DE60304426T2

DE60304426T2 - Bestimmung der Drehzahl einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE60304426T2
Application number: DE60304426T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Katoh; Ritsuo Sato
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2003-12-18
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2023-12-19
Also published as: EP1431574B1; EP1431574A1; CN2723717Y; JP4096728B2; US20040122582A1; CN100347437C; US6922627B2; CN1510271A; DE60304426D1; JP2004197701A

Description

Diese Erfindung betrifft eine Betriebssteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit Fremdzündung nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 und ein Betriebssteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor mit Fremdzündung nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 11.
Die 2001 durch das Japanische Patentamt veröffentlichte Druckschrift JP 2001082302 A offenbart eine Zündverstellungssteuerung eines Verbrennungsmotors durch die Drehzahl des Motors als Parameter. Ein Kurbelwellenwinkel-Sensor detektiert die Motordrehzahl. Der Kurbelwellenwinkel-Sensor gibt ein Signal aus, wenn die Kurbelwelle des Motors eine definierte Bezugs-Drehposition für jeden Zylinder erreicht.
Ein getrenntes Signal wird ausgegeben, wenn sich die Kurbelwelle um eine Winkeleinheit dreht, die zum Beispiel auf 1° eingestellt ist. Das zuerst erwähnte Signal wird als Bezugspositionssignal oder REF Signal und das zuletzt erwähnte als Teil-Kurbelwinkelsignal oder POS Signal bezeichnet.
Die Motordrehzahl wird erhalten, indem das Intervall zwischen dem REF Signal und dem POS Signal gemessen wird. Da das POS Signal häufiger als das REF Signal aktualisiert wird, besitzt die aus dem POS Signal erhaltene Drehzahl eine höhere Gleichlauffähigkeit der tatsächlichen Drehzahl des Motors als die aus dem REF Signal erhaltene.
Wenn die Steuerung der Zündverstellung, der Größe der Kraftstoffeinspritzung oder der Verstellung der Kraftstoffeinspritzung des Motors in kurzen Abständen wie zum Beispiel 10 ms ausgeführt wird, wird die Motordrehzahl bei jedem Takt mit dem POS Signal berechnet. In diesem Falle besteht die Möglichkeit, wenn sich der Zeitpunkt der Detektion des POS Signals mit der Fremdzündung überschneidet, dass Zündgeräusche fälschlicherweise als ein POS Signal detektiert werden. Die Folge ist, dass ein großer Fehler in die Berechnung der Motordrehzahl eingeführt werden kann.
Wenn die Steuerung der Zündverstellung, der Größe der Kraftstoffeinspritzung oder der Verstellung der Kraftstoffeinspritzung des Motors in einem festgelegten Takt ausgeführt wird, werden der Sollwert der Steuerung für die Zündverstellung, die Größe der Kraftstoffeinspritzung und die Verstellung der Kraftstoffeinspritzung in einem festgelegten Takt aktualisiert. Der Sollwert der Steuerung wird anschließend in ein Register gesetzt. Die tatsächliche Zündung oder Kraftstoffeinspritzung wird bei einem speziellen Kurbelwinkel durchgeführt, der der Soll-Zündverstellung oder der Sollverstellung der Kraftstoffeinspritzung entspricht. Die Folge ist, dass es eine zeitliche Nacheilung gibt zwischen dem Zeitpunkt, bei dem das POS Signal zur Berechnung der Motordrehzahl detektiert wird, und dem Zeitpunkt, bei dem eine Zündung oder Kraftstoffeinspritzung tatsächlich durchgeführt wird. So reduziert diese zeitliche Nacheilung die Genauigkeit der Steuerroutine, wenn die Drehzahl des Motors großer Schwankung unterworfen ist. Wenn die Detektion der Motordrehzahl und des Sollwerts der Steuerung mit dem Kurbelwinkel aktualisiert wird, mit anderen Worten wenn der Aktualisierungsprozess synchron mit dem REF Signal durchgeführt wird, dann wird der Zeitraum von der Erfassung der Motordrehzahl bis zur tatsächlichen Kraftstoffeinspritzung oder Zündung konstant werden. Somit ist es möglich, die Genauigkeit der Steuerung zu verbessern. In diesem Falle ändert sich jedoch das Steuerintervall in Abhängigkeit von der Motordrehzahl, so dass der Berechnungsaufwand pro Zeiteinheit, der zum Aktualisieren des Sollwerts der Steuerung erforderlich ist, bei hohen Motordrehzahlen übermäßig hoch wird.
Eine Betriebssteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit Fremdzündung wie oben angegeben und ein Betriebssteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor mit Fremdzündung wie oben angegeben kann aus der Druckschrift US 5 881 694 im Stand der Technik entnommen werden.
Eine Aufgabe dieser Erfindung ist die Bereitstellung einer Betriebssteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit Fremdzündung wie oben angegeben und ein Betriebssteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor mit Fremdzündung wie oben angegeben, bei dem der Einfluss von Zündgeräuschen bei einer Detektion der Motordrehzahl ausgeschlossen werden kann.
Nach der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Betriebssteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit Fremdzündung, die die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 aufweist.
Bevorzugte Ausführungen sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe außerdem durch ein Betriebssteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor mit Fremdzündung gelöst, das die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 11 aufweist.
Darüber hinaus besteht ein Vorteil nach der gegenwärtigen technischen Lehre in der Verkürzung des Zeitraums von der Erfassung der Motordrehzahl bis zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung oder Zündung, ohne den Berechnungsaufwand übermäßig zu erhöhen.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung durch bevorzugte Ausführungen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen veranschaulicht und erläutert. In den Zeichnungen:
1 ist eine schematische Darstellung einer Motorsteuervorrichtung nach der gegenwärtigen technischen Lehre;
2 ist ein Blockbild, das die Funktion eines Reglers gemäß der gegenwärtigen technischen Lehre beschreibt;
3 ist ein Ablaufschema, das eine durch den Regler ausgeführte Routine zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung und Fremdzündung des Motors beschreibt;
4 ist eine schematische Darstellung, die eine zeitliche Bestimmung der POS Signal-Detektion gemäß der gegenwärtigen technischen Lehre beschreibt;
5A bis 5G sind Zeitdiagramme, die den Unterschied bei der Steuerung der Zündverstellung, der durch die Drehzahl basierend auf einem POS Signal und die Drehzahl basierend auf einem REF Signal verursacht wird, zeigen;
6A und 6B sind Diagramme, die den durch die zeitliche Bestimmung der Detektion des POS Signals hinsichtlich der Motordrehzahl verursachten Fehler darstellen;
7 ist ein Ablaufschema, das eine Signalschaltroutine darstellt, die durch den Regler gemäß einer zweiten Ausführung nach der gegenwärtigen technischen Lehre ausgeführt wird;
8A bis 8F sind Zeitdiagramme, die den Einfluss einer durch den Regler gemäß der zweiten Ausführung nach der gegenwärtigen technischen Lehre ausgeführten Steuerung darstellen;
9 ist ein Diagramm, das Rauschstörungsmischung im POS Signal beschreibt.
Mit Bezug auf 1 der Zeichnungen umfasst ein V-6 Viertaktmotor 2, der nach der gegenwärtigen technischen Lehre angewandt wird, eine Ansaugleitung 3 und eine Abgasleitung 23. Die Ansaugleitung 3 ist über den mit einem Einlassventil 20 versehenen Einlasskanal 7 mit dem Brennraum 6 jedes Zylinders verbunden. Die Abgasleitung 23 ist über den mit einem Auslassventil 21 versehenen Auslasskanal 22 mit dem Brennraum 6 jedes Zylinders verbunden.
Eine elektronische Drosselklappe 5 ist in der Ansaugleitung 3 vorgesehen. In der Nähe des Einlassventils 20 im Einlasskanal 7 ist ein Einspritzventil 8 vorgesehen. Für jeden Zylinder ist ein Einspritzventil 8 vorgesehen. In das Einspritzventil 8 wird mit konstantem Druck Benzinkraftstoff zugeführt. Wenn das Einspritzventil 8 geöffnet ist, wird eine der Hubperiode entsprechende Menge von Benzinkraftstoff in Richtung der vom Einlasskanal 7 zum Brennraum 6 eintretenden Ansaugluft eingespritzt.
Die Verstellung der Kraftstoffeinspritzung und die Kraftstoffeinspritzmenge vom Einspritzventil 8 jedes Zylinders werden durch ein Impulssignal gesteuert, das von dem Regler 1 an jedes Einspritzventil 8 abgegeben wird. Die Einspritzventile 8 lösen eine Kraftstoffeinspritzung gleichzeitig mit der Eingabe des Impulssignals aus, wobei die Ein spritzung kontinuierlich während eines Intervalls, das der Impulsbreite des Impulssignals entspricht, durchgeführt wird.
Ein Gasgemisch mit konstantem Kraftstoff/Luft-Verhältnis wird im Brennraum 6 jedes Zylinders als Folge der Kraftstoffeinspritzung von dem Einspritzventil 8 und der Ansaugluft von der Ansaugleitung 3 erzeugt. Eine dem Brennraum 6 gegenüber liegende Zündkerze 24 wird als Reaktion auf durch eine Zündspule 14 erzeugten Starkstrom ausgelöst und zündet und verbrennt das Gasgemisch im Brennraum 6. Die Zündverstellung der Zündkerze 24 wird durch ein Zündsignal gesteuert, das von dem Regler 1 an die Zündspule 14 ausgegeben wird.
Das Hubmuster des Viertaktmotors 2 umfasst einen Saughub, einen Verdichtungshub, einen Verbrennungshub und einen Auslasshub. Diese vier Hübe verändern sich in Bezug auf den oberen Totpunkt (TDC) und den unteren Totpunkt (BDC), die durch die Vertikalbewegung des Kolbes in jedem Zylinder definiert sind.
Die Zündung wird bei diesem Typ des Motors 2 in einem feststehenden Verstellbereich vom Verdichtungs-Totpunkt (CTDC), welcher der Endpunkt des Verdichtungshubes für jeden Zylinder ist, durchgeführt. Mit anderen Worten, Zündung wird während des Verdichtungshubes durchgeführt. Der durch einen Kurbelwinkel ausgedrückte Winkelbereich bezieht sich auf einen Kurbelwinkel-Zündungsbereich.
Der Regler 1 umfasst einen Mikrocomputer, der mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU), einem Festwertspeicher (ROM), einem Arbeitsspeicher (RAM) und einer Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle (I/O Schnittstelle) versehen ist. Der Regler 21 kann eine Vielzahl von Mikrocomputern aufweisen.
Signale, die Detektierdaten darstellen, werden in den Regler 1 zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung und Zündsteuerung eingegeben. Die Signale werden von dem Luftmengenmesser 4, der eine Ansaugluftmenge im Motor 2 detektiert, dem Kurbelwinkel-Sensor 9, dem Nockenpositions-Sensor 11, dem Zündschalter 13, dem Wassertemperatur-Sensor 15, der die Kühlwassertemperatur des Motors 2 detektiert, und dem Sauerstoffsensor 16, der eine Sauerstoffkonzentration im Abgas aus dem Motor 2 detektiert, eingegeben.
Der Kurbelwinkel-Sensor 9 gibt ein REF Signal aus, wenn die Kurbelwelle 10 des Motors 2 eine Bezugs-Drehposition erreicht. Darüber hinaus wird ein POS Signal ausgegeben, wenn sich die Kurbelwelle 10 um eine Winkeleinheit dreht, die zum Beispiel auf 1° eingestellt ist. Die Bezugs-Drehposition entspricht einer Drehposition von 110° vor dem oberen Totpunkt (TDC) für jeden Zylinder in einem V-6 Motor in 60°-Anordnung.
Der Nockenpositions-Sensor 11 gibt als Reaktion auf eine spezielle Drehposition des Nockens 12, der das Auslassventil 21 steuert, ein PHASE Signal aus. Im Viertaktmotor 2 wird Zündung in jedem Zylinder einmal für jeweils zwei REF Signale durchgeführt. Der obere Totpunkt (TDC) umfasst einen oberen Totpunkt für Verdichtung (CTDC) und einen oberen Totpunkt für Auslass (ETDC). Der Regler 1 unterscheidet diese auf der Kombination des REF Signals und des PHASE Signals basierenden Signale.
Der Zündschalter 13 versetzt die Zündkerze 24 durch Ausgabe eines Zündsignals IGN in einen Zustand, bei dem Zündung stattfinden kann. Der Zündschalter 13 gibt außerdem ein Startsignal StartSW aus, um den Lauf eines den Motor 2 anwerfenden Anlassermotors zu starten.
Mit Bezug 2 umfasst der Regler 1 ein Startauslösungs-Unterscheidungssegment 101, ein Zylinder-Unterscheidungssegment 102, ein Drehzahlsignal-Erzeugungssegment 103, ein Einspritzungs-Impulsbreiten-Berechnungssegment 104, ein Einspritzungs-Startverstellungs-Berechnungssegment 105, ein Einspritzventil-Steuersignal-Ausgabesegment 106, ein Zündsignal-Berechnungssegment 107 und ein Zündsignal-Ausgabesegment 108. Jeder dieser Programmsegmente ist ein virtuelles Segment, das die Funktionen des Reglers 1 darstellt und keine physikalische Existenz besitzt.
Das Startauslösungs-Unterscheidungssegment 101 detektiert den Beginn des Anwerfens des Motors 2 basierend auf dem Startsignal StartSW und dem Zündsignal IGN vom Zündschalter 13. Der Start des Motors wird bestimmt, wenn das Startsignal eingeschaltet ist.
Das Zylinder-Unterscheidungssegment 102 nutzt das durch den Kurbelwinkelsensor 9 ausgegebene POS Signal und das durch den Nocken-Positionssensor 11 ausgegebene PHASE Signal, um die entsprechenden Hubstellungen von jedem Zylinder des Motors 2 zu bestimmen. In der anschließenden Beschreibung wird diese Bestimmung als Zylinderunterscheidung bezeichnet.
Das Drehzahlsignal-Erzeugungssegment 103 berechnet eine Motordrehzahl LNRPM basierend auf dem ausgegebenen Intervall des REF Signals vom Kurbelwinkelsensor 9. Das Drehzahlsignal-Erzeugungssegment 103 berechnet außerdem eine Motordrehzahl FNRMP3 basierend auf dem ausgegebenen Intervall des POS Signals vom Kurbelwinkelsensor 9. Jedoch ist das in der Berechnung nach der gegenwärtigen technischen Lehre verwendete POS Signal auf POS Signale beschränkt, die außerhalb des Zündungs-Kurbelwinkelbereichs detektiert werden. Dieser Bereich wird als Nicht-Zündungs-Kurbelwinkelbereich bezeichnet.
Das Einspritzungs-Impulsbreiten-Berechnungssegment 104 berechnet die Basisimpulsbreite der Kraftstoffeinspritzung, indem ein vorher gespeichertes Verzeichnis gesucht wird, das auf der durch das Drehzahlsignal-Erzeugungssegment 103 berechneten Motordrehzahl und der vom Luftmengenmesser 4 detektierten Ansaugluft basiert.
Das Einspritzungs-Impulsbreiten-Berechnungssegment 104 bestimmt eine Soll-Impulsbreite der Kraftstoffeinspritzung, indem die Basisimpulsbreite der Kraftstoffeinspritzung um eine Korrektur ergänzt wird, so dass das Gasgemisch im Brennraum 6 mit einem feststehenden Kraftstoff/Luft-Soll-Verhältnis übereinstimmt. Die Größe der Kraftstoffkorrektur wird basierend auf der Sauerstoffkonzentration im Abgas, die durch den Sauerstoffsensor 16 detektiert wird, und der Kühlwassertemperatur, die durch den Wassertemperatursensor 15 detektiert wird, berechnet.
Wenn der Motor 2 gestartet ist, bestimmt das Einspritzungs-Impulsbreiten-Berechnungssegment 104 die Soll-Impulsbreite der Kraftstoffeinspritzung mit einem nachstehend beschriebenen Verfahren, das von dem Verfahren für normale Betriebszustände abweicht.
Das Einspritzungs-Auslösungsverstellungs-Berechnungssegment 105 berechnet die anfängliche Soll-Verstellung der Kraftstoffeinspritzung, die auf der Einspritzungs-Impulsbreite und der Motordrehzahl basiert.
Das Einspritzventil-Steuersignal-Ausgabesegment 106 gibt ein Impulssignal für die Soll-Impulsbreite der Kraftstoffeinspritzung an das Einspritzventil 8 mit der Soll-Startverstellung für Kraftstoffeinspritzung aus.
Das Zündsignal-Berechnungssegment 107 bestimmt eine Soll-Zündverstellung der Zünderkerze 24 basierend auf der Motordrehzahl und der Wasserkühltemperatur des Motors 2.
Das Zündsignal-Ausgabesegment 108 löst die Zündkerze 24 aus, indem die Stromversorgung zur Zündspule 14 mit einer Zündungs-Soll-Verstellung, die auf dem POS Signal und dem REF Signal basiert, gesteuert wird.
Als Nächstes wird mit Bezug auf 3 eine Steuerroutine für die Kraftstoffeinspritzung und Zündung des Motors 2, die durch den wie oben aufgebauten Regler 1 ausgeführt wird, beschrieben. Diese Routine wird in Intervallen von 10 ms ausgeführt, während der Motor 2 in Betrieb ist.
Zuerst berechnet im Schritt S1 der Regler 1 die Motordrehzahl FNRPM3 basierend auf dem Intervall des außerhalb des Zündungs-Kurbelwinkelbereichs detektierten jüngsten POS Signals.
Mit Bezug auf 4 wird nachstehend die Bestimmung des im Schritt S1 bestimmten Zündungs-Kurbelwinkelbereichs beschrieben. In einem V-6 Motor wird ein REF Signal bei 110° vor dem oberen Totpunkt (110° BTDC) für jeden Zylinder ausgegeben. Die Zündverstellung während des Motorstarts ist bis zum oberen Totpunkt der Verdichtung (CTDC) am meisten verzögert. Nach dem Motorstart ist die Zündverstellung in einem festen Winkelbereich als Reaktion auf die Zunahme der Drehzahl verstellt. Der feste verstellte Winkelbereich vom CTDC wird als Zündungs-Kurbelwellenwinkel-Bereich angesichts der Möglichkeit verwendet, dass eine Zündung in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen stattfindet.
Im Schritt S1 wird die Berechnung der Motordrehzahl FNRPM3 basierend auf dem POS Signal, das im wie oben beschrieben eingestellten Zündungs-Kurbelwinkelbereich detektiert wird, verhindert. Dies wird erreicht, indem die Motordrehzahl FNRPM3 basierend auf dem Intervall des jüngsten POS Signals, das im Nicht-Zündungs-Kurbelwinkelbereich detektiert wurde, berechnet wird. Die Folge davon ist, dass sich notwendigerweise eine zeitliche Nacheilung zwischen der Eingabe des die Basis der Berechnung bildenden POS Signals und dem Zeitpunkt ergibt, wo die Motordrehzahl FNRPM3 tatsächlich berechnet wird. Der Regler 1 speichert aufeinander folgend die POS Signale und die REF Signale, die vom Kurbelwinkelsensor 9 eingegeben werden, in dem Speicher. Der Regler 1 wählt die jüngsten beiden POS Signale im Nicht-Zündungs-Kurbelwinkelbereich aus den gespeicherten POS Signalen in dem Speicher (RAM) aus und berechnet die Motordrehzahl FNRPM3 auf der Basis des Intervalls dieser Signale.
In 4 liegt das Intervall vom oberen Totpunkt der Verdichtung (CTDC) zum unmittelbar danach eingegebenen REF Signal REF 110 immer in dem Nicht-Zündungs-Kurbelwinkelbereich. Im Schritt S1 wird außerdem vorgezogen, dass die Motordrehzahl FNRPM3 aus dem Intervall des jüngsten POS Signals berechnet wird, das im Bereich zwischen CTDC und REF 110 erhalten wird.
Eine Detektion des POS Signals ohne Störung von Zündgeräuschen wird durch Begrenzung des Detektionsintervalls des POS Signals auf den Nicht-Zündungs-Kurbelwinkelbereich erreicht. Somit ist es möglich, die Genauigkeit der Berechnung der Motordrehzahl zu verbessern. Diese Routine ermöglicht es, die Berechnung der Motordrehzahl FNRPM3 nur einmal alle 10 ms zu berechnen anstatt von der eingegebenen Frequenz des REF Signals abhängig zu sein. So wird der Berechnungsaufwand auch in den Bereichen hoher Drehleistung des Motors nicht erhöht, in denen die eingegebene Frequenz des REF Signals hoch ist.
Im Schritt S2 berechnet der Regler 1 die Motordrehzahl LNRPM aus dem jüngsten eingegebenen Intervall des REF Signals.
Im Schritt S3 nutzt der Regler 1 die Motordrehzahl FNRPM3 und die durch den Luftmengenmesser 4 detektierte Ansaugluftmenge, um die Basis-Impulsbreite der Kraft stoffeinspritzung zu berechnen, indem in einer Liste nachgeschlägen wird, die in dem Speicher (ROM) vorher gespeichert wurde. Die Impulsbreite der Einspritzung wird durch Hinzufügen einer Korrektur zur Basisimpulsbreite der Kraftstoffeinspritzung bestimmt, so dass das Gasgemisch im Brennraum 6 mit einem konstanten Kraftstoff/Luft-Sollverhältnis zusammenfällt. Die Korrektur basiert auf der Sauerstoffkonzentration im Abgas, die durch den Sauerstoffsensor 16 detektiert wird, und der Kühlwassertemperatur, die durch den Wassertemperatursensor 15 detektiert wird.
Anschließend bestimmt der Regler 1 im Schritt S4 die Zündverstellung der Zündkerze 24 auf der Basis der Kühlwassertemperatur des Motors 2 und der Motordrehzahl FNRPM3.
Als Nächstes berechnet der Regler 1 im Schritt S5 die Startverstellung zur Kraftstoffeinspritzung basierend auf der Motordrehzahl FNRPM3 und der Impulsbreite der Einspritzung.
Schließlich setzt der Regler 1 im Schritt S6 die Zündverstellung, die Startverstellung zur Kraftstoffeinspritzung und die Impulsbreite der Einspritzung in ein Register. Die Ausgabe des Zündsignals an die Zündspule 14 und die Ausgabe des Impulssignals der Kraftstoffeinspritzung an das Einspritzventil 8 werden beide mit der eingestellten Verstellung durchgeführt.
Mit Bezug auf die 5A bis 5G wird der Unterschied bei der Steuerung der Zündverstellung während eines Motorstarts beschrieben, der sich aus der Verwendung der Motordrehzahl LNRPM ergibt, die auf dem REF Signal basiert, und der Verwendung der Motordrehzahl FNRPM3 ergibt, die auf dem POS Signal basiert.
Das REF Signal zeigt aufgrund der geringen Aktualisierungsfrequenz im Vergleich zu dem POS Signal keine hohe Übereinstimmung mit der gegenwärtigen Motordrehzahl. Die Folge ist, wie in den 5C bis 5D dargestellt, wenn die Motordrehzahl zum Beispiel während des Motorstarts eine große Erhöhung erfährt, dass die auf dem REF Signal basierende Motordrehzahl LNRPM ein kleinerer Wert ist als die tatsächliche Motordrehzahl.
Die Zündverstellung, die das Drehmoment der Motorabtriebswelle auf ein Maximum setzt, wird als minimale Frühzündung für das beste Drehmoment (MBT) bezeichnet. Die MBT ist verzögert, wenn die Motordrehzahl abnimmt. Die Folge ist, dass die Zündverstellung von der bevorzugten Zündverstellung gemäß gestrichelter Linie in 5F verzögert ist, wenn die Zündverstellung entsprechend der aus dem REF Signal erhaltenen Motordrehzahl LNRPM eingestellt wird, während sich die Motordrehzahl erhöht. Folglich ist es nicht möglich, ein ausreichendes Wellendrehmoment zu erhalten. Wenn die Zündverstellung berechnet wird, wird somit bevorzugt, die auf dem POS Signal basierende Motordrehzahl FNRPM3 zu verwenden, die eine hohe Übereinstimmung mit der tatsächlichen Motordrehzahl zeigt.
Dieses Problem tritt nicht immer nach einem Start auf, wenn die Motordrehzahl keine große Schwankung erfährt. So wird nur während das Startsignal gemäß 5G eingeschaltet ist, die Zündverstellung eingestellt, indem die auf dem POS Signal basierende Motordrehzahl FNRPM3 verwendet wird. Nachdem das Startsignal StartSW ausschaltet, ist es möglich, die Zündverstellung mit der auf dem REF Signal basierenden Motordrehzahl LNRPM einzustellen.
Mit Bezug zuerst auf die 6A und 6B, 7 sowie 8A bis 8F wird ein zweites Ausführungsbeispiel dieser Ausführung beschrieben.
Zuerst wird mit Bezug auf die 6A und 6B die Beziehung zwischen der Detektionsverstellung des POS Signals und der wirklichen Motordrehzahl beschrieben. Die auf dem POS Signal basierende Motordrehzahl FNRPM3 nähert sich der tatsächlichen Motordrehzahl mehr als die auf dem REF Signal basierende Motordrehzahl LNRPM. Dies ist insbesondere der Fall während der hohen Schwankung der Motordrehzahl beim Starten des Motors. Während der hohen Drehzahlschwankung des Motors beim Motorstart ist es manchmal gemäß 6B der Fall, dass man zum Beispiel bei der Motordrehzahl auf eine Schwankung von bis zu 175 Umdrehungen pro Minute (U/min) während der 10 ms vor dem REF Signal stößt. Folglich ist eine genaue Steuerung hinsichtlich der Zündverstellung, der Größe der Kraftstoffeinspritzung oder der Verstellung der Kraftstoffeinspritzung nicht möglich, selbst wenn die Motordrehzahl basierend auf dem POS Signal berechnet wird und eine zeitliche Nacheilung vorhanden ist zwischen dem Zeitpunkt, wenn das POS Signal detektiert wird und dem Zeitpunkt, wenn Kraftstoffeinspritzung oder Zündung tatsächlich durchgeführt werden. Die Kraftstoffeinspritzung oder Zündung wird bei einem feststehenden Kurbelwellenwinkel durchgeführt. Folglich schwankt der Grad der zeitlichen Nacheilung in jedem Steuerzyklus, wenn eine Steuerung hinsichtlich der Kraftstoffeinspritzung oder Zündung in einem feststehenden zeitlichen Zyklus durchgeführt wird.
Das Intervall vom oberen Totpunkt der Verdichtung (CTDC) bis zur Eingabe des REF Signals unmittelbar danach liegt immer im Nicht-Zündungs-Kurbelwinkelbereich, wie oben beschrieben. In dieser Ausführung wird während des Motorstarts, bei dem die Motordrehzahl eine erhebliche Zunahme erfährt, eine Steuerung der Zündung und der Kraftstoffeinspritzung synchron zum REF Signal ausgeführt, das unmittelbar nach dem oberen Totpunkt der Verdichtung (CTDC) eingegeben wurde. Diese Steuerroutinen werden jedoch nach Beendigung des Motorstarts in festen Zeitintervallen ausgeführt.
In dieser Ausführung führte der Regler 1 eine Signalschaltroutine gemäß 7 aus, um den Steuerzyklus einzuschalten. Diese Routine wird alle 10 ms durchgeführt.
Mit Bezug auf 7 bestimmt zuerst der Regler 1 im Schritt S11, ob das Startsignal StartSW eingeschaltet ist oder nicht.
Wenn das Startsignal StartSW eingeschaltet ist, bestimmt der Regler 1 im Schritt S12, dass die Routine in 3 synchron zum REF Signal ausgeführt wird.
Wenn das Startsignal StartSW nicht eingeschaltet ist, bestimmt der Regler 1 im Schritt S13, dass die Routine in 3 alle 10 ms ausgeführt wird. Nach dem Prozess im Schritt S12 oder S13 beendet der Regler 1 die Routine.
Gemäß 8B und 8F wird die in 3 dargestellte Routine synchron mit dem REF Signal ausgeführt, während das Startsignal StartSW eingeschaltet ist. Nachdem das Startsignal StartSW ausgeschaltet ist, wird die Routine in 3 in einem Zeitraum von 10 ms ausgeführt.
in einem V-6 Motor werden sechs REF Signale pro Umdrehung ausgegeben. Kraftstoffeinspritzung und Zündung werden aller drei Umdrehungen ausgeführt. Daher entspricht das Ausführen der Steuerroutine zur Kraftstoffeinspritzung und Zündung in 3 bei einem Intervall von 10 ms dem Ausführen der mit dem REF Signal synchronen Steuerroutine, wenn die Motordrehzahl 2000 U/min beträgt. Wenn die Motordrehzahl kleiner als 2000 U/min ist, überschreitet die Steuerperiode zur Ausführung der mit dem REF Signal synchronen Steuerroutine ein Intervall von 10 ms. Wie es in 8C dargestellt ist, senkt die Ausführung der mit dem REF Signal synchronen Steuerroutine tatsächlich den Berechnungsaufwand, wenn die Drehzahl des Motors 2 normalerweise während des Starts kleiner als 2000 U/min ist.
Andererseits wird bei Ausführung der Steuerroutine in 3 synchron mit dem REF Signal das POS Signal unmittelbar vor dem REF Signal detektiert und die Berechnungsoperationen in den Schritten S3 bis S5 werden unmittelbar danach ausgeführt. So ist es möglich, eine genaue Detektion der Motordrehzahl durchzuführen.
Im Vergleich zu der ersten Ausführung ermöglicht es diese Ausführung, die Genauigkeit der Steuerung hinsichtlich der Kraftstoffeinspritzung und Zündung beim Start des Motors 2 zu erhöhen und den Berechnungsaufwand hinsichtlich des Reglers 1 während des Motorstarts zu verringern.
Mit Bezug auf 9 wird eine dritte Ausführung gemäß der gegenwärtigen technischen Lehre beschrieben.
Diese Ausführung betrifft ein Detektionsverfahren für das POS Signal. In der ersten und zweiten Ausführung wird der unerwünschte Einfluss von Motorzündgeräuschen bei der Detektion des POS Signals ausgeschaltet, indem die Motordrehzahl nur auf dem POS Signal basierend außerhalb des Zündungs-Kurbelwinkelbereichs berechnet wird.
In dieser Ausführung wird zur Detektion des POS Signals das Abgasgeräusch vollständig eliminiert, indem die Motordrehzahl auf dem POS Signal basierend zumindest dreimal aufeinander folgend berechnet wird und der kleinste dieser Werte als die Motordrehzahl FNRPM3 verwendet wird.
Mit Bezug auf die POS Signale p1, p2 und p3 in 9 wird vorausgesetzt, dass zwischen p1 und p2 eine Geräuschkomponente pn eingefügt ist. Das scheinbare POS Signalintervall wird in diesem Fall p < pn, pn < p2 und p2 < p3. Wenn man annimmt, dass der Regler 1 das Ausgangsintervall des POS Signals bei drei aufeinander folgenden Anlässen detektiert und die Motordrehzahl auf der Basis des größten Wertes für diese drei ausgegebenen Intervalle berechnet, wird das Impulsintervall p2 < p3d, das nicht durch Geräusche beeinflusst ist, die Basis der sich ergebenden Motordrehzahl bilden. Im Schritt S1 in 3 ist es möglich, eine von Geräuscheinflüssen freie, genaue Motordrehzahl FNRPM3 zu erhalten, wenn dieses Berechnungsverfahren auf die Berechnung der Motordrehzahl FNRPM3 angewandt wird.

Claims

Betriebssteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor (2) mit Funkenzündung, der Zündung in einem festen Zünd-Kurbelwinkelbereich durchführt, wobei die Vorrichtung eine programmierbare Steuerung (1), die so programmiert ist, dass sie den Motor (2) auf Basis eines Bezugspositionssignals (REF), das eine Bezugs-Drehposition eines Zylinders des Motors darstellt, und eines Teil-Kurbelwinkelsignals (POS) steuert, das jeden Teil-Drehwinkel des Motors darstellt, wobei das Teil-Kurbelwinkelsignal eine höhere Auflösung hat als das Bezugssignal, und einen Teil-Kurbelwinkelsensor (9) umfasst, der das Teil-Kurbelwinkelsignal ausgibt; wobei die Steuerung (1) des Weiteren so programmiert ist, dass sie eine Motordrehgeschwindigkeit auf Basis des Teil-Kurbelwinkelsignals (POS) berechnet und den Motor (2) entsprechend der Motordrehgeschwindigkeit steuert, dadurch gekennzeichnet, dass: das Teil-Kurbelwinkelsignal (POS), das bei der Berechnung der Motordrehgeschwindigkeit verwendet wird, auf Teil-Kurbelwinkelsignale (POS) begrenzt ist, die außerhalb des Zündungs-Kurbelwinkelbereiches erfasst werden.
Betriebssteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (1) des Weiteren so programmiert ist, dass sie die Berechnung der Motordrehgeschwindigkeit in einem voreingestellten festen Zeitintervall ausführt.
Betriebssteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (2) eine Vielzahl von Zylindern umfasst, die einen Verbrennungszyklus in einem festen Winkelintervall durchführen, und die Betriebssteuervorrichtung einen Bezugspositionssensor (9) umfasst, der das Bezugspositionssignal in gleichen Winkelintervallen ausgibt, wobei die Anzahl der Bezugsposition der An zahl von Zylindern in einem Kurbelwinkelbereich von 360 Grad gleich ist und die Steuerung (1) des Weiteren so programmiert ist, dass sie das aktuellste Teil-Kurbelwinkelsignal außerhalb des Zündungs-Kurbelwinkelbereiches auswählt, indem sie den Zündungs-Kurbelwinkelbereich auf Basis des Bezugspositionssignals bestimmt und die Motordrehgeschwindigkeit auf Basis eines ausgewählten Teil-Kurbelwinkelsignals (S1) auswählt.
Betriebssteuervorrichtung nach Anspruch 3, des Weiteren dadurch gekennzeichnet, dass der Zündungs-Kurbelwinkelbereich auf einen festen Zündverstellwinkelbereich von einem oberen Verdichtungs-Totpunkt für jeden Zylinder eingestellt ist.
Betriebssteuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (2) ein Viertakt-Sechszylindermotor ist und die Steuerung (1) des Weiteren so programmiert ist, dass sie die Motordrehgeschwindigkeit auf Basis eines Intervalls von Teil-Kurbelwinkelsignalen berechnet, die in einem Bereich von dem oberen Verdichtungs-Totpunkt für jeden Zylinder bis zu dem Eingang des nächsten Bezugspositionssignals (S1) erfasst werden.
Betriebssteuervorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung des Weiteren einen Zylinderunterscheidungssensor (11) umfasst, der den oberen Verdichtungs-Totpunkt für jeden Zylinder in Kombination mit dem Bezugspositionssignal angibt.
Betriebssteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (1) des Weiteren so programmiert ist, dass sie einen Sollwert eines Motor-Steuerelementes bestimmt, das aus einer Kraftstoffeinspritzmenge, einem Kraftstoffeinspritz-Zeitpunkt und einem Zündzeitpunkt für einen eingespritzten Kraftstoff (S3–S5) ausgewählt wird, und den Motor (2) so steuert, dass der Sollwert (S6) erreicht wird.
Betriebssteuervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung des Weiteren einen Startsensor (13) umfasst, der bestimmt, ob der Motor (2) startet oder nicht, und die Steuerung (1) des Weiteren so programmiert ist, dass sie den Motor (2) synchron zu den Bezugspositionssignalen steuert, wenn der Motor (2) startet (S12) und den Motor (2) in festen Zeitintervallen steuert, wenn der Motor (2) nicht startet (S13).
Betriebssteuervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (2) des Weiteren einen Starter umfasst, der den Motor (2) startet, wobei der Startsensor (13) einen Schalter (13) umfasst, der ein Startsignal ausgibt, das Stromzufuhr zu dem Starter anweist, und die Steuerung (1) des Weiteren so programmiert ist, dass sie bestimmt, dass der Motor startet, wenn das Startsignal AN ist.
Betriebssteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (1) des Weiteren so programmiert ist, dass sie drei Intervalle der Teil-Kurbelwinkelsignale nacheinander misst und die Motordrehgeschwindigkeit auf Basis des Maximalwertes der drei Intervalle berechnet.
Betriebssteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor mit Funkenzündung (2), der Zündung in einem festen Zünd-Kurbelwinkelbereich durchführt, wobei das Verfahren umfasst: Steuern des Motors (2) auf Basis eines Bezugspositionssignals (REF), das eine Bezugs-Drehposition eines Zylinders des Motors darstellt, und eines Teil-Kurbelwinkelsignals (POS), das durch einen Teil-Kurbelwinkelsensor (9) ausgegeben wird und jeden Teil-Drehwinkel des Motors darstellt, wobei das Teil-Kurbelwinkelsignal eine höhere Auflösung hat als das Bezugssignal: Berechnen einer Motordrehgeschwindigkeit auf Basis des Teil-Kurbelwinkelsignals und Steuern des Motors (2) entsprechend der Motordrehgeschwindigkeit (S3–S6); dadurch gekennzeichnet, dass: das Teil-Kurbelwinkelsignal (POS), das bei der Berechnung der Motordrehgeschwindigkeit verwendet wird, auf Teil-Kurbelwinkelsignale (POS) begrenzt ist, die außerhalb des Zündungs-Kurbelwinkelbereiches erfasst werden.