DE4100689C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Klopfunterdrückungssteuerung des Zündzeitpunktes eines Verbrennungsmotors - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Klopfunterdrückungssteuerung des Zündzeitpunktes eines Verbrennungsmotors gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 2.

Ein solches Verfahren und Vorrichtung sind aus der DE-OS 39 10 029 bekannt. Die vorbekannte Vorrichtung weist einen Motordrehzahlsensor, einen Motorlastsensor und einen Klopfsensor zur Erfassung des Motorklopfens auf. Auf der Basis der erfaßten Motorparameter wird ein Basiszündzeitpunktwert berechnet und der Zündvorrichtung zugeführt. Der Grenzwert für eine Frühzündung bzw. Spätzündung werden in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt, d. h. bei niedriger Geschwindigkeit werden nur geringe Abweichungen zugelassen, während dessen bei höherer Fahrgeschwindigkeit eine weitere Vorverstellung des Zündwinkels in Richtung des Motorklopfens zugelassen wird.

Aus der DE-OS 38 21 448 ist weiterhin bekannt, daß eine Störungsfrequenz auf dem Basiswert des Motorsteuerparameters erzeugt wird, das Anwachsen der Motorausgangsleistung beobachtet wird und der Zündzeitpunkt entsprechend dem Ergebnis der Überwachung korrigiert wird.

Aus der JP 61-182 465-A (15. Aug. 1986) ist eine Vorrichtung zur Steuerung des Zündzeitpunktes eines Verbrennungsmotors bekannt, in der der Zündzeitpunkt so gesteuert wird, daß er in Richtung einer Winkelposition in der Umgebung einer Klopfgrenze, oberhalb derer ein Motorklopfen auftritt und unterhalb derer kein Klopfen auftritt, voreilt, um den Kraftstoffverbrauch des Motors zu verringern.

Gemäß Fig. 9 wird bei der JP 61-182 465 bei einer allmählichen Zunahme der Voreilung des Zündzeitpunktes eine plötzliche Kraftstoffverbrennung des Motors nach vorne verschoben. Daher wird der Pegel eines das Klopfniveau darstellenden Signals erhöht. Bei einer sogenannten Klopfgrenze (einer Amplitudengröße, die der Klopfpegel nicht übersteigen darf, wenn eine Beschädigung des Motors verhindert werden soll), ist ein Schwellenpegel vorgesehen. Wenn der Schwellenpegel mit dem tatsächlichen Klopfpegel verglichen wird und dieser den Schwellenpegel übersteigt, wird ein einen hohen Pegel (logisch hoher Pegel) darstellendes Signal ausgegeben. Eine Steuereinheit empfängt das Signal, d. h. ein Bestimmungssignal, das angibt, daß das Signal auf hohem Pegel liegt, und steuert die Zündzeitpunkteinstellung, um sie über eine konstante Breite des Kurbelwellenwinkels schrittweise zu verzögern, wenn ein Zeitintervall, während dem das Signal fortgesetzt auf hohem Pegel liegt, ein vorgegebenes Zeitintervall übersteigt. Dann bewirkt die Steuereinheit ausgehend vom verzögerten Zündwinkel eine zunehmende Voreilung des Zündzeitpunktes. Auf diese Weise wird der Motor auf einen Zündzeitpunkt in der Umgebung der Klopfgrenze eingesteuert.

Dabei wird der Zündzeitpunkt nur dann verzögert, wenn der tatsächliche Klopfpegel den Schwellenpegel für ein vorgegebenes Zeitintervall überschreitet. Daher kann ein Klopfen nicht vermieden werden, falls der tatsächliche Klopfpegel den Schwellenpegel nur in Zeitintervallen übersteigt, die kürzer als das vorgegebene Zeitintervall sind. Das heißt, daß der Zündzeitpunkt nicht optimal in die Umgebung der Klopfgrenze eingesteuert werden kann, falls der Schwellenpegel nur in einem bestimmten Maß überschritten wird. Daher ist die Steuerungsgenauigkeit des Zündzeitpunktes nicht immer optimal.

Ausgehend vom nächstliegenden Stand der Technik gemäß DE-OS 39 10 029 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Klopfunterdrückungssteuerung des Zündzeitpunktes eines Verbrennungsmotors zu schaffen, mit der ein Zündzeitpunkt möglichst dicht an der Klopfgrenze aber ohne ernsthaftes Auftreten von Motorklopfen erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 2 gelöst.

Erfindungsgemäß wird ein periodisches Pseudozufallsignal mit einem sehr kleinen Signalwert dem Zündsignal überlagert und eine Kreuzkorrelationsfunktion zwischen dem Klopfpegelsignal und dem Pseudozufallsignal berechnet. Die Kreuzkorrelationsfunktion wird mit einem vorgegebenen Zielwert verglichen und ein Voreilungs-/Nacheilungs-Korrekturkoeffizient des Zündzeitpunktes wird so berechnet, daß die Kreuzkorrelationsfunktion mit dem vorgegebenen Zielwert in Übereinstimmung gebracht wird. Die Korrektur eines Basiszündzeitpunktes erfolgt entsprechend dem so berechneten Voreilungs-/Nacheilungs-Korrekturkoeffizienten und auf der Basis desselben erfolgt die Zündung in der Brennkraftmaschine.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung beigefügten Figuren näher erläutert und beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 ein funktionales Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Klopfunterdrückungssteuerung des Zündzeitpunktes eines Verbrennungsmotors gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2(A) eine schematische Darstellung der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung, wie sie in einem Motor anwendbar ist;

Fig. 2(B) ein funktionales Blockschaltbild einer Klopferfassungseinheit, wie sie der in den Fig. 1 und 2(A) gezeigten Vorrichtung anwendbar ist;

Fig. 3-5 Flußdiagramme zur Erläuterung der Steueroperationen in der in den Fig. 1 bis 2(B) gezeigten bevorzugten Ausführungsform;

Fig. 6 ein Impulsdiagramm eines M-Reihen-Folgesignals (t) und einer mit Φ(t) bezeichneten Autokorrelationsfunktion;

Fig. 7 ein Impulsdiagramm zur Erläuterung der Operation der in den Fig. 1 bis 2(B) gezeigten bevorzugten Ausführungsform;

Fig. 8 ein Steuer-Blockschaltbild einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung zur Klopfunterdrückungssteuerung des Zündzeitpunktes eines Verbrennungsmotors; und

Fig. 9 ein Impulsdiagramm zur Erläuterung der Operation einer aus JP 61-182465-A vorbekannten Vorrichtung zur Klopfunterdrückungssteuerung des Zündzeitpunktes.

Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung des Zündzeitpunktes zwei Sensoren 21 und 22, die am Verbrennungsmotor angebracht sind, um eine Motorlast (z. B. die Ansaugluftmenge Qa) und die Motordrehzahl Ne zu erfassen. Ein Basiszündzeitpunkt-Berechnungsblock berechnet auf der Grundlage der von den Sensoren 21 und 22 erfaßten und ausgegebenen Werte einen Basiszündzeitpunkt PADV. Ein Zündungssignal-Erzeugerblock 24 erzeugt entsprechend dem Zündzeitpunktwinkel vom Berechnungsblock 23 das Zündungssignal. Eine Zündungsvorrichtung 25 führt aufgrund des Empfangs des Zündungssignals einen Zündungsvorgang aus. Ferner enthält die Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung eine Einheit 26, die ein Pseudozufallssignal mit sehr kurzer Periode (z. B. ein M-Reihen-Folgesignal (M-series sequence signal) (t) (längste linear rückgekoppelte Schieberegisterfolge)), einen Signalüberlagerungsblock 27 für die Überlagerung des Pseudozufallssignals auf das den Zündzeitpunkt darstellende Signal, eine Erfassungseinheit 28 für die Erfassung eines Motorklopfsignals y, das sich durch die Überlagerung des Pseudozufallssignals mit dem Zündzeitpunktsignal sehr wenig ändert, einen Berechnungsblock 29 für die Berechnung einer Kreuzkorrelations-Funktion Φy aus dem Signal y und dem Pseudozufallssignal , ein Bestimmungsblock 30 für die Bestimmung, ob die Kreuzkorrelations-Funktion mit einem vorgegebenen Zielwert Rs übereinstimmt, einen Block 31 für die Berechnung eines Voreilungs/Nacheilungs-Korrekturkoeffizienten HOS, derart, daß die Kreuzkorrelations-Funktion Φy mit dem vorgegebenen Zielwert Rs übereinstimmt, und einen Block 32 für die Korrektur des Basiszündzeitpunktes PADV anhand des Voreilungs/Nacheilungswinkel-Korrekturkoeffizienten HOS und für die Bestimmung des auszugebenden Zündzeitpunktes.

Erfindungsgemäß wird die Kreuzkorrelations-Funktion Φy des den Zündzeitpunkt wenig ändernden Pseudozufallssignals und des Klopfsignals y dazu verwendet, den Wert des tatsächlichen Klopfens zu erfassen. Dann wird der Zündzeitpunkt so gesteuert, daß er dem Basiszündzeitpunkt entweder voreilt oder nacheilt, damit die Kreuzkorrelations-Funktion Φy mit dem vorgegebenen Zielwert Rs übereinstimmt, wobei der Zielwert Rs als Näherungswert definiert ist, oberhalb dessen ein ernstzunehmendes Klopfen auftritt. Obwohl daher der Zündzeitpunkt so gesteuert wird, daß er einen Wert in der Nähe der Klopfgrenze erreicht, übersteigt der tatsächliche Pegel die Klopfgrenze nicht.

In Fig. 2(A) ist der mechanische Aufbau der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung zur Steuerung des Zündzeitpunktes gezeigt. Ein Luftströmungsmesser 2 ermittelt eine Ansaugluftmenge Qa, während ein Kurbelwellenwinkelsensor 3 die Motordrehzahl Ne und ein Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis-Sensor 4 (Sauerstoffkonzentrationssensor) aus der Sauerstoffkonzentration im Abgas das Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis λ erfaßt. Die Ausgaben dieser Sensoren werden in eine Steuereinheit 5 eingegeben.

In Fig. 2(B) ist eine Klopfsignal-Erfassungseinheit gezeigt. Diese Klopfsignal-Erfassungseinheit umfaßt einen druckempfindlichen Sensor (Klopfsensor) 15, der die Form einer Unterlegscheibe für eine Zündkerze 7 besitzt, einen Ladungsverstärker 16 und ein Hochpaßfilter (HPF) 17. Der druckempfindliche Sensor 15 wandelt eine in der Verbrennungskammer erzeugte Druckschwankung in eine elektrische Ladungsmenge um. Die elektrische Ladungsmenge wird durch ein Signal dargestellt und mittels eines Ladungsverstärkers 16 in ein Spannungssignal umgewandelt. Dann werden durch das Hochpaßfilter (HPF) 17 aus dem Spannungssignal nur die für das Klopfen charakteristischen Frequenzkomponenten (Hochfrequenzkomponenten im Bereich zwischen 6 und 8 KHz) ausgewählt. Das ausgewählte Klopfsignal wird ebenfalls in die Steuereinheit 5 eingegeben. Der in Fig. 2(B) gezeigte Aufbau ist aus US 47 50 103-A (7. Januar 1988) und aus US 46 40 249-A (3. Februar 1987) bekannt; auf diese Anmeldungen wird im folgenden Bezug genommen.

In dem in Fig. 2(A) gezeigten Aufbau führt die Steuereinheit 5, die das Zündsignal an einen Leistungstransistor 9 liefert, eine Klopfunterdrückungssteuerung gemäß den in den Fig. 3 bis 5 gezeigten Flußdiagrammen aus. Weiterhin umfaßt der in Fig. 2(A) gezeigte Aufbau eine Zündkerze 7 und eine Zündspule 8; die in Fig. 1 gezeigte Zündvorrichtung 25 umfaßt die Zündkerze 7, die Zündspule 8 und den Leistungstransistor 9.

In Fig. 3 ist eine von der Steuereinheit 5 ausgeführte Programmroutine gezeigt, auf deren Grundlage ein M-Reihen-Folgesignal, das ein Pseudozufallssignal darstellt, dem Zündzeitpunktsignal überlagert wird.

Die Erzeugung eines M-Reihen-Folgesignals ist beispielsweise aus US 47 06 245-A (10. November 1987) und aus US 47 99 218-A (17. Januar 1989) bekannt: auf diese Anmeldungen wird im folgenden Bezug genommen. Die Schaltungsstruktur zur Erzeugung von M-Reihen-Folgesignalen enthält eine (oder eine Mehrzahl von) Exklusiv-ODER-Gatter-Schaltung(en) und eine Mehrzahl von Schieberegistern, deren Anzahl der (unten erläuterten) Zahl N entspricht.

Wie in Fig. 3 dargestellt, stellt die Steuereinheit 5 fest, ob der Motorantriebszustand ein stationärer Zustand ist. Wenn sich der Motor in einem stationären Zustand befindet, geht die Routine weiter zu einem Schritt S2. Im Schritt S2 wird die Steuereinheit 5 als Signalüberlagerungsblock 27, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, betrieben.

Das bedeutet, daß im Schritt S2 das M-Reihen-Folgesignal (t) dem Zündzeitpunktsignal RB BTDC ("vor dem oberen Totpunkt"), das ebenso wie in einer weiter unten beschriebenen Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung des Standes der Technik berechnet wird, überlagert wird.

Genauer wird der Zündzeitpunkt RB (BTDC) folgendermaßen berechnet:

R = RB + (t). (1)

Ein Teil der Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung, der das Zündsignal ausgibt, ist durch eine in der Steuereinheit 5 eingebaute Schnittstelle gegeben. Die Schnittstelle dient als Zündsignal-Erzeugerblock 24, wie er in Fig. 1 gezeigt ist.

Wenn andererseits im Schritt S1 festgestellt wird, daß der Motorantriebszustand ein nichtstationärer Zustand ist, geht die Routine anstatt zum Schritt S2 zu einem Schritt S3 weiter, in dem dem Zündzeitpunktsignal kein M-Reihen-Folgesignal überlagert wird.

Das M-Reihen-Folgesignal x(t) ist eine periodische Funktion, deren Parameter durch eine Amplitude a, eine minimale Impulsbreite Δ und eine Periode N · Δ (in der bevorzugten Ausführungsform besitzt N in der Maximalfolge den Wert 15, N kann jedoch alternativ auch die Werte 7, 3 oder 1 besitzen) gegeben sind. Es wird festgestellt, daß auch die Autokorrelations-Funktion des M-Reihen-Folgesignals, die mit Φ(t) bezeichnet wird, ebenfalls eine periodische Funktion ist und durch eine periodische Impulsfolge, deren Impulse Dreiecksform mit geringerer Breite besitzen, gebildet wird, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Dieses M-Reihen-Folgesignal ist ein sehr kleines "Zitter"-Signal. Selbst wenn daher das M-Reihen-Folgesignal dem Zündsignal überlagert wird, tritt keine wesentliche Änderung der Motordrehzahl auf, so daß dieses Signal das Fahrgefühl bei der Führung des Fahrzeugs in keiner Weise beeinflußt. Es wird festgestellt, daß anstatt des M-Reihen-Folgesignals ein L-Reihen-Folgesignal oder ein Doppelprimzahl-Reihen-Folgesignal (twin prime number series sequence signal) verwendet werden kann.

In Fig. 4 ist eine von der Steuereinheit 5 ausgeführte Programmroutine gezeigt, mit der bestimmt wird, ob sich der tatsächliche Klopfpegel in der Umgebung der Klopfgrenze befindet und mit der der Voreilungs/Nacheilungswinkel-Korrekturkoeffizient des Zündzeitpunktes entsprechend dem Ergebnis dieser Feststellung bestimmt wird.

In einem Schritt S11 speichert die Steuereinheit 5 die Daten des M-Reihen-Folgesignals und des Klopfsignals y, das auf dem M-Reihen-Folgesignal basiert, für jede konstante Periode.

In einem Schritt S12 stellt die Steuereinheit 5 fest, ob das M-Reihen-Folgesignal und das Klopfsignal y während einer konstanten Periode eingegeben werden. Wenn die Eingabe der Daten beendet ist, geht die Routine weiter zu einem Schritt S13.

Im Schritt S13 berechnet der in Fig. 1 gezeigte Berechnungsblock für die Kreuzkorrelations-Funktion, d. h. die Steuereinheit 5, die Kreuzkorrelations-Funktion Φ y (α) zwischen dem M-Reihen-Folgesignal und dem Klopfsignal y gemäß der folgenden Gleichung:

Da die digitale Signalverarbeitung (DSV) in der Steuereinheit 5 ausgeführt wird, wird der Ausdruck auf der rechten Seite von Gleichung (2) in der Praxis in einen Integrationswert umgewandelt. Genauer wird das tatsächliche Steuersystem durch ein System diskreter Werte gebildet.

In einem Schritt S14 dient die Steuereinheit 5 als Bestimmungsblock 30, wie er in Fig. 1 gezeigt ist. In den Schritten S15 bis S17 dient die Steuereinheit 5 als Berechnungsblock 31 für den Voreilungs/Nacheilungswinkel-Korrekturkoeffizienten HOS, wie er in Fig. 1 gezeigt ist. Im Schritt S14 vergleicht die Steuereinheit 5 die im Schritt S13 berechnete Kreuzkorrelations-Funktion Φy (α) mit einem vorgegebenen Zielwert Rs. Wenn im Schritt S14 festgestellt wird, daß Φy (α) < Rs ist, stellt die Steuereinheit 5 fest, daß der Klopfpegel den Zielwert Rs übersteigt, woraufhin die Routine weitergeht zum Schritt S15. Im Schritt S15 subtrahiert die Steuereinheit 5 einen Nacheilungswinkel-Korrekturkoeffizienten TIK vom Korrekturkoeffizienten HOS. Wenn andererseits im Schritt S14 festgestellt wird, daß Φ y (α) < Rs ist, stellt die Steuereinheit 5 fest, daß ein ernstes Klopfen selbst dann nicht auftritt, wenn der Zündzeitpunkt in Richtung Voreilung verschoben wird, um eine bessere Verbrennung zu erzielen. Anschließend geht die Routine weiter zum Schritt S16.

Im Schritt S16 addiert die Steuereinheit 5 einen Voreilungswinkel-Korrekturkoeffizienten SIN zum Korrekturkoeffizienten HOS. Wenn schließlich im Schritt S14 festgestellt wird, daß Φ y (α) = Rs ist, geht die Routine weiter zum Schritt S17, in dem der Zündzeitpunkt unverändert beibehalten wird, d. h. in dem weder eine Nacheilung noch eine Voreilung des Zündzeitpunktwinkels bewirkt wird. Es wird festgestellt, daß der Koeffizient HOS ein Referenzwert ist, der anhand der Motorlast und der Drehzahl definiert wird.

Nun wird erläutert, weshalb der Voreilungs/Nacheilungs-Korrekturkoeffizient des Zündzeitpunktes entsprechend dem Vergleichsergebnis zwischen der Kreuzkorrelations-Funktion Φy (α) und dem Zielwert Rs berechnet wird.

Wenn der Zündzeitpunkt nicht in einem Maß voreilt, in dem ein Klopfen auftritt, wird eine große Änderung des Klopfpegels selbst dann nicht auftreten, wenn der Zündzeitpunkt in geringem Ausmaß in Richtung Voreilung oder in Richtung Nacheilung verschoben wird. Das bedeutet, daß in diesem Fall zwischen den Zündzeitpunkten und dem Klopfpegel keine nennenswerte Korrelation vorhanden ist (d. h., daß der Wert der Kreuzkorrelations-Funktion Φy (α) Null wird). Wenn der Zündzeitpunkt jedoch bis in einen Bereich voreilt, der sich in der Nähe der Klopfgrenze befindet, beeinflußt der Verbrennungszustand in hohem Maß die Erzeugung eines Motorklopfens. In diesem Fall bewirkt eine geringe Änderung des Zündzeitpunktes eine größere Änderung des Klopfpegels. Das bedeutet, daß die Korrelation zwischen dem Zündzeitpunkt und dem Klopfpegel groß ist (d. h., daß der Wert der Kreuzkorrelations-Funktion Φy (α) im wesentlichen Eins wird). Daher stellt der Wert der Kreuzkorrelations-Funktion eine Größe dar, an der die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Motorklopfens abgelesen werden kann.

Daher wird der Wert der Kreuzkorrelations-Funktion für einen Zustand, in dem der Motor in einem Bereich in der Umgebung der Klopfgrenze betrieben wird, als vorgegebener Zielwert Rs definiert. Wenn Φ < Rs gilt, wird der Zündzeitpunkt verzögert, um die Verbrennung zu unterdrücken.

Wenn Φ < Rs gilt, wird der Zündzeitpunkt weiter nach vorne verschoben, um eine Annäherung an die Klopfgrenze zu erreichen.

Es wird festgestellt, daß für den Wert Rs vorzugsweise eine "Totzone" (oder eine Hysterese) vorgesehen wird, um die Steuerung zu stabilisieren.

In Fig. 5 ist eine von der Steuereinheit 5 ausgeführte Programmroutine gezeigt, mit der der auszugebende Zündzeitpunkt RB berechnet wird.

In den Schritten S21 und S22 dient die Steuereinheit 5 als Basiszündzeitpunkt-Berechnungsblock 23, wie er in Fig. 1 gezeigt ist. Im Schritt S21 liest die Steuereinheit 5 die Motordrehzahl Ne und die Motorlast. In der bevorzugten Ausführungsform wird die Motorlast in Form einer Basiskraftstoffeinspritz-Impulsbreite Tp (Tp = K · Qa/Ne, K Konstante) eingelesen. Im Schritt S22 greift die Steuereinheit 5 auf eine Tabelle zu, um den Basiszündzeitpunktwinkel PADV (BTDC) abzuleiten.

In einem Schritt S23 dient die Steuereinheit 5 als Block 32 für die Bestimmung des auszugebenden Zündzeitpunktes, wie er in Fig. 1 gezeigt ist. In diesem Schritt berechnet die Steuereinheit 5 den auszugebenden Zündzeitpunkt RB (BTDC) unter Verwendung der folgenden Gleichung:

RB = PADV-HOS (3)

Wenn in Gleichung (3) HOS < 0 gilt, wird der auszugebende Zündzeitpunkt in Richtung Voreilung verschoben. Wenn in Gleichung (3) HOS < 0 gilt, wird der Zündzeitpunkt in Richtung Nacheilung verschoben.

In Fig. 8 ist ein funktionales Blockschaltbild der Vorrichtung zur Steuerung des Zündzeitpunktes gezeigt, das den in den Fig. 3 bis 5 gezeigten Programmroutinen entspricht. Die Steuereinheit 5 umfaßt einen Mikrocomputer mit einer CPU, einem ROM, einem RAM und einer E/A-Schnittstelle.

Nun wird der Betrieb der bevorzugten Ausführungsform beschrieben. In dieser Ausführungsform wird die Kreuzkorrelations-Funktion Φy (α) zwischen dem M-Reihen-Folgesignal und dem Klopfsignal y abgeleitet, um die Größe des Motorklopfens zu erfassen. Der Grund hierfür besteht darin, daß bei einer Annäherung des Zündzeitpunktes an die Klopfgrenze die Korrelation zwischen dem Zündzeitpunkt und dem Klopfpegel enger wird, so daß der Wert der Kreuzkorrelations-Funktion in diesem Fall zunimmt.

Wenn der Wert der Kreuzkorrelations-Funktion Φy (α) den Zielwert Rs, der als Wert in der Umgebung der Klopfgrenze definiert ist, übersteigt, wird der Zündzeitpunkt um den Wert des Koeffizienten HOS verzögert. Wenn andererseits der Wert der Kreuzkorrelations-Funktion Φy (α) unterhalb des Wertes Rs liegt, wird der Zündzeitpunkt um den Koeffizienten HOS in Richtung Voreilung verschoben. Daher wird der tatsächliche Klopfpegel des Motors so gesteuert, daß er den in der Umgebung der Klopfgrenze gesetzten Zielwert erreicht, so daß der Wert der Kreuzkorrelations-Funktion Φy (α) mit dem Zielwert Rs übereinstimmt.

Wie in Fig. 7 gezeigt, pendelt sich der tatsächliche Klopfpegel in einer Position etwas unterhalb der Klopfgrenze ein, ohne die Klopfgrenze (die in den Fig. mit "Hörgrenze" bezeichnet wird) zu übersteigen. Wenn daher in der bevorzugten Ausführungsform der Zündzeitpunkt so gesteuert wird, daß er sich dem in der Umgebung der Klopfgrenze definierten Zielwert annähert, wird die Klopfgrenze nicht überschritten. Dadurch wird die Steuergenauigkeit verbessert.

Demgegenüber ist in der herkömmlichen Vorrichtung zur Steuerung des Zündzeitpunktes, wie sie eingangs beschrieben worden ist, die Annäherung des Zündzeitpunktes an die Klopfgrenze nur dann möglich, wenn die Klopfgrenze bereits überschritten worden ist.

Es wird festgestellt, daß, obwohl das M-Reihen-Folgesignal dem Zündsignal während des Motorbetriebs überlagert wird, um festzustellen, ob sich der Klopfpegel in der Umgebung der Klopfgrenze befindet, der Pegel des M-Reihen-Folgesignals sehr klein ist und die Überlagerung während eines stationären Zustandes des Motors ausgeführt wird. Daher ergibt sich aus dieser Überlagerung keine Änderung des Motorzustandes. Ferner wird festgestellt, daß der Voreilungs/Nacheilungs-Korrekturkoeffizient HOS durch einen lernenden Wert gegeben sein kann.

Da, wie oben beschrieben, in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Steuerung des Zündzeitpunktes und in dem genannten erfindungsgemäßen Verfahren die Kreuzkorrelations-Funktion zwischen dem Pseudozufallssignal, das dem mit dem Zündzeitpunkt in Beziehung stehenden Zündsignal überlagert wird, und das Klopfsignal unter Verwendung eines Kreuzkorrelations-Verfahrens abgeleitet wird, in dem das Pseudozufallssignal überlagert und der Zündzeitpunkt so korrigiert wird, daß er gegenüber dem normalen Zündzeitpunkt entweder nacheilt oder voreilt, so daß die Kreuzkorrelations-Funktion mit dem vorgegebenen Zielwert Rs übereinstimmt, kann der Zündzeitpunkt des Motors so gesteuert werden, daß er sich in einem Bereich in der Umgebung der Klopfgrenze befindet, ohne daß die Klopfgrenze überschritten wird.

Claims (12)

1. Verfahren zur Klopfunterdrückungssteuerung des Zündzeitpunktes eines Verbrennungsmotor, mit den Schritten

• a) Erfassen der Motordrehzahl (Ne) und der Motorlast (Qa),
• b) Berechnen eines Basiszündzeitpunktwertes (PADV) auf der Basis der erfaßten Motordrehzahl (Ne) und der erfaßten Motorlast (Qa),
• c) Erzeugen eines Zündsignals zu einem Zeitpunkt, der im Schritt b) berechnet worden ist und Zünden eines Kraftstoff-/Luftgemischs, das, ausgelöst durch das Zündsignal, an den Motor geliefert worden ist,
• d) Erfassen des Motorklopfens und Ausgeben eines Motorklopfpegel-Signals (y),
• e) Berechnen eines Voreilungs-/Nacheilungskorrekturkoeffizienten (HOS) des Zündzeitpunktes, und
• f) Korrigieren des Basiszündzeitpunktwertes (PADV) entsprechend dem berechneten Voreilungs-/Nacheilungskorrekturkoeffizienten (HOS) und Bestimmen eines auszugebenden Zündzeitpunktwertes, gekennzeichnet durch die Schritte
• g) Erzeugen eines winzigen periodischen Pseudozufallssignals (),
• h) Überlagern des periodischen Pseudozufallssignals () auf das Zündsignal (S11, S12 in Fig. 4),
• i) Überlagern des Motorklopfens und Ausgeben eines sich aufgrund der Überlagerung des periodischen Pseudozufallssignals () ändernden Motorklopfpegelsignals (y),
• j) Berechnen einer Kreuzkorrelations-Funktion (Φy) zwischen dem Klopfpegelsignal (y) und dem Pseudozufallssignal () (S13),
• k) Feststellen, ob die Kreuzkorrelations-Funktion (Φy) mit einem vorgegebenen Zielwert (Rs) übereinstimmt (S14), und
• l) Berechnen des Voreilungs-/Nacheilungskorrekturkoeffizienten (HOS) des Zündzeitpunktes derart, daß die Kreuzkorrelations-Funktion (Φy) mit dem vorgegebenen Zielwert (Rs) in Übereinstimmung gebracht wird (S17, S15, S16), wobei die Korrektur des Basiszündzeitpunktwertes (PADV) entsprechend dem berechneten Voreilungs-/Nacheilungs- Korrekturkoeffizienten (HOS) erfolgt.

2. Vorrichtung zur Klopfunterdrückungssteuerung des Zündzeitpunktes eines Verbrennungsmotors, mit
einem ersten Sensor (22; 3) zur Erfassung der Motordrehzahl (Ne),
einem zweiten Sensor (21; 2) zur Erfassung der Motorlast (Qa),
einem ersten Schaltkreis (23) zur Berechnung eines Basiszündzeitpunktwertes (PADV) auf der Basis der erfaßten Motordrehzahl (Ne) und der erfaßten Motorleistung (Qa),
einem ersten, mit einer Zündvorrichtung (25) verbundenen Signalgenerator (24) zum Erzeugen eines Zündsignals zu einem vom ersten Schaltkreis (23) berechneten Zeitpunkt und zum Zünden des Kraftstoff-/Luft-Gemischs, das ausgelöst durch das Zündsignal an den Motor geliefert worden ist,
einem Klopfsensor (28) zur Erfassung des Motorklopfens und zur Ausgabe eines Motorklopfpegel-Signals (y),
einem zweiten Schaltkreis (31) zur Berechnung eines Voreilungs-/Nacheilungs-Korrekturkoeffizienten (HOS) des Zündzeitpunktes, und
einem dritten Schaltkreis (32) zur Korrektur des Basiszündzeitpunktwertes (PADV) entsprechend dem berechneten Voreilungs-/Nacheilungs-Korrekturkoeffizienten (HOS) und zur Bestimmung eines auszugebenden Zündzeitpunktwertes,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein zweiter Signalgenerator (26) zur Erzeugung eines winzigen periodischen Pseudozufallsignals () vorgesehen ist,
daß ein vierter Schaltkreis (27) zur Überlappung des periodischen Pseudozufallsignals () auf das Zündsignal vorgesehen ist,
daß der Klopfsensor (28) so mit dem vierten Schaltkreis (27) verbunden ist, daß sich das Motorklopf-Pegelsignal (y) aufgrund der Überlagerung des periodischen Pseudozufallsignals () verändert,
daß ein fünfter Schaltkreis (29) zur Berechnung einer Kreuzkorrelations-Funktion (Φy) zwischen dem Klopfpegelsignal (y) und dem Pseudozufallsignal () vorgesehen ist,
daß ein sechster Schaltkreis (30) zur Feststellung, ob die Kreuzkorrelations-Funktion (Φy) mit einem vorgegebenen Zielwert (Rs) übereinstimmt, vorgesehen ist,
daß der zweite Schaltkreis (31) so angeordnet ist, daß die Kreuzkorrelations-Funktion (Φy) mit dem vorgegebenen Zielwert (Rs) in Übereinstimmung gebracht wird, und
daß der dritte Schaltkreis (32) so mit dem zweiten Schaltkreis (31) verbunden ist, daß der berechnete Voreilungs-/Nacheilungs-Korrekturkoeffizient (HOS) zur Bestimmung eines auszugebenden Zündzeitpunktwertes verwendet wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen siebenten Schaltkreis (5) zur Feststellung, ob der Motorzustand ein stationärer Zustand ist, wobei der vierte Schaltkreis (27) so mit dem siebenten Schaltkreis (5) verbunden ist, daß das periodische Pseudozufallssignal () überlagert wird, wenn der Motorzustand einen stationären Zustand eingenommen hat.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Pseudozufallssignal () ein M-Reihen-Folgesignal ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der fünfte Schaltkreis (29) die Kreuzkorrelations-Funktion gemäß der Gleichung berechnet, wobei y(t) die Funktion des Klopfpegel-Signals in Abhängigkeit von der Zeit t bezeichnet, wobei (α-t) die Funktion des M-Reihen-Folgesignals in Abhängigkeit von der Zeit t bezeichnet und wobei N · Δ eine Periode des M-Reihen-Folgesignals bezeichnet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Signalgenerator (24) und der vierte Schaltkreis (27) so angeordnet sind, daß das M-Reihen-Folgesignal (x(t)) dem Zündsignal (RB) überlagert wird und daher der Zündzeitpunkt (R) durch die Gleichung R = RB + x(t)dargestellt wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der sechste Schaltkreis (30) so mit dem zweiten Schaltkreis (31) verbunden ist, daß vom Voreilungs/Nacheilungs- Korrekturkoeffizienten (HOS) einen Nacheilungs/ Korrekturkoeffizient (TIK) subtrahiert wird, wenn der Wert der Kreuzkorrelations-Funktion (Φy) den vorgegebenen Zielwert (Rs) übersteigt, wobei der Korrekturkoeffizient (HOS) aus der Motordrehzahl (Ne) und aus der Motorlast (Qa) bestimmt wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schaltkreis (31) so mit dem sechsten Schaltkreis (30) verbunden ist, daß zum Voreilungs/Nacheilungs-Korrekturkoeffizienten (HOS) ein Voreilungs/Korrekturkoeffizient (SIN) addiert wird, wenn der Wert der Kreuzkorrelations-Funktion (Φy) unterhalb des vorgegebenen Zielwertes (Rs) liegt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Schaltkreis (32) den auszugebenden Zündzeitpunkt anhand der Gleichung R B = PADV + HOSberechnet.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Signalgenerator (24) und die Zündvorrichtung (25) so angeordnet sind, daß das Zündsignal (R) mit dem Wert RB ausgegeben wird, wenn der Motorzustand ein nichtstationärer Zustand ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das M-Reihen-Folgesignal () die Amplitude a, eine minimale Impulsbreite und eine Periode N aufweist, wobei N die Maximalfolge bezeichnet und den Wert 15 besitzt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Zielwert (Rs) ein Wert der Kreuzkorrelations-Funktion (Φy) ist, der einem Zündzeitpunktwinkel entspricht, der sich in der Umgebung der Klopfgrenze befindet.