DE3724304A1 - Verfahren und vorrichtung zum regeln des zuendzeitpunkts bei einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zum Regeln des Zündzeitpunkts bei einer Brennkraft­ maschine, und insbesondere ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur Regelung des Zündzeitpunkts bei einer Brenn­ kraftmaschine, bei denen der Maximalwert der Zündwinkel­ nachverstellung beim Auftreten des Klopfens und der maxi­ male Zündwinkel der Vorverstellung nach der Verhinderung des Klopfens in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine variiert werden.

Bei der Regelung des Zündzeitpunkts bei einer Brennkraft­ maschine ist es allgemein übliche Praxis, zu detektieren, wenn das Klopfen beginnt und dann den Grundzündzeitpunkt kompensatorisch zu verändern, um zu bewirken, daß das Klopfen aufhört. Ein Beispiel einer solchen praktischen Durchführung ist in der japanischen veröffentlichten Patentanmeldung No. 59 (1984)-48308 beschrieben. Hierbei wird die maximale Kompensationsgröße nicht über den ge­ samten Bereich der Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen hinweg verändert.

Bei einer Brennkraftmaschine ändert sich die Klopfgrenze (der Maximalwinkel der Zündvorverstellung, bei der sich das Klopfen unterdrücken läßt) in Wirklichkeit mit dem Betriebszustand und der Arbeitsumgebung der Brennkraft­ maschine. Natürlich ändert sich auch der Zusammenhang zwischen der Klopfgrenze und MTB (minimale Vorverstellung für das günstigste Drehmoment) ebenfalls in Abhängigkeit von dem Brennkraftmaschinenbetriebszustand und der Be­ triebsumgebung. Da jedoch bei der üblichen Weise die maximale Kompensationsgröße über den gesamten Brenn­ kraftmaschinenbetriebsbereich fest vorgegeben ist, tritt es manchmal auf, daß die Größe der Nachverstellungskom­ pensation zum Zeitpunkt des Auftretens des Klopfens größer als notwendig ist und es kommt auch manchmal vor, daß die Größe der Gegenkompensation, die in Rich­ tung der Vorverstellung bzw. einer Verstellung im Sinne einer Frühzündung nach dem Vermeiden des Klopfens vor­ genommen wird, zu einem Zündzeitpunkt führt, der in un­ nötiger Weise noch im Sinne einer Spätzündung im Ver­ gleich zu MTB verstellt ist. Als Folge hiervon ist es nicht möglich, daß man die volle mögliche Leistung der Brennkraftmaschine bereitstellen kann.

Unter Berücksichtigung der vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten bei der üblichen Auslegung zielt die Erfindung darauf ab, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung des Zündzeitpunkts bei einer Brennkraftma­ schine bereitzustellen, bei dem der Maximalwert der Zündwinkelnachverstellung bei Auftreten des Klopfens und der maximale Zündwinkel für die Vorverstellung, nach dem das Klopfen verhindert worden ist, in Abhängig­ keit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine variiert werden, wodurch es möglich wird, das Klopfen über den gesamten Bereich der Brennkraftmaschinenbetriebsbedin­ gungen hinweg zu vermeiden und zugleich sichergestellt wird, daß man die maximal mögliche Abgabeleistung von der Brennkraftmaschine erhält.

Ferner bezweckt die Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung einer Brennkraftmaschine be­ reitzustellen, bei denen die Zündzeitpunktvorverstellung in Abhängigkeit von der Frequenz bzw. Häufigkeit des Auftretens des Klopfens bestimmt wird, wobei ein Wieder­ auftreten des Klopfens verhindert wird und zugleich das Arbeiten der Brennkraftmaschine optimiert wird.

Nach der Erfindung zeichnet sich hierzu einerseits ein Verfahren zum Regeln des Zündzeitpunkts bei einer Brenn­ kraftmaschine dadurch aus, daß ein Grundzündzeitpunkt auf der Basis eines Betriebszustandes der Brennkraftma­ schine bestimmt wird und der Grundzündzeitpunkt im Sinne einer Spätzündung kompensiert wird, wenn ein Klopfen auftritt, während eine Kompensation im Sinne einer Vor­ verstellung und einer Frühzündung vorgenommen wird, wenn das Klopfen verhindert ist. Beim Verfahren ändert sich die maximale Größe für die Kompensation in Abhängigkeit von dem Brennkraftmaschinenbetriebszustand. Die Erfindung sieht ferner eine Vorrichtung zur Regelung des Zündzeit­ punkts bei einer Brennkraftmaschine vor, die sich dadurch auszeichnet, daß eine Einrichtung zum Detektieren des Brennkraftmaschinenbetriebszustands vorgesehen ist, die einem entsprechenden Teil der Brennkraftmaschine zugeord­ net ist, daß eine Einrichtung zum Detektieren des Ver­ brennungszustandes in einer Brennkammer vorgesehen ist, die in der Nähe der Brennkammer angeordnet ist, daß eine Einrichtung zum Bestimmen des Zündzeitpunktes auf der Basis des Ausganges des Brennkraftmaschinenbetriebszu­ standdetektionseinrichtung vorgesehen ist, währenddem unterschieden wird, ob das Klopfen auf der Basis des Ausgangs der Verbrennungszustanddetektionseinrichtung auftritt oder nicht und daß der so bestimmte Zündzeitpunkt um eine vorbestimmte Größe kompensiert wird, wenn das Klopfen auftritt und daß eine Zündeinrichtung vorgesehen ist, die ein Luft/Brennstoffgemisch in der Brennkammer bei Erhalt des Ausgangs der Zündzeitpunktbestimmungsein­ richtung zündet. Bei der Vorrichtung wird die maximale Größe, um die der Zündzeitpunkt beim Auftreten des Klopfens kompensiert wird, in Abhängigkeit von dem Brenn­ kraftmaschinenbetriebszustand variiert.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 ein Blockdiagramm zur Verdeutlichung der Gesamt­ konstruktion einer Vorrichtung zur Regelung des Zündzeitpunkts bei einer Brennkraftmaschine nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung der Arbeits­ weise der Vorrichtung nach Fig. 1 sowie einer Ausbildungsform eines Verfahrens zum Regeln des Zündzeitpunkts bei einer Brennkraftmaschine,

Fig. 3 eine Tabelle zur Verdeutlichung der Art und Weise, mit der der maximale Wert der Größe der Zündwinkelkompensation sich in Abhängigkeit von dem Brennkraftmaschinenbetriebszustand ändert,

Fig. 4 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Wertes, der zur Entwicklung der Frequenz bzw. der Häu­ figkeit des Auftretens des Klopfens verwendet wird, wenn eine Zündzeitpunktverstellung im Sinne einer Voreilung ermittelt wird, und

Fig. 5 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Art und Weise, nach der die Frequenz bzw. Häufigkeit des Auftretens des Klopfens von dem Brennkraft­ maschinenbetriebszustand abhängig ist.

Unter Bezugnahme auf das Blockdiagramm einer bevorzugten Ausbildungsform nach der Erfindung, das in Fig. 1 ge­ zeigt ist, ist ein Kurbelwinkelsensor 12, der von einer elektromagnetischen Aufnehmereinrichtung oder derglei­ chen gebildet werden kann, in der Nähe eines Drehteils einer Brennkraftmaschine 10 angeordnet, um den Kurbel­ winkel der Brennkraftmaschine 10 zu detektieren. Eine Drosselklappe 18 ist in einem Lufteinlaßkanal 16 vorge­ sehen und ein Drucksensor 20 zum Detektieren des Abso­ lutdruckes einer an dieser Stelle strömenden Luft ist stromab der Drosselklappe 18 vorgesehen. Der detektierte Druck der Ansaugluft wird zur Bestimmung des Brennkraft­ maschinenbelastungszustandes verwendet. Ein Drosselklappen­ sensor 22, der von einem Potentiometer und dergleichen gebildet wird, ist in der Nähe der Drosselklappe 18 zur Detektion des Öffnungsgrades desselben vorgesehen.

Die Brennkraftmaschine 10 ist ferner an einem entsprechen­ den Teil eines Zylinderkopfes 24 mit einem Klopfsensor 28 versehen, der ein piezoelektrisches Element zum Er­ fassen der Vibration des Kopfes aufweist, so daß der Verbrennungszustand eines Luft/Brennstoffgemisches in einer Brennkammer 26 detektiert werden kann. Der Aus­ gang des Klopfsensors 28 wird einer Steuereinheit 30 zugeleitet, in der er in eine Klopfdetektionsschaltung 32 eingegeben wird. In der Klopfdetektionsschaltung 32 wird das Signal von dem Klopfsensor 28 zu Beginn in einen Bandpaßfilter 34 eingegeben, um hierbei nur die Klopf­ frequenzkomponente zu extrahieren. Der Ausgang des Band­ paßfilters 34 wird einerseits einer Spitzenwertdetek­ tionsschaltung 36 zugeleitet, in der der Spitzenwert des Klopfsignales detektiert wird. Andererseits wird er auch einem Vergleichsbezugswertgenerator 38 zugeleitet, in dem der Mittelwert des Signales von dem Klopfsensor 28 während eines Arbeitens ohne Klopfen detektiert wird. Die Ausgänge der Spitzenwertdetektionsschaltung 36 und des Vergleichsbezugswertgenerators 38 werden einem Komparator 40 zugeleitet, in dem die beiden Ausgänge verglichen werden, und wenn der Spitzenwert den Mittel­ wert überschreitet, wird angenommen, daß ein Klopfen aufgetreten ist. Die der Klopfdetektionsschaltung fol­ gende Stufe ist ein Mikroprozessor 42. Die Hauptteile des Mikroprozessors 42 sind ein Eingangsteil 42 a, ein A/D- (Analog/Digital) Wandler 42 b, ein CPU- (zentrale Verarbeitungseinheit) 42 c, ein ROM (Festspeicher) 42 d, ein RAM (Random-Speicher) 42 e und ein Ausgabeteil 42 f. Der Ausgang der Klopfdetektionsschaltung 32 wird in den Mikroprozessor 42 eingegeben und in RAM 42 e gespeichert.

Der Ausgang des Kurbelwinkelsensors 12 wird ebenfalls in die Steuereinheit 30 eingegeben, in der zuerst eine Formung mit Hilfe einer Wellenformformungsschaltung 44 erfolgt und dann erfolgt der Eingang in den Mikroprozes­ sor 42 über das Eingangsteil 42 a zur Einspeicherung der Größe in RAM 42 e. Die Ausgänge des Drucksensors 20 und des Drosselklappensensors 22 werden ebenfalls in die Steuereinheit 30 eingegeben und es erfolgt eine Pegel­ konversion in einem Pegelkonverter 46 und dann werden die Größen dem Mikroprozessor 42 zugeleitet, indem sie zuerst mittels des A/D-Wandlers 42 b in digitale Größen umgewandelt werden und dann in RAM 42 e gespeichert wer­ den. CUP 42 c bestimmt den Zündzeitpunkt unter Verwendung der Ausgänge des Kurbelwinkelsensors 12 und des Druck­ sensors 22, um tabellenartig Werte abzuleiten, die in ROM 42 d gespeichert sind. Auch nimmt sie eine Unter­ scheidung bei dem Ausgang der Klopfdetektionsschaltung 32 dahingehend vor, ob ein Klopfen aufgetreten ist oder nicht, und wenn ein Klopfen aufgetreten ist, wird zuerst der Zündzeitpunkt um eine vorbestimmte Größe kompensiert (im Sinne einer Spätzündung verstellt), und dann nach Vermeidung des Klopfens erfolgt eine Kompensation des Zündzeitpunkts um einen vorbestimmten Wert in Richtung einer Vorverstellung bzw. einer Verstellung im Sinne einer Frühzündung. Wie nachstehend noch näher erläutert wird, variieren die maximalen Größen der Zündzeitpunkt­ kompensation, die vorgenommen wird, wenn ein Klopfen auftritt, in Abhängigkeit von einer oder mehreren Brenn­ kraftmaschinenbetriebsbedingungen. Insbesondere nutzt CPU 42 c die Ausgänge des Kurbelwinkelsensors 12 und des Drucksensors 20 zur Ableitung eines maximalen Kompensa­ tionswertes aus den Werten, die in Form einer Tabelle in ROM 42 d gespeichert sind und die hieraus abgeleiteten Werte werden genutzt, um die Kompensation zur Eliminierung des Klopfens vorzunehmen. CPU 42 c ermittelt aus dem Aus­ gang des Drosselklappensensors 22 auch die Änderungsrate der Öffnung der Drosselklappe 18 pro Zeiteinheit und detektiert durch Vergleichen des ermittelten Wertes mit einem vorbestimmten Wert, ob die Brennkraftmaschine sich in einem Übergangsbetriebszustand befindet oder nicht, insbesondere, ob es sich um einen schnellen Beschleuni­ gungszustand handelt. Wenn dies der Fall ist, erfolgt eine Verstellung des Zündzeitpunkts im Sinne einer Früh­ zündung auf die nachstehend noch näher beschriebene Weise. Alternativ kann der Drosselklappensensor 22 auch wegge­ lassen werden und die Detektion des Betriebsübergangs­ zustandes kann aus der Änderungsrate pro Zeiteinheit der Ausgänge des Kurbelwinkelsensors 12 und/oder des Drucksensors 20 detektiert werden. Der bestimmte Zünd­ zeitpunkt wird an eine Ausgangsschaltung 48 abgegeben, die die nächste Stufe nach dem Mikroprozessor 42 bildet und von dieser Ausgangsschaltung 48 wird eine Zündein­ richtung 50 angesteuert, die ein Zündverteiler oder der­ gleichen sein kann. Die Zündeinrichtung 50 steuert eine Zündkerze 52 an, so daß das Luft/Brennstoffgemisch in der Brennkammer 26 gezündet wird.

Das Arbeiten der Vorrichtung sowie die Ausbildungsform eines Verfahrens zur Zündzeitpunktregelung nach der Er­ findung werden nachstehend unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm nach Fig. 2 erläutert. Der programmatische Ablauf beginnt einmal pro vorbestimmtem Kurbelwinkel.

Im Schritt 60 wird zuerst der Grundzündzeitpunkt Rb bestimmt. Insbesondere leitet der Mikroprozessor 42 den Zündzeitpunkt von den aufgelisteten und in ROM 42 d gespeicherten Werten unter Verwendung der Ausgänge von dem Kurbelwinkelsensor 12 und dem Drucksensor 20 als Adressdaten ab, wie dies vorstehend angegeben ist. Ob­ gleich nicht gezeigt, ist es auch möglich, an der Brenn­ kraftmaschine einen Kühlmitteltemperatursensor oder der gleichen vorzusehen und den Ausgang desselben zu nutzen, um den abgeleiteten Grundzündzeitpunkt in entsprechender Weise zu kompensieren.

In den Schritten 62 bis 76 wird die momentane Brenn­ kraftmaschinendrehzahl Ne aus einem Wert ermittelt, der durch den Kurbelwinkelsensor 12 detektiert wird und dieser wird mit einem von vier vorbestimmten Brennkraftmaschinendrehzahlen Ne 1, Ne 2, Ne 3 und Ne 4 vergli­ chen. Basierend auf dem Vergleichsergebnis wird einer von vier Regelbereichen Z 1, Z 2, Z 3 und Z 4 ausgewählt. Ein wesentliches Merkmal nach der Erfindung ist darin zu sehen, daß der Maximalwert der vorgenommenen Zünd­ zeitpunktkompensation beim Auftreten des Klopfens in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der Brennkraftma­ schine variiert wird. Dies erfolgt dadurch, daß der Brennkraftmaschinenbetriebszustand in vier Bereiche, nämlich die Regelbereiche Z 1, Z 2, Z 3 und Z 4, unter­ teilt wird und daß einer dieser vier Bereiche in Abhän­ gigkeit von der momentanen Brennkraftmaschinendrehzahl ausgewählt wird. Fig. 3 zeigt diese Regelbereiche im einzelnen. Wie sich aus dieser Figur ersehen läßt, unterscheidet sich die maximale Größe der Nachverstel­ lungskompensation d R R und die Größe der Gegenkompensation (Vorverstellung) d R A in den jeweiligen Bereichen. Die Tabelle in Fig. 3 ist in ROM 42 d des Mikroprozes­ sors 42 gespeichert. Die Unterteilung von vier Berei­ chen auf diese Weise vereinfacht das System und die Speicherkapazität, die zur Speicherung der aufgelisteten Zündzeitpunktdaten erforderlich ist, läßt sich äußerst klein halten. Daher ist es möglich, eine hohe Abtriebs­ leistung von der Brennkraftmaschine einfach dadurch sicher zu erhalten, daß eine einfache Steuerdatentabelle dem System hinzugefügt wird.

Nachdem der jeweils betreffende Regelbereich von den Bereichen Z 1 bis Z 4 in den Schritten 62 bis 76 bestimmt worden ist, wird der Verfahrensablauf mit dem Schritt 78 fortgesetzt, indem aus dem Ausgang der Klopfdetek­ tionsschaltung 32 bestimmt wird, ob ein Klopfen während des momentanen Arbeitszyklus aufgetreten ist. Wenn er­ mittelt wird, daß ein Klopfen aufgetreten ist, wird der Verfahrensablauf mit dem Schritt 80 fortgesetzt, indem die Klopfkompensationsgröße R kc um einen Grad im Sinne einer Spätzündung verstellt wird (in dem Flußdiagramm ist die Nachverstellung bzw. Verstellung im Sinne einer Spätzündung des Zündwinkels als eine Subtraktion dargestellt, während die Vorverstellung oder Verstellung im Sinne einer Frühzündung in einer Addition dargestellt ist. Der Anfangswert der Klopfkompensationsgröße R kc ist Null). Im Schritt 82 wird dann bestimmt, ob der aufgelaufene Wert der Klopfkompensation R kc, der einmal pro Zündung verwendet wird, den Maximalwert d R R erreicht hat oder nicht. Wenn dies der Fall ist, wird der aufgelaufene Wert der Klopfkompensation auf diesen Wert begrenzt (Schritt 84). Wie in Fig. 3 gezeigt ist, werden der maximalen Größe der Nachverstellungskompensation d R R unterschiedliche Werte d R R 1, d R R 2, d R R 3 und d R R 4 in Abhängigkeit von dem Regelbereich gegeben und der dem Regelbereich zugeordnete Wert wird in den Schritten 62 bis 76 ausgewählt. Anschließend wird dann ermittelt, ob der momentane Wert der Nachverstellungskompensation den ausgewählten Wert erreicht hat. Alle maximalen Nach­ verstellungswerte werden experimentell im Voraus bestimmt und zwar in einer solchen Form, daß ein Klopfen vermieden wird und eine Verminderung der Brennkraftmaschinenabgabe­ leistung so minimal wie möglich begrenzt wird.

Wenn im Schritt 78 herausgefunden wird, daß ein Klopfen während des momentanen Arbeitszyklus nicht aufgetreten ist, wird der Verfahrensablauf mit dem Schritt 86 fort­ gesetzt, in dem bestimmt wird, ob die Brennkraftmaschine sich in einem Betriebsübergangszustand, insbesondere in einem schnellen Beschleunigungszustand, befindet oder nicht. Der Grund, warum diese Beurteilung erforderlich ist, wird nachstehend näher erläutert. Dies erfolgt da­ durch, daß die Änderungsrate der Ausgänge von dem Dros­ selklappensensor 22 oder dem Kurbelwinkelsensor 12 und/oder dem Drucksensor 20 in einem vorbestimmten Winkel- oder Zeitintervall ermittelt wird und dann der ermittelte Wert mit einem vorbestimmten Wert verglichen wird. Wenn sich herausstellt, daß die Brennkraftmaschine sich in einem schnellen Beschleunigungszustand befindet, wird der Ver­ fahrensablauf mit dem Schritt 88 fortgesetzt, indem er­ mittelt wird, ob die Frequenz bzw. Häufigkeit des Auf­ tretens des Klopfens gleich oder größer als ein vorbe­ stimmter Wert ist oder nicht. Diese Bewertung wird da­ durch vorgenommen, daß bestimmt wird, ob die Klopfrate gleich oder höher als ein vorbestimmter Wert während eines Zeitraums ist oder nicht, der mit einigen voran­ gehenden Zündungen beginnt. Insbesondere wird bestimmt, ob

Ika/In ≧ Ikr/In ist, wobei Ika die Anzahl der Zündungen darstellt, bei denen das Klopfen wirklich aufgetreten ist, Ikr ein Bezugswert für den Vergleich ist und In die Anzahl von Zündungen (Zeitraum) darstellt, während denen die Bewer­ tung erfolgt ist. Diese Ermittlungskoeffizienten Ikr und In erhält man aus der in Fig. 3 gezeigten Tabelle. Wie gezeigt, sind diese Werte für die jeweiligen Bereiche unterschiedlich, ähnlich wie der Maximalwert für d R R und d R A. Der andere Koeffizient Ika wird dadurch erhalten, daß die Anzahl der Zündungen, bei denen ein Klopfen tat­ sächlich aufgetreten ist, gezählt wird. Auch diese Werte sind graphisch in Fig. 4 gezeigt. Zum Zwecke des besse­ ren Verständnisses sind die Werte hier aufeinanderfolgend im Gegensatz zu jenen nach Fig. 3 dargestellt, die in vier Gruppen unterteilt sind.

Wenn im Schritt 88 ermittelt wird, daß die Häufigkeit des Auftretens des Klopfens nicht kleiner als der vorbe­ stimmte Wert ist, wird die Kompensation des Zündzeitpunkts im Sinne einer Frühzündung gestoppt und der Kompensations­ wert, der im vorangehenden Zyklus verwendet wurde, wird unverändert aufrechterhalten (Schritt 90). Wenn anderer­ seits die Häufigkeit des Auftretens des Klopfens kleiner als der vorbestimmte Wert ist, oder die Brennkraftmaschine sich nicht in einem schnellen Beschleunigungszustand be­ findet, wird der Verfahrensablauf mit dem Schritt 92 fort­ gesetzt, in dem bestimmt wird, ob die Zündzeitpunktvor­ verstellungswarteperiode Iw (definiert als eine Größe der vorbestimmten Anzahl von Zündungen) abgelaufen ist, und wenn dies nicht der Fall ist, wird die Zündzeitpunkt­ kompensation im Sinne einer Frühzündung gestoppt und der Kompensationswert wiederum verwendet, der im vorangehenden Zyklus zur Anwendung gekommen war (Schritt 90). Wie in Fig. 3 gezeigt ist, werden unterschiedliche Werte Iw 1- Iw 4 für die Zündzeitpunktvorverstellungswarteperiode Iw in Abhängigkeit von dem Regelbereich vorgegeben und der dem gewünschten Regelbereich entsprechende Wert wird zu diesem Zweck ausgewählt. Die Häufigkeit des Auftretens des Klopfens und die Zündzeitpunktvorverstellungswarte­ periode werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Fi­ gur 5 näher erläutert. Insbesondere wenn die Brennkraft­ maschine bei einer niederen Drehzahl arbeitet, ist es zweckmäßig, die Zündung und den Zündzeitpunkt so zu wäh­ len, daß er in die Nähe des Punkts fällt, an dem ein Klopfen spurenweise auftritt, so daß man eine optimale Abgabeleistung von der Brennkraftmaschine erhält. Da je­ doch das Klopfen bei hoher Drehzahl zu Beschädigungen der Brennkraftmaschine führen kann, ist es notwendig, den Zündzeitpunkt im Sinne einer Verstellung mehr in Rich­ tung einer Spätzündung zu lassen. Somit wird nach Fig. 5 während des üblichen Brennkraftmaschinenbetriebes in er­ wünschter Weise so vorgegangen, daß der Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine derart geregelt wird, daß die Klopfauftrittsfrequenz (Kurve b) kleiner als der vorstehend genannte Spurenklopfpegel ist, der mit der Kurve a darge­ stellt ist. Dieser Spurenklopfpegel wird aus den Eigen­ kennlinien der Brennkraftmaschine als eine Klopfauftritts­ frequenz abgeleitet, die umgekehrt proportional zur Brenn­ kraftmaschinendrehzahl ist. Während einer schnellen Be­ schleunigung des Brennkraftmaschinenbetriebs andererseits wird es möglich, die geforderte Zunahme der Brennkraft­ maschinenabgabeleistung zu erhalten, ohne daß die Klopf­ frequenz ansteigt. Aber selbst in diesem Fall ist es zum Schutz der Brennkraftmaschine notwendig, die Klopf­ frequenz unter einem vorbestimmten Grenzwert (Kurvenzug c) zu halten. Zum Zeitpunkt der Bestimmung werden daher für die Zündzeitpunktverstellung im Sinne einer Frühzün­ dung des Zündzeitpunkts im Anschluß an das Verhindern des Klopfens eine Mehrzahl von Bezugsklopfauftrittsfrequenzen vorgegeben und der Zündzeitpunkt wird nach Maßgabe der Unterscheidung geregelt, bei der unterschieden wird, ob sich die Brennkraftmaschine in einem üblichen Betriebs­ zustand oder in einem Übergangsbetriebszustand befindet. Hierdurch wird es möglich, eine gleichmäßige Klopfauf­ trittsfrequenz unabhängig von den Änderungen des Brenn­ kraftmaschinenbetriebszustandes zu erhalten, sowie ein Betreiben der Brennkraftmaschine mit optimaler Abgabe­ leistung zu erreichen. Die Werte, die für die Bezugsan­ zahl der Zündungen mit Klopfen Ikr usw. in Fig. 4 bezeichnet sind, werden auf der Basis der Klopfauftrittsfrequenz nach Fig. 5 vorgegeben und Ikr/In wird auf einen Wert entsprechend der Klopfauftrittsfrequenz während des Klopfens (Kurve c in Fig. 5) und 1/Iw entsprechend der Klopfauftrittsfrequenz während des normalen Betriebs (Kurve b in Fig. 5) gesetzt. Insbesondere kann die Zündzeitpunktvorverstellungswarteperiode Iw in dem Sinne, daß ein einmaliges Auftreten des Klopfens innerhalb dieser Periode zulässig ist, als der Reziprokwert der Klopfauf­ trittsfrequenz gedacht werden. In diesem Zusammenhang sei jedoch zu erwännen, daß es alternativ möglich ist, die Schritte 86 und 88 wegzulassen und den Betriebsablauf direkt mit dem Schritt 92 fortzusetzen, wenn die Abfrage im Schritt 78 negativ ausfällt.

Wenn daher im Schritt 92 herausgefunden wird, daß die Zündzeitpunktvorverstellungswarteperiode verstrichen ist, wird die Klopfkompensationsgröße R kc im Sinne einer Vorverstellung um einen Grad verstellt, und anschließend wird die Zündverstellung im Sinne einer Frühzündung bis zu dem Grenzwert fortgesetzt, der durch die maximale Gegenkompensation d R A vorgegeben ist (Schritte 94, 96 und 98). Auch ist noch zu erwähnen, daß die maximale Gegenkompensation d R A sich nicht nur hinsichtlich der Brennkraftmaschinendrehzahl (Ne 1-Ne 4) unterscheidet, sondern auch hinsichtlich des Druckes Pb der Ansaugluft. Insbesondere wird ein momentaner Druckwert Pb, der mit dem Drucksensor 20 detektiert wird, mit vorbestimmten Druckwerten Pb 1, Pb 2, Pb 3 und Pb 4 verglichen und einer der Maximalwerte d R A 1-d R A 12 wird basierend auf dem Ergebnis des Vergleiches ausgewählt. Alle die maximalen Vorverstellungswerte d R A sind experimentell im Voraus als Klopfgrenzwerte bestimmt, und zwar in einer solchen Form, daß ermöglicht wird, daß die Brennkraftmaschine mög­ lichst nahe an MBT bei allen Arten von Brennkraftmaschinen­ betriebszuständen betrieben wird, die nach Maßgabe der Brennkraftmaschinendrehzahl und des Brennkraftmaschinen­ belastungszustandes bestimmt sind. Wenn daher ein Klopfen vermieden worden ist, kann die Brennkraftmaschine mit einem optimalen Abgabedrehmoment dadurch arbeiten, daß der Zünd­ zeitpunkt im Sinne einer Frühzündung im Vergleich zu dem vorstehend genannten Maximalwert verstellt wird.

Nochmals Bezug nehmend auf Fig. 2 wird die Klopfkompensationsgröße R kc auf einen festen Wert d R F (Schritt 100) gesetzt, wenn die momentane Brennkraftmaschinendrehzahl Ne außerhalb der Bezugsdrehzahlen liegt, und im abschließenden Schritt 102 wird die Klopfkompensationsgröße R kc oder der feste Wert d R F zu dem Grundzündzeitpunktwert R b addiert, um den Zündzeitpunkt R ig zu erhalten, der dann der Zündeinrichtung 50 zugeleitet wird.

Da bei der Erfindung der maximale Wert, um den der Zünd­ zeitpunkt beim Auftreten des Klopfens kompensiert wird, von dem Brennkraftmaschinenbetriebszustand abhängig ist, wird es möglich, das Klopfen zuverlässig zu vermeiden und zugleich die Brennkraftmaschine bei einem Zündzeit­ punkt zu betreiben, die ein hohes Drehmoment über den ge­ samten Belastungsbereich des Brennkraftmaschinenbetriebs­ zustandes gewährleistet.

Die Erfindung wurde somit anhand von bevorzugten Aus­ bildungsformen gezeigt und erläutert. Selbstverständ­ lich ist die Erfindung auf die Einzelheiten der erläu­ terten Ausbildungsformen nicht beschränkt, sondern Änderungen und Modifikationen können vorgenommen wer­ den, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.

Nach der Erfindung werden ein Verfahren und eine Vor­ richtung zum Regeln des Zündzeitpunkts bei einer Brenn­ kraftmaschine bereitgestellt, bei denen der Zündzeit­ punkt auf der Basis der Brennkraftmaschinendrehzahl des Belastungszustandes bestimmt wird, einer Unter­ scheidung auf der Basis des Ausgangs einer Klopfdetek­ tionsschaltung dahingehend getroffen wird, ob ein Klopfen aufgetreten ist oder nicht, der so bestimmte Zündzeit­ punkt um eine vorbestimmte Größe im Sinne einer Nachstel­ lung bzw. einer Spätzündung verstellt wird, wenn ein Klopfen auftritt und der Zündzeitpunkt um eine vorbestimmte Größe im Sinne einer Frühzündung verstellt oder vorver­ stellt wird, nachdem das Klopfen verhindert worden ist. Die maximale Größe der Zündnachverstellung und der Zünd­ vorverstellung, die beim Auftreten eines Klopfens berück­ sichtigt ist, ändert sich in Abhängigkeit von einer oder mehreren Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen, wodurch ermöglicht wird, daß der Zündzeitpunkt nahe an MBT ge­ regelt wird und man eine maximal mögliche Abgabeleistung der Brennkraftmaschine erhält. Die Brennkraftmaschinen­ betriebsbedingung oder -bedingungen umfassen eine Dreh­ zahl im Falle der Kompensation in Richtung einer Zünd­ verstellung im Sinne einer Spätzündung und eine Brenn­ kraftmaschinendrehzahl und einen Belastungszustand im Falle der Kompensation im Sinne einer Zündzeitpunktvor­ verstellung.

Claims (10)

1. Verfahren zum Regeln des Zündzeitpunkts bei einer Brennkraftmaschine, das sich dadurch auszeichnet, daß:
ein Grundzündzeitpunkt auf der Basis eines Betriebs­ zustandes der Brennkraftmaschine bestimmt wird, und
der Grundzündzeitpunkt im Sinne einer Nachverstel­ lung kompensiert wird, wenn ein Klopfen auftritt, während zugleich eine Kompensation im Sinne einer Vorverstellung erfolgt, wenn das Klopfen vermieden ist,
wobei ferner dieses Verfahren sich dadurch auszeich­ net, daß:
sich die maximale Kompensationsgröße in Abhängigkeit von dem Brennkraftmaschinenbetriebszustand ändert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die maximale Kompensations­ größe für die Verstellung im Sinne einer Spätzündung sich in Abhängigkeit von einer Brennkraftmaschinen­ drehzahl ändert, wenn der Zündzeitpunkt im Sinne einer Spätzündung verstellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die maximale Kompensations­ größe im Sinne der Frühzündung sich in Abhängigkeit von der Brennkraftmaschinendrehzahl und einem Bela­ stungszustand ändert, wenn der Zündzeitpunkt im Sinne einer Vorverstellung verändert wird.

4. Vorrichtung zum Regeln des Zündzeitpunkts einer Brenn­ kraftmaschine, gekennzeichnet durch:
eine Einrichtung (12, 20) zum Detektieren des Brenn­ kraftmaschinenbetriebszustandes, die an einem ent­ sprechenden Teil der Brennkraftmaschine (10) angeord­ net ist,
eine Einrichtung (28) zum Detektieren des Verbrennungs­ zustandes in einer Brennkammer (26), die in der Nähe der Brennkammer (26) angeordnet ist,
eine Einrichtung (30, 42) zur Bestimmung des Zündzeit­ punkts auf der Basis des Ausgangs der Brennkraftma­ schinenbetriebszustandsdetektionseinrichtung (12, 20), wobei eine Unterscheidung dahingehend, ob ein Klopfen auftritt oder nicht, auf der Basis des Ausgangs der Verbrennungszustandsdetektionseinrichtung (28) er­ folgt und der so bestimmte Zündzeitpunkt um eine vor­ bestimmte Größe kompensiert wird, wenn ein Klopfen auftritt, und
eine Zündeinrichtung (50), die ein Luft/Brennstoff­ gemisch in der Brennkammer (26) bei Erhalt des Aus­ gangs der Zündzeitpunktbestimmungseinrichtung (30, 42) erhält,
wobei ferner die maximale Größe, um die der Zündzeit­ punkt beim Auftreten des Klopfens kompensiert wird, sich in Abhängigkeit von dem Brennkraftmaschinenbe­ triebszustand ändert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die maximale Größe der Kompen­ sation sich in Abhängigkeit von der Brennkraftmaschi­ nendrehzahl ändert, wenn der Zündzeitpunkt im Sinne einer Spätzündung beim Auftreten des Klopfens kompen­ siert wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die maximale Kompensations­ größe sich in Abhängigkeit von einer Brennkraftmaschi­ nendrehzahl und einem Belastungszustand ändert, wenn der Zündzeitpunkt im Sinne einer Frühzündung im An­ schluß an die Vermeidung des Klopfens kompensiert wird.

7. Vorrichtung zum Regeln des Zündzeitpunkts bei einer Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch:
einen Kurbelwinkelsensor (12), der in der Nähe eines Drehteils der Brennkraftmaschine (10) zum Detektie­ ren des Brennkraftmaschinenkurbelwinkels angeordnet ist,
einen Drucksensor (20), der in einer Lufteinlaßlei­ tung der Brennkraftmaschine (10) zum Detektieren des Absolutdruckes der Ansaugluft angeordnet ist,
einen Klopfsensor (28), der in der Nähe einer Brenn­ kammer (26) der Brennkraftmaschine (10) angeordnet ist, um den Verbrennungszustand in der Brennkammer (26) zu ermitteln,
eine Klopfdetektionsschaltung (32) zum Detektieren, ob auf der Basis des Ausgangs des Klopfsensors (28) ein Klopfen auftritt,
eine Einrichtung (42) zum Bestimmen des Zündzeitpunkts auf der Basis der Ausgänge von dem Kurbelwinkelsensor (12) und dem Drucksensor (20), wobei eine Unterschei­ dung auf der Basis des Ausganges der Klopfdetektions­ schaltung (32) dahingehend erfolgt, ob ein Klopfen auftritt, wobei der so bestimmte Zündzeitpunkt um eine vorbestimmte Größe kompensiert wird, wenn das Klopfen auftritt, und
eine Zündeinrichtung (50), die das Luft/Brennstoff­ gemisch in der Brennkammer (26) bei Erhalt des Aus­ ganges von der Zündzeitpunktbestimmungseinrichtung (30, 42) zündet,
wobei ferner die Vorrichtung sich dadurch auszeichnet, daß die maximale Größe, um die der Zündzeitpunkt kompen­ siert wird, sich in Abhängigkeit von dem Brennkraft­ maschinenbetriebszustand ändert.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die maximale Kompensations­ größe sich in Abhängigkeit von der Brennkraftmaschinen­ drehzahl ändert, wenn der Zündzeitpunkt im Sinne einer Spätzündung beim Auftreten des Klopfens kompensiert wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die maximale Kompensations­ größe sich in Abhängigkeit von der Brennkraftmaschinen­ drehzahl und dem Belastungszustand ändert, wenn der Zündzeitpunkt im Sinne einer Frühzündung im Anschluß an das Vermeiden des Klopfens kompensiert wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kompensationsgröße bei der Verstellung in Richtung einer Frühzündung unter Be­ rücksichtigung der Häufigkeit des Auftretens des Klopfens bestimmt wird.