DE4022704A1

DE4022704A1 - System zur steuerung des zuendzeitpunkts einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4022704A1
Application number: DE4022704A
Authority: DE
Inventors: Hiroya Ohkumo
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1989-07-26
Filing date: 1990-07-17
Publication date: 1991-02-07
Anticipated expiration: 2010-07-18
Also published as: DE4022704C2; US5016590A; GB9015563D0; GB2234292A; JPH0357879A; GB2234292B

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Steuerung des Zünd zeitpunkts einer Brennkraftmaschine, z.B. für ein Kraft fahrzeug, und insbesondere ein System, das Klopfen der Ma schine in großer Höhe verhindert.

Der Zündzeitpunkt wird mit steigender Maschinendrehzahl vorverstellt. Wenn die Maschinenlast, die durch den Druck der Ansaugluft repräsentiert ist, niedrig ist, nimmt der Füllungswirkungsgrad der Ansaugluft in den Zylindern ab, so daß die Verbrennungsgeschwindigkeit steigt. Es ist also außerdem notwendig, den Zündzeitpunkt nach Maßgabe einer Erhöhung des Ansaugluftdrucks vorzuverstellen.

Der Zündzeitpunkt wird nach Maßgabe des Ansaugluftdrucks (des Absolutdrucks) bei Vollast bestimmt, wie die Vollinie in Fig. 5 zeigt. Wenn die Maschine in geringer Höhe läuft, in der der Atmosphärendruck bei 760 mmHg liegt, ist der Zündzeitpunkt bei Vollast auf einen Punkt a eingestellt. Wenn z.B. der Atmosphärendruck in größerer Höhe auf 660 mmHg abnimmt, wird der Zündzeitpunkt bei Vollast zu einem Punkt b vorverstellt. Aber der Füllungswirkungsgrad der Ansaugluft in der großen Höhe verringert sich nicht proportional zu der Verringerung des Atmosphärendrucks. Infolgedessen muß der Zündzeitpunkt für die große Höhe weiter korrigiert werden.

Die JP-OS′en 60-43 178 und 60-81 466 zeigen jeweils ein Zündzeitpunktsteuersystem für große Höhen. Da die Maschi nenleistung in großer Höhe abnimmt, wird der Zündzeitpunkt vorverstellt, wobei die Verringerung des Füllungswirkungs grads der Ansaugluft berücksichtigt wird.

In der großen Höhe nimmt aber der Abgasdruck mit dem Atmo sphärendruck ab, so daß die Abgasmenge aus den Zylindern während der Ventilüberlappungsperiode geringer wird. Wenn daher die Maschine mit dem gleichen Ansaugluftdruck (Abso lutdruck) betrieben wird, wird der Füllungswirkungsgrad der Ansaugluft gegenüber demjenigen in geringer Höhe größer. Wenn also der Zündzeitpunkt um den Winkel vorverstellt wird, der von dem gleichen Ansaugluftdruck wie in geringer Höhe bestimmt ist, liegt der Zündzeitpunkt zu früh, was zu Klopfen der Maschine führt.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Systems zur Steuerung des Zündzeitpunkts einer Brennkraftmaschine, wobei Klopfen der Maschine in großer Höhe nicht auftritt.

Gemäß der Erfindung wird ein System zur Steuerung des Zünd zeitpunkts einer Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug angegeben mit einem ersten Speicher zur Speicherung einer Vielzahl von Grundzündzeitpunkten nach Maßgabe der Maschi nendrehzahl und des Absolutdrucks der Ansaugluft und mit einem Zündzeitpunktrechner zur Berechnung eines Zündzeit punkts auf der Grundlage des aus dem ersten Speicher abge rufenen Grundzündzeitpunkts.

Das System umfaßt einen Atmosphärendrucksensor zur Aufnahme des Atmosphärendrucks, einen zweiten Speicher zur Speiche rung einer Vielzahl von Verzögerungsgrößen nach Maßgabe des Atmosphärendrucks, eine Einrichtung zum Abruf einer der Verzögerungsgrößen aus dem zweiten Speicher nach Maßgabe des aufgenommenen Atmosphärendrucks und eine Korrekturein richtung zur Verzögerung des Grundzündzeitpunkts mit der abgeleiteten Verzögerungsgröße.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung nimmt die Verzögerungs größe mit abnehmendem Atmosphärendruck zu.

Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausfüh rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Brenn kraftmaschine, in der die Erfindung angewandt wird;

Fig. 2a und 2b ein Blockschaltbild eines Steuersystems nach der Erfindung;

Fig. 3 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Atmosphärendruck und einer Verzögerungsgröße zeigt;

Fig. 4 ein Flußdiagramm, das den Betrieb des Systems verdeutlicht; und

Fig. 5 ein Diagramm, das Zündzeitpunkte in großen und geringen Höhen zeigt.

Nach Fig. 1 hat eine Brennkraftmaschine (kurz: Maschine) 1 eine Drosselklappe 10 in einem Drosselklappengehäuse 11, das durch ein Ansaugrohr 9 mit einem Luftfilter 8 in Ver bindung steht. Das Drosselklappengehäuse 11 ist mit einem Ansaugkrümmer 12 verbunden, der wiederum mit einem Ver brennungsraum 2 jedes Zylinders der Maschine 1 über einen Einlaßkanal 3 und ein Einlaßventil 4 verbunden ist. Eine Bypaßleitung 15 mit einem Leerlaufsteuerventil 14 ist um die Drosselklappe 10 geführt. Eine Zündkerze 7 ist in jedem Verbrennungsraum 2 angeordnet, und ein Mehrpunkteinspritzer 16 ist im Ansaugkrümmer 12 nahe jedem Einlaßkanal 3 ange ordnet. Abgase aus dem Verbrennungsraum 2 werden durch einen Auslaßkanal 5, ein Auslaßventil 6 und einen Auspuff krümmer 13 abgeleitet. Die Maschine 1 hat einen Kurbelwin kelsensor 20, einen Drucksensor 21, der den Absolutdruck in der Ansaugleitung 9 abstrom der Drosselklappe 10 aufnimmt, einen Kühlmitteltemperatursensor 22, einen Ansauglufttem peratursensor 23, einen O₂-Sensor 24, der die Sauerstoff konzentration der Abgase im Auspuffkrümmer 13 mißt, einen Drosselklappenstellungssensor 25 und einen Atmosphären drucksensor 26. Ausgangssignale der Sensoren 20-26 werden einer Steuereinheit 30 zugeführt, die dem Einspritzer 16 ein Kraftstoffeinspritzsignal, dem Leerlaufsteuerventil 14 ein Leerlaufsignal und der Zündkerze 7 über eine Zündvor richtung 27, eine Zündspule 28 und einen Zündverteiler 29 ein Zündsignal zuführt. Eine Maschinendrehzahl Ne wird auf der Basis des Kurbelwinkelsignals vom Kurbelwinkelsensor 20 berechnet, und ein Ansaugluftdruck Pm wird auf der Basis des Signals vom Drucksensor 21 berechnet, und diese Signale dienen der Berechnung einer Grundeinspritzimpulsdauer Tp. Die Grundeinspritzimpulsdauer Tp wird nach Maßgabe der Kühlmitteltemperatur Tw vom Kühlmitteltemperatursensor 22, der Ansauglufttemperatur Ta vom Ansauglufttemperatursensor 23 und eines Rückführungssignals vom O₂-Sensor 24 korri giert. Der Einspritzer 16 spritzt eine Kraftstoffmenge ein, die einer korrigierten Einspritzimpulsdauer Ti entspricht.

Andererseits wird nach Maßgabe eines Drosselklappenöff nungsgrads, der vom Drosselklappenstellungssensor 25 auf genommen ist, oder des Leerlaufsignals von einem Leerlauf schalter bestimmt, daß die Maschine 1 im Leerlauf läuft. Der Öffnungsgrad des Leerlaufsteuerventils 14 wird zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl verstellt.

Nach den Fig. 2a und 2b hat die Steuereinheit 30 einen Maschinendrehzahlrechner 31, einen Ansaugdruckrechner 32, einen Kühlmitteltemperaturrechner 33 und einen Atmosphären druckrechner 39. Der Maschinendrehzahlrechner 31 berechnet die Maschinendrehzahl Ne auf der Grundlage des Ausgangssi gnals des Kurbelwinkelsensors 20, und der Ansaugdruckrech ner 32 berechnet den Absolutdruck Pm auf der Grundlage des Ausgangssignals des Drucksensors 21.

Die Maschinendrehzahl Ne und der Ansaugdruck Pm werden einer Grundzündzeitpunkt-Tabelle 35 zugeführt, in der eine Vielzahl von Grundzündzeitpunkten IGB, angeordnet nach Maßgabe der Maschinendrehzahl Ne und des Ansaugluftdrucks Pm, gespeichert ist.

Andererseits wird der im Atmosphärendruckrechner 39 berech nete Atmosphärendruck Pa einer Verzögerungsgrößen-Tabelle 40 zugeführt, aus der eine Verzögerungsgröße R zur Korrek tur des Grundzündzeitpunkts IGB beim Fahren des Fahrzeugs in großer Höhe abgeleitet wird. Wie Fig. 3 zeigt, wird die Verzögerungsgröße nach Maßgabe des Atmosphärendrucks Pa bestimmt. Dabei nimmt die Verzögerungsgröße, die auf See höhe Null ist, mit abnehmendem Atmosphärendruck Pa zu. Die Verzögerungsgröße R wird einem Grundzündzeitpunktkorrek turteil 41 zugeführt, in dem der aus der Tabelle 35 abge leitete Grundzündzeitpunkt IGB entsprechend IGB ← IGB - R korrigiert wird.

Die Maschinendrehzahl Ne, der Ansaugdruck Pm und die im Rechner 33 berechnete Kühlmitteltemperatur Tw werden einer Korrekturgrößen-Tabelle 36 zugeführt, aus der eine Korrek turgröße IGL abgeleitet wird. Die Korrekturgröße IGL wird einem Zündzeitpunktrechner 37 zugeführt, in dem der Zünd zeitpunkt IGT wie folgt berechnet wird:
IGT = IGM + IGL.

Der Zündzeitpunkt IGT und das Kurbelwinkelsignal R werden der Zündvorrichtung 27 über einen Treiber 38 zugeführt, so daß die Zündkerze 7 zum berechneten Zeitpunkt IGT nach Maßgabe des Kurbelwinkelsignals R gezündet wird.

Nachstehend wird der Betrieb des Zündzeitpunktsteuersystems unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm von Fig. 4 beschrie ben.

Wenn die Maschine 1 läuft, wird der Grundzündzeitpunkt IGB aus der Grundzündzeitpunkt-Tabelle 35 in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl Ne und dem absoluten Ansaugdruck Pm abgeleitet. Andererseits wird die Verzögerungsgröße R aus der Verzögerungsgrößen-Tabelle 40 nach Maßgabe des gemes senen Atmosphärendrucks Pa abgeleitet. Wenn das Fahrzeug in geringer Höhe fährt, ist die Verzögerungsgröße R gleich 0, so daß der Grundzündzeitpunkt IGB dem Zündzeitpunktrechner 37 ohne Korrektur zugeführt wird. Die Korrekturgröße IGL entsprechend der Kühlmitteltemperatur Tw wird dem Grund zündzeitpunkt IGB im Rechner 37 hinzuaddiert unter Bildung des Zündzeitpunkts IGT, und das dem Zündzeitpunkt IGT ent sprechende Zündzeitpunktsignal wird der Zündvorrichtung 27 über den Treiber 38 zugeführt.

Mit zunehmender Höhe erhöht sich die aus der Verzögerungs größen-Tabelle 40 abgeleitete Verzögerungsgröße R. Der Grundzündzeitpunkt IGB wird mit der Verzögerungsgröße R im Grundzündzeitpunkt-Korrekturteil 41 korrigiert. Der Grund zündzeitpunkt IGB, der in der Tabelle 35 nach Maßgabe der Verringerung des Ansaugluftdrucks in Abhängigkeit von der Verringerung des Atmosphärendrucks Pa vorverstellt wurde (Vollinie in Fig. 5), wird im Korrekturteil 41 entsprechend einer Strichlinie oder einer Strichpunktlinie verzögert. Infolgedessen wird ein zu früher Zündzeitpunkt für eine große Ansaugluftmenge in der großen Höhe aufgrund der Ab gasverringerung in den Zylindern um die Verzögerungsgröße R korrigiert, so daß ein optimaler Zündzeitpunkt erhalten wird.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß durch die Erfindung ein System zur Steuerung des Zündzeit punkts angegeben wird, wobei ein nach Maßgabe des Maschi nenbetriebszustands bestimmter Grundzündzeitpunkt in Ab hängigkeit von der Höhe verzögert wird. Daher wird ein Zündzeitpunkt erhalten, der für die tatsächliche Ansaug luftmenge und die Verbrennungsgeschwindigkeit geeignet ist, wodurch das Auftreten von Klopfen zuverlässig verhindert wird. Außerdem wird der Zündzeitpunkt nach Maßgabe des Atmosphärendrucks so bestimmt, daß ein maximales Drehmoment ohne Klopfen erhalten wird, wodurch das Fahrverhalten des Fahrzeugs verbessert wird. Da ferner die Verzögerungsgröße dem Atmosphärendruck umgekehrt proportional ist, wird der Zündzeitpunkt in Abhängigkeit von der Höhe, in der das Fahrzeug fährt, ausreichend korrigiert.

Vorstehend wurde das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert; es ist zu beachten, daß sich die Er findung außerdem auf ein entsprechendes Verfahren bezieht.

Claims

1. System zur Steuerung des Zündzeitpunkts einer Brenn kraftmaschine, mit einem ersten Speicher (35), in dem eine Vielzahl von Grundzündzeitpunkten entsprechend der Maschi nendrehzahl und dem Absolutdruck der Ansaugluft gespeichert ist, und mit einem Zündzeitpunktrechner (37) zur Berechnung eines Zündzeitpunkts auf der Grundlage des aus dem ersten Speicher (35) abgeleiteten Grundzündzeitpunkts, gekennzeichnet durch
einen Atmosphärendrucksensor (26) zur Aufnahme des Atmo sphärendrucks;
einen zweiten Speicher (40), in dem eine Vielzahl von Verzögerungsgrößen entsprechend dem Atmosphärendruck ge speichert ist;
eine Einrichtung zur Ableitung einer der Verzögerungs größen aus dem zweiten Speicher (40) nach Maßgabe des auf genommenen Atmosphärendrucks; und
eine Korrektureinrichtung, die den Grundzündzeitpunkt mit der abgeleiteten Verzögerungsgröße proportional dem Atmosphärendruck verzögert, so daß in allen Betriebszustän den Klopfen verhindert wird.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsgröße mit abnehmendem Atmosphärendruck größer wird.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundzündzeitpunkt mit abnehmendem Absolutdruck der Ansaugluft vorverstellt wird.