DE2409070B2

DE2409070B2 - Elektronische zuendzeitpunktsteuervorrichtung fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2409070B2
Application number: DE19742409070
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Okazaki; Takagi Katuyuki Ichinomiya; Fujinami (Japan)
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1973-02-27
Filing date: 1974-02-26
Publication date: 1977-08-25
Also published as: JPS49111048A; DE2409070C3; US3871342A; JPS5443648B2; DE2409070A1

Description

)ie Erfindung betrifft eine elektronische Zündzeitiktsteuervorrichtung für Brennkraftmaschinen mit ;m Bezugswinkeldetektor, der ein Bezugssignal ;ibt, wenn die Kurbelwelle der Maschine eine timmte Bezugswinkelstellung hat, mit wenigstens ;m ersten Maschinenbetriebszustanddetektor, der (>s der Maschinendrehzahl entsprechendes Zustandsial erzeugt, mit einer Zündzeitpunktwähleinrichtung, in Abhängigkeit vom Zustandssignal einen voreingestellten, optimalen Zündzeitpunkt in Form eines einem Verzögerungswinkel gegenüber der Bezugswinkelstellung entsprechenden Signals abgibt, uiid mit einer vom Bezugssignal getriggerten Zündbefehlseinrichtung, die ein Zündsignal abgibt, wenn die Winkelstellung der Kurbelwelle dem Verzögerungswinkel entspricht.

Eine Zündzeitpunktsteuervorrichtung dieser Gattung ist aus der DT-OS 20 13 703 bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung wird das Bezugssignal vom Bezugswinkelstellungsdetektor zusammen mit der Maschinendrehzahl in einem Sägezahngenerator zu einer Sägezahnspannung verarbeitet, die der Winkelstellung der Kurbelwelle bezogen auf die Bezugswinkelstellung proportional ist. In einem Komparator wird diese Spannung mit der Ausgangsspannung der Zündzeitpunktwähleinrichtung verglichen, welche dem jeweiligen VerzögerUiigswinkel bei dem gerade herrschenden Maschinenbetriebszustand entspricht. Stimmen beide Spannungen überein, befindet sich also die Kurbelwelle um den Verzögerungswinkel hinter der Bezugswinkelstellung, dann wird mittels der Zündbefehlseinrichtung das Zündsignal erzeugt. Bei niedrigen und dabei stark schwankenden Drehzahlen, z. B. während des Anlassens, arbeitet der Sägezahngenerator unbefriedigend und gibt keinen genügend genauen Ausgangswert an. Daher benötigt die bekannte Vorrichtung einen weiteren Bezugswinkeldetektor sowie einen drehzahlabhängigen Schalter. Eine optimale Zündzeitpunktsteuerung bei niedrigen oder stark schwankenden Drehzahlen ist damit nicht möglich.

In der DT-OS 22 28 387 wird eine Weiterentwicklung dieser bekannten Vorrichtung vorgeschlagen. Diese Weiterentwicklung sieht vor, daß der analoge Sägezahngenerator durch die Kombination aus einem Binärzähler und einem Digital-Analog-Wandler ersetzt wird. Auch hierbei wird jedoch von einem Generator Gebrauch gemacht, der eine mit zunehmendem Kurbelwellendrehwinkel proportional wachsende Spannung liefert.

In der DT-OS 22 56 562 ist eine weitere elektronische Zündzeitpunktsteuervorrichtung vorgeschlagen worden, deren Schaltungsteile im wesentlichen digital ausgeführt sind. Auch diese Vorrichtung benötigt jedoch eine Einrichtung, die mit dem zu.-ätzlichen Generator der genannten DT-OS 20 13 713 vergleichbar ist, wenngleich diese Einrichtung auch einen codierten Wert anstatt einer analogen Spannung liefert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektronische Zündzeitpunktsteuervorrichtung der eingangs genannten Gattung so auszugestalten, daß sie ohne einen Generator auskommt, der eine mit zunehmendem Kurbelwellendrehwinkel proportional wachsende Spannung liefert und deren wesentliche Schaltungsteile digital ausführbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichenteils des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüch^n enthalten.

Der genannte zusätzliche Generator, der im übrigen wie auch die anderen Schaltungsteile der bekannten Vorrichtung den Nachteil der analogen Verarbeitung (z. B. Temperaturempfindlichkeit) aufweist, ist bei der erfindungsgemäßen Lösung nicht vorhanden. Anstelle des Sägezahngenerator» und des Komparators der bekannten Vorrichtung werden bei der Erfindung eine Winkel-Zeit-Wandlerschaltung und eine Zeitgebereinrichtung verwendet. Die Winkel-Zeit-Wandlerschaltung wandelt den aus der Zündzeitpunktwähleinrichtung

ausgelesenen Verzögerungswinkel auf digitalem Wege dadurch in eine Verzögerungszeit um, daß sie den Winkel durch die Drehzahl der Maschine dividiert. Die so erhaltene Verzögerungszeit entspricht sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Drehzrhlen exakt dem Verzögerungswinkel. Die Zeitgebereinrichtung sorgt dafür, daß das Zündsignal erzeugt wird, wenn die Verzögerungszeit der Winkel-Zeit-Wandlerschaltung verstrichen ist, nachdem die Kurbelwelle die Bezugswinkelstellung innehatte.

Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung kann leicht in jede Brennkraftmaschine eingebaut werden und bedarf außer der Anbringung eines Bezugswinkeldetektors auf der Kurbelwelle keiner weiteren wesentlichen Änderung. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß alle notwendigen Rechenoperationen digital durchgeführt werden, so daß sich eine große Stabilität beispielsweise gegenüber Stromversorgungsschwankungen oder der Umgebungstemperatur ergeben. Die minimale Anzahl von Multiplikation- und Divisionsoperationen sorgt für eine geringe Anzahl von Komponenten und für eine geringe Rechenzeit, die wiederum die Genauigkeit erhöht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen elektronischen Zündzeitpunktsteuervorrichtung für Brennkraftmaschinen;

F i g. 2 zeigt ein Schaltbild einer Ausführungsform des gemäß dem Blockschaltbild nach Fig.! verwendeten Bezugswinkeldetektors;

Fig.3 zeigt ein Diagramm mit beispielsweise gewählten Stellungen der Maschinenkurbelwelle zur Erläuterung der Arbeitsweise der Vorrichtung nach F i g. 1;

F i g. 4a bis 5b zeigen Verzögerungswinkelcharakteristikschaubilder zur Veranschaulichung der Programme, die in Einlesespeichern gespeichert sind, die in der Vorrichtung nach F i g. 1 verwendet werden;

F i g. 6 und 7 zeigen ein detailliertes Schaltbild der in der Vorrichtung nach F i g. 1 verwendeten Drehzahlrechnerschaltung und ein Wellenformdiagramm zur Erläuterung deren Arbeitsweise;

F i g. 8 zeigt einen detaillierten Schaltplan der in der Austührungsform nach Fig. 1 verwendeten Winkel-Zeit-Wandlerschaltung;

Fig.9 und 10 zeigen einen detaillierten Schaltplan der in der Vorrichtung nach F i g. 1 verwendeten Zeitgebereinrichtung und ein Wellendiagramm zur Erläuterung deren Arbeitsweise.

Es wird nun der Aufbau und die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Zündzeitpunktsteuervorrichtung anhand der dargestellten Ausführungsform beschrieben.

Bei dem in Fig. 1 veranschaulichten Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Zündzeitpunktsteuervorrichtung bezeichnet die Bezugsziffer 1 einen elektromagnetischen Abnehmer, der zur Ermittlung der Maschinendrehzahl unter Verwendung eines Zahnrades der Maschine derart angeordnet ist, daß bei einer Zähnezahl des Zahnrades von beispielsweise 115 die Frequenz seines ermittelten Ausgangssignals während des Maschinenbetriebs von 600 UpM dann 1150Hz beträgt. Die Bezugsziffer 2 bezeichnet einen Unterdruckdetektor zur Ermittlung des Unterdrucks im Maschinenansaugrohr, der beispielsweise einen in Abhängigkeit von f'5 dem Ansaugrohrunterdruck beweglichen Kern aufweisen kann, einen Oszillator zur Umwandlung der Bewegung des Kerns in eine Spannung und einen Differentialtransformator, bei dem das Oszillatorausgangssignal an seine Eingangswicklung angelegt wird und die in seiner Ausgangswicklung erzeugte Spannung durch eine Gleichrichterglättungsschaltung geglättet wird, um eine Ausgangsgleichspannung zu liefern, die sich in Übereinstimmung mit der Bewegung des Kerns derart ändert, daß sie einen dem Ansaugrohrunterdruck entsprechenden Wert annimmt. Die Bezugsziffer 3 bezeichnet einen Bezugswinkeldetektor zur elektrischen Ermittlung der Bezugswinkelstellung der Maschinenkurbelwelle zur Erzeugung eines Bezugswinkelstellungssignals; eine Ausführungsform des Detektors 3 ist in F i g. 2 gezeigt. In dem Detektor nach F i g. 2, der bei einer Vierzylindermaschine angewendet wird, sind Lichtabschirmplatten 302 auf einer Verteilerrotorwelle 301 angeordnet; kommt die Lichtabschirmplatte 302 zwischen die zugeordnete Leuchtdiode 303 und einen Phototransistor 304, wird dadurch das Licht unterbrochen und die Bezugswinkelstellung mittels eines elektrischen Signals ermittelt, das an einem Ausgangsanschluß 305 abgegeben wird. Die Bezugsziffer 4 bezeichnet eine Maschinendrehzahlrechnerschaltung, durch die die Ausgangswellenform von dem elektromagnetischen Abnehmer 1 in eine Rechteckwellenform rückgeformt wird, und die Zeitdauer eines Impulses wird zur Darstellung der Maschinendrehzahl durch einen Binärkode gemessen. Die Bezugsziffer 5 bezeichnet einen Analog-Digitalkonverter zur Umwandlung der dem Ansaugrohrunterdruck entsprechenden Gleichspannung von dem Unterdruckdetektor 2 in einen Binärkode. Die Bezugsziffer 6 bezeichnet einen Drehzahleinlesespeicher, der ein Programm der Verzögerungswinkelcharakteristiken entsprechend den Maschinendrehzahlen mittels Binärkodes speichert, wobei das Programm den in Fig.4a oder F i g. 5a gezeigten Charakteristiken entspricht. Die Bezugsziffer 7 bezeichnet einen Unterdruckeinlesespeicher, der ein Programm von Verzögerungswinkelcharakteristiken entsprechend Änderungen des Ansaugrohrunterdrucks mittels Binärkodes speichert, wobei das Programm den in Fig.4b oder 5b gezeigten Charakteristiken entspricht. Die Bezugsziffer 8 bezeichnet einen Addierer zur Bildung der Summe von binärkodierten Verzögerungswinkelsignalen. Die Bezugsziffer 9 bezeichnet eine Winkel-Zeit-Wandlerschaltung, durch die das Ausgangssignal vom Addierer 8, das den Gesamtverzögerungswinkel gegenüber der Bezugswinkelstellung repräsentiert, durch die Maschinendrehzahl zu dem Zeitpunkt dividiert wird, wenn das Ausgangssignal erzeugt wurde, um es in eine Verzögerungszeit gegenüber der Bezugswinkelstellung umzuwandeln. Die Bezugsziffer 10 bezeichnet eine Zeitgebereinrichtung, durch die die Zündzeit in Übereinstimmung mit dem Verstreichen der durch das binärkodierte Ausgangssignal der Winkel-Zeit-Wandlerschaltung 9 repräsentierten Verzögerungszeit gegenüber dem Augenblick der Erzeugung des Bezugswinkelstellungssignals von dem Bezugswinkeldetektor 3 bestimmt wird.

Es wird nun die Arbeitsweise der Steuerschaltung mit dem zuvor beschriebenen Aufbau erläutert. Zur Vereinfachung der Beschreibung der Zündzeitsteuerung dieser Steuerschaltung sind die Stellungen der Kurbelwelle, die sich im Uhrzeigersinn dreht, in F i g. 3 gezeigt worin ein Punkt A den oberen Totpunkt repräsentiert.

Es wird nun angenommen, daß es erwünscht ist, die Zündung am Punkt C stattfinden zu lassen, d. h. zum gewünschten Zündungsvorstellwinkel Θ, der Θ⁰ voi dem oberen Totpunkt A ist; dann kann diesel

erwünschte Zündungsvorstellwinkel θ in Ausdrücken eines Verzögerungswinkels von einem bestimmten Winkel β vor dem oberen Totpunkt folgendermaßen angegeben werden:

Ist die Bezugswinkelstellung der Kurbelwelle an dem Punkt B gesetzt, was ß° vor dem oberen Totpunkt A entspricht, kann der erwünschte Zündungsvorstellwinkel θ durch den Verzögerungswinkel α vom Punkt B ι ο ausgedrückt werden. In anderen Worten, da sich die Drehzahlvorstellung θι und die Unterdruckvorstellung Θ2 nach F i g. 4a und 4b in Additionsbeziehung befinden, repräsentiert der addierte Wert α der jeweiligen Verzögerungswinkel «i und öt2 den Gesamtverzögerungswinkel. Da dieser Wert den Dreliwinkel der Kurbelwelle repräsentiert, kann er als Verzögerungszeit gegenüber der Bezugswinkelstellung oder dem Punkt B angegeben werden, indem der Verzögerungswinkel α durch die Maschinendrehzahl im entsprechenden Augenblick dividiert wird, wie dies durch die folgende Gleichung gezeigt ist

T-K₁-.

(a)

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wobei Zdie Maschinendrehzah! ist, Tdie Verzögerungszeit zwischen der Erzeugung des Bezugswinkeldetektorsignals und dem Zündungspunkt, und K\ eine Proportionalitätskonstante ist.

In diesem Fall gilt die obige Gleichung (a) bei der Annahme, daß die Maschine mit einer konstanten Drehzahl von dem Augenblick der Ermittlung der Maschinendrehzahl Z zum Augenblick des Auftretens des Zündsignals dreht, und daher kann mit dieser Gleichung (a) eine genauere Annäherung bewirkt werden, vorausgesetzt, daß der Grad des Gesamtverzögerungswinkels a. so klein wie möglich gemacht ist, daß die Berechnung der Maschinendrehzahl an einem Punkt nahe der Bezugswinkelstellung oder dem Punkt B durchgeführt wird und daß die Meßzeit soweit wie möglich reduziert ist. Ist die Verzögerungszeit T auf diese Weise errechnet worden, bestimmt die Zeitgebereinrichtung 10 die Zündung derart, das sie in dem Augenblick stattfindet, wenn die tatsächliche Verzögerungszeit T vom Auftreten des Bezugswinkcldctektorsignals verstreicht, wodurch die genaue Zündungszeiteinstellung bei dem gewünschten Zündungsvorstellwinkel ©stattfindet.

Es werden nun die in FI g. t gezeigten einzelnen Schaltungen mehr im. Detail beschrieben. Bei der Maschinendrehzahlrechnerschaltung 4 ist es wesentlich, einen genauen Wert der Maschinendrehzahl Z innerhalb einer minimalen Zeit zu erhalten, wie diqs zuvor erwähnt wurde. Daher wird die Maschinendrehzahl Z js aus der folgenden Gleichung erhalten:

(b)

wobei X die Anzahl der Ausgangswellen ist, die von dem elektromagnetischen Abnehmer 1 erzeugt wurden, der an dem Ringzahnrad angebracht wurde (d. h. Umfang des Zahnrades), VdIe Anzahl der Taktimpulse (400 kHz in dieser Ausführungsform), die während der Zeit auftreten, wenn X Zähne des Zahnrades umlaufen, und Ki eine Proportionalitätskonstante ist. Zur Erreichung einer vergrößerten Genauigkeit wird der Wert Y größer als 480 gewählt, so daß beim Anwachsen de; Wertes Y auf über 480 und beim Anliegen einei Ausgangswelle durch den nächsten Zahn des Zahnrades die Zählungen von Xund Y ausgelesen und verarbeitet werden, um die Maschinendrehzahl zu errechnen.

Der Schaltungsaufbau und die Arbeitsweise dei Maschinendrehzahlrechnerschaltung 4 wird nun an dem Schaltbild nach Fig.6 und dem Zeitdiagramm nach F i g. 7 erläutert.

In Fig.6 bezeichnet die Bezugsziffer 400 einen Oszillator zur Erzeugung von 400-kHz-Taktimpulsen k die Bezugsziffern 401 und 402 bezeichnen D-Flip-Flops die Bezugsziffern 403,404,405 und 406 ÄS-Servo-Flip-Flops und einen Inverter, die ein Schieberegister bilden die Bezugsziffern 407 und 408 bezeichnen Binärzähler die jeweils ein 8-Bit-Zählausgangssignal 407a und ein 16-Bit-Zählausgangssignal 408a erzeugen. Die Bezugsziffern 409 und 410 bezeichnen 16-Bit-Schieberegistei zur Erzeugung eines Ausgangsimpulszuges in Serienform entsprechend einsm in Parallelform angelegten Eingangswert, und diese Schieberegister können beispielsweise Schieberegister mit 16-Bit sein. Das Eingangssignal zum Schieberegister 409 von dem Zähler 407 ist mit der Verschiebung um vier Steller gekoppelt. Die Bezugsziffer 411 bezeichnet eine Multiplizier- und Dividierschaltung, die Bezugsziffer 412 einen Verstärker, die Bezugsziffern 413, 415 und 416 NICHT-UND-Tore. die Bezugsziffer 414 ein RS-FWp-Flop und die Bezugsziffer 417 einen Inverter. Geht eir Ausgangsdrehzahldetektorsignal WZ des Verstärken 412 zum Rückformen und Verstärken des ermittelter Signals des elektromagnetischen Abnehmers 1 nach »1«, erzeugt das D-Flip-Flop 402 an seinem Ausgang eir Ausgangssignal WT (Fig.7a), das mit dem erster Taktimpuls der nächsten Serie von Taktimpulsen /Ό vorr Oszillator 400 synchronisiert ist. Das NICHT-UND-T01

415 erzeugt weiterhin ein O-Signal, bis zum Ankommer des folgenden zweiten Impulses, und dieses 0-Signa überträgt den Inhalt der Zähler 407 und 408 zu der Schieberegistern 409 und 410. Das NICHT-UND-Toi

416 fährt fort, ein O-Signal an seinem Ausgang zi erzeugen, bis der dritte Impuls ankommt, wodurch dieses O-Signal das flS-Flip-Flop 418 zur Speicherung der Tatsache rücksetzt, daß die Taktimpulsc 48C erreicht haben und auch die Zähler 407 und 408, und e· wird ebenfalls als ein Operationsstartsignal für die Multiplizier- und Dividierschaltung 411 benutzt. In dcrr Augenblick, wenn das O-Signal von dem NICHT UND-Tor 416 endet, starten die Zähler 407 und 40t erneut zum Zählen von X oder der Frequenz de: Ausgangssignals WT und Y oder der Frequenz dei Taktimpulse f_a. Erreicht dur Inhalt des Zählers 408 die 480, erzeugt das NICHT-UND-Tor 413 ein O-Signal, se daß das /75-Flip-Plop 414 seinen Zustand ändert. Da; Ausgangssignal vom RS-Flip-Flop 414 wird an einer Datenanschluß D des jD-Flip-Flops 401 angelegt Danach ändert sich zu dem Augenblick, bei dem dai Drehzahldetektorsignal WZ nach »1« geht, das Signa am Ausgangsanschluß 9 des D-Flip-Flops 401 zu »1« und die NICHT-UND-Tore 41S und 416 werden dazi gebracht, nacheinander an uhren Ausgängen ein O-Signa durch die ÄSServo-Flip-IFIops 403, 404 und 405 zi erzeugen, an denen die Taktimpulse /0 anliegen. In denr In F i g. 7 gezeigten Beispiel sind bei dem Augenblick wenn das NICHT-UND-Tor 413 das O-Signal erzeugt der Inhalt dos Zählers 407 gleich 2 und der Inhalt dei Zählers 408 gleich 484, und diese Inhalte werden jewcil· parallel zu den Schieberegistern 409 und 410 übcrtru

gen. Danach setzt das O-Signal von dem NICHT-UND-Tor 416 das ÄS-Flip-Flop 414 zurück, und die Zähler 407 und 408 und die Multiplizier- und Dividierschaltung 411 beginnen ihre Rechenoperation. Diese Operation läßt die Inhalte der Schieberegister 409 und 410 nacheinander auslesen und verarbeiten, um am Ausgang der Schaltung 411 ein 7-Bit-Drehzahlsignal Z zu erzeugen, das die Maschinendrehzahl repräsentiert. Die Multiplizier- und Dividierschaltung 411 ist konventioneller Art, und der Wert der bei der Multiplikations- und Divisionsoperation verwendeten Proportionalitätskonstanten Ki ist folgendermaßen gegeben, wenn die Frequenz der Taktimpulse /₀ gleich 40OkHz ist, die Anzahl der Zähne des Ringzahnrades 115 ist und die Maschinendrehzahl 50 UpM: ι s

_K _ 60 J₀ _ 12

^Κϊ * lo~ ΊΤΓ - ⁸'⁰⁰⁰ ~2T ·

Bei der zuvor beschriebenen Berechnung der Maschinendrehzahl liegt die Drehzahlmeßzeit im Bereich von

480 · --.-JvT msec bis 960 · -n^r ^rnsec -

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und es kann bemerkt werden, daß dieses Meßverfahren sowohl den Vorteil eines Systems mit fester Distanz als auch den eines Systems mit fester Zeit hat. Da es der Multiplizier- und Dividierschaltung 411 möglich ist, die erforderliche Berechnung innerhalb dieser Meßzeit unter Berücksichtigung seiner Operation durchzuführen, kann die genaue Messung der Maschinendrehzahl innerhalb der genannten minimalen Zeitperiode mit einem maximalen Fehler von weniger als 0,5% durchgeführt werden. Durch Verwendung des Wertes dieses Maschinendrehzahlsignals Z wird die entsprechende Adresse in dem Drehzahieinlesespeicher 6, der das Programm des Wertes des in den Verzögerungswinkel «ι umgewandelten erforderlichen Zündvorstellwinkels θι speichert, zum Auslesen des Verzögerungswinkels Λ, spezifiziert. In der vorliegenden Ausführungsform besteht der Verzögerungswinkel «ι aus einem 7-Bit-Signal. Andererseits wird das Gleichspannungssignal von dem Ansaugrohrunterdruckdetektor 2 durch den koventioncllen Analog-Digitalkonverter 5 in ein Digitalsignal umgewandelt, und durch Verwendung des Wertes dieses Digitalsignals wird die entsprechende Adresse in dem Unterdruckeinlesespeicher 7, der das Programm des Wertes des In den Verzögerungswinkel «2 umgewandelten erforderlichen Zündvorstellwinkels Θ2 speichert, zum Auslesen des Verzögerungswinkels on spezifiziert. In der vorliegenden Ausführung besteht der Verzögerungswinkel «2 aus einem 5-Bit-Slgnal. Unter der Annahme, daß bei dem Diagramm nach F i g. 3 der Wert des Winkels j3 gleich 50° ist, der Drehzahlvorstellwinkel 35" und der Unterdruckvorstellwinkel 15° Ist, dann ist

Ai - 35°-eiund(Xa - 15"-Oj.

Da der Gesamtvorstellwinkel θ gegeben 1st mit θ - θι + Θ2, wird ferner der Oesamtverzögerungswlnkel λ durch Bildung der Summe der Verzögerungswinkel (Xi und «2 erhalten. Dieser Oesamtverzögerungswln· fts kel λ wird dann an die Winkel-Zeltwandlerschaltung 9 angelegt, die diesen in Übereinstimmung mit der Gleichung (a) verarbeitet und In die entsprechende Verzögerungszeit umwandelt. Die tatsäch1iche"2ündzeit beim Verstreichen der Verzögerungszeit nach der Erzeugung des Bezugwinkelsstellungssignals 57 wird durch die Zeitgeberschaltung 10 bestimmt.

F i g. 8 veranschaulicht ein detailliertes Schaltbild der Winkel-Zeit-Wandlerschaltung 9, und Fig.9 veranschaulicht ein detailliertes Schaltbild der Zeitgebereinrichtung 10, deren Wellenformdiagramm in Fig. 10 dargestellt ist. Es wird nun die Winkel-Zeit-Wandlerschaltung 9 und die Zeitgebereinrichtung 10 anhand der Fig.8, 9 und 10 mehr im einzelnen beschrieben. Die Zeitgebereinrichtung 10 bestimmt das Verstreichen einer Verzögerungszeit durch Zählen von Zeitgebertaktimpulsen. Demzufolge nimmt der jedem Taktimpuls entsprechende Winkel zu, wenn die Maschinendrehzahl ansteigt, wobei der Fehler entsprechend ansteigt. Aus diesem Grunde ist die Frequenz der Zeitgebertaktimpulse bei höheren Maschinendrehzahlen erhöht, um das Auftreten von Fehlern zu vermeiden.

In anderen Worten, der Drehzahlbereich ist in fünf Drehzahlzonen unterteilt, nämlich 3200 UpM und höher, 1600 bis 3200 UpM, 800 bis 1600 UpM, 400 bis 800 UpM und 400 UpM und niedriger, und diese fünf Drehzahlzonen werden jeweils mit Zm, Zn\, Zni, Zn% und Zn», bezeichnet. Somit werden für die der Drehzahlzone Zm entsprechende Maschinendrehzahl die entsprechende Frequenz der Zeitgebertaktimpulse in der Zeitgebereinrichtung 10 mit 100 kHz gewählt, mit 50 kHz für die Drehzahlzone Zn\, mit 25 kHz für die Drehzahlzone Zth, mi» 12,5 kHz für die Drehzahlzone Zi\i und mit 6,25 kHz für die Drehzahlzone Zn*. Daher wird zur Änderung des aus der obigen Gleichung (a) errechneten Wertes in Übereinstimmung mit den entsprechenden Drehzahlzonen die Umdrehungszahl Z in dieser Ausführungsform geändert. Mit anderen Worten, da sich die obenerwähnte Frequenz der Zeitgebertaktimpulse in Übereinstimmung mit

~, · 10OkHz(Ii = 0 4)

ändert, kann die Gleichung (a) folgendermaßen gelindert werden

T = K₁

2"· Z

wobei die Hinhcit von T gleich [27/j J.// = 100 klIz und der Wert von K₁ gegeben ist mit:

K₁ -

JO
60"

•360

500 '"ΊΓ

vorausgesetzt, daß die Einheit von α gleich 0,5° lsi Tatsächlich wird daher die Anzahl der Ubertragungs taktimpulse zum Auslesen des Wertes des Drehzahl signals Z gesteuert. Auf diese Welse bedeutet bei de Operation, bei der das am wenigsten kennzeichnend) Bit der Daten zuerst kommt, die Abnahme der Anzah an Übertragungstaktimpulsen um eins, daß der Wert de Drehzahlsignals Zverdoppelt Ist.

Es wird nun die Wlnkel«Zelt·Wandlerschaltung 9 zu Durchführung der zuvorerwähnten Wlnkel-Zelt-Wand lung anhand von Pig.8 im einzelnen beschrieben. I FI g. 8 bezeichnet die Bezugsziffer 901 eine Drehzahlzo nendiskriminierschallung mit einem Digitalvergleich

709 634/21

ίο

zum Diskriminieren des 7-Bit-Drehzahlsignais Z in Übereinstimmung mit den obenerwähnten fünf Drehzahlzonen Zno, Zn\, Zn₂, Zm und Zn₄, um ständig ein !-Signal an einem seiner Zonendiskriminierungsanschlüsse Zno, Zn\, Zm, Zni und Ztu, zu erzeugen. Die Bezugsziffer 902 bezeichnet ein Schieberegister zum Empfangen des 7-Bit-Drehzahlsignals Z Die Bezugsziffer 903 bezeichnet ein Parallelausgabeschieberegister in welchem ein I-Signal an einem Eingangsanschiuß SRlN die aufeinanderfolgende Erzeugung eines !-Signals an jedem der Parallelausgabeausgangsanschlüsse mittels der Übertragungstaktimpulse verursacht, die an einem Anschluß CP anliegen. Die Bezugszeichen 905,906,907, 908 und 909 bezeichnen NICHT-UND-Tore, und die Bezugsziffer 910 bezeichnet ein UND-Tor. Die Bezugsziffer 911 bezeichnet eine Verzögerungszeitrechnerschaltung, durch die der Gesamtverzögerungswinkel α aus dem Addierer 8 durch die dann laufenden Maschinendrehzahlen dividiert wird, um ein Verzögerungszeitsignal Γ zu erzeugen. Es sei nun angenommen, daß das von dem Ausgangsanschluß der Drehzahlrechnerschaltung 4 gelieferte 7-Bit-DrehzahlsignaI Z an der Drehzahlzonendiskrimtnierschaltung 901 und dem Schieberegister 902 anliegt, dann wird ein I-Signal stets an einem der fünf Zonendiskriminieranschlüsse Zn₀, Zn\, Zm, Znj und Zn* für die obengenannten Drehzahlzonen Zno bis Ztu, erzeugt.

In dem Augenblick, wenn der Wert des Drehzahlsignals Z in die Verzögerungszeitrechenschaltung 911 einzuschreiben ist, geht dann das Signal am Anschluß SRiN nach 1. Wenn die Übertragungstaktimpulse zum Datenschreiben von der Verzögerungszeitrechenschaltung 911 zum Anschluß CPzugeführt werden, liegen an den entsprechenden Eingängen der nicht-UND-Tore 904, 905,906,907 und 908, die mit dem Schieberegister 903 verbunden sind, ein I-Signal an. Ist in diesem FaI! beispielsweise die Maschinendrehzahl in der Zone Zn₂, erzeugt das NICHT-UND-Tor 906 ein I-Signal und legt dieses an das NICHT-UND-Tor 909 an. Ist das Signa! an dem Anschluß SRlN von 0 nach 1 übergegangen und sind die beiden Übertragungstaktimpulse über den Anschluß CP gelaufen, dann öffnet das UND-Tor 910 und läßt die Übertragungstaktimpulse zu dem Schieberegister 902 durch, um die Daten zu der Verzögerungszeitrechnerschaltung 911 zu übertragen. In anderen Worten, das Schieberegister 903 und die Drchzahlzonendiskriminierschuliung 901 haben die beiden Übertragungstaktimpulsc gelöscht und den Rechenvorgang 2* ■ Z duichgeführt.

Die Verzögcrungszeitrechncrschaltung'ill cmpfüngt ebenfalls das den Gesamtverzögerungswinkel α repräsentierende Ausgangssignal des Addierers 8 und verarbeitet die Eingangsdaten zur Erzeugung eines ΙΟ-Bit-Verzögerungszeltsignals T. Das Ergebnis dieser Operation liegt an der Zeitgebereinrichtung 10 zur Erzeugung der tatsächlichen Verzögerungszeit an.

Der Schaltungsaufbau der Zeitgebereinrichtung 10 ist in Fig.9 Im einzelnen veranschaulicht, und die an verschiedenen Punkten in der Zeitgeberschaliung 10 erzeugten Wellenformen sind in Fig. 10 gezeigt. In F i g. 9 bezeichnet die Bezugsziffer 1001 einen Digital· vergleicher zum Vergleichen von lO-Bit-Binarkodes. Die Bezugsziffer 1O02 bezeichnet einen lO-Bit-Binarzähler, die Bezugsziffer 1003 einen 6-Bit-Binürztthler, wodurch die 400 kHz-Taktimpulse k vom Oszillator 400 In der Drehzahlrechnerschnltung 4 der Operation der Frequenzteilung unterworfen werden und die Ausgangssignale oder Zeltgebertnklimpulse jeweils ver schiedene Frequenzen 100 kHz, 5OkHz, 25 kHz, 12,5 kHz und 6,25 kHz hauen und jeweils an fünf Ausgangsanschlüssen anliegen. Die Bezugsziffern 1004, 1005, 1006, 1007, 1008 und 1009 bezeichnen NICHT-UND-Tore zum selektiven Hindurchführen der Zeitgebertaktimpulse in Übereinstimmung mit den Signalen an den Zonendiskriminieranschlüssen Zno, Zn\, Zm, Znz und Zn*. Die Bezugsziffer 1010 bezeichnet ein ÄS-Flip-Flop, die Bezugsziffer 1011 einen Inverter und

ίο die Bezugsziffer 1012 einen Puffer. Das ΙΟ-Bit-Verzögerungszeitsignal Γ von der Winkel-Zeit-Wandlerschaltung 9 liegt an Eingängen A\ bis A^ des Digitalvergleichers 1001 an, und das Ausgangssignal des Binärzählers 1002 liegt an den anderen Eingangsanschlüssen B\ bis Bio an. Die Frequenz der an dem Binärzähler 1002 anliegenden Zeitgebertaktimpulse wird durch die NICHT-UN D-Tore 1004, !005, 1006, 1007 und 1008 gewählt, und sie werden über das NICHT-UND-Tor 1009 eingeführt. Wird angenommen, daß ein 1-Signal am Zonendiskriminieranschluß Zm anliegt, haben die an

den Binärzähler 1002 über das NICHT-UND-Tor 1009 anliegenden Zeitgebertaktimpuke eine Frequenz von

25 kHz.

In Fig. 10a ist die Wellenform der an dem

as Binärzähler 1002 enliegenden Zeitgebertaktimpulse gezeigt. F i g. 10b zeigt die Wellenform des Bezugswinkelstellungssignals ST von dem Kurbelwellenbezugswinkeldetektor 3, Fig. 10c zeigt die Wellenform eines Gleichheitsignals, das erzeugt wird, wenn die beiden

.ίο Eingangssignale am Vergkicher 1001 als einander gleich festgestellt wurden, und Fig. 1Od zeigt die Wellenform eines Zündzeitsteuersignals F, das durch Verstärken des Ausgangssignals des RS-Flip-Flops 1010 durch den Puffer 1012 erzeugt wird, und ein Zeitpunkt to,

xs bei dem dieses Zündzeitsteuersystemsignal F von I nach 0 geht, zeigt die genaue Zündzeit an. Geht das Bezugswinkelstellungssignal ST nach Fig. 10b von 0 nach I, ändert das ÄS-Flip-Flop 1010 seinen Zustand, und der Binärzähler 1002 wird durch den Inverter 1011

AO von seinem Rücksetzzustand zum Starten der Zählung frei gesetzt. Wird der Inhalt des Binärzählers 1002 gleich dem Wert des Verzögerungszeitsignals T, wird das in Fig. 10c gezeigte Gleichheitssignal am Ausgangsanschluß A - B des Vergleichers 1001 erzeugt und läßi

das RS-Flip-Flop 1010 seinen Zustand ändern. Dies führt zur Erzeugung des Zünd/.citstoucrsignals F, das die Zündzeit bestimmt.

Während bei der vorstehend beschriebenen Ausfüh rungsform der erfindungsgemtlßcn Vorrichtung die

so Rechenuusdrücke

K₂ · -—- und K₁ · _2ίΓ~-

bel der Drehzahlrechnerschaliung 4 und der Winkel Zeit-Wandlerschnltung 9 verwendet werden, ist ei natürlich möglich, zufriedenstellende Ergebnisse ml Verwendung nur der Orundousdrücke

K₃ -~- und K, · ~~

f'5 zu erhalten, vorausgesetzt, daß Änderungen de Oenau gkelt nicht berücksichtigt werden. Ferner kön nen diese Berechnungen durch Jeden kommerzlel verfügbaren Rechner durchgeführt werden, und es Is

ebenfalls möglich, die erforderlichen Rechenoperationen in Zeitteilungsweise durchzuführen.

Während nur die beiden Steuerfaktoren, nämlich die Maschinendrehzahl und der Ansaugrohrunterdruck in den Einlesespeichern 6 und 7 gespeichert werden,

können ferner weitere Faktoren, wie die Maschine temperatur, leicht den Steuerfaktoren durch einfacl Verwendung von zusätzlichen Einlesespeichern z\ Zuführung ihrer Werte zu dem Addierer 8 hinzugefü werden.

Hierzu S Blatl Zeichnungen

Claims

Paientansprüche:

1. Elektronische Zündzeitpunktsteuervorrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem Bezugswinkel- s detektor, der ein Bezugssignal abgibt, wenn die Kurbelwelle der Maschine eine bestimmte Bezugswinkelstellung hat, mit wenigstens einem ersten Maschinenbetriebszustanddetektor, der ein der Maschinendrehzahl entsprechendes Zustandssignal ι ο erzeugt, mit einer Zündzeitpunktwähleinrichtung, die in Abhängigkeit vom Zustandssignal einen voreingestellten, optimalen Zündzeitpunkt in Form eines einem Verzögerungswinkel gegenüber der Bezugswinkelstellung entsprechenden Signals abgibt, und mit einer vom Bezugssignal getriggerten Zündbefehlseinrichtung, die ein Zündsignal abgibt, wenn die Winkelstellung der Kurbelwelle dem Verzögerungswinkel entspricht, gekennzeichnet durch eine Winkel-Zeit-Wandlerschaltung (9), die mit dem ersten Maschinenbetriebszustanddetektor (1) und der Zündzeitpunktwähleinrichtung (6, 7,8) verbunden ist und das dem Verzögerungswinkel entsprechende Signal durch die Division durch die Maschinendrehzahl in eine Verzögerungszeit umwandelt, und durch eine an die Winkel-Zeit-Wandlerschaltung und den Bezugswinkeldetektor (3) angeschlossene Zeitgebereinrichtung (10), die nach Ablauf der Verzögerungszeit nach dem Auftreten des Bezugssignals das 7ündsignal erzeugt.

2. Elektronische Zündzeitpunktsteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Maschinenbetriebszustanddetektor (2) ein dem Ansaugrohrunterdruck entsprechendes Zustandssignal erzeugt und daß die Zündzeitpunkt- is wähleinrichtung einen Drehzahleinlesespeicher (6), der ein dem Zustandssignal de» ersten Maschinenbetriebszustanddetektors (1) entsprechendes Signal abgibt, einen Unterdruckeinlesespeicher (7), der ein dem Zustandssignal des zweiten Maschinenbetriebs- .(o zustandsdetektors entsprechendes Signal abgibt, und einen Addierer (8) aufweist, der die Summe der vom Drehzahleinlesespeicher und vom Unterdruckeinlesespeicher abgegebenen Signale erzeugt.

3. Elektronische Zündzeitpunktsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkel-Zeit-Wandlerschaltung (9) ein binär codiertes Ausgangssignal abgibt, daß die Zeitgebereinrichtung (10) Taktimpulse zählt und das Zündsignal erzeugt, wenn die Anzahl der gezählten Taktimpulse mit dem Wert des binär codierten Ausgangssignals der Winkel-Zeit-Wandlerschaltung übereinstimmt, und daß die Frequenz der Taktimpulse abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine änderbar ist. ss