DE19742630C2 - Verfahren zur Bestimmung zylinderindividueller Zündwinkel einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung zylinder­ individueller Zündwinkel einer mehrzylindrigen Brennkraftma­ schine, insbesondere in Abhängigkeit von deren Klopfverhal­ ten, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ein derartiges Ver­ fahren mit mehreren Regelkreisen ist aus US-PS 4,631,680 be­ kannt.

Die einzelnen Regelkreise - "Adaptionskreise" - bekannter Klopfregelungen arbeiten nach unterschiedlichen Verfahren.

Beispielsweise wird in einem ersten (schnellen) Adaptions­ kreis während des Motorbetriebes im Fall eines erkannten Klopfereignisses in einem durch Last L (= Luftmasse oder äquivalente Größe) und Motordrehzahl n bestimmten Betriebs­ punkt P(n, L) in einem Zylinder z der Brennkraftmaschine der Zündwinkel ZW für den betreffenden Zylinder, unabhängig von den anderen Zylindern, von einem dem Betriebspunkt P zugeord­ neten Kennfeldwert ZW_B eines allen Zylindern z zugeordneten, - "globalen" - nicht veränderbaren Basiskennfeldes KF_B aus­ gehend, um einen bestimmten Verschiebungswert ZW₁[KF₁(z)], der in einem zylinderindividuellen Verschiebungskennfeld KF₁(z) gespeichert wird, nach spät verstellt. Dadurch wird die Wahr­ scheinlichkeit des Auftretens klopfender Verbrennung in die­ sem Zylinder verringert.

Bei den Bezugszeichen bezeichnet eine tiefgestellte Ziffer die Nummer des Adaptionskreises und z die Zylindernummer; tiefgestellte Ziffern oder Buchstaben ohne nachfolgenden Klammerausdruck (z. B. ZW_B, ZW₂) gelten "global" für alle Zylinder. Außerdem wird im folgenden angenommen, daß Zündwin­ kelverschiebungen nach spät mit negativem und nach früh mit positivem Vorzeichen versehen werden.

Bei klopffreiem Motorbetrieb wird der zylinderindividuelle Verschiebungswert ZW₁[KF₁(z)] stufenweise wieder nach früh verstellt (und im Kennfeld KF₁(z) gespeichert), bis entweder erneut ein Klopfschlag auftritt oder der zylinderindividuelle Verschiebungswert ZW₁[KF₁(z)] = 0 erreicht ist.

Beim Verlassen des aktuellen Betriebspunktes P wird der mo­ mentane Verstellzündwinkel ZW₁[KF₁(z)] im zylinderindividuel­ len Adaptionskennfeld KF₁(z) gespeichert, so daß bei Wieder­ erreichen dieses Betriebspunktes zu einem späteren Zeitpunkt zylinderindividuelle Zündwinkelvorsteuerwerte ZW₁[KF₁(z)] für die Klopfregelung zur Verfügung stehen.

Überschreitet beispielsweise ein mittlerer Verstellzündwinkel ZW₁ (= Mittelwert der Verstellzündwinkel aller Zylinder in einem bestimmten Betriebspunkt P) betragsmäßig einen vorgege­ benen Maximalwert ZW_1max, so erfolgt eine globale Spätver­ schiebung um einen vorgegebenen, globalen Verschiebungswert ZW₂ gegenüber dem globalen Basiskennfeld KF_B.

Dadurch kann eine in einem Betriebspunkt P gelernte Informa­ tion auch für noch nicht durchlaufene Betriebspunkte und für die anderen Zylinder nutzbar gemacht werden. Ein solcher Fall kann beispielsweise nach einer Betankung des Fahrzeuges mit Kraftstoff niedrigerer Oktanzahl vorliegen.

Wird bei anschließend klopffreiem Betrieb der mittlere Ver­ stellzündwinkel ZW₁ betragsmäßig kleiner als ein vorgegebener Minimalwert ZW_1min, so wird der globale Verschiebungswert ZW₂ langsam wieder auf den Wert "0" reduziert. Dieser Verfahrens­ teil wird als "zweiter (langsamer) Adaptionskreis" bezeich­ net.

Der aktuelle Zündwinkel ZW(z) eines Zylinders z während des Motorbetriebes setzt sich demnach bei einem Betriebspunkt­ wechsel folgendermaßen zusammen:

ZW(z) = ZW_B + ZW₁[KF₁(z)] + ZW₂;

z. B. für Zylinder 1 also:

ZW(1) = ZW_B + ZW₁[KF₁(1)] + ZW₂.

Beim Gegenstand nach der US-PS 4,631,680 werden die während des Motorbetriebes erarbeiteten - "gelernten" - Zündwinkel­ werte beim Abstellen der Brennkraftmaschine nichtflüchtig ab­ gespeichert, damit nach erneutem Motorstart bereits wieder Zündzeitpunkt-Vorsteuerwerte zur Verfügung stehen. Das bedeu­ tet einen umfangreichen Speicherbedarf.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die im ersten und zweiten Adap­ tionskreis während des Motorbetriebes ermittelten Daten beim Abstellen der Brennkraftmaschine vor dem Abspeichern so auf­ zubereiten, daß beim nächsten Motorstart optimale Zündwinkel- Vorsteuerwerte vorliegen und zum Abspeichern ein möglichst geringer, nichtflüchtiger Speicherbedarf erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst.

Nach Abstellen der Brennkraftmaschine am Ende eines Motor­ laufs werden in einem als "dritter Adaptionskreis" bezeichne­ ten Rechenvorgang, wie nachstehend erläutert, ein globales Verschiebungskennfeld KF₃ und zylinderindividuelle Verschie­ bungswerte ZW₃(z) ermittelt und nichtflüchtig abgespeichert, aus welchen nach erneutem Motorstart neue zylinderindividuel­ le Basiskennfelder KF_B(z) berechnet werden, mit denen der Mo­ torbetrieb dann aufgenommen werden kann.

Berechnung der zylinderindividuellen Verschie­ bungswerte ZW₃(z) des dritten Adaptionskreises

Nach Abstellen der Brennkraftmaschine werden

• a) die Verschiebungswerte ZW₁[KF₁(z)] der z zylinderindividu­ ellen Adaptionskennfelder KF₁(z) des ersten Adapti­ onskreises,
• b) der globale Verschiebungswert ZW₂ des zweiten Adaptions­ kreises, und
• c) die zylinderindividuellen Verschiebungswerte ZW_3alt(z) des dritten Adaptionskreises vom vorherigen Motorlauf

in zylinderindividuellen Summenkennfeldern KFAD(z) betriebs­ punktweise aufsummiert:

ZW[KFAD(z)] = ZW₁[KF₁(z)] + ZW₂ + ZW_3alt(z).

Anschließend werden für jeden Zylinder allen oder gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens nur definier­ ten Betriebspunkten zugeordnete Kennfeldwerte (beispielsweise nur die bestimmten Lastbereichen zugeordneten Kennfeldwerte) dieses zylinderindividuellen Summenkennfeldes KFAD(z) zu zy­ linderindividuellen Summen SUM(z) aufaddiert.

Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nur solche Werte des Kennfeldes berücksichtigt, die während des letzten Motorbetriebes in allen Zylindern adaptiert, d. h., verändert wurden. Die Anzahl der berücksichtig­ ten Kennfeldwerte wird mit ANZ bezeichnet.

Aus diesen Summen wird die betragsmäßig kleinste Summe SUM_min ausgewählt und der zylinderindividuelle Verschiebungswert ZW_3neu(z) entsprechend nachstehender Formel gebildet:

ZW_3neu(z) = 1/ANZ . [SUM(z) - SUM_min].

Damit ist für den Zylinder, welcher die betragsmäßig kleinste Summe SUM(z) = SUM_min aufweist, dieser Wert ZW_3neu(z) = 0.

Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Berechnung neuer Verschiebungswerte ZW_3neu(z) nur dann durchgeführt, wenn in den zylinderindividuellen Adapti­ onskennfeldern KF₁(z) des ersten Adaptionskreises eine be­ stimmte Zahl von Kennfeldpunkten vorliegt, die in dem soeben beendeten Motorlauf bei allen Zylindern adaptiert wurde. An­ dernfalls werden die alten Verschiebungswerte ZW_3alt(z) aus dem vorherigen Motorlauf weiterverwendet.

Berechnung der Verschiebungswerte ZW₃(KF₃) des globalen Verschiebungskennfeldes KF₃ des dritten Adaptionskreises

Durch elementweise Mittelwertbildung (pro Betriebspunkt P) der Werte ZW[KFAD(z)] der zylinderindividuellen Summenkennfel­ der KFAD(z), siehe oben, erhält man den inkrementellen Zu­ wachs in jedem Betriebspunkt P(n, L) des neuen globalen Ver­ schiebungskennfeldes KF_3neu, welcher zu dem "alten" Verschie­ bungswert ZW_3alt(KF_3alt) aus dem letzten Motorlauf hinzuad­ diert wird, wobei der zylinderspezifische Anteil durch Subtraktion der zylinderindividuellen Verschiebungswerte ZW_3neu(z) eliminiert wird:

In diesem globalen Verschiebungskennfeld KF_3neu dürfen - so­ fern eine Zündwinkelverschiebung nach spät mit negativem Vor­ zeichen versehen wird - keine positiven Verschiebungswerte auftreten; solche Werte müssen gegebenenfalls auf den Wert "null" korrigiert werden.

Dieses globale Verschiebungskennfeld KF_3neu und die zylinder­ individuellen Verschiebungswerte ZW_3neu(z) werden, wie be­ reits erwähnt, nichtflüchtig abgespeichert.

Die in flüchtigen (und deshalb preiswerteren) Speicherberei­ chen gespeicherten zylinderindividuellen Kennfelder KF₁(z) und der globale Verschiebungswert ZW₂ werden nach dem Berech­ nungsvorgang des dritten Adaptionskreises gelöscht.

Bei erneutem Motorstart werden neue, für den ganzen Motorlauf gültige, "zylinderindividuelle Basiskennfelder" KF_B(z) durch betriebspunktweise Addition der Kennfeldwerte ZW_B(KF_B) des globalen Basiskennfeldes KF_B, der Verschiebungswerte ZW₃(KF₃) des globalen Verschiebungskennfeldes KF₃ und der zy­ linderindividuellen Verschiebungswerte ZW₃(z) gebildet:

ZW_B[KF_B(z)] = ZW_B(KF_B) + ZW₃(KF₃) + ZW₃(z),

auf welchen die Zündwinkelbestimmung und Klopfregelung im neuen Motorlauf aufbaut und mit erstem und zweitem Adaptions­ kreis, wie bereits eingangs beschrieben, durchgeführt wird.

Bei dieser Strategie können Verstellzündwinkel aus dem zwei­ ten Adaptionskreis auch positive Werte annehmen.

Bei jedem Motorlauf werden die Verstellzündwinkel des ersten und zweiten Adaptionskreises mit dem Wert "null" initiali­ siert.

Claims (7)

1. Verfahren zur Bestimmung zylinderindividueller Zündwinkel einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine, insbesondere in Ab­ hängigkeit von deren Klopfverhalten, wobei, ausgehend von ei­ nem unveränderbaren, von Last (L) und Motordrehzahl (n) ab­ hängigen, allen Zylindern (z) zugeordneten "globalen" Basis­ kennfeld (KF_B), in einem ersten Adaptionskreis Verschiebungs­ werte (ZW₁[KF₁(z)]) zylinderindividueller Kennfelder (KF₁(z)) bei auftretendem Motorklopfen nach "spät" und bei ausbleiben­ dem Motorklopfen wieder nach "früh" verstellt werden, und wo­ bei in einem zweiten Adaptionskreis eine globale Verschiebung um einen globalen Verschiebungswert (ZW₂) nach "spät" oder wieder nach "früh" erfolgt, wenn der über alle Zylinder ge­ mittelte Verstellzündwinkel (ZW₁) des ersten Adaptionskreises für einen Betriebspunkt P(n, L) betragsmäßig einen vorgegebe­ nen Maximalwert (ZW_1max) überschreitet oder einen vorgegebe­ nen Minimalwert (ZW_1min) unterschreitet, und wobei ein drit­ ter Adaptionskreis beim Abstellen der Brennkraftmaschine ini­ tiiert wird, dadurch gekennzeichnet,
daß im dritten Adaptionskreis aus den Verschiebungswerten (ZW₁[KF₁(z)]) der zylinderindividuellen Kennfelder (KF₁(z)) des ersten Adaptionskreises, dem globalen Verschiebungswert (ZW₂) des zweiten Adaptionskreises und den Kennfeldern und Werten des dritten Adaptionskreises vom vorhergehenden Motor­ lauf neue Verschiebungswerte (ZW₃[KF₃]) eines globalen Kenn­ feldes (KF₃) und zylinderindividuelle Verschiebungswerte (ZW₃(z)) gebildet und nichtflüchtig abgespeichert werden, und
daß nach erneutem Motorstart aus diesen Werten Verschiebungs­ werte (ZW_B[KF_B(z)]) neuer, zylinderindividueller "Basiskenn­ felder" (KF_B(z)) gebildet werden, mit welchen Zündwinkelbe­ stimmung und Klopfregelung im neuen Motorlauf aufgenommen und mit erstem und zweitem Adaptionskreis durchgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung zylinderindividueller Verschiebungswerte (ZW₃(z))

• a) die Verschiebungswerte ZW₁[KF₁(z)] der z zylinderindividu­ ellen Adaptionskennfelder KF₁(z) des ersten Adapti­ onskreises,
• b) der globale Verschiebungswert ZW₂ des zweiten Adaptions­ kreises, und
• c) die zylinderindividuellen Verschiebungswerte ZW_3alt(z) des dritten Adaptionskreises vom vorherigen Motorlauf

in zylinderindividuellen Summenkennfeldern (KFAD(z)) be­ triebspunktweise aufsummiert werden:
ZW[KFAD(z)] = ZW₁[KF₁(z)] + ZW₂ + ZW_3alt(z);
daß anschließend für jeden Zylinder (z) alle Kennfeldwerte (ZW[KFAD(z)]) dieses zylinderindividuellen Summenkennfeldes (KFAD(z)) zu zylinderindividuellen Summen (SUM(z)) aufaddiert werden; und
daß aus diesen Summen (SUM(z)) die betragsmäßig kleinste Sum­ me (SUM_min) ausgewählt und der zylinderindividuelle Verschie­ bungswert (ZW₃(z)) entsprechend nachstehender Formel gebildet wird:
ZW₃(z) = 1/ANZ . [SUM(z) - SUM_min],
(mit ANZ = Anzahl der berücksichtigten Kennfeldwerte).

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur definierten Betriebspunkten oder bestimmten Lastbereichen zugeordnete Kennfeldwerte (ZW[KFAD(z)]) des zylinderindividu­ ellen Summenkennfeldes (KFAD(z)) zu zylinderindividuellen Summen (SUM(z)) aufaddiert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nur solche Werte (ZW[KFAD(z)]) des Kennfeldes (KFAD(z)) be­ rücksichtigt werden, die während des letzten Motorbetriebes in allen Zylindern adaptiert wurden.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Berechnung neuer Verschiebungswerte (ZW_3neu(z)) nur dann durchgeführt wird, wenn in den zylinderindividuellen Adapti­ onskennfeldern (KF₁(z)) eine bestimmte Zahl von Kennfeldpunk­ ten (ZW₁[KF₁(z)]) vorliegt, die in dem soeben beendeten Motor­ lauf bei allen Zylindern adaptiert wurde.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Berechnung der Verschiebungswerte (ZW_3neu(KF_3neu)) des globa­ len Kennfeldes (KF_3neu) der inkrementelle Zuwachs des neuen globalen Verschiebungskennfeldes (KF_3neu) durch elementweise Mittelwertbildung der Werte (ZW[KFAD(z)]) der zylinderindivi­ duellen Summenkennfelder (KFAD(z)) für jeden Betriebspunkt P(n, L) ermittelt wird, wobei der zylinderspezifische Anteil durch Subtraktion der zylinderindividuellen Verschiebungswer­ te ZW_3neu(z) eliminiert wird, und daß dieser inkrementelle Zuwachs zu dem "alten" Verschie­ bungswert (ZW_3alt) aus dem letzten Motorlauf hinzuaddiert wird:

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach erneutem Motorstart neue zylinderindividuelle Basiskenn­ felder (KF_B(z)) durch betriebspunktweise Addition der Kenn­ feldwerte (ZW_B(KF_B)) des globalen Basiskennfeldes (KF_B), der Verschiebungswerte (ZW₃(KF₃)) des globalen Verschiebungskenn­ feldes (KF₃) und der zylinderindividuellen Verschiebungswerte (ZW₃(z)) gebildet werden, mit denen der Motorbetrieb dann auf genommen wird:
ZW_B[KF_B(z)] = ZW_B(KF_B) + ZW₃(KF₃) + ZW₃(z).