischen der Winkelbeschleunigung (dN/dt)NEW und (dN/dt)OLD

(ΔdN/dt)i = (dN/dt)NEW - (dN/dt)OLD).

Die Winkelbeschleunigung (dN/dt)NEW wird im Speicher 34 gespeichert zur Aktualisierung der Winkelbeschleunigung

(dN/dt)OLD ((dN/dt)OLD ← (dN/dt)NEW).

Die Winkelbeschleunigungsdifferenz Δ(dN/dt)i wird einem Mittlere-Winkelbeschleunigungsdifferenz-Rechner 52c zugeführt, in dem eine mittlere Winkelbeschleunigungsdifferenz Δ(dN/dt)Ai bei der Detektierperiode des entsprechenden Zylinders #i nach Maßgabe der Winkelbeschleunigungsdifferenz Δ(dN/dt)i und der in einer vorbestimmten Adresse des Speichers 34 gespeicherten letzten mittleren Winkelbeschleunigungsdifferenz Δ(dN/dt)Ai(-1) durch Gewichtsmittelung nach der folgenden Gleichung berechnet wird:

Δ(dN/dt)Ai = ((2^r - 1) × Δ(dN/dt)Ai(-1) + Δ(dN/dt)i)/2^r

mit r=Gewichtskoeffizient.

Beim erstenmal ist die mittlere Winkelbeschleunigungsdifferenz Null.

Die mittlere Winkelgeschwindigkeitsdifferenz Δ(dN/dt)Ai wird zu jeder Detektierperiode für die jeweiligen Zylinder berechnet.

Die nachstehend beschriebene Rechenoperation wird auf der Basis von Daten für jeden Zylinder durchgeführt.

Die mittlere Winkelbeschleunigungsdifferenz Δ(dN/dt)Ai wird einem Verbrennungszustandsschätzer 52d mit einer Feste- Obergrenze-Bestimmungseinheit 52e und einer Feste-Untergrenze- Bestimmungseinheit 52f zugeführt. Die mittlere Winkelbeschleunigungsdifferenz Δ(dN/dt)Ai wird mit einer vorher in die Einheit 52e eingegebenen festen Winkelbeschleunigungsdifferenz- Obergrenze Δ(dN/dt)u verglichen. Bei Δ(dN/dt)Ai≦Δ(dN/dt)u wird die mittlere Winkelbeschleunigungsdifferenz Δ(dN/dt)Ai mit einer vorher in die Einheit 52f eingegebenen festen Winkelbeschleunigungsdifferenz- Untergrenze Δ(dN/dt)L verglichen.

Diese festen Ober- und Untergrenzwerte Δ(dN/dt)u und Δ(dN/dt)L sind auf der Basis der oberen und unteren Bestimmungswerte des experimentell gebildeten angezeigten mittleren effektiven Drucks bestimmt.

Bei Δ(dN/dt)Ai≧Δ(dN/dt)L in der Einheit 52f für die feste Winkelbeschleunigungsdifferenz-Untergrenze, so daß die mittlere Winkelbeschleunigungsdifferenz Δ(dN/dt)Ai innerhalb des Bereichs des festen Winkelbeschleunigungsdifferenz- Grenzwerts liegt

(Δ(dN/dt)u ≧ Δ(dN/dt)Ai ≧ Δ(dN/dt)L),

wird einer Aktualisierungseinheit 52g für die mittlere Winkelbeschleunigungsdifferenz ein Signal zugeführt. Die Aktualisierungseinheit 52f aktualisiert die letzte im Speicher 34 gespeicherte mittlere Winkelbeschleunigungsdifferenz Δ(dN/dt)Ai(-1) mit der mittleren Winkelbeschleunigungsdifferenz Δ(dN/dt)Ai

Δ(dN/dt)Ai(-1) ← Δ(dN/dt)Ai.

Wenn LADVi≦LmtRTD oder LADVi≧LmtADV in der Lernkoeffizientenverzögerungswinkel- bzw. Lernkoeffizientenvorverstellwinkel- Grenzbestimmungseinheit 43e und 43f bestimmt wird, wird das Signal der Mittlere-Differenz-Aktualisierungseinheit 52g zur Rückstellung der mittleren Winkelbeschleunigungsdifferenz Δ(dN/dt)Ai zugeführt (Δ(dN/dt)Ai←0). Somit aktualisiert die Aktualisierungseinheit 52g die im Speicher 34 befindliche letzte mittlere Winkelbeschleunigungsdifferenz Δ(dN/dt)Ai(-1) mit der rückgestellten mittleren Winkelbeschleunigungsdifferenz

Δ(dN/dt)Ai (Δ(dN/dt)Ai(-1) ← 0).

Die Lernkorrekturkoeffizient-Aktualisierungseinheit 43g erhält die Signale von der Feste-Obergrenze-Bestimmungseinheit 52e und der Feste-Untergrenze-Bestimmungseinheit 52f des Verbrennungszustandsschätzers 52d. Bei Δ(dN/dt)Ai<Δ(dN/dt)u in der Einheit 52e, d. h., bei außerordentlich gutem Verbrennungszustand, wird der Lernkorrekturkoeffizient LADVi durch Verzögerung mit dem Kurbelwinkel C korrigiert. Die Aktualisierungseinheit 43g aktualisiert den Lernkoeffizienten LADVi mit dem verzögerten Koeffizienten (LADVi←LADVi-C).

Bei Δ(dN/dt)Ai<Δ(dN/dt)L an der Feste-Untergrenze-Bestimmungseinheit 52f, d. h., bei schlechtem Verbrennungszustand, wird der Lernkoeffizient LADVi durch Vorverstellen mit dem Kurbelwinkel C korrigiert. Der Koeffizient LADVi wird mit dem vorverstellten Koeffizienten aktualisiert (ALDVi←LADVi+C).

Der Betrieb der Einrichtung zum Schätzen des Verbrennungszustands des Zylinders bei Leerlauf der Maschine wird nachstehend unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm von Fig. 10 erläutert. Das Steuerprogramm wird mit jedem einzelnen Zylinder ausgeführt.

In den Schritten S101-S106 werden die gleichen Programmschritte wie beim ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt. Nach der Berechnung der Maschinendrehzahl N NEW nach Maßgabe der Frequenz f 2.3 (N NEW ← 60/(2π · f 2.3) in Schritt S106 geht das Programm zu Schritt S301, in dem die Winkelbeschleunigung (dN/dt)NEW nach Maßgabe der Maschinendrehzahl N NEW berechnet wird.

In Schritt S302 wird entsprechend der Differenz zwischen der Winkelbeschleunigung (dN/dt)NEW und der in der letzten Routine berechneten Winkelbeschleunigung (dN/dt)OLD die Winkelbeschleunigungsdifferenz Δ(dN/dt)i in der arbeitsfreien Periode (Fig. 11) berechnet

(Δ(dN/dt)i ← (dN/dt)NEW - (dN/dt)OLD.

In Schritt S303 wird die im Speicher gespeicherte Winkelbeschleunigung (dN/dt)OLD mit der Winkelbeschleunigung (dN/dt)NEW aktualisiert

((dN/dt)OLD ← (dN/dt)NEW).

In Schritt S304 wird die mittlere Winkelbeschleunigung Δ(dN/dt)Ai durch das Gewichtsmittel auf der Basis der Winkelbeschleunigungsdifferenz Δ(dN/dt)i und der Winkelbeschleunigungsdifferenz Δ(dN/dt)Ai(-1) der letzten Routine berechnet

(Δ(dN/dt)Ai ← ((2^r - 1) × Δ(dN/dt)Ai(-1) + Δ(dN/dt))/2^r).

In Schritt S305 wird die mittlere Winkelbeschleunigungsdifferenz Δ(dN/dt) mit der festen Winkelbeschleunigungsdifferenz- Obergrenze Δ(dN/dt)u verglichen. Bei Δ(dN/dt)Ai<Δ(dN/dt)u wird bestimmt, daß der Verbrennungszustand außerordentlich gut ist. Das Programm geht zu den Schritten S111-S113, in denen ebenso wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Lernkorrekturkoeffizient LADVi aktualisiert wird.

Wenn dagegen Δ(dN/dt)Ai≦Δ(dN/dt)u in Schritt S305, geht das Programm zu Schritt S306, in dem die mittlere Winkelbeschleunigungsdifferenz Δ(dN/dt)Ai mit der festen Winkelbeschleunigungsdifferenz- Untergrenze Δ(dN/dt)L verglichen wird. Bei Δ(dN/dt)Ai<Δ(dN/dt)L wird bestimmt, daß der Verbrennungszustand schlecht ist. Das Programm geht zu den Schritten S115-S117, in denen der Lernkorrekturkoeffizient LADVi im RAM 34 in der gleichen Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel aktualisiert wird.

Bei Δ(dN/dt)Ai≧Δ(dN/dt)L in Schritt S306 wird bestimmt, daß die mittlere Winkelbeschleunigungsdifferenz Δ(dN/dt)Ai im Bereich von

(Δ(dN/dt)u < Δ(dN/dt)Ai ≧ Δ(dN/dt)L)

liegt, und das Programm geht zu Schritt S308.

In Schritt S307 wird die letzte mittlere Winkelbeschleunigungsdifferenz Δ(dN/dt)Ai rückgestellt (Δ(dN/dt)Ai←0).

In Schritt S308 wird die im RAM gespeicherte letzte mittlere Winkelbeschleunigungsdifferenz Δ(dN/dt)Ai(-1) mit der in Schritt S304 berechneten mittleren Winkelbeschleunigungsdifferenz Δ(dN/dt)Ai aktualisiert oder in Schritt S307 rückgestellt.

Der Betrieb zur Steuerung des Zündzeitpunkts entspricht demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels.

Die Korrelation zwischen Maschinendrehzahl und Winkelbeschleunigung ist in Fig. 11 gezeigt. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wird der Verbrennungszustand nach Maßgabe der Winkelbeschleunigung geschätzt, die aus der Maschinendrehzahl durch zeitliche Differenzierung gebildet ist.

Dadurch wird das zeitliche Element eingeführt, wodurch die Genauigkeit der Einrichtung weiter verbessert wird.

Die Fig. 12 und 13 zeigen das dritte Ausführungsbeispiel; dabei sind wiederum gleiche Teile und Schritte wie beim ersten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2-7 gleich bezeichnet und werden nicht erneut beschrieben.

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel wird der Verbrennungszustand nach Maßgabe einer periodischen Phase (einer Periode) des Maschinenbetriebs geschätzt.

Nach Fig. 12 umfaßt ein Verbrennungszustands-Schätzabschnitt 62 einen Periodendifferenzrechner 62a, der eine Periodendifferenz Δfi(i=1, 3, 2, 4) des entsprechenden Zylinders im Leerlauf der Maschine berechnet. Wenn in der Leerlaufzustandsbestimmungseinheit 41e der Leerlauf bestimmt wird, liest der Rechner 62a die im Periodenrechner 41c berechnete Periode f 2.3 NEW und die in der letzten Routine berechnete und im Speicher 34 gespeicherte Periode f 2.3 OLD aus. Der Rechner 62a berechnet die Periodendifferenz Δfi des entsprechenden Zylinders #i nach Maßgabe der Differenz zwischen den Perioden f 2.3 NEW und f 2.3 OLD (Δfi=f 2.3 NEW←f 2.3 OLD).

Die Periode f 2.3 NEW wird im Speicher 34 gespeichert zur Aktualisierung der Periode f 2.3 OLD (f 2.3 OLD←f 2.3 NEW).

Die Periodendifferenz Δfi wird einem Mittlere-Periodendifferenzrechner 62b zugeführt, in dem eine mittlere Periodendifferenz ΔfAi zu der Detektierperiode für den entsprechenden Zylinder #i nach Maßgabe der Periodendifferenz Δfi und der im Speicher 34 gespeicherten letzten mittleren Periodendifferenz ΔfAi(-1) durch Gewichtsmittelung unter Anwendung der folgenden Gleichung berechnet wird:

ΔfAi = ((2^r - 1) × ΔfAi(-1) + Δfi)/2^r

Beim erstenmal ist die mittlere Periodendifferenz Null.

Die mittlere Periodendifferenz ΔfAi wird zu jeder Detektierperiode für die jeweiligen Zylinder berechnet.

Die mittlere Periodendifferenz ΔfAi wird einem Verbrennungszustandsschätzer 62c mit einer Feste-Untergrenze-Bestimmungseinheit 62d und einer Feste-Obergrenze-Bestimmungseinheit 62e zugeführt. Die mittlere Periodendifferenz ΔfAi wird mit einer vorher in die Einheit 62d eingegebenen festen Periodendifferenz-Untergrenze ΔfL verglichen.

Bei ΔfAi≧ΔfL in der Feste-Untergrenze-Bestimmungseinheit 62d wird die mittlere Differenz ΔfAi mit einer vorher in die Einheit 62e eingegebenen festen Periodendifferenz-Obergrenze Δfu verglichen.

Da die Periode f der Kehrwert der Maschinendrehzahl ist, sind die feste Ober- und Untergrenze der Periode umgekehrt aus den Grenzwerten der Maschinendrehzahl bestimmt. Bei ΔfAi≦Δfu, wenn also die mittlere Periodendifferenz ΔfAi im Bereich der festen Periodendifferenzgrenze liegt (ΔfL≦ΔfAi≦Δfu), wird einer Mittlere-Periodendifferenz- Aktualisierungseinheit 62f ein Signal zugeführt. Die Aktualisierungseinheit 62f aktualisiert die im Speicher 34 gespeicherte letzte mittlere Periodendifferenz ΔfAi(-1) mit der mittleren Periodendifferenz ΔfAi (ΔfAi(-1)←fAi).

Bei LADVi≦LmtRTD oder LADVi≧LmtADV in der Lernkoeffizienten- Grenzbestimmungseinheit 43e oder 43f wird der Mittlere-Periodendifferenz-Aktualisierungseinheit 62f das Signal zum Rückstellen der mittleren Periodendifferenz ΔfAi zugeführt (ΔfAi←0). Somit wird die im Speicher gespeicherte letzte mittlere Periodendifferenz ΔfAi(-1) durch die rückgestellte mittlere Periodendifferenz ΔfAi aktualisiert (ΔfAi(-1)←0).

Signale von der Feste-Untergrenze-Bestimmungseinheit 62d und der Feste-Obergrenze-Bestimmungseinheit 62e werden der Lernkorrekturkoeffizienten-Aktualisierungseinheit 43g zugeführt.

Bei ΔfAi<ΔfL an der Feste-Untergrenze-Bestimmungseinheit 62d, wenn also der Verbrennungszustand besonders gut ist, aktualisiert die Aktualisierungseinheit 43g den Lernkoeffizienten LADVi mit dem verzögerten Lernkoeffizienten, der in Richtung einer Verzögerung mit dem Kurbelwinkel C korrigiert ist (LADVi←LADVi-C).

Bei ΔfAi<Δfu an der Obergrenze-Bestimmungseinheit 62e, wenn also der Verbrennungszustand schlecht ist, wird der Lernkorrekturkoeffizient LADVi mit dem vorverstellten Lernkoeffizienten aktualisiert, der in Richtung einer Vorverstellung mit dem Kurbelwinkel C korrigiert ist (LADVi←LADVi+C).

Unter Bezugnahme auf Fig. 13 wird der Betrieb zum Schätzen des Verbrennungszustands im Leerlauf beschrieben. Dabei wird in Schritt S105 die Periode f 2.3 berechnet.

In Schritt S401 wird nach Maßgabe der Differenz zwischen der Periode f 2.3 NEW und der Periode f 2.3 OLD, die in der letzten Routine berechnet wurde, die Periodendifferenz Δfi in der arbeitsfreien Periode berechnet

(Δfi ← f 2.3 NEW - f 2.3 OLD).

In Schritt S402 wird die im Speicher befindliche Periode f 2.3 OLD mit der Periode f 2.3 NEW aktualisiert (f 2.3 OLD←f 2.3 NEW).

In Schritt S403 wird die mittlere Periodendifferenz ΔfAi durch Gewichtsmittelung auf der Basis der Periodendifferenz Δfi und der mittleren Periodendifferenz ΔfAi(-1) der letzten Routine berechnet

(ΔfAi ← ((2^r - 1) × ΔfAi(-1) + Δfi)/2^r).

In Schritt S404 wird die mittlere Periodendifferenz ΔfAi mit der festen Untergrenze ΔfL verglichen. Bei ΔfAi<ΔfL wird bestimmt, daß der Verbrennungszustand außerordentlich gut ist. Das Programm geht zu den Schritten S111-S113, in denen der Lernkorrekturkoeffizient LADVi aktualisiert wird.

Andererseits geht in Schritt S404 bei ΔfAi≧ΔfL das Programm zu Schritt S405, in dem die mittlere Periodendifferenz ΔfAi mit der festen Obergrenze Δfu verglichen wird. Bei ΔfAi<Δfu wird bestimmt, daß der Verbrennungszustand schlecht ist. Das Programm geht zu den Schritten S115-S117, in denen der Lernkorrekturkoeffizient LADVi aktualisiert wird.

Bei ΔfAi≦Δfu in Schritt S405 wird bestimmt, daß die mittlere Periodendifferenz ΔfAi im Bereich (ΔfL≦ΔfAi≦Δfu) liegt, und das Programm geht zu Schritt S407.

In Schritt S406 wird die mittlere Periodendifferenz ΔfAi rückgestellt (ΔfAi←0).

In Schritt S407 wird die im RAM gespeicherte letzte mittlere Periodendifferenz ΔfAi(-1) mit der in Schritt S403 berechneten mittleren Periodendifferenz ΔfAi aktualisiert oder in Schritt S406 rückgestellt.

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel wird die Periode zum Schätzen des Verbrennungszustands genützt, so daß der Rechenvorgang und damit die Rechenzeit verkürzt ist.

Die Fig. 14-16 zeigen das vierte Ausführungsbeispiel, bei dem gleiche Teile und Schritte wie in den Fig. 2-7 gleich bezeichnet sind und nicht erneut beschrieben werden.

Bei dem vierten Ausführungsbeispiel wird der Verbrennungszustand nach Maßgabe der Winkelgeschwindigkeit der Maschine geschätzt.

Nach Fig. 14 weist der Eingabedatenrechenabschnitt 41 einen Winkelgeschwindigkeitsrechner 41g auf, dem das Signal vom Kurbelwinkelsignaldiskriminator 41b zugeführt wird. Der Rechner 41g mißt die abgelaufene Zeitdauer t 1.2 zwischen dem Kurbelwinkel R1 des Vorsprungs 15a und dem Kurbelwinkel R2 des Vorsprungs 15b. Die Winkelgeschwindigkeit ω 1.2 wird nach Maßgabe der abgelaufenen Zeitdauer t 1.2 und des eingeschlossenen Winkels (R1-R2) berechnet (ω 1.2←d(R1-R2)/dt 1.2). Dann wird die abgelaufene Zeitdauer t 2.3 zwischen dem Kurbelwinkel R2 des Vorsprungs 15b und dem Kurbelwinkel R3 des Vorsprungs 15c gemessen. Die Winkelgeschwindigkeit ω 2.3 wird nach Maßgabe der abgelaufenen Zeitdauer t 2.3 und des eingeschlossenen Winkels (R2-R3) berechnet (ω 2.3-d(R2-R3)/dt 2.3). Ein Winkelgeschwindigkeitssignal wird dem Maschinendrehzahlrechner 41d zum Berechnen der Maschinendrehzahl N 1.2 auf der Basis der Winkelgeschwindigkeit ω 1.2 zugeführt (N 1.2=60 ω 1.2/(2π)).

Der Zündzeitpunktvorgabeeinheit 43i des Zündzeitpunktrechners 43 werden der Zündzeitpunkt RIG und die im Winkelgeschwindigkeitsrechner 41g berechnete Winkelgeschwindigkeit ω 1.2 zugeführt. Die Einheit 43i gibt einen Zündzeitpunkt ADV nach Maßgabe des Zündzeitpunkts RIG und der Winkelgeschwindigkeit ω 1.2 vor (ADV=RIG/ω 1.2).

Der Verbrennungszustandsdetektierer 72 umfaßt einen Winkelgeschwindigkeitsdifferenzrechner 72a, der eine Winkelgeschwindigkeitsdifferenz Δωi(i=11, 3, 2, 4) des entsprechenden Zylinders im Leerlauf der Maschine berechnet. Wenn der Leerlauf der Maschine bestimmt wird, berechnet der Rechner 72a die Winkelgeschwindigkeitsdifferenz Δωi des entsprechenden Zylinders #i nach Maßgabe der Differenz zwischen den Winkelgeschwindigkeiten ω 2.3 NEW und ω 2.3 OLD

(Δωi = ω 2.3 NEW - ω 2.3 OLD).

Die Winkelgeschwindigkeit ω 2.3 NEW wird im Speicher 34 gespeichert zur Aktualisierung der Winkelgeschwindigkeit ω 2.3 OLD (ω 2.3 OLD←ω 2.3 NEW).

Die Winkelgeschwindigkeitsdifferenz Δωi wird einem Mittlere- Winkelgeschwindigkeits-Rechner 72b zugeführt, in dem die mittlere Winkelgeschwindigkeitsdifferenz ΔωAi bei der Detektierperiode des entsprechenden Zylinders #i nach Maßgabe der Winkelgeschwindigkeitsdifferenz Δωi und der im Speicher 34 gespeicherten letzten mittleren Winkelgeschwindigkeitsdifferenz ΔωAi(-1) durch Gewichtsmittelung nach der folgenden Gleichung berechnet wird:

ΔωAi = ((2^r - 1) × ΔωAi(-1) + Δωi)/2^r

Beim erstenmal ist die mittlere Winkelgeschwindigkeitsdifferenz Null.

Die mittlere Winkelgeschwindigkeitsdifferenz ΔωAi wird zu jeder Detektierperiode der jeweiligen Zylinder berechnet.

Die mittlere Winkelgeschwindigkeitsdifferenz ΔωAi wird einem Verbrennungszustandsschätzer 72c mit einer Feste- Obergrenze-Bestimmungseinheit 72d und einer Feste-Untergrenze- Bestimmungseinheit 72e zugeführt. Die mittlere Differenz ΔωAi wird mit einer festen Winkelgeschwindigkeitsdifferenz- Obergrenze Δωu in der Einheit 72d und mit einer festen Winkelgeschwindigkeitsdifferenz-Untergrenze ΔωL in der Einheit 72e verglichen.

Bei Δωu≧ΔωAi≧ΔωL liegt die mittlere Winkelgeschwindigkeitsdifferenz ΔωAi innerhalb des Bereichs der festen Grenzdifferenz. Die Aktualisierungseinheit 72f aktualisiert die im Speicher 34 enthaltene mittlere Differenz ΔωAi(-1) mit der mittleren Differenz ΔωAi (ΔωAi(-1)←ΔωAi).

Die Aktualisierungseinheit 72f aktualisiert die im Speicher 34 befindliche letzte mittlere Winkelgeschwindigkeitsdifferenz ΔωAi(-1) mit der rückgestellten mittleren Winkelgeschwindigkeitsdifferenz ΔωAi, wenn in der Lernkoeffizient- Grenzbestimmungseinheit 43e oder 43f LADVi≦LmtRTD oder LADVi≧LmtADV bestimmt wird (ΔωAi(-1)←0).

Bei ΔωAi<Δωu in der Einheit 72d und bei ΔωAi<ΔωL in der Einheit 72e aktualisiert die Aktualisierungseinheit 43g den Lernkoeffizienten LADVi mit dem korrigierten Lernkoeffizienten (LADVi←LADVi-C oder LADVi+C) in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel.

Unter Bezugnahme auf Fig. 15 wird der Betrieb erläutert. In Schritt S104 werden die Kurbelimpulse bei den Kurbelwinkeln R2 und R3 vor OT diskriminiert.

In Schritt S501 wird die Winkelgeschwindigkeit ω 2.3 nach Maßgabe der abgelaufenen Zeit t 2.3 zwischen in Schritt S104 diskriminierten Kurbelimpulsen und des eingeschlossenen Winkels (R2-R3) berechnet (ω 2.3←d(R2-R3)/dt 2.3).

In Schritt S502 wird nach Maßgabe der Differenz zwischen den Winkelgeschwindigkeiten ω 2.3 NEW und ω 2.3 OLD die Winkelgeschwindigkeitsdifferenz Δωi in der arbeitsfreien Periode berechnet (Δωi←ω 2.3 NEW-ω 2.3 OLD). In Schritt S503 wird die im Speicher enthaltene Winkelgeschwindigkeit ω 2.3 OLD mit der Winkelgeschwindigkeit ω 2.3 NEW aktualisiert (ω 2.3 OLD←ω 2.3 NEW).

In Schritt S504 wird die mittlere Winkelgeschwindigkeitsdifferenz ΔωAi durch Gewichtsmittelung auf der Basis der Winkelgeschwindigkeitsdifferenz Δωi und der mittleren Winkelgeschwindigkeitsdifferenz ΔωAi(-1) der letzten Routine berechnet

(ΔωAi←((2^r - 1) × ΔωAi(-1) + Δωi)/2^r).

In Schritt S505 wird die mittlere Differenz ΔωAi mit einer festen Differenzobergrenze Δωu verglichen. Bei ΔωAi<Δωu wird bestimmt, daß der Verbrennungszustand außerordentlich gut ist. Das Programm geht zu den Schritten S111-S113 zur Aktualisierung des Lernkorrekturkoeffizienten LADVi.

Bei ΔωAi≦Δωu dagegen in Schritt S505 geht das Programm zu Schritt S506, in dem die mittlere Differenz ΔωAi mit der festen Differenzuntergrenze L verglichen wird. Bei ΔωAi<ΔωL wird bestimmt, daß der Verbrennungszustand schlecht ist. Das Programm geht zu den Schritten S115-S117 zur Aktualisierung des Lernkoeffizienten.

Bei ΔωAi≧ΔωL in Schritt S506 wird bestimmt, daß die mittlere Winkelgeschwindigkeitsdifferenz ΔωAi im Bereich von (Δωu≧ΔωAi≧ΔωL) liegt, und das Programm geht zu Schritt S508 weiter.

In Schritt S507 wird die mittlere Differenz ΔωAi rückgestellt (ΔωAi←0).

In Schritt S508 wird die im RAM gespeicherte letzte mittlere Winkelgeschwindigkeitsdifferenz ΔωAi(-1) mit der in Schritt S504 berechneten mittleren Winkelgeschwindigkeitsdifferenz ΔωAi aktualisiert oder in Schritt S507 rückgestellt.

Gemäß Fig. 8, die den Betrieb zur Steuerung des Zündzeitpunkts zeigt, wird in Schritt S203 der Kurbelimpuls diskriminiert.

In Schritt S250 wird nach Maßgabe der abgelaufenen Zeit t 1.2 zwischen den in Schritt S203 diskriminierten Kurbelimpulsen und dem Winkel (R1-R2) die Winkelgeschwindigkeit ω 1.2 berechnet (ω 1.2←d (R1-R2)/dt 1.2). In Schritt S251 wird nach Maßgabe der Winkelgeschwindigkeit ω1.2 die Maschinendrehzahl N1.2 berechnet (N1.2←(60/2π) × ω1.2)).

In Schritt S260 wird der Zündzeitpunkt ADV nach Maßgabe des in Schritt S212 oder S214 berechneten Zündzeitpunkts RIG und der in Schritt S250 berechneten Winkelgeschwindigkeit ω1.2 gebildet (ADV←RIG/ω1.2).

Bei dem vierten Ausführungsbeispiel wird die Rechenzeit ebenfalls verkürzt, weil die Winkelgeschwindigkeit genützt wird.

Die Einrichtung der Erfindung kann auch bei anderen Brennkraft­ maschinen verwendet werden, z. B. bei einer Viertakt-Ein­ zylinder-, einer Viertakt-Zweizylinder-, einer Viertakt- Dreizylinder-, einer Zweitakt-Einzylinder- und einer Zwei­ takt-Zweizylindermaschine, weil keine Überlappung der Ver­ brennung der Zylinder stattfindet.

Gemäß der Erfindung wird der Mittelwert der Differenz der Maschinendrehzahl, der Winkelbeschleunigung, der Periode (periodische Phase) oder der Winkelgeschwindigkeit, die jeweils mit dem Ver­ brennungszustand eines Zylinders korreliert sind, mit den festen Ober- und Untergrenzwerten verglichen. So wird der Verbrennungszustand als der Absolutwert bestimmt, so daß der Verbrennungszustand des jeweiligen Zylinders genau geschätzt werden kann.

Der Verbrennungszustand wird auf der Basis der Signale der an der Maschine vorgesehenen Sensoren geschätzt. Die Kosten der Einzelteile werden verringert, und die Einrichtung kann für konventionelle Brennkraftmaschinen verwendet werden.

Der Zündzeitpunkt wird in Abhängigkeit vom Verbrennungszu­ stand des entsprechenden Zylinders genau gesteuert. Ins­ besondere ist dabei die Maschinendrehzahl im Leerlauf stabil, wodurch Geräusche und Schwingungen der Maschine verringert werden.

Aus Obigem geht hervor, daß die vorliegende Erfindung ebenso ein Verfahren betrifft.

Claims (1)

1. Einrichtung zur Einstellung des Zündzeitpunktes einer Brennkraftmaschine,
   mit einem Kurbelwinkelsensor (16), der ein eine Win­ kellage der Kurbelwelle der Maschine bezeichnendes Kurbelwinkelsignal erzeugt,
   mit einem Nockenwinkelsensor (18) der ein eine Winkel­ lage der Nockenwelle der Maschine bezeichnendes Nocken­ winkelsignal erzeugt,
   mit einem Hubdetektor (41a), der aufgrund des Nocken­ winkelsignals eine Zylindernummer im Arbeitshub detek­ tiert und ein Zylindersignal erzeugt;
   mit einem Periodendetektor (41c), der aufgrund des Kurbelwinkelsignals und des Zylindersignals eine Periode vor und nach dem oberen Totpunkt (OT) eines Zylin­ ders im Arbeitshub detektiert und ein dieser Periode entsprechendes Periodensignal erzeugt, sowie
   mit einem Drehzahldetektor (41a, 41b, 41c, 41d, 41e) der aufgrund des Periodensignals einen Drehzustand der Maschine während dieser Periode detektiert und ein Drehzustandsignal erzeugt;
   gekennzeichnet durch
   eine Differenzbildungseinrichtung (42a, 52b, 62a, 72a), die eine Differenz zwischen den Drehzahlen, den Winkelgeschwindigkeiten, den periodischen Phasen oder den Winkelbeschleunigungen in dieser Periode vor und nach dem OT bildet,
   eine Mittelwertbildungseinrichtung (42b, 52c, 62b, 72b) die aus diesen Differenzen einen Mittelwert bil­ det; und
   eine Vergleichseinheit, welche die mittlere Differenz mit einem vorbestimmten Grenzbereich vergleicht und den Zündzeitpunkt in Abhängigkeit von der Lage der mittleren Differenz zum vorbestimmten Grenzbereich derart verschiebt, daß Gleichlaufschwankungen verhin­ dert werden.