DE4422117A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Zündzeitpunkteinstellung in Abhängigkeit von der Kraftstoff/Luft-Zusammensetzung während Kraftstoff-Exkursionen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Zündzeitpunkteinstellung in Abhängigkeit von der Kraftstoff/Luft-Zusammensetzung während Kraftstoff-ExkursionenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf die Regelung der Zündzeitpunk
teinstellung in Abhängigkeit von der Kraftstoff/Luft-Zusam
mensetzung.
Verbrennungsmotoren wurden früher bekanntlich mit einer im
wesentlichen konstanten Kraftstoff/Luft-Zusammensetzung be
trieben. Danach wurden Kraftstoff-Regeleinrichtungen ent
wickelt, die auf einem oszillierenden Abgas-Sauerstoffsensor
(EGO) basieren. Die Kraftstoff/Luft-Zusammensetzung konnte
zwar verändert werden, es resultierten jedoch daraus Drehmo
mentschwankungen und ein verringerter Kraftstoffwirkungsgrad.
Als Teil der California Air Resources Board (CARB) On-Board
Diagnostics (OBD-II) Bestimmungen muß die Möglichkeit der in
ternen (on-board) Überwachung von verschiedenen Fahrzeugsen
soren, wie z. B. der Abgas-Sauerstoffsensor, von den Fahrzeug
herstellern seit dem Modelljahr 1994 vorgesehen sein. Kenn
zeichnend dafür ist, daß die Messung während bestimmter sta
tionärer Betriebszustände beendet wird, die während des Nor
malbetriebs des Fahrzeugs auftreten. Während der Messung
tritt die elektronische Regeleinrichtung des Fahrzeugs in
einen Kraftstoff-Kontrollmodus ein, dessen Dauer mehr als 10
Sekunden beträgt. Während dieses Kraftstoff-Kontrollmodus
verändert die Kontrolleinheit das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
zwischen einem "fetten" und einem "mageren" Verhältnis mit
einer Frequenz, die höher als 1,5 Hz ist. Falls der Ausgang
des EGO-Sensors nicht richtig auf das sich ändernde
Luft/Kraftstoff-Verhältnis reagiert, wird eine Warneinrich
tung, z. B. eine Warnlampe, angesteuert, die den Fahrzeug
führer auf das Problem hinweist.
Unter der Voraussetzung, daß die Belastung des Motors, die
Motordrehzahl und die Zündzeitpunkteinstellung im wesentli
chen konstant gehalten werden, verändert sich das Drehmoment
des Motors in Abhängigkeit von dem Luft/Kraftstoff-Verhält
nis. Ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das geringfügig fetter
als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis ist, führt
zu einem größeren Drehmoment als ein Luft/Kraftstoff-Verhält
nis, das geringfügig magerer als das stöchiometrische Ver
hältnis ist. Folglich können Luft/Kraftstoff-Modulationen,
wie sie für die OBD-II Teststrategie oder für die os
zillierende Kraftstoffregelung erforderlich sind, Drehmoment
schwankungen während der Testsequenz verursachen. Diese Dreh
momentschwankungen führen zu Motorschwingungen, die von dem
Fahrzeugführer bemerkt werden und beeinträchtigen das Fahr
verhalten.
Bei Motoren mit mehreren Zylinderreihen, z. B. V6 und V8 Moto
ren, die für jede Zylinderreihe einen separaten EGO-Sensor
aufweisen, kann dieses Problem dadurch gelöst werden, daß die
Luft/Kraftstoff-Modulation zwischen den Zylinderreihen um 180°
phasenverschoben wird, insbesondere, wo jeder Zylinderreihe
ein separater Katalysator zugeordnet ist. Beispielsweise wird
die eine Zylinderreihe des V-Motors mit einem fetten Gemisch
betrieben, während die andere Zylinderreihe mit einem mageren
Gemisch betrieben wird. Der auf das magere Verhältnis zurück
zuführende Drehmomentzuwachs wird dabei durch die auf das
fette Verhältnis zurückzuführende Drehmomentabnahme kompen
siert. Diese Phasenverschiebung um 180° ist bei Motoren mit
einer Zylinderreihe, z. B. 4- oder 6-Zylinder-Reihenmotoren,
die einen einzigen EGO-Sensor aufweisen, nicht möglich.
Die bekannten elektronischen Motorregeleinrichtungen stellen
den Zündzeitpunkt in Abhängigkeit von verschiedenen Größen
ein, z. B. in Abhängigkeit von der Motordrehzahl, dem Unter
druck im Ansaugrohr, der mittleren Kraftstoff/Luft-Zusammen
setzung sowie der Betriebstemperatur und verändern die Kraft
stoff/Luft-Zusamensetzung im Bereich der Stöchometrie. Obwohl
der Zündzeitpunkt derart eingestellt ist, daß das Drehmoment
des Motors und damit der Kraftstoffwirkungsgrad optimiert
ist, wird die Zündzeitpunkteinstellung bei der gegenwärtigen
Praxis nicht in Abhängigkeit von der momentanen Kraft
stoff/Luft-Zusammensetzung geregelt. Die Kraftstoff/Luft-Zu
sammensetzung wird hier als ein dimensionsloses Maß der ent
sprechenden Zusammensetzung von Kraftstoff und Luft in einem
bestimmten homogenen Volumen definiert. Sie wird öfters auch
unter folgenden Begriffen zusammengefaßt: Luft/Kraftstoff-
Verhältnis, Kraftstoff/Luft-Verhältnis, relatives
Luft/Kraftstoff-Verhältnis (lambda), Äquivalenz-Verhältnis
(FR) und Redox-Potential.
Folglich wird ein Verfahren zur Motorregelung benötigt, mit
dem sich Drehmomentschwankungen während der erzwungenen
Kraftstoff-Exkursionen (fuel excursions) insbesondere bei Mo
torkonfigurationen mit nur einem einzigen Sensor kontrollie
ren lassen. Ferner wird ein Motorregelverfahren zur Regelung
der Zündzeitpunktverstellung auf der Basis der momentanen
Kraftstoff/Luft-Zusammensetzung benötigt, um eine optimale
Motorleitung zu erreichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren oder
eine Vorrichtung zur sofortigen Regelung der Zündzeitpunkt
verstellung auf der Basis der Kraftstoff/Luft-Zusammensetzung
während der Kraftstoff-Exkursionen bereitzustellen, um den
Wirkungsgrad des Motors zu erhöhen oder das Fahrverhalten des
Fahrzeugs zu verbessern.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Regelung der Drehmomentschwankungen
während der Luft/Kraftstoff-Exkursionen bei einem Motor mit
einem einzigen EGO-Sensor bereitzustellen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Pa
tentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren für Fahrzeuge mit einem
Verbrennungsmotor, der eine elektronische Kraftstoff- und
Zündregeleinrichtung aufweist, vorgesehen, um die Zündzeit
punktverstellung während der alternierenden fetten und mage
ren Exkursionen der Kraftstoff/Luft-Zusammensetzung zu re
geln. Das Verfahren umfaßt die sofortige Reduzierung der Vor
zündung während einer Exkursion mit einer fetten Kraft
stoff/Luft-Zusammensetzung und eine sofortige Vergrößerung
der Vorzündung während einer Exkursion mit einer mageren
Kraftstoff/Luft-Zusammensetzung. Die Vorzündung wird derart
reduziert und vergrößert, daß der Motor derart geregelt wird,
daß der Wirkungsgrad des Motors erhöht und/oder das Fahrver
halten des Fahrzeugs dadurch verbessert wird, daß die Drehmo
mentschwankungen des Motors reduziert werden, die auf die al
ternierenden Exkursionen mit fetter und magerer Kraft
stoff/Luftzusammensetzung zurückzuführen sind. Bei einer be
vorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Betrag der
Zündvorverstellung durch nicht-lineare Funktionen festgelegt,
die Drehmomentverhältnisse, Luft/Kraftstoff-Verhältnisse und
Vorzündung zueinander in Beziehung setzen. Ferner sind Vor
richtungen zur Durchführung des Verfahrens vorgesehen.
Aus der Erfindung ergeben sich zahlreiche Vorteile. So kann
z. B. durch die gezielte Regelung der Vorzündung eine optimale
Leistungsfähigkeit des Motors erreicht werden, und die Dreh
momentschwankungen während der Kraftstoff-Exkursionen können
entscheidend verringert werden, ohne daß dies wesentliche
Auswirkungen auf die Emissionen hätte. Dadurch wird das Fahr
verhalten eines Motors mit einer Zylinderreihe z. B. während
der OBD-II Test-Sequenzen verbessert.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Regeleinrichtung, die bei
der Erfindung Verwendung findet,
Fig. 2 eine grafische Darstellung des relativen Kraft
stoff/Luft-Verhältnisses, der Zündzeitpunktverstel
lung und des zur Verfügung stehenden Drehmomentes
ohne Modulation der Zündung,
Fig. 3 eine grafische Darstellung des relativen Kraft
stoff/Luft-Verhältnisses, der Zündzeitpunktverstel
lung und des zur Verfügung stehenden Drehmomentes
mit der Modulation der Zündung gemäß der Erfindung,
Fig. 4 eine grafische Darstellung eines Drehmomentverhält
nisses als Funktion der Zündzeitpunktverschiebung
von dem Wert, der für das größtmögliche Drehmoment
für minimale Vorzündung (MBT) erforderlich ist,
Fig. 5 die in Fig. 4 gezeigte Funktion in negativer rezi
proker Darstellung,
Fig. 6 eine grafische Darstellung, die das indizierte
Drehmoment bei einem bestimmten Luft/Kraftstoff-
Verhältnis als Funktion des indizierten Drehmomen
tes bei stöchiometrischem Luft/Kraftstoff-Verhält
nis zeigt,
Fig. 7 und 8 Flußdiagramme, die das erfindungsgemäße Verfahren
zur Minimierung der Drehmomentschwankungen be
schreiben,
Fig. 9a und 9b grafische Darstellungen des relativen Kraft
stoff/Luft-Verhältnisses (Kraftstoff-Exkursionen)
und der entsprechenden Zündpunktverstellung jeweils
basierend auf dem relativen Kraftstoff/Luft-Ver
hältnis,
Fig. 10 eine grafische Darstellung, die die Zündpunktver
stellung als Funktion des relativen
Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (LAMBSE) zeigt und
Fig. 11 eine grafische Darstellung, die den Leistungsver
lust zeigt, wenn die Zündzeitpunkteinstellung ver
stellt wird, ausgehend von der minimalen Vorzündung
für das größtmögliche Drehmoment.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, werden dem Motor 12 Luft und
Kraftstoff zugeführt. Der Motor 12 weist einen Drehzahlaus
gang (RPM) und einen mit einem Getriebe 14 in Verbindung ste
henden Drehmomentausgang auf. Der Motor 12 und das Getriebe
14 sind an einer elektronischen Regeleinrichtung (Electronic
Control Module, ECM) 16 angeschlossen. Der Motor ist bei ei
ner bevorzugten Ausführungsform ein Motor mit einer Zylinder
reihe, z. B. ein 4-Zylinder-Motor oder ein 6-Zylinder-Reihen
motor. Im Hinblick auf die sich auf die OBD-II Test-Sequenzen
beziehenden Ausführungen kann jede Zylindergruppe, die sich
einen Sauerstoffsensor teilt, als eine Zylinderreihe angese
hen werden. Die Regeleinrichtung 16 erhält vorzugsweise von
einer Vielzahl von Sensoren, die aus Gründen der Übersicht
lichkeit nicht dargestellt sind, den Betrieb des Motors und
des Getriebes betreffende Daten. Der Motor 12 weist Sensoren
auf z. B. zur Messung des Sauerstoffs im Abgas, der Motordreh
zahl, der Temperatur, des Luft-Massen-Stroms, um nur einige
zu nennen. Mit diesen Daten führt die Regeleinrichtung 16
folglich ein Verfahren zur Regelung des Motorbetriebs aus,
das das erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung der Drehmo
mentschwankungen umfaßt.
Das erfindungsgemäße Regelverfahren wird in Übereinstimmung
mit den OBD-II Bestimmungen durchgeführt. Es sei bemerkt, daß
es außer dem EGO-Sensor Test noch verschiedene andere Gründe
für die Kraftstoff/Luft-Exkursionen und noch verschiedene an
dere Ursachen für Drehmomentschwankungen während der Motorre
gelung gibt; das erfindungsgemäße Verfahren findet aber auch
dort gleichermaßen Verwendung. Diese Bestimmungen verlangen -
wie Fachleuten bekannt ist - den Test der Betriebsbedingungen
des Abgas-Sauerstoffsensors. Die OBD-II Test-Sequenz besteht
in der Auferlegung von vielen alternierenden, erzwungenen
Kraftstoff-Exkursionen, wodurch alternierende "fette" und
"magere" Luft/Kraftstoff-Verhältnisse auferlegt werden.
Die in Fig. 2 dargestellten Funktionen zeigen die Auswirkun
gen der erzwungenen Kraftstoff-Exkursionen auf das zur Verfü
gung stehende Motordrehmoment. Die Kraftstoff-Einspritzdüsen
werden vorzugsweise entsprechend der in Fig. 2 gezeigten Kur
venform des relativen Kraftstoff/Luft-Verhältnisses betrie
ben. Die Kurvenform wird von einem Luft/Kraftstoff-Modula
tionssystem mit einer Rückführung (closed-loop) erhalten, das
im einzelnen in der gleichzeitig unter Inanspruchnahme der
Priorität der US-Patantanmeldung 08/088296 vom 6. Juli 1993
eingereichten Patentanmeldung beschrieben ist, auf die aus
drücklich Bezug genommen wird. Fig. 2 zeigt, daß durch die
Veränderung des relativen Kraftstoff/Luft-Verhältnisses sich
das Verhältnis zwischen einem fetten und einem mageren Ver
hältnis verändert. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird
das Verhältnis mit einer Frequenz von 1,5 bis 2 Hz verändert.
Eine Methode besteht darin, die Injektionsdüsen entsprechend
dem Impulsbreitensignal anzusteuern, wobei die Zündzeit
punkteinstellung weitgehend konstant gehalten (z. B. Vorzün
dung) und auf einen bestimmten Winkel vor dem oberen Totpunkt
(Before Top Dead Center, BTDC) eingestellt wird. Wenn die Be
lastung des Motors, die Motordrehzahl und die Zündzeit
punkteinstellung weitgehend konstant gehalten werden, verän
dert sich das Drehmoment des Motors in Abhängigkeit von der
Kraftstoff/Luft-Zusammensetzung. Eine Kraftstoff/Luft-Zusam
mensetzung größer als die stöchiometrische Luft/Kraftstoff-
Zusammensetzung führt zu einem größeren Drehmoment als eine
Luft/Kraftstoff-Zusammensetzung, die kleiner als die stöchio
metrische Luft/Kraftstoff-Zusammensetzung ist. Die relativ
hochfrequenten Schwingungen verursachen Drehmomentschwankun
gen des Motors während der Test-Sequenz, die das Fahrverhal
ten beeinflussen. Das zur Verfügung stehende Drehmoment eines
Motors mit einer Zylinderreihe, der mit einer Kraft
stoff/Luft-Modulation bei konstanter Zündzeitpunkteinstellung
betrieben wird, oszilliert höher und niedriger als das mitt
lere Motordrehmoment bei stationärem Betriebszustand während
des Normalbetriebs des Motors (TRQSS) und als das mittlere
Drehmoment während des OBD-II Tests (TRQTST).
In Fig. 3 zeigen drei Funktionen, welche denen von Fig. 2
ähnlich sind, die Auswirkungen der erzwungenen Kraftstoff-Ex
kursionen auf das zur Verfügung stehende Motordrehmoment,
wenn der Motor nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geregelt
wird. Die Einspritzdüsen werden vorzugsweise entsprechend der
gezeigten Kurvenform der Kraftstoff/Luft-Zusammensetzung be
trieben, welche - wie bereits dargelegt wurde - von dem oben
beschriebenen Luft/Kraftstoff-Modulationssystem mit einer
Rückführung (closed-loop) erhalten wird.
Gemäß der Erfindung werden die Einspritzdüsen entsprechend
dem Signal mit der Frequenz von 1,5 bis 2,0 Hz betrieben,
während der Zündzeitpunkt gleichzeitig verändert wird. Um die
Drehmomentschwankungen während der Kraftstoff/Luft-Modulation
zu verändern, wird die Zündzeitpunkteinstellung sofort wäh
rend der fetten Exkursionen in Richtung Nachzündung und wäh
rend der mageren Exkursionen in Richtung Vorzündung ver
stellt. Fig. 3 zeigt, daß das zur Verfügung stehende Drehmo
ment eines Motors mit einer Zylinderreihe, bei dem die Kraft
stoff/Luft-Modulation mit der bevorzugten variablen Zündzeit
punkteinstellung Verwendung findet, bemerkenswert konstant
bleibt und nicht oberhalb und unterhalb des mittleren Motor
drehmomentes im stationären Zustand während des Normalbe
triebs (TRQSS) und des mittleren Motordrehmomentes während
des OBD-II Tests (TRQTST) oszilliert. Daher ist der Fahrzeug
führer nicht wie bei der Methode von Fig. 2 einem taumelnden
und schwankenden Gefühl ausgesetzt.
Im folgenden wird ein Verzeichnis der Abkürzungen der in der
Beschreibung fortlaufend verwendeten Begriffe angegeben:
AMP_MULT = Multipliziereinrichtung zur Erzeugung ei
ner Kurvenform für die Kraftstoff/Luft-
Zusammensetzung zur Sauerstoffsensor-Stö
rungsdetektion.
Standardwert = 0,1
INV_ITQSPKMUL = eine Tabelle von in einem nicht leistungs abhängigen Speicher gespeicherten Werten, die den Betrag der Nachzündung von MTB an geben, welcher für ein bestimmtes Verhält nis des indizierten Drehmomentes bei einer bestimmten Vorzündung zu dem indizierten Drehmoment bei einer Nachzündung von 0, oder MBT, erforderlich ist. Dies ist der negative Reziprokwert von ITQSPKMUL (Fig. 5).
ITQAFMUL = eine Tabelle von in einem nicht leistungs abhängigen Speicher gespeicherten Werten, die das Verhältnis von dem indizierten Drehmoment bei einem vorgegebenen LAMBSE zu dem indizierten Drehmoment bei stöchio metrischem Luft/Kraftstoff-Verhältnis (d. h. LAMBSE gleich 1,0) angibt.
ITQLEAN = ITQAFMUL @ LAMLEAN
ITQRICH = ITQAFMUL @ LAMRICH
ITQROA = ein nicht leistungsabhängiger Speicher skalar gleich dem erforderlichen Bestim mungsbereich der indizierten Drehmoment schwankungen mit den Werten LAMRICH und LALEAN. Es wird angenommen, daß ein fet tes Luft/Kraftstoff-Verhältnis im wesent lichen nicht fetter als das magere Ver hältnis für das größtmögliche Drehmoment ist. Dieser Wert wird extern (off-board) als eine Funktion von anderen Werten be rechnet.
ITQROACUR = ITQAFMUL bei laufendem LAMBSE
ITQROASTEP = ein Skalar, der die Schrittbreite des in dizierten Drehmoments in aufeinanderfol genden Schleifen angibt, die ein normaler Fahrzeugführer nicht bemerkt.
Standardwert = 0,005 (d. h. 0,5%). ITQSPKMUL = eine Tabelle von in einem nicht leitungs abhängigen Speicher gespeicherten Werten, die ein Verhältnis des Drehmoments bei ei ner bestimmten Vorzündung und das indi zierte Drehmoment bei MBT Zündung zu einer vorgegebenen Zündung (d. h. der in Fig. 4 dargestellte Abstand von der MBT Zündung) angibt.
LAMBSE = das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis geteilt durch das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis (ca. 14,6 : 1 für U.S. Benzin).
LAM_MOD_FLG = eine Variable, die auf den Wert 1,0 ge setzt wird, wenn das Fahrzeug sich in ei nem relativ stationären Zustand befinden soll, in dem der OBD-II Test ausgeführt werden kann.
LAMLEAN = das magerste Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das während des OBD-II Tests benötigt wird.
LAMRICH = das fetteste Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das während des OBD-II Tests benötigt wird.
SAFTOT_NORM = der Wert einer geeigneten Zündzeit punkteinstellung für die laufende Motor drehzahl , LOAD (eine Angabe der Höhe des Motordrehmomentes), LAMBSE und für andere der Regeleinrichtung bekannte Variablen, die benötigt werden, wenn nicht in einem Sauerstoffsensor-Störerkennungsmodus gear beitet wird. Für das nachfolgende Beispiel sei SAFTOT_NORM=20 angenommen.
SPKDEL_NORM = SPKMBT - SAFTOT_NORM
SPKMBT = der Wert der MBT Zündung für die momentane Motordrehzahl, LOAD, LAMBSE und für andere der Steuereinrichtung bekannte Variablen. Für das nachfolgende Beispiel sei SPKMBT = 22 angenommen.
Standardwert = 0,1
INV_ITQSPKMUL = eine Tabelle von in einem nicht leistungs abhängigen Speicher gespeicherten Werten, die den Betrag der Nachzündung von MTB an geben, welcher für ein bestimmtes Verhält nis des indizierten Drehmomentes bei einer bestimmten Vorzündung zu dem indizierten Drehmoment bei einer Nachzündung von 0, oder MBT, erforderlich ist. Dies ist der negative Reziprokwert von ITQSPKMUL (Fig. 5).
ITQAFMUL = eine Tabelle von in einem nicht leistungs abhängigen Speicher gespeicherten Werten, die das Verhältnis von dem indizierten Drehmoment bei einem vorgegebenen LAMBSE zu dem indizierten Drehmoment bei stöchio metrischem Luft/Kraftstoff-Verhältnis (d. h. LAMBSE gleich 1,0) angibt.
ITQLEAN = ITQAFMUL @ LAMLEAN
ITQRICH = ITQAFMUL @ LAMRICH
ITQROA = ein nicht leistungsabhängiger Speicher skalar gleich dem erforderlichen Bestim mungsbereich der indizierten Drehmoment schwankungen mit den Werten LAMRICH und LALEAN. Es wird angenommen, daß ein fet tes Luft/Kraftstoff-Verhältnis im wesent lichen nicht fetter als das magere Ver hältnis für das größtmögliche Drehmoment ist. Dieser Wert wird extern (off-board) als eine Funktion von anderen Werten be rechnet.
ITQROACUR = ITQAFMUL bei laufendem LAMBSE
ITQROASTEP = ein Skalar, der die Schrittbreite des in dizierten Drehmoments in aufeinanderfol genden Schleifen angibt, die ein normaler Fahrzeugführer nicht bemerkt.
Standardwert = 0,005 (d. h. 0,5%). ITQSPKMUL = eine Tabelle von in einem nicht leitungs abhängigen Speicher gespeicherten Werten, die ein Verhältnis des Drehmoments bei ei ner bestimmten Vorzündung und das indi zierte Drehmoment bei MBT Zündung zu einer vorgegebenen Zündung (d. h. der in Fig. 4 dargestellte Abstand von der MBT Zündung) angibt.
LAMBSE = das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis geteilt durch das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis (ca. 14,6 : 1 für U.S. Benzin).
LAM_MOD_FLG = eine Variable, die auf den Wert 1,0 ge setzt wird, wenn das Fahrzeug sich in ei nem relativ stationären Zustand befinden soll, in dem der OBD-II Test ausgeführt werden kann.
LAMLEAN = das magerste Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das während des OBD-II Tests benötigt wird.
LAMRICH = das fetteste Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das während des OBD-II Tests benötigt wird.
SAFTOT_NORM = der Wert einer geeigneten Zündzeit punkteinstellung für die laufende Motor drehzahl , LOAD (eine Angabe der Höhe des Motordrehmomentes), LAMBSE und für andere der Regeleinrichtung bekannte Variablen, die benötigt werden, wenn nicht in einem Sauerstoffsensor-Störerkennungsmodus gear beitet wird. Für das nachfolgende Beispiel sei SAFTOT_NORM=20 angenommen.
SPKDEL_NORM = SPKMBT - SAFTOT_NORM
SPKMBT = der Wert der MBT Zündung für die momentane Motordrehzahl, LOAD, LAMBSE und für andere der Steuereinrichtung bekannte Variablen. Für das nachfolgende Beispiel sei SPKMBT = 22 angenommen.
Im folgenden wird auf die Fig. 4 und 5 Bezug genommen. Die
Erfindung macht von einem Paar von mit ITQSPKMUL bzw.
INV_ITQSPKMUL bezeichneten Funktionen Gebrauch, die einen ge
genüber der MBT Zündung verschobenen oder nachverstellten
Zündzeitpunkt und ein Drehmomentverhältnis wiedergeben. Diese
Beziehung erlaubt es, die Drehmomentschwankungen des Motors
mit einer auf einem Drehmomentverhältnis basierenden Berech
nung zu kompensieren, welche auf die Veränderung der Kraft
stoff/Luft-Zusammensetzung zurückzuführen sind. Dies erlaubt
wiederum eine direkte Berechnung der erforderlichen Einstel
lung der Vorzündung. Es sei angenommen, daß die Veränderung
der Kraftstoff/Luft-Zusammensetzung, auf die hier Bezug ge
nommen wird, nicht nur erzwungene Kraftstoff-Exkursionen ent
sprechend der OBB-II Testsequenzen, sondern auch Kraftstoff-
Exkursionen umfaßt, die sich während des Fahrzeugbetriebs aus
einer normalen Motorregelung mit einer geschlossenen Schleife
(closed-loop) ergeben.
Das Verfahren basiert vorzugsweise auf aktuellen Aufzeich
nungsdaten, die in einem Kalibrierungsvorgang gewonnen wurden
mit den Daten, die in der nachfolgend angegebenen Tabelle I
eingetragen wurden, welche vorzugsweise in einem nicht lei
stungsabhängigen Speicher (z. B. ein ROM oder ähnliche Spei
cher) der Regeleinrichtung 16 gespeichert werden.
Grad | |
Drehmomentverhältnis | |
0 | |
1,00 | |
2 | 0,995 |
5 | 0,990 |
8 | 0,980 |
10 | 0,960 |
13 | 0,935 |
15 | 0,910 |
20 | 0,840 |
26 | 0,700 |
In Fig. 4 ist auf der horizontalen Achse der Betrag aufgetra
gen, um den der Zündzeitpunkt gegenüber der MBT Zündung in
Richtung Nachzündung verschoben ist. Dieser wird in Kurbel
wellen-Grad (°) gemessen. Auf der vertikalen Achse ist das
Verhältnis zwischen dem vom Motor zur Verfügung gestellten
Drehmoment bei einer bestimmten Vorzündung und dem Drehmoment
des Motors aufgetragen, das der Motor liefert, wenn dieser
mit MBT Zündung arbeitet. Mit anderen Worten, wenn der Motor
mit einer MBT Zündung arbeitet, ist das Drehmomentverhältnis
1,0, und wenn der Betriebspunkt gegenüber der MBT Zündung
nachverstellt wird, ist das resultierende Verhältnis ein di
mensionsloser Bruch, z. B. 0,8 oder 0,9.
Die in Tabelle I gezeigten Tabellenwerte der Zün
dungs/Drehmoment-Funktionen werden aus aufgezeichneten Motor
daten gewonnen und stellen typische Zahlen für eine vorgege
bene Motorbauart dar. Um diese Zahlen zu gewinnen, wurde z. B.
ein Motor bei einer gewünschten Motordrehzahl und einer be
stimmten Luftmenge (d. h. Last) betrieben, und die Vorzündung
wurde auf SPKMBT eingestellt. Das Bremsmoment und das Rei
bungsmoment wurden bei diesen Anfangsbedingungen überwacht
und aufgenommen. Daraufhin wurde der Wert der Vorzündung auf
einen bestimmten Betrag in Richtung Nachzündung verstellt
(SPKX), z. B. fünf Grad (5°), und das Bremsmoment und das Rei
bungsmoment wurden wieder überwacht und aufgezeichnet. Dieser
Vorgang wurde mehrmals durchgeführt, um die in Tabelle I auf
geführten Daten zu erhalten.
Es sei bemerkt, daß das indizierte Drehmoment eine Kombina
tion des Bremsmomentes und des Reibungsmomentes ist. Aus den
indizierten Drehmomentwerten kann das Drehmomentverhältnis TR
wie folgt berechnet werden:
TR = (T @ SPKX)/(T @ SPKMBT).
Fig. 5 zeigt eine weitere als INV_ITQSPKMUL bezeichnete Funk
tion, die sich ebenfalls auf das Zünd- und Drehmomentverhält
nis bezieht. Es ist ersichtlich, daß die in Fig. 5 gezeigte
Funktion eine negative Umkehrung der in Fig. 4 gezeigten
Funktion ist. Eine Tabelle mit Werten, die nachfolgend in Ta
belle II angegeben sind, welche INV_ITQSPKMUL repräsentiert,
wird auf die gleiche Weise in einem nicht leistungsabhängigen
Speicher der Regeleinrichtung 16 gespeichert:
Grad | |
Drehmomentverhältnis | |
0 | |
1,00 | |
- 2 | 0,995 |
- 5 | 0,990 |
- 8 | 0,980 |
-10 | 0,960 |
-13 | 0,935 |
-15 | 0,910 |
-20 | 0,840 |
-26 | 0,700 |
Fig. 6 zeigt eine als ITQAFMUL bezeichnete Funktion, die das
indizierte Drehmoment bei einem vorgegebenen LAMBSE als Funk
tion der indizierten Leistung bei stöchiometrischer
Luft/Kraftstoff-Zusammensetzung wiedergibt. Eine Werteta
belle, die nachfolgend als Tabelle III wiedergegeben ist,
stellt ITQAFMUL dar und ist in einem nicht leistungsabhängi
gen Speicher der Regeleinrichtung 16 gespeichert:
Lambse | |
Drehmomentverhältnis | |
0,62 | |
0,930 | |
0,76 | 0,980 |
0,90 | 1,015 |
1,00 | 1,000 |
1,05 | 0,975 |
1,10 | 0,950 |
1,23 | 0,860 |
Fig. 7 zeigt ein Flußdiagramm, das das erfindungsgemäße Ver
fahren zur Regelung der Drehmomentschwankungen im einzelnen
wiedergibt. In Schritt 40 initialisiert die Regeleinrichtung
16 Variablen auf vorgegebene Werte beim Motorstart. In
Schritt 42 sammelt die Regeleinrichtung 16 Informationen von
verschiedenen Sensoren, beispielsweise die Drehzahl, Bela
stungs- und Temperaturdaten und bestimmt, ob die Betriebsbe
dingungen des Motors für die EGO-Sensor Störungsdetektion
entsprechend den OBD-II Vorschriften geeignet sind oder nicht
geeignet sind. Wenn die Bedingungen einen Test erlauben, wird
LAM_MOD_FLG auf den Wert 1,0 gesetzt.
In Schritt 44 testet die Regeleinrichtung den Wert von
LAM_MOD_FLG. Falls der Sensor-Test durchgeführt werden kann
(d. h. Flag = 1), prüft die Regeleinrichtung in Schritt 46, ob
der indizierte Drehmomentbestimmungsbereich ITQROACUR größer
als der ROM Skalar ITQROA ist. Ein Beispiel für die Bestim
mung des ROM Skalars ITQROA wird nachfolgend angegeben:
LAMRICH = 1 - AMPMULT|[1,0-0,1=0,9] | |
ITQRICH = ITQAFMUL(LAMRICH) | [1,015] |
LAMLEAN = 1 + AMPMULT | [1,0+0,1=1,1] |
ITQLEAN = ITQAFMUL(LAMLEAN) | [0,95] |
ITQROA = 1 - (ITQRICH-ITQLEAN) | [1 - (1,015-0,95)=0,935] |
Falls ITQROACUR größer als der ROM Skalar ITQROA ist, wird in
Schritt 48 die erforderliche Vorpositionszündung (pre-posi
tion spark) bestimmt. Schritt 50 wird vorzugsweise in schnel
len Schritten derart wiederholt, daß der gewollte Drehmoment
bereich ITQROACUR durch ITQROASTEP bis zu ITQROA in einer
Schrittweite dekrementiert wird, die von dem Fahrer nicht be
merkt wird. Dies kann algebraisch wie folgt ausgedrückt wer
den:
ITQROACUR = ITQROACUR - ITQROASTEP.
Unter Bezugnahme auf das obige Beispiel hat ITQROACUR nach
dem ersten Durchgang einen Wert von 1,0 - 0,005 = 0,995.
Diese Dekrementierung wird fortgesetzt, bis ITQROACUR auf den
Wert von ITQROA dekrementiert ist (d. h. 0,065). Auf diese
Weise hat ITQROACUR nach dem letzten Durchgang einen Wert von
0,940 - 0,005 = 0,935.
In Schritt 52 von Fig. 7 springt der Kontrollablauf zu einer
Routine, um eine geeignete Zündzeitpunktvorverstellung zu be
rechnen. Schritt 52 wird vorzugsweise in schneller Aufeinan
derfolge durchgeführt, so daß die Vorpositionszündung geglät
tet oder stufenweise in Phasen eingeteilt und vom Fahrzeug
führer nicht bemerkt wird. Selbst wenn das von dem Motor ge
lieferte Drehmoment bei jedem Vorpositionsschritt verringert
wird, ist die Abnahme gering und kann durch einige andere ge
eignete Maßnahmen, z. B. durch die Veränderung der Luftmenge,
ausgeglichen werden. Dieses Verfahren schafft daher eine Art
Drehmomentreserve, von der aus weitere Einstellungen gemacht
werden, um die Drehmomentschwankungen sofort auszugleichen,
die sich aus den Kraftstoff-Exkursionen ergeben.
Fig. 8 zeigt ein Flußdiagramm, das die Schritte der Zündbe
rechnungsroutine im einzelnen wiedergibt, die die Zündzeit
punktvorverstellung bewirkt. Eine Eingabe in diese Routine
wird durch die Variable ITQ_RATIO_REQ dargestellt. Wenn diese
Variable einen Wert von 1,0 hat, wird das maximale Drehmoment
gefordert. Jeder Wert kleiner als 1,0 entspricht einer Vor
gabe eines Teildrehmomentes mittels Nachzündung.
In Schritt 80 von Fig. 8 berechnet die Regeleinrichtung 16
das indizierte Drehmomentverhältnis bei laufender Vorzündung,
wobei von der ITQSPKMUL Funktion von Fig. 4 wie folgt Ge
brauch gemacht wird:
SPKDEL_NORM = SPKMBT - SAFTOT_NORM
ITQSPKMUL_NORM = ITQSPKMUL(SPKDEL_NORM).
ITQSPKMUL_NORM = ITQSPKMUL(SPKDEL_NORM).
Das Gesamtdrehmomentverhältnis in Abhängigkeit von SPKMBT
wird in Schritt 82 berechnet, in dem das geforderte Drehmo
mentverhältnis von dem bei laufender Vorzündung indizierten
Drehmomentverhältnis subtrahiert wird:
ITQSPKMUL_TOT = ITQSPKMUL_NORM - ITQ_RATIO_REQ.
In Schritt 84 bestimmt die Regeleinrichtung den Betrag der
Zündzeitpunktvorverstellung, d. h. den Winkel zwischen der
Nachzündung und SPKMBT, in Übereinstimmung mit dem Gesamt
drehmomentverhältnis durch die Eingabe von ITQSPKMUL_TOT in
die in Fig. 4 gezeigte INV_ITQSPKMUL Funktion. Der alge
braische Ausdruck lautet:
SPKDEL_TOT = ITQSPKMUL_INV(ITQSPKMUL_TOT).
Alles was übrigbleibt ist noch die Umwandlung dieser Einstel
lung in die aktuelle Vorzündung:
SAFTOT = SPKMBT + SPKDEL_TOT
und folglich die Einstellung der Zündzeitpunkteinstellung in
Schritt 86, wodurch das von dem Motor gelieferte Drehmoment
verändert wird.
Im folgenden wird wieder auf Fig. 7 Bezug genommen. Wenn das
Ergebnis in Schritt 44 negativ ist, soll der OBD-II Sensor-
Test nicht ausgeführt werden, und der Kontrollablauf geht zu
Schritt 58 über. In Schritt 58 bestimmt die Regeleinrichtung
16, ob der laufende Wert des indizierten Drehmomentbestim
mungsbereichs (ITQROACUR) kleiner als ITQROA ist oder nicht.
Wenn der Wert kleiner ist, geht die Zündung zu einem normalen
Schema über. Folglich wird der laufende Wert des indizierten
Drehmomentbestimmungsbereichs bis ITQROA schrittweise um
einen Betrag erhöht, der gleich der Variablen ITQROASTEP ist:
ITQROACUR = ITQROACUR + ITQROASTEP.
Dieser Prozeß wird vorzugsweise fortlaufend durchgeführt, so
daß die Modifikation der Zündung vom Fahrzeugführer weitge
hend unbemerkt bleibt. In Schritt 62 wird die Zündberech
nungsroutine von Fig. 8, wie im einzelnen oben beschrieben
wurde, aufgerufen und ausgeführt, um die aktuelle Zündzeit
punktverstellung festzulegen. In diesem Fall hat die Eingabe
in die Zündberechnungsroutine ITQ_RATIO_REQ den Wert von
ITQROACUR.
Wenn das Ergebnis des Vergleichs in Schritt 46 negativ ist,
springt der Kontrollablauf zu Schritt 64, wo die Regelein
richtung den OBD-II Test durchführt und deshalb die erzwunge
nen Kraftstoff-Exkursionen beginnt. Zu diesem Zeitpunkt wird
die in Fig. 3 dargestellte Kraftstoff/Luft-Zusammensetzung
erzeugt, und die Einspritzdüsen werden entsprechend der
Kraftstoff/Luft-Zusammensetzung angesteuert, um einen ausge
fallenen Sauerstoffsensor zu detektieren.
Die Verwirklichung dieser Einspritzdüsen-Impulsbreite resul
tiert in fetten und mageren Luft/Kraftstoff-Exkursionen, wel
che wiederum zu Schwankungen von LAMBSE führen, da dessen
Wert von dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis abhängig ist. Die
Zündzeitpunkteinstellung ist für jeden vorgegebenen Wert von
LAMBSE so eingestellt, daß das indizierte Drehmoment nicht
Schwankungen unterworfen ist. Es sei angenommen, daß LAMBSE
beispielsweise gleich 1,05 und SAFTOT gleich 9 ist. In
Schritt 66 wird der erwartete Wechsel des indizierten Drehmo
mentes in Abhängigkeit von LAMBSE algebraisch wie folgt aus
gedrückt:
ITQAFMUL = ITQAFMUL(LAMBSE).
Wie die obige Tabelle III und Fig. 6 zeigt, ist
ITQAFMUL (1,05) = 0,975. Die erforderliche Drehmomentkorrek
tur, die als ein Verhältnis ausgedrückt wird, berechnet sich
wie folgt:
ITQSPKMUL = [1/ITQAFMUL]*ITQROA.
In Fortführung des Beispiels ist die erforderliche Drehmo
mentkorrektur [1/0,935]*0,935 = 0,958. Der Kontrollablauf
springt nun zu Schritt 52, wo die Zündberechnungsroutine von
Fig. 8 aufgerufen wird. In diesem Fall wird die Eingabe zu
der Zündberechnungsroutine ITQ_RATIO_REQ auf den Wert 0,958
festgesetzt.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde er
kannt, daß die optimale Zündzeitpunkteinstellung von der
Kraftstoff/Luft-Zusammensetzung abhängt. Eine Einstellung des
Zündzeitpunktes entsprechend diesem optimalen Verhältnis
führt daher zu einer optimalen Motorleistung. Bei dieser Aus
führungsform wird die Zündzeitpunkteinstellung deshalb nicht
in Abhängigkeit von der mittleren Kraftstoff/Luft-Zusammen
setzung entsprechend dem Stand der Technik geregelt, sondern
in Abhängigkeit von dem momentanen Kraftstoff/Luft-Verhältnis
derart, daß ein höheres und stabileres Ausgangsdrehmoment er
reicht wird als bei einer Zündzeitpunkteinstellung, die in
Abhängigkeit von der mittleren Kraftstoff/Luft-Zusammen
setzung erfolgt. Es sei z. B. eine Kraftstoffregeleinrichtung
angenommen, die die Kraftstoff/Luft-Zusammensetzung mit einer
Sägezahn-Modulationsamplitude von +/-5% der stöchiometri
schen Kraftstoffrate verändert. Wenn andere Faktoren, die die
optimale Zündzeitpunkteinstellung beeinflussen, im wesentli
chen konstant gehalten werden, verändert sich die optimale
Zündzeitpunkteinstellung mit derselben Periodizität wie die
Kraftstoffrate. Eine geeignete Veränderung der Zündzeitpunkt
einstellung mit dieser Periodizität optimiert daher die Mo
torleistung und verringert die Drehmomentschwankungen. Dieses
Verfahren ist in den Fig. 9a und 9b gezeigt, die das erfin
dungsgemäße Verfahren zur Regelung der Zündzeitpunkteinstel
lung und die Beziehung zwischen den Kraftstoff-Exkursionen
und der Zündverstellung veranschaulichen.
Es sei angenommen, daß der eingespritzte Kraftstoff und die
durch die Eintrittsöffnung strömende Luft zu einer beabsich
tigten in dem Zylinder eingeschlossen Kraftstoff/Luft-Zusam
mensetzung mit einem bestimmten Verhältniswert führt. Restgas
mit einem anderen Verhältnis wird mit der frischen Füllung
vermischt. Hier wird auf die Zusammensetzung der frischen
Füllung und nicht auf die Zusammensetzung einer Mischung aus
einer frischen Füllung und einer Restfüllung Bezug genommen.
Die tatsächliche Kraftstoff/Luft-Zusammensetzung der frischen
Füllung kann geschätzt werden. Diese ist im allgemeinen von
der beabsichtigten Kraftstoff/Luft-Zusammensetzung verschie
den. Zur Vereinfachung macht die Erfindung von der beabsich
tigten Kraftstoff/Luft-Zusammensetzung Gebrauch (LAMBSE), die
der tätsächlichen Kraftstoff/Luft-Zusammensetzung am nächsten
kommt. Der Gebrauch der beabsichtigten Kraftstoff/Luft-Zusam
mensetzung ist insofern vorteilhaft, als daß die Effekte
weitgehend vermieden werden, die als transient/dynamischer
Kraftstoffausgleich bekannt sind. Dies kann wie folgt mathe
matisch ausgedrückt werden:
SAF := SAFstoich + fa(LAMBSE)
wobei SAF die Zündzeitpunkteinstellung und fa eine Funktion
zur Bestimmung des Zündaddierers (Zündpunktvorverstellung)
SPARK_ADJUST basierend auf LAMBSE (d. h. das beabsichtigte re
lative Luft/Kraftstoff-Verhältnis) ist. Die Funktion fa gibt
die MBT Zündung in Abhängigkeit von der beabsichtigten Kraft
stoff/Luft-Zusammensetzung an, wie Fig. 10 zeigt. Da die in
Fig. 10 gezeigten Daten bei einer MBT Zündzeitpunkteinstel
lung aufgenommen wurden, ist dies besonders für einen Betrieb
des Motors bei Betriebspunkten geeignet, bei dem die Zünd
zeitpunkteinstellung auf MBT steht. Sofern diese Beziehung
bei einer Zündzeitpunkteinstellung herangezogen wird, die von
MBT entfernt ist, entsteht nur ein kleiner Fehler. Fig. 10
kann, wenn dies von Bedeutung sein sollte, zu einer Tabelle,
einem dreidimensionalen Schaubild, oder einer Kurvenschar er
weitert werden, wobei die zusätzliche Eingangsvariable der
mittleren Zündzeitpunkteinstellung eine Funktion von MBT ist.
Fig. 10 zeigt, daß die allgemeine Lehre eine fette Nachzün
dung und eine magere Vorzündung ist. Bei einigen Punkten
trifft die Regel jedoch nicht zu.
Um eine optimale Beziehung zwischen der Zündzeitpunkteinstel
lung und der Luft/Kraftstoff-Zusammensetzung zu erhalten,
müssen SAF und LAMBSE vollkommen in Phase sein und darauf ab
gestimmt sein, auf demselben Zylinder und demselben Zylin
derereignis zu arbeiten, obgleich erkannt wird, daß diese Re
gelung weder zylinderspezifisch noch zylinderereignisspezi
fisch ist. Ein teilweiser Erfolg kann durch die Verwendung
von SAF und LAMBSE, so wie sie sind, erreicht werden. Um den
ganzen Vorteil zu erreichen, sollten der LAMBSE Befehl (d. h.
beabsichtigte Kraftstoff/Luft-Zusammensetzung) und der SAF
Befehl (d. h. Zündzeitpunkteinstellung) auf einer Zylinder-zu-
Zylinder Basis und einer Zylinder-Ereignis-zu-Zylinder-Ereig
nis Basis koordiniert werden.
Im folgenden wird auf Fig. 11 Bezug genommen. Fig. 11 zeigt
eine Funktion, die den Leistungsverlust veranschaulicht, der
eintritt, wenn der Zündzeitpunkt in Bezug auf die MBT Zündung
verstellt wird. Um die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfah
rens erkennen zu können, sei auf Fig. 10 verwiesen. Fig. 10
zeigt, wo ein Motor seinen Betriebspunkt auf der Kurve hat,
die den Wirkungsgrad als Funktion der Zündzeitpunkteinstel
lung angibt und wo der Motor betrieben werden kann, wenn das
Verfahren angewendet wird. Wo die optimale Zündzeitpunktein
stellung durch die Klopf- oder NOx-Grenze vorgegeben ist,
tritt gemäß der Erfindung eine geringere Zündstreuung in Be
zug auf MBT auf. Der Motor kann deshalb näher an der Klopf-
oder NOx-Grenze betrieben werden (der NOx-Ausstoß nimmt bei
einer Zündzeitpunkteinstellung weiter in Richtung Vorzündung
akzeptable Werte an).
Die in Fig. 11 dargestellte Funktion zeigt, daß ein Lei
stungsverlust von 2% eintritt, wenn der Zündzeitpunkt von
MBT um 7° in Richtung Nachzündung verstellt wird, wohingegen
ein Leistungsverlust von 5% eintritt, wenn der Zündzeitpunkt
in Bezug auf MBT um 11,5° in Richtung Nachzündung verstellt
wird. Das vorgeschlagene Verfahren arbeitet qualitativ be
trachtet auf der Leistungskurve tatsächlich höher als die üb
liche Praxis, woraus sich ein höherer Motorwirkungsgrad er
gibt. Aufzeichnungsteste, wie in Fig. 10, können genutzt wer
den, um die Vorteile zu messen und/oder die Funktion festzu
legen, die die MBT Empfindlichkeit in Abhängigkeit von der
Kraftstoff/Luft-Zusammensetzung angibt.
Unter Berücksichtigung der obigen Ausführungen führt die Re
gelung der Zündzeitpunkteinstellung auf den momentan jeweils
optimalen Wert, der durch bestimmte Randbedingungen, z. B.
Klopfen und die NOx-Produktion festgelegt ist, zu einem ver
besserten Motorwirkungsgrad und unterbindet effektive Zünd
streuungen, die sich aus einer Fehlanpassung von dem
Luft/Kraftstoff-Verhältnis und der Zündzeitpunkteinstellung
ergeben. Wenn die Zündstreuung verringert wird, kann der
Zündzeitpunkt in Richtung Vorzündung verstellt werden, da die
durch Klopfen und NOx begrenzte optimale Zündzeitpunktein
stellung durch die Ereignisse bei der am meisten vergrößerten
Vorzündung bestimmt werden. Auf diese Weise kann die Effi
zienz des Kraftstoffs erhöht werden. Darüberhinaus kann die
Regelung der Zündzeitpunkteinstellung auf den momentan opti
malen Wert die Drehmomentschwankungen verringern, da eine
Zündzeitpunkteinstellung, die optimal eingestellt ist, nicht
zu einem Drehmomentverlust beiträgt, der von dem Wechsel der
Kraftstoff/Luft-Zusammensetzung verursacht wird. Wenn ein
niedrigerer Wirkungsgrad des Kraftstoffs hingenommen werden
kann, können Drehmomentschwankungen durch eine Zündzeitpunkt
nachverstellung bei Luft/Kraftstoff-Zusammensetzungen vermie
den werden, die normalerweise zu einem vergrößerten Drehmo
ment führen und umgekehrt.
Es sei darauf hingewiesen, daß sich die obige Beschreibung
nur auf eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung be
zieht, die nicht alle möglichen Ausgestaltungen umfassen
soll. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß die in der Be
schreibung verwendeten Begriffe lediglich solche der Be
schreibung sind und nicht zu einer Beschränkung des Schutzbe
reichs führen. Es können verschiedene Abwandlungen vorgenom
men werden, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch
den Inhalt der folgenden Patentansprüche bestimmt wird.
Claims (18)
1. Verfahren zur Regelung der Zündzeitpunkteinstellung wäh
rend wechselnder fetter und magerer Exkursionen der
Kraftstoff/Luft-Zusammensetzung für ein Fahrzeug mit ei
nem Verbrennungsmotor (12) und einer elektronischen Re
geleinrichtung (16) zur Regelung des Kraftstoffs und der
Zündung mit folgenden Verfahrensschritten:
sofortiges Reduzieren der Vorzündung während einer Ex kursion mit einer fetten Kraftstoff/Luft- Zusammen setzung, und
sofortiges Vergrößern der Vorzündung während einer Ex kursion mit einer mageren Kraftstoff/Luft-Zusammen setzung, wobei die Vorzündung derart verringert und ver größert wird, daß der Motor so geregelt wird, daß der Wirkungsgrad des Motors und/oder das Fahrverhalten des Fahrzeugs durch die Reduzierung der Motordrehmoment schwankungen verbessert wird, welche sich aus den Ex kursionen mit wechselnder fetter und magerer Kraft stoff/Luft-Zusammensetzung ergeben.
sofortiges Reduzieren der Vorzündung während einer Ex kursion mit einer fetten Kraftstoff/Luft- Zusammen setzung, und
sofortiges Vergrößern der Vorzündung während einer Ex kursion mit einer mageren Kraftstoff/Luft-Zusammen setzung, wobei die Vorzündung derart verringert und ver größert wird, daß der Motor so geregelt wird, daß der Wirkungsgrad des Motors und/oder das Fahrverhalten des Fahrzeugs durch die Reduzierung der Motordrehmoment schwankungen verbessert wird, welche sich aus den Ex kursionen mit wechselnder fetter und magerer Kraft stoff/Luft-Zusammensetzung ergeben.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Be
stimmen eines erwarteten Drehmomentverhältniswechsels
infolge einer Exkursion der Kraftstoff/Luft-Zusammen
setzung unter Benutzung einer Beziehung, die sich auf
das Luft/Kraftstoff-Verhältnis und das Drehmomentver
hältnis bezieht, so daß der Motor zur Verbesserung des
Fahrverhaltens des Fahrzeugs durch die Reduzierung der
Drehmomentschwankungen geregelt werden kann, welche sich
aus den alternierenden fetten und mageren Kraft
stoff/Luft-Zusammensetzungsexkursionen ergeben.
3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch das Be
stimmen eines laufenden Drehmomentverhältnisses in Ab
hängigkeit von einer laufenden Vorzündung unter Be
nutzung einer ersten Beziehung, die sich auf die Vorzün
dung und das Drehmomentverhältnis bezieht.
4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch das Be
stimmen eines sich auf die MBT Zündung beziehenden Ge
samtdrehmomentverhältnisses basierend auf dem erwarteten
Wechsel des Drehmomentverhältnisses und dem laufenden
Drehmomentverhältnis.
5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch das Be
stimmen einer Zündkorrektur von der MBT Zündung
basierend auf dem Gesamtdrehmomentverhältnis unter Be
nutzung einer zweiten Beziehung, die sich auf die Vor
zündung und das Drehmomentverhältnis bezieht.
6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch das
Bestimmen einer gewünschten ersten Vorzündung unter
Benutzung der MBT Zündung und der Zündkorrektur von der
MBT Zündung.
7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch das
Einstellen der Vorzündung des Motors auf den gewünschten
ersten Vorzündungswert, wodurch die Drehmomentschwankun
gen unterdrückt werden, die auf die Exkursionen der
Kraftstoff/Luft-Zusammensetzung zurückzuführen sind.
8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Beziehung, die sich auf das Luft/Kraftstoff-Verhält
nis und das Drehmomentverhältnis bezieht, eine nicht
lineare Beziehung ist.
9. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die erste Beziehung, die sich auf die Vorzündung und das
Drehmomentverhältnis bezieht, eine nicht-lineare Funk
tion ist.
10. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die zweite Beziehung, die sich auf die Vorzündung und
das Drehmomentverhältnisses bezieht, eine nicht-lineare
Funktion ist.
11. Vorrichtung zur Regelung der Zündzeitpunkteinstellung
während wechselnder fetter und magerer Exkursionen der
Kraftstoff/Luft-Zusammensetzung für ein Fahrzeug mit ei
nem Verbrennungsmotor (12) und einer elektronischen
Regeleinrichtung (16) zur Regelung des Kraftstoffs und
der Zündung, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung zum sofortigen Reduzieren der Vorzün dung während einer Exkursion mit einer fetten Kraft stoff/Luft-Zusammensetzung und
eine Einrichtung zu sofortigen Vergrößern der Vorzün dung während einer Exkursion mit einer mageren Kraft stoff/Luft-Zusammensetzung, wobei die Vorzündung derart verringert und vergrößert wird, daß der Motor so gere gelt wird, daß der Wirkungsgrad des Motors und/oder das Fahrverhalten des Fahrzeugs durch die Reduzierung der Motordrehmomentschwankungen verbessert wird, welche sich aus den alternierenden fetten und mageren Kraft stoff/Luft-Zusammensetzungsexkursionen ergeben.
eine Einrichtung zum sofortigen Reduzieren der Vorzün dung während einer Exkursion mit einer fetten Kraft stoff/Luft-Zusammensetzung und
eine Einrichtung zu sofortigen Vergrößern der Vorzün dung während einer Exkursion mit einer mageren Kraft stoff/Luft-Zusammensetzung, wobei die Vorzündung derart verringert und vergrößert wird, daß der Motor so gere gelt wird, daß der Wirkungsgrad des Motors und/oder das Fahrverhalten des Fahrzeugs durch die Reduzierung der Motordrehmomentschwankungen verbessert wird, welche sich aus den alternierenden fetten und mageren Kraft stoff/Luft-Zusammensetzungsexkursionen ergeben.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine
Einrichtung zum Bestimmen eines erwarteten Drehmoment
wechsels durch eine Exkursion der Kraftstoff/Luft-Zusam
mensetzung unter Benutzung einer Beziehung, die sich auf
das Luft/Kraftstoff-Verhältnis und das Drehmomentver
hältnis bezieht, so daß der Motor zur Verbesserung des
Fahrverhaltens des Fahrzeugs durch die Reduzierung der
Drehmomentschwankungen geregelt werden kann, welche sich
aus den alternierenden fetten und mageren Kraft
stoff/Luft-Zusammensetzungsexkursionen ergeben.
13. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das
Bestimmen des Betrags der Zündverstellung bei den
Verringerungs- und Vergrößerungsschritten unter Be
nutzung einer Beziehung zwischen der Zündung und der be
absichtigten Kraftstoff/Luft-Zusammensetzung, so daß der
Motor zur Verbesserung des Wirkungsgrades geregelt wer
den kann.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
die beabsichtigte Kraftstoff/Luft-Zusammensetzung das
beabsichtigte relative Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einstellungen der Vorzündung bei den Verringerungs-
und Vergrößerungsschritten in Phase und übereinstimmend
mit den Exkursion der Kraftstoff/Luft-Zusammensetzung
sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine
Einrichtung zum Bestimmen des Betrags der Zündverstel
lung bei den Verringerungs- und Vergrößerungsschritten
unter Benutzung einer Beziehung zwischen der Zündung und
der beabsichtigten Kraftstoff/Luft-Zusammensetzung, so
daß der Motor zur Verbesserung des Wirkungsgrades gere
gelt werden kann.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß die beabsichtigte Kraftstoff/Luft-Zusammensetzung
das beabsichtigte relative Luft/Kraftstoff-Verhältnis
ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einstellungen der Vorzündung bei den Verrin
gerungs- und Vergrößerungsschritten in Phase und über
einstimmend mit den Exkursionen der Kraftstoff/Luft-Zu
sammensetzung sind.
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