DE69225136T2

DE69225136T2 - Verfahren zur korrektur der zündzeiteinstellung im übergangszustand einer brennkraftmaschine und seine anwendung zur ruckbewegungsglättung der geschwindigkeit des motors

Info

Publication number: DE69225136T2
Application number: DE69225136T
Authority: DE
Inventors: Henri Dupont; Francis Tarroux
Original assignee: Siemens Automotive SA
Current assignee: Aumovio France SAS
Priority date: 1991-07-09
Filing date: 1992-06-30
Publication date: 1998-09-03
Anticipated expiration: 2012-07-01
Also published as: DE69225136D1; FR2678986B1; EP0593550B1; FR2678986A1; EP0593550A1; WO1993001410A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Korrigieren der Zündvoreilung im Übergangszustand eines ein Fahrzeug antreibenden Motors. Insbesondere betrifft die Erfindung die Anwendung dieses Verfahrens zum Glätten von Drebzahlsprüngen des Motors beim Schalten des Untersetzungsgetriebes an der Ausgangswelle des Motors.
Nach einer Änderung des Drehzahlverhältnisses des Getriebes stellen sich Drehzahlsprünge des Motors ein, wenn das Getriebe wiederum über die Kupplung mit der Ausgangswelle des Motors gekuppelt wird. Fig. 1 der Zeichnung zeigt die zeitabhängige Änderung des Druckabsolutwertes P im Einlaßkrümmer der Brennkraftmaschine sowie den Drehzahlverlauf R des Motors bei einem derartigen Gangwechsel. Ferner ist die zeitabhängige Änderung des Zündvoreilungswinkels A des Motors (bezüglich des OT) dargestellt, wie dieser in üblicher Weise von einem Zündvoreilungsrechner ermittelt wird, indem die Voreilung abhängig von der Motordrehzahl R und dem Einlaßdruck P eingespeichert ist, um das von dem Motor gelieferte Drehmoment zu optimieren. Wie Fig. 1 zeigt, beginnt beispielsweise beim Schalten in einen höheren Gang die Motordrehzahl anzusteigen, weil der Fahrer auf das Gaspedal drückt und damit steigt auch der Druck im Einlaßkrtimmer. Dann löst der Fahrer die Kupplung, nimmt den Gangwechsel vor und kuppelt wieder ein, wobei dabei die Drehzahl ablällt (um 1.000 bis 1.200 Upm beispielsweise), bis zum Zeitpunkt t&sub1;, wenn der Fahrer wiederum beschleunigt, um die Drehzahl zu erhöhen. Es ist aus Fig. 1 ersichtlich, daß die Beschleunigung von einer Schwingung oder "Pendeln" der Drehzahl R begleitet ist, woran sich eine Dämpfüng anschließt, bis ein stetiger Zustand erreicht ist, wobei die Drehzahlschwingung sich in "Sprüngen" äußert, die dem Fahrkomfort des Fahrzeugs abträglich sind.
Um diese Sprünge zu eliminieren, hat man bereits eine transiente Korrektur des Zündvoreilungswinkels vorgeschlagen, die kurzzeitig zu Beginn der vom Fahrer vorgenommenen Beschleunigung erfolgt, wobei diese Korrektur im wesentlichen darauf abzielt, die Voreilung zu verkleinern, um so das Motordrehmoment zu vermindern und den Übergangszustand zu erleichtern. Die Korrektur besitzt einen Festwert oder ist drehzahlabhängig und/oder auch abhängig vom Einlaßkrümmerdruck und kann stetig verringert werden. Diese Lösung, die nur dann möglich ist. wenn Druck auf das Gaspedal nachgewiesen wird, hat sich als unzureichend erwiesen. um die beim Wiederbeschleunigen aufiretenden Drehzahlsprünge ausreichend zu verringern.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe liegt deshalb darin, diese Sprünge wirksam zu verringern, so daß der Fahrkomfort nicht beeinträchtigt wird.
Diese Aufgabe zusammen mit anderen Aufgaben, die sich aus der vorliegenden Beschreibung ergeben, werden erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Korrigieren der Zündvoreilung im Übergangszustand einer ein Fahrzeug antreibenden Brennkraftmaschine gelöst, wobei die Voreilung normalerweise abhängig von der Drehzahl und dem Druck im Ansaugkrümmer des Motors berechnet wird. Erfindungsgemäß wird ein Eintritt in einen Übergangszustand des Motors erfaßt und die Zündvoreilung wird abhangig von der Änderung des Einlaßdruckes zwischen zwei aufeinanderfolgenden Meßpunkten korrigiert, bis im wesentlichen der Übergangszustand verlassen wird.
Wie noch erläutert wird, ist es möglich, die Drehzahlschwankungen des Motors beim Wiederbeschleunigen nach einem Gangwechsel zu dämpfen und so den Fahrkomfort des Fahrzeugs wesentlich zu verbessern, wenn man die Änderung des Einlaßdruckes zwischen zwei aufeinanderfolgenden Meßpunkten in Betracht zieht, um die Zündvoreilung vorübergehend zu korrigieren, die normalerweise abhängig von der Motordrehzahl und dem Einlaßdruck berechnet wird.
Zum Durchführen des Verfahrens in einer Anordnung zum digitalen Steuern des Motorbetriebes, wobei der Einlaßdruck gemessen wird, erhält man die transiente Zündvoreilkorrektur (TACi) zum Meßzeitpunkt (i) aus folgender Gleichung:
wobei Pi, Pi-1 Abtastwerte des Einlaßdruckes und k ein Skalierfaktor ist.
Bei einer anderen Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung erhält man in einem derartigen Abtastsystem die transiente Korrektur der Zündvoreilung (TAC&sub1;) zum Abtastzeitpunkt (i) mit folgender Gleichung:
wobei Pi ein Meßwert des Einlaßdruckes, k ein Faktor und Pmi ein gefilterter Durchschnittsdruck ist, den man aus folgender Formel erhält:
Pmi = Pmi 1 + (Pi - Pmi l) x k'
wobei k' ein Faktor zwischen 0 und 1 ist.
Andere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bei Betrachtung der beigefligten Zeichnung. Die Zeichnung zeigt:
Fig. 1 den Zeitverlauf des Absolutwertdruckes im Ansaugkrümmer, der Drehzahl und des Zündvoreilungswinkels einer Brennkraftmaschine, die mit einer Einrichtung zum Steuern des Zündvoreilungswinkels abhängig vom Druck und der Geschwindigkeit ausgerüstet ist, wie dies bereits in der Beschreibungseinleitung geschildert worden ist, und
Fig. 2 eine Darstellung ähnlich Fig. 1, welche das erfindungsgemäße Korrekturverfahren für den Zündzeitpunkt erläutert.
Der Zündvoreilungswinkel A einer Brennkraftmaschine zum Antrieb beispielsweise eines Fahrzeugs wird mechanisch oder elektronisch geregelt, um so die vom Motor in den verschiedenen verfügbaren Gängen gelieferte Drehmoment im statischen Betriebszustand zu optimieren. Die Regeln zur Einstellung dieses Winkels berücksichtigen für gewöhnlich den Absolutwert des Druckes P im Ansaugkrümmer (oder das Luftansaugvolumen) und die Motordrehzahl R. Heutzutage sind in den hierzu flir gewöhnlich benutzten elektronischen Steuergeräten diese Regeln fUnktionsabhängig von den Variablen "abgespeichert".
Im Übergangszustand des Motors beispielsweise bei einem Gangwechsel. der vom Fahrer vorgenommen wird, stellen sich die in Fig. 1 dargestellten Schwankungen bei der Zündvoreilung A ein. wobei diese Schwankungen etwa der Motordrehzahl folgen, und von stark vergrößerten Schwingungen begleitet sind, wenn der Fahrer nach Ausflihrung des Gangwechsels (nach dem Zeitpunkt tl) beschleunigt. wobei sich diese Schwankungen in "Sprüngen" äußern, die den Fahrkomfort verschlechtern.
Erfindungsgemäß wird die Amplitude dieser Sprünge im Übergangszustand des Motorbetriebes wesentlich verringert, indem eine subtraktive Korrektur TAC des Zündvoreilwinkels A erfolgt, der normalerweise von einem elektronischen Gerät zum Berechnen und Steuern dieses Winkels bereitgestellt wird, wobei diese Korrektur eine Funktion der Anderung des Einlaßdruckes zwischen zwei aufeinanderfolgenden Meßpunkten im Übergangszustand ist.
Zum Bestimmen des Übergangszustandes, um also die erfindungsgemäße Korrektur durchzuführen, kann man sich verschiedener Mittel bedienen.
Es ist beispielsweise möglich, die Korrektur TAC dann vorzunehmen, wenn der Absolutwert der Ableitung des Einlaßdruckes bezüglich der Zeit einen bestimmten Schwellwert überschreitet. Als Variante ist es möglich, die Korrektur TAC für die Voreilung mit Hilfe eines Sensors auszulösen, der auf die Position oder die Lageveränderung des Gaspedals am Fahrzeug anspricht. Es ist ferner möglich, die Korrektur TAC mit Hilfe eines Sensors vorzunehmen, der auf den Zustand der Kupplung im Fahrzeuggetriebe anspricht.
Gegenwartige Geräte zum elektronischen Steuern der Zündung und/oder der Brennstoffeinspritzung in Brennkraftmaschinen verwenden variable Eingangsdaten, wie insbesondere den absoluten Druckwert im Ansaugkrümmer und die Motordrehzahl, Variable, die gemessen und digitalisiert werden. Bei einem solchen Gerät wird die Voreilkorrektur TACi im Übergangszustand erfindungsgemäß zum Abtastzeitpunkt i mit folgender Begleichung berechnet:
wobei Pi, Pi-1 Abtastwerte des Einlaßdruckes und k ein Skalierfaktor sind.
Es ist ersichtlich, daß dieser Ausdruck in der Tat die Ableitung des Druckes P in digitaler Form einführt, und zwar infolge des Differenzausdruckes (Pi - Pi-l) des Druckes, der am Ende der Abtastperiode von fester Dauer gemessen wird.
Diese Korrektur TAC ist in Fig. 2 dargestellt, die zeigt, daß die Korrektur den Änderungen der Flanke in der Darstellung des Einlaßdruckes während des Übergangszustandes wirkungsvoll folgt, wobei dies mit der ständigen Verringerung der Motordrehzahl R einhergeht und das Ende erreicht ist, wenn der Fahrer (zum Zeitpunkt t'l) das Gaspedal wieder niederdrückt. Eine derartige transiente Phase sowie die dadurch veranlaßten Drehzahlschwankungen ergeben sich insbesondere bei vom Fahrer herbeigeführten Anlässen nämlich beim Gangwechsel eines mechanischen Getriebes. Die Zündwinkelkorrektur TAC entsprechend der Erfindung erfolgt mit dem Moment, wenn der Motor vom Getriebe veranlaßt durch den Fahrer abgekuppelt wird und so ein Kupplungspedal betätigt wird.
Werden die beim fahrerseitigen Wiederbeschleunigen des Motors nach einem Gangwechsel bei einem in konventioneller Weise gesteuerten Zündwinkelverstellung (Fig. 1 nach dem Zeitpunkt t&sub1;) auftretenden Schwankungen mit denen verglichen, die bei dem gleichen Fahrzeug nach der erfindungsgemäßen Korrektur TAC des Zündwinkels (Fig. 2 nach dem Zeitpunkt t'l) auftreten, so ist augenscheinlich, daß die Amplitude der Drehzahlschwankungen erfindungsgemäß in starkem Maße verringert sind (etwa hälftig).
So erscheint es, daß die Korrektur TAC, die von der normalerweise berechneten Voreilung (Fig. 1) subtrahiert wird, in der transienten Phase zu dem Zündvoreilprofil A führt, das in Fig. 2 dargestellt ist, in der dieses Profil eine völlige Auslöschung der Voreilung zeigt, die mit den Einlaßdruckänderungen an der steilen Flanke zusammenfällt. Die beiden größeren Verkleinerungen des Motordrehmoments infolge dieser Auslöschung der Zündwinkelvoreilung (von nicht korrigierten Werten in der Größenordnung von 30º bis 40º vor OT, wie dies Fig. 2 zeigt) bereitet den Motor ffir die Wiederbeschleunigung vor. die vom Fahrer veranlaßt wird und die dann ohne merkbare Sprünge durchführbar ist.
In alternativer Weise läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch mit folgender Gleichung ausführen, um die Korrektur TACi zu erhalten:
wobei Pi ein Meßwert des absoluten Druckes im Einlaßkrümmer ist, k ein Faktor und Pm&sub1; ein gefilterter Durchschnittsdruckwert. Das Filtern des durchschnittlichen Druckwertes erhält man wie folgt:
Pmi = Pmi-1 + (Pi - Pmi-l) x k'
wobei k' ein Faktor zwischen 0 und 1 ist.
Dieses Verfahren macht es möglich, die Empfindlichkeit auf kleine Druckänderungen des erfindungsgemäßen Korrekturverfahrens zu verkleinern.
Natürlich ist die Erfindung nicht auf die erläuterten Ausführungsformen beschränkt, die nur beispielhaft gegeben sind. So ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, Drehzahlschwankungen zu dämpfen, die in Verbindung mit einem mechanischen Untersetzungsgetriebe auftreten. Die Erfindung ist ebenfalls anwendbar bei jedem transienten Zustand, der von gesteuerten Beschleunigungen oder Verzögerungen herrührt, beispielsweise durch Betätigen des Gaspedals. Ein Lagesensor für dieses Pedal, wie ein Sensor, der auf den Übergang von "Fuß aufwärts"/"Fuß abwärts" in jeder Richtung anspricht, kann dazu benutzt werden, einen transienten Zustand zu erkennen. In einer Variante läßt sich dieser Zustand auch-bei Anderungen der Position dieses Pedals erkennen, wenn das letztere mit einem Potentiometer als Sensor verbunden ist. Verschiedene zusätzliche Maßnahmen lassen sich ergreifen, um für den korrekten Betrieb dieser Varianten zu sorgen, um das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Um aber die Annehmlichkeit des Fahrens bei einer zu plötzlichen Verringerung der Voreilung nicht zu verschlechtern, wird vorzugsweise die Auslösung der Korrektur verzögert (beispielsweise durch einige wenige Kurbelwellenumdrehungen). Eine solche Verzögerung ist in Bezug auf die Annehmlichkeit des Fahrens beim Gangwechsel nicht schädlich. Auch ist es nötig, während der Wiederbeschleunigungsphase Zeitgrenzen für die Voreilungskorrektur einzustellen, um eine Voreilung von Null oder eine verkleinerte Voreilung für eine nicht zu lange Zeit beizubehalten. was andererseits die Höhe des Motordrehmoments verkleinert. Der nächste Schritt ist eine progressive Rückkehr zur nominellen Voreilung, beispielsweise in Stufen von jeweils einigen wenigen Grad je Kurbelwellenumdrehung. Letztlich kann die erfindungsgemäße Korrektur beim Abstellen des Fahrzeugs gesperrt werden um das Starten des Motors nicht zu stören.
Wenn auch die Erfindung für eine Einrichtung beschrieben wurde, welche die Zündvoreilung mit Hilfe von Signalen einstellt, die sich aus dem Einlaßdruck und der Motordrehzahl ergeben, so läßt sich die Erfindung natürlich auf Einrichtungen anwenden, bei denen der Drucksensor von einem Strömungsmesser für das angesaugte Luftvolumen ersetzt wird.

Claims

1. Verfahren zum Korrigieren der Zündvoreilung in einem Übergangszustand einer ein Fahrzeug antreibenden Brennkraftmaschine, wobei die Voreilung abhängig von der Drehzahl und dem Druck im Ansaugkrümmer des Motors berechnet wird, dadurch gekennzeichnet daß ein Eintritt in einen Übergangszustand des Motors festgestellt wird und die Zündvoreilung (A) dann abhängig von der Änderung des Ansaugdruckes (P) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Meßwerten im wesentlichen solange korrigiert wird, bis der Übergangszustand verlassen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Einlaßdruck gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektur (TACi) für die Voreilung im Übergangszustand zum Meßzeitpunkt (i) mit folgender Gleichung erhalten wird:

wobei P&sub1;, Pi-l Meßwerte des Einlaßdruckes und k ein Skalierfaktor sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Einlaßdruck (P) gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektur (TACi) für die Voreilung im Übergangszustand zum Meßzeitpunkt (i) mit folgender Gleichung erhalten wird:

wobei Pi, Pi-l ein Meßwert des Einlaßdruckes ist, k ein Faktor und Pmi ein gefilterter Durchschnittsdruck, der mit folgender laufend aufiretender Formel erhalten wird:

Pmi = Pmi-1 + (Pi - Pmi-l) x k'

wobei k' ein Faktor zwischen 0 und 1 ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösung der Korrektur (TAC) für die Zündvoreilung bei Eintritt in eine transiente Phase verzögert wird, wenn letztere durch eine Verzögerung angezeigt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem auf die Verzögerung eine Beschleunigung folgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektur (TAC) für die Zündvoreilung beendet wird, nachdem eine vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektur (TAC) progressiv abgeschaltet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Beginn der Korrektur (TAC) für die Voreilung ausgelöst wird, wenn der Absolutwert der Ableitung des Ansaugdruckes (P) bezüglich der Zeit einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektur (TAC) für die Voreilung ausgelöst wird, wenn der Eintritt in einen Übergangszustand von einem Sensor erfaßt wird, der auf die Position oder die Positionsänderung des Gaspedals des Fahrzeugs anspricht.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektur (TAC) für die Voreilung ausgelöst wird, wenn der Eintritt in einen Übergangszustand von einem Sensor erfaßt wird, der auf den Zustand eines Kupplungsbauteils im Fahrzeuggetriebe anspricht.

10. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, zum Dämpfen von Motordrehzahlsprüngen beim Gangwechsel eines an der Ausgangswelle des Motors sitzenden mechanischen Getriebes.