DE4001362C2

DE4001362C2 -

Info

Publication number: DE4001362C2
Application number: DE4001362A
Authority: DE
Inventors: Seiji Himeji Hyogo Jp Wataya
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-01-20
Filing date: 1990-01-18
Publication date: 1993-05-06
Also published as: KR900011986A; KR930008806B1; US4991554A; JPH02196153A; DE4001362A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen des Zünd zeitpunkts einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (DE 35 27 856 A1).

Es sind bereits Vorrichtungen bzw. Verfahren zum elektronischen Überwachen des Zündzeitpunkts von Benzin-Brennkraftmaschine für Automobile bekannt, welche dazu dienen sollen, die Leistung, das Reaktionsverhalten und die Abgaswerte zu verbessern. In der Praxis verwenden diese Vorrichtungen das Ausgangssignal eines Luftmassen sensors oder den Druck innerhalb des Luftansaugkanals als Infor mation betreffend die Maschinenlast, um den Zündzeitpunkt zu be rechnen. Von den beiden genannten Systemen weist das System mit dem Luftmassensensor hohe Meßgenauigkeit auf, ist jedoch teuer. Dasjenige System, bei dem der Ansaugdruck erfaßt wird, ist dem gegenüber relativ preisgünstig. Die Meßgenauigkeit ist jedoch geringer als bei dem System mit dem Luftmassensensor.

Fig. 7 zeigt ein herkömmliches System, bei dem der Ansaugdruck erfaßt wird. Eine Drosselklappe 3 befindet sich in dem Luftansaug kanal 2 einer Brennkraftmaschine 1. Stromabwärts von der Drossel klappe 3 befindet sich ein Schwallraum 2a mit einem Drucksensor 4. Auf dem Luftansaugkanal 2 ist ein Einspritzer 5 angebracht, welcher Kraftstoff in Richtung einer Brennkammer 12 einspritzt. Stromaufwärts davon befindet sich ein Temperatursensor 6 für die Temperatur der Ansaugluft in dem Luftansaugkanal 2. Auf der Brenn kammer 12 ist eine Zündkerze 7 angebracht, welche über einen Ver teiler 8 mit einer Zündspule 9 verbunden ist. Die Zündspule 9 und der Einspritzer 5 werden mittels einer Computereinheit 11 überwacht. Ein Wassertemperatursensor 13 erfaßt die Temperatur einer Kühlflüssigkeit für die Brennkraftmaschine 1. Ein Rotations sensor 14 nimmt das Rotationssignal der Brennkraftmaschine 1 auf.

Das Signal des Drucksensors 4 dient als Parameter betreffend die in die Brennkammer 12 geladene Luftmenge. Dieses Signal wird mittels des Signals des Temperatursensors 6 für die angesaugte Luft korrigiert. Der Korrekturfaktor, welcher in Bezug auf die Ladeeffizienz ermittelt wird, welche mit der Maschinendrehzahl und der Maschinenlast variiert, ist in einem Lesespeicher (ROM) zur Verwendung als Maschinenlast gespeichert. Der Zündzeitpunkt wird auf der Grundlage eines Tabellenwertes bestimmt, welcher auf die genannte Maschinenlast und die Maschinendrehzahl bezogen ist, und es wird ein Zündsignal an die Zündspule 9 gegeben.

Bei dem herkömmlichen preisgünstigen System mit Erfassung des Ansaugdrucks wird die Menge der in die Brennkammer 12 geladenen Luft indirekt auf der Grundlage des Ansaugdruckes erfaßt, so daß dann, wenn sich die Ladeeffizienz infolge der Betriebsdauer der Einlaß- und Auslaßventile und wegen der Maschinendrehzahl ändert, die Genauigkeit der Erfassung der Luftmenge und/oder der Maschi nenlast sehr gering ist. Hinzu kommt, daß der Betrieb des Einlaß ventiles pulsförmige Erscheinungen innerhalb des Einlaßkanals 2 entstehen läßt, so daß eine Zeitverzögerung bei der Ermittlung des Durchschnitts der erfaßten Signale auftritt, was sich negativ auf das Reaktionsverhalten auswirkt.

Aus der DE 35 27 856 A1 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt. Dabei wird die Ansaugluftmenge bei der Bestimmung des Zündzeitpunktes herangezogen. Sie wird mittels eines An saugluftmassensensors bestimmt.

Es wird allerdings nicht der Einfluß der Temperatur der An saugluft berücksichtigt. Diese Nichtberücksichtigung kann jedoch nachteilige Auswirkungen auf das Ergebnis haben, weil das Ergeb nis der Messung mittels des Luftmassensensors von der Dichte der Ansaugluft abhängt, die wiederum eine Funktion der Temperatur ist. Ferner hängt die Ansaugluftmenge bzw. die Zylinderluftmenge von dem Zylinderinnendruck und der Maschinendrehzahl (Last) ab.

Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem der Zündzeitpunkt akkurat bestimmt werden kann, und zwar durch akkurates Erfassen der Menge der in der Brennkammer geladenen Luft und der Maschinen last mit hoher Präzision.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe mit einem Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der Unteransprüche.

Aus der DE 35 27 856 A1 ist ein Verfahren zum Regeln des Zündzeit punktes bei Brennkraftmaschinen bekannt, bei dem die Ansaugluft temperatur erfaßt und mitberücksichtigt wird.

Aus der DE 37 04 838 A1 ist ein Verfahren zum Regeln des Zündzeit punkts bei Brennkraftmaschinen bekannt, bei dem ein sogenannter Grundzündzeitpunkt ausschließlich entweder unter Bezugnahme auf den Zylinderdruck oder entsprechend der Drehzahl und der Last gesetzt wird.

Nachstehend ist die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbei spiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen mit weiteren Einzel heiten näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Überwachen des Zündzeitpunkts einer Brenn kraftmaschine nach einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer für die Vorrichtung nach Fig. 1 bevorzugten Computereinheit;

Fig. 3 die Kennlinie eines bevorzugten Zylinderdruck sensors für die Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 4 eine chronologische Darstellung des Betriebs der Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 5 eine Tabelle von Zündzeitpunkten zur Verwendung in der Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 6 ein Flußdiagramm des Betriebs der Vorrichtung nach Fig. 1; und

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Vorrichtung zum Überwachen des Zündzeitpunkts einer Brennkraftmaschine.

Gemäß Fig. 1 befindet sich in dem Einlaßkanal 2 einer Brenn kraftmaschine 1 eine Drosselklappe 3 zum Regulieren der Ansaug luftmenge. Stromabwärts davon ist ein Einspritzer 5 zum Ein spritzen von Kraftstoff in eine Brennkammer 12 angebracht. Ein Temperatursensor 6 für die Ansaugluft ist zwischen der Drossel klappe 3 und dem Einspritzer 5 auf dem Einlaßkanal 2 angebracht. Er dient zum Erfassen der Temperatur der angesaugten Luft. Auf der Brennkammer 12 ist eine Zündkerze 7 angebracht. Die Zündkerze 7 ist über einen Verteiler 8 mit einer Zündspule 9 verbunden. Auf der Brennkammer 12 eines jeden Zylinders ist ein Zylinderdruck sensor 10 angebracht, mit Hilfe dessen der Druck innerhalb des Zylinders erfaßt wird. Auf dem Verteiler 8 befindet sich ein Rotationssensor 14, um das Rotationssignal von der Brennkraft maschine 1 aufzunehmen. Die Ausgangssignale des Zylinderdruck sensors 10 und des Rotationssensors 14 werden an eine Computerein heit 11 gegeben, um die Zündspule 9 und den Einspritzer 5 zu überwachen.

Gemäß Fig. 2 umfaßt die Computereinheit 11 einen Mikroprozessor 100, einen A/D-Wandler 101 zum Wandeln eines analogen in ein digitales Signal und zum Abgeben der Daten an den Mikroprozessor 100, eine Eingabeschaltung 102 zum Formen der Wellenform eines Pulssignales, einen Schreibe-/Lese-Speicher (RAM) 103, einen Lesespeicher (ROM) 104, in dem das von dem Mikroprozessor auszu führende Überwachungsprogramm gespeichert ist, und eine Ausgabe schaltung 105 zum Abgeben eines Überwachungssignals an die Zünd spule 9.

Der Zylinderdrucksensor 10 kann beispielsweise von einem Halblei tersensor mit einem piezoelektrischen Widerstand gebildet sein, der genauso arbeitet wie der herkömmliche Ansaugdrucksensor. Die Kennlinie des Zylinderdrucksensors 10 ist in Fig. 3 gezeigt. Die Ausgangsspannung steigt proportional zum Zylinderinnendruck.

Nachstehend ist der Betrieb der Vorrichtung unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 6 erläutert.

In Fig. 4 ist gezeigt, wie der Zylinderdrucksensor 10 abgelesen wird. Ein Zylinderbenennungssignal und ein Kurbelwinkelsignal werden von dem Rotationssensor 14 auf dem Verteiler 8 aufgenommen. Da der Verteiler 8 von der Kurbelwelle (nicht gezeigt) der Brenn kraftmaschine 1 betrieben wird, ist es möglich, sowohl das Zylin derbenennungssignal als auch das Kurbelwinkelsignal durch Anbrin gen eines Paares Sensoren auf dem Verteiler 8 aufzunehmen. Die erforderliche Auflösung des Kurbelwinkels beträgt etwa 1 Grad, so daß ein Sensor mit hoher Genauigkeit, bestehend aus einem herkömm lichen Fotounterbrecher und einer Schlitzblendenplatte verwendet werden muß.

Der Mikroprozessor 100 der Computereinheit 11 zählt Pulse des Kurbelwinkelsignales in Bezug auf das Zylinderbenennungssignal, welches am unteren Totpunkt (BDC) des Kompressionshubes erzeugt wird, und entscheidet, ob die Pulszahl einen vorbestimmten Kurbel winkel R_o erreicht (Schritt 100 in Fig. 6). Sobald die Pulszahl den vorbestimmen Kurbelwinkel R_o erreicht hat, nimmt die Computer einheit den Zylinderdruck P_c von dem Zylinderdrucksensor 10 und speichert diesen in dem RAM 103 oder in seinem Register (Schritt 101). Dann nimmt die Computereinheit die von dem Temperatursensor 6 erfaßte Temperatur der Ansaugluft und speichert diese (Schritt 102). Dann multipliziert die Computereinheit den Zylinderdruck P_c mit einem Korrekturfaktor C_at für die Lufttemperatur, welcher von der mittels des Temperatursensors 6 für die angesaugte Luft er faßten Temperatur abhängt, um eine Luftdichte zu ermitteln, welche dann mit dem Zylindervolumen V(R_o) bei dem genannten Kurbelwinkel R_o multipliziert wird, um diejenige Luftmenge _a zu erhalten, die in den Zylinder geladen worden ist (Schritt 103).

Die Maschinendrehzahl N_e wird dann aus der Periode der von dem Rotationssensor 14 abgegebenen Pulse errechnet (Schritt 104). Die Zylinderluftmenge Q_a wird dann mit einem Ladekorrekturfaktor K_o(N_e, P_c) multipliziert, der von der Maschinendrehzahl N_e und dem Zylinderinnendruck P_c abhängt, um die wahre Zylinderluftmenge _a zu erhalten (Schritt 105). Diese Korrektur eliminiert den durch die Restabgase hervorgerufenen Fehler, bestimmt durch die Be triebsbedingungen der Brennkraftmaschine. Der Zündzeitpunkt wird dann auf der Grundlage der Maschinendrehzahl N_e und der wahren Zylinderluftmenge _a aus der Tabelle nach Fig. 5 ermittelt (Schritt 106). Derjenige Zündzeitpunkt, bei dem die Zündspule ausgeschaltet wird, wird überwacht (Schritt 107). Wenn die Maschi nendrehzahl oder die Maschinenlast außerhalb eines Tabellenpunktes liegt, wird der Zündzeitpunkt mittels Interpolation bestimmt.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Zylinderinnen druck P_c bei einem Kurbelwinkel R_o genommen, welcher zwischen dem Schließen eines Einlaßventiles und dem unteren Totpunkt im Kom pressionshub liegt, um eine Zylinderluftmenge _a oder Lastdaten zu erhalten. Die wahre Zylinderluftmenge _a wird als Maschinenlast für denjenigen Zylinder verwendet, der als nächster gezündet wird, oder für denselben Zylinder in dem nächsten Zündzyklus. Um eine gute Reaktion betreffend Beschleunigung und Abbremsung zu erreichen, sollte die wahre Zylinderluftmenge _a, welche bei einem vorbestimmten Kurbelwinkel erfaßt wird, für den als nächsten zu zündenden Zylinder verwendet werden. Wenn die Lade luftmenge von Zylinder zu Zylinder stark schwankt oder bei kon stantem Betrieb, sollte die wahre Zylinderluftmenge _a als Last information zum Bestimmen des nächsten Zündzeitpunkts in demselben Zylinder verwendet werden.

Die Dichtekorrektur, welche mittels der Durchschnittstemperatur eines Gasgemisches innerhalb des Zylinders bei einem vorbestimmten Kurbelwinkel R_o vorgenommen wird, ist genauer als die Dichtekor rektur, welche mittels der Temperatur der angesaugten Luft gemäß vorstehender Darstellung vorgenommen wird. Da jedoch der Tempera tursensor innerhalb des Zylinders im Verbrennungstakt hohen Tempe raturen ausgesetzt ist, ist es unmöglich, die erforderliche Er fassung zu erhalten, was in ungenauen Meßergebnissen betreffend die Temperatur des Gasgemisches resultiert.

Gemäß der Erfindung werden pulsierende Komponenten von Signalen, welche in dem herkömmlichen System mit Erfassung des Ansaugdrucks erzeugt werden, eliminiert, wodurch die Reaktionsverzögerung infolge von Durchschnittsbildung aus den Signalen unterbleibt. Da der Zylinderinnendruck direkt erfaßt wird, ist die Genauigkeit der Erfassung der Maschinenlast größer als bei der Verwendung des Ansaugdruckes.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims

1. Vorrichtung zum Überwachen des Zündzeitpunkts einer Brenn kraftmaschine mit mehreren Zylindern, mit folgenden Schritten:
Lesen und Speichern eines Zylinderinnendruckes, der von einem Zylinderdrucksensor (10) an jedem Zylinder der Brennkraftmaschine (1) immer dann abgegeben wird, wenn ein Ausgangssignal eines Kurbelwinkelsensors (14) einen vorbestimmten Kurbelwinkel (R_o) in einem Kompressionshub erreicht hat,
Berechnen der Maschinenlast auf der Grundlage des Zylin derinnendrucks als Primär-Parameter; und
Bestimmen des Zündzeitpunkts auf der Grundlage der Ma schinendrehzahl (N_e) und der Maschinenlast für denjenigen Zylinder, der als nächster gezündet werden soll, oder für den nächsten Zündzyklus des aktuellen Zylinders,
wobei die Maschinenlast eine Zylinderluftmenge (Q_a) ist, dadurch gekennzeichnet, daß in den Primär-Parameter die Ansauglufttemperatur eingeht, die von einem Temperatursensor (8) zum Erfassen der Tem peratur der Ansaugluft in einem Einlaßkanal (2) erfaßt wird,
die Maschinenlast durch Multiplizieren des Zylindervo lumens (V(R_o)) bei dem vorbestimmten Kurbelwinkel mit dem Zylinderinnendruck (P_c) unter Berücksichtigung der Ansaug lufttemperatur bestimmt wird, und
eine wahre Zylinderluftmenge (_a) durch Multiplizieren der Zylinderluftmenge mit einer Funktion des Zylinderinnen drucks (P_c) und der von dem Kurbelwinkelsensor (14) ab gegebenen Maschinendrehzahl (N_e) bestimmt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine wahre Zylinderluftmenge (_a) als Maschinenlast ver wendet wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wahre Zylinderluftmenge (_a) als die Maschinenlast zum Bestimmen eines Zündzeitpunkts des jeweils aktuellen Zylinders verwendet wird.