DE2352694A1

DE2352694A1 - Digitale schaltungsanordnung zur ausloesung eines betriebsvorganges, insbesondere des zuendvorganges einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2352694A1
Application number: DE19732352694
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl Ing Hoenig; Alfred Dipl Ing Schulz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1973-10-20
Filing date: 1973-10-20
Publication date: 1975-08-14
Also published as: FR2248420A1; DE2352694C2; JPS5066621A; US3903857A; GB1488365A; FR2248420B3; JPS5744813B2

Description

_E. 18 07

Anlage zur
Patentanmeldung

ROBERT BOSCH GKBH, 7 Stuttgart Λ

Digitale Schaltungsanordnung zur Auslösung eines Betriebsvorganges, insbesondere des Zündvorganges einer Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine digitale Schaltungsanordnung zur Auslösung eines Betriebsvorganges, insbesondere des Zündvorganges einer Brennkraftmaschine bei einem durch Betriebsparameter der Brennkraftmaschine bestimmten Kurbelwellenwinkel, mit einem Impuls-Winkelgeber und einem Bezugsimpulsgeber sowie mit wenigstens einer Zähleinrichtung, die vom Bezugsimpulsgeber in eine Ausgangslage zurückgesetzt wird und anschliessend die Ausgangsimpulse des Impuls-Winkelgebers zählt, wobei der Betriebsvorgang abhängig vom Zählerstand ausgelöst wird. "

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Derartige Schaltungs'anordnungen können bei Brennkraftmaschinen überall dort eingesetzt werden, wo es darauf ankommt, einen Betriebsvorgang bei einem veränderlichen Kurbelwellenwinkel auszulösen. Die grösste praktische Bedeutung haben sie bis jetzt bei der Zündwinkelverstellung erreicht, doch können solche Schaltungsanordnungen mit nur geringfügigen Veränderungen auch zur Bestimmung des Einspritz Zeitpunkts sowie zur Bestimmung des Öffnungs- und Schliesszeitpunkts der Einlassund Auslassventile verwendet werden. Wenn der Zündwinkel verstellt werden soll, dann kommen als wichtigste Betriebsparameter die Drehzahl der Brennkraftmaschine und die an der Brennkraftmaschine liegende Last in Frage. Als Mass für die Last wird normalerweise der Saugrohrunterdruck herangezogen.

Es soll hier zunächst etwas genauer auf die Zündwinkelverstellung eingegangen werden. Für die Kraftstoffeinspritzung und die Ventilsteuerung gelten ähnliche Überlegungen: Der Zündfunke entzündet zunächst nur das Kraftstoff-Luft-Gemisch, das sich in unmittelbarer Umgebung der Zündkerze befindet. Anschliessend durchläuft eine Flammenfront den oberhalb des Kolbens befindlichen Raum und zündet damit im Laufe der Zeit das ganze Gemisch. Bei einem kraftstoffreichen und damit zündfreudigen Gemisch dauert es etwa 2 msec, bis die Flammenfront die Zylinderwand erreicht hat. Etwas länger dauert es, wenn ein kraft stoffarmes Gemisch vorliegt, das nicht so leicht zu entzünden ist.

Weiterhin besteht die Forderung, dass sich der maximale Verbrennungsdruck erst dann einstellt, wenn der Kolben den oberen Totpunkt durchlaufen hat, in dem er das Gemisch am stärksten komprimiert. Die Flammenfront darf also erst zur Zylinderwand vorstossen, wenn der Kolben d^n oberen Totpunkt

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nat. Im folgenden- wird mit Zündwinkel der wellenwirtkel bezeichnet, bei.dem der Zündfunke ausgelost wird. Der Zündwinkel wird dabei in Grad vor bzw. nach dem oberen Totpunkt (OT) gemessen. Bei einer Zündung vordem oberen Totpunkt spricht man von einer Frühzündung und bei einer Zündung nach dem oberen Totpunkt von einer Spätzündung*

Aus den obigen Ausführungen ergibt sich, dass infolge der konstanten Laufzeit der Flammenfront der Zündwinkel umso weiter vor dem oberen Totpunkt liegen muss, je grosser die Drehzahl ist. Man sagt in diesem Zusammenhang auch, dass mit zunehmender Drehzahl immer früher gezündet werden muss, obwohl der zeitliche Abstand zwischen der Auslösung des Zündfunkens und dem Durchgang des Kolbens durch den oberen Totpunkt im wesentlichen gleich bleibt. Die Wörter - früh bzw. spät beziehen sich hier immer auf die Winkellage der Kurbelwelle und nicht auf Zeitabstände.

Bei mechanischen Einrichtungen zur Zündwinkelverstellung dient ein Fliehkraftversteller dazu, den Zündwinkel mit zunehmender Drehzahl in Richtung Frühzündung zu verschieben. Weiterhin ist üblicherweise eine Unterdruck-Messdose an.das Saugrohr angeschlossen. Diese verschiebt im Teillastbetrieb den Zündwinkel noch weiter in Richtung Frühzündung, weil im Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine ein verhältnismässig kraftstoffarmes Gemisch zugeführt wird und in diesem Falle die Flammenfront eine längere Zeit benötigt, um die Zyli'nderwand zu erreichen.

Eine bekannte digitale Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art hat es sich zur Aufgabe gestellt, die Eigenschaften der mechanischen Zündwinkel-Verstelleinrichtungen mit Hilfe von Impulsfolgen und Binärzahlsignalen nachzubilden.

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Damit sollten die Pehler ausgeschaltet werden, die sich bei einer Abnützung der mechanischen Teile ergeben. Bei der bekannten digitalen Schaltungsanordnung ist dabei der Bezugsimpulsgeber so ausgebildet, dass er wenigstens einmal pro Kurbel well enumdrehung - z.B. beim oberen Totpunkt - einen Bezugsimpuls abgibt, der die Zähleinrichtung zurücksetzt. Der Impuls-Winkelgeber gibt bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle eine grosse Zahl von Impulsen ab, die von der Zähleinrichtung gezählt werden. Der Zählerstand ist damit ein Mass dafür, um welchen Winkel sich die Kurbelwelle seit dem letzten Bezugsimpuls gedreht hat.

Um die Drehzahl zu erfassen, ist zusätzlich noch eine monostabile Kippstufe vorgesehen, während deren Impulsdauer die Winkelimpulse von der Zähleinrichtung gezählt werden. Bei hoher Drehzahl sind dies nur wenige Impulse.

Wach dem Ende der Impulsdauer der monostabilen Kippstufe wird der Zählvorgang zunächst unterbrochen. Er wird später fortgesetzt und bis zu einem vorbestimmten Endstand weitergeführt, bei dem der Zündfunke ausgelöst wird.

Der Saugrohrunterdruck oder ein anderes Mass für die an der Brennkraftmaschine liegende Last kann dadurch berücksichtigt werden, dass die Impulsdauer der monostabilen Kippstufe, d.h. die Bezugszeit für die Drehzahlmessung verändert wird. Die bekannte Schaltungsanordnung ist also eine Mischform aus digitaler und analoger Schaltungstechnik. Ihr hafte'n deshalb auch die bekannten Mangel analoger Schaltungen an, d.h. es machen sich z.B. ExemplarStreuungen bemerkbar, es sind Abgleicharbeiten erforderlich und es lässt sich nicht vermeiden, dass sich die Impulsdauer der monostabilen Kippstufe durch Alterungseinflüsse verändert. Besonders

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schwierig wird es bei der bekannten Schaltungsanordnung, wenn noch weitere Betriebsparameter berücksichtigt werden sollen. So wird häufig schon die Forderung gestellt, dass der Zündzeitpunkt auch in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Abgase verstellt werden soll. Für die Abgasentgiftung ist es auch wichtig, im Leerlaufbetrieb eine Spätzündung einzustellen.

Ein weiterer Mangel der bekannten Schaltungsanordnung ist darin zu sehen, dass nur monoton steigende Drehzahlverstelllinien nachgebildet werden können, wie sie bei den mechanischen Verstelleinrichtungen üblich sind. Man hat aber bei genauen Messungen schon festgestellt, dass es je nach Motortyp in bestimmten Drehzahlbereichen auch zweckmässig sein kann, den Zündwinkel bei steigender Drehzahl wieder in Richtung Spätzündung zu verstellen. Dies ist durch, die Strömungsverhältnisse und akustische Resonanzerscheinungen im Saugrohr bzw. im Auspuffrohr bedingt. Die genannten Strömungsverhältnisse beeinflussen nämlich die Füllung der Zylinder und damit auch die Zündfreudigkeit des Gemisches.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einerseits vollständig aus Bauelementen der digitalen Schaltungstechnik aufgebaut ist und die es andererseits auch ermöglicht, beliebige Drehzahlverstell-Linien nachzubilden, die auch abwechselnd Drehzahlbereiche mit zunehmender und mit abnehmender Frühzündung, enthalten.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung gelöst durch

a) einen Interpolator, der aus den Ausgangsimpulsen des Impuls-Winkelgebers eine Impulsfolge mit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine gemäss einer Verstellkennlinie

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abhängiger Frequenz erzeugt und diese Impulsfolge einem Interpolationszähler zuführt, der als Vorwärts-Rückwärts-Zähler mit umschaltbarer Zählrichtung ausgebildet ist,

b) einen Winkelzähler, der die Ausgangsimpulse des Impuls-Winkelgebers fortlaufend zählt und wenigstens einmal pro Kurbelwellenumdrehung vom Bezugsimpulsgeber zurückgesetzt wird, und

c) einen Binärzahlen-Vergleicher, der an die Ausgänge der beiden Zähler angeschlossen ist und den Betriebsvorgang auslöst, sobald der Zählerstand des Winkelzählers den Zählerstand des Interpolationszählers überschreitet.

Der Zündvorgang wird also ausgelöst, wenn der Winkelzähler den gleichen Zählerstand erreicht hat wie der Interpolationszähler. Man hat damit also eine variable obere Zählgrenze erzielt, so dass man auf die monostabile Kippstufe zur Drehzahlerfassung verzichten kann. Der Interpolator, der vorzugsweise eine digitale Multiplizierschaltung enthält, legt dabei die obere Zählgrenze in Abhängigkeit von der Drehzahl und ggf. von weiteren Betriebsparametern fest. Da der Interpolationszähler in zwei Zählrichtungen umschaltbar ist, kann er bei bestimmten Drehzahlbereichen seine Zählrichtung ändern und damit z.B. auch bei steigender Drehzahl den Zündwinkel in Richtung Spätzündung verschieben.

Die variable obere Zählgrenze des Vorwärts-Rückwärts-Zählers ermöglicht es auf einfache Weise, rein mit den Methoden digitaler Schaltungstechnik verschiedene Betriebsparameter zu berücksichtigen. Man benötigt also keine monostabile Kippstufe mehr, deren Impulsdauer mit einer Analog-Eingangsspannung verändert wird. Deshalb sind auch keine Abgleicharbeiten bei der einzelnen Zündanlage erforderlich und es

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können sich keine ExemplarStreuungen oder Alterungseinflüsse bemerkbar machen. .

Weitere Einzelheiten und zweckmässige Ausgestaltungen werden nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 . ein Prinzipschaltbild einer Zündwinkel-Versteil— schaltung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Frequenzvervielfacherschaltung,

Fig. 3a einen Schaltplan einer Zeitrasterstufe,

Fig. 3h Impulsdiägramme zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 3aj ■ -

Fig. 4- ein Blockschaltbild eines Interpolators_r

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer abgeänderten Interpolator schaltung,

Fig. 6 Diagramme zur Erläuterung des zeitlichen Ablaufs " eines Interpolationsvorganges,.

Fig. 10 ein Blockschaltbild einer Auslöseschaltung für einen Mehrzylindermotor,

Fig. iOa eine elektronische Verteilerschaltung, .

Fig. 11 - Diagramme zur Erläuterung der Schaltung nach . : . Fig. 10, ,

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Fig» 12 ein Blockschaltbild einer Auslöseschaltung -..-: mit feinerer Winkelauflösung und

.Fig. 13 ein Blockschaltbild einer Frequenzvervielfacherschaltung mit swei Yervielfachungsfaktoren.

In Fig» 1 ist mit 20 ein Signalgeber bezeichnet, der einen Winkelgeber und eines Bezugsimpulsgeber enthält« Der Bezugsimpulsgeber .besteht aus eines Schalter 21₈ der von einem Nocken 22 bei jeder Eo.rbeliTjellenumdreh.ung der Brennkraftmaschine einaal geöffnet-und einmal geschlossen wird» Der Schalter 21 ist mit einem Anschluss an Masse gelegt, während der andere Anschluss zu einer ersten Ausgangskiemme 23 des Signalgebers 20 geführt ist» Der Schalter 21 gibt Bezugsimpulse ab, deren Frequenz im folgenden mit fr bezeichnet ist»

Der Winkelgeber enthält ein Zahnrad 24 mit ferromagnetischen Zähnen. Das Zahnrad 24 wird mit der Kurbelwellendrehzahl gedreht. Die Zähne des Zahnrades 24 laufen an einem Joch vorbei, auf das eine Spule 26 gewickelt ist. Der magnetische Widerstand des Luftspaltes zwischen Joch 25 und Zahnrad ändert sich dabei periodisch, so dass in der Spule 26 Wechselspannungsimpulse induziert werden, deren Frequenz proportional zur Drehzahl der Kurbelwelle ist. Die Ausgangsfrequenz der Impulse des Winkelgebers 24, 25, 26 ist im folgenden mit fn bezeichnet. Der elektrische Ausgang der Spule 26 bildet einen zweiten Ausgang 27 des Signalgebers

Der Signalgeber 20 liefert Informationen über die Winkelstellung und die Drehzahl der Kurbelwelle. Zur Erfassung eines weiteren Betriebsparameters, nämlich des Saugrohrunterdruckes ist in der Schaltung nach Fig. 1 ein Oszillator

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vorgesehen, der einen LC=Schwingkreis mit einem Kondensator und einer Spule 30 enthält= Die Spule JO umgibt einen beweglichen Eisenkern 31? der mechanisch mit einer Unterdruck-Messdose 32 verbunden ist-, Die Messdose 32 ist an das Saugrohr 33 der Brennkraftmaschine angeschlossen« Die Ausgangsfrequenz des Oszillators 28 isx; mit fp bezeichnet; sie hängt vom Saugrohrunterdruck ab* '. .

Den zentralen Baustein der Schaltung nach Mg „ Λ bildet ein Interpolator 34-» 4®r hei·dem dargestellten Ausführungsbeispiel vier Eingänge aufweist. Zwei dieser Eingänge sind mit den Ausgangsklemmen 23_s 27 des Signalgebers 20 verbünden, und ein dritter Eingang liegt am Ausgang des Oszillators 28ο Ein'vierter Eingang ist mit einer Klemme 35 verbunden, an der ein elektrisches Signal^vliegt₅ das von einem weiteren Betriebsparameter abhängt₉. so Z₀B₀. von. der.Kühlwassertemperatur* Der Interpolator 34· erzeugt aus den Frequenzen in und fp Impulsfolgefrequenzen fni," die sowohl von der Drehzahl als auch vom Saugrohrunterdruck abhängen= Die !Frequenzen fni sind damit ein Mass für den erforderlichen Zündwinkel»

Ein Interpolationszähler 36 ist mit seinem Zähleingang ζ und seinem Lädeeingang 1 an Ausgänge des Interpolators 34- angeschlosseno Dem Zähleingang s !Ära dabei die.Ausgangsfrequenz fni des Interplators 34 zugeführt-ö Ein ¥inkelzähler 37 ist mit seinem Zähleingang ζ und seinem .Bücksetzeingang r as die beiden Ausgangsklemmen 27"bzw„ 23 des Signalgebers 20 angeschlossen« Die Binärzahlen-Ausgänge der beiden Zähler 3S₉ sind zu Eingängen eines Binärζahlen-Vergleichers 38 geführt_β

In allen Blockschaltbildern sind Leitungen§ die aur t3bertra~ gung von Impulsfolgefrequenzen dienen₉ mit einfachen Linien

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dargestellt_a Leitungen^ die zur Übertragung von Binärzahlen beliebiger Stellenzahl vorgesehen sind, werden durch dreifache Linien dargestellte Der Binärzahlen-Vergleicher 38 gibt an seinem mit > bezeichneten Ausgang ein Signal ab, sobald die -vom Winkelzähler 37 abgegebene Binärzahl grosser ist als die Binärzahl„ die der Interpolationszähler abgibt* Der Ausgang des Vergleichers 38 ist zum Eingang eines Leistungsverstärkers 39 geführt <, Zwischen dem Ausgang des Leistungsverstärkers 39 und Masse liegt eine Primärwicklung 40 einer Zündspule. Der eigentliche Zündkreis wird durch eine Sekundärwicklung 41 der Zündspule und eine Zündkerze gebildet. In Fig. 1 ist nur eine Schaltung dargestellt, die zur Auslösung der Zündung bei einer einzelnen Zündkerze für einen Einzylindermotor dient_o Die Verhältnisse bei Mehrzylindermotoren werden weiter unten anhand von Fig«, 10 näher erläutert.

Der Winkelzähler 37 wird über seinen Rücksetzeingang r "bei jeder Kurbelwellenumdrehung einmal s»B_o 60° vor dem oberen Totpunkt vom Bezngsimpulsgeber 21, 22 zurückgesetzt. Er zählt anschliessend die Ausgangsimpulse des Winkelgebers 24, 25, 26, so dass die an seinem Ausgang liegende Binärzahl ein Mass für den Kurbelwellenwinkel ist.

Soll eine sehr starke !Frühzündung eingestellt werden, dann miss der Zündvorgang schon bei einem niedrigen Zählerstand des Winkelzählers 37 ausgelöst werden_o Der Interpolationszahler 36 muss dann an seinem Ausgang auch eine entsprechend niedrige Binärzahl abgeben₉ da der Vergleicher 38 den Zündvorgang ismer dann auslöst, wenn beide Zählerstände gleich. gross sindo Je später die Zündung erfolgen soll, d»ho je näher der Zündwinkel zum oberen Totpunkt hin oder gar über des, oberen Totpunkt hinausrückt₉ umso grosser muss die am

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Ausgang des Interpolationszählers 3S auftretende'Binarzahl sein. Fdheres dazu wird weiter unten anhand der 3?ig_o 4 bis 9 erläutert. '

Das Zahnrad 24 des Winkelgebers besitzt bei praktischen Aus·= führungsbeispielen ungefähr 100 Zähneο.Bei Brennkraftmaschinen, die zum Antrieb von Kraftfahrzeugen dienen^ treten. Drehzahlen zwischen 600 und 6000 U/min_? do ho 10 bis i00 U/sec auf«.· Die Ausgangsfrequenz fn der Spule 26 liegt daher im Bereich zwischen 1 kHz und 10 kHz.

Frequenzen dieser Grössenordnung sind aber für die Weiterverarbeitung in digitalen. Rechenschaltungen zu niedrig, weil sie nur.eine unzureichende Rechengeschwindigkeit erlauben. Es ist anzustreben^ Frequenzen im Bereich, sxfischen 100 kHz und 1 MHz zu erzeugen. In Fig. 2 ist eine Frequenzvervielfacherschal tung dargestellt j die dem Ausgang 2? des Signalgebers nachgeschaltet ist. .

Der Eingang einer Zeitrasterstufe 43 ist an den Ausgang 27 des Signalgebers 20 angeschlossen. Die Zeitrasterstufe 43 gibt an zwei Ausgängen zeitlich gerasterte'Winkelgeberfrequenzen fn1 und fn2 ab. Die Frequenz fn2 wird einem Rück— . setzeingang r eines Periodendauerzählers 44 zugeführt. Der Binärzahlenausgang des Periodendauerzählers 44 ist zum Binärzahleneingang einer Speicherstufe 45 geführt. Die Fre- · quenz fn1 wird einem Ladeeingang 1 der Speicherstufe 45 zugeführt. .

Zur Festlegung eines Zeitmaßstabes für die ganze digitale Schaltungsanordnung nach der Erfindung ist in der Schaltung

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nach Pig« 2 ein Taktgeber 46 vorgesehen, der eine Grundtaktfrequenz fO an eine Frequenzteiler schaltung 47 abgibt« Die Frequenzteilerschaltung 47 kann dabei einen Teilerzähler und ein Teilergatter enthalten. Eine solche Baugruppe ist weiter unten bei Fig. 4 näher beschrieben.

Die Frequenzteilersetialtung 4-7 gibt an ikren Ausgängen untersetzte Taktfrequenzen £01, ,£02 sowie sekr weit untersetzte Frequenzen fO6, Ϊ0? abv Die weit untersetzten Frequenzen £06, £07 werden in der Interpolationsschaltung nach Fig. als Zeitmärken zur Auslösung bestimmter Yorgänge verwendet.

Der Ausgang des Taktgebers 46 ist weiterhin an einen Täkteingang c der Zeitraster stufe 4J angeschlossen. Die Taktfrequenz fO1 wird dem Zähleingang ζ des Periodendauerzählers 44- zugeführt.

Der Binärzahlenausgang der Speicherstufe 45 ist an den Binärzahleneingang eines Divisionszählers 48 angeschlossen. Dem Zähleingang ζ des Divisionszählers 48 wird die Taktfrequenz fO2 zugeführt. Am Binärzahlenausgang des Divisionszählers liegt eine Gatterschaltung 49, die zur Nullerkennung dient. Am Ausgang der Gatterschaltung 49 kann eine vervielfachte Winkelgeberfrequenz fnv abgenommen werden. Diese Frequenz wird auch dem Ladeeingang 1 des Divisionszählers 48 zugeführt.

Der Taktgeber 46 ist beim Ausführungsbeispiel als Quarzoszillator mit einer Grundtaktfrequenz fO von etwa 1 MHz aufgebaut. Die Ausgangsfrequenzen fn1 und fn2 der Zeitrasterstufe 43 sind genau gleich gross wie die Winkelgeberfreqüenz fn, aber ihre=:einzelnen Impulse sind zeitlich gegeneinander versetzt. Die Funktionsweise der Zeitrasterstufe 45

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wird bei den !Pig« 3a und 3b naher be-*{shrleben« Der Periodendauerzähler 44 wird von federn Impuls fn2 auf Null zurückgesetzte Anschliessend zählt er während.I einer Periodendauer der Frequenz fn2 die Impulse der Taktfrequenz fCH« Der Zählerendstand wird vom Impuls fn1 auf die Speicherstufe 45 übertragen. Anschliessend wird der Periodendauerzähler 44 iirieder vom nächsten Impuls fn2-zurückgesetzt« Der Zählerendstand des Periodendauerzahlers 44 ist proportional zur Periodendauer der Frequenz fn2 und damit umgekehrt proportional zur Drehzahl der Kurbelwelle.

Der in der Speicherstufe 45 gespeicherte Wählerendstand des Periodendauerzahlers 44 wird mit- jedem Ausgangsimpuls fnv der Gatterschaltung 49 auf den Divisionszähler 48 übertragen, der als Rückwärtszähler ausgebildet ist» Ausgehend von dem genannten Zählerendstand zählt der Divisionszähler 48 die Impulse der Taktfrequenz fO2 in Eückwärtsxichtungj bis er den Zählerstand Null erreichte Diesen Zählerstand erkennt die. Gatterschaltung 49; sie gibt dann einen Impuls fnv ab, der über den Ladeeingang 1 dafür sorgt, dass wiederum der Inhalt der Speicherstufe 45 in den Mvlsionszähler 48 übernommen wirdo "-.--■"■-.

Die Gatterschaltung 49 ist beim. Ausführimgabeispiel einfach als UND-Gatter ausgebildet_s das ein Signal abgibt₉ wenn all© einzelnen Stufen des DivisionsZählers 48 ein O-Signal ab-

Die vervielfachte Winkelgeherfrequenz. fzw ist umso höher, Je höher die Taktfrequenz fO2 ist, weil der Speicherinhalt 45 umso schneller auf Kuli zurückgezahlt ist₉ je höher -di@ Zählfrequenz ist« .Umgskehrt ist die lT®qw®nm inv umso niedriger-,

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je höher die Taktfrequenz fO1 ist, weil sich bei gegebener Periodendauer der Frequenz fn2 ein umso höherer Zählerendstand des Periodendauerzählers 44 ergibt, je höher die Zähl-, frequenz fQ1 ist« Die Winkelgeberfrequenz fn wird also in der Frequenzvervielfacherschaltung nach Fig. 2 mit einem Faktor multipliziert, der gleich dem Quotienten f02/f0t ist. Wenn man einen hohen Vervielfachungsfaktor wünscht, muss die Taktfrequenz fO2 gross gegenüber der Taktfrequenz fOi sein.

Fig. 3a zeigt den Schaltungsaufbau der Zeitrasterstufe 43· Diese enthält in Serienschaltung drei D-Flipflops (englisch delay-flipflops). Diese Flipflops besitzen Jeweils einen Vorbereitungseingang D und einen Takteingang c sowie zwei zueinander komplementäre Ausgänge. Komplementär bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der eine Ausgang ein logisches 1-Signal abgibt, wenn der andere Ausgang ein logisches O-Signal abgibt und umgekehrt. Das erste D-Flipflop 50 ist mit seinem Eingang D an den Ausgang 27 des Signalgebers 20 angeschlossen. Die beiden folgenden Flipflops 51?" 52 sind jeweils mit ihrem Eingang D an den ilusgang des vorhergehenden Elipflops 50 bzwo 51 angeschlossene Die Takteingänge aller drei Flipflops 50 bis 52 sind zu einem einzigen Takteingang c der Zeitrasterstnfe 43 zusammengefasst und an den Ausgang des Taktgebers 46 angeschlossen,= Ein erstes UND-Gatter 53 ist mit seinen beiden- Eingängen an den Ausgang des Flipflops 50 und an den komplementären Ausgang des Flipflops 51 angeschlossen. Die "beiden Eingänge eines zweiten UND-Gatters liegen am Ausgang des Flipflops 51 und am komplementären Ausgang des Flipflops 52« Das UND-Gatter 53 gibt die fn1 und das UNB-Gattsr 54 die Frequenz fn2 ab =

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Die einzelnen D-Flipflops brauchen nicht näher beschrieben zu werden; ein integrierter Baustein mit vier solchen Flipflops ist unter der Bezeichnung SE 74 175 im Handel«

In Fig. 3"b ist mit einem Impulszug fO der seitliche Verlauf der Grundtaktfrequenz dargestellt« Weiterhin ist ein einzel·= ner Impuls der Winkelgeberfrequenz fn gezeigte Die Hanken dieses Impulses fallen nicht mit ITlanken der Grundtakt frequenz fO zusammen. Das erste D-Iflipflop 50 dient dazu*, die frequenz fn mit Flanken der Grundtaktfrequenz fO zu. synchronisieren. Das D-Flipflop 50 übernimmt das an seinem Vorbereitungseingang D liegende logische Signal immer mit der Vorderflanke des nächst folgenden Grundtaktimpulses fO auf seinen Ausgang. Dies ist in Fig. 3"b mit dem Impulszug f50 gezeigt, der das Ausgangssignal des ersten .Flipflops 50 wiedergibt«,

Die Ausgangssignale der beiden Flipflops 51» 52 sind in Fig. 3h mit f51 und f52 bezeichnet. Sie sind gegenüber dem Impulszug f50 um eine bzw. zwei Periodendauern-der Grundtaktfrequenz fO verschoben. Das erste UKD-Gatter 53 gibt ein 1-Signal ab, solange das erste Flipflop 50 schon geschaltet und das zweite Flipflop 51 noch nicht geschaltet hat. Die daraus resultierende gerasterte Winkelgeberfrequenz fn1 ist in Fig. 3h gezeigt. Ebenso gibt das zweite UND-Gatter 54 ein 1-Signal ab, solange der Winkelgeberimpuls fn zwar schon auf das zweite Flipflop 51 aber noch . nicht auf das dritte Flipflop 52 übertragen ist.

Die beiden gerasterten Winkelgeberfrequenzen fn1 und fn2 sind also genau um eine Periodendauer der Grundtaktfrequenz fO gegeneinander versetzt; ihre.Impulsdauer ist jeweils gleich einer Periodendauer der Grundtaktfrequenz.

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Es wird damit deutlich., wie die Zeitrasterschaltung 43 die Periodendauerzäiilung im Zähler 44 nach Fig. 2 steuert. Die Eingänge 1 der Speicherstufe 45 und r des Periodendauerzählers 44 sprechen jeweils auf Vorderflanken der Frequenzen fn1 bzw« fn2 an«, Mt der Vorderflanke von fn1 wird der Zählerendstand auf die Speicherstufe 45 übernommen und mit der Torderflanke von fn2 wird der Periodendauerzähler 44 wieder zurückgesetzt.

Der Periodendauerzähler 44 nach Fig. 2 ist bekannt und als integrierter Baustein unter der Bezeichnung SN 74- 163 im Handel. Für die. Speicherstufe 45 kann der integrierte Baustein SU^- 74 75 und für den Di visions zähl er 48 der Baustein SN 74 191 verwendet werden.

Den Eingang der Interpolatxonsschaltung nach Fig. 4 bildet ein elektronischer Umschalter 55j der je riach seiner Schalterstellung -entweder die vervielfachte Winkelgeberfrequenz fnv oder die Saugrohrdruckfrequenz fp den Zähleingängen ζ eines Frequenzzählers 56 und eines Teilerzählers 57 zuführt. Dem Steuereingang 53^des Umschalters 55 wird von der Frequenzteilerschaltung 47 (s. Fig. 2) her die Zeitmarkenfrequenz fO6 zugeführt, die j'eweils den Ums ehalt Zeitpunkt bestimmt. Am Binärzahlenausgang des Frequenzzählers-56 ist eine Gatterschaltung 58 angeschlossen, die zur Nullerkennung dient. Der Ausgang der Gatterschaltung 58 ist zu einer Zeitrasterstufe 59 geführt, deren beide Ausgänge mit dem Ladeeingang 1 des Frequenz zähl er s 56 und mit dem Zähleingang ζ eines Adressenzählers 60 verbunden sind. Dem Rücksetzeingang r des Adressenzählers 60 wird von der Frequenzteilerschaltung 47 her (s. Fig. 2) die Zeitmarkenfrequenz fO7 zugeführt, die jeweils nach dem Ablauf einer Interpolationszeit den Adressenzähler 60 zurücksetzt.

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Den zentralen Baustein der Interpolationsschaltung nach. lig. 4-bildet ein Intervallspeicher 61₉ der einen Adresseneingang 62 sowie drei Speicherwertausgänge 63 ₅ 64₉ 65 besitzt« Der Intervallspeicher 61 ist als Lesespeicher ausgebildet (englisch read only memory ROM)ο Derartige Lesespeicher sind in verschiedensten Ausführungen bis zu einer Speicherkapazität von 4096 bit handelsüblich» Wenn man bei Yersuchsschaltungen die Zündwinkel-Verstellkurve auch nachträglich noch verändern können will₉ muss man für den Intervallspeicher 61 einen programmierbaren Lesespeicher (PROM) verwenden, wie er z.Bc unter der Bezeichnung Intel 1702 auf dem Markt ist.

Am Adresseneingang 62 des Int e rva 11 speie bier s 61 liegen die Ausgangs-Binärzahl des Adressenzählers 6©* das an der Klemme 35 liegende Signal sowie die Zeitmarkenfrequenz fO6« Da die Zeitmarkenfrequenz f06 entweder ein Q-Signal oder ein. 1«Signal gibt und da auch an der Klemme 55 ■= abhängig von der Kühlitfassertemperatur der Brennkraftmaschine:.=·, ein. 0~Signal oder ein 1-Signal liegt₉ liegt am Adresseneingang 62' eine Binärzahl_? deren Stellenzahl um 2 kotier als.die Stelienzahl des Adressenzähl.ers 60 is to Ba" Lese speicher-mit sehr hoher Speicherkapazität handelsüblich sind, kann man auch noch mehr Adresseneingänge 62' am Intervallspeicher 61 vorsehen, usi weitere Betriebsparameter der Brennkraftmaschine zu berück sichtigeno' " .

Der. erste Speicherwertausgang 63 ist mit dem Binär'zahlen=· eingang des Frequenzzählers 56 verbunden, und gibt Intervalldifferenzi'xerte- Aft an diesen abo Der zweite Speicherwertausgang 64 ist mit dem Binärsahleneingasig eines Teilergatters 66 verbunden^, aas susammen. mit dem feilQEsIMer 57. einen _ · Serienmuitiplizierer 67 bildete Dorostig© Sorien äiscrat© multipli©2?) siad heksm&i^ sJ

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William E· Wickes: Logic Design with Integrated Circuits, 1968_S Seiten 225 "bis 256. Sie sind auch als integrierte Bausteine unter der Bezeichnung SK 74- 97 handelsüblich..

Der dritte Speicherwertausgang 65 des Intervallspeichers 61 ist zum Binärzahleneingang eines Interpolationszählers 68 geführt. Ein weiterer einstelliger Ausgang 69 des Intervallspeichers 61 ist mit dem Zählrichtungseingang d des Interpolationszählers 68 verbunden. Der Ausgang des Teilergatters 66 liegt am Zähleingang ζ des Irrfcerpolationszählers 68.

An den Binär Zahlenausgang des Interpolationszählers 68 ist ein Zwischenspeicher 70 angeschlossen, der den Zählerendstand des Interpolationszählers 68 in 3?orm einer Binärzahl gi speichert und an seinem Ausgang abgibt» Einer weiteren Zeitrasterschaltung 71 wird eine von der Frequenzteilerschaltung 47 abgegebene Zeitmarkenfrequenz fO8. zugeführt. Am Takteingang c der Zeitrasterschaltung 71 liegt die Grundtaktfrequena fO» Zwei Ausgänge der Zeitrasterschaltung 71 sind zu den Ladeeingängen 1 des Interpolationszählers 68 und des Zwischenspeichers 70 geführt.«

Die Interpolationsschaltung nach Fig» 5 unterscheidet sich von der Schaltung nach. Figo 4 nur dadurch, dass der Teilerzähler 57 gleichzeitig auch die funktion des Frequenzzählers 56 übernimmt. Der erste Speicherwertausgang 63 des IntervallSpeichers 61 ist deshalb zum Binärzahleneingang des Teilerzählers 57 geführt. Der Teilerzähler 57 weist ausserdem einen Binärzahlenausgang auf, der mit dem Eingang der Gatterschaltung 58 verbunden istο Der Teilerzähler 57 weist ausserdem einen Ladeeingang 1 aiii ₉ der an einen Ausgang der Zeitrast er schaltung 59 ang@8efe.loeöse isfe_o Die SehsltimgsFerknüpfungen der übrigen

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Stufen sind gleich wie' bei der Schaltung nach Figo 4- und werden deshalb nicht nochmals beschriebene Zum Zwecke der Vereinfachung ist ausserdem der Umschalter 55 nicht dargestellt, der dem Zähleingang ζ des Teilersählers 57 vorgeschaltet ist.

Fig. 6 zeigt eine Zühdwinkel-Yerstellkennlinie₉ die sich aus einer praktischen Messung an einer Brennkraftmaschine ergeben hat. Der gemessene Kurvenverlauf ist dabei durch Linienzüge angenähert, die innerhalb einzelner Intervalle ,jeweils geradlinig verlaufen. Der Zündwinkel CX ist dabei in Grad vor dem oberen Totpunkt aufgetragen, und der Kurvenzug nach Fig.6 zeigt die Abhängigkeit des Zündwinkels von der Drehzahl der Brennkraftmaschine. Als Abszissenwert ist dabei nicht die Drehzahl der Brennkraftmaschine selbst sondern die zu dieser proportionale vervielfachte Winkelgeberfrequenz fnv verwendet. Der gesamte Drehzahl- bzw. Frequenzbereich ist in acht Intervalle Af1 bis Af8 unterteilt« Die geraden Linien, welche die Verstellkennlinie innerhalb der einzelnen Intervalle wiedergeben, haben die Steigungswerte B1 bis B8. Diese Steigungswerte sind in den Intervallen A f2, Af 3» Af^^- und Af6 positiv, im Intervall AfS negativ und in den übrigen drei Intervallen gleich 0,

In Fig. 7 ist dargestellt, wie bei zwei ausgewählten Frequenzen fnv3 und fnv6, die in Fig. 6 eingetragen sind, die Frequenzintervalle ^f 1 usw. mit Hilfe des Frequenzzählers 56 in Zeitintervalle umgesetzt werden. Weiterhin zeigt Fig. 8 den tatsächlichen zeitlichen Ablauf des Interpolationsvorganges bei den beiden ausgewählten Frequenzen fnv3 und fnv6. In Fig. 9 ist schliesslich noch dargestellt, wie sich

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an einen solchen Interpolationsvorgang, der von der Drehzahl abhängt, noch ein zweiter Interpolationsvorgang anschliesst, der vom Saugrohrunterdruck abhängt.

Im folgenden wird zunächst die Umsetzung der Frequenz- bzw. Drehzahlintervalle in Zeitintervalle anhand der Fig. 4·, 6 und 7 näher erläutert. Es ist dabei angenommen, dass der Umschalter 55 sich in seiner in Fig. 4 dargestellten Stellung befindet, so dass die vervielfachte Winkelgeberfrequenz fnv den beiden Zählern 56_S 57 zugeführt wird, während der Saugrohrunterdruck zunächst unberücksichtigt bleibt. .

Zu Beginn des Interpolatxonsvorganges ist in den Frequenzzähler 56 eine Binärzahl eingespeichert, die vom Ausgang 63 des Intervallspeichers 61 abgegeben wird und proportional zur Breite des ersten FrequenzintervallesZifi. ist. Diese Binärzahl wird nun mit der vervielfachten Winkelgeberfrequenz fnv ausgezählt, und zwar in Rückwärtsrichtung. Nach Ablauf eines Zeitintervalles £^t1 erreicht der Frequenzzähler 56 den Zählerstand O. Die Dauer des Zeitintervalles Z\t1 ist 1. proportional zur Breite des Frequenzintervalles A^i d.h. proportional zur ursprünglich im Frequenzzähler 56 stehenden Binärzahl und 2. proportional zur Zählfrequenz fnv. Die Verhältnisse sind in Pig. 7 für zwei bestimmte Zählfrequenzen fnv3 und fnv6 dargestellt. Die entsprechenden Zeitintervalle sind mit jdt13 und ^kt16 bezeichnet.

Wenn der Frequenzzähler 56 den Zählerstand 0 erreicht hat, gibt die Gatterschaltung 58 einen Impuls an die Zeitrasterschaltung 59 ab. Die Zeitrasterschaltung 59 gibt diesen O-Erkennungsimpuls zuerst an den Zähleingang ζ des Adressenzählers 60 weiter, dessen Zählerstand dadurch um 1 erhöht wird. Der Zählerstand des .Adressenzählers 60 liegt am

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Adresseneingang 62 des X!;#3rvallspeichers 61« Dieser gibt jetzt an seinen Speicherwertausgängen 63$ 64-, 69 Binärzahlen ab, die für das zweite Frequenzintervall ^f 2 charakteristisch sind. Die Zeitrasterschaltung 59 gibt dann den O-Erkennungsimpuls auch an den Ladeeingang 1 des Frequenzzählers 56 weiter, so dass auf den !Frequenzzähler 56 eine Binär zahl übertragen wird, deren Grosse proportional zur Breite des zweiten Frequenzintervalls A^f2 ist« Diese Binärzahl wird jetzt wieder wie beim ersten Frequenzintervall mit der Frequenz fnv ausgezählt.

Sobald der Frequenzzähler 56 xtfieder den Zählerstand 0 erreicht hat, wird der Adressenzähler 60 weitergeschaltet, und der Intervallspeicher 71 gibt Binärzahlen ab, die für das dritte Frequenzintervall ^f3 charakteristisch sind» Die Binärzahl,. die die Intervallbreite /[f3 wiedergibt, wird auf den Frequenzzähler 56 übertragen« Es schliesst sich wieder ein RückwärtszählVorgang des Frequenzzählers 56 an. Die beschriebenen Vorgänge wiederholen sich -periodisch., bei jedem folgenden Frequenzintervall

Allerdings wird der Interpolationsvorgang nicht durchgeführt_$ bis alle Frequensintervalle ausgezählt sind, .sondern der Frequenzteiler 4-7 (so Figo 2) legt mit seiner Ausgangsfrequenz f07 einen Zeitpunkt TI fest, in dem der Interpolations vorgang abgebrochen und der A&ressenzähler 60 zurückgesetzt wird, so dass dieser an den Adresseneingang 62 wieder.die das erste Frequenzintervall charakterisierender.Binärzahl abgibt«

erkennt aus Figo 7₉ dass die Zahl eier-ausgezählten Intervalle umso grosser -isfe₉ ^e höher die Zählfrecpens fnv liegt«

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Bei der niedrigen Frequenz fnv5 wird der Zählvorgang schon beim dritten Intervall Af5 unterbrochen, während bei der höheren Frequenz fnv6 der Zählvorgang bis zum sechsten Intervall fortgeführt wird.. Wenn die Brennkraftmaschine mit ihrer Höchstdrehzahl betrieben wird, muss auch die gesamte Verstellkennlinie nach Fig. 6. durchlaufen werden; die Zählkennlinie nach Fig. 7 verläuft dann so steil, dass bis zum Ablauf der Zeit T1 alle acht Intervalle der YerStellkennlinie ausgezählt werden.

Man könnte den Frequenzzähler 56 auch als Vorwärtszähler ausbilden. Anstelle der Gatterschaltung 58 müsste dann ein Binärzahlen-Vergleicher vorgesehen werden, der ein Ausgangssignal abgibt, wenn der Zählerstand des Frequenzzählers 56 mit dem Intervalldifferenzwert Af i übereinstimmt, der vom Speicherwertausgang 63 abgegeben wird«. Der Frequenzzähler müsste dann nach der Erkennung der Intervallgrenze auf Null zurückgesetzt werden und alle Intervalle in Vorwärtsrichtung auszählen. Diese Lösung wurde beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 und 5 nicht gewählt, weil der Schaltungsaufwand für den Birtärzahlenvergl eicher etwas grosser wäre als

der Aufwand für'die Gatter-Schaltung 58,. die z.B. aus einem einzelnen QDER-G-atter "bestehen kanrio

Weiterhin gibt der Intervallspeicher"61 wahrend äedes einzelnen Frequenzintervalles Af i an seinem zweiten Sp eicherwert ausgang 64 eine für dieses Intervall charakteristische Binäraahl Bi ab₃ die dem Multiplizierer 67 als Faktor zugeführt wird. Der Multiplizierer 67 multipliziert die vervielfachte Winkelgeberfrequenz fnv mit diesem Faktor Bi. Aufgrund der-speziellen Eigenschaften des Serienmultiplizierers 67_S die in dem oben erwähten Lehrbuch von Wickes näher beschrieben sind, können die Faktoren Bi nur kleiner als 1 sein; die Ausgangsfrequenz des Teilergatters 66 ist also niedriger als die !frequenz fnv.

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Dieser Umstand muss bei der Wahl des Vervielfachungsfaktors in der Schaltung nach Fig. 2 berücksichtigt werden.

Der. Interpolationszähler 68 hat die Aufgabe, wahrend der einzelnen Intervalle /ifi die Ausgangsimpulse -des Teilergatters 66 zu zählen. Beim Ende eines Interpolationsvorganges wird zunächst durch die Zeitrasterschaltung 71 nach der Zeitmarke fO8 der Endstand des Interpolationszählers .68 in den Zwischenspeicher 70 übernommen und anschliessend der Interpolationszähler 68 auf einen Anfangswert A gesetzt, der vom dritten Speicherwertausgang 65 des Intervallspeichers 61 abgegeben wird. Dieser Anfangswert A ist in Fig«, 6 ebenfalls eingezeichnet. Er ist ein Mass für den Zündwirikel OCO₅, der bei sehr niedrigen Drehzahlen., der Brennkraftmaschine eingestellt werden muss. , - - ·

Bei dem in Fig. 6 dargestellten Sonderfall einer Verstellkennlinie behält der Interpolationszähler 68 seinen Zählerstand A während des ganzen ersten Zahlintervalles- /If1 bei, weil die Steigung der Verstellkennlinie B1 in diesem Intervall gleich 0 ist.-Dementsprechend ist auch die am Teilergatter 66 "liegende Binärzahl B1 gleich 0 und das Teilergatter gibt während dieses Intervalls keine Impulse ab.

Das ändert sich beim zweiten Intervall, d.h. nach dem ersten Ansprechen der Gatterschaltung 58, wenn der Adressenzähler 60 um einen Schritt weitergezählt hat und der Intervallspeicher 61 die Binärzahlen für das zweite Intervall abgibt. Die Binärzahl B2, die die Steigung der Verstellkennlinie im zweiten Frequenzintervall /\f2 wiedergibt,· ist von 0 verschieden. Daher gibt das Teilergatter 66 eine Impulsfolge' ab, deren Frequenz proportional zum Produkt aus der vervielfachten Winkelgeberfrequenz fnv und d-er Binärzahl B2.ist. Der Interpolationszähler 68 zählt entlang der Verstellkennlinie nach Fig. 6.

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Im dritten Intervall Λ f3 ist die Steigung der Verstellkennlinie grosser, es liegt also auch, eine grössere Binärzahl B3 am Binärzahleneingang des Teilergatters 66. Die Frequenz der.vom Teilergatter 66 abgegebenen Impulsfolge ist dementsprechend ebenfalls grosser; die Zahlgeschwindigkeit des Interpolationszählers 68 nimmt zu, so dass der Zählerstand weiterhin der Verstellkennlinie nach Fig. 6 folgt.

Im vierten Intervall A, f4- -ist die Binärzahl B4- wieder kleiner Im fünften Intervall ist die Steigung und damit die Binärzahl B5 gleich 0, so dass der Interpolationszähler 68 seinen Zählerstand wieder nicht verändert. Der Zählerstand nimmt im sechsten Intervall wieder zu und bleibt im siebten Intervall konstant.

Eine-Änderung ergibt sich erst im achten Intervall <4f8, da die Steigung B8 der Verstellkennlinie hier einen negativen Wert annimmt. An. dieser Stelle greift der vierte Ausgang 69 des Intervallspeichers 61 ein und schaltet über den Zählrichtungseingang d die Zählrichtung des Interpolationszählers 68 um. Im achten Intervall wird deshalb der Zählerstand des InterpolationsZählers 68, der in den vorangehenden Intervallen entweder zugenommen hatte oder konstant geblieben war, vermindert.

Die am Ende der einzelnen Intervalle ^afi erreichten Zündwinkel sind in Fig. 6 an der Ordinatenachse mit 0<i bezeichnet. Es ist nun zu berücksichtigen, dass nur dann die ganze Verstellkennlinie nach Pig. 6 im Interpolationszähler 68 ausgezählt wird, wenn die Brennkraftmaschine mit ihrer Höchstdrehzahl läuft.. Die Verhältnisse bei niedrigeren Drehzahlen sind in den Fig. 7 und 8 dargestellt.

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Die strichpunktierte Verstellkennlinie gilt dabei jeweils für eine niedrige Drehzahl fnv3» Sowohl der Frequenzzähler als auch der Interpolationszähler 68 werden noch im Verlauf des dritten Intervalls Zi f 3 angehalten, wenn die Zeit T1 abgelaufen ist. Der Interpolationszähler 68 erreicht einen Zählerstand, der dem Zündwinkel O(z3 nach Fig. 8 entspricht.

Bei einer etwas höheren Drehzahl, die zu einer vervielfachten Winkelgeberfrequenz fnv6 führt, gelten die beiden durchgezogenen Verstellkennlinien nach den Pig. 7 und 8. Der Zählvorgang wird bei dieser Frequenz erst im sechsten Intervall /lf6 unterbrochen. Bei jeder Drehzahl· der Brennkraftmaschine wird der ZählVorgang im Interpolationszähler 68 also genau so weit geführt,bis ein· Zählerstand erreicht ist, der ein Mass für den bei dieser Drehzahl optimalen Zündwinkel gibt.

Der Interpolationsvorgang bei der Winkeigeberfrequenz fnv6 ist in Fig. 9. nochmals in verkürztem Maßstab dargestellt» Nach dem Zeitpunkt T1 schliesst sich ein weiterer Interpolationsvorgang an, der die Abhängigkeit des Zündwinkels vom Saugrohrunterdruck berücksichtigt» Im Zeitpunkt TT war der Zündwinkel Οζη erreicht₉ der nur von der. Drehzahl abhängt. Nach T1 gibt die Zeitmarkenfrequenz fO6 (s. Figo 4·) ein anderes Binärsignal an den Adresseneingang 62 des Intervallspeichers 61 ab«, so dass dieser an seinen Ausgängen 63 bis 65 und 69 veränderte Intervallkennwerte abgibto Der Adressenzähler 60 wird durch die Zeitmarkenfrequenz fO7 ebenfalls unmittelbar vor ode? unmittelbar nach dem Zeitpunkt T1 auf den Zählerstand zurückgesetzt, der das erste Intervall bezeichnetο

Bei der Saugrohrunterdruck-Interpolation muss nun zunächst

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im ersten Messintervall ^itp1 berücksichtigt werden, dass die Aüsgangsfrequenz fp Ses Oszillators 28 (s. Fig. 1) einen Frequenzbereich überstreicht, der nicht bei der Frequenz 0 beginnt. Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel ändert sich die Frequenz fp in einem Bereich von 80 kHz bis 120 kHz. Die Anfangsfrequenz von 80 kHz wird nun zunächst im Frequenzzähler 56 ausgezählt, nachdem der Umschalter 55 im Zeitpunkt T1 auf seinen zweiten Eingang umgeschaltet worden ist und damit dem Frequenzzähler 56 die .Unterdruckfrequenz fp zugeführt wird. Die Verstelikennlinie nach Fig. 9 hat im ersten Intervall die Steigung O, so dass, sich der Zählerstand des Interpolationszählers 68 nicht ändert, bis die ganze Anfangsfrequenz von 80 kHz ausgezählt ist.

Danach wird der vom Saugrohrunterdruck abhängige Interpolationsvorgang in genau der gleichen Weise, fortgeführt, wie er bei der ersten Interpolation vorgenommen wurde. Der zweite Interpolationsvorgang endet in einem Zeitpunkt T2, der durch die Zeitmarkenfrequenz fO8 nach Fig. 4 gegeben wird. Bei dem Beispiel nach Fig. 9 werden vier weitere Zeitintervalle Δ*ρ2 bis Atp5 berücksichtigt. Durch den Saugrohrunterdruck ergibt sich eine zusätzliche Zündwinkelverstellung ^oip, die nach Fig. 9 zum drehzahlabhängigen Zündwinkel "0<n addiert wird. Diese Addition wird im Interpolationszähler 68 vorgenommen, da dieser beim zweiten Interpolationsvorgang als Anfangswert den Zählerendstand im Zeitpunkt T1 übernimmt. Die additive Verknüpfung der beiden Zündwinkelverschiebungen ist auch bei den bekannten mechanischen Zündwinkel-Verstelleinrichtungen üblich.

Im Zeitpunkt T2- hat der Interpolationszähler 68 einen Zählerstand erreicht, der dem endgültigen Zündwinkel ©Cz entspricht. Durch die Zeitmarkenfrequenz fO8, die auch den Zeitpunkt T2

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markiert, wird über die Zeitrasterstufe 71 zunächst der Ladeeingang des Zwischenspeichers 70 und dann der Ladeeingang des Interpolationszählers 68 betätigt. Deshalb wird zuerst der Zählerendstand des Interpolationszählers 68 auf den Zwischenspeicher 70 übertragen und' anschliessend wieder der Anfangswert A in den Interpolationszähler 68 eingespeichert. Der Anfangswert A ist - wie oben schonerwähnt massgeblich für die Grundverstellung des Zündwinkels bei sehr niedrigen Drehzahlerw Er wird für den nächsten Drehzahlinterpolationsvorgang benötigt.

In der Schaltung nach Fig. 4- werden der Frequenzzähler ^S und der Teilerzähler 57 mit der gleichen Zählfrequenz versorgt. Da es beim Teilerzähler 57 nur auf die Impulsfolgefrequenzen ankommt, die von den einzelnen Zählerstufen abgegeben werden, kann man die Interpolationsschaltung auch nach Fig. 5 aufbauen. Bei dieser Schaltung wird der Teilerzähler 57 gleichzeitig auch als Frequenzzähler verwendet. Der Teiierzähler 57 wird dann beim Beginn jedes Intervalls vom Speicherwertausgang 63 Tier auf eine Binärzahl gesetzt, die gleich dem Intervalldifferenzwert /Qfi ist. Der Zählerstand des Teilerzählers 57 wird direkt der Gatterschaltung 58 zugeführt, die ein Ausgangssignal abgibt, wenn der Zählerstand gleich 0 ist. Dann wird über die Zeitrasterstufe 59 der Adressenzähler 60 um ein Intervall weitergeschaltet und anschliessend der neue Intervalldifferenzwert cü'fi in den Teilerzähler 57 eingespeichert.

Ausserdem werden die Ausgänge aller einzelnen Stufen des Teilerzählers 57 dem Teilergatter 66 zugeführt. Dieses Teilergatter kann bei der Schaltung nach Fig. 5 nicht wie bei der Schaltung nach Fig. 4- mit dem Teilerzähler zu einem einzigen

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integrierten Baustein zusammengefasst sein, weil man zusätzlich den Binärzahlenausgang des Teilerzählers 57 benötigt. Das Teilergatter 66 besteht in der Schaltung nach Fig. 5 aus einzelnen UHD-Gattern, wie es in dem oben schon erwähnten Lehrbuch von Wickes beschrieben ist.

In den Schaltungen nach den Fig. 4- und 5 kann man für den Adressenzähler 60 den integrierten Baustein SN 74- 163, für den Teilerzähler 57 sowie den Interpolationszähler 68 den Baustein SW 74- 191 und für den Zwischenspeicher 70 den Baustein SN 74- 175 verwenden. Der Zwischenspeicher 70 enthält für Jede Binärstelle ein D-Flipflop.

In Fig. 10 ist die dem Interpolator nachgeschaltete Yergleicherschaltung näher dargestellt, die den Betriebsvorgang, d.h. insbesondere den Zündvorgang auslöst. Der erste Ausgang 27 des Signalgebers 20, der die Winkelgeberfrequenz fn führt, ist einerseits mit dem Interpolator 34- (s. Fig. 1) und andererseits mit einem Frequenzvervielfacher 72. verbunden. Dieser gibt an den Zähleingang ζ des Winkelzählers 37 eine vervielfachte Frequenz fnw. Der Binärzahlenausgang des Winkelzählers 37 und der Ausgang des' Zwischenspeichers 70' sind zu den beiden Binärzahleneingängen des Binärzahlen-Vergleichers geführt. Der Ausgang des BinärzahJLen-Vergleichers 38 ist an den Steuereingang 74- einer elektronischen Verteilerschaltung 73 angeschlossen.

Die elektronische Verteilerschaltung 73 weist ausserdem Zylinderwähleingänge 73 auf, die an den Ausgang eines Dekoders

76 angeschlossen sind. Dem Dekoder 76 ist ein Zylinderzähler

77 vorgeschaltet. Weiterhin sind drei der Ausgangsleitungen des Dekoders 76, die mit Zylinder 2 bis Zylinder 4- bezeichnet sind, zu Eingängen eines ODER-Gatters 78 geführt, das

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dem Rücksetzeingang r des Winkelzählers 37 vorgeschaltet ist. Ein vierter Eingang des ODER-Gatters 78, der mit Zylinder 1 bezeichnet ist, liegt am Ausgang 23 des Signalgebers 20 und erhält deshalb die Bezugsimpulsfrequenz fr zugeführt.

Der Ausgang des Zylinderzählers 77» der eine Binär.zähl gz abgibt, ist an den Adresseneingang eines Abstand-Speichers 79 angeschlossen, der als Lesespeicher (ROM) ausgebildet ist. Der Speicherwertausgang-des Abstand-Speichers 79, der eine Binärzahl ga abgibt, ist an einen Eingang eines Binärzahlen-Vergleichers 80 angeschlossen, dessen anderer Eingang am Ausgang des Winkelzählers 37 liegt. Der Binärzahlen-Vergleich.er 80 vergleicht die beiden Zahlen ga und gw .und gibt bei Gleichheit der beiden Zahlen an seinem Ausgang ein Signal ab, das dem Zähleingang ζ des Zylinderzählers 77 zugeführt wird. Der Rücksetzeingang r des Zylinderzählers 77 liegt am Ausgang 23 des Signalgebers 20. Ihm wird deshalb die Bezugsimpulsfrequenz fr zugeführt.

Die beschriebenen Baugruppen 76 his 80 bilden zusammen einen Zylindermarkengeber 81, der mit einer unterbrochenen Linie ' umrandet ist. Der Zylindermarkengeber 81 gibt am Ausgang des ODER-Gatters 78 für ,jeden einzelnen Zylinder einen Bezugsimpuls ab, während der Signalgeber 20 selbst an seinem Ausgang 23 nur einen einzigen Bezugsimpuls fr pro Kurbelwellenumdrehung abgibt. Man kann den ZyIindermarkengeber 81 auch, einsparen, wenn man den Signalgeber 20 so ausbildet, dass der Schalter 21 bei jeder Kurbelwellenumdrehung mehrmals geschlossen wird und dann für jeden-Zylinder einen Bezugsimpuls abgibt.

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Zur Vereinfachung wird nun zuerst die Wirkungsweise der Schaltung nach Fig* 10 ohne den Zylindermarkengeber 81 beschrieben. Der Signalgeber 20 gibt z.B. A-0° vor dem oberen Totpunkt an seinem Ausgang 23 einen Bezugsimpuls fr ab und setzt damit über den Rücksetzeingang r den Winkelzähler auf den Zählerstand 0 zurück. In der Folgezeit zählt der Winkelzähler 3? alle Ausgangsimpulse des Frequenzvervielfachers 72. Sobald der Zählerstand des Winkelzählers 37 grosser ist als die im Zwischenspeicher 70 gespeicherte Binärzahl, gibt der Binärzahlen-Vergleicher 38 an. seinem Ausgang einen Impuls fz ab, der den Betriebs vor gang, d.h. insbesondere die Zündung auslöst. Bei Fig. 11, Punkt 99 wird erklärt, warum die "Grösser-Bedingung" gewählt wurde.

Die Zündung erfolgt also umso später, je grosser die im Zwischenspeicher 70 gespeicherte Zahl ist. In den Fig. 6, und 9 ist der Zündwinkel CX in Grad vor dem oberen Totpunkt aufgetragen. Die Verstellkennlinien nach den genannten Figuren geben also einen umso grosseren Winkel an, je früher die Zündung erfolgen soll. Daraus ergibt sich, dass im Zwischenspeicher 70 eine niedrige Binärzahl stehen muss, wenn Frühzündung erwünscht ist. Der Interpolationszähler nach den Fig. 4- und 5 muss also in Rückwärtsrichtung zählen, wenn die Steigungen Bi der Verstellkennlinie nach Fig. 6 positiv sind; umgekehrt muss er bei negativer Steigung Bi in Vorwärtsrichtung zählen. Der Interpolationszähler 68 zählt bei dem in Fig. 6 dargestellten Beispiel einer Verstellkennlinie also nur im achten Intervall Af8 vorwärts.

Es ist auch möglich, bei den beiden Zählern 68 und 37» deren Zählerstände vom Binärzahlen-Vergleicher 38 miteinander verglichen werden, die Zählrichtungen jeweils umzukehren. Der

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Interpolationszähler 68 zählt dann in Vorwärtsrichtung, so lange die Steigung Bi positiv ist. In diesem Fall muss der Winkelzähler 37 "bei jedem Bezugsimpuls fr auf einen Maximalwert gesetzt werden,- und anschliessend die vervielfachten Winkelgeberimpulse fnw in Rückwärtsrichtung zählen..

Der Vervielfachungsfaktor des Frequenzvervielfachers 72 ist so an die Steigungswerte Bi anzupassen, dass der Zündvorgang jeweils genau beim gewünschten Zündwinkel ausgelöst wird. Man kann den Frequenzvervielfacher 72. auch weglassen, wenn man durch geeignete Wahl der Multiplikationsfaktoren Bi dafür sorgt, dass der Multiplizierer 67 (s. Fig. 4) nur so wenige Impulse pro Zeiteinheit abgibt, dass deren Zahl direkt mit der Zahl der Winke!geberimpulse fn verglichen werden kann.

Bei Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen ist noch zu berücksichtigen, dass es unter Umständen erforderlich sein kann, das Gemisch in den einzelnen Zylindern bei unterschiedlichen Zündwinkeln ,zu zünden. Die geometrischen Verhältnisse der einzelnen Ansaugleitungen führen nämlich meist dazu, dass der Strömungswiderstand der Ansaugleitung nicht für jeden Zylinder den gleichen Wert annimmt. Dementsprechend ergeben sich auch unterschiedliche Füllungsgrade für die einzelnen Zylinder. Es wurde schon oben erwähnt, dass das Gemisch umso früher gezündet werden muss, je schlechter der Zylinder gefüllt ist. Da die beschriebene Zündwinkel-Verstelleinrichtung es ermöglicht, den Zündwinkel sehr präzis einzustellen, muss man die unterschiedlichen Füllungsgrade der Zylinder dadurch berücksichtigen, dass man den Winkelzähler 37 z.B. bei einem Zylinder bei 40° vor OT und bei einem anderen Zylinder 4-5° vor OT zurücksetzt.

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Wenn der Signalgeber 20 für jeden· Zylinder einen Schalter aufweist, dann lassen sich diese unterschiedlichen Rücksetzwinkel durch Verdrehen der verschiedenen Nocken 22 einstellen. Diese mechanische Abgleicharbeit ist aber kaum mit der erforderlichen Genauigkeit durchzuführen.' Es ist deshalb besser, einen Zylindermarkengeber 81 nach Fig. 10 vorzusehen, bei dem dieser Abgleich auf elektrischem Wege durch Einspeichern verschiedener Binärzahlen vorgenommen wird. Man kann, dann für die verschiedensten Motortypen genau den gleichen Signalgeber 20 vorsehen, der nur einen Schalter 21 und einen Nocken 22 besitzt. Die Verhältnisse bei einer Mehrzylinder-Brenn-· kraftmaschine sind in Fig. 11 dargestellt. Die Binärzahl ga gibt dabei den Winkelabstand der einzelnen O-Marken voneinander an. Bei den einzelnen O-Marken wird der Winkelzähler 37 auf 0 zurückgesetzt.

Der vom Signalgeber 20 kommende Bezugsimpuls fr setzt einerseits über das ODER-Gatter 78 den Winkelzähler 37 und andererseits den Zylinderzahler 77 zurück. Der dem Zylinderzähler nachgeschaltete Dekoder 76 gibt dann an seiner ersten, mit ZyI 1 bezeichneten Ausgangsleitung ein Signal ab. Der Dekoder 76 kann dabei als Binär-Dezimal-Dekoder ausgebildet sein. Derartige Dekoder sind bei Zählschaltungen üblich. Die für den Zylinder 1 repräsentative Binärzahl gz. wird ausserdem dem Adresseneingang des Abstand-Speichers 79 zugeführt. Dieser , gibt die Binärzahl ga ab, die ein Mass für den Abstand zwischen den O-Marken des ersten und des zweiten Zylinders ist. Der Winkelzähler 37 zählt nun in der Folgezeit die Ausgangsimpulse fn des Winkelgebers 24, 25· Der Zählerstand gw des Winkelzählers 37 sowie die Binärzahl ga werden dem Binärzahlen-Vergleicher 80 zugeführt. Wenn das Zahnrad 24 einen Winkel

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durchlaufen hat, der gleich, dem gewünschten Abstand der beiden O-Marken ist, und demzufolge die beiden Binärzahlen ga und gw gleich gross sind, dann gibt der Vergleicher 80 einen Impuls ab, der dem Zylinderzähler 77 als Zählimpuls zugeführt wird. Der Zylinderzähler 77 zählt um 1 weiter, und der Dekoder 76 gibt jetzt an seiner zweiten, mit ZyI 2. bezeichneten Ausgangsleitung ein Signal ab. Dieses Signal wird über das ODER-Gatter 78 dem Rücksetzeingang r des Winkelzählers 37 zugeleitet und setzt diesen wieder auf 0 zurück.

Weiterhin wird jetzt dem Vergleicher 80 eine neue Binärzähl ga zugeführt, da am Adresseneingang des Abstand-Speichers auch eine andere Binärzahl liegt. Der Winkelzähler 37 zählt jetzt wieder bis zum Erreichen der neuen Zahl ga. Dies ist in Fig. 11 mit der sagezahnformigen Kurve gw dargestellt.

Sobald die Zahl gw wieder gleich gross ist wie ga, gibt der Vergleicher 80 einen neuen Zählimpuls an den Zylinderzähler ab. Dieser führt jetzt eine Binärzahl, die für den dritten Zylinder repräsentativ ist, so dass auch der Dekoder 76 an seiner dritten Ausgangsleitung ein Signal abgibt, das wiederum über das ODER-Gatter 78 den Winkelzähler 37 zurücksetzt. Der Abstand-Speicher 79 gibt dann eine Binärzahl ga3 ab, die ein Mass für den Abstand der O-Marken des dritten und des vierten Zylinders ist. Wenn der Winkelzähler 37 diese Zahl wieder erreicht hat, gibt der Vergleicher 80 einen" weiteren Zählimpuls an den Zylinder zähler 77 ab-* Der Dekoder 76 führt dann an seiner vierten Ausgangsleitung einen Impuls, der über das ODER-Gatter 78 den Winkelzähler 37 zurücksetzt. Der vierte Zählzyklus des Winkelzählers 37 wird nicht durch einen neuen Stand des Dekoders 76, sondern durch den Bezugsimpuls fr beendet, wie es schon oben-beschrieben ist. ■ .

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Während des Sägezahnanstiegs der Kurve gw nach Fig. 11 findet jeweils im Vergleicher 38 auch der Binärzählenvergleich statt, der zum Auslösen des Betriebsvorganges führt. Der im Zwischenspeicher gespeicherte Zählerendstand gi des Interpolationszählers 68 ist in Pig. 11 eingezeichnet. Er ändert sich im dargestellten Fall nicht bei jedem Zylinder, sondern insgesamt nur drei mal. Sobald gw grosser als gi ist, gibt der Binärzahlen-Vergleicher 38 jeweils einen Zündimpuls fz ab. Die Impulse fz werden in der elektronischen Verteilerschaltung 74 als Impulse fz1- bis fz4 den einzelnen Zylindern zugeteilt. Diese einzelnen Impulse sind in Fig. 11 ebenfalls. dargestellt. Die letzte Zeile der Fig. 11 zeigt den Zählerstand gz des Zylinderzählers 77·

In Fig. 10a ist ein Prizipschaltbild der elektronischen Verteilerschaltung 73 dargestellt. Diese enthält vier Leistungsverstärker 82 bis 85, denen je eine Zündspule nachgescnaltet ist. In Fig. 10a ist von diesen Zündspulen nur eine.mit der Primärwicklung 40 und der Sekundärwicklung41 dargestellt. Jedem Leistungsverstärker ist ein UND-Gatter 86 bis 89 vorgeschaltet. Die ersten Eingänge der UND-Gatter 86 bis 89' sind zur Eingangsklemme 74 geführt. Ihnen werden deshalb die Auslöseimpulse fz zugeführt. Die zweiten Eingänge der UND-Gatter 86 bis 89 liegen an den Aus gangs leitungen ZyI 1

bis ZyI 4 des Dekoders 76. .

Der Auslöseimpuls fz wird immer von dem UND-Gatter 86 bis weitergeleitet, an dessen zweitem Eingang ein logisches 1-Signal liegt. Wenn also der Dekoder 76 an seiner dritten Ausgangsleitung ZyI 3 ein logisches 1-Signal abgibt, dann wird der Auslöseimpuls fz über das UND-Gatter 88 dem Leistungsverstärker 84 zugeführt. In diesem Fall wird die Zündkerze des dritten Zylinders gezündet. Ähnlich verhält es sich bei

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den übrigen Zylindern.

In Fig. 12 ist der Schaitungsaufbau einer speziellen Vergleicherschaltung dargestellt, die zur Erzeugung der Zündimpulse fz dient und eine feinere Winkelauflösung ermöglicht. Es wird nämlich häufig gefordert, dass die Verstellschaltung den Zündwinkel mit einer Genauigkeit von 0,5° einstellt. Demgegenüber kann man die anhand von Fig. 1 beschriebenen ferromagnetische Zahnräder 24- nur mit etwa 120 Zähnen versehen, so dass sich eine Winkelauflösung von 3 ergibt. Zur Verbesserung der Auflösung ergeben sich zwei Möglichkeiten: Man kann einerseits dem Winkelzähler 37 nach Fig. 10 einen getrennten Frequenzvervielfacher 72 vorschalten; die entsprechende Schaltung ist im einzelnen in Fig. 13 dargestellt. Eine zweite Möglichkeit besteht darin, dem Winkelzähler die nicht vervielfachte Winkelgeberfrequenz fn zuzuführen und den Interpolationszähler 68 in zwei Stufen aufzutrennen. Diese zweite Möglichkeit Ist in Fig. 12 dargestellt. -

In der Schaltung nach Fig. 12 ist der Interpolationszähler in einen Vorzähler 90 und einen Hauptzähler 91 aufgeteilt. Die Zählrichtungseingänge d der beiden Zähler 90,91 sind an den Ausgang"69 des Intervallspeichers 61 angeschlossen. Der Zähleingang ζ des Vorzählers 90 ist mit dem Ausgang des Teilergatters 66 verbunden. Ihm wird deshalb die Ausgangsfrequenz fnvi des Multiplizierers 67 zugeführt. Der Überlaufausgang U des Vorzählers 90 ist an den Zähleingang ζ des Hauptzählers 91 angeschlossen. Zu Beginn des .Interpolationsvorganges werden die beiden Zähler 90, 91 auf den Anfangswert A gesetzt, der in der Schaltung nach Flg. 12 in zwei Binärzahlen Al und A2 aufgeteilt ist. Die Binärzahl A1 enthält dabei die niedrigen Stellen des Anfangswertes A.

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Der Zwischenspeicher 70 "besteht aus zwei Speicher stufen 92, 93» von denen die erste an den Ausgang des Vorzählers -90 und die zweite an den Ausgang des Haupt Zählers 91 angeschlossen ist. Me "beiden Ladeeingänge 1 der Sp eicher stuf en 92, 93 sind miteinander verbunden; ihnen wird die Zeitmarkenfrequenz-f08
zugeführt. Die Ausgänge der zweiten Speicherstufe 93 und des Winkel zähler s 37 sind zu den Eingängen des Binär zahlen-Vergleichers 38 geführt. Ein erster Ausgang 94· des Vergleichers 38 ist mit dem Ladeeingang 1 eines Zählers 95 verbunden.
Der Zähleingang ζ des Zäh3s:s 95 liegt am Ausgang der Vervielfacherschaltung nach Fig. 2, so dass ihm die vervielfachte
Winkelgeberfrequenz fnv zugeführt wird. Der Binär Zahleneingang des Zählers 95 ist an den Ausgang der ersten Speicherstufe angeschlossen.

Der Ausgang des Zählers 95 ist zum Eingang einer Gatter-Schaltung 96 geführt, die zur O-Erkennung dient. Ein zweiter Ausgang 97 des Binärzahlen-Vergleichers 38 sowie der Ausgang der Gatterschaltung 96 sind zu Eingängen eines ODEE-Gatters
98 geführt, das an seinem Ausgang die Zündimpulse fz abgibt. Diese werden gemäss der ±n I¹Ig. 10 dargestellten Schaltung
der elektronischen Verteilerschaltung 73 zugeführt.

Der Binärzahl en-Vergleicher 38, für den der integrierte Baustein SN 74· 85 verwendet werden kann, besitzt zwei Ausgänge, von denen der erste 94 ein Signal abgibt, wenn die an seinen beiden Eingängen liegenden Binärzahlen gleich gross sind.
Der zweite Ausgang 97 gibt dann ein Signal ab, wenn der Zählerstand des Winkelzählers 37 grosser ist als die im Zwischenspeicher 93 gespeicherte Binärzahl. Es kann vorkommen, dass der für Zahlengleichheit zuständige erste Ausgang 94 nie ein
logisches 1-Signal abgibt, so dass dann auch der Betriebsvorgang nicht ausgelöst würde. Dieser Fall ist in Fig. 11 in

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der ersten Zeile beim Punkt 99 dargestellt. In diesem Zeitpunkt 99 ändert sich, der Speicherwert gi des Zwisch.enspeich.ers 93 in negativer Richtung. Er hatte unmittelbar vorher einen Wert, der grosser war als der Zählerstand des Winkelzählers 37$ nach der Änderung ist die Zahl gi kleiner als gw. In diesem Fall löst der Vergleicher 38 über seinen zweiten Ausgang 97 und das ODER-Gatter 98 sofort den Zündvorgang aus, indem er den Impuls fz abgibt.

In allen anderen Fällen, in denen sich die vom Interpolationszähler 68 abgegebene Binärzahl gi nicht gerade in unmittelbarer Nähe des gewünschten Zündzeitpunktes ändert, wird der Zeitraum zwischen zwei Winkelgeberimpulsen fn noch feiner unterteilt. Man kann z.B. den' Vorzähler 90 als dreistufigen Zähler ausbilden, der dann die Frequenz fnvi im Verhältnis von 8 : 1 untert&ilt. Entsprechend wird dann auch die Winkeldifferenz zwischen zwei Zähnen des Zahnrades 24, die beim Ausführungsbeispiel 3° beträgt, in acht Teile geteilt, so dass sich eine Winkelauflösung von knapp 0,4° ergibt.

Wenn bei einem normalen .Zählvorgang, wie er in Fig. 11 bei den vier ersten Sägezähnen gw dargestellt ist, der Winkelzähler 37 den gleichen Zahlenwert wie der Zwischenspeicher 93 erreicht, dann sind die höchsten Stellen des Interpolationszählers 68 bereits berücksichtigt. Der Vergleicher 38 gibt an seinem ersten Ausgang 94 ein logisches 1-Signal ab, das dem Ladeeingang 1 des Zählers 95 zugeführt wird. In den Zähler 95 wird dabei die Binärzahl übernommen, die in der ersten Speicherstufe 92 des Zwischenspeichers 70 gespeichert ist. Diese Zahl hat entsprechend der Stufenzahl des Vorzählers 90 drei Binärstellen. Sie ist gleich dem Rest, der im Vergleicher 38 bis jetzt noch nicht berücksichtigt ist und

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der Feinaufteilung des Winkels entspricht.

Der Zähler 95 ist .als Rückwärtszähler ausgebildet und zählt in der Folgezeit, d .h. nach dem Auftreten des Gleichheitssignals am Ausgang 94 des Vergleichers 38 > die Impulse der vervielfachten Winkelgeberfrequenz fnv in Rückwärtsrichtung, bis er den Zählerstand 0 erreicht. Als Beispiel sei angenommen, dass im Zwischenspeicher 92 die Binärzahl 101 steht, die gleich der Dezimalzahl 5 ist. Der Zähler 95 ist dann nach fünf Impulsen der Frequenz fnv beim Zählerstand 0 angelangt. Die Gatver-Schaltung 96 gibt dann einen Impuls an das ODER-Gatter 98 ab, das deshalb einen Zündimpuls fz weiterleitet. Es ist dabei vorausgesetzt, dass die vervielfachte Winkelgeberfrequenz fnv achtmal so hoch ist wie die Winkelgeberfrequenz fn. Falls der Vorzähler 90 eine andere Stufenzahl aufweist, muss auch der Vervielfachungsfaktor der Frequenz fnv geändert werden.

In Fig.'13 ist schliesslich noch eine Schaltung dargestellt, die einerseits den Frequenzvervielfacher nach Fig. 2 und andererseits den Vervielfacher 72 nach Fig. 10 enthält, dabei aber mit einem einzigen Periodendauerzähler 44 auskommt. Trotzdem ist es' möglich, zwei mit verschiedenen Faktoren vervielfachte Frequenzen fnv und fnw zu erzeugen. Die Schaltungsanordnung des Periodendauerzählers 44, des Zwischenspeichers 45, des Divisionszählers 48 und der Gatterschaltung 49 ist gleich wie bei der Schaltung nach Fig. 2. Dem ersten Ausgang 27 des Signalgebers 20 ist ein Untersetzerzähler 100 nachgeschaltet, der zwei Ausgänge 101, 102 mit verschiedenen Untersetzungsfaktoren aufweist, die im Ausführüngsbeispiel nach Fig. 13 als fn/2 bzw. fn/5 gewählt sind. Der erste Ausgang 101, der die halbe Winkelgeberfrequenz führt, ist an den Ladeeingang 1 des Zwischenspeichers 45 angeschlossen.

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Der zweite Ausgang 102 ist zum Eingang der Zeitrasterschaltung 43 geführt, deren erster Ausgang mit dem Ladeeingang eines zweiten Zwischenspeichers 103 verbunden ist. Der zweite Ausgang der Zeitrasterschaltung 43 ist an den Rücksetzeingang r des Periodendauerzählers 44 angeschlossen. Dem zweiten Zwischenspeicher 103 ist ein zweiter Divisionszähler 104 nachgeschaltet. Dem Zähleingang ζ des zweiten Divisionszählers 104 wird von der !Frequenzteilerschaltung 47 her (s. Fig. 2) eine Untertaktfrequenz fO3 zugeführt. An den Ausgang des Divisionszählers 104 ist eine, zweite Gatterschaltung 105 angeschlossen, die wie die Gatterschaltung zur 0-Erkennung dient. Diese Gatterschaltung .105 gibt an ihrem Ausgang die Frequenz fnw ab, die ausserdem dem Ladeeingang des zweiten Divisions'zählers 104 zugeführt wird.

Die Erzeugung der !Frequenz fmr erfolgt genau so wie es bei Fig. 2 beschrieben worden ist. Der Zählerstand des Periodendauerzählers 44 wird allerdings nur bei federn zweiten Impuls fn des Winkelgebers, auf den Zwischenspeicher 45 übertragen, da die Frequenz am Ausgang 101 im Verhältnis 2:1 gegenüber fn untersetzt ist. Der Divisionszähler 48 zählt diesen Zählerstand wieder in schon beschriebener Weise aus.

Nach der Übernahme seines Zählerstandes in den Zwischenspeicher 45 zählt der Periodendauerzähler 44 weiter, bis nach Ablauf von fünf Impulsen fn auch der zweite Ausgang 102 des Untersetzerzählers 100 einen Impuls abgibt. Bei diesem Impuls fn/5 wird über die Zeitraster schaltung 43 zunächst der Zählerstand des Periodendauerzählers 44 in den zweiten Zwischenspeicher IÖ3 übernommen und anschliessend der Periodendauerzähler 44 zurückgesetzt. Die im Zwischenspeicher 103 stehende. Binärzahl wird vom zweiten Divisionszähler

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genau so ausgezählt, wie dies der erste Divisionszähler 48 mit dem Stand des Zwischenspeichers 45 vornimmt. Es ist lediglich der Vervielfachungsfaktor der Ausgangsfrequenz fnw kleiner, da die Zahl im Speicher 103 grosser ist als die Zahl im Speicher 45· Eine weitere Einflussmöglichkeit auf den Vervielfachungsfaktor hat man mit der Untertaktfrequenz fO5. Auf diese Weise ist es möglich, für die beiden vervielfachten Winkelgeberfrequenzen fnv und fnw jeden beliebigen Vervielfachungsfaktor zu realisieren, so dass man die Zählfrequenzen des Interpolationszählers 68 und des Winkelzählers 37 an beliebige Multiplikationsfaktoren Bi anpassen kann. ..

Die beschriebene Schaltungsanordnung löst also die eingangs gestellten Aufgaben. Es lassen sich beliebige Verstellkennlinien nachbilden, indem man einfach Binärzahlen in einen Lesespeicher eingibt. Dabei ist es ohne Belang, ob die Verstellkennlinie auch Teile mit negativer Steigung aufweist. Ausserdem ist eine gleichbleibende Genauigkeit gewährleistet, die durch keine Alterungseinflüsse oder Exemplarstreuungen beeinträchtigt wird, da ausschliesslich digitale Signale verarbeitet werden.

Die Genauigkeit der Winkeleinstellung ist im wesentlichen dadurch bedingt, wie präzis der Signalgeber 20 aufgebaut ist. Da dieser eine sehr einfache Konstruktion aufweist, kann er mit hoher Präzision gefertigt werden. Die Winkelauflösung kann mit Hilfe der Schaltungen nach Fig. 12 und i'ig. 13 nahezu beliebig weit getrieben werden. Die Auflösung ist dabei allerdings nicht mit der Genauigkeit gleichzusetzen, da z.B. eine neue Drehzahlinformation erst dann vorliegt, wenn der nächste Zahn des Zahnrades 24 am Joch 25 vorbeigelaufen ist.

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Beim Ausführungsbeispiel wird deshalb nur alle drei Grad eine neue Drehzahlinformation geliefert. Falls man die genaue Drehzahlinformation noch häufiger zur Verfügung haben will, muss man zvB. einen optischen Signalgeber verwenden, bei dem der Weg des Lichtes von einer Lichtquelle zu einer Fotozelle periodisch gesperrt und freigegeben wird. Derartige optische Signalgeber können bis zu 1000 Impulse pro Umdrehung abgeben.

Die Unterteilung des Interpolationszählers 68 in den Vorzähler 90 und den Haüptzähler 91 ergibt den Vorteil, dass sich ein Driftfehler aufgrund der Ungenauigkeit der Frequenzvervielfachung (fnv) auf den Winkelzähler 37 nicht so stark auswirkt. Solche Driftfehler treten insbesondere auf, wenn in den Zwischenspeichern 45 und 103 nach Fig. 13 bei hohen Drehzahlen nur niedrige Binärzahlen gespeichert sind und deshalb bei der Periodendauerzählung grosse Abrundungsfehler auftreten.

Die Anforderungen an die Präzision des Bezugsimpulsgebers 21,22 können klein gehalten werden, wenn die Bezugsimpuls.e fr zusätzlich in einer Schaltung nach Fig. 3a mit den jeweils folgenden Impulsen fn des Winkelgebers synchronisiert werden. Die Bezugsimpulse weisen dann die gleiche Genauigkeit wie die Winke!geberimpulse auf.

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Claims

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Ansprüche

H. Digitale Schaltungsanordnung zur Auslösung eines Betriebsvorganges, insbesondere des Zündvorganges einer Brennkraftmaschine bei einem durch Betriebsparameter der Brennkraftmaschine bestimmten Kurbelwellenwinkel, mit einem Impuls-Winkelgeber und einem Bezugsimpulsgeber sowie mit wenigstens einer Zähleinrichtung, die vom Bezugsimpulsgeber in eine Ausgangslage zurückgesetzt wird und anschliessend die Ausgangsimpulse des Impuls-Winkelgebers zählt, wobei der Betriebsvorgang abhängig vom Zählerstand ausgelöst wird, gekennzeichnet durch

a) einen Interpolator (34), der aus den Ausgangsimpulsen des Impuls-Winkelgebers (24·, 25» 26). eine Impulsfolge (fnvi) mit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine gemäss einer Verstellkennlinie abhängiger Frequenz erzeugt und diese Impulsfolge einem Interpolationszähler (J6) zuführt, der als Vorwärts-Rückwärts-Zähler mit umschaltbarer Zählrichtung ausgebildet ist,

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b) einen Witikelzähler (37), der die Ausgangsimpulse des ■ Impuls-Winkelgebers (24, 25, 26) fortlaufend zählt und wenigstens einmal pro Kurbelwellenumdrehung vom· Bezugsimpulsgeber (21, 22) zurückgesetzt wird, und

c) einen Binärzahlen-Vergleicher (38), der an die Ausgänge der beiden Zähler (36, 37) angeschlossen ist und den Betriebsvorgang auslöst, sobald der Zählerstand des Winkelzählers (37).den Zählerstand des Interpolationszählers (36) überschreitet.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Interpolator (3^) weitere Impulsfolgefrequenzen (fp) und/oder Binärzahlen (A) zugeführt sind, die von weiteren Betriebsparametern der Brennkraftmaschine abhängen und dass der Interpolator (34-) eine Impulsfolge abgibt, deren Frequenz gemäss weiteren Verstellkennlinien von den Eingangsfrequenzen (fn, fp) und/oder Eingangsbinärzahlen (A) abhängt.

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3- Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellkennlinien in einzelne Frequenzintervalle (^fi) aufgeteilt sind, innerhalb derer die Ausgangsfrequenz (fnvi) des Interpolators (3²O linear von der Eingangsfrequenz (fn, fp) abhängt, dass ein ■Frequenzzähler (56) zur Umsetzung der Frequenzintervalle (Zlfi) in Zeitintervalle (/!ti) vorgesehen ist und dass der Zählvorgang des Interpolationszählers (68) nach einer durch einen Taktgeber (46) festgelegten Interpolationszeit (T1, T2) unterbrochen wird.
4. Schaltungsanordnung.nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, dasss im Interpolator (3²O ein Intervallspeicher (61) vorgesehen ist, der an einem ersten Ausgang (63) Interval ldifferenzvrerte (Afi) abgibt, die zu Beginn jedes Zählintervalles dem Frequenzzähler (56) zugeführt werden, dass der Frequenzzähler (56) als Rückwärtszähler ausgebildet ist, dass dem Frequenzzähler (56) eine zur Mullerkennung dienende Gatterschaltung (58) nachgeschaltet ist, die einen Adressenzähler (60) fortschaltet und die Übertragung der Intervalldifferenzwerte (^fi) auf den Frequenz- - zähler (56) auslöst, und dass der Ausgang des Adressenzählers (60) mit einem Adresseneingang (62) des Intervallspeichers (61) verbunden ist.

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5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Zähleingang (z) des Frequenzzählers (56) eine Umschaltstufe (55) vorgeschaltet ist, der die Eingangsfrequenzen (fn, fp) zugeführt sind, und dass- einem Steuereingang (58) der Umschaltstufe (55) eine Zeitmarkenfrequenz (fO6) zugeführt ist, die in einem dem Taktgeber (46) nachgeschalteten Frequenzteiler (47) erzeugt wird.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass'die Eingangsfrequ.enz (fn, fp) einem Eingang eines Multiplizierers (67) zugeführt ist, dessen anderer Eingang mit einem zweiten Ausgang (64) des Intervallspeichers (61) in Verbindung steht.
7· Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Multiplizierer (67) als Serienmultiplizierer mit einem Teilerzähler (57) und einem Teilergatter (66) aufgebaut ist, dass dem Zähleingang (z) des Teilerzählers die Eingangsfrequenz (fn, fp) und dem Teilergatter eine für das betreffende Zählintervall charakteristische Binärzahl (Bi) zugeführt ist und dass der -Ausgang des Teilergatters - (66) mit dem Zähleingang (z) des Interpolationszählers (68) verbunden ist.

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8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 j dadurch gekennzeichnet, dass einem Ladeeingang (1) des Interpolationszählers ■

(68) eine vom Frequenzteiler (47) abgegebene Zeitmarkenfrequenz (fO8) zugeführt ist und dass der Interpolationszähler (68) zu Beginn des InterpolatxonsVorganges durch einen Impuls der Zeitmarkenfrequenz (fÖ8) -auf einen Anfangswert (A) aufgeladen wird, der von einem dritten Ausgang (65) des Intervallspeichers (61) abgegeben wird.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zählrichtungseingang (d) des Interpolationszählers (68) mit einem vierten Ausgang (69) des Intervallspeichers (61) verbunden ist.
10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 9₅ dadurch gekennzeichnet, dass für die -Berücksichtigung jeder einzelnen Eingangsfrequenz (fn bzw. fp) eine besondere feste Interpolationszeit (T1 bzw. T2) vorgesehen ist, die durch den Frequenzteiler (47) festgelegt wird, und dass die der Umschaltstufe (55) zugeführte Zeitmarkenfrequenz (fO6) auch am Adresseneingang (62) des Intervallspeichers (61) anliegt.

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11. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Zählerstand des Interpolationszählers (68) nach Ablauf der letzten Interpolationszeit (T2) durch einen Impuls der Zeitmarkenfrequenz (fO8) in einen Zwischenspeicher (70) übernommen wird, dessen Ausgang zu einem Eingang des Binärzahlen-Vergleichers (38) geführt ist, und dass anschliessend der Interpolationszähler (68) auf den Anfangswert (A) zurückgesetzt wird.
12. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Adresseneingang des Intervallspeiehers (61) mit einer Klemme (35) verbunden ist, an der weitere Betriebsparameter der Brennkraftmaschine in Form von Binärzahlen eingegeben werden.
13· Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 "bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilerzähler (57) des Multiplizierers (67) gleichzeitig als !Frequenzzähler verwendet ist, der die Irequenzintervalle (£fi) in Zeitintervalle (Ziti) umsetzt, und dass der Binärzalilen-Ausgang des Teilerzählers (57) an den Eingang der-

Gatterschaltung (58). angeschlossen ist. ■ ' - 48-

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14. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass dem Frequenzzähler (56) und/oder dem Teilerzähler (57) eine vervielfachte Winkelgeberfrequenz (fhv) zugeführt ist, die in einer Frequenzvervielfacherschaltung erzeugt wird, die aus der Serienschaltung eines Periodendauerzählers '(44"), eines Zwischenspeichers (45), eines Divisionszählers (48) und einer zur Nullerkennung dienenden Gatterschaltung (49) besteht.
15· Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zum Rücksetzen des Winkelzählers (37) hei ungleichmässig verteilten Kurbelwellen- . winkeln ein Zylindermarkengeber (81) vorgesehen ist, der einen Abstand-Speicher (79) enthält, in dem Binärzahlen (ga) gespeichert sind, die ein Mass für den Abstand der Winkelzähler-Kullmarken für die einzelnen Zylinder sind.
16. Schaltungsanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgänge des Abstand-Speichers (79) und des Winkelzählers (37) zu Eingängen eines Binärzahlen-Vergleichers (80) geführt sind, dessen Ausgang an den Zähleingang (z) eines Zylinderzählers (77) angeschlossen ist, und dass der Binärzahlen-Ausgang des Zylinderzählers (77).

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mit dem Adresseneingang des Abstand-Speichers (79) verbunden ist.
17· Schaltungsanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass dem Binärzahlen-Ausgang des■Zylinderzählers (77) ©in Dekoder (76) nachgeschaltet ist, dessen Ausgänge mit Zylinderwähleingängen (75) einer elektronischen Verteilerschaltung (73) verbunden sind, und dass die den Betriebsvorgang auslösenden Ausgangsimpulse (fz) des Binär zahlen-Vergl.ei eher s (38) einem Steuer eingang (74-) der elektronischen Verteilerschaltung (73) zugeführt sind. .
18. Schaltungsanordnung nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, dass der Rucksetζeingang (r) des Winkelzählers (37) ^mi"t ^dem Ausgang eines ODER-G-atters (78). verbunden ist, an dessen Eingänge der Bezugsimpuisgeber (21, 22, 23) sowie Ausgangsleitungen des Dekoders (76) angeschlossen sind.
19· Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbesserung der Winkelauflösung der Interpolationszähler (68) in einen Vorzähler (90) und einen Hauptzähler (91) aufgeteilt ist,

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wobei der Zähleingang (ζ) des Hauptzählers (91) an den Überlaufausgang (u) des Vorzählers (90) angeschlossen ist, und dass ein dem Hauptzähler (91) nachgeschalteter Zwischenspeicher (93) sowie der Winkelzähler (37) an Eingänge des Binärzahlen-Vergleichers (38) angeschlossen sind.
20. Schaltungsanordnung nach Anspruch 19». dadurch gekennzeichnet, dass dem Vorzähler (90) ein Zwischenspeicher (92) nachgeschaltet ist, dessen Speicherstand in einen Zähler" (95) übernommen wird, wenn der Binärzahlen-Vergleicher (38) an einem ersten Ausgang' (94-) ein G-leichheitssignal abgibt, dass dem als Rückwärtszähler ausgebildeten Zähler (95) die vervielfachte Winkelgeberfrequenz (fnv) als Zählfrequenz zugeführt ist und dass dem Zähler (95) eine zur Nullerkennung dienende Gatterschaltung (96) nachgeschaltet ist, welche den Impuls (fz) abgibt, der den Betriebsvorgang auslöst.
21. Schaltungsanordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass an den Ausgang der Gatterschaltung (96) und an einen zweiten Ausgang (97) des Binärzahlen-VergLeichers (38) ein ODER-Gatter (98) angeschlossen ist, das den Impuls (fz) abgibt, der den Betriebsvorgang auslöst.

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22. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 14' bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung zweier mit verschiedenen Faktoren vervielfachter Winkelgeberfrequenzen (fnv, fnw), die dem Interpolator (34-) bzw«, dem Winkelzähler (37) zugeführt werden, nur ein Periodendauerzähler (44) sowie zwei diesem nachgeschaltete Serienschaltungen die eines Zwischenspeichers (4-5 bzw. 103), eines Divisionszählers (48 bzw. 104) und einer Gatterschaltung (49 bzw. 105) vorgesehen sind.

23· Schaltungsanordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ausgang (27) des Winkelgebers ein TJntersetzerzähler· (100) nachgeschaltet ist, der an zwei Aus-r gangen (101., 102) zwei mit verschiedenen Faktoren untersetzte Winkelgeberfrequenzen (fn) abgibt, dass der erste Ausgang (101) an den Ladeeingang (1) des ersten Zwischenspeichers (45) angeschlossen ist und dass der zweite Ausgang (102) des Untersetzerzählers (100) über eine Zeitrasterstufe (43) mit dem Ladeeingang (l) des zweiten Zwischenspeichers (103) und mit dem Rücksetzeingang (r) des Periodendauerzählers (44) verbunden ist.

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