DE19902203A1

DE19902203A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Festlegen des Zündzeitpunktes einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19902203A1
Application number: DE19902203A
Authority: DE
Inventors: Steffen Franke; Michael Baeuerle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-01-21
Filing date: 1999-01-21
Publication date: 2000-07-27
Also published as: WO2000043669A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Festlegen des Zündzeitpunktes einer Brennkraftmaschine mit folgenden Schritten: Bereitstellen eines Kennlinienfeldes (KF) für den Zündzeitpunkt (t¶Z¶) in Abhängigkeit von mindestens einem die relative Luftfüllung eines Zylinders der Brennkraftmaschine anzeigenden Lastsignal (tL); Erfassen des Lastsignals (tL) zu einem vor dem festzulegenden Zündzeitpunkt (t¶Z¶) liegenden Zeitpunkt (t¶0¶); Vorhersagen eines zukünftigen Lastsignals (tLPr) zu einem späteren, vor dem festzulegenden Zündzeitpunkt (t¶Z¶) liegenden Zeitpunkt (t¶0¶ + DELTA) und Festlegen des Zündzeitpunktes (t¶Z¶) aus dem Kennlinienfeld (KF) unter Zugrundelegung des vorhergesagten zukünftigen Lastsignals (tLPr).

Description

STAND DER TECHNIK

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Festlegen des Zündzeitpunktes einer Brenn kraftmaschine.

Obwohl auf beliebige Brennkraftmaschinen anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrundeliegende Problematik in bezug auf eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges erläutert.

Im Sinne einer möglichst optimalen Steuerung einer Brenn kraftmaschine sollte die relative Luftfüllung der Zylinder einer Brennkraftmaschine möglichst genau bekannt sein, da mit eine auf diese Luftfüllung genau abgestimmte Kraft stoffmenge zugemessen werden kann und somit das gewünschte Drehmoment bei niedriger Schadstoffemission und niedrigem Kraftstoffverbrauch erreicht werden kann. Eine optimale Kraftstoffzumessung wird dadurch erschwert, daß zu dem Zeitpunkt, ab dem die tatsächliche Luftfüllung eines Zylin ders der Brennkraftmaschine bekannt ist, die Kraftstoffzu messung für diesen Zylinder bereits abgeschlossen ist.

Mit anderen Worten werden für die Kraftstoffzumessung in der Regel veraltete Werte der Luftfüllung verwendet. Falls sich die Luftfüllung von Ansaugtakt zu Ansaugtakt nicht oder nur geringfügig ändert, kann auch mit solchen veralte ten Werten für die Luftfüllung eine optimale oder nahezu optimale Kraftstoffzumessung erzielt werden. In Betriebs zuständen, in denen sich die Luftfüllung sehr stark ändert, ist es jedoch günstiger, die Kraftstoffzumessung auf die jeweils zu erwartende Luftfüllung abzustimmen.

Dazu ist in der DE 44 01 828 A1 ein Verfahren angegeben worden, daß zur Zeit der Berechnung der zuzumessenden Kraftstoffmenge eine möglichst genaue Vorhersage der Luft füllung des Zylinders ermöglicht, in den die Kraftstoffmen ge eingespritzt wird.

Gemäß der Lehre der DE 44 01 828 A1 wird ein zukünftiges Lastsignal ermittelt, das die zu erwartende relative Luft füllung repräsentiert. Das zukünftige Lastsignal wird aus einem aktuellen Hauptlastsignal, einem aktuellen Hilfs lastsignal, das dem aktuellen Hauptlastsignal vorauseilt, und einem Kurbelwinkelintervall ermittelt. Das Kurbelwinke lintervall ist abhängig von der in Zeiteinheiten oder Kur belwinkeleinheiten ausgedrückten Kraftstoff-Vorlagerung, der Dauer der Kraftstoff-Einspritzung und der Berechnungs zeit vorgebbar. Die Einbeziehung des Kurbelwinkelintervalls hat den Vorteil, daß die Ermittlung des zukünftigen Lastsi gnals zum spätest möglichen Zeitpunkt durchgeführt werden kann und dadurch eine hohe Genauigkeit erreicht wird.

Zweckmäßig ist es, daß das zukünftige Lastsignal mit einem Tiefpaßfilter ermittelt wird, dessen Filterkonstante lastabhängig vorgebbar ist. Die Filterkonstante wird bei steigender Last aus einer ersten Kennlinie ausgelesen und bei fallender Last aus einer zweiten Kennlinie. Dadurch wird eine besonders rechenzeitsparende Vorausbestimmung der Luftfüllung möglich.

Das Hilfslastsignal wird aus dem Öffnungswinkel der Dros selklappe, der Drehzahl der Brennkraftmaschine und einer gegebenenfalls durch einen Bypass-Kanal zur Drosselklappe strömenden Luftmenge ermittelt und abhängig von der Tempe ratur der angesaugten Luft und der barometrischen Höhe kor rigiert.

Bei kleinen Öffnungswinkeln der Drosselklappe kann das Hilfslastsignal auch aus der mit einem Luftmassenmesser er faßten Luftmasse ermittelt werden, was in der Regel zu ei ner höheren Genauigkeit in diesem Betriebsbereich führt.

Das Hauptlastsignal kann z. B. aus dem gemessenen Saugrohr druck und der Drehzahl, aus der mit einem Luftmassenmesser erfaßten Luftmasse oder durch Filterung des Hilfslastsi gnals ermittelt werden.

Das Verfahren kann sowohl im nichtstationären Betrieb als auch im stationären Betrieb eingesetzt werden, da bei der Ermittlung des zukünftigen Lastsignals ein auf das Haupt lastsignal angeglichenes Hilfslastsignal verwendet wird. Der für den Abgleich des Hilfslastsignals benötigte Ab gleichwert wird durch Integration der Abweichung zwischen dem Hauptlastsignal und dem mit dem Abgleichwert versehenen gefilterten Hilfslastsignal ermittelt. Das gefilterte Hilfslastsignal wird dabei durch Filterung des korrigierten Hilfslastsignals erzeugt.

Bei diesem bekannten Verfahren wird das zukünftige Lastsi gnal lediglich für die Ermittlung der hinzuspritzenden Kraftstoffmenge verwendet.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problematik besteht darin, daß bei dynamischen Vorgängen in Form von Laständerungen die zum Berechnungszeitpunkt t₀ des Grund zündwinkels ZWGRU z. B. aus dem Lastsignal tL ermittelbare Luftfüllung zeitweise um bis zu 50% vom tatsächlich zum Zündzeitpunkt t_z tatsächlich vorliegenden Wert abweicht.

Diese Abweichung wird u. a. bedingt durch die Totzeit von ca. 50 ms zwischen dem Zeitpunkt t₀ der Berechnung der Luftfüllung und dem tatsächlichen Füllungsverlauf, wie in Fig. 3 (obere Kurve) durch die Lastsignal(tL)-Kurve veran schaulicht. Aufgrund dieser als Aktualisierungsfehler be zeichneten Abweichung werden entsprechende dynamische Kor rekturen füllungsabhängiger Größen nicht nur auf Einsprit zebene, sondern auch auf Zündungsebene notwendig. Auch eine Mittelung über das Zeitintervall [t_-1, t₀], welche in einem gemittelten Lastsignal tLM resultieren würde, brächte hier keine Verbesserung.

Die Korrekturen der Zündungsparameter (Zündwinkel, Schließ winkel) erfolgen dagegen derzeit üblicherweise ausschließ lich mit empirischen teils adaptiven und aufwendigen Dyna mikkorrekturen auf Stellgrößenebene.

In Fig. 5 zeigt die Kurve mit den offenen Quadraten die Klopfgrenze des Zündwinkels w_z als Funktion des Lastsignals tL bei konstanter Drehzahl n. Die Klopfgrenze kann sich je nach weiteren Parametern, wie z. B. Ansauglufttemperatur, Kraftstoff/Luft-Verhältnis nach spät bzw. früh verschieben, wobei die prinzipielle Lage zum optimalen Zündwinkel, der in der Kurve mit den geschlossenen Quadraten in Fig. 5 dar gestellt ist, erhalten bleibt. Optimal heißt dabei eine Ab stimmung auf Drehmoment, Verbrauch, etc.

Mit zunehmender Last verschiebt sich die Klopfgrenze bei konstanter Drehzahl n zu späteren (kleineren) Zündwinkeln, wie in Fig. 5 illustriert. Diese Tendenz spiegelt sich auch im Grundzündwinkel ZWGRU wieder, der beispielsweise abhän gig von dem Lastsignal tL und der Drehzahl n in einem Kenn feld KF abgelegt ist, wie in Fig. 6 illustriert.

Wird also bei Lastdynamik ein zu kleines Lastsignal be nutzt, um das Kennfeld KF auszulesen, so wird im Ergebnis ein zu früher Grundzündwinkel ZWGRU ausgegeben. In der Fol ge würde es bei Dynamik zu einer unerwünschten erhöhten Klopfhäufigkeit kommen.

Also wird bei der üblichen Lösung in der Klopfregeldynamik versucht, durch Ausgabe eines adaptierten Dynamikvorhalts ( = Zündwinkelspätverstellung für die Zeitdauer der Dynamik) diese Differenz zwischen diesem zu frühen ZWGRU und dem ei gentlich notwendigen, dem tatsächlichen Lastsignal entspre chenden Grundzündwinkel ZWGRU auszugleichen.

Als nachteilhaft bei dem obigen bekannten Ansatz hat sich die Tatsache herausgestellt, das die Adaption dieses Dyna mikvorhalts aufwendig ist und zusätzlich zum ZWGRU-Aktua lisierungsfehler weitere Effekte erfaßt, die zu einer dyna misch erhöhten Klopfneigung führen. Eine saubere, physika lisch basierte und damit reproduzierbare Trennung dieser Dynamikeffekte ist damit nicht möglich.

VORTEILE DER ERFINDUNG

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des An spruchs 1 und die entsprechende Vorrichtung gemäß Anspruch 8 weisen gegenüber den bekannten Lösungsansätzen den Vor teil auf, daß sie eine physikalisch basierte, dynamisch präzise Nachführung der Zündparameter (Zündwinkel, Schließ winkel) ermöglichen.

In Verbesserung zum Stand der Technik wird vorgeschlagen, eine dynamische Korrektur der Zündungsparameter auf der Ebene des Lastsignals bzw. Füllungssignals in Form einer Vorhersageberechnung vorzunehmen. Das bedeutet, daß im Dy namikfall anstelle von einem die augenblickliche Füllung anzeigenden Signal ein prädiziertes Signal als Eingangsgrö ße für das oder die lastabhängigen Kennfelder der Zündungs parameter verwendet wird.

Insbesondere wird vorgeschlagen, daß mindestens das feste Zündwinkelkennfeld, welches den Vorsteuerzündwinkel unter optimalen Bedingungen beinhaltet, und darüberhinaus optio nal auch weitere Kennfelder, wie z. B. das Stationär adaptionskennfeld der Klopfregelung, die lastabhängigen Kennfelder der Schließwinkelberechnung usw. auf das prädi zierte Signal umgestellt werden.

Es wird somit ein dynamisch präziseres, bereits vorhandenes Füllungssignal verwendet, so daß die bislang erforderlichen Korrekturen auf Zündwinkelebene (z. B. Adaption eines Zünd winkel-Dynamikvorhalts in der Klopfregelung) nur noch in geringerem Maße (und damit mit verringertem Funktions- und Rechenzeitaufwand) notwendig werden.

Damit wird eine wesentliche Ursache für Dynamikklopfen, die durch die heute verwendete Dynamikadaption der Klopfrege lung nicht optimal berücksichtigt werden kann, beseitigt.

In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbil dungen und Verbesserungen.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung wird das zukünftige Lastsignal vorhergesagt aus einem aktuellen Hauptlastsi gnal, einem aktuellen Hilfslastsignal, das dem aktuellen Hauptlastsignal vorauseilt, und einem Kurbelwinkelinter vall, das abhängig von der in Zeiteinheiten oder Kurbelwin keleinheiten ausgedrückten Berechnungszeit vorgebbar ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird das ak tuelle Hilfslastsignal aus dem Öffnungswinkel der Drossel klappe bzw. dem Winkel des Gaspedals, der Drehzahl der Brennkraftmaschine und einer gegebenenfalls durch einen Bypass-Kanal zur Drosselklappe und/ oder durch zusätzliche Bypass-Ventile strömenden Luftmenge ermittelt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird das ak tuelle Hauptlastsignal aus dem gemessenen Saugrohrdruck und der Drehzahl, aus der mit einem Luftmassenmesser erfaßten Luftmasse oder durch Filterung des aktuellen Hilfslastsi gnals ermittelt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgt ein Bereitstellen eines Kennlinienfeldes für den Zündzeitpunkt in Abhängigkeit von dem Lastsignal und der Drehzahl.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgt das Vorhersagen des zukünftigen Lastsignals unter Berücksichti gung der Nockenwellenverstellung und/oder der Abgasrückfüh rung.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung werden wei tere Kennfelder, wie insbesondere das Stationäradaptions kennfeld der Klopfregelung oder ein oder mehrere lastabhän gigen Kennfelder der Schließwinkelberechnung, bereitge stellt und erfolgt ein Festlegen des jeweiligen Zündzeit punktes aus dem betreffenden Kennlinienfeld unter Zugrunde legung des vorhergesagten zukünftigen Lastsignals.

ZEICHNUNGEN

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er läutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Flußdiagramm für den prinzipiellen Ablauf ei ner Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfah rens;

Fig. 2 das technische Umfeld einer Brennkraftmaschine, in der die vorliegende Erfindung einsetzbar ist;

Fig. 3 den zeitlichen Zusammenhang zwischen der Last, der Zündzeitpunktberechnung und Zündung sowie dem Öffnungsgrad des Einlaßventils eines Zylinders in Abhängigkeit vom Kurbelwinkel;

Fig. 4 den Verlauf des Hauptlastsignals und des Hilfs lastsignals in Abhängigkeit vom Kurbelwinkel;

Fig. 5 den prinzipiellen Zusammenhang zwischen Klopf grenze und optimaler Zündung und

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Kennlinien feldes (KF) für den Zündzeitpunkt bzw. Zündwin kel.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten.

Fig. 3 zeigt das technische Umfeld einer Brennkraftmaschine 100, in der die vorliegende Erfindung einsetzbar ist.

Zunächst werden die illustrierten Komponenten zur Steuerung der Brennkraftmaschine 100 näher erläutert. Über einen An saugtrakt 102 wird der Brennkraftmaschine 100 ein Luft/ Kraftstoff-Gemisch zugeführt, und die Abgase werden in ei nen Abgaskanal 104 abgegeben. Im Ansaugtrakt 102 sind in Stromrichtung der angesaugten Luft gesehen ein Luftmengenmesser oder Luftmassenmesser 106, beispielsweise ein Hitzdraht- Luftmassenmesser, ein Temperaturfühler 108 zur Erfassung der Ansauglufttemperatur, eine Drosselklappe 110 mit einem Sensor 111 zur Erfassung des Öffnungswinkels der Drossel klappe 110, ein Drucksensor 112 und eine oder mehrere Ein spritzdüsen 113 angebracht. In der Regel sind der Luftmen genmesser oder Luftmassenmesser 106 und der Drucksensor 112 alternativ vorhanden.

Um die Drosselklappe 110 herum führt ein Bypass-Kanal 114, in dem ein Leerlaufsteller 115 angeordnet ist. Der Bypass-Kanal 114 und der Leerlaufsteller 115 können entfal len, wenn die Regelung der Leerlaufdrehzahl mit Hilfe der Drosselklappe 110 erfolgt. Gegebenenfalls können zusätzlich Bypass-Ventile vorhanden sein, die beispielsweise beim Zu schalten einer Klimaanlage eine ausreichende Leerlauf drehzahl sicherstellen. Im Abgaskanal 104 ist ein Sauer stoffsensor 116 angebracht. An der Brennkraftmaschine 100 sind ein Kurbelwinkelsensor 118 und ein Sensor 119 zur Er fassung der Temperatur der Brennkraftmaschine 100 ange bracht. Weiterhin besitzt die Brennkraftmaschine 100 zur Zündung des Luft/Kraftstoff-Gemisches in den Zylindern bei spielsweise vier Zündkerzen 120.

Die Ausgangssignale der beschriebenen Sensoren werden einem zentralen Steuergerät 122 übermittelt. Im einzelnen handelt es sich dabei um folgende Signale: Ein Signal m des Luft mengenmessers oder Luftmassenmessers 106, ein Signal T des Temperatursensors 108 zur Erfassung der Ansauglufttempera tur, ein Signal α des Sensors 111 zur Erfassung des Öff nungswinkels der Drosselklappe 110, ein Signal p des Druck sensors 112, ein Signal λ des Sauerstoffsensors 116, ein Signal w des Kurbelwinkelsensors 118 und ein Signal TBKM des Sensors 119 zur Erfassung der Temperatur der Brenn kraftmaschine 100. Das Steuergerät 122 wertet die Sensorsi gnale aus und steuert die Einspritzdüse bzw. Einspritzdüsen 113, den Leerlaufsteller 115 und die Zündkerzen 120 an.

Fig. 3 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Lastsignal tL, der Zündwinkelberechnung und Zündung sowie dem Öffnungsgrad des Einlaßventils eines Zylinders in Abhängigkeit vom Kur belwinkel w bzw. Zeit t für eine Brennkraftmaschine mit vier Zylindern.

Die untere durchgezogene Linie gibt den Öffnungsgrad des Einlaßventils für den Zylinder Nr. 4 an, die untere gestri chelte Linie den Öffnungsgrad der Einlaßventile der übrigen Zylinder. Bei einem Kurbelwinkel w von 0° beginnt sich das Einlaßventil des Zylinders Nr. 4 zu öffnen. Bei w = 90° ist das Einlaßventil des Zylinders Nr. 4 maximal geöffnet, und bei w = 180° ist das Einlaßventil wieder geschlossen. Da nach durchlaufen die Einlaßventile der Zylinder Nr. 2, Nr. 1 und Nr. 3 in dieser Reihenfolge den gleichen Öffnungs- und Schließzyklus und bei einem Kurbelwinkel w von 720° be ginnt sich das Einlaßventil des Zylinders Nr. 4 wieder zu öffnen.

Die obere Kurve der Fig. 3 zeigt den Verlauf des Hauptlast signals tL. Das Hauptlastsignal tL kann beispielsweise aus dem vom Drucksensor 112 erzeugten Signal p und der Drehzahl n ermittelt werden oder aus dem gemittelten und gefilterten Signal m des Luftmassenmessers 106.

Für die Berechnung des Zündzeitpunktes wird die Luftfüllung und damit das Lastsignal tL des entsprechenden Zylinders (in Fig. 4 Zylinder Nr. 4) benötigt. Das Hauptlastsignal tL bei einem bestimmten Kurbelwinkel in der Nähe des Kurbel winkels, bei dem das Einlaßventil des Zylinders schließt (in Fig. 4 Zylinder Nr. 4, ca. 20° vor dem Schließen des Einlaßventils bei 900°), ist repräsentativ für die Luftfül lung. Dieser bestimmte Kurbelwinkel wird im folgenden als Füllungswinkel bezeichnet. Der genaue Wert des Füllungswin kels hängt vom Typ der Brennkraftmaschine 100 ab und kann beispielsweise empirisch ermittelt werden.

Auf der Zeitachse weiterhin bezeichnet sind der Zündzeit punkt t_z (Kurbelwinkel w_z), Schließzeitpunkt (t_s) und ein Berechnungszeitintervall t_R zur Berechnung des Zündzeit punktes.

Wie oben beschrieben und in Fig. 3 dargestellt, muß die Be rechnung der des Zündzeitpunktes zur Schließzeit t_s abge schlossen sein, also lange vor dem Füllungswinkel, der zur Zeit t₀ + Δt erreicht wird, durchgeführt werden.

Für die Berechnung des Zündzeitpunktes wird allerdings die Luftfüllung verwendet, die durch das beim Füllungswinkel vorliegende Hauptlastsignal tL repräsentiert wird. Der zu künftige Verlauf des Hauptlastsignals tL ist aber in der Regel nicht bekannt, da er beispielsweise vom Fahrerwunsch abhängt. Verwendet man bei der Berechnung das zum Zeitpunkt der Berechnung aktuelle Hauptlastsignal tL oder das gemit telte Hauptlastsignal tLM, so führt dies zu einer nicht op timalen Zündzeitpunkteinstellung, wenn sich das Hauptlast signal tL bis zum Erreichen des Füllungswinkels ändert (siehe obere Kurve in Fig. 3), d. h. im nichtstationären Betrieb.

Das aus der DE 44 01 828 A1 bekannte Verfahren ermöglicht eine näherungsweise Vorhersage des beim Füllungswinkel vor liegenden Lastsignals tL, das im folgenden als zukünftiges Lastsignal tLPr bezeichnet wird. Dabei wird insbesondere ausgenutzt, daß der Haupteinflußfaktor auf den Verlauf des zukünftigen Lastsignals tLPr, der Öffnungswinkel α der Drosselklappe 111, bekannt ist und daß das Signal α dem Si gnal tL um einiges vorauseilt. Näheres hierzu ist in Fig. 4 dargestellt.

Fig. 4 zeigt ein Diagramm, in dem das Hauptlastsignal tL (gestrichelte Linie) und das Hilfslastsignal tL' (durch gezogene Linie) über dem Kurbelwinkel w aufgetragen sind. Im stationären Betrieb fallen die Kurven für tL und tL' zu sammen (links bzu. ganz rechts). Beim Übergang von niedri ger zu hoher Last steigt die Kurve für tL' wesentlich schneller an als die Kurve für tL, so daß aus aktuellen Werten für tL' und tL zukünftige Werte für tL vorhergesagt werden können, d. h. aus dem aktuellen Hilfslastsignal tL' und dem aktuellen Hauptlastsignal tL kann das zukünftige Lastsignal tLPr ermittelt werden.

Für die Ermittlung des zukünftigen Lastsignals tLPr kann ein einfaches Saugrohrmodell zugrundegelegt werden, das durch einen Tiefpaß erster Ordnung mit einer lastabhängigen Filterkonstanten beschrieben wird. Beim aktuellen Kurbel winkel w wird das beim zukünftigen Kurbelwinkel w + wPr vorliegende zukünftige Lastsignal tLPr gemäß folgender Gleichung vorhergesagt:

tLPr = tL(w+wPr) =
tL(w)+(tL'(w)-tL(w)).(l-exp(-wPr/wF))

Dabei ist wPr der Vorhersagewinkel, das heißt die Differenz aus dem zukünftigen Kurbelwinkel, für den das zukünftige Lastsignal tLPr vorhergesagt wird - in der Regel ist dies der Füllungswinkel - und dem augenblicklichen Kurbelwinkel w.

Fig. 1 zeigt ein Flußdiagramm für den prinzipiellen Ablauf einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In einem ersten Schritt 400 wird der Vorhersagewinkel wPr ermittelt. An Schritt 400 schließt sich ein Schritt 402 an, in dem das Hilfslastsignal tL' ermittelt wird. Das Hilfs lastsignal tL' wird in Abhängigkeit vom Drosselklappenwin kel α, der Drehzahl n und ggf. der durch einen Bypass-Kanal 114 und/oder zusätzliche Bypass-Ventile fließenden Luftmen ge qLL aus einem Kennfeld ermittelt. An den Schritt 402 schließt sich ein Schritt 404 an. Im Schritt 404 wird das augenblickliche Hauptlastsignal tL ermittelt. Das augen blickliche Hauptlastsignal tL kann beispielsweise durch Filtern der gemessenen und über ein Kurbelwinkel-Segment gemittelten Luftmasse m mit einem Tiefpaßfilter erster Ord nung ermittelt werden. Alternativ dazu kann das augenblick liche Hauptlastsignal tL auch aus dem Saugrohrdruck p und der Drehzahl n oder durch Filterung des Hilfslastsignals tL' ermittelt werden. Auf den Schritt 404 folgt ein Schritt 406, in dem die lastabhängige Filterkonstante wF ermittelt wird. Danach folgt ein Schritt 408. In dem Schritt 408 wird aus den in den Schritten 400 bis 406 ermittelten Größen ge mäß der weiter oben genannten Gleichung das zukünftige Lastsignal tLPr = tL(w+wPr) für den Kurbelwinkel w+wPr, al so hier den Füllungswinkel, ermittelt.

Letztlich erfolgt im Schritt 410 das Festlegen des Zünd zeitpunktes ZWGRU aus dem Kennlinienfeld KF unter Zugrunde legung des vorhergesagten zukünftigen Lastsignals tLPr und der Motordrehzahl n. Dann ist der Durchlauf des Flußdia gramms beendet.

Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise mo difizierbar.

Insbesondere kann das Kennlinienfeld für den Zündzeitpunkt auch in Abhängigkeit vom Füllungsgrad bereitgestellt bzw. gespeichert werden. In diesem Falle wäre ein Zwischen schritt zum Umrechnen des erfaßten Lastsignals in den Fül lungsgrad notwendig.

Auch ist die Erfindung nicht auf die obige beispielhafte Vorhersageprozedur beschränkt. Beispielsweise kann der Ak tualisierungsfehler der Zündwinkelberechnung durch die Ver wendung von einem prädizierten Signal unter zusätzlicher Berücksichtigung von Nockenwellenverstellung und Abgasrück führung kompensiert werden.

BEZUGSZEICHENLISTE

wPr Vorhersagewinkel
tL Hauptlastsignal
tL' Hilfslastsignal
w Kurbelwinkel
t Zeit
wF Filterkonstante
tLPr vorhergesagtes zukünftiges Lastsignal
ZWGRU Grundzündwinkel
KF Kennfeld
n Drehzahl

100

Brennkraftmaschine

102

Ansaugtrakt

104

Abgaskanal

106

Luftmassenmesser

108

Temperaturfühler

110

Drosselklappe

111

Sensor zur Erfassung des Öffnungswin kels der Drosselklappe

110

112

Drucksensor

113

Einspritzdüsen

114

Bypass-Kanal

115

Leerlaufsteller

116

Sauerstoffsensor

118

Kurbelwinkelsensor

119

Temperatursensor

120

Zündkerzen
t_s

Schließzeitpunkt
t_z

Zündzeitpunkt
tLM mittleres Lastsignal
[t_-1

, t₀

] Zeitintervall für Mittelung
t_R

Berechnungsintervall
w_z

Zündwinkel

Claims

1. Verfahren zum Festlegen des Zündzeitpunktes einer Brennkraftmaschine mit folgenden Schritten:
Bereitstellen eines Kennlinienfeldes (KF) für den Zündzeit punkt (t_z) in Abhängigkeit von mindestens einem die relati ve Luftfüllung eines Zylinders der Brennkraftmaschine an zeigenden Lastsignal (tL);
Erfassen des Lastsignals (tL) zu einem vor dem festzulegen den Zündzeitpunkt (t_z) liegenden Zeitpunkt (t₀);
Vorhersagen eines zukünftigen Lastsignals (tLPr) zu einem späteren, vor dem festzulegenden Zündzeitpunkt (t_z) liegen den Zeitpunkt (t₀ + Δ); und
Festlegen des Zündzeitpunktes (t_z) aus dem Kennlinienfeld (KF) unter Zugrundelegung des vorhergesagten zukünftigen Lastsignals (tLPr).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zukünftige Lastsignal (tLPr) vorhergesagt wird aus ei nem aktuellen Hauptlastsignal (tL), einem aktuellen Hilfs lastsignal (tL'), das dem aktuellen Hauptlastsignal voraus eilt, und einem Kurbelwinkelintervall (wPr), das abhängig von der in Zeiteinheiten oder Kurbelwinkeleinheiten ausge drückten Berechnungszeit (wB) vorgebbar ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das aktuelle Hilfslastsignal (tL') aus dem Öffnungswinkel (α) der Drosselklappe (110), der Drehzahl (n) der Brenn kraftmaschine (100) und einer gegebenenfalls durch einen Bypass-Kanal (114) zur Drosselklappe (110) und/oder durch zusätzliche Bypass-Ventile strömenden Luftmenge (qLL) er mittelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich net, daß das aktuelle Hauptlastsignal (tL) aus dem gemesse nen Saugrohrdruck (p) und der Drehzahl (n), aus der mit ei nem Luftmassenmesser (106) erfaßten Luftmasse (m) oder durch Filterung des aktuellen Hilfslastsignals (tL') ermit telt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß ein Bereitstellen eines Kennlini enfeldes (KF) für den Zündzeitpunkt (t_z) in Abhängigkeit von dem Lastsignal (tL) und der Drehzahl (n) erfolgt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß das Vorhersagen des zukünftigen Lastsignals (tLPr) unter Berücksichtigung der Nockenwellen verstellung und/oder der Abgasrückführung erfolgt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß weitere Kennfelder, wie insbeson dere das Stationäradaptionskennfeld der Klopfregelung oder ein oder mehrere lastabhängigen Kennfelder der Schließwin kelberechnung, bereitgestellt werden und ein Festlegen des jeweiligen Zündzeitpunktes aus dem betreffenden Kennlinien feld unter Zugrundelegung des vorhergesagten zukünftigen Lastsignals erfolgt.

8. Vorrichtung zum Festlegen des Zündzeitpunktes einer rennkraftmaschine mit:
einer Speichereinrichtung zum Bereitstellen eines Kennlini enfeldes (KF) für den Zündzeitpunkt (t_z) in Abhängigkeit von mindestens einem die relative Luftfüllung eines Zylin ders der Brennkraftmaschine anzeigenden Lastsignal (tL);
einer Erfassungseinrichtung zum Erfassen des Lastsignals (tL) zu einem vor dem festzulegenden Zündzeitpunkt (t_z) liegenden Zeitpunkt (t₀);
einer Vorhersageeinrichtung zum Vorhersagen eines zukünfti gen Lastsignals (tLPr) zu einem späteren, vor dem festzule genden Zündzeitpunkt (t_z) liegenden Zeitpunkt (t₀ + Δ); und einer Festlegungseinrichtung zum Festlegen des Zündzeit punktes (t_z) aus dem Kennlinienfeld (KF) unter Zugrundele gung des vorhergesagten zukünftigen Lastsignals (tLPr).