DE4117469C2 - Einrichtung zum Einstellen des Zündzeitpunkts eines Verbrennungsmotors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Einstellen des Zündzeitpunkts eines Verbrennungsmotors mit den Merkmalen a) bis e) des Patentanspruchs 1. Eine derartige Einrichtung zum Einstellen des Zündzeitpunkts ist aus der DE 39 34 488 A1 bekannt. Aufgrund des erfaßten Saugdrucks und der Drehzahl des Motors wird hier zunächst ein Bezugszündzeitpunkt aus einer Zündzeitpunkt-Map bestimmt. Aus einer gespeicherten Verbrennungsdruckspitzenwert-Map wird außerdem ein Maß eines bestimmten Kurbelwinkels bestimmt, der einem optimalen Verbrennungsdruckspitzenwert entspricht, und zwar auf der Basis des erfaßten Saugdrucks und der berechneten Drehzahl des Motors. Ein Korrekturwert für den Zündzeitpunkt wird dann aufgrund der zeitlichen Differenz zwischen dem Bezugszündzeitpunkt und dem auf Grundlage der Verbrennungsdruckspitzenwert-Map ermittelten bestimmten Kurbelwinkelmaß berechnet. Hier wird aber lediglich ein Kurbelwinkel erfaßt, bei dem der Verbrennungsdruck maximal ist, um die Zündzeitpunktsteuerung vorzunehmen. Eine Einstellung des Zündzeitpunkts für eine maximale Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors wird hier nicht vorgenommen.

Die DE 39 32 073 A1 beschreibt eine Einrichtung zum Einstellen des Zündzeitpunkts, wobei bei einem Ausfall oder einer Funktionsstörung eines Kurbelwinkelsensors anhand des im Motorzylinder herrschenden Innendrucks eine Zündzeitpunkteinstellung vorgenommen wird. Zur Zündzeitpunkteinstellung wird auch hier ein Spitzenwert im Ausgangssignal eines Zylinderinnendrucksensors verwertet. Auch hier wird keine Maximierung der Ausgangsleistung des Motors unter Bezugnahme auf den maximalen Zylinderdruck durchgeführt.

Die DE 35 27 856 A1 beschreibt eine Einrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine, bei der ein mit der Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine korrelierter Wert abgetastet wird, ein Sollwert für den mit der Ausgangsleistung korrelierten Wert auf der Grundlage der Winkelstellung eines Gashebels und der Maschinendrehzahl berechnet wird, der abgetastete Wert mit dem Sollwert verglichen wird und der Öffnungswinkel einer Drosselklappe zur Steuerung der Ansaugluftmenge der Brennkraftmaschine auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses berechnet und eingestellt wird, so daß der mit der Ausgangsleistung korrelierte Wert auf den Sollwert eingerichtet wird.

Die DE 36 35 963 A1 beschreibt eine Einrichtung zum Einstellen des Zündzeitpunkts einer Brennkraftmaschine, bei der mit einem Verzögerungswinkelkorrekturwert, der als ein Lernwert entsprechend einem Maschinenbetriebszustand gespeichert ist, ein neu eingelernter Lernwert als Verzögerungswinkelkorrekturwert verwendet wird, so daß ein optimaler Verzögerungswinkelkorrekturwert zur Verfügung gestellt werden kann, und zwar ohne Rücksicht auf individuelle Unterschiede in der Maschinenleistung und der Maschinenbetriebsumgebung. Durch den Lernwert wird dabei eine wirksame Unterdrückung von Klopfen bei gleichzeitiger Steigerung der Maschinenleistung und Verringerung des Kraftstoffverbrauchs erzielt. Die Aktualisierung des Lernwerts wird nur dann unterbunden, wenn die Maschinendrehzahl sich erhöht und somit kann der Lernwert stets auf einem Optimum gehalten werden.

Eine Zündzeitpunkt-Einstelleinrichtung für einen Motor, die einen Pegel eines Klopfens erfassen kann und einen Zündzeitpunkt entsprechend einem Ergebnis der Erfassung regelt ist ferner aus der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 58055/1987 bekannt. Sie umfaßt einen Kurbelwinkel Θ_pmax, bei dem ein Verbrennungsdruck aus einem Zylinderinnendruck des Motors maximiert wird und sie erfaßt das Klopfen durch Vergleich zwischen Θ_pmax und einem Klopfgrenzwert Θ_k,einer Grenze für die Ausbildung eines Klopfvorgangs, der einem Last- bzw. Laufzustand des Motors entspricht, der durch eine Drehzahl und eine Motorlast vorgegeben ist. Für Θ_pmax = Θ_k erfolgt eine Entscheidung, wonach ein Klopfen nicht erzeugt wird und der Zündzeitpunkt wird vorverlegt. Für Θ_pmax < Θ_k erfolgt eine Entscheidung, wonach ein Klopfen nicht erzeugt wird und der Zündzeitpunkt wird zur Regelung des Klopfens verzögert.

Da die bekannte Zündzeitpunktregelvorrichtung eines Motors in der vorstehend aufgeführten Weise aufgebaut ist, wird ein Kurbelwinkel erfaßt, bei dem der Verbrennungsdruck maximiert wird. Jedoch könnte, selbst wenn der Motor mit einem durch diesen Wert bestimmten Zündzeitpunkt geregelt wird, die maximale Ausgangsleistung des Motors nicht erreicht werden.

Darüberhinaus kann der vorgegebene Klopfgrenzwert Θ_k von der Grenze für die Entstehung eines Klopfens aus dem optimalen Wert abgeleitet werden, der durch eine Variation des Motors oder einer zeitweisen Änderung des Motors bedingt ist. Dies verursacht eine Absenkung der Erfassungsgenauigkeit des Klopfens oder der Verzögerung des Ansprechens der Regelung. In einem derartigen Fall könnte das Klopfen nicht geregelt werden, oder das Ansprechen der Regelung könnte verzögert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es eine Einrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, damit neben einem Unterbinden des Klopfens in jedem Betriebszustand auch eine maximale Ausgangsleistung des Motors erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung zum Einstellen des Zündzeitpunkts eines Verbrennungsmotors mit den Merkmalen a) bis k) des Patentanspruchs 1 gelöst. Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Einstellen des Zündzeitpunkts wird der mittlere effektive Druck des Zylinders in Verbindung mit einem Kurbelwinkelsensor ständig maximiert, was durch eine entsprechende Einstellung des Zündzeitpunkts erfolgt. Der Bereich, in dem der mittlere effektive Druck durch Einstellung des Zündzeitpunkts maximiert wird, wird entsprechend eingeschränkt, wenn ein Klopfen des Motors erfaßt wird.

Nachstehend wird die Erfindung anhand ihrer vorteilhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zündzeitpunktregelvorrichtung,

Fig. 2A eine Vorderansicht eines Drucksensors,

Fig. 2B eine Schnittansicht des Drucksensors längs einer Linie X-X,

Fig. 3 eine teilweise weggebrochene Darstellung, die die Befestigung des Drucksensors angibt,

Fig. 4 ein Blockschaltbild des inneren Aufbaus der Regelvorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 5 ein Blockschaltbild der Funktion von wichtigen Teilen der Erfindung,

Fig. 6 eine Kurve, die die Kennlinie des induzierten mittleren effektiven Drucks, aufgetragen über den Zündzeitpunkt angibt, für den der Maximalwert erhalten werden soll,

Fig. 7 eine Ablaufdarstellung des Betriebs der Regelvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 8 eine Ablaufdarstellung, die eine detaillierte Behandlung der Stufe 111 nach Fig. 7 angibt,

Fig. 9 eine Ablaufdarstellung, die eine detaillierte Behandlung der Stufe 117 der Fig. 7 angibt, und

Fig. 10 eine erläuternde Kurve, die die Kennlinie des induzierten mittleren effektiven Drucks aufgetragen über den Zündzeitpunkt angibt und das Regelverfahren des Zündzeitpunkts im Falle einer Erzeugung eines Klopfens.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen bevorzugter Ausführungsformen wird eine Ausführungsform der Zündzeitpunkteinstelleinrichtung erläutert. Fig. 1 ist eine Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zündzeitpunkteinstelleinrichtung für einen Verbrennungsmotor. In Fig. 1 tritt Luft durch den Luftfilter 8, wird vom Luftströmungsmesser 9 gemessen, dessen Strömungsmenge durch die Drosselklappe 10 reguliert wird, tritt durch den Ansaugluftverteiler 11, gemischt mit Brennstoff mittels des Brennstoffeinspritzventils 6 (Luft-Brennstoff-Gemisch) und wird dem Zylinder 12 des Motors E zugeführt (dessen Bezeichnung anschließend weggelassen wird).

Das Gemisch wird im Zylinder 12 verdichtet und durch die Zündkerze 13 bei einem zugehörigen Zündzeitpunkt gezündet. Das Abgas tritt durch den Verteiler 14 und einem nicht dargestellten Abgasreiniger zur Umgebungsluft aus.

Ein Bezugszeichen 16 bezeichnet einen Kurbelwinkelsensor zur Erfassung eines Drehwinkels eines Kurbelwinkels des Motors, der in einem Verteiler vorgesehen ist, ein Bezugszeichen 17 eine Zündeinrichtung, und ein Bezugszeichen 21 eine Regeleinrichtung zur Regelung des Zündzeitpunkts des Motors.

Der Kurbelwinkelsensor 16 gibt bei jeder Bezugsposition des Kurbelwinkels (alle 180 Grad für einen Vierzylindermotor, alle 120 Grad für einen Sechszylindermotor) einen Bezugspositionsimpuls ab, und ferner zu gegebenen Winkelinkrementen (beispielsweise alle 2 Grad) einen Einheitswinkelimpuls. Durch Zählen der Anzahl der Einheitswinkelimpulse, nachdem der Bezugspositionsimpuls in die Regeleinrichtung 21 eingegeben wurde, kann der laufende Kurbelwinkel festgestellt werden.

Das Bezugszeichen 19 bezeichnet einen Drucksensor, der einen Zylinderinnendruck erfaßt. Als Drucksensor 19 ist ein elektrisches Spannungselement in Form einer Beilagscheibe gemäß Fig. 2A ausgebildet, die eine Vorderansicht darstellt und gemäß Fig. 2B (einem Schnitt längs einer Linie X-X der Fig. 2A). Der Drucksensor 19 besteht aus einem ringförmigen piezoelastischen Element 19A, der ringförmigen Minuselektrode 19B und der Pluselektrode 19C.

Der Drucksensor 19 ist am Zylinderkopf 22 gemäß Fig. 3 befestigt. Der Drucksensor 19 ist am Zylinderkopf 22 durch Einklemmen mittels der Zündkerze 13 als Beilagscheibe befestigt. Der Drucksensor 19 gibt die Änderung des Drucks im Zylinder 12 als elektrisches Signal aus.

Die Regeleinrichtung 21 erhält ein Luftmengeerfassungssignal X1 aus dem Luftströmungsmesser 9, das Kurbelwinkelsignal X3 aus dem Kurbelwinkelsensor 16, und das Drucksignal X4 aus dem Drucksensor 19, führt eine vorgegebene Berechnung durch, und gibt das Zündsignal X6 aus, mittels welchem die Zündeinrichtung 17 geregelt wird.

Fig. 4 ist ein Blockschaltbild, das den Innenaufbau der Regeleinrichtung 21 angibt. Gemäß Fig. 4 werden das Ansaugluftmengesignal X1 aus dem Luftströmungsmesser 9 und das Drucksignal X4 aus dem Drucksensor 19 in den Multiplexer 21a (der eine Eingangsschnittstelle darstellt) der Regeleinrichtung 21 eingegeben.

Das Kurbelwinkelsignal X3 aus dem Kurbelwinkelsensor 16 wird der Signalspeicherschaltung 21b und der Eingabeschaltung 21c eingegeben.

Durch Eingabe des Kurbelwinkelsignals X3 in die Signalspeicherschaltung 21b gibt diese Signale an den Multiplexer 21a aus. Der Multiplexer 21a gibt durch Umschaltung der Eingänge des Ansaugluftmengesignals X1 und des Drucksignals X4 selektiv jedes Signal an den A/D- (Analog/Dignal-)Umsetzer 21d aus.

Das jeweilige Signal, das vom A/D-Umsetzer 21d in ein digitales Signal umgesetzt wird und das Kurbelwinkelsignal X3 werden der Zentraleinheit (CPU) 21e über die Eingabeschaltung 21c zugeführt und durch eine Berechnung verarbeitet, die in einer später aufgeführten Ablaufdarstellung angegeben ist. Das berechnete Zündzeitpunktregelsignal wird der Zündeinrichtung 17 zugeführt, nachdem es durch die Ausgabeschaltung 21f in ein Zündsignal X6 umgewandelt wurde.

21g ist ein Speicher, der aus einem RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff) besteht, und kurzzeitig die Daten und dgl. für die Berechnung der Zentraleinheit 21e speichert, und einem ROM (Lesespeicher), der vorab das Berechnungsverfahren und dgl. speichert.

Fig. 5 ist ein Blockschaltbild, das die Funktion wichtiger Teile der Erfindung angibt. In Fig. 5 bezeichnet ein Bezugszeichen 23 einen zu regelnden Motor, und ein Bezugszeichen 24 eine Lasterfassungsvorrichtung zur Erfassung der Last des Motors 23.

Die Lasterfassungsvorrichtung 24 besteht beispielsweise aus dem Luftströmungsmesser 9 nach Fig. 1 oder einem Saugrohrsensor, der einen Saugrohrdruck an der der Drosselklappe 10 nachgeschalteten Seite erfaßt, oder aus einem (nicht dargestellten) Sensor zur Erfassung eines Drosselklappenöffnungsgrads der in Fig. 1 gezeigten Drosselklappe 10.

Ein Bezugszeichen 25 bezeichnet eine Kurbelwinkelfassungsvorrichtung zum Erfassen des Kurbelwellenwinkels zu gegebenen Winkelinkrementen, die beispielsweise dem Kurbelwinkelsensor nach Fig. 1 entspricht.

Ein Bezugszeichen 26 bezeichnet eine Druckerfassungsvorrichtung zur Erfassung des Innendrucks des Zylinders 12, die beispielsweise dem Drucksensor 19 oder dergl. entspricht.

Ein Bezugszeichen 27 bezeichnet eine Vorrichtung zum Bestimmen der Drehzahl des Motors E, die die Drehzahl des Motors aus der Zeit erfaßt, die zwischen den vorbestimmten Kurbelwinkeln des Ausgangssignals der Kurbelwinkelerfassungsvorrichtung 25 erforderlich ist.

Ein Bezugszeichen 28 bezeichnet eine Berechnungsvorrichtung für den induzierten mittleren effektiven Druck, der durch jedes Ausgangssignal der Kurbelwinkelerfassungsvorrichtung 25 und des Ausgangssignals der Druckerfassungsvorrichtung 26 erhalten wird. Wird angenommen, daß der Zylinderinnendruck bei jedem Kurbelwinkel gleich P_n ist, so ist die Änderung des Hubvolumens als Folge der Änderung des Kurbelwinkels um einen vorgegebenen Winkel (beispielsweise 2°) gleich ΔV, und das Hubvolumen ist V, wobei der induzierte mittlere effektive Druck P_i = erhalten werden durch P_i = Σ(P_n × ΔV)/V.

Da in dieser Berechnung V konstant ist, kann P_i durch die Gleichung P_i = P_i + ΔV·P_n angenähert werden.

Ein Bezugszeichen 29 bezeichnet eine Durchschnittswertbildungsvorrichtung für den mittleren effektiven Druck, wobei ein Mittelwert des induzierten mittleren effektiven Drucks durch das arithmetische Mittel einer vorgegebenen Anzahl von Ausgangssignalen der Erfassungsvorrichtung 28 für den induzierten mittleren effektiven Druck erhalten wird.

Die Laufzustanderfassungsvorrichtung 30 bestimmt, ob der jeweilige Laufzustand des Motors 23 einer vorgegebenen Bedingung genügt, ausgehend von einem Ausgangssignal der Lasterfassungsvorrichtung 24 und einem Ausgangssignal der Umlaufzahlerfassungsvorrichtung 27.

Ein Bezugszeichen 31 erfaßt eine Klopfen- Erfassungsvorrichtung zur Erfassung der Erzeugung eines Klopfens, der den Pegel des Klopfens abhängig vom Ausgangssignal der Druckerfassungsvorrichtung 26 ermittelt.

Die Regeleinrichtung 32 entscheidet, ausgehend von den Ausgangssignalen der Laufzustandbeurteilungsvorrichtung 30 und der Durchschnittswertbildungsvorrichtung 29 für den induzierten mittleren effektiven Druck, daß sich der Motor in einem vorgegebenen Laufzustand befindet. Die Regeleinrichtung 32 erhält den Zündzeitpunkt, wenn der Durchschnittswert des induzierten mittleren effektiven Drucks seinen Maximalwert hat. Die Regeleinrichtung 32 empfängt die Ausgangssignale der Klopfen- Erfassungsvorrichtung 31, die den laufenden Zündzeitpunkt für den in der später beschriebenen Regelgröße- Speichervorrichtung 33 gespeicherten Zündzeitpunkt substituiert, falls ein Klopfen erzeugt wird, und die, falls kein Klopfen erzeugt wird, den erforderlichen Zündzeitpunkt festlegt.

Die Regelgröße-Speichervorrichtung 33 speichert den Zündzeitpunkt, wenn der Durchschnittswert des induzierten mittleren effektiven Drucks bei Ausbleiben eines Klopfens maximiert wird, sowie bei einem vorbestimmten Laufzustand, der durch die Regeleinrichtung 32 bestimmt wird, und desgleichen den Maximalwert des induzierten mittleren effektiven Drucks.

Ein Bezugszeichen 34 bezeichnet eine Zündvorrichtung, die die Zündung zu einem Zündzeitpunkt durchführt, der einem Zündzeitpunktregelsignal entspricht, das durch die Regeleinrichtung 32 abgegeben wird. Diese Zündvorrichtung 34 kann beispielsweise eine volltransistorierte Zündeinrichtung verwenden (die aus einem Leistungstransistorschaltkreis und einer Zündspule besteht) sowie die Zündspule 13.

Die durch obige Bezugszeichen 27 bis 33 angegebenen Elemente sind in der Regeleinrichtung 21 nach Fig. 1 enthalten.

Zunächst wird ein bekanntes Erfassungsverfahren für das Klopfen beschrieben. Allgemein gesprochen, zeigt die Erscheinung eines Klopfens eine anormale Verbrennung als Folge einer frühen Zündung eines unverbrannten Gemisches im Zylinder an, wodurch eine anormale Druckschwingung im Zylinder des Motors 23 erzeugt wird. Diese Druckschwingung wird durch die Druckerfassungsvorrichtung 26 erfaßt und der Klopfen-Erfassungsvorrichtung 31 zugeführt. Die Klopfen-Erfassungsvorrichtung 31 behandelt beispielsweise das erfaßte Signal durch ein Bandfilter od. dgl. und erfaßt den Pegel des Klopfens aus der Größe des Signals. Das Ergebnis der Erfassung seitens der Klopfen- Erfassungsvorrichtung 31 im Hinblick darauf, ob die Intensität des Klopfens oberhalb oder unterhalb eines vorgegebenen Werts liegt, wird der Regeleinrichtung 32 als Unterbrechungssignal zugeführt. Liegt die Intensität oberhalb des vorgegebenen Werts, setzt die Regeleinrichtung 32 den Klopfen-Merker FnK für die Erzeugung eines Klopfens. Ist die Intensität unterhalb des vorgegebenen Werts, so setzt die Regeleinrichtung 32 den Klopfen-Merker FnK für die fehlende Erzeugung eines Klopfens rück. Das vorstehende Verfahren der Behandlung des Klopfens wird durch ein nicht dargestelltes Unterbrechungsverarbeitungsprogramm verarbeitet.

Als nächstes wird der Grundgedanke der Einstellung des Zündzeitpunkts, bei dem der induzierte mittlere effektive Druck maximiert wird, bei einem vorgegebenen Laufzustand gemäß Fig. 6 erläutert, wenn der Zündzeitpunkt in Beziehung zur Kennlinie des induzierten mittleren effektiven Drucks steht. (Tatsächlich ist der induzierte mittlere effektive Druck in Fig. 6 ein Durchschnittswert desselben. Jedoch wird der induzierte mittlere effektive Druck als Maß für dessen Mittelwert verwendet.) Zunächst erfolgt eine Erläuterung bezüglich des gemessenen induzierten mittleren effektiven Drucks. Die jeweilige Verbrennung im Motor ändert sich mit dem Zyklus. Der gemessene induzierte mittlere effektive Druck ändert sich, selbst wenn der Zündzeitpunkt der gleiche bleibt.

Entsprechend sollte eine Entscheidung erfolgen, indem ein induzierter mittlerer effektiver Druck verwendet wird, der für mehrere Verbrennungszyklen gemittelt ist.

Jedoch schwankt in der Praxis selbst der Durchschnittswert des induzierten mittleren effektiven Drucks P_i. Daher sollte der induzierte mittlere effektive Druck P_i, der am eingestellten Zündzeitpunkt gemessen wird, in einem gewissen Umfang in eine Schwankungsbreite fallend betrachtet werden.

Zunächst wird zur Ermittlung, daß der induzierte mittlere effektive Druck sich bei einem eingestellten Zündzeitpunkt auf seinem Maximalwert befindet, falls die Beziehung zwischen Zündzeitpunkt und mittlerem effektiven Druck gemäß Fig. 6 verläuft, der Zündzeitpunkt geändert, und es wird der Anstieg oder Abfall des induzierten mittleren effektiven Drucks ΔP_i untersucht.

Entsprechend wird zur Bestimmung, daß der induzierte mittlere effektive Druck beim eingestellten Zündzeitpunkt seinen Maximalwert hat, der eingestellte Zündzeitpunkt geändert, und das Ergebnis der Änderung wird untersucht, bei welcher die Änderung des induzierten mittleren effektiven Drucks ΔP_i verringert oder erhöht ist.

Als nächstes erfolgt eine Erläuterung bezüglich der Verfahrensweise zur Feststellung, ob der induzierte mittlere effektive Druck maximiert ist.

Wird gemäß Fig. 6 der eingestellte Zündzeitpunkt von (1) bis (8) (die die Zündzeitpunkte darstellen) geändert, so wird der Absolutwert des Unterschieds des induzierten mittleren effektiven Drucks |ΔP_i| entsprechend (a) bis (g) erhalten (die die Absolutwerte des Unterschieds des induzierten mittleren effektiven Drucks darstellen).

In Fig. 6 ist (a) der Unterschied des induzierten mittleren effektiven Drucks ΔP_i, wenn der Zündzeitpunkt vom Zündzeitpunkt (1) zum Zündzeitpunkt (2) geändert wird. Die Absolutwerte der Unterschiede des induzierten mittleren effektiven Drucks (b) bis (g) werden in ähnlicher Weise erhalten.

Da wie vorstehend erwähnt wurde, der induzierte mittlere effektive Druck P_i, der durch eine Durchschnittsberechnung erhalten wird, schwankt, wird eine tote Zone |ΔP_ip| verwendet, eine Variationsbreite, in der der induzierte mittlere effektive Druck als nicht ansteigend oder abfallend betrachtet wird.

Gilt daher |ΔP_i| ≦ |ΔP_ip|, so wird der genannte mittlere effektive Druckunterschied ΔP_i als nicht ansteigend oder abfallend betrachtet. Durch Verwendung dieser toten Zone |ΔP_ip| beispielsweise, wird folgende Beziehung erhalten:

(a), (g) < |ΔP_ip| < (b) (c) (d) (e) (f) (2).

Diese Beziehung bedeutet gemäß Fig. 6, daß der Maximumwert des induzierten mittleren effektiven Drucks zwischen den eingestellten Zündzeitpunkten (2) und (7) vorliegt.

In diesem Falle bietet sich die Annahme an, daß das Brennstoffverhältnis, das den induzierten mittleren effektiven Druck maximiert, in die Mitte zwischen den Zündzeitpunkten (2) und (7) fällt. Bei dieser Betrachtungsweise ist die Verfahrensweise zur Bestimmung des Zündzeitpunkts, der in der Mitte der Zündzeitpunkte (2) bis (7) liegt, wie folgt.

Wird der Zündzeitpunkt beispielsweise von (1) um ΔS/A geändert und dabei der Absolutwert des Unterschieds des induzierten mittleren effektiven Drucks |ΔP_i| kleiner als |ΔP_ip|, (was beispielsweise dem Zündzeitpunkt (2) nach Fig. 6 entspricht), so wird die Zählung um jeweils eins fortgesetzt bis der Absolutwert des Unterschieds des induzierten mittleren effektiven Drucks |ΔP_i| erneut größer als die tote Zone |ΔP_ip| wird. Die Anzahl der Zählungen wird mit C bestimmt.

Bei dieser Berechnung ist ΔS/A die Größe der Änderung des eingestellten Zündzeitpunkts.

Durch ein Zählen in vorstehender Weise ist der Zündzeitpunkt in der Mitte zwischen den eingestellten Zündzeitpunkten (2) und (7) der Wert des Zündzeitpunkts (8), subtrahiert um C/2 × ΔS/A.

Das Verfahren der Subtraktion des Zündzeitpunkts ist wie folgt. Schreitet die Richtung der Änderung des Zündzeitpunkts entgegengerichtet von dem eingestellten Zündzeitpunkt (1) bis zum eingestellten Zündzeitpunkt (8) fort, d. h. in der Richtung zum Vorverlegen des Zündzeitpunkts, so wird der Zündzeitpunkt verzögert.

Ist die Richtung der Änderung des Zündzeitpunkts entgegengesetzt vom eingestellten Zündzeitpunkt (1) zum eingestellten Zündzeitpunkt (8) zurückgehend, so wird der Zündzeitpunkt vorverlegt.

Auf diese Weise kann durch Änderung des Zündzeitpunkts der Zündzeitpunkt, bei dem der induzierte mittlere effektive Druck maximiert wird, ermittelt werden.

Durch die vorstehende Vorgehensweise kann der Zündzeitpunkt auf den Punkt eingestellt werden, an dem der induzierte mittlere effektive Druck einen Maximalwert hat.

Als nächstes wird der Anteil der Berechnung der Erfindung erläutert.

Zunächst soll das Berechnungsverfahren für den induzierten mittleren effektiven Druck erläutert werden. Dieser induzierte mittlere effektive Druck P_i ist ein Wert der Arbeit, die auf einem Kolben durch die Verbrennung während eines Zyklus (zwei Motorumdrehungen) ausgeübt wird, geteilt durch das Hubvolumen, der näherungsweise durch Verwendung der Gleichung P_i = P_i + ΔV·P_n erhalten wird, wobei P_n der Zylinderinnendruck bei jedem Kurbelwinkel ist, erzeugt vom Drucksensor 19, und ΔV ist die Änderung des Hubvolumens durch die Änderung um jeden Einheitswinkel (beispielsweise 2 Grad) des Kurbelwinkels.

Entsprechend werden in der laufenden Berechnung der Zylinderinnendruck P_n und die Änderung des Hubvolumens ΔV multipliziert, das Multiplikationsergebnis wird dem induzierten mittleren effektiven Druck P_i in der vorausgehenden Berechnung (beispielsweise für 2 Grad vor dem Doppelwinkel) hinzugefügt. Der Additionswert wird als laufender induzierter mittlerer effektiver Druck P_i betrachtet. Das Ergebnis der Berechnung gemäß obiger Gleichung während eines Zyklus (2 Motordrehungen) ist der induzierte mittlere effektive Druck P_i.

Als nächstes wird eine Logik erläutert, mittels welcher der Zündzeitpunkt eingestellt wird, bei dem der induzierte mittlere effektive Druck einen Maximalwert hat.

In der folgenden Erläuterung gibt die Bezeichnung "i" die Berechnungsfolge an. Entsprechend stellt "i" den laufenden Verarbeitungswert dar, während die Bezeichnung "i-1" den vorausgehenden Verarbeitungswert angibt.

Zunächst erfolgt die Erläuterung bezüglich des Merkers F1. Wie vorstehend aufgeführt wurde, sollte, damit der induzierte mittlere effektive Druck durch Änderung des Zündzeitpunkts ein Maximumwert wird, der Vorgang der Änderung des Zündzeitpunkts erfaßt werden.

Es wird deshalb ein Merker verwendet, der angibt, wie der vorausgehende Zündzeitpunkt bei jeder Verarbeitung der Ablaufdarstellung nach Fig. 7 gesetzt wird. Dieser Merker ist der Merker F1, der grob entsprechend den drei Zuständen entsprechend der nachfolgenden Tabelle 1 unterteilt ist.

Merker F1
Verarbeitung
S0
Stellt einen Ausgangszustand dar, bei dem die Verarbeitung der Maximierung des induzierten mittleren effektiven Drucks nicht begonnen wird
S10-S1A	Stellt einen Zustand dar, bei welchem der Zündzeitpunkt zur Maximierung des induzierten mittleren effektiven Drucks durch Änderung des Zündzeitpunkts entsprechend Tabelle 2 gesucht wird
S2	Stellt einen Zustand dar, bei dem die Einstellung des Zündzeitpunkts beendet ist, für den der induzierte mittlere effektive Druck ein Maximum wird

Wird gemäß dieser Tabelle 1 der Merker F1 zu S0, so zeigt F1 einen Ausgangszustand, bei dem die Verarbeitung zur Maximierung des induzierten mittleren effektiven Drucks nicht begonnen hat.

Eine Erläuterung erfolgt im einzelnen in der Tabelle 2 für den Fall, daß der Merker F1 für S10 bis S1A steht. Kurz gesagt, zeigt F1 einen Zustand, bei dem der Betrieb den Zündzeitpunkt bestimmt, für den der induzierte mittlere effektive Druck einen Maximalwert hat, indem die Erhöhung oder Verringerung der Änderung ΔP_i des induzierten mittleren effektiven Drucks nach dem Vorverlegen oder Verzögern des Zündzeitpunkts beurteilt wird.

Ist der Merker F1 gleich S2, wie F1 angibt, und in Tabelle 1 beschrieben ist, so ist ein Zustand eines Zündzeitpunkts eingestellt, bei dem der induzierte mittlere effektive Druck maximiert wird.

Auf diese Weise zeigt der Merker F1 jede abgelaufenen Vorgänge zur Bestimmung des Zündzeitpunkts an.

Als nächstes wird der Zustand erläutert, bei dem der Zündzeitpunkt beurteilt wird, der den induzierten mittleren effektiven Druck maximiert und in der Tabelle 2 unterteilt ist.

In der Tabelle 2 ist der Wert des Merkers F1 gesetzt, im Einklang mit dem Fall, bei dem der Verlauf des Zündzeitpunkts und des induzierten mittleren effektiven Drucks nach Fig. 6 vorhanden ist, indem die Richtung der Änderung des Zündzeitpunkts, und der Anstieg und Abfall der Änderung ΔP_i des induzierten mittleren effektiven Drucks als Folge der Änderung beurteilt werden, womit der Verlauf der Beurteilung ausgedrückt wird.

Merker F1
Verarbeitung
S10
GEHE NACH S11, ΔS/A = RE
S11	falls ΔPi ≦ ΔPip, S11 BLEIBT, ΔS/A = RE
	falls ΔPi ANSTEIGT (INC), GEHE NACH S13, ΔS/A = RE
	falls ΔPi ABFÄLLT (DEC), GEHE NACH S12, ΔS/A = ADV
S12	falls ΔPi ≦ ΔPip, GEHE NACH S14, ΔS/A = ADV, BEGINNE DAS ZÄHLEN DER NO. DER VORVERLEGUNG
	falls ΔPi ANSTEIGT, GEHE NACH S15, ΔS/A = ADV
	falls ΔPi ABFÄLLT, GEHE NACH S16, ΔS/A = RE
	(Schwingen um Pi-Scheitelwert)
S13	falls ΔPi ≦ ΔPip, GEHE NACH S17, ΔS/A = RE, BEGINN DES ZÄHLENS DER NO. DER VERZÖGERUNG
	falls ΔPi ANSTEIGT, S13 BLEIBT, ΔS/A = RE
	falls ΔPi ABFÄLLT, GEHE NACH S18, ΔS/A = ADV
	(Schwingen um den Pi-Scheitelwert)
S14	falls ΔPi ≦ ΔPip, S14 BLEIBT, ΔS/A = ADV, BEGINN DES ZÄHLENS DER NO. DER VOREILUNG
	falls ΔPi ANSTEIGT, GEHE NACH S15, ΔS/A = ADV
	falls ΔPi ABFÄLLT, GEHE NACH S19, S/A IST VERZÖGERT UM ((NO. DER VOREILUNG + 1)/2) × ΔS/A
S15	falls ΔPi ≦ ΔPip, GEHE NACH S14, ΔS/A = ADV, BEGINN DES ZÄHLENS DER NUMMER DER VOREILUNG
	falls ΔPi ANSTEIGT, S15 BLEIBT, ΔS/A = ADV
	falls ΔPi ABFÄLLT, GEHE NACH S16, ΔS/A = RE
	(Schwingen um den Pi-Scheitelwert)
S16	falls ΔPi ≦ ΔPip, GEHE NACH S19, ΔS/A BLEIBT
	falls ΔPi ANSTEIGT, GEHE NACH S13, ΔS/A = RE
	falls ΔPi ABFÄLLT, GEHE NACH S18, S/A WIRD VORVERLEGT UM DAS VORAUSGEHENDE ΔS/A × 1/2, falls jedoch ΔS/A KLEINER ALS ΔS/Amin ist, GEHE NACH S19.
S17	falls ΔPi ≦ ΔPip, S17 BLEIBT, ΔS/A = RE, BEGINN DES ZÄHLENS DER NO. DER VERZÖGERUNG
	falls ΔPi ANSTEIGT, GEHE NACH S13, ΔS/A = RE
	falls ΔPi ABFÄLLT, GEHE NACH S19, ΔS/A WIRD VORVERLEGT UM ((NO. DER VERZÖGERUNG + 1)/2) × ΔS/A
S18	falls ΔPi ≦ ΔPip, GEHE NACH S19, ΔS/A BLEIBT
	falls ΔPi ANSTEIGT, GEHE NACH S15, ΔS/A = ADV
	falls ΔPi ABFÄLLT, GEHE NACH S16, S/A WIRD VERZÖGERT UM DAS VORAUSGEHENDE ΔS/A × 1/2, falls jedoch ΔS/A KLEINER ALS ΔS/Amin IST, GEHE NACH S19
S19	SPEICHERE Pi-WERT, GEHE NACH S1A, ΔS/A BLEIBT
S1A	falls ΔPi ≦ ΔPip, GEHE NACH S2, ΔS/A BLEIBT
	falls ΔPi ANSTEIGT oder ΔPi ABFÄLLT, GEHE NACH S0, ΔS/A BLEIBT

Die Fälle für jeweilige Werte des Merkers F1 nach Tabelle 2 werden erläutert. Anschließend werden die Merker S10 bis S1A lediglich als S10 bis S1A beschrieben. Das Kriterium basiert, wie vorstehend erwähnt wurde, auf der Grundlage des Falls der Fig. 6. Zunächst ist es beim Zündzeitpunkt S/A (der anschließend einfach als S/A bezeichnet wird) unbestimmt, in welchem Zustand der induzierte mittlere effektive Druck P_i ist, der vom Laufzustand des Motors abhängt, im Vergleich zum Zündzeitpunkt für den eingangs gesetzten Wert S/A₀. Dieser eingangs gesetzte Wert S/A₀ wird bei einem verspäteten Zündzeitpunkt gesetzt, der in einem Bereich ohne Klopfen für alle Laufzustände des Motors liegt.

Dies wird durch Fig. 6 erläutert. Es ist unbestimmt, ob ein eingangs gesetzter Zündzeitpunkt auf der Seite von (1) oder auf der Seite von (8) liegt, da der Scheitelwert des induzierten mittleren effektiven Drucks P_i sich zur Seite der Vorverlegung oder der Verspätung hin bewegt, abhängig vom Laufzustand des Motors. Entsprechend wird der induzierte mittlere effektive Druck P_i(i) gemessen, der die Norm des Zustand des Merkers F1 = S0 ist (das heißt des Zustands, bei dem der Zündzeitpunkt und der induzierte mittlere effektive Druck nicht bestimmt sind).

Dies ist der Zustand des Merkers F1 = S10·S/A wird auf einen verspäteten Kurbelwinkel mittels einer vorgegebenen Zündzeitpunktänderungsgröße ΔS/A (anschließend einfach ΔS/A) korrigiert.

Das heißt, S/A_(i) = S/A_(i-1) + ΔS/A (anschließend wird der Ausdruck ΔS/A = RE für die Verspätung des Kurbelwinkels für obigen Vorgang verwendet. S/A_(i) ist der laufende Wert von S/A, und S/A_(i-1) ist der vorausgehende Wert von S/A). Und Merker F1 wird auf S11 gesetzt.

Als nächstes wird die Verarbeitung für den Fall erläutert, daß F1 nicht gleich S10 ist. Wie in Tabelle 2 angegeben, wird für den Fall, daß Merker F1 nicht gleich S10 ist, S/A_(i-1) gespeichert. Der Wert von Merker F1 wird durch die vorausgehende Entscheidung bestimmt.

Wie in der Ablaufdarstellung der Fig. 7 angegeben ist, erfolgt ein Vergleich zwischen dem Unterschied des induzierten mittleren effektiven Drucks ΔP_i (anschließend einfach als ΔP_i angegeben), der gegeben ist durch den Wert des laufenden induzierten mittleren effektiven Drucks P_i minus des vorausgehenden induzierten mittleren effektiven Drucks P_(i-1) und der erwähnten toten Zone |ΔP_ip| (anschließend einfach als |ΔP_ip| bezeichnet). Für ΔP₁ < 0 und ΔP_i < |ΔP_ip|, wird ΔP_i als ansteigend beurteilt oder ΔP₁ INC. Für P_i < 0 und |ΔP_i| < |ΔP_ip| wird ΔP₁ als abfallend beurteilt oder ΔP_i DEC.

Abhängig vom Ergebnis der Entscheidung wird S/A korrigiert. Es wird der Fall des Merkers F1 = S11 erläutert. Wie in Tabelle 2 beschrieben ist, wird für |ΔP_i| ≦ |ΔP_ip|, ΔS/A gleich ΔS/A = RE, und der Merker F1 bleibt als S12 oder S12 bleibt.

Steigt ΔP_i an, so soll ΔS/A verzögert werden, oder ΔS/A = RE und der Merker F1 wird als S13 gesetzt, oder GEHE NACH S13.

Fällt ΔP_i, so wird S/A um ΔS/A auf die Voreilungsseite hin korrigiert. Dieser Vorgang ist S/A_(i) = S/A_(i-1) - ΔS/A (anschließend wird dieser Vorgang durch den Ausdruck ΔS/A vorverlegt, oder ΔS/A = ADV angegeben).

Ist der Merker F1 = S12, und für |ΔP_i| ≦ |ΔP_ip| wird ΔS/A vorverlegt, oder ΔS/A = ADV, und der Merker F1 wird als S14 gesetzt, oder GEHE NACH S14.

Dieser Fall, wie in der erwähnten Fig. 6 gezeigt wird, entspricht dem Zustand, bei dem |ΔP_i| kleiner als |ΔP_ip| ist, als der gesetzte Zündzeitpunkt, und gibt an, daß der induzierte mittlere effektive Druck im Bereich seines Maximums liegt.

Dies entspricht gerade dein Fall eines Zündzeitpunkts (2) nach Fig. 6. Ausgehend von diesem Punkt beginnt die Zählung der Anzahl von Malen für ΔS/A zur Vorverlegung, oder ΔS/A = ADV.

Der Zählwert ist als C_AD(i) angegeben. Zunächst wird C_AD auf 1 gesetzt.

Steigt ΔP_i an, oder ΔP_i INC, so wird ΔS/A vorverlegt, oder ΔS/A = ADV, und der Merker F1 wird als S15 gesetzt, oder GEHE NACH S15.

Fällt ΔP_i ab, oder ΔP_i = DEC, so ist ΔS/A verspätet, oder ΔS/A = RE, und der Merker F1 wird als S16 gesetzt, oder GEHE NACH S16.

Als nächstes erfolgt eine Erläuterung für den Fall, bei dem der Merker F1 = S13.

Für |ΔP_i| ≦ |ΔP_ip|, ist ΔS/A verspätet, oder ΔS/A = RE, und der Merker F1 wird als S17 gesetzt, oder GEHE NACH S17.

Dieser Fall entspricht einem Zustand, bei dem ΔP_i kleiner als |ΔP_ip| ist, wie beispielsweise für den eingestellten Zündzeitpunkt gemäß Fig. 6, und der induzierte mittlere effektive Druck liegt im Bereich seines Maximalwerts. Dieser Fall entspricht dem Zündzeitpunkt (7) der Fig. 6.

In diesem Falle wird ΔS/A als verspätet gesetzt, und es muß eine Entscheidung, gemacht werden, ob der laufende induzierte mittlere effektive Druck einen Maximalwert hat.

Ausgehend von diesem Zustand beginnt die Zählung bezüglich der Anzahl von Malen von ΔS/A = RE. Der Zählwert wird als C_RE(i) angegeben. Zunächst wird C_RE als 1 gesetzt.

Steigt ΔP_i an oder ΔP_i INC, so wird ΔS/A als verspätet bemessen, oder ΔS/A = RE, und der Merker F1 bleibt als S13, oder S13 BLEIBT.

Fällt ΔP_i ab, wird ΔS/A vorverlegend gemacht oder S/A = ADV, und der Merker F1 wird als S18 gesetzt, oder GEHE NACH S18.

Als nächstes erfolgt eine Erläuterung für den Fall des Merkers F1 = S14. Wie in der Tabelle 2 beschrieben ist, wird für |ΔP_i| ≦ |ΔP_ipp|, ΔS/A vorverlegend gemacht, oder ΔS/A = ADV, der Merker F1 BLEIBT als S14 oder S14 BLEIBT, und die Anzahl der Male der Vorverlegung wird zu C_AD(i) = C_AD(i-1) + 1.

Steigt ΔP_i an oder ΔP_i INC, so wird ΔS/A vorverlegend gemacht, oder ΔS/A = ADV, und der Merker F1 wird als S15 gesetzt oder GEHE NACH S15.

Fällt ΔP_i ab, so geht der induzierte mittlere effektive Druck P_i gemäß Fig. 6 durch den Bereich seines Maximalwerts.

Entsprechend wird die Anzahl von Malen für eine Vorverlegung von C_AD(i) gesetzt als C_AD(i) = C_AD(i-1) + 1, S/A wird um (ΔS/A × C_AD(i) × 1/2) verspätet.

Das heißt, S/A_(i) wird zu S/A_(i) = S/A_(i) + (ΔS/A × C_AD(i) × 1/2). Der Merker F1 wird als S19 gesetzt, oder GEHE NACH S19.

Als nächstes erfolgt eine Erläuterung für den Fall des Merkers F1 = S15. Wie in der Tabelle 2 beschrieben wird, wenn |ΔP_i| ≦ |ΔP_ip| gilt, erfolgt ΔS/A als Vorverlegung, oder ΔS/A = ADV, der Merker F1 wird als S14 gesetzt, oder GEHE NACH S14. Die Anzahl von Malen für Vorverlegung C_AD(i) wird gesetzt als C_AD(i) = 1.

Steigt ΔP_i an oder ΔP_i INC, erfolgt ΔS/A als Vorverlegung oder ΔS/A = ADV, und der Merker F1 bleibt als S15, oder S15 BLEIBT.

Fällt ΔP_i ab, so erfolgt ΔS/A als Verspätung, oder ΔS/A = RE, und der Merker F1 wird als S16 gesetzt, oder GEHE NACH S16.

Als nächstes erfolgt eine Erläuterung für den Fall eines Merkers F1 = S16. Fällt ΔP_i ab oder ΔP_i DEC, so fällt es ständig ab, ungeachtet davon, ob S/A durch ΔS/A verspätet oder vorverlegt wird.

In diesem Fall springt der Zündzeitpunkt durch Änderung desselben um ΔS/A über den Bereich, in dem der induzierte mittlere effektive Druck gemäß Fig. 6 maximiert ist.

In diesem Fall kann der Bereich, in dem der induzierte mittlere effektive Druck den Maximalwert hat, niemals erfaßt werden.

Entsprechend sollte S/A abwechselnd und wiederholt auf die Seite der Vorverlegung oder die Seite der Verspätung gesetzt werden, indem ΔS/A halbiert wird.

Auf diese Weise erreicht der Wert von ΔS/A schließlich nahezu Null. Der Wert von S/A_(i), der mittels dieses Verfahrens bestimmt wird, wird als der Zündzeitpunkt betrachtet, bei dem der induzierte mittlere effektive Druck einen Maximalwert hat.

Im Falle des Merkers F1 = S16 und des Merkers F1 = S18 wird die Richtung einer Änderung des Zündzeitpunkts abwechselnd zwischen Vorverlegung und Verspätung geändert, und wie vorstehend gezeigt wurde, wird im Falle einer Verringerung von ΔP_i die Größe von ΔS/A aufeinanderfolgend klein gemacht.

Entsprechend gilt: ΔS/A_(i) = ΔS/A_(i-1) × 1/2. Wird ΔS/A_(i) kleiner als ein vorbestimmter Wert von ΔS/A_min, so wird der Wert von ΔS/A nahezu als Null betrachtet. In diesem Falle wird der Merker F1 als S19 gesetzt, oder GEHE NACH S19, und S/A_(i) = S/A_i-1 - ΔS/A_(i).

Ist ΔS/A_(i) größer als ΔS/A_min, so wird der Merker F1 als S18 gesetzt, oder GEHE NACH S18. Der gesetzte Wert des Zündzeitpunkts ist S/A_(i) = S/A_(i-1) - ΔS/A_(i).

Gilt ferner |ΔP_i| ≦ |ΔP_ip|, so wird der Zündzeitpunkt bestimmt als S/A_(i) = S/A_(i-1), und der Merker F1 wird als S19 gesetzt, oder GEHE NACH S19.

Steigt ΔP_i an, oder ΔP_i INC, so erfolgt ΔS/A als Verspätung, oder ΔS/A = RE, und der Merker F1 wird als S13 gesetzt, oder GEHE NACH S13.

Als nächstes erfolgt eine Erläuterung für den Fall, bei dem der Merker F1 = S17. Ist gemäß der Tabelle 2 |ΔP_i| ≦ |ΔP_ip|, so erfolgt ΔS/A als Verspätung, oder ΔS/A = RE, der Merker F1 bleibt als S17, oder S17 BLEIBT, und C_RE(i) =C_RE(i-1) + 1.

Steigt ΔP_i an, oder ΔP_i INC, so erfolgt ΔS/A als Verspätung, oder ΔS/A = RE, und der Merker F1 wird gesetzt als S13, oder GEHE NACH S13.

Fällt ΔP_i ab, oder ΔP_i DEC, so geht S/A durch den Bereich, in dem der induzierte mittlere effektive Druck P_i einen Maximalwert hat, wie in Fig. 7 gezeigt ist.

Entsprechend wird die Anzahl der Male zur Verzögerung des Zündzeitpunkts als C_RE(i) = C_RE(i-1) + 1 bestimmt, und S/A wird vorverlegt um (ΔS/A × C_RE(i) × 1/2).

Entsprechend wird der Zündzeitpunkt bestimmt als S/A(_i) S/A_(i-1) - (ΔS/A × C_RE(i) × 1/2), und Merker F1 wird gesetzt als S19, oder GEHE NACH S19.

Als nächstes erfolgt eine Erläuterung für den Fall des Merkers F1 = S18.

Wie in der Tabelle 2 beschrieben wird, ist bei einem Abfall von ΔP_i dieser Fall weitgehend ähnlich dem Fall des Merkers F1 = S16. Im Falle des Merkers F1 = S16 ist die Richtung des Betriebs der vorausgehenden Zündpunktsteuerung auf der Seite der Verspätung, während in dem Fall, in dem der Merker F1 = S18 vorliegt, die Richtung des Betriebs der vorausgehenden Zündzeitpunktsteuerung auf der Seite der Vorverlegung ist.

Fällt daher ΔP_i ab, oder ΔP_i DEC, so wird ΔS/A_(i) bestimmt zu ΔS/A_(i) = ΔS/A_(i-1) × 1/2, und ist ΔS/A(_i) kleiner als ΔS/A_min, so wird S/A(_i) bestimmt zu S/A(_i) = S/A_(i-1) + ΔS/A_(i), und der Merker F1 wird auf S19 gesetzt, oder gehe nach S19.

Ist ΔS/A_(i) größer als der vorgegebene Wert von ΔS/A_min, so wird S/A_(i) bestimmt als S/A_(i) = S/A_(i-1) als ΔS/A, und der Merker F1 wird als S16 gesetzt, oder GEHE NACH S16.

Gilt |ΔP_i| ≦ |ΔP_ip|, wird S/A_i bestimmt als S/A_(i) = S/A_(i-1), und der Merker F1 wird gesetzt als S19, oder GEHE NACH S19.

Steigt ΔP_i an, oder ΔP_i INC, erfolgt ΔS/A als Vorverlegung, oder ΔS/A = ADV, und der Merker F1 wird auf S15 gesetzt, oder GEHE NACH S15.

Mittels Ausführung der vorstehenden Vorgänge wird der Merker F1 schließlich als S19 gesetzt. Ist der Merker F1 = S19, so wird der induzierte mittlere effektive Druck bei der vorausgehenden Einstellung des Zündzeitpunkts als Maximalwert beurteilt.

Entsprechend wird der Zündzeitpunkt in diesem Fall mit seinem gleichen Wert gesetzt, und es erfolgt eine Prüfung, ob |ΔP_i| im Bereich von |ΔP_ip| liegt.

Ungeachtet einer Änderung von ΔP_i, d. h. wenn der Merker F1 = S19, wird S/A_(i) bestimmt als S/A_(i) = S/A_(i-1), und der Merker F1 wird gesetzt als S1A.

Als nächstes erfolgt eine Erläuterung für den Fall des Merkers F1 = S1A. In diesem Falle, wenn der Zündzeitpunkt gesetzt wird, bei dem der induzierte mittlere effektive Druck maximiert wird, beim Merker F1 = S19, und wenn |P₁| kleiner ist als |ΔP_ip| d. h. der Absolutwert von ΔP_i kleiner ist als die Schwankungsbreite eines vorgegebenen induzierten mittleren effektiven Drucks, erfolgt die Entscheidung, daß der induzierte mittlere effektive Druck P_i bei dem gesetzten Wert des Zündzeitpunkts maximiert ist.

Steigt ΔP_i an oder fällt es ab, ΔS/A bleibt gleich, und der Merker F1 wird als S0 gesetzt.

Als nächstes wird die Logik zur Erzielung des Zündzeitpunkts, bei dem der induzierte mittlere effektive Druck P_i maximiert wird, unter Bezugnahme auf die Ablaufdarstellung der Fig. 7 erläutert. Die Verarbeitung gemäß der Ablaufdarstellung nach Fig. 7 wird, wie bereits erwähnt, durchgeführt nach den Berechnungen für 720° Kurbelwinkel bis die Programmunterbrechungsverarbeitung er folgt ist, die bei jedem vorgegebenen Kurbelwinkel erzeugt wird, und der Wert von P_i wird erneuert. In der Fig. 7 zeigen 101, 102, 103 etc. die Verarbeitungsstufen.

In der Stufe 101 werden als Zustandsmengen zur Beurteilung des Laufzustands des Motors die aus dem Signal X3 des Kurbelwinkelsensors 16 erhaltene Drehzahl N_(i) des Motors und die aus dem Signal X1 des Luftströmungsmessers 9 erhaltene Ansaugluftmenge Q_(i) von der Steuereinrichtung gelesen. Ferner wird der induzierte mittlere effektive Druck P_i(i) an der Steuereinrichtung gelesen, der bei der vorstehend aufgeführten Unterbrechung aus dem Zylinderinnendrucksignal X4 des Drucksensors 19 und dem Signal X3 des Kurbelwinkelsensors 16 erhalten wird.

Als nächstes wird in der Stufe 102 der vorstehend erwähnte Wert des Merkers F1 überprüft. Gilt Merker F1 = S0 (Ausgangszustand), so geht der Betrieb zur Stufe 106. Ist der Merker F1 NICHT GLEICH S0, so geht der Betrieb zur Stufe 103. In der Stufe 103 erfolgt eine Überprüfung, ob die Umdrehungszahl N_(i) des Motors die gleiche ist als die Umdrehungszahl N_s des Motors, die den Wert bei der vorausgehenden Verarbeitung darstellt, und ob die Luftansaugmenge Q_(i) die gleiche ist wie die vorausgehende Ansaugluftmenge Q_s. In diesem Fall, obgleich nicht in der Ablaufdarstellung dargestellt, kann die Entscheidung, ob N_s = N_(i) und Q_s = Q_(i) ,gilt, mit einer gewissen Breite einer toten Zone durchgeführt werden. Beispielsweise sei angenommen, daß |ΔN|; die Breite der toten Zone ist, und folgende Gleichung gilt: N_s = N_(i).

|(N_s - N_(i))| ≦ |ΔN|.

Wie vorausgehend im Falle von Q_s = Q_(i), wird durch Verwendung einer toten Zone von |ΔQ_s|, wenn folgende Gleichung Q_s = S_(i) gilt:

|(Q_s - Q_(i)| ≦ |ΔQ_s|.

Erfolgt in der Stufe 103 eine Entscheidung, daß N_s = N_(i) ODER = Q_s = Q_(i) nicht gilt, so läuft der Motor nicht in einem stabilen Zustand, und der Betrieb geht zur Stufe 104. Wird der Motor als in einem stabilen Zustand laufend beurteilt, und gilt N_s = N_(i) und = Q_s = Q_(i), so geht der Betrieb zur Stufe 109.

In der Stufe 109 wird die Durchschnittsbildung des Werts von P_i durchgeführt, unter Verwendung des zu diesem Zeitpunkt gemessenen Werts von P_i. Die Durchschnittswertbildung des induzierten mittleren effektiven Drucks erfolgt um eine Schwankung des gemessenen Werts zu absorbieren, die wie vorausgehend erwähnt wurde, auf einer zyklusabhängigen Änderung der Verbrennung des Motors beruht.

Obgleich in der Ablaufdarstellung nicht angegeben, wird das Verfahren zur Durchschnittsverarbeitung des induzierten mittleren effektiven Drucks P_i wie folgt durchgeführt. (Die Summierung des induzierten mittleren effektiven Drucks P_i, der bis zum vorausgehenden Zeitpunkt gemessen wurde, liefert SP_i). SP1_i(i) wird erhalten als SP_i(i) = SP_i(i-1) + P_i(i), d. h. die Summenbildung SP_i(i-1) bis zum gemessenen Wert von P_i. In diesem Ausdruck bezeichnet _(i) einen laufend gemessenen Wert und den Verarbeitungswert, _(i-1) bezeichnet den vorausgehend gemessenen Wert oder den vorausgehenden Verarbeitungswert. Nach Beendigung der Verarbeitung wird der Zähler für die Durchschnittsbestimmungsanzahl C_pi (anschließend C_pi) inkrementiert. Für C_pi = NC_pi (ein vorgegebener Wert) ist die Durchschnittswertbildung beendet, und C_pi = 0. Für C_pi ≠ NC_pi ist die Durchschnittswertbildung nicht beendet. Dieses NC_pi ist eine Anzahl für die Durchschnittswertbildung, die wie vorstehend aufgeführt wurde, die Schwankung des Werts P_i absorbieren kann. Für C_pi = NC_pi wird der gemittelte induzierte mittlere effektive Druck P_iAVE entsprechend der folgenden Gleichung berechnet:

P_iAVE = SP_i(i;NCpi)/NC_pi.

Mittels des vorausgehend aufgeführten Verfahrens wird die Durchschnittsverarbeitung des induzierten mittleren effektiven Drucks vorgenommen.

Als nächstes geht der Betrieb zur Stufe 105. In der Stufe 105 gilt wie vorstehend erwähnt, wenn die Durchschnittsverarbeitung beendet ist, C_pi = 0. Es erfolgt eine Entscheidung, ob die Durchschnittsverarbeitung beendet ist im Einklang mit dem Wert von C_pi. Erfolgt eine Entscheidung, wonach die Durchschnittswertverarbeitung beendet ist, so geht der Betrieb zur Stufe 108. Erfolgt eine Entscheidung, wonach die Durchschnittswertverarbeitung nicht beendet ist, so geht der Betrieb zur Stufe 117.

In der Stufe 108 erfolgt mittels der nachfolgenden Gleichung eine Berechnung bezüglich des Unterschieds zwischen dem vorausgehend gemessenen durchschnittlichen induzierten mittleren effektiven Druck P_iAVE(i-1) und dem laufenden P_iAVE(i), der der Unterschied ΔP_i des induzierten mittleren effektiven Drucks ist.

ΔP_i = P_iAVE(i) - P_iAVE(i-1).

Der vorausgehende Wert P_iAVE(i-1) wird auf den laufenden Wert P_iAVE(i) erneuert. Für den Merker F1 = S10 ist der Wert entsprechend dem vorausgehenden P_iAVE(i-1) nicht vorhanden, weil für den Merker F1 = S10 der Wert von P_i gemessen werden soll und anschließend P_iAVE(i) zum ersten Mal berechnet werden soll. Entsprechend wird für den Merker F1 = S10 in der vorstehenden Berechnungsgleichung für ΔP_i eine Berechnung durchgeführt, bei welcher ein vorgegebener Wert für P_iAVE(i-1) verwendet wird, oder ΔP_i wird nicht berechnet, weil bei der nachfolgenden Verarbeitung für den Merker F1 = S10 der Wert von ΔP_i für die Verarbeitung nicht verwendet wird. Nachdem der Wert von ΔP_i und der Wert von P_iAVE erneuert sind, geht der Betrieb zur Stufe 111.

In der Stufe 111 wird eine in Fig. 8 angegebene Verarbeitung durchgeführt. Es erfolgt eine Verarbeitung, bei der der Maximalwert P_imax des Werts von P_i in der klopffreien Zeit und eine S/A-Regelgröße entsprechend dem Maximalwert gespeichert werden. Nach der Verarbeitung geht der Betrieb zur nächsten Stufe 115.

In der Stufe 115 wird der Merker F1 überprüft. Für den Merker F1 = S2 wird der Zündzeitpunkt auf einen Wert gesetzt, bei dem der induzierte mittlere effektive Druck maximiert wird, und der Betrieb geht zur Stufe 118. Ist NICHT F1 = S2, so ist F1 gleich S10 bis S1A, und der Betrieb geht zur Stufe 116, um eine Verarbeitung durchzuführen, um den Zündzeitpunkt zu bestimmen, bei dem der induzierte mittlere effektive Druck maximiert wird.

In Stufe 116 erfolgt eine Verarbeitung entsprechend dem Merker F1 und dem Inhalt des Merkers F1. Diese Verarbeitung ist zur Bestimmung des Zündzeitpunkts, bei dem der induzierte mittlere effektive Druck maximiert wird, wie durch die Tabellen 1 und 2 erläutert wird. Anschließend ist in der Stufe 116 die Verarbeitung entsprechend dem Inhalt des Merkers F1 beendet, und der Betrieb geht zur Stufe 117.

In der Stufe 117 erfolgt die Verarbeitung gemäß Fig. 9. In einer klopffreien Zeit wird das in der Stufe 116 bestimmte S/A oder das vorausgehend gesetzte S/A oder das initialisierte S/A = S/A₀ verwendet. In einer Zeit mit Klopfen wird S/A durch ein in der Stufe 111 gespeichertes S/A ersetzt, und die Regelung erfolgt mittels des gewünschten Zündzeitpunkts S/A. Darauf ist die laufende Verarbeitung beendet.

In der Stufe 104 wird der Zündzeitpunkt S/A initialisiert. Das heißt, S/A = S/A₀, und der Betrieb geht zur Stufe 106.

Die Stufe 106 ist für den Fall, daß der Laufzustand des Motors geändert wird, oder für einen Ausgangszustand. Die Umdrehungszahl N_s des Motors, die den Normwert zur Bestimmung eines stabilen Zustand darstellt, und die Ansaugluftmenge Q_s, die ebenfalls den Normwert zur Bestimmung des stabilen Zustands darstellt, werden rückgesetzt. Die Durchschnittsverarbeitung des Werts P_i wird begonnen. Zur Initialisierung der Durchschnittswertverarbeitung des Werts von P_i gilt SP_i = 0. Der Merker F1 wird gesetzt als F1 = S10, und der Betrieb geht zur Stufe 117.

In der Stufe 118 wird, nachdem eine Einstellung des Zündzeitpunkts erfolgte, bei dem P_i mittels der Berechnung S10 bis S1A maximiert wird, eine Prüfung durchgeführt, um zu erfassen, daß der gesetzte Zündzeitpunkt aus irgendeinem Grund vom gesetzten Wert abweicht. In der Stufe 118 erfolgt eine Entscheidung, ob |ΔP_i| ≦ |ΔP_ip| gilt, und wenn obige Gleichung gilt, geht der Betrieb weiter zur Stufe 117.

In der Stufe 120 wird der Merker F1 als S0 gesetzt, und der Betrieb geht zur Stufe 117. Die Stufe 120 ist für einen Fall, bei dem, nachdem der Konvergenzzustand S2 erhalten wurde, und selbst am gleichen Punkt der Zündpunktregelung, der Wert von P_i aus irgendeinem Grund beträchtlich schwankt. In diesem Falle wird der Zündzeitpunkt auf einen Wert rückgesetzt, bei dem der induzierte mittlere effektive Druck P_i maximiert wird. In diesem Falle wird S/A nicht initialisiert, und es werden die vorausgehend gesetzten Werte verwendet.

Wie vorstehend aufgeführt wurde, wird eine Logik erläutert, um den Zündzeitpunkt zu bestimmen, bei dem der Wert von P_i maximiert wird. Obgleich in der Ablaufdarstellung nach Fig. 7 nicht erläutert, wenn die Verarbeitung zur Bestimmung des Zündzeitpunkts, für den der Wert von P_i maximiert wird, gemäß der Ablaufdarstellung nach Fig. 7 nicht erfolgt, S/A als S/A = S/A₀ initialisiert.

Eine detaillierte Erläuterung wird bezüglich der Stufen 111 und 117 nach Fig. 7 unter Verwendung der Ablaufdarstellungen nach Fig. 8 und 9 gegeben.

Zunächst wird unter Bezugnahme auf die Ablaufdarstellung der Fig. 8 die Verarbeitung gemäß Stufe 111 erklärt. In der Stufe 111a erfolgt, wie vorausgehend erwähnt, eine Entscheidung, ob der Klopfen-Merker FnK gesetzt ist, der mittels eines nicht dargestellten Unterbrechungsverarbeitungsprogramms gesetzt oder rückgesetzt wird, oder ob ein Klopfen erzeugt wird. Wird ein Klopfen erzeugt, so springt der Betrieb zur Stufe 115. Wird kein Klopfen erzeugt, so geht die Verarbeitung zur Stufe 111b.

In der Stufe 111b wird der laufende Wert von P_i mit dem Maximalwert von P_i, P_imax verglichen, der in der Regelgröße-Speichereinrichtung 32 gemäß Fig. 5 gespeichert ist. Ist der laufende Wert von P_i kleiner als P_imax, so springt der Betrieb zur Stufe 115. Ist der laufende Wert von P_i größer als P_imax, so geht der Betrieb zur Stufe 111c, und die Regelgröße S/A, die dem laufenden Wert von P_i entspricht, wird in der Regelgröße-Speichereinrichtung 33 gespeichert.

In der Stufe 111d wird der laufende Wert von P_i in der Regelgröße-Speichereinrichtung 33 als der Maximalwert von P_i, P_imax für die Erneuerung des Werts von P_imax gespeichert und der Betrieb geht zur nächsten Stufe 115.

Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die Ablaufdarstellung nach Fig. 9 die Verarbeitung in der Stufe 117 erklärt. Zunächst erfolgt in der Stufe 117a eine Entscheidung darüber, ob der Klopfen-Merker FnK gesetzt ist oder ob ein Klopfen erzeugt wird.

Wird kein Klopfen erzeugt, so springt der Betrieb zur Stufe 117d. Wird ein Klopfen erzeugt, so geht der Betrieb zur Stufe 117b, und der Merker F1 wird als S0 gesetzt.

In der Stufe 117c wird die in der Regelgröße- Speichereinrichtung 33 gespeicherte Regelgröße ausgelesen und durch die laufende Regelgröße S/A ersetzt, und der Betrieb geht zur nächsten Stufe 117d.

In der Stufe 117d wird die Regelgröße S/A, die durch die Erzeugung eines Klopfens ersetzt wird, oder die durch die fehlende Erzeugung eines Klopfens nicht ersetzt wird, gesetzt und der Betrieb ist beendet.

Fig. 10 zeigt die Beziehung zwischen S/A und P_i und dem Bereich, in dem das Klopfen erzeugt wird. S/A des Motors sollte durch den Motorzustand derart bestimmt werden, daß der Motor in einem optimalen Zustand betrieben wird. Die Kurve in Fig. 10 zeigt eine Kennlinie von P_i entsprechend S/A vor dem oberen Totpunkt bei der Verdichtung. Im allgemeinen steigt P_i an, wenn S/A vorverlegt wird. Wird S/A weiter vorverlegt, so fällt P_i ab. Am Punkt A wird die Ausgangsleistung des Motors maximiert. Jedoch kann bei einem bestimmten Laufzustand des Motors der Punkt A in dem Bereich liegen, in dem ein Klopfen erzeugt wird. In diesem Falle wird bei einer Vorverlegung von S/A aus dem eingangs gesetzten Wert von S/A₀ in dem Bereich, in dem kein Klopfen erzeugt wird, um Inkremente von ΔS/A schließlich ein Klopfen erzeugt, was zu einer Schwierigkeit beim Motorlauf führt. Deshalb wird S/A an einer Stelle B, die dem laufenden Maximalwert von P_i außerhalb des Bereichs für Klopfen entspricht, der durch Schraffieren angegeben ist, als die Regelgröße von S/A gespeichert, und die Zündung erfolgt durch die Regelgröße S/A am Punkt B.

Bei der vorstehenden Ausführungsform wird der eingangs gesetzte Wert des Zündzeitpunkts als ein Wert entsprechend einem Laufzustand des Motors in dem Bereich erhalten, in dem kein Klopfen erzeugt wird, und der in eine Datentabelle entsprechend dem Laufzustand des Motors umgewandelt werden kann, mittels welcher S/A durch Aufsuchen der Tabelle gesetzt werden kann.

Wie vorausgehend aufgeführt wurde, wird erfindungsgemäß ein Zylinderinnendruck erfaßt, aus dem ein induzierter mittlerer effektiver Druck erhalten wird. Der Zündzeitpunkt wird mittels einer Rückkopplungsregelung geregelt, so daß der Mittelwert des induzierten mittleren effektiven Drucks, der unmittelbar die Ausgangsleistung des Motors angibt, maximiert wird. Das Klopfen wird mittels des Zylinderinnendrucks erfaßt. Die Zündzeitpunkt- Regelgröße für eine klopffreie Zeit, die den Durchschnittswert des induzierten mittleren effektiven Drucks maximiert, wird gespeichert. Wird ein Klopfen erzeugt, so wird der Zündzeitpunkt auf den gespeicherten Wert gesetzt. Daher kann der Motor bei einem optimalen Zündzeitpunkt betrieben werden, ungeachtet einer Änderung von Maschinenteilen oder ihrer zeitweisen Veränderung oder einem Wechsel der Umgebungsbedingungen, was die Ausgangsleistung des Motors verbessert. Ferner wird selbst, wenn ein Klopfen erzeugt wird, dieses geregelt, und die Motorleistung wird auf den Maximalwert geregelt.

Claims (1)

1. Einrichtung zum Einstellen des Zündzeitpunkts eines Verbrennungsmotors (E), umfassend:

   • a) eine Vorrichtung (19, 26) zum Erfassen des Druckes (P_n) in einem Zylinder (12) des Motors (E);
   • b) eine Vorrichtung (31) zum Erfassen des Klopfpegels in dem Motor (E) in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal der Vorrichtung (19, 26) zum Erfassen des Druckes (P_n);
   • c) eine Vorrichtung (9, 24) zum Erfassen der Last des Motors (E);
   • d) eine Vorrichtung (27) zum Bestimmen der Drehzahl (N_i) des Motors (E); und
   • e) eine Vorrichtung (30) zum Beurteilen des Lastzustands des Motors (E) aus einem Ausgangssignal der Vorrichtung (24) zum Erfassen der Last des Motors (E) und einem Ausgangssignal aus der Vorrichtung (27) zum Erfassen der Drehzahl (N_i);
     gekennzeichnet durch:
   • f) eine Vorrichtung (16, 25) zum Erfassen des Kurbelwellenwinkels zu gegebenen Winkelinkrementen;
   • g) eine Berechnungsvorrichtung (28) zum Berechnen des induzierten mittleren effektiven Druckes (P_i) aus dem Ausgangssignal der Vorrichtung (26) zum Erfassen des Druckes (P_n) und der Vorrichtung (25) zum Erfassen des Kurbelwellenwinkels auf Grundlage des jeweiligen Hubvolumens (AV) verursacht durch eine Änderung des Kurbelwinkels um ein vorgegebenes Winkelinkrement und dem dabei erfaßten Druck (P_n);
   • h) eine Vorrichtung (29) zum Bilden eines Durchschnittswertes (P_iAVE) eines Ausgangssignals der Berechnungsvorrichtung (28);
   • i) eine Regeleinrichtung (32) zur Einstellung eines Zündzeitpunktes, so daß ein Durchschnittswert (P_iAVE) des induzierten mittleren effektiven Druckes (P_i) in einem vorgegebenen Lastzustand des Motors (E) maximiert wird, der von der Vorrichtung (30) zur Beurteilung des Lastzustandes bestimmt wird; und
   • j) eine Regelgrößen-Speichereinrichtung (33), die eine Zündzeitpunktregelgröße (S/A; S/A₀) speichert, wenn ein Klopfen des Motors (E) nicht auftritt, und die den von der Regeleinrichtung (32) zur Einstellung des Zündzeitpunktes ausgegebenen Durchschnittswert (P_iAVE) des induzierten mittleren effektiven Druckes (P_i) maximiert;
   • k) wobei die Regeleinrichtung (32) zur Einstellung des Zündzeitpunktes den Zündzeitpunkt in einem Bereich eingestellt, in dem kein Klopfen auftritt, auf der Grundlage eines gespeicherten Wertes der Regelgrößen-Speichereinrichtung (33), wenn die Vorrichtung (31) zum Erfassen des Klopfpegels ein Klopfen feststellt (117a, 111a).