DE2303182A1 - Einrichtung zum steuern einer verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Einrichtung zum steuern einer verbrennungskraftmaschine

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DE2303182A1
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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Description

Einrichtung zum Steuern einer Verbrennungskraftmaschine
Die Erfindung "betrifft eine Einrichtung zum Steuern einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere Otto-Motor, in Abhängigkeit von der Umdrehungsdauer der Maschine und der Gaspedal- bzw. Drosselklappenstellung mit mindestens einer eine Steuergröße der Verbrennungskraftmasohine wie Zündzeitpunkt oder Dauer der Brennstoffzufuhr beeinflussenden Einrichtung, die über einen vorgeschalteten Auswerter in Steuerabhängigkeit von einem digitalen Festwertspeicher steht, in dem Werte für jede Steuergröße als Funktion von diskreten Koordinatenwerten X1..., X1..., Xn der Umdrehungsdauer und
y...., y der Gaspedal- bzw. Drosselklappenstellung gespeichert sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verwendung eines digitalen Festwertspeichers mit verringerter Speicherkapazität zu ermöglichen und zugleich mit einer einfachen, nur digitale Bauelemente enthaltenden Interpolationsschaltung Stufen zwischen den in den einzelnen Zellen des digitalen Festwertspeichers gespeicherten Daten zu vermeiden.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
a) Dem Festwertspeicher ist eine Prüfschaltung zugeordnet, die
I. zu momentanen Eingangswerten χ =}= X1... t x_...., x„ der
ym der Gas
II,
TJmdrehungsdauer und/oder y Ψ y1 pedal- bzw. Drosselklappenstellung diejenigen diskreten Koordinatenwerte X1; XjJ+1. Xj. Ja+-] ermittelt, für die X1^ x> X4+-| > xi y· < y und^y. * > y ist, und die die gespeicherten Werte der jeweiligen Steuergröße er-
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mittelt, die den vier Koordinatenpaaren (x^, y^),
yj)'(xi> yj+1^ und (xi+1 » yj+1 !^geordnet sind,
b) es ist ein Zähler vorgesehen, der an seinem Ausgang während eines Rechenzyklus alle Koordinatenwerte f ^ ,... , ξν ,...
...| , die zwischen χ.^ und X^+-] liegen, und ^ 1 · · ·» *?*, · · · die zwischen y. und y.fliegen, durchläuft,
c) dem Pestwertspeicher und dem Zähler ist ein Vergleicher mit Auswahlschaltung zugeordnet, der den jeweiligen Zählerstand am Ausgang des Zählers mit den momentanen Eingangsworten χ der TJmdrehungsdauer und y der Gaspedal- bzw. Drosselklappenstellung vergleicht und der aus dem Speicher auswählt
den den Koordinatenwerten (x-j_+-| > y.» .-|) zugeordneten Funktionswert der jeweiligen Steuergröße, wenn für den Zählerstand ξν und λ^α, am Ausgang des Zählers gilt fy^ 3c und o^iA^ ,
den den Koordinatenwerten (x*, y. ^) zugeordneten Punktionswert der jeweiligen Steuergröße, wenn für den Zählerstand Iv ufl-d "2u, am Ausgang des Zählers gilt fy> χ und
den den Koordinatenwerten (x. -j , y.) zugeordneten Funktionswert der jeweiligen Steuergröße, wenn für den Zählerstand £v und -^ am Ausgang des Zählers gilt.fy ή χ und
den den Koordinatenwerden (x· , y^) zugeordneten IPunktionswert der jeweiligen Steuergröße, wenn für den Zählerstand |v und /h am Ausgang des Zählers gilt fy > χ und
d) dem Pestwertspeicher ist eine Addiereinrichtung nachgeschaltet, die die vom Vergleicher für alle am Zählerausgang durchlaufenen Zählerstände ausgewählten Punktionswerte der jeweiligen Steuergröße addiert und deren Summenwert bildet,
e) der Ausgang der Addiereinrichtung liegt am Eingang des Auswerters, welcher der die jeweilige Steuergröße beeinflussenden Einrichtung vorgeschaltet ist.
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Die Erfindung und ihre Vorteile seien anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert:
Figur 1 zeigt das Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung.
Figur 2 verdeutlicht geometrisch ein im digitalen Festwertspeicher der erfindungsgemäßen Einrichtung gespeichertes Kennfeld.
Figur 3 zeigt das Blockschaltbild einer Interpolationsschaltung für die erfindungsgemäße Einrichtung.
In Figur 1 ist schematisch eine aus einem Otto-Motor bestehende Verbrennungskraftmascline 2 mit einem Abgasrohr 3 und einem Luftansaugrohr 4 dargestellt. Die Kurbelwelle 5 treibt eine nicht dargestellte Antriebswelle an.
Im Luftansaugrohr 4 ist eine Drosselklappe 8 angeordnet, die mit dem Gaspedal 9 mechanisch gekoppelt und mit diesem Gaspedal 9 verstellbar ist. Ferner ist am Luftansaugrohr 4 zwischen der Drosselklappe 8 und der Verbrennungskraftmaschine ein Magnetventil 13 als Einrichtung zum Einspritzen von Brennstoff in das Luftansaugrohr 4 angeordnet. Dieses Magnetventil 13 befindet sich in der Nähe der Drosselklappe 8. Sein Brennstoff eingang ist an eine Brennstoffpumpe 14 angeschlossen, die aus einem Tank 15 flüssigen Brennstoff in die Brennstoffleitung 13a am Magnetventil 13 pumpt. Zur Druckkonstanthaltung in der Brennstoffleitung 13a ist an dieser Brennstoffleitung 13a noch ein Druckregler 16 angeschlossen, der bei Überschreiten des Druckes in der Brennstoffleitung 13a Brennstoff aus dieser Brennstoffleitung 13a in den QJank 15 zurückfließen läßt.
Die Zündkerzen der Verbrennungskraftmaschine 2 sind über einen Zündverteiler 18 an einer elektronischen Zündeinrichtung angeschlossen.
Der Steueranschluß des Magnetventils 13 sowie die elektronische Zündeinrichtung 19 sind über einen Digitalsignale in Analog-
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signale umsetzenden Auswerter 21 an einem ein Register aufweisenden Addierer 22 angeschlossen. Der Eingang dieses Addierers 22 liegt an einem digitalen Festwertspeicher 24, an dessen Eingang wiederum eine Auswahlschaltung 25 mit Vergleichern 26 und 27 liegt. Ein Eingang jedes der Vergleicher 26 und 27 liegt an einem Zähler 28. Der zweite Eingang des Vergleichers 26 liegt am Ausgang eines Analog- Digital-Wandlers 29, der an einem induktiven Aufnahmer 23 angeschlossen ist, welcher sich gegenüber der Kurbelwelle 5 befindet und der eine Folge von hinsichtlich ihrer Phasenlage den oberen Totpunkten der Verbrennungskraftmaschine 2 zugeordneten Spannungsimpulsen abgibt. Die Impulsfrequenz dieser Impulsfolge ist von der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine abhängig.
Der zweite Eingang des Vergleichers 27 ist am Ausgang eines der Drosselklappe 8 und dem Gaspedal 9 zugeordneten Winkelkodierers 30 angeschlossen.
An einem weiteren Eingang des digitalen Festwertspeichers 24 liegt eine Prüfschaltung 31 mit zwei Eingängen, von denen der eine zum Ausgang des Analog-Digital-Wandlers 29 und der andere am Ausgang des WinkelSodierers 30 angeschlossen ist.
Sind die momentanen Eingangsworte χ der Umdrehungsdauer der Verbrennungskraftmaschine 2 und/oder y der Gaspedal- bzw. Drosselklappenstellung ungleich den diskreten Koordinantenwerten x^ , ... χ...., χ der Umdrehungsdauer und y.. ..., y...., y der Gaspedal- bzw. Drosselklappenstellung, für die Werte der Steuergröße, d.h. Zündzeitpunkt oder Dauer der Brennstoffzufuhr zum Luftansaugrohr 4, im digitalen Festwertspeicher 24 gespeichert sind, so ermittelt die Prüfschaltung 31 diejenigen diskreten Koordinatenwerte x., xi+^,y.,y. ., für die gilt yi< x; xi+1> x; y.< y und y.+1 > y.und führt sie als Adressen dem Festwertspeicher 24 zu.. Der Festwertspeicher 24 liefert, gesteuert durch die Prüfschaltung 31 und die Auswahlschaltung 25, an den Addierer 22 die im digitalten Festwertspeicher 24 gespeicherten Werte jeder der bei-
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den Steuergrößen Zündzeitpunkt und Dauer der Brennstoffzufuhr, die den Koordinatenpaaren (xit y.), (xi+1» y^)» ) und (xi+-| » yj+i) zugeordnet sind.
Im in geometrischer Darstellung verdeutlichten Kennfeld nach Figur 2, in dem in der Abszisse die Umdrehungsdauer X und in der Ordinate die Gaspedal- bzw. Drosselklappenstellung Y aufgetragen sind, sind die den genannten Koordinatenpaaren zugeordneten Werte Z (x. , y^);Z (x. , y^+i); Ζ (χ. +1 , y.) und ^ (xi+1 ' y*+i) ^r e^ne ^er beiden Steuergrößen Zündzeitpunkt oder Dauer der Brennstoffzufuhr eingezeichnet. Diese Werte Z sind im digitalen Festwertspeicher 24 gespeichert.
Der Zähler 28 durchläuft während eines Rechenzyklus nacheinander an seinem Ausgang alle Koordinatenwerte ^ ..,..., fv , ...,%, die zwischen x. und χ. Λ liegen, und 07 . ,..., ^6*,,...,
el χ jL~t I I
η v.» die zwischen y. und y. Λ liegen. In Figur 2 sind diese Koordinatenwerte eingetragen.
Der Zählerstand der Zähler 28 wird durch die Vergleicher 26 und 27 mit den momentanen Eingangworten χ der Umdrehungsdauer und y der Gaspedal- bzw. Drosselklappenstellung verglichen. Die Auswahlschaltung 25 wählt aus dem digitalen Festwertspeicher 24 für jeden Zählerstand £?<x und^^ y den den Koordinatenwerten (x. ^ >Ύ*+-\) zugeordneten Funktionswert Z (x. +1 , y.!+i) jeder der Steuergrößen Zündzeitpunkt und Dauer der Brennstoffzufuhr aus. In ähnlicher Weise wählt die Auswahlschaltung 25 den den Koordinatenwerten (x^, Yi+^) zugeordneten Funktionswert Z (x^t y-+-|) für alle Zählerstände |v> χ und ^ ·£ y und den den Koordinatenwerten (x. , y.^zugeordneten Funktionswert Z (x., y.) für alle Zählerstände > χ und y >y aus.
Die dem digitalen Festwertspeicher 24 nachgeschaltete Addiereinrichtung 22 addiert alle Funktionswert Z, die vom Vergleicher für alle am Zählerausgang durchlaufenden Zählerstände ausgewählt werden, und bilden deren Summenwert. Günstigerweise sind im digitalen Festwertspeicher 24 nicht die Funk-
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tionswerte Z, sondern die Funktionswerte Zj[(x. .-χ.) (yj+1 ~vj )J gespeichert.
Für den Summenwert ergibt sich damit:
z (x,y) = C^1+1-^) - Cy3+1-y)
3+1-y3;
«(X-X1)-(y-y^)
Dies ist die Formel für lineare Interpolation zwischen vier Punkten.
Jede der Steuergrößen Zündzeitpunkt und Dauer der Brennstoffzufuhr wird entsprechend dem momentanen Eingangswort χ der Umlaufdauer und y der Gaspedal- bzw. Drosselklappenstellung nach dieser Interpolationsformel eingestellt, wenn die Eingangsworte χ und y ungleich den diskreten Koordinatenwerten X1..., x^..., Xn, und y^..., y...., y sind, für die Funktionswerte der Steuergrößen im digitalen Festwertspeicher 24 gespeichert sind.
In Figur 3 ist eine mit wenigen digitalen Bauelementen realisierte Interpolationsschaltung für die Einrichtung nach Figur 1 schematisch dargestellt. Die Prüfschaltung 31 sowie die Ver gleicher 26 und 27 und der Addierer 25 sind durch die Vergleicher 41 und 42 und die Addierer 43 und 44 im Kästchen 40 in Figur 3 gebildet.
Jedem Eingangswort χ mit (n^+n12) Bits der Umdrehungsdauer und y mit (η?1?2) Bits der Gaspedal- bzw. Drosselklappenstellung ist ein eigener Vergleicher 4I und 42 zugeordnet. Ferner ist für jedes Eingangswort χ und y je ein eigener Addierer 43 und 44 vorgesehen. Der Zähler 28 hat eine Gesamtstellenzahl von {η,^+^οζ^ Bi-ts· Ein Teil des Zählers 28 mit
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einer Stellenzahl von n12 Bits ist dem Eingangswort χ und der andere Teil mit einer !
Eingangswort y zugeordnet.
der andere Teil mit einer Stellenzahl von n„2 Bits ist dem
Zwischen dem Festwertspeicher 24 und jedem Vergleicher ist jeweils eine Addiereinrichtung 43 und 44 geschaltet. Am einen Eingang des Addierers 43 werden die n^ höherwertigen Bits des Eingangswortes χ eingespeist, während der andere Eingang der Addiereinrichtung 43 am Ausgang des Vergleichers 41 angeschlossen ist. Ähnlich werden in den einen Eingang des Addierers 44 die n„^ höherwertigen Bits des Eingangswortes y eingespeist, während der andere Eingang am Ausgang des Vergleichers 42 liegt. In den einen Eingang des Vergleichers 41 werden die n^p niederwertigen Bits des Eingangswortes χ eingespeist, während der andere Eingang am Teil des Zählers 28 mit der Stellenzahl n^p Bits anliegt. Ähnlich werden in den einen Eingang des Vergleichers 42 die n„2 niederwertigen Bits des Eingangswortes y eingespeist, während der andere Eingang am zweiten Teil des Zählers 28 mit einer Stellenzahl von n?2 Bits liegt. Der Pestwertspeicher enthält vorteilhafterweise mindestens 2e^f(n11+n2j) Wörter für jede Steuergröße (Zündzeitpunkt und Dauer der Benzineinspritzung).
In Figur 3 ist eine Ablaufsteuereinrichtung 45 vorgesehen, die aus ihrem Ausgang 45b ein Rücksetzsignal auf den Zähler 28 und das Register 22a des Addierers 22 gibt. Diese Ablaufsteuereinrichtung 45 gibt ferner aus ihren Ausgängen 45c und 45d Übernahmesignale auf das Register 22a und den Auswerter Sie wird durch ein Anforderungssignal am Eingang 45a zu Beginn eines jeden Rechenzyklus in Tätigkeit gesetzt. Sie wird von einem Taktgeber 46 gespeist, der auch über ein Tor 47 den Zähler 28 speist. Das Tor 47 ist am Ausgang 45e der Ablaufsteuereinrichtung 45 angeschlossen und steht in Steuerabhängigkeit von der Ablaufsteuereinrichtung 45, die es zu Beginn eines Rechenzyklus öffnet, so daß der Zähler 28 nacheinander alle seine Zählerstände durchläuft.
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Der Vergleicher 4I speist eine duale Eins in den Addierer ein, wenn der dem Eingangswort χ zugeordnete Zählerteil des Zählers 28 mit einer Stellenzahl von n..^ Bits einen Zählerstand «* hat, der kleiner ist als die von den niedrigerwertigen n.p Bits des Eingangswortes χ repräsentierte Dualzahl. Der Vergleicher 41 speist hingegen eine duale Null in den Addierer 43 ein, wenn dieser Zählerstand* größer oder gleich der durch die n.2 niedrigerwertigen Bits des Eingangswortes χ repräsentierten Dualzahl ist. Entsprechendes gilt für den Vergleicher 42, der eine duale Eins in den Addierer 44 einspeist, wenn der eine Stellenzahl von n_„ Bits aufweisende Zählerstand^ des dem Eingangswort y zugeordneten Teils des Zählers 28 eine Dualzahl repräsentiert, die kleiner ist als die durch die n„2 niedrigerwertigen Bits des Eingangswortes y repräsentierte Dualzahl. Der Vergleicher 42 speist hingegen eine duale Null in den Addierer 44 ein, wenn die vom Zählerstand^» des dem Eingangswort y zugeordneten Teils des Zählers 28 repräsentierte Dualzahl größer oder gleich der durch die n„o niedrigerwertigen Bits des Eingangswortes y repräsentierten Dualzahl ist.
Das Register 22a erhält von der Ablaufsteuereinrichtung 45 jedes Mal ein Übernahmesignal, wenn der Zähler 28 um Eins weitergezählt hat. Der Addierer 22 addiert zum Inhalt des Registers 22a den Ausgangswert des Pestwertspeichers 24» so daß am Ende eines Rechenzyklus am Ausgang des Addierers 22 eine Information Z (x,y) entsprechend der oben angegebenen Interpolationsformel ansteht, welche auf ein Übernahmesignal aus der Ablaufsteuereinrichtung 45 in den Auswerter 21 eingespeist wird.
In Figur 3 ist noch gestrichelt ein weiterer Festwertspeicher 24a eingezeichnet, der parallel zum Festwertspeicher 24 liegt. Die Festwertspeicher 24 und 24a sind an den Ausgängen 45f und 45g der Ablaufsteuereinrichtung 45 angeschlossen und stehen in Steuerabhängigkeit von der Ablaufsteuereinrichtung 45 derart, daß zunächst der der einen Steuergröße, z.B. Zündzeitpunkt, zugeordnete Festwertspeicher 24 während eines Rechen-
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zyklus allein eingeschaltet ist und daß im folgenden Rechenzyklus der der anderen Steuergröße, also z.B. der Dauer der Brennstoffeinspritzung, zugeordnete Festwertspeicher 24a allein eingeschaltet ist.
2 Patentansprüche
3 Figuren
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Claims (2)

  1. VPA 73/4003 Patentansprüche
    M .JEinrichtung zum Steuern einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere Otto-Motor, in Abhängigkeit von der Umdrehungsdauer der Maschine und der Gaspedal- bzw. Drosselklappenstellung mit mindestens einer eine Steuergröße der Verbrennungskraftmaschine wie Zündzeitpunkt oder Dauer der-Brennstoffzufuhr beeinflussenden Einrichtung, die über einen vorgeschalteten Auswerter in Steuerabhängigkeit von einem digitalen Pestwertspeicher steht, in dem Werte für jede Steuergröße als Punktion von diskreten Koordinatenwerten x^ ,.. . X1, . .. Xn der Umdrehungsdauer und y.. ,... y^ y_ der; Gaspedal- bzw. Drossel-
    1 j»· · · . m
    klappenstellung gespeichert sind,
    gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
    a) Dem Festwertspeicher (£4) ist eine Prüfschaltung (25) zugeordnet , die
    I. zu momentanen Eingangswerten χ ψ x^,..., χ.,... χ der
    Umdrehungsdauer und/oder y ψ y^,..., y.,... ,y der Gaspedal- bzw. Drosselklappenstellung diejenigen diskreten
    Koordinatenwerte x., x. ^, y., Yj+^ ermittelt, für die xi< x; xi+1 > x; y. < y und y.+1 > y ist, und die
    II. die gespeicherten Werte der jeweiligen Steuergröße ermittelt, die den vier Koordinatenpaaren (χ. , y.)t
    J. J
    (x±+1, y..), (X1, y^+1) und (x±+1 > Vj+1) zugeordnet sind,
    b) es ist ein Zähler fee) vorgesehen, der an seinem Ausgang während eines Rechenzyklus alle Koordinatenwerte & ..,... »···»§ · ^^-e zwischen x- und x-.-i liegen, und^ ......
    die zwischen y. und y-,-ι liegen, durchläuft,
    c) dem Festwertspeicher (24) und dem Zähler (2-8) ist ein Vergleicher (26; 27) mit Auswahlschaltung (25) zugeordnet, der den jeweiligen Zählerstand am Ausgang des Zählers (28) mit den momentanen Eingangsworten χ der Umdrehungsdauer und y
    'der Gaspedal- bzw. Drosselklappenstellung vergleicht und der aus dem Speicher (28) auswählt
    den den Koordinatenwerten (x. .. , y. .) zugeordneten Punktionswert der jeweiligen Steuergröße, wenn für den Zählerstand |v und ^u. am Ausgang des Zählers (28) gilt ^ χ und yr * y,
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    den den Koordinatenwerten (x^, y.+1) zugeordneten Funktionswert der jeweiligen Steuergröße, wenn für den Zählerstand ^ und ^ «,am Ausgang des Zählers (28) gilt |ντ·χ "und
    den den Koordinatenwerten (x. ^, y.) zugeordneten Funktionswert der jeweiligen Steuergröße, wenn für den Zählerstand ^ und °2^ am Ausgang des .Zählers (28) gilt ^ = χ
    den den Koordinatenwerten (χ. , y.) zugeordneten Fünktionswert der jeweiligen Steuergröße, wenn für den Zählerstand ^v und η am Ausgang des Zählers (28) gilt \? 5* χ und
    d) dem Festwertspeicher (24) ist eine Addiereinrichtung (22) . nachgeschaltet, die die vom Vergleicher (26; 27) für alle am Zählerausgang durchlaufenen Zählerstände ausgewählten Funktionswerte der jeweiligen Steuergröße addiert und deren Summenwert "bildet,
    e) der Ausgang der Addiereinrichtung (22) liegt am Eingang des Auswerters (21), welcher der die jeweilige Steuergröße beeinflussenden Einrichtung (13) oder (19) vorgeschaltet ist.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1 ,
    dadurch gekennzeichnet, daß jedem Eingangswort χ der TTmdrehungsdauer und y der Gaspedal- "bzw. Drosselklappenstellung ein eigener Vergleicher (41) "und (42) bzw. Vergleicherteil, eine eigene Addiereinrichtung (43) und (44) und ein eigener Zähler bzw. Zählerteil des Zählers (28) zugeordnet sind und daß die Prüfschaltung und die Auswahlschaltung zusammengefaßt sind, indem zwischen dem Festwertspeicher (24) und jedem Vergleicher (41) und (42) jeweils eine Addiereinrichtung (43) und (44) geschaltet ist, in deren Eingang ein erster, die höherwertigen Bits umfassender Teil des zugehörigen Eingangswortes χ oder y eingespeist wird, während der zweite, die niedrigerwertigen Bits umfassende Teil dieses Eingangswortes in den einen Eingang des diesem Eingangswort zugeordneten Vergleichers (4I) bzw. (42) eingespeist wird, dessen anderer Eingang am diesem Eingangswort zugeord-
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    neten Zähler bzw. Zählerteil des Zählers (28) liegt und dessen Ausgang eine duale Eins in die Addiereinrichtung (43) "bzw. (44) einspeist, wenn der Zählerstand des zugeordneten Zählers bzw. Zählerteils des Zählers (28) kleiner als die vom zweiten Teil des zugehörigen Eingangswortes repräsentierte Dualzahl ist, und dessen Ausgang eine duale Null in die Addiereinrichtung (43) bzw. (44) einspeist, wenn dieser zweite Teil des Eingangswortes größer oder gleich dem Zählerstand des zugeordneten Zählers bzw. Zählerteils des Zählers (28) ist.
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