DE3735382A1 - Steuersystem fuer den zuendzeitpunkt und den ladedruck bei einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuersystem für den Zündzeit­ punkt und den Ladedruck bei einer Brennkraftmaschine und insbesondere ein Steuersystem für den Zündzeitpunkt und den Ladedruck einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, die mit einem Turbolader ausgestattet ist.

Bei der üblichen mit einem Turbolader versehenen Mehrzylin­ der-Brennkraftmaschine wird der Zündzeitpunkt für alle Zy­ linder der Brennkraftmaschine gleich eingestellt. Wenn ein Klopfen auftritt, wird dieses dadurch beseitigt, daß der Zündzeitpunkt aller Zylinder nachverstellt wird, d. h. im Sinne einer Spätzündung verstellt wird, und wenn die Zünd­ zeitpunktsnachverstellung eine vorbestimmte Größe über­ schreitet, wird dann der Ladedruck reduziert. Diese Vorge­ hensweise ist beispielsweise in der offengelegten japani­ schen Patenanmeldung 58(1983)-1 67 881 beschrieben.

Da eine mit einem Turbolader ausgestattete Mehrzylinder- Brennkraftmaschine einer großen thermischen Belastung aus­ gesetzt ist, ist sie sehr empfindlich im Hinblick auf Be­ schädigungen durch Klopfen. Es ist daher notwendig, den Verbrennungszustand in den Brennkammern der Brennkraftma­ schine zu überwachen, um das Auftreten des Klopfens zu de­ tektieren. Wenn ein Klopfen detektiert wird, so ist dies so schnell wie möglich zu beseitigen. Wenn die Brennkraft­ maschine nicht mit einem Zündzeitpunkt arbeitet, der so nahe wie möglich an der Klopfgrenze liegt, so ist es jedoch nicht zugleich für den Turbolader möglich, die Leistungs­ abgabe zu steigern, für die er vorgesehen ist, so daß die Bedeutung des Einbaus des Turboladers in starkem Maße herab­ gesetzt wird. Ferner sind die Bedingungen, unter denen ein Klopfen auftritt, im allgemeinen nicht immer für alle Zylin­ der der Brennkraftmaschine gleich und es hat sich häufig herausgestellt, daß das Klopfen lediglich in ein und demsel­ ben Zylinder auftritt. Da bei der üblichen Vorgehensweise der Zündzeitpunkt für alle Zylinder gleich ist, führt eine Zündzeitpunktnachverstellung zur Beseitigung des Klopfens zu einer Zündzeitpunktnachverstellung aller Zylinder, und zwar einschließlich jenen, in denen kein Klopfen auftritt. Wenn dann die Zündzeitpunktnachverstellung die vorbestimmte Größe überschreitet, wird der Ladedruck reduziert. Als Folge hiervon wird die Abgabeleistung der Brennkraftmaschine mehr als nötig herabgesetzt. Wenn darüber hinaus der Zündzeit­ punkt im Sinne einer Spätzündung verstellt wird, wird die Zeitdauer, während der in den Brennkammern eine Verbrennung möglich ist, verkürzt, und dies führt zu einem unverbrannten Luft/Brennstoffgemisch im Abgassystem, in dem es dann ver­ brennt und die Temperatur der Abgase erhöht. Da bei der üb­ lichen Vorgehensweise der Zündzeitpunkt in allen Zylindern selbst dann im Sinne einer Spätzündung verstellt wird, wenn das Klopfen nur in einem Zylinder auftritt, wird die Menge der erzeugten unverbrannten Gase proportional größer, was zu einer Zunahme der Abgastemperatur und einer entsprechen­ den Zunahme der Gefahr der Beschädigung der Brennkraftma­ schine führt. Da ferner bei dem üblichen System die Lade­ druckreduzierungssteuerung nur auf der Basis der Größe der Zündzeitpunktsnachverstellung zur Beseitigung des Klopfens erfolgt, wurde diese Vorgehensweise im Hinblick auf ihr Unvermögen kritisiert, die Brennkraftmaschine in Wirklich­ keit so zu steuern, daß sich Änderungen der Brennkraftma­ schinenbetriebsbedingungen oder Änderungen der Umgebungs­ bedingungen direkt widerspiegeln.

Unter Berücksichtigung der vorstehend genannten Schwierig­ keiten bei den üblichen Auslegungsformen zielt die Erfin­ dung darauf ab, ein System zum Steuern des Zündzeitpunkts und des Ladedrucks bei einer Brennkraftmaschine bereit­ zustellen, bei dem eine unnötige Reduzierung der Brennkraft­ maschinenabgabeleitung verhindert wird und die Gefahr der Beschädigung der Brennkraftmaschine aufgrund eines Anstieges der Abgastemperatur dadurch herabgesetzt wird, daß die Lade­ druckreduzierungssteuerung vorgenommen wird, wenn bestimmt worden ist, daß die Zündzeitpunktverstellung einschließlich jeglicher Zündzeitpunktverstellung im Sinne einer Spätzün­ dung in dem zugeordneten Zylinder zur Beseitigung des Klopfens ausgeführt wird.

Ferner bezweckt die Erfindung, ein System zur Steuerung des Zündzeitpunkts und des Ladedrucks bei einer Brennkraftmaschine bereitzustellen, bei dem die Ladedruckreduzierungssteuerung nicht allein auf der Basis der Klopfeinstellgröße erfolgt, sondern auf den tatsächlichen Zündzeitpunkt einschließlich jeglicher Klopfverstellgröße Bezug genommen wird, so daß man eine bessere direkte Widergabe der Änderungen von Ar­ beitsbedingungen und Umgebungsbedingungen bei der Steuerung der Brennkraftmaschine erhält.

Hierzu zeichnet sich erfindungsgemäß ein System zur Steuerung des Zündzeitpunkts und des Ladedrucks bei einer Brennkraft­ maschine dadurch aus, daß vorgesehen sind: eine Einrichtung zum Detektieren eines Betriebszustandes einer Mehrzylinder- Brennkraftmaschine, eine Einrichtung zum Detektieren des Verbrennungszustandes in jeder Brennkammer der Mehrzylinder- Brennkraftmaschine, eine Einrichtung zum Detektieren des Auftretens des Klopfens in jedem Zylinder der Brennkraftma­ schine auf der Basis des Ausgangs der Verbrennungszustands­ detektiereinrichtung, eine Einrichtung zum Ermitteln des Zündzeitpunktes für jeden Zylinder auf der Basis der Aus­ gänge der Klopfdetektiereinrichtung und der Betriebszu­ standsdetektiereinrichtung, eine Einrichtung zum Steuern des Ladedrucks in einem Brennkraftmaschinen-Luftansaug­ kanal auf der Basis der Ausgänge der Zündzeitpunktermitt­ lungseinrichtung und der Arbeitsbedingungsdetektierein­ richtung, und eine Betätigungseinrichtung zum Einstellen des Ladedrucks im Brennkraftmaschinen-Luftansaugkanal in Abhängigkeit von dem Ausgang von der Ladedrucksteuerein­ richtung. Bei diesem System wird das Auftreten des Klopfens für jeden Zylinder detektiert, der Zündzeitpunkt wird nur für jene Zylinder im Sinne einer Spätzündung verstellt, bei denen ein Klopfen auftritt, und der Ladedruck wird redu­ ziert, wenn der Mittelwert des momentanen Zündzeitpunktes nach der Zündzeitpunktnachverstellung um mehr als einen vor­ bestimmten Wert im Sinne einer Spätzündung verstellt ist.

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

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Gesamtaus­ legung des Steuersystems nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Blockdiagramm zur Verdeutlichung von näheren Einzelheiten einer Steuereinheit des Steuersystems,

Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung der Arbeitsweise der Steuereinheit,

Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung eines Bezugs­ zündzeitpunktes zur Bestimmung der Lade­ druckreduzierung,

Fig. 5 eine Tabelle zur Erläuterung der Art und Weise, wie der Bezugszündzeitpunkt in einem Mikroprozessor der Steuereinheit gespeichert wird,

Fig. 6 bis 9 schematische Diagramme zum Vergleichen der Arbeitsweise des Systems nach der Erfindung und jener einer üblichen Auslegungsform, und

Fig. 10 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung der Ar­ beitsweise einer zweiten Ausbildungsform nach der Erfindung.

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele nach der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Gesamtauslegung des Systems zur Steuerung des Zündzeitpunktes und des Ladedrucks bei einer mit Turbo­ ladung versehenen Brennkraftmaschine nach der Erfindung. Wie in der Figur der Zeichnung gezeigt ist, ist ein Kurbel­ winkelsensor 10, der als eine elektromagnetische Abtastein­ richtung oder dergleichen ausgelegt sein kann, in der Nähe eines Drehteils einer Vier-Zylinderbrennkraftmaschine 12 zur Detektion von Änderungen des Kurbelwinkels der Brennkraftma­ schine 12 angeordnet, die durch die hin- und hergehende Be­ wegung des Kolbens 14 (nur einer ist gezeigt) bewirkt wird.

Der Sensor 10 erzeugt ein Zylinderidentifizierungssignal ein­ mal pro vorbestimmtem Drehwinkel der Kurbelwelle, insbeson­ dere alle 720° der Drehbewegung der Kurbelwelle, währenddem ein Arbeitszyklus beispielsweise in der Reihenfolge erster, dritter, vierter und zweiter Zylinder beendet ist. Er erzeugt auch TDC-Signale einmal pro 180° Drehbewegung der Kurbelwelle zu dem Zeitpunkt, wenn die Kolben TDC (oberer Totpunkt) erreichen und ferner liefert er an vorbestimmten Winkel­ intervallen Einheitswinkelsignale als Unterteilungen der TDC-Winkelsignale. Wenn man daher die Anzahl der TDC-Winkel­ signale im Anschluß an die Erzeugung des Zylinderidentifi­ zierungssignals zählt, so ist es möglich, zu unterscheiden, welcher Zylinder sich am oberen Totpunkt (TDC) zu dem Zeit­ punkt befindet, wenn das jeweilige TDC-Signal erzeugt wird. Ferner kann die Brennkraftmaschinendrehzahl aus den Winkel­ einheitssignalen ermittelt werden.

Eine Drosselklappe 16 ist in einem Luftansaugkanal 18 der Brennkraftmaschine 12 vorgesehen, und ein Drucksensor 20 ist stromab der Drosselklappe 18 zur Detektion des Absolut­ druckes der an dieser Stelle strömenden Luft vorgesehen. An einem Zylinderblock 22 der Brennkraftmaschine ist ein Kühlmitteltemperatursensor 24 angebracht, um die Tempera­ tur des Brennkraftmaschinenkühlmittels zu detektieren. In ähnlicher Weise ist ein Temperatursensor 25 an einem ent­ sprechenden Teil des Luftansaugkanals 18 angeordnet, um die Temperatur der Ansaugluft zu detektieren. Die Brennkraft­ maschine 12 ist ferner in der Nähe jeder Brennkammer 26 mit einem Klopfsensor 28 versehen, der ein piezoelektrisches Ele­ ment zur Ermittlung des Verbrennungszustandes eines Luft/ Brennstoffgemisches in der Brennkammer 26 aufweist. Alterna­ tiv kann anstelle des Vorsehens eines Klopfsensors 28 für jede der vier Brennkammern 26 auch eine solche Auslegung getroffen werden, daß nur ein einziger Klopfsensor 28 für alle Brennkammern 26 vorgesehen ist und daß bestimmt wird, welcher Zylinder sich in der TDC-Position zum Zeitpunkt des Auftretens des Klopfens befindet, und zwar auf der Basis des Ausgangs des Kurbelwinkelsensors 10. Der Ausgang des Klopfsensors 28 wird an eine Steuereinheit 30 übergeben.

Die genaue Auslegung der Steuereinheit 30 ist in Fig. 2 gezeigt. In der Steuereinheit 30 wird das Signal von dem Klopfsensor 28 an eine Klopfdetektionsschaltung 32 angelegt, in der er zu Beginn in ein Bandpaßfilter 34 eingegeben wird, um die Frequenzkomponenten einschließlich der Klopffrequenz­ komponente durchzulassen. Der Ausgang des Bandpaßfilters 34 ist einerseits mit einer Spitzenwerthalteschaltung 36 verbun­ den, in der der Spitzenwert des Klopfsignales detektiert und gehalten wird. Auch wird der Ausgang an einen Vergleichsbe­ zugswertgenerator 38 angelegt, in dem der Mittelwert des Signales von dem Klopfsensor 28 bestimmt wird. Die Ausgänge der Spitzenwerthalteschaltung 36 und des Vergleichsbezugs­ wertsgenerators 38 werden an einen Komparator 40 angelegt, in dem die beiden Ausgänge verglichen werden. Wenn der Spitzen­ wert den Mittelwert überschreitet, so wird bestimmt, daß ein Klopfen aufgetreten ist. Die der Klopfdetektionsschaltung 32 folgende Stufe ist ein Mikroprozessor 42. Die Hauptteile des Mikroprozessors 42 sind ein Eingangsteil 42 a, ein A/D- (Analog/Digital)Wandler 42 b, eine CPU (zentrale Verarbei­ tungseinheit) 42 c, ein ROM (Festspeicher) 42 d, ein RAM (Randomspeicher) 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 10 wird auch in die Steuer­ einheit 30 eingegeben, in der das Signal zuerst mittels einer Wellenformformungsschaltung 44 geformt wird und dann wird das Signal in den Mikroprozessor 42 in das Eingabeteil 42 a zur Abspeicherung in RAM 42 e eingegeben. Die Ausgänge des Drucksensors 20 und des Ansauglufttemperatursensors 25 werden ebenfalls in die Steuereinheit 30 eingegeben, in der zuerst eine Pegelkonvertierung auf einen vorbestimmten Pegel in ei­ nem Pegelkonverter 46 erfolgt, und dann wird das mit Hilfe des A/D-Wandlers 42 b in eine digitale Form umgewandelte Signal weitergeleitet, das dann anschließend in RAM 42 e ge­ speichert wird.

Zurückkehrend zu Fig. 1 ist die Brennkraftmaschine 12 mit einem Turbolader 50 ausgestattet. Insbesondere ist eine Tur­ bine 52 in einer Abgasleitung 54 angeordnet, die einen Kom­ pressor 56 über eine Welle 55 antreibt und der Kompressor 56 drückt unter Druck gesetzte Ansaugluft in die Brennkammer 26. Die Abgasleitung 54 ist mit einem Bypass 58 versehen und ein Abgasabsperrventil 60 ist an der Verzweigungsstelle zwi­ schen der Abgasleitung 54 und dem Bypass 58 vorgesehen. Das Abgasabsperrventil 60 ist mit einer Abgasabsperrventilbe­ tätigungseinrichtung 62 verbunden, die derart arbeitet, daß sie das Abgasabsperrventil 60 öffnet und schließt, um die durch den Bypass 58 gehende Abgasmenge und somit den Lade­ druck zu regeln. Wenn insbesondere das Abgasabsperrventil offen ist, wird der Ladedruck reduziert. Auch ist eine Regel­ einrichtung, wie ein Überdruckventil (nicht gezeigt), vor­ gesehen, um zu verhindern, daß der Ladedruck über einen vor­ bestimmten Wert ansteigt. Bei dem System mit der vorstehend genannten Auslegung ermittelt CPU 42 c des Mikroprozessors 42 die Brennkraftmaschinendrehzahl aus dem Ausgang des Kurbel­ winkelsensors 10, und unter Verwendung der ermittelten Brenn­ kraftmaschinendrehzahl und des Ausgangs des Drucksensors 20, die als Adreßdaten dienen, wird ein Grundzündzeitpunkt für die jeweiligen Zylinder aus einer in ROM 42 d gespeicherten Tabelle abgeleitet. Auch wird der so bestimmte Grundzündzeit­ punkt auf der Basis des Ausgangs der Temperatursensoren 24 und 25 und ferner in Abhängigkeit von dem Ausgang des Klopf­ dekektionsschaltung 32 verstellt, die eine Verstellgröße zur Verhinderung des Klopfens ermittelt, die verwendet wird, um den Zündzeitpunkt auf eine Endgröße einzustellen. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird ein Zündbefehl, basierend auf dem endgültigen Zündzeitpunkt, über eine erste Ausgabeschaltung 64 einer Zündeinrichtung 66 übermittelt, die von einer Zünd­ einrichtung und einem Zündverteiler (nichts hiervon ist ge­ zeigt) gebildet wird, um hierdurch ein Luft/Brennstoffgemisch in der Brennkammer 26 über eine Zündkerze (nicht gezeigt) zu zünden. Wie nachstehend noch näher erläutert werden wird, liefert CPU 42 c auch einen Befehl zu der Abgasabsperrventil­ betätigungseinrichtung 62 über eine zweite Ausgabeschaltung 68, wodurch das Öffnen des Abgasabsperrventils 60 gesteuert wird, um den Ladedruck zu steuern.

Die Arbeitsweise des Systems wird nachstehend unter Bezug­ nahme auf das Flußdiagramm nach Fig. 3 erläutert. Dieser pro­ grammatische Ablauf beginnt bei einem vorbestimmten Kurbel­ winkel oder zu vorbestimmten Zeitintervallen.

Im Schritt 100 wird der Zylinder auf der Basis des Zylinder­ identifizierungssignales und des TDC-Signalausgangs von dem Kurbelwinkelsensor 10 identifiziert und dem Zylinder wird eine Adresse C/A = n zugewiesen.

Im folgenden Schritt 102 wird dann der Grundzündzeitpunkt R b für den betreffenden Zylinder (C/A = n) ermittelt. Diese Er­ mittlung erfolgt im Mikroprozessor 42 mit Hilfe von CPU 42 c, die die Brennkraftmaschinendrehzahl aus dem Einheitswinkel­ signal von dem Kurbelwinkelsensor 10 ermittelt und das Er­ gebnis der Ermittlung und den durch den Drucksensor 20 detektierten Druckwert als Adreßdaten für die Ableitung des Grundzündzeitpunktes aus der Grundsteuertabelle verwendet, die in ROM 42 d gespeichert ist.

Der Verfahrensablauf wird dann mit dem Schritt 104 fortge­ setzt, indem bestimmt wird, ob ein Klopfen aufgetreten ist oder nicht. Dies erfolgt dadurch, daß die in RAM 42 e während der vorangehenden Zündungen des betreffenden Zylinders (C/A = n) gespeicherten Klopfdaten gelesen werden, und wenn sich heraus­ stellt, daß ein Klopfen aufgetreten ist, wird der Verfahrens­ ablauf mit dem Schritt 106 fortgesetzt, indem eine Klopfein­ stellgröße R k für den betreffenden Zylinder (C/A = n) bei­ spielsweise um ein Grad pro jeweils detektiertem Klopfen für eine Zündzeitpunktverstellung im Sinne einer Spätzündung ermittelt wird.

Im nächsten Schritt 108 wird dann der momentane Zündzeit­ punkt R ig für den betreffenden Zylinder (C/A = n) ermittelt. Dies erfolgt dadurch, daß die Klopfeinstellgröße R k zu dem im Schritt 102 ermittelten Grundzündzeitpunkt addiert wird und daß dann in entsprechender Weise diese Summe zu einer Einstellgröße addiert wird, die durch Ermittlung eines Tem­ peraturkompensationswertes, basierend auf den Ausgängen des Kühlmitteltemperatursensors 27 und des Temperatursensors 25 ermittelt wird. Wenn die Einstellgröße eine Zündzeitpunkts­ verstellung im Sinne einer Spätzündung darstellt, so wird sie als negativ definiert und wenn die Zündzeitpunktsver­ stellung im Sinne einer Frühzündung erfolgt, so wird diese als positiv definiert. Wenn ein Klopfen im Schritt 104 nicht detektiert wird, wird der Verfahrensablauf direkt mit dem Schritt 108 fortgesetzt. Wenn dies unmittelbar nach dem Ver­ meiden des Klopfens jedoch auftritt, erfolgt eine entspre­ chende Verstellung im Schritt 108, um ein Rückführen des Zündzeitpunktes zur Verstellung im Sinne der Frühzündung zu bewirken.

Der Verfahrensablauf wird dann in dem Schritt 110 fortgesetzt, in dem ein Zündbefehl an den betreffenden Zylinder (C/A = n) abgegeben wird und dann wird der Verfahrensablauf in dem Schritt 112 fortgesetzt, in dem bestimmt wird, ob in dem be­ treffenden Zylinder während der momentanen Zündung ein Klopfen aufgetreten ist oder nicht. Zum Ausführen dieser Schritte liefert CPU 42 c einen Befehl über das Ausgabeteil 42 f, mit dem die Spitzenwerthalteschaltung 36 instruiert wird, daß der Spitzenwertausgang von dem Bandpaßfilter 34 während einer vorbestimmten Zeitdauer nach der Zündung aufrechterhalten wird und hierdurch wird bewirkt, daß der Komparator 40 den Spitzenhaltewert mit dem Ausgang des Vergleichsbezugswert­ generators 38 vergleicht. Dieser Ausgang stellt den Mittel­ wert des Ausganges des Bandpaßfilters 34 über eine vorbe­ stimmte Zeitperiode hinweg dar. Das Ergebnis der Bestimmung wird dann an RAM 42 e abgegeben, in dem diese Größe ge­ speichert wird, um beim nächsten Programmbeginn verwendet zu werden.

Der Verfahrensablauf geht dann mit dem Schritt 114 weiter, in dem der momentane Zündzeitpunkt R ig für den betreffenden Zylinder (C/A = n) und die restlichen drei Zylinder (C/A = n-1 bis C/A = n-3) gemittelt werden, um einen Mittelwert R igave zu erhalten.

In dem anschließenden Schritt 116 wird dann ein Bezugszünd­ zeitpunkt R T zur Verwendung bei der Bestimmung ermittelt, ob der Ladedruck reduziert werden sollte oder nicht.

Dieser Bezugszündzeitpunkt R T wird nachstehend unter Bezug­ nahme auf Fig. 4 näher erläutert. Da es bei einer Brennkraft­ maschine mit einem Turbolader prinzipiell zweckmäßig ist, die­ se mit einem hohen Ladedruck zu betreiben, wenn die Kühlmit­ teltemperatur ansteigt, verschiebt sich der Klopfbereich in dem Zündzeitpunktsbereich mit einer Verstellung im Sinne einer Spätzündung, der mit den gebrochenen Linienzügen Tw 1 und Tw 2 (hohe und niedrige Kühlmitteltemperaturen) angedeutet ist. Somit wird der momentane Zündzeitpunkt R ig bezüglich des Grundzündzeitpunktes R b beispielsweise im Sinne einer Spät­ zündung auf einen Wert verstellt, der durch den Punkt A dar­ gestellt ist. (Während der Grundzündzeitpunkt R b in Wirklich­ keit selbst durch die Kühlmitteltemperatur und Entladedruck beeinflußt wird, wird der Einfluß dieser Einflußgrößen hier vernachlässigt, um die Erklärungen zu vereinfachen.) Als Folge hiervon fällt der momentane Zündzeitpunkt R ig unter (wird stärker im Sinne einer Spätzündung verstellt als) den Bezugszündzeitpunkt R T. Wie vorstehend bereits erläutert worden ist, beginnt bei der Erfindung der Steuervorgang zur Reduzierung des Ladedrucks, ausgehend von diesem Zeitpunkt. Auch ist noch zu erwähnen, daß, wenn der Ladedruck einmal re­ duziert worden ist, sich der Klopfbereich in Richtung einer Zündzeitpunktsverstellung im Sinne einer Frühzündung zu der Stelle verschiebt, die mit durchgezognen Linienzügen Tw 1 und Tw 2 eingetragen sind, so daß der momentane Zündzeit­ punkt R ig wiederum im Sinne einer Frühzündung zur Annäherung an den Grundzündzeitpunkt R b verstellt wird. Als Folge hier­ von, wie dies noch nachstehend näher erläutert wird, wird der Ladedruck wiederum erhöht, womit ein Anstieg der Brenn­ kraftmaschinenabgabeleistung verbunden ist.

Ferner ist die Erfindung derart ausgelegt, daß der Bezugszünd­ zeitpunkt R T, auf dem die Entscheidung basiert, ob der Lade­ druck reduziert wird oder nicht, in Abhängigkeit von dem Brenn­ kraftmaschinenbetriebszustand, genauer gesagt in Abhängigkeit von der Brennkraftmaschinendrehzahl und/oder des Ansaugluft­ druckes verändert bzw. erhöht oder erniedrigt wird. Ähnlich wie bei dem momentanen Zündzeitpunkt R ig, der sich in Ab­ hängigkeit von dem Brennkraftmaschinenzustand ändert, ändert sich auch der Bezugszündzeitpunkt R T . Fig. 5 zeigt die Werte des Bezugszündzeitpunktes R T, die in ROM 42 d des Mikro­ prozessors 42 in Form einer Tabelle gespeichert sind. Die in Form einer Tabelle aufgelisteten Werte werden unter Ver­ wendung der Brennkraftmaschinendrehzahl Ne und des Ansaug­ druckes Pb als Adreßdaten abgeleitet. Alternativ ist es mög­ lich, eine solche Auslegung zu verwenden, die eine Ableitung der Daten in Fig. 5 unter Verwendung der Brennkraftmaschinen­ drehzahl oder des Ansaugluftdruckes als alleinige Daten für die Adreßdaten ermöglicht.

Wiederum Bezug nehmend auf Fig. 3 wird der Verfahrensablauf dann mit dem Schritt 118 fortgesetzt, in dem bestimmt wird, ob der Mittelwert R igave des momentanen Zündzeitpunkts für die vier Zylinder nicht größer als der vorstehend genannte Bezugs­ zündzeitpunkt R T ist, d. h. ob der Mittelwert R igave über den Bezugszündzeitpunkt R T hinaus nachverstellt ist. Wenn heraus­ gefunden wird, daß R igave um mehr als R T nachverstellt ist, so wird bestimmt, daß es unmöglich geworden ist, das Klopfen lediglich durch die Zündzeitpunktverstellung und deren Steuerung zu beseitigen. In diesem Fall wird der Verfahrens­ ablauf zur Reduzierung des Ladedrucks mit dem Schritt 120 fortgesetzt, in dem ein Ladedruckreduzierungssteuermerker FTD (nicht gezeigt) im Mikroprozessor gesetzt wird und dann wird der Verfahrensablauf mit dem Schritt 122 fortgesetzt, in dem bestimmt wird, ob eine vorbestimmte Verzögerungszeit abge­ laufen ist. Der Zweck dieser Verzögerungszeit bzw. dieser Zeitverzögerung ist darin zu sehen, daß ein Hochdrehen der Brennkraftmaschine aufgrund von schnellen Schwankungen des Ladedrucks verhindert wird. Wenn im Schritt 122 ermittelt worden ist, daß die vorbestimmte Verzögerungszeit abgelaufen ist, wird der Verfahrensablauf mit dem Schritt 124 fortge­ setzt, in dem der Ladedruck reduziert wird. Dies erfolgt da­ durch, daß ein Magnet (nicht gezeigt) in der Abgassperrven­ tilbetätigungseinrichtung 62 verdreht wird, so daß das Abgas­ absperrventil 60 geöffnet wird und der Abgasstrom im Bypass geführt wird, wodurch der Ladedruck reduziert wird.

Wenn andererseits im Schritt 118 herausgefunden wird, daß der mittlere Zündzeitpunkt R igave nicht den Bezugszündzeit­ punkt R T im Sinne einer Spätzündung überschritten hat, wird der Verfahrensablauf mit dem Schritt 126 fortgesetzt, in dem bestimmt wird, ob der vorstehend genannte Ladedruckreduk­ tionssteuermerker gesetzt ist. Wenn dieser gesetzt ist, be­ deutet dies, daß ein Klopfen direkt dadurch verhindert wor­ den ist, daß der Ladedruck reduziert wurde. Daher wird der Verfahrensablauf mit dem Schritt 128 fortgesetzt, in dem be­ stimmt wird, ob eine vorbestimmte Verzögerungszeit zur Ver­ hinderung eines Hochdrehens verstrichen ist. Dann wird im Schritt 130 der FTD-Merker zurückgesetzt. Der Verfahrensab­ lauf wird dann mit dem Schritt 132 fortgesetzt, in dem der Magnet (nicht gezeigt) der Abgasabsperrventilbetätigungsein­ richtung 62 entregt wird, so daß der Ladedruck wiederum ansteigen kann. Wenn hingegen im Schritt 126 herausgefunden wird, daß der FTD-Merker zurückgesetzt ist, so ist es nicht notwendig, den Ladedruck zurückzuführen und der programma­ tische Verfahrensablauf wird beendet.

Diese Ausbildungsform nach der Erfindung führt die Klopf­ steuerung separat für jeden Zylinder durch und daher ist es möglich, eine unnötige Reduzierung der Brennkraftma­ schinenabgabeleistung zu verhindern, die ansonsten aufgrund der Veränderung beim Auftreten des Klopfens in den verschie­ denen Zylindern auftreten würde. Auch wird hierdurch ermög­ licht, die Beschädigungsgefahr der Brennkraftmaschine in­ folge einer Zunahme der Abgastemperatur zu reduzieren. Ins­ besondere hängt das Auftreten des Klopfens oder das Nichtauf­ treten desselben von der Form der Brennkammer und verschiedenen anderen Einflußgrößen ab, die sich alle leicht von einem zum anderen Zylinder ändern können. Es ist daher sehr wahrschein­ lich, daß das Klopfen nicht gleichzeitig in allen Zylindern auftritt, sondern daß es nur in einem speziellen Zylinder oder in speziellen Zylindern auftritt. Wenn wie in Fig. 6a gezeigt ist, bei dem üblichen Steuersystem jedoch der Zündzeitpunkt, an dem das Klopfen aufzutreten beginnt (Klopfgrenze R ig in der Figur) in Richtung einer Zündzeitpunktsverstellung im Sinne einer Spätzündung nur für den dritten Zylinder vorgenommen werden soll (d. h. in dem Fall, wenn das Klopfen nur im dritten Zylinder auftritt) wird der Anfangszündzeitpunkt für alle Zylinder gleichzeitig im Sinne einer Spätzündung ver­ schoben. Bei dem System nach der Erfindung hingegen, wie dies in Fig. 6b gezeigt ist, wird nur der Zündzeitpunkt für den betreffenden Zylinder, d. h. den dritten Zylinder, im Sinne einer Spätzündung verstellt und der Zündzeitpunkt des Mittel­ wertes R igave, der aus der Mittelung der Zündzeitpunkte für alle Zylinder erhalten wird, ist relativ zur Seite der Früh­ zündung gestellt. Wie daher in Fig. 7 gezeigt ist, ist die Größe des aus der Zündzeitpunktverstellung im Sinne einer Spätzündung resultierenden Leistungsverlustes nur ein Bruch­ teil von jenem, der auftreten würde, wenn der Zündzeitpunkt für alle Zylinder im Sinne einer Spätzündung verschoben würde (in Fig. 7 "MBT" bedeutet die minimale Vorstellung für das günstigste Drehmoment.) Wenn darüber hinaus der Zünd­ zeitpunkt im Sinne einer Spätzündung verstellt wird, so tritt es manchmal auf, daß ein Teil des Luft/Brennstoffgemi­ sches, ohne verbrannt zu sein, zur Abgasseite der Brennkraft­ maschine geleitet wird und dort verbrennt, wodurch ein An­ stieg der Abgastemperatur bewirkt wird. Wie jedoch in Fig. 8a im Vergleich zu dem Fall eines üblichen Systems gezeigt ist, bei dem der Zündzeitpunkt für alle Zylinder gleichzeitig im Sinne einer Spätzündung verstellt wird, ist die Menge dieses unverbrannten Luft/Brennstoffgemisches, das in die Abgasan­ lage gelangt, kleiner, wenn wie bei dem System nach der Erfin­ dung die Zündzeitpunktverstellung im Sinne einer Spätzündung nur für einen speziellen Zylinder oder spezielle Zylinder vorgenommen wird. Die Zunahme der Abgastemperatur ist daher ebenfalls proportional geringer. Wenn, wie in Fig. 9 gezeigt ist, der Zündzeitpunkt für spezielle Zylinder im Sinne einer Spät­ zündung verstellt wird, ist die Größe der Zündzeitpunktsver­ stellung im Sinne einer Spätzündung resultierend aus der Ver­ wendung eines Mittelzündzeitpunktwertes, den man durch Mitte­ lung der Zündzeitpunkte sowohl des nachverstellten Zylinders als auch der restlichen Zylinder erhält, relativ klein. Selbst wenn der Zeitpunkt zum Einleiten der Ladedruckreduzierung auf der Basis des Zündzeitpunktes bestimmt wird, so ergibt sich bei der Erfindung generell die Möglichkeit, das Klopfen zu beseitigen, ohne den Ladedruck zu reduzieren, da bei der Er­ findung der Zündzeitpunkt nur für einen speziellen Zylinder oder spezielle Zylinder im Sinne einer Spätzündung verstellt wird. Selbst wenn es notwendig werden sollte, den Ladedruck zu reduzieren, kann der Zeitpunkt tb, zu dem die Reduzierung erfolgt, zeitlich im Vergleich zu dem Reduktionszeitpunkt ta bei dem üblichen System verzögert werden. Als Folge hiervon ist das Ausmaß der Brennkraftmaschinenabgabeleistungsreduzie­ rung entsprechend klein, wie dies in Fig. 8a dargestellt ist.

Obgleich angegeben ist, daß die Bestimmung des Zeitpunktes, in dem die Ladedruckreduzierung einzuleiten ist, auf der Basis des Zündzeitpunktes sowohl beim üblichen System als auch beim System nach der Erfindung erfolgt, so ist dennoch ein nennenswerter Unterschied zwischen den beiden Systemen diesbezüglich vorhanden. Beim üblichen System erfolgt die Be­ stimmung basierend nur auf einer Einflußgröße, die von dem momentanen Zündzeitpunkt gebildet wird, insbesondere der Größe der Zündzeitpunktnachverstellung, während beim System nach der Erfindung die Bestimmung, basierend auf dem momen­ tanen Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine erfolgt, d. h. basierend auf dem momentanen Zündzeitpunkt einschließlich der Größe der Zündzeitpunktsnachverstellung. Hierdurch kann das System nach der Erfindung in besserer Weise jegliche Änderungen einer Brennkraftmaschinensteuerung wiedergeben, die im Hin­ blick auf den Brennkraftmaschinenbetriebszustand als auch die Betriebsumgebung auftreten können. Hierdurch hebt sich das vorliegende System deutlich von dem üblichen System ab.

Fig. 10 ist ein Flußdiagramm einer zweiten bevorzugten Aus­ bildungsform nach der Erfindung, die nachstehend im Hinblick auf die Unterschiede zu der ersten bevorzugten Ausbildungs­ form erläutert wird. Nach dem Schritt 118 ist zusätzlich ein Schritt 200 vorgesehen, der das System dahingehend modifiziert, daß selbst dann, wenn der mittlere Zündzeitpunkt R igave nicht mehr verzögert ist als der Bezugszündzeitpunkt R T der Lade­ druck dennoch unmittelbar reduziert wird, wenn der am stärk­ sten im Sinne einer Spätzündung verstellte Wert R igmin des momentanen Zündzeitpunkts aller vier Zylinder den Bezugs­ zündzeitpunkt R T in Richtung einer Spätzündung überschreitet. Durch diese Variante kann das System die Vorteile erzielen, die auch bei der ersten Ausbildungsform vorhanden sind und zusätzlich noch zusätzliche Vorteile, die darin zu sehen sind, daß der Ladedruck unmittelbar reduziert wird, wenn ein star­ kes Klopfen, selbst nur in einem einzigen Zylinder, auftritt, obgleich eine solche Reduktion, basierend auf einem Mittel­ wert, an sich nicht notwendig wäre. Dies ist insbesondere bei der Verwendung von Brennkraftmaschinen zweckmäßig, die sehr empfindlich gegen Beschädigungen durch Klopfen sind. Die restlichen Schritte 100 bis 118 und 120 bis 132 stimmen mit jenen der ersten Ausbildungsform überein.

Zusammenfassend gibt die Erfindung ein Steuersystem für den Zündzeitpunkt und den Ladedruck bei einer mit einem Turbo­ lader versehenen Brennkraftmaschine an. Das System hat eine Einrichtung zum Detektieren des Klopfens in den entsprechen­ den Zylindern und das Ergebnis der Detektion durch diese Einrichtung wird als Basis für die Ermittlung des Zündzeit­ punktes für jeden Zylinder verwendet. Wenn der mittlere Zündzeitpunkt, ermittelt aus den Zündzeitpunkten aller Zy­ linder, einen vorbestimmten Bezugswert überschreitet, wird der Ladedruck reduziert. Alternativ wird der Ladedruck so­ fort reduziert, wenn die am stärksten verzögerten Zündzeit­ punkte den vorbestimmten Wert im Sinne einer Spätzündung überschreitet, und zwar unabhängig davon, ob der Mittelwert den vorbestimmten Wert überschreitet oder nicht. Als Folge hiervon kann die Reduktion der Brennkraftmaschinenabgabe­ leistung minimal gehalten werden und zugleich läßt sich eine Beschädigung der Brennkraftmaschine vermeiden.

Claims (11)

1. System zum Steuern des Zündzeitpunktes und des Lade­ drucks bei einer Brennkraftmaschine, gekenn­ zeichnet durch:

• a) eine Einrichtung (10, 20, 24, 25) zum Detektie­ ren eines Betriebszustandes einer Mehrzylinder-Brennkraft­ maschine (12),
• b) eine Einrichtung (28) zum Detektieren des Ver­ brennungszustandes in jeder Verbrennungskammer (26) der Mehrzylinder-Brennkraftmaschine (12),
• c) eine Einrichtung (28) zum Detektieren des Auf­ tretens eines Klopfens in jedem Zylinder der Brennkraftma­ schine (12) auf der Basis des Ausganges der Verbrennungs­ zustandsdetektiereinrichtung (28),
• d) eine Einrichtung (30) zum Ermitteln des Zünd­ zeitpunktes für jeden Zylinder auf der Basis der Ausgänge der Klopfdetektionseinrichtung ( 28) und der Betriebszu­ standsdetektionseinrichtung (10, 20, 24, 25),
• e) eine Zündeinrichtung (66) zum Zünden eines Luft/ Brennstoffgemisches in der Brennkammer (26) auf der Basis des Ausganges der Zündzeitpunktsermittlungseinrichtung (30),
• f) eine Einrichtung (62) zum Steuern des Ladedrucks in einem Brennkraftmaschinenluftansaugkanal (18) auf der Basis der Ausgänge der Zündzeitpunktermittlungseinrichtung (30) und der Betriebszustandsdetektionseinrichtung (10, 20, 24, 25), und
• g) eine Betätigungseinrichtung (60) zum Einstellen des Ladedrucks in dem Brennkraftmaschinenluftansaugkanal (18) in Abhängigkeit von dem Ausgang von der Ladedrucksteuer­ einrichtung,

wobei das Auftreten des Klopfens für jeden Zylinder detektiert wird, der Zündzeitpunkt nur für jene Zylinder im Sinne einer Spätzündung verstellt wird, in denen das Klopfen auftritt und der Ladedruck reduziert wird, wenn der Mittel­ wert des momentanen Zündzeitpunktes nach der Zündzeitpunkt­ verstellung im Sinne einer Spätzündung stärker im Sinne einer Spätzündung als ein vorbestimmter Wert verstellt ist.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladedruck reduziert wird, wenn die am stärksten nachver­ stellten momentanen Zündzeitpunkte der Zylinder nach der Zündzeitpunktverstellung im Sinne einer Spätzündung stärker als ein vorbestimmter Wert nachverstellt ist, und zwar un­ abhängig davon, ob der Mittelwert stärker als der vorbestimmte Wert nachverstellt ist.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Wert von der Brennkraftmaschinendrehzahl (Ne) oder dem Ansaugluftdruck abhängig ist.

4. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Wert von der Brennkraftmaschinendreh­ zahl (Ne) und/oder dem Ansaugluftdruck abhängig ist.

5. Verfahren zum Steuern des Zündzeitpunktes und des Ladedrucks bei einer Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

• a) Detektieren eines Betriebszustandes einer Mehrzylinderbrennkraftmaschine unter gleichzeitiger Detek­ tion des Verbrennungszustandes in jedem Zylinder der Brenn­ kraftmaschine,
• b) Verstellen des Zündzeitpunktes nur für jene Zylinder im Sinne einer Spätzündung, in denen das Auftreten des Klopfens detektiert wurde, und
• c) Reduzieren des Ladedrucks, wenn der Mittelwert des Zündzeitpunktes für alle Zylinder einen vorbestimmten Wert überschreitet.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Auffinden des am stärksten nachverstell­ ten Wertes des Zündzeitpunktes unter allen Zylindern unab­ hängig davon ist, ob der Mittelwert stärker als der vorbe­ stimmte Wert verzögert ist, um den Ladedruck zu reduzieren, wenn der am stärksten nachverstellte Zündzeitpunkt stärker als der vorbestimmte Wert nachverstellt ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ladedruck nach dem Ablauf einer vorbe­ stimmten Zeitperiode reduziert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Wert von einem Brennkraftmaschinen­ betriebszustand abhängig ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Wert von einem Brennkraftmaschinen­ betriebszustand abhängig ist.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Brennkraftmaschinenbetriebszustand die Drehzahl und/oder der Ansaugdruckluft ist.