DE4335605C2 - Zündzeitpunktsteuervorrichtung für Brennkraftmaschinen mit innerer Verbrennung - Google Patents

Zündzeitpunktsteuervorrichtung für Brennkraftmaschinen mit innerer Verbrennung

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündzeitpunktsteuervorrichtung für Brennkraftmaschinen mit innerer Verbrennung (nachstehend kurzgefaßt als "Motor" oder Verbrennungsmotor bezeichnet), und insbesondere eine Zündzeitpunktsteuervorrichtung für einen Motor, der mit einer Mischung von Brennstoffen betrieben werden kann, die unterschiedliche Oktanwerte aufweisen.
Bekanntlicherweise führt ein Vorstellen eines Motorzündzeitpunktes in einem Bereich hoher Belastung im allgemeinen zur Erzeugung eines anomalen Stampf- oder Rüttelgeräusches in dem Motor, also zu einem Klopfen des Motors. Bei intensivem Klopfen erzeugt der Motor unangenehme Geräusche, und der Bereich eines Zylinders wird in heftige Schwingungen versetzt, was zu einer lokalen Erzeugung einer abnorm hohen Temperatur in dem Zylinder führt. Hierdurch kann der Motor beschädigt werden.
Allerdings kann der Zündzeitpunkt bis zu dem Zündzeitpunkt vorgestellt werden, der die Erzeugung des besten Drehmoments sicherstellt (MBT: minimum spark advance for best torque - minimale Zündvorstellung für das beste Drehmoment), ohne daß ein Klopfen erzeugt wird, abhängig von dem Betriebsbereich oder der Umgebung des Motors oder den Eigenschaften eines Brennstoffs. Daher wurde eine Zündzeitpunktsteuervorrichtung für einen Motor vorgeschlagen, die so ausgelegt ist, daß sie einen optimalen Motorbetriebswirkungsgrad zur Verfügung stellt sowie die Steuerung des Klopfens auf einen vorbestimmten Pegel oder darunter.
Eine derartige konventionelle Zündzeitpunktsteuervorrichtung für einen Motor stellt Klopfen des Motors mit Hilfe eines Klopfsensors fest, der auf geeignete Weise am Motor angebracht ist, und verzögert den Zündzeitpunkt gegenüber dem grundlegenden oder Basiszündzeitpunkt um einen vorbestimmten Zeitraum, um ein Klopfen zu begrenzen, wenn Klopfen auftritt, und stellt den Zündzeitpunkt auf den Basiszündzeitpunkt zurück, wenn kein Klopfen erzeugt wird.
Da allerdings bei einer derartigen konventionellen Zündzeitpunktsteuervorrichtung für einen Motor der Bezugszündzeitpunkt nur für einen vorbestimmten Brennstoff eingestellt wird, beispielsweise nur für Normalbenzin, muß dann, wenn eine Mischung mit einem anderen Brennstoff vorgesehen ist, beispielsweise mit Superbenzin, oder wenn Normalbenzin durch Superbenzin ersetzt wird, der Basiszündzeitpunkt auf den optimalen Zündzeitpunkt für den benutzten Brennstoff eingestellt werden, um die Ausgangsleistung des Motors zu verbessern.
Insbesondere wenn eine Mischung aus Normalbenzin und Superbenzin verwendet wird, so liegt der Klopfbegrenzungspunkt entprechend einem Mischungsverhältnis des Brennstoffs zwischen dem Klopfbegrenzungspunkt für Normalbenzin und dem Klopfbegrenzungspunkt für Superbenzin (der gegenüber dem Klopfbegrenzungspunkt für Normalbenzin vorgestellt ist), und die Zündvorstellungsbegrenzung variiert entsprechend dem Mischungsverhältnis des Brennstoffs. Daher ist die Einstellung des Basiszündzeitpunktes schwierig.
Selbst wenn der Basiszündzeitpunkt auf den Klopfbegrenzungspunkt eingestellt wurde, ist es sehr schwierig, das Auftreten eines Klopfens des Motors zu vermeiden, da sich der Klopfbegrenzungspunkt in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen (beispielsweise Temperatur oder Feuchte) während des Betriebs des Motors ändert, oder entsprechend dem Betriebszustand (beispielsweise einem Übergangsbetriebsbereich, etwa beim Beschleunigungsvorgang). Insbesondere tritt leicht ein Klopfen in dem Übergangsbetriebsbereich des Motors auf, beispielsweise in einem Beschleunigungsbetrieb des Motors.
Daher wurde beispielsweise in den japanischen offengelegten Patenten Nr. SHO 60-104777 und HEI 2-238173 eine Zündzeitpunktsteuervorrichtung für einen Motor beschrieben, welche die Schwierigkeiten ausschalten kann, die bei der voranstehend beschriebenen konventionellen Zündzeitpunktsteuervorrichtung auftreten.
Diese Zündzeitpunktsteuervorrichtung für einen Motor enthält in ihrem Speicher einen ersten und einen zweiten Bezugszündzeitpunkt, der dem einen beziehungsweise anderen Brennstoff mit unterschiedlichen Oktanwerten entspricht, ändert den Basiszündzeitpunkt für die Brennstoffmischung zwischen diesen beiden Bezugszündzeitpunkten entsprechend dem Mischungsverhältnis des Brennstoffs, und verzögert den auf diese Weise erhaltenen Basiszündzeitpunkt auf der Grundlage des erfaßten Klopfpegels.
Wenn man annimmt, daß der erste Bezugszündzeitpunkt für Superbenzin und der zweite Bezugszeitpunkt für Normalbenzin ist, so kann bei Verwendung einer Brennstoffmischung aus Superbenzin und Normalbenzin der Basiszündzeitpunkt für den Motor automatisch auf den optimalen Zündzeitpunkt eingestellt werden. Darüber hinaus kann der Zündzeitpunkt sofort entsprechend schnellen Änderungen in dem Übergangsbetriebsbereich des Motors oder von Umgebungsbedingungen verzögert werden.
Allerdings kann in der voranstehend beschriebenen Zündzeitpunktsteuervorrichtung für einen Motor, die in den japanischen offengelegten Patenten Nr. SHO 60-104777 und HEI 2-238173 beschrieben wurde, selbst dann, wenn kein Klopfen erzeugt wird, der Klopfsensor zur Erfassung des Klopfens in einen Klopferfassungszustand versetzt werden, nämlich einen Zustand, in welchem er fehlerhaft ein Klopfen feststellt, und zwar infolge eines Kontaktausfalls des Sensors, einer Überlagerung elektrischen Rauschens von einem Kabelbaum oder einer Überlagerung mechanischer Geräusche des Motors, beispielsweise Aufsetzgeräusche eines Einlaß- oder Auslaßventils, wodurch der Zündzeitpunkt auf den maximalen Zündverzögerungspunkt verzögert wird. Demzufolge wird das Motordrehmoment verringert, und der optimale Betriebswirkungsgrad kann nicht sichergestellt werden. Darüber hinaus verzögert eine fehlerhafte Ermittlung des Klopfens den Basiszündzeitpunkt, wodurch die voranstehend beschriebenen Schwierigkeiten noch deutlicher hervortreten.
Aus der DE 40 16 127 A1 ist eine Zündzeitpunktsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor bekannt, welche einen Klopfsensor aufweist, eine an diesen angeschlossene Klopfbestimmungseinrichtung zur Ausgabe eines Klopfbestimmungssignals, welches anzeigt, ob Klopfen auftritt oder nicht, eine erste Bestimmungseinrichtung, um auf der Grundlage eines Ausgangssignals der Klopfbestimmungs- Einrichtung ein Ausmaß einer Verzögerungskorrektur zu bestimmen, um welches ein Zündzeitpunkt verzögert werden soll, wenn ein Klopfen auftritt, und vorgestellt werden soll, wenn kein Klopfen auftritt, mit Speichereinrichtungen zum Speichern von Daten, die sich auf einen ersten bzw. zweiten Bezugszündpunkt entsprechend unterschiedlicher Brennstoffeigenschaften beziehen, und entsprechend Betriebszuständen des Motors eingestellt werden, einer zweiten Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung einer Änderungsgröße zum Ändern eines Basiszündzeitpunktes zwischen dem ersten und zweiten Bezugszündzeitpunkt auf der Grundlage eines der Ausgangssignale der Klopfbestimmungs-Einrichtung und der ersten Bestimmungseinrichtung, und mit Zündzeitpunktbestimmungs-Einrichtungen zur Bestimmung des Basiszündzeitpunktes auf der Grundlage eines Ausgangssignals der zweiten Bestimmungseinrichtung, und zur Bestimmung des Zündzeitpunktes des Motors auf der Grundlage des auf diese Weise bestimmten Basiszündzeitpunktes und des Ausgangssignals der ersten Bestimmungseinrichtung.
Aus der DE 39 07 850 A1 ist eine Klopfregelung von Brennkraftmaschinen bekannt, wobei die Rückstellgeschwindigkeit des Zündzeitpunkts, mit welcher durch eine erste Bestimmungseinrichtung eine Korrektur zurückgestellt wird, größer ist, wenn der Zündzeitpunkt des Motors später liegt als der spätere unter dem ersten und zweiten Bezugszündzeitpunkt, als wenn der Zündzeitpunkt früher liegt als der spätere des ersten und zweiten Bezugszündzeitpunktes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Zündzeitpunktsteuervorrichtung, wie sie aus der DE 40 16 127 A1 bekannt ist, so weiterzubilden, daß sie ein Korrekturausmaß für die Verzögerung, hervorgerufen durch Klopfen, entsprechend dem Betriebsbereich des Motors begrenzt, um somit ein unnötiges Ausmaß der Verzögerungskorrektur zu minimalisieren, die durch eine fehlerhafte Erfassung des Klopfens hervorgerufen wird.
Zur Lösung der voranstehend erläuterten Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung eine Zündzeitpunktsteuervorrichtung gemäß Patentanspruch 1 zur Verfügung. Eine Rückstellgeschwindigkeit, mit welcher die Korrektur durch die erste Bestimmungseinrichtung 3 zurückgestellt wird, wird größer eingestellt, wenn der Zündzeitpunkt des Motors später liegt als der spätere Zeitpunkt des ersten und zweiten Bezugszündzeitpunktes, als wenn der Zündzeitpunkt früher ist als der spätere des ersten und zweiten Bezugszündzeitpunktes.
Wenn der Zündzeitpunkt des Motors später ist als der spätere des ersten und zweiten Bezugszündzeitpunktes oder demgegenüber verzögert ist, wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Rückstellgeschwindigkeit, mit welcher die Korrektur durch die erste Verzögerungskorrektur- Bestimmungseinrichtung zurückgestellt wird, welche das Korrekturausmaß für die Verzögerung bestimmt, welches zur Begrenzung der Erzeugung eines Klopfens des Motors verwendet wird, höher eingestellt als die Geschwindigkeit, mit welcher die Korrektur zurückgesetzt wird, wenn der Zündzeitpunkt früher ist als der spätere oder verzögerte Bezugszündzeitpunkt oder demgegenüber voreilt. Daher kann die Verzögerungskorrektur minimalisiert werden, die zur Unterdrückung des Klopfens nicht erforderlich ist, wodurch das Betriebsverhalten des Motors verbessert wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispielen näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Zündzeitpunktsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Klopfbestimmungseinrichtung der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung;
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Basiszündzeitpunkt- Änderungsgrößen-Bestimmungseinrichtung der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung;
Fig. 4 eine Darstellung des Betriebs der erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 5 Signalformen, die beim Betrieb der erfindungsgemäßen Ausführungsform verwendet werden; und
Fig. 6 Signalformen, die im Betribe der erfindungsgemäßen Ausführungsform verwendet werden.
Nachstehend wird nunmehr eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Ausführungsform darstellt.
In dieser Figur kann ein Klopfsensor 1 ein Beschleunigungssensor sein, der auf einem Motor angebracht ist, um ein Klopfen des Motors festzustellen. Der Klopfsensor 1 schickt ein Ausgangssignal S1, welches einen Klopfzustand des Motors repräsentiert, also dessen Beschleunigung, an eine Klopfbestimmungseinrichtung 2 zur Bestimmung, ob ein Klopfen aufgetreten ist oder nicht.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, weist die Klopfbestimmungseinrichtung 2 ein Bandpaßfilter 21 auf, welches nur die Frequenzkomponente hindurchläßt, die für das Auftreten eines Klopfens im Ausgangssignal des Klopfsensors 1 charakteristisch ist, und die Rauschkomponenten auf beiden Seiten dieser Frequenzkomponente abschwächt, und ist mit einem Geräuschpegeldetektor 22 versehen, der durch eine Halbwellengleichrichter-Schaltung verwirklicht werden kann, eine Mittlungsschaltung und eine Verstärkerschaltung, und das Ausgangssignal des Bandpaßfilters 21 in einen Gleichspannungspegel durch die Halbwellengleichrichter- Schaltung und die Mittlungsschaltung umwandelt, den Gleichspannungspegel um ein vorbestimmtes Verstärkungsmaß verstärkt, und eine Gleichspannung ausgibt, die einen höheren Pegel aufweist als die Geräuschkomponente, die in dem Ausgangssignal des Bandpaßfilters 21 vorhanden ist, und niedriger als der Pegel der Klopfkomponente ist, sowie mit einem Komparator 23 zum Vergleichen des Ausgangssignals des Bandpaßfilters 21 mit dem Ausgangssignal des Geräuschpegeldetektors 22.
Eine Verzögerungskorrektur-Bestimmungseinrichtung 3, die als die erste Bestimmungseinrichtung arbeitet, arbeitet auf der Grundlage des Ausgangssignals S4 der Klopfbestimmungseinrichtung 2, des Ausgangssignals einer zweiten Bezugszündzeitpunkt-Speichereinrichtung 6, und des Ausgangssignals einer ersten Zündzeitpunktbestimmungseinrichtung 7, und bestimmt ein Ausmaß einer Verzögerungskorrektur, um welches der Zündzeitpunkt verzögert wird, wenn ein Klopfen aufgetreten ist, und vorgestellt wird, wenn kein Klopfen aufgetreten ist, um die Erzeugung des Klopfens zu unterdrücken.
Eine Basiszündzeitpunkt-Änderungsgrößen-Bestimmungseinrichtung 4 bestimmt auf der Grundlage des Ausgangssignals (S5) der Verzögerungskorrektur- Bestimmungseinrichtung 3 ein Änderungsausmaß, um welches ein Basiszündzeitpunkt für eine Brennstoffmischung zwischen einem ersten und einem zweiten Bezugszündzeitpunkt geändert wird, die unterschiedlichen Brennstoffeigenschaften entsprechen, und entsprechend Betriebszuständen des Motors eingestellt wird.
Hierbei ist der erste Bezugszündzeitpunkt beispielsweise ein Bezugszündzeitpunkt für Superbenzin, welches einen hohen Oktanwert aufweist, und der zweite Bezugszündzeitpunkt ist, beispielsweise ein Bezugszündzeitpunkt für Normalbenzin, welches einen niedrigen Oktanwert aufweist.
Wie aus Fig. 3 hervorgeht, weist die Basiszündzeitpunkt- Änderungsgrößen-Bestimmungseinrichtung 4 eine Verzögerungs-/Voreilungs-Bestimmungsschaltung 41 auf, um ein Ausgangssignal der Verzögerungskorrektur- Bestimmungseinrichtung 3 mit einem vorbestimmten Wert zu vergleichen, und entweder ein Verzögerungsbestimmungs- Ausgangssignal oder ein Voreilungs-Bestimmungsausgangssignal zu erzeugen, entsprechend dem Ergebnis des Vergleichs, und ist mit einem Taktgeber 42 zur Erzeugung eines Impulses in vorbestimmten Zeitintervallen versehen, wenn das Verzögerungsbestimmungs-Ausgangssignal erhalten wird, mit einem Taktgeber 43 zur Erzeugung eines Pulses in vorbestimmten Zeitintervallen, wenn das Voreilungs- Bestimmungsausgangssignal erhalten wird, und mit einem Aufwärts-/Abwärtszähler 44, um die Impulse von dem Taktgeber 42 heraufzuzählen, und die Impulse von dem Taktgeber 43 herunterzuzählen.
Wie in Fig. Fig. 4 gezeigt, speichert eine erste Bezugszündzeitpunkt-Speichereinrichtung (1. Speicher 5) beziehungsweise eine zweite Bezugszündzeitpunkt-Spiechereinrichtung (2. Speicher 6) Daten, die sich auf den ersten beziehungsweise zweiten Bezugszündzeitpunkt beziehen, und zwar in Adressen, die durch eine Motordrehzahl und die Belastung des Motors festgelegt werden.
Eine erste Zündzeitpunktbestimmungseinrichtung 7 weist einen Interpolator 71 und einen Subtrahierer 72 auf. Der Interpolator 71 wandelt den gezählten Wert des Aufwärts-/Abwärtszählers 44 der Basiszündzeitpunkt- Änderungsgrößen-Bestimmungseinrichtung 4 in einen proportionalen Faktor um, führt eine Interpolation der in den Speichern 5 und 6 gespeicherten Daten unter Verwendung des erhaltenen Proportionalitätsfaktors durch, und gibt Zündzeitpunktdaten aus. Der Subtrahierer 72 subtrahiert den Ausgangswert der Verzögerungskorrektur- Bestimmungseinrichtung 3 von den Zündzeitpunktdaten von dem Interpolator 71, und gibt die verzögerten Zündzeitpunktdaten als die Daten aus, die sich auf den Basiszündzeitpunkt für die Brennstoffmischung beziehen.
Ein Kurbelwinkelsensor 8 ermittelt den Drehwinkel der Kurbelwelle des Motors, und ein Drucksensor 9 ermittelt den Saugluftdruck des Motors.
Eine zweite Zündzeitpunkt-Bestimmungseinrichtung 10 führt die Zündung auf der Grundlage der Zündzeitpunktdaten von der ersten Zündzeitpunktbestimmungs-Einrichtung 7 unter Verwendung des Ausgangssignals des Kurbelwinkelsensors 8 als Bezugswert durch, und erzeugt ein Zündsignal. Die zweite Zündzeitpunkt-Bestimmungseinrichtung 10 liefert weiterhin ein Adressensignal entsprechend der Motordrehzahl und der Belastung des Motors an die Speicher 5 und 6 auf der Grundlage der Ausgangssignale des Kurbelwinkelsensors 8 und des Ausgangssignals des Drucksensors 9.
Eine Umschaltschaltung 11 schaltet eine Zündspule 12 synchron zum Zündsignal von der zweiten Zündzeitpunkt- Bestimmungseinrichtung 10 ein und aus, und erzeugt hierdurch die zum Zünden des Motors erforderliche Hochspannung.
Die erste und zweite Zündzeitpunkt-Bestimmungseinrichtung 7 und 10 bilden Zündzeitpunkt-Bestimmungseinrichtungen zum Bestimmen des Basiszündzeitpunktes auf der Grundlage des Ausgangssignals der Basiszündzeitpunktänderungsgrößen- Bestimmungseinrichtung 4, und zur Bestimmung des Zündzeitpunktes für den Motor auf der Grundlage des so bestimmten Basiszündzeitpunktes und des Ausgangssignals der Verzögerungskorrektur-Bestimmungseinrichtung 3.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 wird nunmehr der Betrieb der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Der Klopfsensor 1 wandelt die mechanischen Schwingungen (Beschleunigung) des Motors in ein elektrisches Signal um, und gibt ein Schwingungssignal S1 aus, das in Fig. 5(a) gezeigt ist. Das Schwingungssignal S1 wird dem Bandpaßfilter 21 der Klopfbestimmungseinrichtung 2 zugeführt. Das Bandpaßfilter 21 läßt nur die Frequenzkomponenten durch, die in dem Schwingungswellensignal S1 ein Klopfen charakterisieren, und schwächt die Rauschkomponenten abgesehen vom Klopfen ab, und gibt ein Ausgangssignal S2 aus, welches in Fig. 5(b) gezeigt ist und ein gutes Signal/Rauschverhältnis (S/N) aufweist.
Das Signal S2 wird sowohl dem Geräuschpegeldetektor 22 als auch dem Komparator 23 zugeführt.
Der Geräuschpegeldetektor 22 wandelt das Signal S2 durch eine Halbwellengleichrichtung und Mittlung in einen Gleichspannungspegel um, verstärkt den umgewandelten Pegel um ein vorherbestimmtes Verstärkungsverhältnis, und gibt ein Gleichspannungssignal S3 aus, dessen Pegel höher ist als der Pegel der Rauschkomponente, die in dem Signal S2 enthalten ist, und kleiner ist als der Pegel der Klopfkomponente.
Das Gleichspannungssignal S3 wird dem Komparator 23 zusammen mit dem Ausgangssignal S2 zugeführt. Der Komparator 23 vergleicht diese Signale, und gibt kein Signal aus, wenn kein Klopfen aufgetreten ist (entsprechend einem Abschnitt C in Fig. 5), da das Ausgangssignal S2 nicht das Gleichspannungssignal S3 überschreitet, und gibt ein Klopfbestimmungssignal S4 aus, welches aus einem in Fig. 5(b) gezeigten Impulszug besteht, wenn ein Klopfen aufgetreten ist (entsprechend einem Abschnitt D in Fig. 5), da das Ausgangssignal S2 das Gleichspannungssignal S3 überschreitet.
Daher kann durch das Vorhandensein oder Fehlen des Klopfbestimmungssignals S4 des Komparators 23 festgestellt werden, ob ein Klopfen aufgetreten ist.
Das Klopfbestimmungssignal S4 vom Komparator 23 der Klopfbestimmungs- Einrichtung 2 wird der Verzögerungskorrektur- Bestimmungseinrichtung 3 zugeführt. Die Verzögerungskorrektur-Bestimmungseinrichtung 3 integriert das Klopfbestimmungssignal S4 von dem Komparator 23, welches in Fig. 6(a) gezeigt ist, und erzeugt ein in Fig. 6(b) gezeigtes, integriertes Spannungssignal S5.
Wie aus Fig. 6(b) hervorgeht, weist das integrierte Spannungssignal S5 einen Pegel auf, der sequentiell stufenweise in Reaktion auf den Impulszug ansteigt, wenn das Klopfbestimmungssignal S4 ausgegeben wird, und der allmählich abfällt, wenn S4 nicht abgegeben wird.
Das integrierte Spannungssignal S5 wird durch eine A/D-Wandlereinrichtung in ein A/D-gewandeltes integriertes Spannungssignal (S5a), also ein Digitalsignal umgewandelt, und dann der ersten Zündzeitpunktbestimmungseinrichtung 7 zugeführt, so daß es durch die Zündzeitpunkt-Bestimmungseinrichtungen 7 und 10 als eine Steuerspannung verwendet werden kann, welche wie nachstehend beschrieben den Zündzeitpunkt verzögert.
Das integrierte Spannungssignal S5 von der Verzögerungskorrektur-Bestimmungseinrichtung 3 wird auch der Basiszündzeitpunkt-Änderungsgrößen-Bestimmungseinrichtung 4 zugeführt. Die Verzögerungs/Voreilungs-Bestimmungsschaltung 41 der Basiszündzeitpunkt-Änderungs-Bestimmungseinrichtung 4 weist zwei Vergleichsbezugswerte auf, einen für den Verzögerungsbestimmungswert, und den anderen für den Voreilungsbestimmungswert. Das Eingangssignal S5 wird mit dem Verzögerungsbestimmungswert und dem Voreilungsbestimmungswert durch die Verzögerungs/Voreilungsbestimmungsschaltung 41 verglichen.
Wenn der Wert des integrierten Spannungssignals S5 größer oder gleich dem Verzögerungs-Bestimmungswert ist, so befindet sich der Steuer- oder Regelmodus in dem Verzögerungsmodus, und die Verzögerungs/Voreilungsbestimmungsschaltung 41 erzeugt ein Verzögerungsbestimmungs-Ausgangssignal, welches auf einem hohen Pegel liegt. Ist der Wert des integrierten Spannungssignals S5 kleiner oder gleich dem Verzögerungsbestimmungswert, so befindet sich der Steuermodus in dem Voreilungsmodus, und die Verzögerungs/Voreilungs- Bestimmungsschaltung 41 erzeugt ein Voreilungsbestimmungs- Ausgangssignal, welches auf einem hohen Pegel liegt. Befindet sich das integrierte Spannungssignal S5 zwischen dem Verzögerungsbestimmungswert und dem Voreilungsbestimmungswert, so ist der Steuermodus in dem Stopmodus, und sowohl das Verzögerungsbestimmungs- Ausgangssignal als auch das Voreilungsbestimmungs- Ausgangssignal von der Verzögerungs/Voreilungsbestimmungsschaltung 41 weisen einen niedrigen Pegel auf.
Der Taktgeber 42 erzeugt einen Impuls in vorbestimmten Zeitintervallen, während das Verzögerungsbestimmungs-Ausgangssignal der Verzögerungs/Voreilungsbestimmungsschaltung 41 auf hohem Pegel liegt. Entsprechend erzeugt der Taktgeber 43 einen Impuls in vorbestimmten Zeitintervallen, während das Voreilungsbestimmungs-Ausgangssignal der Verzögerungs/Voreilungsbestimmungsschaltung 41 auf hohem Pegel liegt. Der Aufwärts/Abwärtszähler 44 zählt die Pulse von dem Taktgeber 42 herauf, und zählt die Impulse von dem Taktgeber 43 herunter.
Ist der Wert des integrierten Spannungssignals S5 der Verzögerungskorrektur-Bestimmungseinrichtung 3 größer als der Verzögerungsbestimmungswert, so befindet sich der Steuermodus in dem Verzögerungsmodus, in welchem der gezählte Wert des Aufwärts/Abwärtszählers 44 erhöht ist. Ist der Wert des integrierten Spannungssignals S5 kleiner als der Voreilungsbestimmungswert, so befindet sich der Steuermodus in dem Voreilungsmodus, in welchem der gezählte Werte des Aufwärts/Abwärtszählers 44 verringert wird. Liegt der Wert des Signals S5 zwischen den beiden Bestimmungswerten, so wird der gezählte Wert des Aufwärts/Abwärtszählers 44 beibehalten.
Der Interpolator 71 der ersten Zündzeitpunktbestimmungseinrichtung 7 wandelt den Zählwert N des Aufwärts/Abwärtszählers 44 der Basiszündzeitpunkt- Änderungsgrößen-Bestimmungseinrichtung 4 in einen Proportionalitätsfaktor K um.
Der Interpolator 71 berechnet den Proportionalitätsfaktor K (=N/NMAX) durch Dividieren des Zählwertes N, der von dem Aufwärts/Abwärtszähler 44 eingegeben wird, durch einen Maximalzählwert NMAX von dem Aufwärts/Abwärtszähler 44.
Wenn Superbenzin verwendet wird, so ist, da der Klopfbegrenzungspunkt relativ voreilend eingestellt ist, der Zählwert N des Aufwärts/Abwärtszählers 44 annähernd gleich 0, was dazu führt, daß der Proportionalitätsfaktor K gleich 0 wird.
Wenn Normalbenzin verwendet wird, so ist, da der Klopfbegrenzungspunkt relativ verzögert ist, der Zählwert N des Aufwärts/Abwärtszählers 44 annähernd gleich NMAX, was dazu führt, daß der Proportionalitätsfaktor K gleich 1 ist.
Wenn ein Mischbrennstoff aus Superbenzin und Normalbenzin verwendet wird, so liegt, da der Klopfbegrenzungspunkt zwischen dem Klopfbegrenzungspunkt für Superbenzin und dem für Normalbenzin liegt, der Zählwert N des Aufwärts/Abwärtszählers 44 oberhalb von 0 und unterhalb von NMAX, was dazu führt, daß der Proportionalitätsfaktor K größer als 0 und kleiner als 1 ist. Daher kann der Proportionalitätsfaktor K das Mischungsverhältnis von Superbenzin mit Normalbenzin anzeigen.
Der erste und zweite Bezugszündzeitpunktspeicher 5 beziehungsweise 6 empfängt jeweils ein Adressensignal entsprechend der Motordrehzahl und der Belastung des Motors von der zweiten Zündzeitpunktbestimmungs-Einrichtung 10, und gibt die Zündzeitpunktdaten, die in dieser Adresse gespeichert sind, an den Interpolator 71 aus.
Nimmt man an, daß der Zündzeitpunkt (der erste Bezugszündzeitpunkt) der ersten Bezugszündzeitpunktspeichereinrichtung 5 derjenige für Superbenzin ist, und die Zündzeitpunktdaten an der gelieferten Adresse ΘP sind, und daß der Zündzeitpunkt (der zweite Bezugszündzeitpunkt) der zweiten Bezugszündzeitpunktspeichereinrichtung 6 der für Normalbenzin ist, und die Zündzeitpunktdaten an der gelieferten Adresse ΘR sind, so ist ΘRΘP, da die Zündzeitpunkt-Charakteristik des ersten Speichers 5 dieselbe ist wie die Zündzeitpunkt-Charakteristik des zweiten Speichers 6 oder gegenüber dieser voreilt.
Der Interpolator 71 führt die Proportionalinterpolations- Operation mit ΘR und ΘP unter Verwendung des Proportionalitätsfaktors K durch. Mit anderen Worten führt der Interpolator 71 folgende Operation durch: ΘP-(ΘP-ΘR)×K. Das Ergebnis ΘC der Interpolationsoperation ist ein Wert, der durch Teilen der Differenz zwischen ΘP und ΘR in einem Verhältnis von K: (1-K) erhalten wird. Wenn Superbenzin verwendet wird, so gilt daher: K=0, ΘC=ΘP. Wenn Normalbenzin verwendet wird, so gilt daher: K=1, ΘC=ΘR. Wird eine Brennstoffmischung aus Superbenzin und Normalbenzin verwendet, so gilt: 0<K<1, ΘR<ΘC<ΘP.
Wie voranstehend erläutert kann mittels Durchführung der voranstehend beschriebenen Interpolation der optimale Basiszündzeitpunkt entsprechend dem Mischungsverhältnis von Superbenzin und Normalbenzin erhalten werden, da ΘC der Wert ist, der durch Teilen von ΘR und ΘP unter Verwendung des Proportionalitätsfaktors K erhalten wird, der das Mischungsverhältnis von Superbenzin und Normalbenzin anzeigt, wenn ein Mischbrennstoff aus Superbenzin und Normalbenzin verwendet wird.
Darüber hinaus subtrahiert in der ersten Zündzeitpunkt-Bestimmungseinrichtung 7 der Subtrahierer 72 den Digitalwert (55a), der aus dem integrierten Spannungssignal S5 der Verzögerungskorrektur-Bestimmungs-Einrichtung 3 umgewandelt wurde, von dem Ausgangssignal ΘC des Interpolators 72, und gibt das Ergebnis der Subtraktion an die zweite Zündzeitpunkt-Bestimmungseinrichtung 10 als endgültige Basiszündzeitpunktdaten aus.
Im einzelnen wird, um ein Klopfen zu unterdrücken, welcher in dem Übergangsbetriebsbereich des Motors erzeugt wird, oder wenn sich die Umgebungsbedingungen abrubt ändern, eine Verzögerungskorrektur des optimalen Basiszündzeitpunktes durchgeführt, der durch den Interpolator 71 erhalten wird, durch Subtrahieren des Ausmaßes der Verzögerungskorrektur von den Zündzeitpunktdaten von dem Interpolator 71.
Bei dieser Ausführungsform werden sowohl das Ausgangssignal der ersten Zündzeitpunkt-Bestimmungseinrichtung 7 als auch die zweiten Bezugszündzeitpunktdaten in der zweiten Bezugszündzeitpunkt-Speichereinrichtung 6 der Verzögerungkorrektur-Bestimmungseinrichtung 3 zugeführt, so daß dann, wenn das Ergebnis der Operation der ersten Zündzeitpunkt-Bestimmungseinrichtung 7, also das Signal, welches den endgültigen Basiszündzeitpunkt 5b repräsentiert, gegenüber dem zweiten Bezugszündzeitpunkg ΘR verzögert ist, wie in Fig. 6(c) gezeigt, die Integrations- Rückstellgeschwindigkeit (die Abschwächungs-Geschwindigkeit des integrierten Wertes) der Verzögerungskorrektur- Bestimmungseinrichtung 3 höher gesetzt wird als die Integrationsrückführ-Geschwindigkeit, wenn das Signal (S6) von dem zweiten Bezugszündzeitpunkt ΘR aus vorgestellt wird. Mit anderen Worten vergleicht die Verzögerungskorrektur- Bestimmungseinrichtung 3 das Ausgangssignal des Subtrahierers 72 mit dem Ausgangssignal des zweiten Bezugszündzeitpunkt- Speichers 6. Ist das Ausgangssignal des Subtrahierers 72 niedriger als das Ausgangssignal des zweiten Speichers 6, so stellt die Verzögerungskorrektur-Bestimmungseinrichtung 3 eine höhere Integrations-Rücksetzgeschwindigkeit ein, als wenn das Ausgangssignal des Subtrahierers 72 höher als das Ausgangssignal des zweiten Speichers 6.
Da der erste Bezugszündzeitpunkt (ΘP) für Superbenzin ist, welches einen hohen Oktanwert aufweist und nicht leicht ein Klopfen hervorruft, wird er auf MBT eingestellt, wobei das maximale Drehmoment erhalten werden kann. Da der zweite Bezugszündzeitpunkt (ΘR) für Normalbenzin ist, welches einen niedrigen Oktanwert aufweist und daher leicht ein Klopfen hervorrufen kann, wird er auf den Zündzeitpunkt eingestellt, bei welchem in keinem Betriebszustand ein Klopfen auftreten kann (und welcher gegenüber dem ersten Bezugszündzeitpunkt verzögert ist).
Daher wird der schraffierte Bereich in Fig. 6(c) als unnötiges Ausmaß der Verzögerungskorrektur ausgeschaltet, und daher kann eine Verringerung der Ausgangsleistung des Motors ausgeschaltet werden, wodurch die Beschleunigung verbessert wird.
Die zweite Zündzeitpunkt-Bestimmungseinrichtung 10 ist so aufgebaut, daß sie den Zündzeitpunkt aus den Zündzeitpunktdaten von der ersten Zündzeitpunkt- Bestimmungseinrichtung 7 berechnet, unter Verwendung des Detektorsignals des Kurbelwinkelsensors 8 als Bezugsgröße. Dieser Aufbau der Zündzeitpunktsteuervorrichtung stellt eine bekannte Vorgehensweise dar, und daher wird auf eine entsprechende Beschreibung verzichtet.
Bei der vorliegenden Ausführungsform bestimmt die Basiszündzeitpunktänderungsgrößen-Bestimmungseinrichtung 4 das Ausmaß der Änderung, um welches der Basiszündzeitpunkt geändert wird, zwischen dem ersten und zweiten Bezugszündzeitpunkt, auf der Grundlage des Ausgangssignals der Verzögerungskorrektur-Bestimmungseinrichtung 3. Allerdings kann die Bestimmung auch auf der Grundlage des Ausgangssignals der Klopfbestimmungs-Einrichtung 2 durchgeführt werden.
Aus der voranstehenden Beschreibung wird deutlich, daß bei der vorliegenden Erfindung die Korrektur- Rückstellgeschwindigkeit in der Verzögerungskorrektur-Bestimmungseinrichtung 3, die als die erste Bestimmungseinrichtung dient, wenn der Zündzeitpunkt des Motors gegenüber dem späteren Zeitpunkt des ersten und zweiten Bezugszündzeitpunktes verzögert wird, höher als die Korrektur-Rückstellgeschwindigkeit ist, wenn der Zündzeitpunkt früher liegt als der spätere Bezugszündzeitpunkt, und daher kann selbst bei Verwendung einer Mischung aus Superbenzin und Normalbenzin die Basis- Bezugszeitpunkt-Charakteristik automatisch auf den optimalen Zündzeitpunkt eingestellt werden. Darüber hinaus kann das Ausmaß der Verzögerungskorrektur minimalisiert werden, welches unnötig ist, um ein Klopfen zu unterdrücken, da es den Klopferfassungs-Zustand erzeugt (eine fehlerhafte Erfassung eines Klopfens), wenn kein Klopfen auftritt, und da es nicht einen Betriebszustand mit optimalen Wirkungsgrad des Motors sicherstellt, wodurch das Betriebsverhalten des Motors verbessert wird.

Claims (3)

1. Zündzeitpunktsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit
  • (a) einem Klopfsensor (1);
  • (b) einer an den Klopfsensor (1) angeschlossenen Klopfbestimmungseinrichtung (2) zur Ausgabe eines Klopfbestimmungssignals (S4), welchesd anzeigt, ob Klopfen auftritt oder nicht;
  • (c1) einem ersten Speicher (5) zum Speichern erster Bezugszündzeitpunktdaten (ΘP) bezüglich erster Brennstoffeigenschaften eines ersten Brennstoffs für den Verbrennungsmotor;
  • (c2) einem zweiten Speicher (6) zum Speichern zweiter Bezugszündzeitpunktdaten (ΘR) bezüglich zweiter Brennstoffeigenschaften eines zweiten Brennstoffs für den Verbrennungsmotor;
  • (d) einer Verzögerungskorrektur-Bestimmungseinrichtung (3), die das Klopfbestimmungssignal (S4) integriert und ein integriertes Spannungssignal (S5) und ein A/D-gewandeltes integriertes Spannungssignal (S5a) ausgibt;
  • (e) einer Basiszündzeitpunkt-Änderungsgrößen- Bestimmungseinrichtung (4), die das integrierte Spannungssignal (S5) empfängt, mit einem Voreilungs- und einem Verzögerungsbezugswert vergleicht und einen entsprechenden Zählwert (N) ausgibt;
  • (f1) einer ersten Zündzeitpunkt-Bestimmungseinrichtung (7), welche die ersten und zweiten Bezugszündzeitpunktdaten (ΘP, ΘR), den Zählwert (N) und das A/D-gewandelte, integrierte Spannungssignal (S5a) empfängt,
  • (f2) einen Proportionalitätsfaktor (K), der das Mischungsverhältnis einer Mischung des ersten mit dem zweiten Brennstoff angibt, als Verhältnis des Zählwerts (N) und eines Maximalzählwerts (NMAX) berechnet (K=N/NMAX),
  • (f3) aus dem Proportionalitätsfaktor (K) und den ersten und zweiten Bezugszündzeitpunktdaten (ΘP, ΘR) einen optimalen Basiszündzeitpunkt (ΘC) berechnet (ΘC=ΘP-(ΘP-ΘR)/K),
  • (f4) einen endgültigen Basiszündzeitpunkt (S6) als Differenz des optimalen Basiszündzeitpunkts (ΘC) und des A/D-gewandelten integrierten Spannungssignals (S5a) berechnet (S6=ΘC-S5a), und
  • (f5) den endgültigen Basiszündzeitpunkt (S6) an die Verzögerungskorrektur-Bestimmungseinrichtung (3) und eine zweite Zündzeitpunkt- Bestimmungseinrichtung (10) ausgibt;
  • (g1) wobei der Verzögerungskorrektur- Bestimmungseinrichtung (3) die zweiten Bezugszündzeitpunktdaten (ΘR) zugeführt werden,
  • (g2) die Verzögerungskorrektur-Bestimmungseinrichtung (3) ihre Integrationsrückstellgeschwindigkeit höher einstellt, wenn der endgültige Basiszündzeitpunkt (S6) gegenüber dem zweiten Bezugszündzeitpunktdaten (ΘR) verzögert ist,
  • (g3) und die Verzögerungskorrektur- Bestimmungseinrichtung (3) ihre Integrationsrückstellgeschwindigkeit niedriger einstellt, wenn der endgültige Basiszündzeitpunkt (S6) gegenüber den zweiten Bezugszündzeitpunktdaten (ΘR) voreilt; und
  • (h) die zweite Zündzeitpunkts-Bestimmungsvorrichtung (10) den endgültigen Basiszündzeitpunkts (S6) festlegt.
2. Zündzeitpunktsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bezugszündzeitpunkt (ΘP) ein Bezugszündzeitpunkt für Superbenzin mit einem hohen Oktanwert ist, wogegen der zweite Bezugszündzeitpunkt (ΘR) ein Bezugszündzeitpunkt für Normalbenzin mit einem niedrigen Oktanwert ist.
3. Zündzeitpunktsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basiszündzeitpunkt-Änderungsgrößen- Bestimmungseinrichtung (4) umfaßt:
eine erste Verzögerungs/Voreilungs-Bestimmungsschaltung (41) zum Vergleichen des integrierten Spannungssignals (S5) mit einem vorbestimmten Wert, und zur Erzeugung entweder eines Verzögerungs-Bestimmungs-Ausgangssignals oder eines Voreilungs-Bestimmungs-Ausgangssignals entsprechend dem Vergleichsergebnis;
einen ersten Taktgeber (42) für Verzögerung zur Erzeugung eines Impulses in vorbestimmten Zeitintervallen, wenn das Verzögerungs-Bestimmungs- Ausgangssignal erzeugt wird;
einen zweiten Taktgeber (43) für Voreilung eines Impulses in vorbestimmten Zeitintervallen, wenn das Voreilungsbestimmungs-Ausgangssignal erzeugt wird; und
einen Aufwärts/Abwärtszähler (44), zum Heraufzählen der Impulse von dem ersten Taktgeber (42), und zum Herabzählen der Impulse von dem zweiten Taktgeber (43).
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