DE3223339C2

DE3223339C2 - Elektronisches Zündsteuersystem

Info

Publication number: DE3223339C2
Application number: DE3223339A
Authority: DE
Inventors: Ralph A. Livonia Mich. Youngblood
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1981-06-23
Filing date: 1982-06-23
Publication date: 1985-07-25
Also published as: CA1176305A; US4376429A; DE3223339A1; JPS57212370A; GB2100793B; GB2100793A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zündsystem für eine elektrisch gezündete Brennkraftmaschine, bei welcher der Zündpunkt für jeden Zylinder individuell zur Optimierung der Leistung eines jeden Zylinders gesteuert wird. Abweichungen in den Betriebsdaten von Zylinder zu Zylinder und den Umgebungsverhältnissen können berücksichtigt werden, während der Zündpunkt eines Zylinders für ein erhöhtes Drehmoment und verminderter Rückschlagneigung ausgewählt werden kann.

Description

vorbestimmten Zahl von Zündungen beim nächstzündenden Zylinder kein Klopfen aufgetreten ist, und daß der Zündzeitpunkt des nächstzündenden Zylinders weiter vorverlegt wird, wenn der Zündzeitpunkt noch nicht bis zum Maximum vorverlegt war und die Anzahl der klopffreien Zündungen des nächstzündenden Zylinders die vorbestimmte Zahl überschritten hat, wobei das Zurück- und Vorverlegen des Zundzeitpunktes jeweils in vorbestimmten Zuwachsraten erfolgt.

Die Erfindung schafft gewissermaßen eine zeitliche Hysterese, während welcher der Zündzeitpunkt nach dem Ausbleiben des Klopfens so lange nicht wieder vorgerückt wird, wie eine bestimmte Anzahl hintereinanderliegender klopffreier Zündungen des betreffenden Zylinders noch nicht registriert worden ist Dadurch wird der Regelvorgang im Zündsleuersystem wesentlich beruhigt und die Gefahr von Schwingungen im Regelsystem wird vermieden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung des gesamten elektronischen Zündsteuersystems und

F i g. 2 ein Logik-Flußdiagramm hierzu.

Wie F i g. 1 zeigt Weist ein in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichnetes elektronisches Zündsteuersystem, mit welchem der Zündzeitpunkt für jeden Zylinder, zylinderweise aufeinanderfolgend, an die jeweiligen Betriebsbedingungen angepaßt werden kann, eine elektronische Steuereinrichtung 11 auf, von welcher ein Eingang an einen Klopffühler 12 und ein Eingang an einen Kurbelwellenstellungsfühler 13 angeschlossen sind. Der Ausgang der Steuereinrichtung 11 führt zu einer Zündelektronik 14, die ihrerseits einen Zündstrom dem Zündverteüer 15 zuführt Der Zündstrom wird bei der Drehung des Zündverteilers 15 einzeln in Zündkerzen 16 eines jeden Zylinders zugeführt

In Betrieb des Zündsteuersystems wird eine Information über das bisherige Klopfverhalten eines jeden Zyünders von dem Klopffühler 12 erfaßt und in einem Speicher innerhalb der elektronischen Steuereinrichtung 11 gespeichert das heißt jedesmal, wenn ein jeder Zylinder gezündet hat wird das Ausgangssignal des Klopffühlers 12 diesen Zylinder zugeordnet und als Information über diesen einzelnen Zylinder in der elektronischen Steuereinrichtung gespeichert. Wenn die elektronische Steuereinrichtung 11 das Zünden des nächsten Zylinders in der Zündreihenfolge vorbereitet, wird das gespeicherte Klopfverhalten, welches den nächsten Zylinder charakterisiert, in dem Speicher der elektronischen Steuereinrichtung *1 überprüft und es wird eine Entscheidung in Hinblick auf den Zündzeitpunkt für diesen nächsten Zylinder gefäUt Hierdurch sind wesentliche Verbesserungen in bezug auf Beschleunigung, Oktanzahlanforderungen, Kraftstoffverbrauch, Abgasemissionen und Fahrverhalten möglich.

Im einzelnen ist jeder Zylinder charakterisiert durch einen »Frühzünd-/Spätzünd-Versteller«. Wenn kein Klopfen während eines bestimmten Zeitintervalls auftritt, wird dieser Zündversteller um einen bestimmten Betrag bis zu einem festen maximalen Grenzwert vorverstellt. Dieser feste maximale Grenzwert ist bestimmt als minimale Frühzündung für optimales Drehmoment. Minimale Frühzündung bedeutet daß bei ihr der Zylinderdruck bei einem gewünschten Kurbelwellenstellungswinkel ein Maximum erreicht Wenn ein Klopfen auftritt, wird der Züi.dversteller um einen bestimmten Betras bis zu einem festen Minimalwert zurückverstellt.

Die Regelung des Zündzeitpunktes erfolgt individuell für jeden einzelnen Zylinder und trägt dadurch dem Umstand Rechnung, daß einige Zylinder ein stärkeres Kilopfverhaiten haben als andere und bei verschiedener Frühzündwinkeln optimales Betriebsverhalten zeigen.

Die elektronische Steuereinrichtung 11 bewirkt eine zentrale Steuerung für das Zündsteuersystem 10, durch welche der Zündzeitpunkt zylinderweise angepaßt wird. Die Steuereinrichtung 11 überwacht in bekannter Weise die Rückschläge und die Betriebsbedingung der Maschine zur Schaffung eines Basis-Zündzeitpunktes. Zusätzlich hat die Steuereinrichtung 11 einen Speicher zum Speichern des Auftretens von Klopferscheinungen bei einem jeden Zylinder und kann voraussagen, wann die nächste Zündung auftritt Die Steuereinrichtung 11 liefert ein Ausgangssignal, das ein Vor- oder Zurückverstellen des Zündzeitpunktes für jeden einzelnen Zylinder wiedergibt Die unmittelbar vorausgegangene Zündzeitpunktverstellung vor oder zurück für jeden Zylinder wird gleichfalls in der Steuereinrichtung 11 gespeichert Diese Verstellung wird in zum Auftreten eines jeden Klopfens gebracht um zu s.·: an, ob der Zündzeitpunkt für einen Zylinder vorversteilt werden kann oder zurückverstellt werden muß.

Der Kurbelstellungsfühler 13 liefert ein Eingangssignal zu der elektronischen Steuereinrichtung 11, welches die Kurbelwellenstellung und damit die Stellung des Kolbens innerhalb eines jeden Zylinders anzeigt. Wenn die elektronische Steuereinrichtung 11 vom Kurbelstellungsfühler 13 ein Eingangssignal empfängt, wird dieses in ein Digitalsignal umgewandelt und von der Steuereinrichtung 11 als Basis-Zeitbezugsgröße verwendet. Diese Basis-Zeitbezugsgröße wird Korrekturen zum Vor- oder Zurückstellen des Zündzeitpunktes unterworfen.

Ein typischer Klopffühler 12 weist einen Linear-Beschleunigungsmesser auf und erzeugt eine Schallwelle von veränderlicher Amplitude bei fester Frequenz. Die Amplitude des Ausgangssignals verändert sich unter Schwingungen und kann dazu verwendet werde.'!, ein Klopfen der Maschine festzustellen. Die Verarbeitung des Klopfsignals geschieht typischerweise nach dem Prinzip, daß die Amplitude der vom Klopffühler gelieferten Sinuswelle zunimmt, wenn ein Klopfen auftritt, und verhältnismäßig konstant bleibt, wenn kein Klopfen erfolgt. Das Signal mit konstanter Amplitude wird als Grundton der Maschine bezeichnet. Ein demgegenüber vergrößertes Signal bedeuten ein Klopfen. Die elektronische Steuereinrichtung 11 prüft den Grundton bei jeder Zündung, benutzt den geprüften Grundton als Bezugsgröße beim Vergleich mit nachfolgenden Prüfungen und beobachtet Abweichungen, die ein Klopfen anzeigen. Wenn ein Klopfen auftritt, wird ein Digitalsignal innerhalb der elektronischen Regeleinrichtung zur weiteren Verarbeitung erzeugt.

F i g. 2 veranschaulicht die Arbeitsweise der elektronischen Steuereinrichtung If in einem vereinfachten Logik-Flußdiagramm.
Block 51 in Fig.2 berechnet die Drehzahl der Maschine durch Mesien der Zeit zwischen zwei Zündungen aus der Information, die von dem Kurbelwellenstellungsfühler 13 geliefert wird. Block 52 wertet die errechnete Drehzahl aus und bestimmt, ob sich die Mischine in einem Betriebsbereich befindet, der zur Anwendung der anpassungsfähigen Zündzeitpunktverstellung geeignet ist. Wenn sich die Maschine nicht in diesem Betriebsbereich befindet, läuft der Logik-Fluß weiter zum Block 53, und es erfolet keine weitere Anpassung, bis die

Drehzahl erneut berechnet ist. Wenn sich das Fahrzeug hingegen im Betriebsbereich für die anpassungsfähige Zündzeitpunktverstellung befindet, setzt der Logik-Fluß seinen Weg zum Block 54 fort. Im Block 54 wird die im Speicher der elektronischen Steuereinrichtung 11 gespeicherte Information zur Bestimmung abgefragt, ob der nächstzündende Maschinenzylinder beim letzten Zünden geklopft hatte. Wenn die Antwort »ja« ist, fragt Block 55, ob der Zündzeitpunkt des zündenden Zylinders bereits maximal zurückverlegt ist. Wenn die Antwort »nein« ist, wird der Zündpunkt des nächstzündenden Zylinders zurückverstellt. Nach der Rückvcrstellung des Zündpunktes in Block 56 lauft der Logik-Fluß weiter zum Block 63, von wo aus beim Auftreten des nächsten Zündpunktes der gesamte Ablauf erneut bei Block 51 in Gang gesetzt wird.

Wenn, zurückkehrend zu Block 54, der nächstzündende Zylinder das letzte Mal nicht geklopft hatte, wie der im Speicher der elektronischen Steuereinrichtung Il

Logik-Fluß weiter zum Block 58. Im Block 58 wird die Anzahl der klopffreien Zündungen verglichen mit einer vorbestimmten Zahl. Wenn die Anzahl der klopffreien Zündungen diese vorbestimmte Zahl übersteigt, geht der Logik-Fluß weiter zu Block 59. In Block 59 wird die Information im Speicher der elektronischen Steuereinrichtung 11 abgefragt und bestimmt, ob der Zündzeitpunkt des nächstzündenden Zylinders maximal vorverlegt ist. Wenn der Zündzeitpunkt auf das Maximum vorverlegt ist, geht der Logik-Fluß weiter zu Block 62, wo jo die maximale Vorvcr'egung für den nächsten Zylinder aufrecht erhalten wird. Wenn der Zündzeitpunkt nicht auf das Maximum vorverlegt ist, setzt sich der Logik-Fluß fort zum Block 61, wo der Zündzeitpunkt für den nächsten Zylinder vorverstellt wird. Der Fluß sowohl J5 vom Block 62 als auch vom Block 61 geht dann weiter zum Block 63.

Wenn, zurückkehrend zum Block 58, die Anzahl der klopffreien Zündungen nicht das vorbestimmte Maximum überschreitet, geht der Logik-Fluß weiter zum w Block 60. Aufgabe des Blocks 60 ist es, denselben Zündzeitpunkt für den nächstzündenden Zylinder in gleicher Größe wie beim vorhergehenden Zünden dieses Zylinders aufrecht zu erhalten. Der Logik-Fluß nach Block 60 führt dann ebenfalls zum Block 63.

Für den Fachmann auf diesem Gebiet sind verschiedene Modifikationen und Änderungen ohne weiteres im Rahmen des Erfindungsgedankens möglich. Beispielsweise können der Klopffühler und die elektronische Steuereinrichtung gegenüber den vorbeschriebenen Ausführungen abgeändert werden. Ferner kann ein Zylinderdrucksignal den Kurbelwellenwinkel anzeigen und ein direktes Maß dafür sein, ob der Zündzeitpunkt gegenüber minimaler Frühzündung für optimales Drehmoment vor- oder zurück zu verlegen ist. Ein solches Vorgehen gestattet eine breitere Verwendung dieses Zylinders durch die Zylinderregeltechnik, das heißt, die Verwendung eines Blocksignals für die Zündzeitpunktregelung eines jeden Zylinders, die zylinderweise erfolgen, ist nur von Vorteil bei jenen ein Vorverstellen des Zündzeitpunktes zum Klopfen vor Erreichen der minimalen Frühzündung für optimales Drehmoment führen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentanspruch:

Elektronisches ZOndsteuersystem zum Steuern des Zündzeitpunktes individuell für jeden einzelnen Zylinder einer mehrzylindrigen, elektrisch gezündeten Brennkraftmaschine mit einer einer Zündelektronik vorgeschalteten elektronischen Steuereinrichtung sowie einem an die elektronische Steuereinrichtung angeschlossenen Klopffühler, welches dergestalt arbeitet, daß fortlaufend die Stellungen der Kurbelwelle zur Bestimmung einer Zündzeitpunkt-Grundeinstellung für die aufeinanderfolgenden Zündungen eines jeden Zylinders erfaßt werden, daß die tatsächlichen Zündzeitpunkte für jeden Zylinder, zylinderweise aufeinanderfolgend, zur Verbesserung der Zylindertätigkeit individuell eingestellt werden und daß das eventuelle Klopfen für jeden einzelnen Zylinder ermittelt und als Information in der elektronischen Zündeinrichtung zur Modifizierung äis Zündzeitpunktes für jeden Zylinder in Abhängigkeit von der Emitting des Klopfens bei diesem Zylinder gespeichert wird, wobei das individuelle Einstellen des tatsächlichen Zündzeitpunktes für jeden Zylinder dadurch vorgenommen wird, daß zunächst bestimmt wird, ob sich die Drehzahl der Kurbelwelle überhaupt in einem für eine solche Einstellung geeigneten Bereich befindet, daß dann zutreffendenfalls bestimmt wird, ob der als nächster zündende Zylinder beim letzten Zünden geklopft hat und welcher Zündzeitpunkt für diesen Zylinder beiiri letzten Zünden vorhanden war, daß daraufhin bestimmt wird, ob der Zündzeitpunkt bereits maxima! zurückverlegt war, als der nächstzündende Zylinder das letzte Mal klopfte, und daß für den Fall, daß der Zündzeitpunkt _;ür den nächstzündenden Zylinder noch nicht maximal zurückverlegt war und dieser Zylinder beim letzten Zünden klopfte, der Zündzeitpunkt dieses Zylinders weiter zurückverlegt und, falls dadurch die maximale Zurückverlegung erreicht wird, diese beibehalten wird, d a durch gekennzeichnet, daß die Anzahl der hintereinander klopffreien Zündungen des nächstzündenden Zylinders mit einer vorbestimmten Zahl verglichen wird, daß der Zündzeitpunkt für den nächstzündenden Zylinder unverändert belassen wird, wenn die Anzahl der Zündungen dieses Zylinders seit dem letzten Klopfen unter der vorbestimmten Zahl liegt, daß, wenn die Zahl der klopffreien Zündungen des nächstzündenden Zylinders die vorbestimmte Zahl überschreitet, bestimmt wird, ob der Zündzeitpunkt dieses Zylinders maximal vorverlegt war, daß die maximale Vorverlegung des Zündzeitpunktes für den nächstzündenden Zylinder beibehalten wird, wenn der Zündzeitpunkt maximal vorverlegt ist und dennoch während der vorbestimmten Zahl von Zündungen beim nächstzündenden Zylinder kein Klopfen aufgetreten ist, und daß der Zündzeitpunkt des nächstzündenden Zylinders weiter vorverlegt wird, wenn der Zündzeitpunkt noch nicht bis zum Maximum vorverlegt war und die Anzahl der klopffreien Zündungen des nächstzündenden Zylinders die vorbestimmte Zahl überschritten hat, wobei das Zurück- und Vorverlegen des Zündzeitpunktes jeweils in vorbestimmten Zuwachsraten erfolgt.

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Zündsteuersystem zum Steuern des Zündzeitpunktes individuell für jeden einzelnen Zylinder einer mehrzylindrigen, elektrisch gezündeten Brennkraftmaschine mit einer einer Zündelektronik vorgeschalteten elektronischen Steuereinrichtung sowie einem an die elektronische Steuereinrichtung angeschlossenen Klopffühler, welches dergestalt arbeitet, daß fortlaufend die Stellungen der Kurbelwelle zur Bestimmung einer Zündzeitpunkt-Grundeinstellung für die aufeinanderfolgenden Zündungen eines jeden Zylinders erfaßt werden, daß die tatsächlichen Zündzeitpunkte für jeden Zylinder, zylinderweise aufeinanderfolgend, zur Verbesserung der Zylindertätigkeit individuell eingestellt werden und daß das eventuel-Ie Klopfen für jeden einzelnen Zylinder ermittek und als !.•iformation in der elektronischen Zündeinrichtung zur Modifizierung des Zündzeitpunktes für jeden Zylinder in Abhängigkeit von der Ermittlung des Klopfens bei diesem Zylinder gespeichert wird, wobei das individuel-Ie Einstellen des tatsächlichen Zündzeitpunktes für jeden Zylinder dadurch vorgenommen wird, daß zunächst bestimmt wird, ob sich die Drehzahl der Kurbelwelle überhaupt in einem für eine solche Einstellung geeigneten Bereich befindet, daß dann zutreffendenfalls bestimmt wird, ob der als nächster zündende Zylinder beim letzten Zünden geklopft hat und welcher Zündzeitpunkt für diesen Zylinder beim letzten Zünden vorhanden war, daß dara'ifhin bestimmt wird, ob der Zündzeitpunkt bereits maximal zurückverlegt war, als der nächstzündende Zylinder das letzte Mal klopfte, und daß für den Fall, daß der Zündzeitpunkt für den nächstzündenden Zylinder noch nicht maximal zurückverlegt war und dieser Zylinder beim letzten Zünden klopfte, der Zündzeitpunkt dieses Zylinders weiter zurückverlegt und, falls dadurch die maximale Zurückverlegung erreicht wird, diese beibehalten wird.

Ein derartiges Zündsteuersystem ist aus der DE-OS 29 25 770 bekannt Bei dem bekannten System wird, wenn ein Zylinder klopft, dessen Zündzeitpunkt sofort um einen Winkel zurückgenommen, der der abgetasteten Intensität des Klopfens entspricht, und umgekehrt wird, wenn kein Klopfen auftritt, der Zündzeitpunkt um einen vorgegebenen kleinen Winkel vorgerückt. Dabei erfolgt dieses Vorrücken unmittelbar nach der Feststellung, daß der Zylinder nicht geklopft hat, so daß beim nächsten Zünden des Zylinders der Zündzeitpunkt bereits früher liegt. Dies führt zu einer ständigen Veränderung des Zündzeitpunktes und birgt die Gefahr von Schwingungen im Regelsystem mit sich.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein solches Zündsteuersystem dahingehend weiter zu entwickeln, daß die Einregelung des Zündzeitpunktes wesentlich ruhiger und ohne die Gefahr einer Schwingneigung des Regelsystems erfolgt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Anzahl der hintereinander klopffreien Zündungen des nächstzündenden Zylinders mit einer vorbestimmten Zahl verglichen wird, daß der Zündzeitpunkt für den nächstzündenden Zylinder unverändert belassen wird, wenn die Anzahl der Zündungen dieses Zylinders seit dem letzten Klopfen unter der vorbestimmten Zahl liegt, daß, wenn die Zahl der klopffreien Zündungen des nächstzündenden Zylinders die vorbestimmte Zahl überschreitet, bestimmt wird, ob der Zündzeitpunkt dieses Zylinders maximal vorverlegt war, daß die maximale Vorverlegung des Zündzeitpunktes für den nächstzündenden Zylinder beibehalten wird, wenn der Zündzeitpunkt maximal vorverlegt ist und dennoch während der