DE4334864A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steue­ rung einer Brennkraftmaschine gemäß den Oberbegriffen der unabhängi­ gen Patentansprüche.

Aus der Veröffentlichung "Traction Control (ASR) Using Fuel In­ jection Suppression, SAE-Technical Paper Series 920 641, Seiten 35-42" ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei bei einem Wunsch zur Lei­ stungsänderung infolge auftretenden Schlupfes an den Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs einzelne Einspritzimpulse zur Regelung des Schlupfes auf einen vorbestimmten Wert ausgeblendet bzw. wieder zu­ geschaltet werden. Auf der Basis der Drehgeschwindigkeiten der ange­ triebenen Räder und der nicht angetriebenen Räder wird der aktuelle Schlupf der Antriebsräder bestimmt und, wenn dieser eine vorgegebene Schwelle überschreitet, wird ein Korrektursignal zum Steuergerät für die Motorleistung zur Steuerung des vom Motor abgegebenen Moments im Sinne einer Regelung des Schlupfes auf den Sollwert abgegeben. Beim bekannten System führt dieses Korrektursignal zur Auswahl einer Mo­ mentenreduzierstufe, welche die Anzahl der auszublendenden Zylinder gemäß einer vorgegebenen Tabelle bestimmt. Eine Erhöhung der Zahl der auszublendenden Zylinder bei einer entsprechenden Änderung des Korrektursignals führt zu einer Reduzierung des aktuell vom Motor abgegebenen Moments, während bei einer gegensinni­ gen Änderung des Korrektursignal bei Wiedereinschalten einzelner Zy­ linder eine Erhöhung des aktuell abgegebenen Moments resultiert. Ne­ ben der Unterdrückung von Einspritzimpulsen wird beim bekannten Sy­ stem eine Beeinflussung des Zündwinkels in Richtung spät vorgeschla­ gen. Eine geeignete Vorgehensweise zur Zündwinkelbeeinflussung, ins­ besondere in Kombination mit der Unterdrückung von Kraftstoffein­ spritzimpulsen, wird nicht beschrieben.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen zur Zündwinkelbeein­ flussung bei Systemen anzugeben, bei denen zur Steuerung des abzuge­ benden Moments Einspritzimpulse zu einem oder mehreren Zylindern ausgeblendet und gegebenenfalls wiedereingesetzt werden.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängi­ gen Patentansprüche gelöst.

Das Ausblenden bzw. Wiedereinsetzen einzelner Einspritzimpulse ist nicht nur in Verbindung mit einer Antriebsschlupfregelung bekannt. Einspritzimpulsausblendungen finden beispielsweise auch abhängig von der Lastvorgabe durch den Fahrer zur Leistungssteuerung der Brenn­ kraftmaschine, zur Kraftstoffersparnis und Schadstoffminderung An­ wendung (vgl. MTZ, Motortechnische Zeitschrift 54 (1993), Seite 240-246, "Zylinderabschaltung und Ausblenden einzelner Arbeitszy­ klen zur Kraftstoffersparnis und Schadstoffminderung"). Ferner wird die Ausblendung einzelner Einspritzimpulse zur Begrenzung der Motor­ drehzahl eingesetzt oder zum komfortablen Übergang in den Schubbe­ trieb bzw. vom Schubbetrieb in den befeuerten Motorbetrieb.

Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE-P 42 39 711.1 ist bekannt, auf der Basis des Lastsignals (Quo­ tient aus Luftdurchsatz und Drehzahl), der Motordrehzahl sowie der Zahl der aktuell ausgeblendeten Zylinder das vom Motor abgegebene Moment abzuschätzen und durch Vergleich mit dem Momentenwunsch des ASR-Systems die Zahl der auszublendenden Zylinder sowie den einzu­ stellenden Sollzündwinkel zur Realisierung des vorgegebenen Moments zu bestimmen.

Vorteile der Erfindung

Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise wird das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine bei Einspritzausblendung bzw. beim Wiederein­ setzen der ausgeblendeten Einspritzimpulse wesentlich verbessert.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, daß durch den gleichzeitig zur Einspritzausblendung vorgenommenen Eingriff in den Zündwinkel ein im wesentlichen kontinuierlicher Verlauf des Motordrehmoments ermög­ licht wird.

Besonders vorteilhaft ist, daß der Eingriff in den Zündwinkel und die Einspritzausblendung zueinander synchronisiert sind, d. h., daß eine Veränderung des Zündwinkels frühestens erst dann erfolgt, wenn der auszublendende bzw. der wiedereinsetzende Zylinder zur Zündung ansteht.

Dabei zeigt der Motordrehmomentenverlauf bei Änderung der Anzahl der ausgeblendeten Zylinder keinen oder nur einen kleinen Sprung, der außerdem in Richtung der durch die Änderung vorgegebenen Richtung geht.

Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise werden Über- bzw. Unter­ schwinger des Motormoments beim Wechsel der Reduzierstufe, d. h. bei Erhöhung bzw. Erniedrigung der Anzahl der ausgeblendeten Zylinder, wesentlich reduziert.

Dabei wird ein gutes und kontrolliertes dynamisches Verhalten bei gleichzeitigem Eingriff in die Kraftstoffzufuhr und in die Zündung, insbesondere beim ASR-Betrieb, aber auch in den anderen Anwendungs­ formen der Zylinderabschaltung erreicht.

Vorteilhaft wird die Synchronisation von Zündwinkeländerung und Ein­ spritzausblendung dann vorgenommen, wenn die Momentenänderung durch Ausblendung und durch Änderung des Zündwinkels in entgegengesetzter Richtung erfolgt, während auf die Synchronisation verzichtet wird, wenn die Momentenveränderung durch Ausblendung und durch Zündwinkel in dieselbe Richtung erfolgt.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den abhängigen Ansprüchen.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsformen näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 ein Übersichtsblockschaltbild eines Steuersystems für eine Brennkraftma­ schine, bei welcher die erfindungsgemäße Vorgehensweise Anwendung findet. In Fig. 2 ist ein Übersichtsflußdiagramm dargestellt als Beispiel für eine Realisierung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise als Rechenprogramm. Die Fig. 3 und 4 zeigen die erfindungsgemäße Vorgehensweise anhand von Zeitverläufen der Einspritzung und der Zündung bzw. des Motormoments.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

In Fig. 1 ist ein Motorsteuersystem 10 dargestellt, dem von einem ASR-Steuersystem über die Leitung 12 ein Drehmomentänderungswunsch zugeführt wird. Ferner ist das Steuersystem 10 über eine Eingangs­ leitung 14 mit einer Meßeinrichtung 16 zur Erfassung der Kurbelwel­ len- bzw. Nockenwellenstellung verbunden, über eine Eingangslei­ tung 18 mit einer den Luftdurchsatz durch die Brennkraftmaschine er­ mittelten Meßeinrichtung 20, über die Leitung 22 mit einer Meßein­ richtung für die Motordrehzahl 24 sowie über die Eingangsleitungen 26-29 mit Meßeinrichtungen 30-32 zur Erfassung weiterer Be­ triebsgrößen der Brennkraftmaschine und/oder des Fahrzeugs, welche zur Steuerung der Brennkraftmaschine verarbeitet werden. Die Aus­ gangsleitungen 34, 35, 36, 37 verbinden das Motorsteuersystem 10 mit Einspritzventilen 38, 39, 40 und 41 einer vierzylindrigen Brenn­ kraftmaschine 42, bei der je ein Einspritzventil einem Zylinder zu­ geordnet ist. Ferner sind Ausgangsleitungen 44, 45, 46 und 47 darge­ stellt, welche das Steuersystem 10 mit Einrichtungen 48, 49, 50 und 51 zur Bereitstellung des Zündfunkens der Brennkraftmaschine 42 ver­ binden.

Die Eingangsleitung 12 ist im Motorsteuersystem 10 auf ein Element 52 zur Bestimmung der Reduzierstufen und des Sollzündwinkels im ASR-Betrieb geführt. Die Eingangsleitung 18 wird ebenso wie die Ein­ gangsleitung 22 auf ein Element 58 zur Bestimmung des Lastsignals TL sowie auf ein Element 60 zur Bestimmung des Zündwinkels ZWKF ge­ führt. Die Ausgangsleitung 60 des Elements 58 führt auf ein Element 62 zur Bildung des Einspritzimpuls T1, dem ferner die Eingangslei­ tungen 26-28 zugeführt werden. Die Leitung 60 führt außerdem auf das Element 52. Die Ausgangsleitung 64 des Elements 62 führt auf ein Element 66 zur Ausgabe der gebildeten Einspritzimpulse. Dem Element 66 sind dabei die Eingangsleitungen 14 sowie die Leitung 68 zuge­ führt, welche Ausgangsleitung des Elements 52 ist. Die Ausgangslei­ tungen 34, 35, 36 und 37 verbinden das Element 66 mit den Einspritz­ ventilen. Dem Element 61 zur Bestimmung des Zündzeitpunkts sind in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Eingangsleitungen 26-28 sowie die Leitung 14 zugeführt. Die Ausgangsleitung 70 des Elements 60 führt auf ein Element 72 zur Ausgabe der bestimmten Zündwinkel. Diesem Element 72 sind die Eingangsleitung 14, die Leitung 68 sowie eine Leitung 74 vom Element 52 zugeführt. Die Ausgangsleitungen 44, 45, 46 und 47 verbinden das Element 72 mit den Einrichtungen zur Be­ reitstellung des Zündfunkens.

Von einem ASR-Steuersystem wird dem Steuersystem 10 über die Lei­ tung 12 ein Korrektursignal für das vom Motor abzugebende Moment übermittelt, dessen Größe ein Maß für die Änderung des Motormoments im Sinne einer Regelung des Radschlupfes, d. h. das vom Motor in die­ sem Betriebszustand abzugebende Sollmoment, repräsentiert. Die über die Leitung 12 übermittelte Größe wird dem Element 52 zugeführt. Dort wird, wie aus dem Stand der Technik bekannt, diese Größe mit dem vom Fahrer über die Drosselklappenstellung eingestellten aktuel­ len Motormoment, welches auf der Basis der Lastsignals TL, der Mo­ tordrehzahl, der Zahl der ausgeblendeten Zylinder und des aktuellen Zündwinkels bestimmt werden kann, in Beziehung gesetzt. Daraus wird zur Realisierung des Sollmoments unter Berücksichtigung des aktuel­ len Moments ein Ausblendmuster bestimmt, d. h. es werden die auszu­ blendenden Zylinder bestimmt. Ferner wird der bei zur Bereitstellung des Moment bei gegebener Ausblendstufe notwendige Zündwinkel ZWsoll bestimmt. Bezüglich der Wahl der Ausblend- oder Reduzierstufen kön­ nen verschiedene Muster vorgegeben werden. In einem bevorzugten Aus­ führungsbeispiel eines Vierzylinder-Motors werden auf diese Weise acht Reduzierstufen vorgegeben, wobei in einer ersten Reduzierstufe jede zweite Einspritzung in einem Zylinder ausgeblendet wird, in der zweiten Reduzierstufe jeder Einspritzimpuls für diesen Zylinder, in der dritten Reduzierstufe jeder Einspritzimpuls für diesen Zylinder und jeder zweite Einspritzimpuls eines weiteren Zylinders und so weiter. Dadurch kann das Motormoment in acht Schritten verändert werden. In anderen Ausführungsbeispielen kann es vorteilhaft sein, die Auflösung der Reduzierstufen zu verringern, beispielweise auf vier Stufen, oder zu erhöhen, beispielsweise auf zwölf Stufen, indem in einer ersten Stufe nur jeder dritte Einspritzimpuls eines Zylin­ ders ausgeblendet wird.

Das Einspritzimpulssignal wird in der bekannten Weise auf der Basis des Betriebszustandes der durch die Meßsignalwerte des Luftdurchsat­ zes der Brennkraftmaschine und der Motordrehzahl, welche über die Leitungen 18 und 22 dem Steuersystem 10 zugeführt werden, bestimmt. Dies geschieht im Element 58, in welchem auf der Basis der bekannten Kennfelder abhängig von Drehzahl und Luftmassen- bzw. -mengen- oder Saugrohrdrucksignal ein Lastsignal TL kurbelwellensynchron ausgele­ sen wird, welches über die Leitung 60 an das Korrekturelement 62 und das Element 52 abgegeben wird. Dort wird in Abhängigkeit der über die Leitungen 26-28 zugeführten Betriebsgrößen das Lastsignal kor­ rigiert, vorzugsweise auf der Basis einer Lambda-Regelung in Abhän­ gigkeit der Abgaszusammensetzung, batteriespannungsabhängig etc., und über die Leitung 64 der Einspritzimpuls T1 abgegeben. Der be­ schriebene Berechnungsvorgang erfolgt kurbelwellensynchron zu be­ stimmten Winkeln für je einen Zylinder, was durch die Zuführung der Eingangsleitung 14 zu den Elementen 58 und 62 symbolisiert ist. Im vorliegenden System wird der Kraftstoff vorgelagert, d. h., der Einspritzvorgang findet zeitlich vor dem Ansaugvorgang des jeweili­ gen Zylinders statt. Diese Vorlagerung ist dabei last- und drehzahl­ abhängig, d. h., beispielsweise wird bei hohen Drehzahlen der Kraft­ stoff für einen Zylinder bereits dann eingespritzt, wenn einer der vorigen Zylinder ansaugt.

Dem Element 66 wird über die Leitung 68 von der Stufe 52 Information zugeführt, welcher bzw. welche Zylinder wie oft auszublenden sind. Der für diesen bzw. diese Zylinder gebildete Einspritzimpuls, der dem Element 66 über die Leitung 64 zugeführt wird, wird dann nicht an das entsprechende Einspritzventil abgegeben. Zur Realisierung dieser Funktion wird dem Element 66 neben der Leitung 68 die Lei­ tung 14 vom Kurbel- bzw. Nockenwellengeber zugeführt.

Wechsel der Ausblendstufe, d. h., wenn weitere Zylinder ausgeblendet werden bzw. wenn in ausgeblendete Zylinder wieder eingespritzt wer­ den soll, führen zu sprungförmigen Änderungen des vom Motor abgege­ benen Drehmoments.

Da durch Einspritzausblendung lediglich eine stufenförmige Momenten­ änderung vorgenommen werden kann, wird zur Verbesserung der Funk­ tionsweise der Anordnung, insbesondere bei Wechsel der Ausblendstu­ fen sowie zur kontinuierlichen Einstellung des Motormoments im sta­ tionären Fall, gleichzeitig zur Einspritzausblendung ein Eingriff in die Zündung vornommen.

Wie bekannt, wird bei Motorsteuersystemen der Zündwinkel bzw. Zünd­ zeitpunkt ebenfalls in Abhängigkeit des Luftdurchsatzes und der Mo­ tordrehzahl aus einem Kennfeld ermittelt. Dies erfolgt gemäß Fig. 1 im Element 61, dem die Leitungen 18 und 22 und somit die relevanten Betriebsgrößen zugeführt werden. Ausgelesen wird aus dem Element 61 über die Leitung 70 der sogenannte Kennfeldzündwinkel ZWKF, welcher bei den bekannten Motorsteuersystemen gegebenenfalls entsprechend der Motortemperatur etc. korrigiert wird. Der so bestimmte Zündzeit­ punkt wird durch Ansteuerung der Zündspulen der Zündfunken für den jeweils nächsten, zündenden Zylinder erzeugt. Da dieser Vorgang ebenfalls kurbelwellensynchron vorgeht, wird dem Element 61 die Leitung 14 zugeführt.

Zur Verbesserung der Funktionsweise des dargestellten Systems mit Einspritzausblendungen wird im stationären Fall zur Bereitstellung des vorgegebenen Moments in Ergänzung zur Ausblendung bzw. zur Wie­ dereinsetzung und gleichzeitig zu dieser der Zündzeitpunkt bei gege­ bener Ausblendstufe nach spät (Momentenreduktion) bzw. nach früh (Momentenerhöhung) verschoben. Ein entsprechendes Zündwinkelsignal ZWsoll wird von der Einheit 52 über die Leitung 74 an das Element 72 gegeben, in welchem abhängig vom Kurbelwellen- bzw. Nockenwellensi­ gnal die Ansteuersignale für die Zündspulen gebildet werden. In ASR-Betriebszustand wird der Zündwinkel ZWsoll anstelle des Kenn­ feldzündwinkels ZWKF realisiert. Durch Eingriff in den Zündwinkel kann somit bei einer bestehenden Reduzierstufe im stationären Be­ trieb eine kontinuierliche Momentenänderung erreicht werden, so daß durch gemeinsamen Eingriff das vorgegebene Moment im stationären Fall kontinuierlich eingestellt wird.

Beim Wechsel der Ausblendstufe, d. h. bei Zuschalten eines ausge­ blendeten Zylinders oder bei Abschalten eines bisher befeuerten Zy­ linders, ändert sich das vom Motor abgegebene Moment sprungförmig. Da in der Regel ein Moment einzustellen ist, welches z. B. kleiner als das in der alten Reduzierstufe dargestellte Moment, jedoch grö­ ßer als das in der neuen erzeugte, muß der Zündwinkeleingriff dies ausgleichen. Der Zündwinkel wird also ebenfalls verstellt werden, z. B. in Richtung früh, d. h. momentensteigernd.

In Verbindung mit der vorstehend geschilderten Vorlagerung des Kraftstoffes tritt dabei folgendes Problem auf: Wenn beispielsweise bei der oben dargestellten Erhöhung der Ausblendstufe, d. h. bei ei­ ner weiteren Reduzierung des Motormoments, die Befehle für die Aus­ blendung eines weiteren Zylinders sowie für die Änderung der Zünd­ winkelverstellung gleichzeitig vorliegen, kann die Zylinderaus­ infolge der Verzögerung durch die Vorlagerung und der Saug- bzw. Kompressionsphase der Zylinder beim Vierzylindermotor erst minde­ stens zwei Zündungen später erfolgen. Da inzwischen jedoch das Mo­ tormoment durch die Zündwinkelverstellung nach früh erhöht wurde, entsteht ein Überschwingen des Motormoments. Dies beeinträchtigt das Fahrverhalten. Da die Vorlagerung des Kraftstoffs last- und dreh­ zahlabhängig ist und infolge des festen Ausblendmusters nicht jeder Zylinder, der als nächster eingespritzt wird, ausgeblendet wird, kann dieses Überschwingen des Moments sehr groß sein und kurzfristig zu Beschleunigungen führen. Ein ähnliches Verhalten tritt bei der Reduzierung der Ausblendstufe, d. h. bei Zuschalten eines ausgeblen­ deten Zylinders und der Verstellung des Zündwinkels nach spät, ein unkontrolliertes Unterschwingen des Moments auf.

Gemäß der erfindungsgemäßen Vorgehensweise wird deshalb die Zylin­ derausblendung und die Zündwinkelverstellung synchronisiert, so daß die Zündwinkelverstellung erst dann erfolgt, wenn der entsprechende Zylinder erstmalig ausgeblendet bzw. ein ausgeblendete Zylinder erstmalig wieder eingesetzt wird. Es wird also derart vorgegangen, daß immer dann, wenn ein Zylinder erstmalig seine Aktivität ändert (von Befeuerung in die Ausblendung oder von der Ausblendung in die Befeuerung), der dazugehörige Zündwinkel ab diesem Zylinder verän­ dert wird. Dagegen ist keine derartige Synchronisation notwendig, wenn die Ausblendstufe unverändert bleibt. Dann kann der Zündwinkel jederzeit verstellt werden. Durch die Synchronisation entstehen im dynamischen Fall nur noch eine kleine kontrollierte Unter- bzw. Überschwinger. Durch die Synchronisation wird ferner erreicht, daß die verbleibenden Unter- bzw. Überschwinger in die gleiche Richtung wie die gewünschte Momentenveränderung geht, da die Änderung der Re­ duzierstufe über den Zündwinkeleingriff dominiert. Eine Synchronisa­ tion ist auch dann nicht notwendig, wenn beide Eingriffe (Verände­ rung der Ausblendstufe, Zündwinkelverstellung) zur Momentenverände­ rung in die gleiche Richtung gehen. Dies ist z. B. dann der Fall, wenn eine größere Ausblendstufe und eine Zündwinkelverstellung nach spät infolge des Momentenreduzierwunsches des ASR-Systems gewünscht ist. Die beiden Eingriffe brauchen dann nicht synchronisiert werden, der Zündwinkeleingriff kann sofort beginnen.

Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm zur Darstellung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise als Rechenprogramm eines Mikrorechners, welcher die in Fig. 1 dargestellten Elemente enthält. Nach Start des in Fig. 2 dargestellten Programmteils wird in einem ersten Schritt 100 der über die Leitung 12 oder ein entsprechendes Bussystem zugeführte Be­ fehl zur Momentenänderung von einem ASR-System eingelesen, welcher einen Sollwert für das vom Motor abzugebende Drehmoment oder einen Sollwert für die einzustellende Motorlast repräsentiert. Daraufhin wird im Schritt 102 in Abhängigkeit dieses Sollwert und des vom Fah­ rer eingestellten Istwerts (für das Motormoment oder die Motorlast) die auszublendenden Zylinder bestimmt, d. h. die Reduzier- oder Aus­ blendstufe und gleichzeitig der Zündwinkelsollwert ZWsoll ermittelt. Dies erfolgt in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dadurch, daß in Abhängigkeit der Soll- Istwertdifferenz eine vorgegebene Aus­ blendstufe aus einer Tabelle ausgelesen wird, welche am nächsten zur vorgegebenen Momentenänderung liegt und ein Zündwinkelsollwert aus einer Tabelle festgestellt wird, welcher die verbleibende Differenz ausgleicht. Dabei können Zündwinkeleingriff und Einspritzausblendung zur Momentenänderung in die gleiche oder in die entgegengesetzte Richtung erfolgen. Der Zündwinkeleingriff ist ferner durch die Klopfgrenzen begrenzt. Eine andere Strategie mit vorteilhafter Wir­ kung zur Bestimmung von Einspritz- und Zündungseingriff besteht dar­ in, daß die vorhandene Momentendifferenz vom Einspritzeingriff immer überkompensiert wird, d. h. bei einer Momentenerhöhung eine Aus­ blendstufe ausgegeben wird, bei der der Motor ein größeres Moment abgibt, bei einer Momentenreduzierung eine Ausblendstufe ausgegeben wird, bei der der Motor ein kleineres Moment abgibt. Die Differenz wird dann durch die Zündwinkelverstellung ausgeglichen. Dabei sind die Wirkungen von Einspritz- und Zündungseingriff immer entgegenge­ setzt. Kann der Zündwinkeleingriff das vorgegebene Moment nicht vollständig bereitstellen, ist die Momentenänderung immer auf der richtigen Seite, d. h. bei Reduzierung ist das abgegebene Moment et­ was kleiner als vorgegeben, bei Erhöhung etwas größer. Liegt kein Befehl vor, so ist der Sollwert auf einen Wert gesetzt, der im Normalbetrieb nicht erreicht werden kann, so daß immer alle Zylinder befeuert werden, der Zündwinkel gemäß der gegebenenfalls korrigier­ ten Kennfeldzündwinkel bestimmt wird.

Die ermittelte Ausblendstufe wird gemäß Schritt 104 ausgegeben und bei der Einspritzung vorzugsweise durch logische Verknüpfung (z. B. als logische Und-Verknüpfung, so daß der Einspritzimpuls dann durch­ gelassen wird, wenn die Ausblendstufe eine Eins enthält, d. h. der entsprechende Zylinder befeuert werden soll, dagegen nicht durchge­ lassen wird, wenn die Ausblendstufe für den entsprechenden Zylinder eine Null enthält) realisiert. Auf diese Weise wird Kraftstoff für einen Zylinder eingespritzt, für den zu Ausblendung vorgesehen jedoch nicht. Dies kann in Folge der Vorlagerung des Kraftstoffs frühestens ein Zylinder sein, der z. B. zwei Zündungen später als der Ausgabe­ zeitpunkt der Ausblendstufe Kraftstoff ansaugt.

Im auf den Schritt 104 folgenden Abfrageschritt 106 wird überprüft, ob eine Ausblendstufenänderung stattgefunden hat, d. h., ob ein bis­ her befeuerter Zylinder ausgeblendet oder ein bisher ausgeblendeter befeuert wird. Ist dies nicht der Fall, so wird gemäß Schritt 108 der bestimmte Zündwinkelsollwert ZW Soll sofort für den nächsten zu zündenden Zylinder ausgegeben. Fand eine Ausblendstufenänderung statt, so wird gemäß Schritt 110 auf der Basis der neuen Ausblend­ stufe der Zylinder bezeichnet, welcher als nächster seine Aktivität ändert, d. h. vom befeuerten in den ausgeblendeten oder vom ausge­ blendeten in den befeuerten Zustand übergeht. Daraufhin wird gemäß Schritt 112 die Ausgabe des neu ermittelten Zündwinkelsollwertes so lange verzögert, bis der in Schritt 110 bezeichnete Zylinder gezün­ det wird. Ab diesem Zylinder und den nachfolgenden wird der neue Zündwinkelsollwert ausgegeben, bis zu diesem bezeichneten Zylinder wird noch mit dem vorigen, "alten" Zündwinkelsollwert gearbeitet. Nach den Schritten 112 bzw. 108 wird der Programmteil beendet und zu gegebener Zeit wiederholt. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Zündwinkeländerung erst für alle nach dem bezeichneten Zylinder zün­ denden Zylinder durchgeführt werden, während für den bezeichnet noch der alte Sollwert verwendet wird.

Ferner ist in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel eine Synchro­ nisation von Zündungseingriff und Ausblendung dann nicht vorgesehen, wenn beide Eingriffe das Moment in die gleiche Richtung ändern. Dies bedeutet, daß zwischen Schritt 106 und 110 eine Abfrage einzufügen ist, die feststellt, ob Zündwinkeländerung und Ausblendstufenände­ rung eine Momentenänderung in die gleiche Richtung zur Folge haben. Ist dies der Fall, wird Schritt 108 durchgeführt, ist dies nicht der Fall Schritt 110.

Die beschriebene Vorgehensweise wird anhand Fig. 3 und 4 verdeut­ licht. Dabei zeigt Fig. 3a beispielhaft die Nummer des ansaugenden Zylinders über der Zeit, während in Fig. 3b Ausblendstufen darge­ stellt sind. Dabei bedeutet 1, daß der jeweilige darüberstehende Zy­ linder befeuert wird, die 0, daß er ausgeblendet ist.

Fig. 3c zeigt den zeitlichen Verlauf des Zündwinkelsollwertes ZWsoll, während in Fig. 3d der zeitliche Verlauf des vom übermit­ telten Momentensollwerts dargestellt ist.

Dabei sei von folgender Situation ausgegangen. Das Fahrzeug wird be­ schleunigt, wobei der Radschlupf über seinen Grenzwert steigt, so daß eine Momentenreduzierung auf dem beispielhaft in Fig. 3d dar­ gestellten Wert M2 vorgegeben wird. Dieser Vorgabewert wurde vom Mikrorechner in eine Reduzierstufe 1, in der der Zylinder 2 ausge­ blendet wird, sowie in einen Sollzündwinkel ZWsoll1 umgesetzt (vgl. Fig. 3c). Entsprechend der Reihenfolge der Zylinder werden Ein­ spritzimpulse an die Zylinder 1, 3 und 4 abgegeben, während der Ein­ spritzimpuls für den Zylinder 2 ausgeblendet wird. Zum Zeitpunkt T1, welcher innerhalb dieser oben beschriebenen ersten Nockenwellenum­ drehung liegt, wird durch eine Stelle niedriger Reibung der Schlupf des Antriebsrads erhöht, so daß eine weitere Reduzierung des Motor­ moments auf einen Wert M1 gewünscht wird. Der Mikrorechner rechnet zum Zeitpunkt T1 somit diesen Momentenwunsch in eine Reduzierstufe 2 um und ordnet dieser einen Zündwinkelsollwert ZWsoll2 zu, um das ge­ wünschte Motormoment M1 zu realisieren. Dabei wirkt die momentenre­ duzierende Änderung der Reduzierstufe und die momentenerhöhende Än­ derung des Zündwinkels einander entgegen, wobei in der Summe das Mo­ tormoment M1 dargestellt wird. Daher wird aus den obengenannten Gründen die Realisierung des Zündwinkelsollwertes ZWsoll2, welche zum Zeitpunkt T1 somit zum Zylinder 3 während der ersten Umdrehung hatte stattfinden können, verzögert. Dies deshalb, weil die neu er­ mittelte Reduzierstufe 2, bei der der Zylinder 4 ausgeblendet wird, infolge der Vorlagerung des Kraftstoffs erst bei der nächsten Um­ drehung zum Tragen kommt. Daher würde die Zündwinkelveränderung zum Zeitpunkt T1 zu einer ungewollten Momentenerhöhung führen. Die Zündwinkeländerung findet gemäß der erfindungsgemäßen Vorgehensweise erst zum Zeitpunkt T3 statt, wenn der neu ausgeblendete Zylinder 4, d. h. der Zylinder, der seine Aktivität geändert hat, gezündet wer­ den sollte. Zu diesem Zeitpunkt wird der Zündwinkelsollwert auf den Wert ZW Soll 2, welcher zur Realisierung des Momentes M1 der Redu­ zierstufe 2 entspricht, ausgegeben und für die nachfolgende Umdre­ hung beibehalten. Zum Zeitpunkt T2 sei infolge der Momentenreduzie­ rung oder infolge einer anderen Straßenbeschaffenheit eine Momenten­ erhöhung auf den Wert M3 zur Schlupfregelung nötig. Ein entsprechen­ der Vorgabewert wird vom ASR-System geliefert. Daraufhin berechnet der Mikrorechner die zur Realisierung des Moments M3 geeignete Redu­ zierstufe 1 sowie einen Sollzündwinkel ZWsoll3. Wie bei der Momen­ tenreduzierung könnte dieser Sollzündwinkel bereits zum Zeitpunkt T2 realisiert werden. Da infolge der Kraftstoffvorlagerung der Zylin­ der 4 jedoch nach dem Zeitpunkt T2 ausgeblendet bleibt und erst bei der nächsten Umdrehung wiedereingesetzt wird, wird die Zündwinkelän­ derung verzögert. Eine Zündwinkeländerung zum Zeitpunkt T2 hätte ei­ ne ungewollte Momentenreduzierung zum Zeitpunkt T2 zur Folge, welche zu vermeiden ist. Eine Zündwinkeländerung vom Wert ZWsoll2 auf den Wert ZWsoll3 findet demnach erst zum Zeitpunkt T4 statt, dann näm­ lich, wenn der seine Aktivität ändernde Zylinder 4 gezündet werden soll. Nach Abschluß des ASR-Eingriffs wird der Vorgabewert auf einen Wert gesetzt, der größer ist als alle vom Fahrer vorgegebenen Momen­ te, wobei alle Zylinder befeuert werden und der Zündwinkel auf den Kennfeldzündwinkel zurückgeführt wird.

In Fig. 4 wurde eine andere Darstellung der Wirkungsweise der er­ findungsgemäßen Vorgehensweise gewählt. Dabei zeigt Fig. 4a den Zeitverlauf des indizierten Motormoments Mi, d. h. des durch Ver­ brennung erzeugten Motormoments ohne Verlustmomente bei ständigem Wechsel der Reduzierstufe in momentenreduzierender Weise, während in Fig. 4b das indizierte Motormoment unter ständigem Wechsel der Re­ duzierstufe in momentenerhöhendem Sinne dargestellt ist.

Dabei stellt die strichlierte Linie den Momentenverlauf bei aus­ schließlichem Einspritzeingriff dar, die durchgezogene Linie den Mo­ mentenverlauf gemäß erfindungsgemäßer Vorgehensweise, während die strichpunktierte Linie den Momentenverlauf bei nicht synchronisier­ tem Zündungs- und Einspritzeingriff darstellt. Die Momentenvorgabe des ASR-Systems führt gemäß Fig. 4a zu einer Momentenreduzierung, welche durch eine Abfolge verschiedener Reduzierstufen realisiert wird. Bei ausschließlichem Einspritzeingriff führt dies zu einem sprungförmigen Verlauf des Moments. Bei gleichzeitigem Einspritz- und Zündeingriff ohne Synchronisation wird das indizierte Motormo­ ment gemäß der vorgegebenen Geraden kontinuierlich verstellt, wobei bis zum Zeitpunkt T1 der Zündwinkeleingriff ausreicht, dann eine Re­ duzierstufenänderung vorgenommen wird und parallel dazu eine Früh­ ziehung des Zündwinkels in momentenerhöhendem Sinn erfolgt. Dies führt zu der strichpunktiert dargestellten Momentenerhöhung ab dem Zeitpunkt T1 und somit zu einem ungewollten Betriebsverhalten. Ent­ sprechende Nachteile entstehen zu den Zeitpunkten T2 und T3. Gemäß der erfindungsgemäßen Vorgehensweise (durchgezogene Linie), durch die ein synchronisierter Eingriff in Einspritzung und Zündwinkel er­ folgt, wird bei der Änderung der Reduzierstufe zum Zeitpunkt T1 der bisherige Zündwinkel beibehalten, so daß eine Momentenerniedrigung entsteht. Der Zündwinkel wird dann Richtung früh verstellt, wenn der seine Aktivität ändernde Zylinder gezündet werden soll. Dies führt zu einer leichten Momentenerhöhung, bis das vorgegebene Moment zum Zeitpunkt T1′ erreicht ist. Es zeigt sich, daß ein wesentlich klei­ nerer Momentensprung, der außerdem in die richtige Richtung führt, die Folge ist. Entsprechende Wirkung zeigt die erfindungsgemäße Vor­ gehensweise zum Zeitpunkt T2 und T3.

In analoger Weise zeigt sich das Momentenverhalten bei einer Erhö­ hung des Motormoments (Fig. 4b), wobei in diesem Fall die erfin­ dungsgemäße Vorgehensweise (durchgezogene Linie) zu der gewünschten Momentenerhöhung ab den Zeitpunkten T1, T2 bzw. T3 führt, während bei nicht synchronisiertem Eingriff eine der Vorgaberichtung entge­ gengesetzte Momentenänderung auftritt (strichpunktierte Linie). Neben der dargestellten Ausführungsform in Verbindung mit einem ASR-System findet die erfindungsgemäße Vorgehensweise überall da An­ wendung, wo die Motorleistung durch Ausblenden einzelner Zylinder eingestellt wird, beispielsweise wenn vom Fahrer über die Stellung des Fahrpedals eine abzugebende Leistung eingestellt wird und diese bei vorgegebener Lufteinstellung durch mit steigender Leistung zu­ nehmender Zuschaltung abgeschalteter Zylinder eingestellt wird. Die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise führt auch bei diesen Steuersystemen zu den angegebenen Vorteilen.

Die erfindungsgemäße Vorgehensweise wird vorteilhaft bei Brennkraft­ maschine mit beliebiger Zylinderzahl angewendet.

Neben der dargestellten Vorgabe eines Drehmomentensollwerts ist in anderen Ausführungsbeispielen die Vorgabe eines Drehzahlsollwerts, Leistungssollwerts, Lastsollwerts etc. vorteilhaft, der mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorgehensweise durch Ausblendung und Wieder­ einsetzung einzelner Zylinder und synchronisierten Zündungseingriff eingestellt wird.

Claims (10)

1. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine,

• - wobei wenigstens Kraftstoffzumessung und Zündwinkels beeinflußt werden,
• - wobei ein Sollwert für eine Betriebsgröße der Brennkraftmaschine vorgegeben wird,
• - dieser Sollwert durch Ausblenden bzw. Wiedereinsetzen wenigstens eines Zylinders sowie durch Zündwinkeleingriff eingestellt wird,
  dadurch gekennzeichnet, daß
• - eine Zündwinkelverstellung zu einer Einstellung des Sollwerts syn­ chron zum Ausblenden bzw. Wiedereinsetzen des wenigstens einen Zy­ linders erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Soll­ wert ein Sollwert für das Motormoment ist und durch Einspritzaus­ blendung durch Ermittlung von Ausblend- bzw. Reduzierstufen und durch gleichzeitige Zündwinkelverstellung eingestellt wird, wobei bei stationärem Betrieb eine kontinuierliche Einstellung des Moments durch den gleichzeitigen Zündwinkeleingriff erfolgt.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Zündwinkelverstellung erst für den oder den darauffolgenden Zylinder erfolgt, der als nächster seine Aktivität von Ausblendung in Wiedereinsetzen oder umgekehrt ändert.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Synchronisation von Einspritz- und Zündwinkel­ eingriff nur dann erfolgt, wenn die Änderung des Moments durch Ein­ spritzeingriff der Momentenänderung durch den Zündwinkeleingriff entgegensteht.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Synchronisation der beiden Eingriffe dann er­ folgt, wenn sich die Ausblend- bzw. Reduzierstufe ändert.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei sich nicht verändernder Reduzierstufe, oder wenn Zündwinkel- und Einspritzeingriff jeweils eine Momentenverän­ derung in die gleiche Richtung bewirken, die Zündwinkelverstellung sofort für den nächsten Zylinder wirksam wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Sollwert durch gemeinsame Bestimmung der Aus­ blend- bzw. Reduzierstufe und des Zündwinkelsollwertes unter Berück­ sichtigung eines einen Momentenistwert repräsentierten Werts einge­ stellt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Reduzierstufen fest vorgegeben sind und inner­ halb einer Reduzierstufe das Motormoment durch Zündwinkeleingriff kontinuierlich einstellbar ist.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Sollwert im Sinne einer Regelung des Schlupfes der Antriebsräder einer Drehzahlbegrenzung oder abhängig von der Lastvorgabe durch den Fahrer auf einen vorgegebenen Sollwert erzeugt wird.

10. Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine,

• - mit Mitteln zur Beeinflussung der Kraftstoffzumessung
• - und Mitteln zur Beeinflussung des Zündwinkels,
• - mit Mittel, welche einen Sollwert vorgeben für eine Betriebsgröße der Brennkraftmaschine,
• - und die diesen Sollwert durch Ausblenden und Wiedereinsetzen we­ nigstens eines Zylinders und Zündwinkeleingriff einstellen, dadurch gekennzeichnet, daß
• - Mittel vorgesehen sind, welche den Zündwinkeleingriff und die Ein­ spritzausblendung synchronisieren.