DE2424460A1 - Digital arbeitendes brennstoffregelsystem - Google Patents

Description

./Patentanwälte

Dipl.lng. Karl A. Brose DipUng/D. Karl Brose 2424A60

D-8023 Mönch an-Pullach
WienerSIr.2.T.Mdin.7930570,7931782

vln/au München-Pullach, 20. Mai 1974

5178-A

THE BENDIX CORPORATION, Executive Offices, Bendix Center, ' Southfield. Michigan, 48075, USA

Digital arbeitendes Brennstoffregelsystem,

Die Erfindung betrifft Brennstoffregelsysteme für Brennkraftmaschinen und insbesondere denjenigen Typ von Regelsystemen, um eine Verbrennüngssteuervorrichtung mit einem gepulsten Steuersignal zu regeln, welches eine veränderliche Impulsdauer aufweist.

Die Kompliziertheit von Brennstoffregelsystemen für Brennkraftmaschinen hat mit den Jahren mit dem Versuch zugenommen, einen optimalen Kompromiss zwischen der Ausführungsform der Maschine, dem Wirkungsgrad und den Abgasbestandteilen zu erzielen. Beispielsweise stellt die richtige Brennstoffmenge, die dosiert durch ein elektronisches Brennstoffeinspritzsystem an eine Maschine abgegeben wird, eine komplexe Funktion des Ansaugrohrτ druckes, der Umdrehungszahl der Maschine, der Temperatur des Kühlmittels¹, der Lufttemperatur und des Drosselklappenwinkels dar. Die Kombination von zwei oder mehreren dieser Steuerpläne führt zu viel dimensionalen "Konturkarten", die typisch nichtlinear und/oder diskontinuierlich sind. Man hat aus diesem Grunde analoge Techniken zur Anwendung gebracht, um Pläne zum Lösen dieser Konturkarten zu schaffen. Es werden beispielswei-

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se gemäß der deutschen Patentschrift 1 100 377 Diskontinuitäts- ; ; Linearsegment-Funktionsgeneratorschaltungen und/oder Nichtlinear!- funkti ons-Generatoren dazu verwendet, eine Annäherung an die Koniturf ormen und Gestalten zu erreichen. Es wurden zwar digitale Systeme zum Lösen von lediglich den Konturkarten verwendet, der-i artige Systeme speichern die verschiedenen Punkte der Konturkar-* te in irgendeiner Form eines Speichers und verwenden einen line-* aren Interpolator, um zwischen gespeicherten Punkten der Funk- tion eine Interpolation durchzuführen.

Laufend erzeugte Analogfunktionsschemata sind hinsichtlich der Genauigkeit begrenzt und werfen Probleme hinsichtlich der Temperaturdrift auf und sind schließlich auch auf höhere Gerä"öcosten als Systeme beschränkt, die eine digitale Technologie verwenden. Auf der anderen Seite erfordern digitale Systeme, die nur einen Lesespeicher verwenden, eine große Anzahl von gespeicherten Worten bzw. Informationen, um eine genaue Erzeugung der Funktion der veschiedenen Karten sicherzustellen. Beispiels-? weise ist in einer Veröffentlichung, die einen Anwendungsfall ^! betrifft, ausgeführt, daß nahezu 2048 Speicherworte bei einem , System geringer Qualität erforderlich sind. Systeme mit hoher ι Qualität benötigen eine sehr viel größere Speicherkapazität. Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, daß bestimmte dreidimensionale Steuerpläne für die Brennkraftmaschine und insbesondere Steuerpläne für Maschinen mittlerer Qualität sehr nahe durch ein Paar und zwar von nur zwei Steuerplankomponenten angenähert werden können, von denen einer aus einem festen logarithmischen Abschnitt besteht.

Es ist gut bekannt, daß der Zündfunken-VorStellwinkel als Funktion der Umdrehungszahl der Maschine erhöht werden muß, um eine richtige und langsame Verbrennung des Brennstoffs zu ermöglichen. Es ist ebenso gut bekannt, daß gute Beschleunigungseigen-

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schäften fordern, daß der Zündfunken-Vorstellwinkel für eine Beschleunigung vermindert werden muß.

Frühere Zündungsvorstellschemata bestanden hauptsächlich darin, ; daß man eine Umdrehungszahl-Vorstellung erzeugte, und zwar durcl| Verwendung eines mechanischen Zentrifugal-Vorstellmechanismus j am Verteiler. Eine Rückstellung oder Verlangsamung des Vor stell-}

mechanismus wird durch eine Vakuumvorstellsteuereinheit am Verteiler erreicht. Es wird jedoch angenommen, daß dieser Mechanismus nicht zu einer ausreichenden Genauigkeit einer Funkenvorstellsteuerung führt, um den FederalTAbgasnormen zu genügen, wobei trotzdem das Fahrzeug gute-Fahreigenschaften beibehalten soll.

Matrix-Untersuchungen wurden an Kraftfahrzeugmaschinen durchgeführt und sie habengezeigt, daß eine komplexere Steuerung oder Regelung des Funkenvorstellwinkels zu einem bedeutenden Faktor im Zusammenhang mit der Luftverschmutzung werden kann, die durch eine Brennkraftmaschine hervorgerufen wird, die nach dem Otto-Motor-Prinzip arbeitet. Derartige Untersuchungen wurden in "A Study on Spark Ignition Control Variables" von T. ¥. Keranen und H. P. Wertheimer, Bendix Technical Journal, Band 4, Nr. 3, 1971, bekannt gegeben. Die in der Yfertheimer^Literaturstelle, die zuvor genannt wurde, bekanntgenechten Daten zeigen, daß die Regelung der Zündfunkenvorstellung im wesentlichen auf der Lösung eines dreidimensionalen Planes oder Musters beruht, wobei zwei abgetastete Maschinenparameter verwendet werden, wie beispielsweise der absolute Druck im Ansaugrohr und die Umdrehungszahl der Maschine.

Die vorliegende Erfindung betrifft somit ein Schema einer Zündfunken-Vorstellsteuerung bzw. -regelung, durch die eine präzise Steuerung des Maschinenzündwinkels unter Verwendung eines

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elektronischen digitalen Rechners möglich wird. Der besondere Vorteil dieses erfindungsgemäßen Systems gegenüber den herkömmlichen mechanischen und Vakuum-VorStellsystemen besteht darin, daß die spezifische Kontur des Steuerplanes, der für die Maschine gefordert wird, sehr viel genauer durch den elektronischen Rechner erzeugt werden kann. Als zusätzlicher Vorteil besteht hinsichtlich der Kosten,die im Falle der Verwendung von parallel arbeitenden elektronischen Anlagen entstehen, die verwendet werden können und zwar bei einer bevorzugten Ausführungsform, um se wohl die Brennstoffeinspritzung als auch die Zünd-Vorstellung zu steuern.

Gemäß der vorliegenden Erfindung gelangen ein oder mehrere inter polierende DDA-Steuerplangeneratoren zur Anwendung, die eine Interpolation entlang dieser Steuerpläne vornehmen und dadurch einen oder mehrere dieser Steuerpläne erzeugen. Jeder dieser Interpolatoren führt eine Anzahl von Interpolationen durch, die direkt proportional zu einem der Parameter sind, die in dem Steuerplan vorhanden sind. Die Interpolatoren sind miteinander verbunden, um dadurch ein Verbrennungs-Regelsystem zu schaffen, wobei eine Verbrennungsregelvorrichtung durch ein gepulstes Signal gesteuert wird, dessen Impulsbreite inkrementell in Abhängigkeit von der Interpolation, die durch die DDA-Steuerplangeneratoren durchgeführt wird, veränderlich ist.

Speziell wird durch die vorliegende Erfindung ein Maschinensteuergerät geschaffen, um eine Regelvorrichtung einer Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von einem gepulsten Steuersignal zu steuern, wobei die Regelvorrichtung von demjenigen Typ ist, der bei einem Brennstoffeinspritzsystem oder einem Zündungs-Vorstellsystem zur Anwendung gelangt. Das gepulste Steuersignal besitzt eine inkrementell veränderliche Impulsdauer oder Impulsbreite, die in Abhängigkeit von einem ersten Maschinenpara-

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j meter und einem zweiten Maschinenparameter bestimmt wird. Einer J dieser Maschinenparameter "besteht "aus einem von der Maschinenlast abhängigen Parameter und der andere besteht aus einem von der Umdrehungszahl der Maschine abhängigen Parameter und einem von der Last der Maschine abhängigen Parameter. Der von der Maschinenlast abhängige Parameter wird aus einer Gruppe von Maschinenlast-abhängigen Parametern ausgewählt, die einen vom Ansaugrohrdruck der Maschine abhängigen Parameter, einen von der Stellung der Drosselklappe abhängigen Parameter und einen von der Luftströmung abhängigen Parameter umfassen.

Das Steuergerät nach der Erfindung enthält eine Einrichtung zum Erzeugen einer ersten von einem Maschiimparameter abhängigen Anzahl von Taktimpulsen, die mit dem ersten Maschinenparameter veränderlich sind und dazu dienen, einen zweiten Maschinenparameter zu erzeugen, der von einer Anzahl von Taktimpulsen abhängig ist, die mit dem zweiten Maschinenparameter veränderlich sind.

Es ist eine erste DDA-Interpolationseinrichtung vorgesehen, um von einem ersten Ausgangspunkt-Wert zu einem ersten Impulsbreite-Wert in Abhängigkeit von einer ersten vorbestimmten Maschinencharakteristik für eine Anzahl von ersten Iterationsschritten zu interpolieren, die sich mit der ersten vom Maschinenparameter abhängigen Anzahl der Taktimpulse ändern. Diese erste Maschinencharakteristik besteht aus einem" ersten Abschnitt und einem zweiten Abschnitt (segment). Der erste Abschnitt.enthält einen Steigungs- Unterbrechungspunkt oder Knickpunkt und ein erster Steigungsabschnitt enthält den ersten Startpunkt-Wert und den Steigungs-Unterbrechungspunkt oder Khickpunkt und der erste Steigungsabschnitt definiert eine erste vorbestimmte Änderungsfolge der ersten Impulsbreiten-Werte mit den Werten des ersten Maschinenparameter. Der zweite Abschnitt (segment) ist

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durch den Steigungs-Unterbrechungspunkt oder Khickpunkt und ei- j nem zweiten Steigungsabschnitt, welcher den Steigungs-Unterbrechungspunkt oder Khickpunkt aufweist,definiert. Der zweite Stei-J gungsabschnitt, sieht eine zweite vorbestimmte Änderungsfolge der* ersten Impulsbreiten-Werte vor. . j

Es ist eine zweite DDA-Interpolationseinrichtung vorgesehen, ί um von einem zweiten Startpunkt-Wert aus in Abhängigkeit von einer zweiten vorbestimmten Maschineneigenschaft zu einem zweiten Impulsbreite-Wert zu interpolieren und zwar für eine Anzahl von zweiten Iterationen, die mit der zweiten vom Maschinenparameter abhängigen Zahl der Taktimpulse veränderlich sind. Die zweite vorbestimmte Maschineneigenschaft wird durch die folgende Formel definiert:

T₁₊₁ = T₁ + (LnB)T₁ 4P Hierin bedeutet:

(1) T₁ und T₁ , sukzessiv folgende zweite Impulsbreiten -Werte;

' (2) ΔΡ die Änderung der Werte des zweiten Maschinenparameters zwischen den sukzessive folgenden Impulsbreite Werten, und

(3) LnB einen Faktor mit einem Wert von 2~ⁿ.

Es sind ferner Steuereinrichtungen vorgesehen, um einen der ersten und^weiten Startpunkt-Werte bei einem der ersten und zweiten Impulsbreiten-Werte aufzubauen. Schließlich ist auch eine Auswerteinrichtung vorhanden, um das gepulste Steuersignal in Abhängigkeit von dem anderen der ersten und zweiten Impulsbrei-

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ten-Werte zu erzeugen..

; Ein hervorstechendes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht ! darin, ein Steuergerät für eine Maschine zu schaffen, um damit eine Regelvorrichtung einer Brennkraftmaschine mit einem gepulsten Signal zu steuern, dessen Impulsbreite durch einen DDA-Steuerplan-Generator erzeugt und inkrementell verändert wird, ι der entlang einem vorbestimmten Plan bzw. auf den Steuerplan ι bezogene Impulsbreite interpoliert und dadurch eine vorbestimmte Steuerplan-bezogene Impulsbreite eines von einer Maschine abhängigen Parameters erzeugt.

j Ein \tfeiteias wesentliches Ziel der Erfindung besteht darin, ein ! Steuergerät für eine Maschine des zuvor erwähnten Typs zu schaf fen, bei welchem der DDA-Steuerplan-Generator für eine Anzahl von Iterationen eine Interpolation durchführt, direkt proportional zur Größe des von der Maschine abhängigen Parameters, ohne daß dabei diese Größe zunächst in eine binäre Zahl konvertiert wird.

Auch, ist es Aufgabe der Erfindung, bei einem Steuersystem einer Brennkraftmaschine zwei DDA-Steuerplan-Generatoren zur Anwenduni zu bringen, um entlang von einem dreidimensionalen Steuerplan einer Brennkraftmaschine zu interpolieren und um dadurch einen vorbestimmten dreidimensionalen Steuerplan der Brennkräftmaschine zu schaffen, wobei lediglich zwei vorbestimmte feste Beziehungen bzw. Verhältnisse verwendet werden brauchen- und weniger als zehn 8-Bit-Worte gespeichert werden müssen.

Auch soll durch die vorliegende Erfindung ein Steuersystem für eine Brennkraftmaschine des zuvor erläuterten Typs geschaffen werden, bei welchem die zwei Steuerplan-Generatoren die Impulsbreite eines gepulsten Steuersignals für die Steuerung der

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Brennstoffeinspritzung erzeugen und inkrementell verändern.

Durch die Erfindung sol}, auch ein Steuersystem für eine Brennkraftmaschine des geschilderten Typs geschaffen werden, in welchem die zwei Steuerplan-Generatoren die Impulsbreite eines gepulsten Steuersignals zum Steuern der Zündvorstellung erzeugen und inkrementell verändern.

Ein wesentliches Ziel der Erfindung besteht auch darin, bei einem Steuersystem für eine Brennkraftmaschine einen DDA-Interpolator zu schaffen, um eine Interpolation entlang getrennter, benachbarter Abschnitte eines vorbestimmten Steuerplanes dadurch durchzuführen, daß entlang eines dieser Segmente oder Abschnitte interpoliert wird, bits dieses Segment oder Abschnitt einen anderen schneidet, und dann entlang des anderen Segments interpoliert wird.

Es ist auch Aufgabe der Erfindung, bei einem Steuersystem einer Brennkraftmaschine einen DDA-Interpolator zu schaffen, der entlang eines vorbestimmten Steuerplans interpoliert und eine loga· rithmische Beziehung zwischen zwei von der Maschine abhängigen Parametern aufbaut, indem laufend zu jedem die Inhalte zweier oder mehrerer Bit-Positionen eines Schieberegisters, welches den DDA-Interpolator enthält, addiert werden.

Ein hervorspringendes Ziel der Erfindung besteht schließlich darin, bei einem Steuersystem für eine Brennkraftmaschine ein die Impulsbreite regelndes Gerät zu schaffen, welches einen ersten DDA-Interpolator enthält, um einen ersten vorbestimmten S-fcuerplan aufzustellen bzw. zu schaffen und um eine Ausgangsgröße einem zweiten DDA-Interpolator zu liefern, um einen zweiten vorbestimmten Steuerplan zu schaffen, wobei ein Eingang jedes Interpolators eine Anzahl von Taktimpulsen empfängt, die

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- ohne Zwischenschaltung einer Binärumwandlung - direkt zu einem von der Maschine abhängigen Parameter proportional sind, wobei der Steuerplan interpoliert wird und einer der DDA-Interpolatoren entlang wenigstens zweier benachbarter Segmente interpoliert und zwar derart, daß er solange entlang diesem Segment interpoliert, bis dieses Segment sich mit einem anderen schneidet und dann entlang dem anderen Segment interpoliert wird und wobei der andere der DDA-Interpolatoren eine logarithmische Beziehung oder Verhältnis zwischen den Param*ern herstellt , die den

- zu

anderen Steuerplan ausmachen, indem laufend/jedem zwei oder mehrere Bit-Positionen eines Registers addiert werden, welches diesen anderen DDA-Interpolator enthält.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung. Es zeigen:

Figur 1 ein Blockschaltbild eines ersten Regelsystems in Form eines Brennstoffeinspritzregelsystems, wobei einer oder mehrere umgewandelte von der Maschine abhängige Parameter verwendet werden, um die Dauer der Brennstoffeinspritzung in eine Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von einem oder mehreren vorbestimmten Steuerplänen zu steuern;

Figur 2 eine Darstellung, bei der einige Teile abgebrochen dargestellt sind, und zwar eines Abschnitts des Regelsystems von Figur 1;

Figur 3 drei vorbestimmte Steuerpläne desjenigen Typs, wie er bei dem Steuersystem von Figur 1 zur Anwendung gelangt;

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Figur 3(a) einen .vorbestimmten dreidimensionalen, von der Um-| drehungszahl, dem Brennstoff, dem Luftdruck im Ansaugrohr der Maschine abhängigen Steuerplan,

Figur 3(b) einen vorbestimmten dreidimensionalen Kaltstart-

breicherungssteuerplan, und ;

Figur 3(c) einen vorbestimmten Steuerplan entsprechend dem ; Beginn einer Brennstoffanreicherung und einer
Brennstoffabnähme oder -abfall, nach dem Starten; ;

Figur 4 ein Blockschaltbild von Einheiten, welche das Steuer-, system für die Maschine nach Figur 1 ausmachen, wobei diese Einheiten Maschinenparameter-Wandlervorrichtungen, DDA-Steuerplangeneratoren, Auswertvorrichtungen für die getrennte Steuerung.der Brennstoffe einspritzventil und eine Steuerlogik zur Synchronisation der Betriebsweise dieser und weiterer Einheiten enthalten;

Figur 5 ein Blockschaltbild der digitalen Vorrichtungen, die
einen der DDA-Steuerplan-Generatoren von Figur 4 enthalten, um eine Interpolation entlang getrennter, gerader Abschnitte eines vorbestimmten Steuerplanes zu
bewirken;

Figur 6 einen vorbestimmten Steuerplan desjenigen Typs, der
durch den DDA-Steuerplan-genErator von Figur 5 erzeugt wird, wobei dieser vorbestimmte Steuerplan eine Vielzahl von benachbarten Segmenten enthält, von denen jedes eine vorbestimmte Neigung oder Steigung und einen vorbestimmten Schnittpunkt mit benachbarten
Segmenten aufweist;

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Figur 7 ein Blockschaltbild der digitalen Vorrichtungen, die einen weiteren der DDA-Steuerplan-Generatoren von Figur 4 enthalten, um eine Interpolation entlang eines vorbestimmten Planes durchzuführen, der wenigstens ein logarithr-misch definiertes Segment enthält;

Figur 8 den Zeitsteuer-Generatorabschnitt der logischen Steuereinheit von ,Figur 4, Figur 8(a) digitale Vorrichtungen in Form eines Oszillators zur Erzeugung logischer Taktimpulse (LCLK) und Zählvorrichtungen zum Erzeugen von Bit-Zeitsignalen Tl-8 und Figur 8(b) die Zeitsteuerbeziehung zwischen den LCLK-Impulsen und den Bit-Zeitsignalen;

Figur 9 weitere Vorrichtungen, welche die logische Steuereinheit von Figur 4 enthalten;

Figur 10 weitere Vorrichtungen, welche de logische Steuereinheit von Figur 4 ausmachen;

Figur 11 Zeitsteuer-Wellenformen, die durch Abschnitte der Steuereinheit, veranschaulicht in den Figuren 9 und 10, erzeugt werden, Figur 1i(a) diejenigen Wellenformen, die bei dem Brennstoffeinspritzregelsystem von Figur 4 verwendet werden, und Figur 1i(b) Wellenformen, die bei einem Zündungs-Vorstellsteuersystem des in Figur 18 veranschaulichten Typs ver wendet werden;

Figur 12 einen DDA-Steuerplan-C-enerator des in Figur 7 gezeigten Typs, um einen vorbestimmten Steuerplan zu erzeugen, der wenigstens drei unterschiedliche logarithmisch definierte Segmente enthält;

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Figur 13 die Zeitfolge der Bewegung oder Verschiebung der digitalen Informationen durch ein Register, welches den DDA-Steuerplan-Generator von Figur 12 enthält;

Figur 14 in Form einer halb-logarithmischen Karte der Brennstoff-Impulsbreite, ausgetragen gegenüber dem Ansaug-) rohrdruck, die Annäherung der gewünschten Maschinen-! arbeitspunkte durch einen Einzelsegmentsteuerplan (mit durchgehender Linie gezeigt) desjenigen Typs, j der durch den DDA-Steuerplan-Generator von Figur 7 | erzeugt wird und durch ein dreiteiliges benachbartes Segment (mit strichlierten Linien gezeigt) des- ' jenigen Typs, der durch den DDA-Steuerplan-Generator von Figur 12 erzeugt wird; ^!

Figur 15 ein Blockschaltbild ein zweites Maschinensteuersy- > stem in Form eines Zündungs-Vorstell-Steuersystems, um umgewandelte, von der Maschine abhängige Parameter zur Steuerung der Zündungsvorstellung einer Zündfunken-Maschine in Abhängigkeit von einem oder mehreren vorbestimmten Steuerplänen zu verwenden;

Figur 16 eine Darstellung, bei der einige Komponenten teilweise gebrochen gezeigt sind und andere ausgezogen gezeigt sind und zwar eines Abschnitts des Zündungs· Vorstellsystems von Figur 15;

Figur 17 einen vorbestimmten dreidimensionalen Steuerplan desjenigen Typs, der durch das Zündungs-Vorstellsystem von Figur 15 erzeugt wird;

Figur 18 ein Blockschaltbild von Einheiten, die das Zündungs·

vorstellsystem von Figur 15 ausmachen, wobei diese Einheiten ein Zündungsvorste1Igerät und digitale

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Vorrichtungen in Form von Maschinenparameter-Wandlern, DDA-Steuerplan-Generatoren, eine Addierstufe, ein Speicherregister, einen voreinstellbaren vorwärts und rückwärts zählenden Zähler, und eine Zähler-Steuereinheit enthalten; und

Figur 19 ein Zündungs-Vorstellgerät desjenigen Typs, der

durch das Zündungs-Phasensteuersystem von Figur 18 gesteuert werden kann.

BESCHREIBUNG VON FIGUR 1

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung soll im folgenden in Verbindung mit einem Maschinensteuersystem zur Steuerung der Brennstoffeinspritzung einer Brennkraftmaschine beschrieben werden. Es wird dabei auf Figur 1 bezug genommen,· die ein Blockschaltbild einer Brennkraftmaschine 10 zeigt, mit einer Brennstoffabgabeeinrichtung in Form einer Vielzahl von selektiv steuerbaren elektromagnetisch erregbaren Brennstoffeinspritzventilen 12.

•Jede Brennstoffeinspritzvorrichtung 12 ist durch ein Brennstoffeinspritzsteuersystem 14 desjenigen Typs steuerbar, welches die Merkmale nach der vorliegenden Erfindung aufweist, um eine geeignete Brenn3x>ffmenge unter Druck in einen ausgewählten Zylinder der Maschine 10 für eine genau gesteuerte Zeitdauer einzuspritzen. Die Dauer der Brennstoffeinspritzperio de wird durch das Brennstoffeinspritzsteuersystem 14 in Abhängigkeit von einem oder mehreren von der Maschine abhängigen Parametern bestimmt, die aus einer Gruppe von Parametern ausgewählt werden, welche die von der Umdrehungszahl der Maschine abhängigen Parameter und die von der Last der Maschine abhängigen Parameter umfassen, in diesem Fall die Umdrehungszahl der

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Maschine, der Druck im Ansaugrohr und die Temperatur der Maschine. Derartige von der Maschine abhängige Parameter v/erden zunächst abgetastet und werden dann in ein geeignetes Ausgangs-' signal verwandelt, was mit HLfe geeigneter Wandler in Form ei- ^! nes Umdrehungszahl-oder Geschwindigkeitswandlers 15 erfolgt, ' ebenso mit Hilfe eines Maschinendruckwandlers 16 und eines Ma-■ schinentemperaturwandlers 17, v/obei diese Wandler von demjeni- ; gen Typ sind, wie dies noch aus der weiteren Beschreibung hervorgehen wird.

Jeder der Wandler 15, 16 und 17 erzeugt eine Ausgangsgröße, die in Abhängigkeit von dem jeweiligen Maschinenparameter schwankt und diese Ausgangsgröße wird zu dem Brennstoffeinspritzsteuersystem 14 übertragen. In Abhängigkeit von dieser Ausgangsgröße erzeugt das Brennstoffeinspritz-Steuersystem 14 auf einer Leitung 18 ein Brennstoffeinspritzdauer-Steuersignal, um eine Einspritzvorrichtung 12 auszuwählen und um die Dauer der durch diese Vorrichtung bewirkten Brennstoffeinspritzung zu steuern, v/obei die Dauer des Steuersignals derart verändert wird, daß entlang eines oder mehrerer vorbestimmter Steuerpläne interpoliert und diese dadurch erzeugt werden, wobei diese Steuerpläne zwei ^; oder mehrere der umgewandelten, von der Maschine abhängigen Parameter in Beziehung bringen.

BESCHREIBUIiG VOM FIGUR 2

Wie besser unter Hinweis auf Figur 2 hervorgehen wird, besteht jede der Brennstoffeinspritzvorrichtungen 12 aus einem elektromagnetisch betriebenem Einspritzventil 20, welches im Ansaugrohr 22 der Maschine 10 stromaufwärts von einem unabhängig betätigten und s^mchronisierten Brennstoffeinlaßventil 24 (in offener Stellung gezeigt) angeordnet ist. Jede elektromagnetisch betätigte Einspritzvorrichtung 12 enthält eine Spule,die an des

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Steuersystem 14 über eine Leitung 18 angeschlossen ist und das Einspritzventil 20 betätigen kann, um einen Brennstoffdurchlaß durch das Ventil zu öffnen und zu schließen. Im offenen Zustand wird am Auslaßende 25 des Ventils 20 Brennstoff in eine entsprechende Maschinenbrennkammer 26 eingespritzt, die nach unten zu in die Bohrung des Zylinders 28 geöffnet ist. Eine geeignete Brennstoffpumpe 30 ist in eine Brennstoffleitung 32 zwischen einem Brennstofftank 34 und dem Einlaßende 36 des Einspritzventils 20 angeordnet, um Brennstoff unter Druck dem Einspritzeinlaß 36 zuzuführen, indem gegen eine geeignete Öffnung 38 im Rückführabschnitt der Brennstoffleitung 32 zwischen dem Einspritzventileinlaß 36 und dem ,Brennstofftank 34 gepumpt wird.

BESCHREIBUNG VON FIGUR 3

: Im folgenden soll im einzelnen das Brennstoffeinspritzsteuersystern 14 beschrieben werden, welches eine Vielzahl von Steuer- ; plangeneratoren in Form von digitalen Differenz-Analysierern (DDA) des Typs nach.der vorliegenden Erfindung umfaßt. Bei einem veranschaulichten und im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel nach der Erfindung sind vier derartige DDA¹s, also DDA 1, DDA 2, DDA 3 und DDA 4 in geeigneter Weise miteinander verbunden, um inkrementell entlang von vier vorbestimmten Verhältnissen bzw. Beziehungen zwischen ausgewählten masfoinenabhängigen Parametern zu interpolieren bzw. diese zu erzeugen.

Mehr im einzelnen soll im folgenden auf dieDDA-Bezeichnungen in Figur 3(a) eingegangen werden. Ein erster digitaler Differenz-Analysierer DDA1 interpoliert inkrementell entlang eines Stetierplanes 41 und erzeugt eine vorbestimmte Beziehung zwischen der Impulsbreite T des Steuersignals zu den Einspritzvorrichtungen 12 und der Umdrehungszahl der Maschine, wobei diese erste Beziehung im folgenden als Maschinenumdrehungszahl abhängige Ver-

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hältniseigenschaft oder Plan bezeichnet werden soll. Wie sich am besten unter Hinweis auf eine imaginäre vertikal verlaufende· Ebene durch den Plan entsprechend der Impulsbreite, dem Ansaugrohrdruck und der Umdrehungsgeschwindigkeit der Maschine, wie dieser in Figur 3(a) veranschaulicht ist, verstehen läßt, wird diese vorbestimmte, von der Umdrehungszahl der Maschine abhängige Eigenschaft 41 durch zwei oder mehrere lineare Segment abschnitte bestimmt, wobei fünf derartiger linearer Segmentabschnitte 42, 44, 46, 48 und 50 allgemein in Figur J5(a) veranschaulicht sind und ebenso mehr im einzelnen in Figur 6. Benachbarte Segmentabschnitte treffen sich an einem gut definierten

Knickpunkt oder Ecke, wobei ein erster Knickpunkt 52 zwischen den Segmentabschnitten 42 und 44 veranschaulicht ist, ein zweiter Knickpunkt 54 zwischen den Segmentabschnitten 44 und 46, ein dritter Knickpunkt 56 zwischen den Segmentabschnitten 46 und 48, und ein vierter Knickpunkt 58 zwischen den Segmentabschnitten 48 und 50 veranschaulicht ist.

DDA 1 beginnt bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel eine inkrementelle Interpolation von einem Anfangsimpulsbreitewert, wie ι beispielsweise bei dem Ende des Planes entsprechend der hohen Geschwindigkeit bzw. Umdrehungszahl, und interpoliert entlang des Plans 41 für eine Anzahl von kompletten Iterationsschritten, die direkt mit der Größe der umgewandelten Umdrehungszahl der Maschine schwanken. Ein zwischenliegender Impulsbreite-Wert auf dem Plan 41 wird durch DDA 1 vorgesehen und entspricht der Vervollständigung der von der Umdrehungszahl der Maschine abhängigen Anzahl von Iterationsschritten.

Unter Verwendung des mittleren oder zwischenliegenden Impulsbreite-Wertes, der durch DDA 1 erzeugt wird, beginnt ein zweiter digitaler Differenz-Analysierer DDA 2 mit einer inkrementell len Interpolation entlang eines zweiten vorbestimmten Plans 51

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und erzeugt diesen dadurch, wobei dieser eine logarithmische Beziehung zwischen der Impulsbreite und dem Ansaugrohrdruck definiert. Bei dem beschriebenen Ausfühfungsbeispiel beginnt DDA 2 mit der inkrementeIlen interpolation vom Niederdruckende des Pia nes 51 aus und interpoliert für eine Anzahl von vollständigen Iterationen, die direkt mit der Größe eines von der Maschinenlast abhängigen Parameters schwanken, wie beispielsweise in diesem Fall der umgewandelte Ansaugrohrdruck der Maschine.

Es sei hervorgehoben, daß bei dem speziellen Brennstoffeinspritzsteuersystem, welches beschrieben wird, der gesamte Plan 40 von Figur 3(a) lediglich durch zwei DDA-Interpolatoren erzeugt wird, von denen jeder eine einzelnen festen Plan (schedule). Eine derartige Vereinfachung der Einrichtung und der Technik ergibt sich aus der Tatsache, daß der spezifische Plan 40, der ausgeführt wird, aus. im wesentlichen einer einheitlichejji Kontur in der Maschinengeschwindigkeits-Impulsbreite-Ebene oder Bereich 41 besteht. Ein Plan 41 ist daher ausreichend für jeden interessierenden Ansaugrohrdruck, da dieser Plan im wesentlichen der gleiche bei jedem Ansaugrohrdruck ist. In ähnlicher Weise besteht der Plan 40 aus einer im wesentlichen einheitli-. chen Kontur in der Ansaugrohrdruck-Impulsbreite-Ebene oder Bereich 51. Ein Plan 51 (schedule) vom logarithmischen Typ, wie dies bereits ervrähnt wurde, reicht somit für jede der Umdrehungsgeschwindigkeiten der Maschine, die interessiert, aus, da dieser Plan ebenso im wesentlichen der gleiche für jede Umdrehungszahl der Maschine ist.

Der resultierende Impulsbreite-Wert, der erzeugt wurde, und durch DDA 2 vorgesehen wurde, wird durch einen Kaltstart-Anreicherungsfaktor abgewandelt, der durch die Ausgangsgröße eines zweiten Satzes digitaler Differenz-Analysierer DDA 3 und DDA 4 bestimmt wird, die zusammenarbeiten und entlang eines

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zweiten vorbestimmten Planes 60 interpolieren, der in Figur 3(b) veranschaulicht ist. Wie gezeigt, bewirkt DDA 3 eine vorbestimm-J te, nichtlineare Beziehung 62 zwischen einem Kaltstart-Anrei- j cherungsfaktor K und einem Ansaugrohrdruck, während DDA 4 eine vierte vorbestimmte Beziehung 64 zwischen dem Kaltstart-Anreicherungsfaktor K und der Kühlmitteltemperatur aufstellt.

Es sind weitere Einrichtungen vorgesehen, wie dies noch erläutert werden soll, um die Impulsbreite abzuändern, die durch das > Zusammenarbeiten der DDA¹S 1 bis 4 erzeugt wird, um Start-zustände herbeizuführen und zwar in Einklang mit dem Startzustands; Plan 70, wie dieser in Figur 3(c) gezeigt ist, wobei ein derartiger Plan einen Maschinenanlaß-Anreicherungsabschnitt 72, \ einen zeitlichen Anreicherungsabfallabschnitt 74, der nach dem Startabschnitt folgt, einen Aufwärm-Anreicherungsabschnitt 76 und einen Maschinennormalwärme-Impulsbreiteabschnitt 78 aufweist.

BESCHREIBUNG DES BLOCKSCHALTBILDES VON FIGUR 4 j

Die Verbindung der DDA¹S 1-4 untereinander und mit weitaen digitalen Einrichtungen ist in Form eines Blockschaltbildes in Blockschaltbild von Figur 4 gezeigt. In dieser Figur sind zwei ausschließliche Lesespeicher mit ROM 1-2 bezeichnet, weiter sine, drei astabile Multivibratoren mit ASM 1-3 bezeichnet, vier monostabile Multivibratoren mit MSM 1-4 bezeichnet, vier Rückstell-Flip-Flops mit FF1-4 bezeichnet, vier Niedrigpegel-Treiberverstärker sind mit LLD 1-4 bezeichnet, einzeln betätigte Spulen elektromagnetischer Einspritzventile mit I 1-8, zwei Hoohpegel-Treiberverstärker mit HLD 1-2 und ein geeigneter Mischverbindungspunkt für die Verbindung der Ausgangsgröße von DDA¹S 1 und 2 mit der Ausgangsgröße der DDA's 3 und 4-ist mit MJ bezeichnet,

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Das Zusammenspiel und der Aufbau dieser Einheiten soll nur als ^! Funktionsstufe beschrieben werden, wobei detaillierte Zeitsteuer-' beziehungen zwischen diesen Einheiten, Komponenten derselben, detaillierte Verbindungen zwischen diesen noch in nachfolgenden Beschreibungsabschnitten der Beschreibung mehr im einzelnen er-' läutert, werden sollen. Beginnt man mit dem Eingang oder dem linken Ende des Steuersystems, wenn man, wie in Figur 4 blickt, so erzeugt ein geeigneter Umdrehungszahlfühler 100 in Form eines elektromagnetischen Meßwertgebers einen oder mehrere Maschinenumdrehungszahl-Reihen- oder -serienimpulse EPP für jede Umdrehung eines Kurbelwellenantriebsteiles der Maschine 10, wobei dieses Kurbelwellenantriebsteil aus einer Gruppe von Kurbelwellen angetriebenen Teilen ausgewählt wird, die eine Kurbelwelle, eine Nockenwelle, eine Verteilerwelle, eine Rotationskolbenwelle oder irgendein anderes sich drehendes Teil umfaßt bzw. darstellen kann, welches eine genaue Zeitsteuerinformation für die Steuerung der Maschine vorsehen kann.

Der EPP-Impuls wird von einer geeigneten Steuerlogik 102 dazu verwendet, den Zyklus der Berechnungen einzuleiten. Der zunächst zu behandelnde Plan ist derjenige von Figur 3(a). Der digitale Differenz-Analysierer DDA 1 wird dazu verwendet, entlang der Umdrehungsgeschwindigkeit der Maschine zum Brennstoffimpulsbreite -Abschnitt 41 der Konturkarte während eines Ze±intervalls hin zu interpolieren, der sich mit dem reziproken Wert der Umdrehungszahl der Maschine ändert. Am Ende dieser Berechnung fährt der Interpolator am Punkt der Kurve bzw. Kennlinie Umdrehungszahl gegenüber Impulsbreite auf, welcher die laufende Umdrehungszahl der Maschine wie'dergibt. Der zuvor erwähnte Punkt wird dann zum Startpunkt für die Interpolation durch DDA 2. DDA 2 interpolieri entlang der Kennlinie 51 entsprechend Ansaugrohrdruck aufgetragen gegenüber der Impulsbreite, um dadurch eine endgültige Berechnete Impulsbreite zu erzielen. Diese Interpolation wird durch die Zeit zwischen den Impulsen eines ersten astabilen MuI-

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tivibrators ASM 1 gesteuert, der durch einen Druckwandler mit variabler Kapazität gesteuert wird, wobei der Multivibrator und der. Wandler von demjenigen Typ ist, der noch mehr im einzelnen unter Hinweis auf Figur 10 erläutert werden soll. Gleichlaufend mit den zuvor geschilderten Berechnungen wird DDA 3 dazu rerwendet, die Kennlinie 62 entsprechend der Auftragung Druck gegegenüber dem Anreicherungsfaktor, wie in Figur 3(b) gezeigt, zu lösen. Die aus der Berechnung von DDA 3 erhaltene Zahl wird dann zum Startpunkt für die Interpolation entlang der Kennlinie 64 entsprechend der Temperatur gegenüber dem Kaltstart-Anreicherungsfaktor, die durch DDA 4 interpoliert wird. Die Interpolation durch DDA 4 wird durch die Periode des astabilen Multivibrators ASM 2 gesteuert, der seinerseits wieder durch einen Thermistor-Temperaturfühler gesteuert wird.

Am Ende der zuvor geschilderten Interpolationen werden die erhaltenen Zahlen summiert und zu vier monostabilen Multivibratoren MSM 1-4 übertragen. Diese monostabilen Multivibratoren werden da^u verwendet, die Rückstellung von vier Flip-Flops FF1, FF2, FF3, und FF4 zu steuern. Die vier Flip-Flops FF1, FF2, FF3 und FF4 werden je durch die Einspritzbefehlssignale in den einen Zustand gesetzt, die durch eine Steuerlogik CL3 von den Maschinenphasensignalen abgeleitet werden, wie dies im Blockschaltbild durch den 0-Block angezeigt ist. Die Maschinen-Phasensignale dienen dazu, den Computer über den Maschinenkurbelwinkel zu informieren. Wenn eine Einspritzung erforderlich ist, wird ein Flip-Flop entsprechend einer gegebenen Einspritzwicklung I, einer Einspritzvorrichtung 12 in den einen Zustand eingestellt. Hierdurch wird mit dem Betrieb des monostabilen Multivibrators begonnen, der für den Flip-Flop den Rückstellimpuls erzeugt und. zwar am Ende der Zeitdauer, die wie zuvor berechnet wurde. Die Ausgangsgröße jedes Flip-Flops entrechtend dem einen Zustand (Q) wird zu einer Leistungstreiberstufe übertragen, die dazu

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dient, eine von zwei Einspritzvorrichtungen einzuschalten. Da das Blockschaltbild eine 8-Zylinder-Maschine veranschaulicht, bei welcher während einer Umdrehung der Maschine eine von zwei Banken oder Sätzen von vier Einspritzvorrichtungen durch die Hochpegeltreiberstufe HLD in Bereitschaft gesetzt wird und die einzelne der vier Einspritzvorrichtungen der ausgewählten Bank bzw. des ausgewählten Salzes wird durch die Niedrigpegeltreiberstufen LLD ausgewählt.

Die monostabilen Multivibratoren MSM1, MSM2, MSM3, MSM4 in Figur 4 sind mit binären Zählern ausgestattet oder mit einem Register und mit einer Addierstufe. Wenn ein gegebener Flip-Flop in den einen Zustand durch ein Einspritzbefehlssignal 11 durch 14 geschaltet wird, so fängt der entsprechende Multivibrator an die Zeit zu messen (to time out), indem entweder ein binärer Zähler durch die ASM3-Impulse veranlaßt wird , abwärts zu zählen oder indem von einem Register die Zahl 1 für jeden ASM3-Impuls abgezogen wird. Wenn der Zähler oder das Register den Zähl-· schritt von Null erreicht, wird der entsprechende Flip-Flop zurückgestellt. Somit dient die von DDA 2 und DDA 4 errechnete Zahl dazu, die Zeitdauer zu kodieren und zu steuern, während welcher irgendeiner der vier Flip-Flops in den einen Zustand geschaltet wird. Wenn der Flip-Flop in den einen Zustand geschaltet ist, so schickt er ein in Berdtschaft setzendes Signal zu einer Niedrigpegel-Treiberstufe LLD, die wiederum ein niedriges Systempotential oder Massepotential den zwei Einspritzvorrichtungen zuführt, die durch die Treiberstufen mit Energie versorgt werden. Die zwei Einspritzvorrichtungen sind je mit zwei getrennten Einspritzvorrichtungsbänken verbunden, die durcl die IA-und IB-Signaüß und die entsprechende Pegeltreiberstufe HLD ausgesucht werden. Die in Bereitschaft gesetzte HLD-Treiberstufe dient dazu, auszuwählen, welche Bank der Einspritzsolenoi-· de, geradzahlig oder ungeradzahlig, mit dem hochliegenden Po-

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tential der Batterie verbunden wird. Es wird somit bei einer gej gebenen HLD-Treiberstufe eine bestimmte Einspritzvorrichtung durch ihre entsprechende LLD-Treiberstufe aktiviert, die durch einen Flip-Flop in Bereitschaft gesetzt wird. Die Frequenz von ASM3 kann durch einen äusseren veränderlichen Widerstand oder Kapazität eingestellt werden. Es kann somit ein zusätzlich abgetasteter Parameter dazu verwendet werden, noch weiter die Einspritzzeit durch Steuerung der Frequenz von ASM3 abzuändera

BESCHREIBUNG DES LINEAREN INTERPOLATORS .GEMÄSS FIGUR 5

Ein DDA-Interpolator besteht aus einer Gruppe von digitalen Vorrichtungen, die so geschaltet sind, daß sie folgende Gleichung zu lösen vermögen:

Y_{1 +} -L = Y₁ + ΔΥ -(D

Zur Erläuterung sei die Kennlinie 41 entsprechend der Auftragung der Umdrehungsgeschwindigkeit der Maschine gegenüber der Brennstoff impulsbreite von Figur 3(a) betrachtet. Diese spezielj-Ie S-förmige Kurve ist zur Veranschaulichung gezeigt und sie wird durch eine Reihe von geradlinigen Liniensegmenten erzeugt. Eine noch detailliertere Darstellung der für DDA1 und DDA3 verwendeten Technik ist in Figur 5 veranschaulicht, wobei die resultierende Kennlinie, die erzeugt wird, in Figur 6 wiedergegeben ist.

Für irgendein gegebenes geradliniges Segment lautet die geeignete Gleichung:

T = MS + T₀ (2)

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-23- 242USQ

Hierin bedeuten:

T = die Brennstoffimpulsbreite,

S = Umdrehungszahl der Maschine, M = Steigung der Kurve.,

T = Anfangsimpulsbreite-Wert, der dazu verwendet wird, den Interpolator zu starten.

Die Ableitung von T wird zunächst in folgender Weise erhalten:

dT = MdS (3)

Durch Substitution dieses Ausdrucks in Gleichung (1),'wird Gleichung (4) erhalten:

^Ti+1 ^{= T}i ^{+ MÄS} ^

Aus Gleichung (4) geht hervor, daß jeder neue Wert der Impulsbreite für jede Information der Umdrehungszahl einfadi dadurch erhalten wird, indem man die Steigung oder Neigung zum Vorhände nen Wert von T addiert, wodurch man ΔS = 1 erreicht. Wenn die Karte 41 von Figur 3 entsprechend der Auftragung der Umdrehungs zahl der Maschine gegenüber der Impulsbreite erneut in Ausdrükken von Zeit pro Maschinenumdrehungszahl anstatt Geschwindigkei der Maschine abgeleitet wird, so kann man ΔΡ anstelle von AS für geradlinige Segmente in Gleichung (4) setzen, wobei P die Maschinenperiode darstellt und gleich ist mit -k ,

^{= T}i ^{+ M}4^p (5)

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Die Substitution in Gleichung (5) ist möglich, da dann, wenn die Kennlinie in Ausdrücken entsprechen-d Zeit pro Umdrehungszahl der Maschine (Maschinenperiode) aufgetragen wird, die resultierende Kennlinie dennoch durch eine Reihe von geradlinigen Segmenten dargsteilt werden kann.

Der Aufbau der Gleichung(5) wird durch den DDA-Interpolator durchgeführt, der,wie in Figur 5 veranschaulicht ist, ein Skalenregister SR1, ein /-Register R1 und ein Impulsbreite-Register R2 umfaßt, wobei jedes dieser Register aus einem geeigneten, herkömmlichen Schieberegister besteht und zwar entsprechend! achts Bits bei dem gaehlten Ausführungsbeispiel. Die Inhalte des Skalenregistere SR 1 werden durch ein UND-Gatter 140 zu einem Eingang A eines ersten Volladdierers FA1 abgerufen und werden dort entweder durch Addition oder Subtraktion mit den Inhalten von R von Register R1 kombiniert bzw. verbünden. Eine derartige Verbindung wird für eine Anzahl von sukzessiven Iterationen durchgeführt, wobei dies durch de Öffnungsdauer des durch den EPP-Impuls in Bereitschaft gesetzten Gatters 140 bestimmt wird, wobei diese Zeit direkt von der Maschinenge-schwin·- digkeit bestimmt ist. Die Summenausgangsgröße des Volladdierers FA1 wird zum Eingang von R des Registers R1 geführt, um nach jeder Iteration die kombinierten Inhalte des Skalenregisters SR1 und R-Registers R1 zirkulieren zu lassen.

Wenn als Resultat diese: genannten Verbindung in dem Volladdierer FA1 die Inhalte von R Register R1 entweder einen ersten vorf bestimmten oder Überlauf wert überschreiten, der die Anzahl der Stufen reflektiert, die R1 ausmachen, oder kleiner werden als der zweite vorbestimmie Wert oder Borgenwert, wie beispieläweise Null, wird ein Übertrag- oder Borgenbit jeweils am CY-Ausgang des Volladdierers FA1 erzeugt und wird von dort zu einem Eingang eines zweiten Volladdierers FA2 übertragen. Die Summen-

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ausgangsgröße des Volladdierers FA2 wird zum Eingang B des Impulsbreite-Registers R2 übertragen,"dessen Ausgangsgröße zum Eingang A des Volladdierers FA2 übertragen wird, um dadurch eine Verbindung mit dem Ausgangsimpuls herbeizuführen, der durch den CY-tJbertrag-Ausgangsdes Volladdierers FA1 vorgesehen wird. Als Ergebnis der Verbindung der Inhalte des Impulsbreite-Registers R2 mit dem Übertrag-Ausgang aus dem Volladdierer FA1 im Volladdierer FA2, v/erden die Inhalte des Impulsbreite-Registers R2 demzufolge erhöht oder vermindert. Der ausschließliche Lesespeicher ROM 1 dient dazu, die die Steigungen oder Neigungen definierenden Informationen zu speichern und um ebenso Schnittpunkte der verschiedenen Segmentabschnitte zu speichern, die den Plan 41 definieren.

Nach- dem Einleiten jedes Rechnungszyklusses wird der DDA-Interpolator durch geeignete Steuersignale in einen Anfangszustand gebracht, wobei ein Anfangs-Steigungswert, z.B. M1, durch geeignete Speicherzugriffseinrichtungen (nicht gezeigt) von einer bekannten Steigungsstelle in ROM 1 zum Skalenregister SR übertragen wird. Gleichzeitig wird ein Anfangs-Impulsbreitewert von einer bekannten Startpunkt-Stelle in ROM 1 zum Impulsbrei-.te-Register R2 übertragen. Eine geeignete Vergleichsvorrichtung CP1 ist ebenfalls vorgesehen, um die Inhalte des Impulsbreite-Registers R2 mit den Inhalten einer bekannten Endpunkt-Stelle in ROM, beispielsweise Punkt 1, der auf dem Plan 41 von Figur 6 angezeigt ist, zu vergleichen. Wenn die Inhalte des Impulsbreite-Registers R2 gleich werden mit den Inhalten des ersten Endpunkt- oder Schnittpunktes des ausschließlichen Lesespei-■ chers ROM 1, so gibt die Vergleichsstufe CP 1 einen Ausgangsimpuls an eine Speicherstelle-Auswählvorrichtung in Form eines Binärzählers BG1 ab, wodurch bewirkt wird, daß die Inhalte einer zweiten Speicher-Steigungsstelle in das Skalenregister SR1 eingegeben v/erden und ein zweiter Speicher-Schnittpunkt oder

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Knickpunkt der Vergleichsstufe CP1 air Verfügung gestellt wird. Die Inhalte des Impulsbreiteregisters R2 werden nicht als Sr- . gebnis bzw. Folge der angezeigten Neigungsänderung geändert, sondern v/erden lediglich am Beginn eines Rechnungszyklusses geändert oder als Ergebnis einer Surnmenausgangsgröße aus dem zweiten Volladdierer FA2.

Im Zusammenhang mit der Aufstellung der Gleichung (5) ist in den Figuren 5 und 6 jedes AP in Gleichung (5) durch einen EPP-Impuls dargestellt und jeder EPP-Impuls umfaßt eine von der Umdrehungszahl der Maschine abhängige Zahl von Gruppen von LCLK-Taktimpulsen von einem HF-Taktoszillator. Diese Impulse werden im Volladdierer FA1 von Figur 5 aufbereitet. Demnach wird durch jeden EPP-Impuls (/IP in Gleichung (5)) das Register SR1 veranlaßt, zum Register R1 etwas zu addieren und die Summe wird nach R1 zurückgeführt und zwar für eine Anzahl von Iterationen, die direkt von der Dauer des EPP-linpulses bestimmt werden, wobei jede derartige Iteration durch einen Impuls der LCLK-Impulsgruppen bewirkt wird. Der Interpolationsprozess wird am Ende irgendeines voitestimmten Teiles einer Maschinenumdrehung unterbrochen. Daher bestimmt die Periode der Maschine, wie weit entlang der Geschwindigkeit und Impulsbreite-Kurve 41 des DDA 1 der Interpolator voranschreitet, bevor er angehalten wird Beim Empfang jedes Impulses wird ein Wert gleich mit M χ ΛΡ (im Register SR1 gespeichert) in den Addierer eingegeben, um die Zahl in R1 um diesen Betrag zu erhöhen (oder zu vermindern) , Wenn die Inhalte des SR1-Registers zu den Inhalten des R1-Registers addiert sind, so kann eventuell das Register SRI überlaufen. Dies wird in Form eines Übertrag-Ausgangsirapulses von FA1 erfaßt. Die Übertragsimpulse von FA1 werden über FA2 zu den Inhalten des Registers R2 addiert. Auf diese Weise enthält das Register R2 den größeren Teil der Interpolationsergebnisse, während das Register R1 den kleineren Teil enthält. Bei den in

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den Figuren 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispielen würde der Interpolator starten, wobei der Anfangswert T_Q in R2 eingegeben iäb und die Anfangsneigung des ersten Liniensegments M1 in SR1 eingegeben ist. Der Interpolator würde dann solange interpolieren, bis die Inhalte von R2 mit einem anderen Abschnitt des Wortes des ausschließlichen Lesespeichers, welches von ROM 1 stammt, verglichen werden. Wenn festgestellt wird, daß der Wert von R2 gleich ist mit demjenigen von R2^, wird der Binärzähler BC1 in-diziert, wodurch die nächste ROM-Zellen-Stelle adressier wird. Die nächste ROM-Zelle gibt dann die Neigung M2 in das SR1 Register ein und gibt den Wert von R2₂ zum Α-Eingang der Vergleichsstufe CP1. Während dieser Phase der Interpolation bewirkt jeder Taktsteuerimpuls eine inkrementierung des interpolierten Ergebnisses um den Wert M2. Der Interpolator bewegt sich entlang dem M2-Abschnitt der Kurve, bis ein Wert R2~ in dem R2-Register aufgebaut wird. Bei diesem Zeitpunkt wird der BC1-Zähler erneut indiziert und es wird das nächste ROM-Wort adressiert, woraufhin M3 in das SR1-Register eingegeben wird und R2, am Α-Eingang der Vergleichsstufe erscheint. Bei diesem Beispiel kann somit der Interpolator dazu gebracht werden, daß er automatisch entlang jedes geraden Liniensegments vorrückt, wobei die Interpolationsparameter automatisch beim Ende jedes Segmentes geändert werden.

Im Vergleich zu bekannten Brennstoffeinspritz-Interpolationsschemata, wobei die Interpolationspunkte auf einer digitalen Kodierung basieren bzw. digital kodiert v/erden, um gleiche Schritte bzw. Inkremente entlang der Kurve zu erzielen und wobei die Anzahl der Worte, die von dem Gerät benötigt wird, durch den spitzesten oder schärfsten Kurvenabschnitt der Kurve beistimmt wird, sind gleiche Inkremente bei dem Gerät nach der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich und man benötigt daher weniger Speicherworte bzw. Informationen.

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Es sei hervorgehoben, daß die durch die Kombination von R2 und FA2 erzeugte Funktion ebenso durch einen Binärzähler hergestelH werden kann, um die Überläufe aus dem Interpolator zu speichern. Da jedoch die Interpolation, die in Figur 4 durch DDA durchge-

führt wird, notwendigerweise der durch DDA 2 durchgeführten Interpolation vorausgehen muß, können das Register und der VoIl-

! addierer vom DDA 2 simultan betrieben werden (time shared), um dadurch das erforderliche Register und den Volladdierer vorzusehen, um Überläufe aus DDA 1 zu speichern. Demnach steht die Verwendung des Registers und des Volladdierers in Figur 5 in Einklang mit dem Wunsch, einen minimalen Aufwand an Baugruppen und Geräten zu erreichen.

NICHTLINEARER INTERPOLATOR GEMÄSS FIGUR 7

Als Beispiel eines nichtlinearen Interpolators sei die Erzeugung der Ansaugrohrdruck-Impulsbreite-Kennlinie 51 von Figur 3(a) betrachtet. Die vorangegangene Interpolation durch DDA 1 entlang der Maschinengeschwindigkeits-Kontür 41 führte zu dem Startpunktwert für die Interpolation entlang der Ansaugrohrdruck -Impulsbreite-Kontur 51· Diese Zahl wird als Anfangswert in dem Interpolator DDA 2 verwendet.

Empirisch ermittelte Daten von existierenden Maschinen haben gezeigt, daß die Ansaugrohrdruck-Impulsbreitekontur die allgemeine mathematische Form bzw. Ausdruck gemäß Gleichung (6) hat:

T = AB^P (6)

Hierin bedeuten T die Impulsbreite la Millisekunden, A der Achsenanfang (axis intercept) oder Impulsbreite für einen Druck von Null Torr, B eine Konstante, die eine Funktion der Ausle-

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gung der Maschine ist Lind P der Ansaugrohrdruck. Um eine digita Ie Differenz-Analysierlösung für Gleichung (6)zu erhalten, muß erst eine Differenzierung durchgeführt werden:

dT = A(LnB)B^pdP = T(LnBJdP (7)

Durch Substitution von Gleichung (7) in Gleichung (1) erhält man die folgende -DDA-Gleichung für die zuvor erwähnte Funktion:

T₁₊₁ = T₁ + (LnB)T₁AP (8)

Für eine »spezielle V8-Maschine wurde der Wert von LnB als 0,09375 gefunden; die Gleichung (8) wird dann:

= T₁ + 0,09375 T₁^P (8.1)

Die Konstante 0,09375 kann in Faktoren in folgender Weise zerlegt werden:

^Ti+1 = T₁ + (2~⁴ + 2"^T₁AP (8.2) oder mehr allgemein:

T₁₊₁= T₁ + (r "Ρ + r ¹¹^)T₁4P (Β)

Hierin bedeuten r die Basis (radix) des·Zählsystems, welches verwendet wird, und η und η die geeignet ausgewählten Potenzen, hier jeweils vier und fünf, mit denen die Basis in eine Potenz erhoben wird.

Es läßt sich daher das Produkt des laufenden Wertes der Brennstoff ijäpulsbrei te, multipliziert mit der Konstante 0,09375, da durch erhalten, indem, man den vorhandenen Wert von T um vier

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Stellen in Richtung des niedrigstwertigen Bits verschiebt und in-t dem man diesen dann zum ¥ert von T, um fünf Stellen in der glei-j chen Richtung verschoben, addiert.

Eine detaillierte Darstellung -der Verbindung der Register und , der Addierstufen, die dDA 2 enthalten, um die Lösung von Glei- , chung (8.2) zu erhalten, ist in Figur 7 gezeigt. Der Übersicht- : lichkeit halber ist angenommen, daß Jedes Register in, hier acht: individuelle Speicher-Flip-Flops oder Stufen enthält. Der Anfangswert der Impulsbreite, der durch DDA 1 berechnet wurde,
wird in die linke Seite des Serienregister β R2 eingeleseii. Des
Register R2 sieht nach der vorliegenden Erfindung eine virtuelle Verschiebung von η-Stellen vor, hier also jeweils vier und
fünf nach -links und es wird dadurch die Zeit vermieden oder umgangen, die eine tatsächliche Verschiebung beansprucht. Beim
Beginn der Iteration erscheint das niedrigstwertige Bit am Ausgang jedes Registers (Zellen- oder Stufennummer'1). Es sei jedoch darauf aufmerksam gemacht, daß bei einem Befehl der Volladdierer FA 3 das erste Bit von R2 mit dem j^f-ten oder fünften
Bit von R2 summiat und daß der Volladdierer FA& das vierte Bit
von R2 mit der Ausgangssumme FA3 addiert, wobei das Ergebnis ' zurück nach R2 geleitet wird. Es wird somit das niedrigstwertige j Bit von R2, d.h. der laufende ¥ert der Impulsbreite mit der
vierten und fünften Bitstellung summiert, so daß dadurch eine
virtuelle Verschiebung an den Stellen entsprechend der Ziffer , 4 und 5 nach links erzeugt wird. ί

I ^P kann als eine Reihe von HF-Taktimpulsen erhalten werden, i die dazu verwendet werden, die Periode des astabilen I-iultivi- ; brators (ASM1 in Figur 4) zu messen. Die Frequenz von ASH1 wird ^: durch einen veränderlichen kapazitiven Druckwandler gesteuert,
wobei der Übersichtlichkeit halber angenommen ist, daß die Ka- , pazitätsänderung relativ zun absoluten Druck linear verläuft.
DPA 2 dient dann durch Lösung von Gleichung (8.2) dazu, eine

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Impuls-um-Impulslösung für die Ansaugrohrdruck-Impulsbreite-Kennlinie 51 vorzusehen.

Da der digitale Differenz-Analysierer eine Multiplikations-Funktion löst, enthält die Antwort doppelt.so viel bedeutsame Bits als die ursprünglichen Zahlen. Der Haupt- oder obere bedeutsame Abschnitt der Antwort wird als die Überträge am Ende der Iteration von entweder dem Addierer FA3 oder von FA4 erfaßt und wird in das Speicherelement R3 eingelesen. Am Ende der j Berechnungsiteration enthält R3 die bestimmte Impulsbreite des Brennstoffsignals, die dem Punkt der Umdrehungszahl der Maschine entspricht und dem Ansaugrohrdruck, der zuletzt gemessen wurde. Das Element R3 kann entweder ein Zähler oder ein Register sein. Während der Berechnung wird jedoch DDA 2, DDA 1 nicht verwendet und es können daher das SR1-Register und der FA1-Addie rer von Figur 5 simultan betrieben werden und als R3-Elemente in Figur 7 verwendet werden, wodurch der Aufwand an Baugruppen und Geräte-schaf-t durch die Simultanzeit-Multiplex-Techniken reduziert wird.

Das Erzeugen des Temperatur-Anreicherungsfaktors 60 von Figur 3(b) wird durch den gleichen Prozess vorgenommen, wie die Berechnung des Planes 41 von Figur 3(a). DDA3 interpoliert daher zunächst die Ansaugrohrdruck-Anreicherungskontür 62. Dies kann durch einen DDA-Interpolator, der durch einen Linearsegment-Lesespeicher gesteuert wird, erzielt werden, oder kann, wenn dies tragbar ist, durch eine Nichtlinear-Technik, wie diese durch DDA2 wiedergegeben ist, erreicht werden. Der End-Interpolationspunkt von DDA 3 wird als Start-Interpolationspunkt für DDA4 verwendet, wobei also ein nicht linearer Interpolator dazu verwendet wird, der Kennlinie 64 gemäß der Auftragung von der Kühlmitteltemperstur gegenüber dem Anreicherungsfaktor zu folgen. Die zwei Impulsbreiten, die jeweils vonEDA2 und DDA 4

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erhalten werden, werden durch das Addierelement MJ addiert und werden in die vier monostabilen Multivibratoren eingegeben.

Durch erneutes Ableiten des Temperatur-Anreicherungs-Planes, .wie in Figur 3(b) wiedergegeben ist, in Form eines additiven Anreicherungsfaktors, im Gegensatz zu einem multiplikativen Anreicherungsfaktor, wird der Nachteil entsprechend der Berechnungszeit, die der Multiplikation der durch DDA2 interpolierten Grösse, multipliziert mit djer von DDA4 interpolierten Größe zugeordnet ist, vermieden.,Anstatt dessen wird die Ausgangsgröße von DDA4 durch die Mischverbindungsstelle MJ mit der Ausgangsgröße von DDA2 summiert. Der Korrekturfaktor von Figur 3(b) kann in Form eines additiven Faktors, anstelle eines multiplikativen Faktors in folgender Weise abgeleitet werden: (1) Bei der angezeigten Umdrehungsgeschwindigkeit der Maschine wird die korrigierte Brennstoffimpulsbreite gegenüber dem Ansaugrohrdruck und der Kühlmitteltemperatur aufgetragen; und (2) es werden graphisch die Koordinaten derart transformiert, daß der Nullpunkt auf der BrennstoffiLmpulsbreite-Achse der Ebene entspricht, welche die dreidimensionale Fläche bei 180° F schneidet. Die resultierende Kurve ist eine Funktion des additiven Korrekturfaktors.

DIE STEUERLOGIK GEMÄSS DEN FIGUREN 9-10

Der Steuerlogikblock von Figur 4 dient dazu, Interpolations-Befehlssignale für die vier Interpolatoren von den Maschinenumdrehungszahl-Abtasterimpulsen und den ASM1-und ASM2-Impulsen abzuleiten. Die STEUERLOGIK verwendet herkömmliche UND-Gatter, ODER-Gatter und logische Flip-Flop-Elemente, um Wellenformen in Einklang mit dem Zeitdiagramm von Figur 11 zu4rzeugen. In Fi gur 11 sind die Maschinengeschwindigkeits-Impulse für eine Achtzylindermaschine veranschaulicht und diese treten vier mal pro Umdrehung der Maschine auf.

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Während einer Hälfte einer Umdrehung der Maschine wird das INT1-Signal synchron mit der Hinterflanke der Maschinengeschwindigkeits-Impulse abgeleitet. Das INT1-Signal dient dazu, die Interpolation von DDA1 zu steuern und zwar entlang der Kontur, wie dies in Figur 3(a) wiedergegeben ist. Während der gleichen Hälfte der Umdrehung der Maschine wird das INT3-Signal von den ASM1-Impulsen erzeugt. Es sei hervorgehoben, daß die Periode der ASM1-Impulse gleich ist mit:

KI · der absolute Ansaugrohrdruck (MAP) ·

Das INT3-Signal setzt DDA3 in Bereitschaft entlang der Kontur zu interpolieren, wie diese in Figur 3(b) veranschaulicht ist. Während derzweiten Hälfte der Umdrehung der Maschine werden die INT2-und INT4-Signale von den ASM1- und ASM2-Impulsfolgen jeweils abgeleitet. Es sei hervorgehoben, daß die ASM2-Impulsperiode gleich ist mit:

K2 · Maschinen-Kühlmitteltemperatur

Das INT2-Signal dient dazu, DDA2 zu steuern, um entlang der Kontur, wie sie in Figur 3(b) gezeigt ist, zu rechnen. Das INT4-Signal dient dazu, DDA4 zu steuern, um entlang der Kontur, wie sie in Figur 3(b) gezeigt ist, zu rechnen.

Die logische Geschwindigkeits-Übersteuerungseinheit SOL in Figur 4 dient dazu, den Kühlmitteltemperatur-AnreichBEungsplan als eine Funktion der Umdrehungszahl der Maschine abzuändern. Gemäß Figur 3(b) ergibt sich, daß der Maschinenkurbelwinkel eine

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größere Brennstoffanreicherung erforderlich macht, als bei normalem Leerlauf der Maschine. Weiter kann, obwohl dies nicht in Figur 3(c) gezeigt ist, die Auf wärm-Anreicherung übersteuert werden, wenn die Umdrehungszahl der Maschine merklich größer wird als die LeerlaufuMrehungszahl; Die SOL-Logik dient dazu, die Interpolationsparameter von DDA4 während des Anlassens der Maschine abzuändern, um die erforderliche zusätzliche Anreicherung zu erreichen. Wenn weiter die Betriebsumdrehungszahl der schine oberhalb eines vorbestimmten und voreingestellten Schwellenwertes liegt, so wird die Erwärmungs-Anreicherung übersteuert^ In diesem Fall wird die berechnete Ausgangsgröße von DDA3 und ' DDA4 auf Null gezwungen, so daß dadurch ein Betrieb der Maschine entlang der dreidimensionalen Kontur von Figur 3(a) herbeigeführt wird.

Bei dem Block CL3 von Figur 4 gelangen Standard-UND-Gatter, ODER-Gatter und Flip-Flops zur Anwendung, um die IA, IB und 11 bis I4-Steuersignale von der Umdrehungszahl der Maschine und um die Phasen-Impulse (siehe Figur 11) abzuleiten. Der logische Einszustand von IA bewirkt, daß eine Bank oder Gruppe von vier Einspritzsolenoiden ausgewählt wird, während der logische Einszustand von IB eine Auswahl der alternativen Einspritzgruppe herbeiführt. Es sei erwähnt, daß IA und IB synchron mit der Hinterflanke des ersten Maschinenphasenimpulses bei einer Umdrehung geschaltet werden. Die vier Maschinen-Phasenimpulse, die unmittelbar dem ersten Impuls bei einer Umdrehung folgen, werden tormäßig in Form der Signale 11 bis 14 gesteuert, um jeweils die Flip-Flops FF1 bis FF4 in den einen Zustand einzustellen. Die Flip-Flops FF1 bis FF4 bleiben jeweils für eine Zeitdauer T„ in dem einen Zustand, der während der vorangegangenen Umdrehung der Maschine durch die Verbindungswirkung von DDA1 bis DDA 4 errechnet wurde.

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Die Maschinengeschwindigkeits- und Phasenimpulse, die in Figur 11 gezeigt sind, können auf die verschiedensten Weisen erhalten werden. Eine besteht darin, einen digitalen Airtex-Nullgeschwindigkeits-Meßwertgeber, Modell 4-0001, zu verwenden, um Durchgänge von Zähnen eines Maschinenringgetriebes abzutasten. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, einen herkömmlichen Maschinen-Zündverteiler zu verwenden, wobei ein zweiter Satz von Kontaktpunkten (um eine elektrische Isolation zur Zündschaltung zu erreichen), dem normalen Verteilernocken folgt. Die Breite der Impulse kann dann dadurch eingestellt werden, indem man den. Punktschlitz (point gap) (Ruhezeitwinkel) einstellt. Der Maschi· nensynchronimpuls kann von einem mecharischen Schalter erhalten werden, der einmal bei einer Umdrehung der Zündverteilerwelle (einmal pro zwei Umdrehungen der Maschine) betätigt wird. Der Maschinensynchronimpuls dient dazu, die Steuerlogik mit dem Maschinenzyklus zu synchronisieren (z.B.: Zylinder Nr. 1 am oberen Totpunkt des Kompressionshubes).

Die Figuren 9 und 10 zeigen die Verbindung von logischen Standard-Elementen, um die Signalzeitsteuerung, die in Figur 11 wie dergegeben ist, zu erreichen. Die Elemente 401, 403, 405, 406, 407, 408, 418, 420, 426, 428, 431, 432, 433, 434, 441, 442, 445 bis 448, und 450 sind D-Typ-Flip-Flops, wie beispielsweise die RCA CI&O^AD-Schaltkreise. Die UND-Gatterelemente 402, 409 bis 412, 415, 416, 427, 430, 435, 450, 443, 444 und 449 können dadurch aufgebaut werden, indem man NOR- oder NAND-Gatterelemente derart verknüpft bzw. schaltet, wie die CD4000AD, CD4002AD, CD4012AD, CD4025AD, CD4023AD, CD4001AD und CD4011AD integrierten Schaltungen. Die ODER-Gatter 4o4, 413, 414 und 417 und die Inverterelemente 419, 421, 424, 429, 436 und 437 können ebenfalls aus den zuvor erwähnten NOR- und NAND-Gatterschaltungselementen konstruiert werden. Die Elemente 422, 423 und 438 bestehen aus Norm-Widerstandselemente. Das Element 440 besteht

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aus einer Normkapazität. Das Element 425 stellt einen veränderlichen kapazitiven Wandler., wie beispielsweise das Modell 240 Serta Miniatur-Druckwandler dar, welches von der Firma Serta Systems Inc., Natick, Mass., erhalten werden kann, während das Element 439 einen variablen Ohm¹sehen Wandler darstellt.

Gemäß Figur 9 dienen die Elemente 401, 402 und 403 dazu, die Maschinenumdrehungszahlimpulse mit dem Hochfrequenz-LCLK-Signal zu synchronisieren. Das LCLK-Signal dient als eine logische Taktgröße ir das System und wird von einem 500 KHz-Rechteckwellennormaloszillator abgeleitet, wie in Figur 8 veranschaulicht ist. Um die reihenarithmetische Ausführung, die hier zur Veranschaulichung gewählt ist, zu vereinfachen, werden die LCLK-Impulse in Gruppen von acht durch PSRI von Figur 8 aufgeteilt. Der erste Taktimpuls jeder Gruppe wird dazu verwendet, zu kennzeichnen, daß das niedrigstwertige Bit eines Schieberegisters, wie R2 von Figur 7, arithmetisch durch die Addierstufen, wie FA3 und FA4 von Figur 7, beeinflußt bzw. betätigt wird.Der zweite Taktimpuls in jeder Gruppe von acht Impulsen gibt an, daß das zweite niedrigstwertige Bit durch die Addierstufen arithmetisch beeinflußt wird, wobei das gesamte arithmetische Wort um eine Stelle nach rechts in R2 durch das LCLK-Signal verschoben wurde und das niedrigstwertige Bit in die Zellennummer acht zurückgeleitet wurde. Die zuvor erwähnten Gruppen von acht LCLK-Impulsen werden als die arithmetische Iteration definiert, die mit dem Null nach Eins tibergang von T8 (siehe Figur 8) beginnt. Alle Interpolationsprozesse müssen synchron mit der arithmetischen Iteration begonnen und beendet werden, um eine fehlerhafte Verschiebung hinsichtlich der Wertigkeit der Zahlen, die in den Interpolatoren enthalten sind, zu vermeiden.

Die Elemente 401, 402 und 403 erzeugen einen einzelnen Zweimik-

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\ rosekundenimpuls von der Vorderflanke jedes Maschinenimpulses ; aus dem Mascninenphasenwandler. Die. Elemente 404 bis 412 dienen j dazu, die einzelnen Maschinenumdrehungszahl--Impulse zu trennen j und um diese relativ zu dem Maschinensynchronisationsimpuls zu identifizieren, damit spezifische Befehlssignale für die einzelnen Einspritz-Magnetventile erhalten werden können. Das LCLK-' Oszillatorsignal wird durch ein Schieberegister, wie in Figur j 8(a) veranschaulicht, verarbeitet, um den Iterationstakt für die neun Bit-Reihenarithmetik-Ausführung (siehe Figur 8) zu erhalten. Gemäß Figur 8(b) dient die ansteigende Flanke des T8-Signals dazu, einen Start jeder neuen arithmetischen Iteration anzuzeigen. Die Elemente 413 bis 419 von Figur 9 dienen dazu, das INT1-Signal in Einklang mit der Zeitsteuerung gemäß Figur und synchron mit der arithmetischen Iteration des' Systems zu erzeugen. Das Element 420-dient dazu, die IA-und IB-Signale in Einklang mit der Zeitsteuerung von Figur 8 zu erzeugen.

Gemäß Figur 10 bestehen die Elemente 421 bis 425 aus der astabilen Multivibratorschaltung Nr. 1(ASM1). Das Element 425 stellt einen veränderlichen kapazitiven Wandler dar, der dazu verwendet wird, einen physikalischen Parameter der Maschine in eine veränderliche Kapazität bzw. Kapazitätswert zu konvertieren, wodurch die Ausgängsfrequenz von ASM1 verändert wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel stellt das Element 425 den veränderlichen Kapazitäts-Absolutansaugrohrdruck-Wandler dar. Das Element 426 dient dazu, den Ausgangsimpuls von ASM1 mit dem Hochgeschwin digkeits-LCLK-Taktsignal zu synchronisieren. Die Elemente 427 und 428 bewirken das Erzeugen eines einzelnen Zweimikrosekundenimpulses, der mit jedem ASM1-Impuls kdnzidiert und ebenso mit dem Start einer arithmetischen Iteration. Der zuvor erwähnte Impuls wird als Takteingangsgröße für die Elemente- 431 bis 434 verwendet. Die Elemente 430 bis 432 dienen dazu, das INT2-Signal in Einklang mit der Zeitsteuerung gemäß Figur 11 zu erzeugen.

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Die Elemente 433 "bis 435 dienen dazu, das JNT-Signal. in Eineine Periode (\)

klang mit der Zeitsteuerung nach Figur 11/zu erzeugen. Die Elemente 436 bis 440 formen einen zweiten astabilen Multivibraxor^ in welchem der physikalische Wandler aus einem veränderlichen Widerstandselement besteht, welches durch das Element 439 dargeebellt ist. In diesem Fall kann die physikalische Wandlergrösse die Temperatur des Kühlmittels der Maschine sein, in welchem j Fall das Element 439, aus einem Thermistor-Wandler bestehen würde. Die Elemente 440 bis 443 dienen dazu, die ASM2-Impulse mit dem 500 KHz-LCLK-Signal zu synchronisieren und um einen einzelnen Zweimikrosekundenimpuls für jeden ASM2-Impuls zu erzeugen und zwar synchron mit dem Start einer arithmetischen Iteration. Jeder der zuvor erwähnten Zweimikrosekunden währenden Impulse wird als Takteingangsgröße für die Flip-Flop-Elemente 445 bis 448 verwendet. Die Elemente 444 bis 446 dienen dazu, das INT4-Signal in Einklang mit der Zeitsteuerung bzw. Zeitsteuerungsplan von Figur 11 zu erzeugen. Die Elemente 447 bis '449 dienen dazu, j das INT5-Signal in Einklang mit dem Zeitsteuerplan in Figur 11 zu erzeugen. Die Elemente 450 und 451 dienen dazu, ein einzelnes Iteration-ADD-Befehlssignal zu erzeugen, welches unmittelbar auf das INT2-Signal folgt und zwar in Einklang mit dem Zeitsteuerplan von Figur 11.

BESCHREIBUNG VON DEN FIGUREN 12 BIS 14

Dort wo es aufgrund einer genauen Ausführungsform erforderlich ist, kann die Impulsbreite-Ansaugrohrdruck-Kennlinie 60 von Figur 3(c) durch einen Vielfachsegment-Nichtlinearen Interpolator, wie in Figur 12 veranschaulicht ist, erzeugt werden, um einen alternativen Plan des Typs zu erzeugen, der für eine spezifische Maschine in Figur 14 gezeigt ist. Die in Figur 14 eingetragenen Punkte stellen die tatsächlichen gewünschten Maschinenbetriebs-

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punkte des Ansaugrohrdruckes und der Brennstoffimpulsbreite dar, Da der Plan durch die Gleichung (6) sehr dicht angenähert ist, sind die Daten von Figur 14 in einem halblogarithmischen Maßstab aufgetragen, damit die resultierenden Gleichungen als geradlinige Linien erscheinen. Das einzelne Segment, welches durch die Punkte angenähert konstruiert wurde, fällt nicht innerhalb von 1 % aller .Datenpunkte. Bei einigen spezifischen Gebieten, wie beispielsweise 500 bis 550 Torr Druck und 650 bis 700 Torr Druck liegen die Datenpunkte mehr als 1 % von der Kurve ab. Bei diesem spezifischen Anwendungsfall ist es wünschenswert, daß die erzeugte Funktion die Maschinenbetriebspunkte durchläuft und zwar innerhalb von 1 % der Punktgenauigkeit.

Die Gleichung der Einzelsegmentkurve wurde abgeleitet zu: T = 1.32 (0.9748)^P (9)

und die Digital-Differenz-Analysierer-Gleichung zum Erzeugen der Einzelannäherung wurde abgeleitet zu:

^Y(X_i+1) = ^YX_± + 0.002 Y₁ (10)

Hierin stellt der konstante Multiplikationsfaktor von 0,002 in Gleichung (10) eine Kombination des Produktes von APLnB dar. Bei diesem speziellen Fall wurde ΔΡ gleich mit 0,0784 Torr abgeleitet, damit das niedrigstwertige Bit des Ergebnisses 0,02 Millisekunden darstellt, wobei die 0,02 Millisekunden Impulsbreite-Auflösung erforderlich ist, um das Erzeugen der erforderlichen 1 % der Punktgenauigkeit in der Nachbarschaft von 180 Torr zu garantieren.

Die 3-Linien in Figur 14 zeigen, daß alle Punkte innerhalb 1 % von einer der drei Linien liegen. Die drei Linien stellen zusam·

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men eine einzelne, aus Segmenten zusammengesetzte Annäherung der Impulsbreite-Ansaugrohrdruckfunktion dar. Es ist daher ein einzelner Interpolator erforderlich, der der diskontinuierlichen Funktion, dargestelt durch die Segmente 1, 2 und 3 folgen kann, damit die Impulsbreite-Ansaugrohrdruck-Funktion mit dem gewünschten Genauigkeitsgrad erzeugt wird. Die Verbindung der logischen Elemente, um einen derartigen Interpolator zu erzeugen, ist in Figur 12 gezeigt. Die Digital-Differenzanalysierer-Gleichungen, die für jedes Segment erzeugt werden müssen, sind in Figur 14 gezeigt. D_siese werden graphisch von der strichlierten Liniensegmentannaherung der Datenpunkte abgeleitet. Die konstanten Multiplikationsfaktoren in jeder Gleichung basieren auf einem ΛΡ von 0,08114 Torr. Dies führt zu einer minimalen Auflösung für ΔΤ» der Brennstoffimpulsbreite von 0,02115 Millisekunden.

Die Anordnung der Rechenelemente, die in Figur 12 veranschaulicht sind, kann als ein diskontinuierlicher, nichtlinearer Digital-Differenzanalysier-Funktionsgenerator mit gespeicherten willkürlichen Verbindungen klassifiziert werden. Die Rechenelemente bestehen aus einem mit SR1 bezeichneten Schieberegister, welches neun Zellen umfaßt, die so gelegen sind, daß Informationen der Reihe nach von links nach rechts durch das Register geschoben werden können. Es sei hervorgehoben, daß, obwohl das hier angesprochene spezifische Problem die Verwendung von neun Bits in einem arithmetischen Wort erforderlich macht, anders ausgeführte Schemata und Probleme mehr oder weniger Bits in einem arithmetischen Wort verwenden können, was von der gewünschten Genauigkeit der Ausführung abhängig ist. Die in SR1 enthaltenen Informationen werden um eine Bitstellung nach recht in-diziert und zwar jedesmal, wenn die logischen Taktsignale LCLK sich vom spannungsmäßig hohen Zustand zum spannungsmäßig niedrigen Zustand ändern. SR1 enthält den geringeren Abschnitt

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(die unteren bedeutsamen neun Bits) der errechneten Brennstoffimpulsbreite. Ein zweites Schieberegister SR2 ist identisch mit SR1 und enthält den größeren Abschnitt (die oberen bedeutsamen neun Bits) der errechneten Brennstoffimpulsbreite. Die Inhalte von SR2 stellen die Zahl dar, die am Ende der Berechnung mit dem DDA4-Signal summiert wird und nach MSMI, 2, 3 und 4 übertragen wird, wie dies in Figur 4 für jedes Segment der Kurve (siehe Figur 14) gezeigt ist. Der konstante Multiplikationsfaktor wird in Faktoren zerlegt und zwar mit einer Genauigkeit von 1 % und zwar in Potenzen von 2, wie dies in den Gleichungen (11 (12), und (13) im folgenden gezeigt ist:

I I	O	,001768	= 2~9	_ ·2"13 -	2-14	2-15	(H)
Γ	O	,001953	= 2~9			(12)
i i	O	,00264	= 2"9	-11 + 2 ' ' +		(13)

Der zuvor geschilderte Prozess gestattet es, die konstante Multiplikation durch Verschiebung des laufenden Wertes der errechneten Impulsbreite durchzuführen und indem man diesen zu sich selbst addiert, um den nächsten berechneten Impulsbreitewert zu erhalten. Es wird somit jede inkrementelle Impulsbreite durch eine Reihe von Bitverschiebungs- und Addier- oder Subtraktionsvorgängen erhalten. Die Bitverschiebung wird virtuell bzw. scheinbar durchgeführt und nicht tatsächlich und zwar durch die Verbindung der Zellen von SR2 über die Gatter A6, A1, A2, A3, 01, A4, A5 und 02 mit den FA6, FS1, FAS1, und FAS2 Rechenelementen. Der Volladdierer FA6, Vollsübtrahierer FS1 und Voll-, addier-Subtrahierer FAS1 und FAS2 dienen dazu, die Addier- und Subtrahier-operationen durchzuführen, wobei die Notwendigkeit hierfür sich aus den Gleichungen (11), (12) und (13) ergibt. Am Ende jeder neun Bit-Rechen-Iteration erfaßt das mit CL1 bezeichnete logische. Steuerelement Überlaufbits aus der Interpolation. Diese Überläufe werden in dem Hauptabschnitt der Brenn-

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stoffimpulsbreite-Zahl, die in SR2 enthalten ist, addiert, und zwar durch den Rechenelement-Volladdierer FA5. Das Inkrement der Impulsbreite kann zu den Inhalten von SR1 kontinuierlich während des Intervalls zwischen zwei ASM1- (siehe Figur 7) Impulsen addiert-werden. Dieser.Intervall ist in Figur 12 in Form des INT-Signals dargestellt. Der in Figur 12 gezeigte ROM ent- ; hält bei diesem Beispiel ein Dreiwort, 14 Bit-Binärwort, um ■ die Grosse des Inkrements zu steuern, welches für die Interpolation jedes Kurvensegments verwendet wird und um die Stelle der Diskontinuitäten zwischen Kurvensegmenten zu steuern und um die Betriebsweise (Addieren oder Subtrahieren) von FAS1 und FAS2 zu steuern.

Die Bits BO, B1 und B2 von R0M3 werden dazu verwendet, die Gatter A1, A2, A3, A4 und/oder A5 in Bereitschaft zu setzen. Die Bits BO bis B2 steuern dadurch die Größe der Brennstoffimpuls-Inkremente, die wiederum die Neigung oder Steigung des Segments steuern, welches gemäß Figur 14 erzeugt wird. Die Bits B3 und B4 dienen dazu, die Betriebsweise der Volladdier-Subtrahier- : Schaltungen FAS1 und FAS2 zu programmieren. Die Bits B5 bis B13i werden durch die Vergleichsschaltung CP3 mit den Inhalten von ; SR2 verglichen. Wenn die zwei Zahlen gleich sind, wird der Zäh-i

ler BC3 um einen Zählschitt indiziert. BC3 dient dazu, die Adre$ se für ROM vorzusehen. Es wird somit jedesmal, wenn eine Diskontinuität in der Funktion erreicht wird, ein neues Wort in ROM \ adressiert, wodurch eine Auswahl eines neuen Steuerwortes be- j wirkt wird und zwar BO bis B4 und ebenso das Diskontinuitätslokalisierwort, die Bits 5 bis 13. Der Zeitsteuergenerator 300 dient dsu, die Signale T3 bis T7 vorzusehen, die die Gatter A1 bis A5 steuern. Der Zweck dieser Signale besteht darin, fehlerhafte Zahlen, die durch die virtuelle oder scheinbare Verschiebung verursacht wurden, daran zu hindern, in die Rechenelemente zu gelangen.

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Betrachtet man nun die Erzeugung des Segments 1 in Figur 14, so sind die geeigneten Schiebe- und Addier- oder Subtrahiervorgänge in Gleichung (11) angegeben, um den Multiplikationsfaktor von 0,001768 zu erzeugen. Es sei hervorgehoben, daß die Schiebe- und Addiervorgänge, die aus Gleichung (11) erkennbar sind, nich" den exakten Multiplikationsfaktor erzeugen, jedoch innerhalb 1 % genau sind. Am Ende der Interpolation von DDA1 würde in SR1 und SR2 eine Zahl gespeichert werden, welche die errechnete Brennstoffimpulsbreite für einen Ansaugrohrdruck von 0 Torr darstellen würde. Dies kann graphisch aus Figur 14 abgelesen werden und diese Zahl beträgt 1,44 Millisekunden für eine Maschinenumdrehungsgeschwindigkeit von 1200 Umdrehungen/Minute. Zu diesem Zeitpunkt würde ein Steuersignal erzeugt werden, um das Ende der Interpolation von DDA1 zu kennzeichnen und dies führt dazu, daß INT-Signal für DDA2 zu erzeugen, um dadurch die Interpolation anlaufen zu lassen. Die durch BC3 für R0M3 vorgesehene Adresse würde aus lauter Nullen bestehen, so daß also dadurch die Wortzahl Null adressiert sein würde. BO, B1 und B2 von ROM würden sich alle im logischen Nullzustand befinden, so daß dadurch die Gatter A2 und A4 in Bereitschaft gesetzt sein wurden. Während der arithmetischen Iteration würde das niedrigstwertige Bit von SR1 in FA6 hineingelaqgen und zwar während des erstenTaktes der Iteration (siehe Figur 13)· Das Gatter A6 würde das niedrigstwertige Bit von SR2 zum Eingang von FA6 hindurchlassen. Da das niedrigstwertige Bit von SR2, welches den größeren Abschnitt der Brennstoffimpulsbreite wiedergibt, zu dem niedrigstwertigen Bit von SR1 addiert wird, welches den kleineren Abschnitt der Brennstoffimpulsbreite wiedergibt, hat dies eine Multiplikation der Brennstoffinpulsbreite mit 2 und eine Addition dieses Wertes zu sich selbst als Ergebnis. Die in dem Volladdierer FA6 gebildete Summe würde in den Vollsubtrahierer FF1 gelangen. Da der B-Eingang des VoIlsubtrahierers FF1 während der gesamten Iteration auf Null ein-

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j gestellt ist, da das Gatter A1 durch den Nullzustand von BO ausser Bereitschaft gesetzt ist, würde die am Ausgang d?s ■Volladdierers FA6 erscheinende Summe eben so am Ausgang von FS1 auftreten Der Ausgang von FS1 ist mit dem Eingang A von FAS1 verbunden. Das Bit B3 in ROM3 würde sich auf dem Nullzustand befinden, wodurch FAS1 so programmiert sein würde, die Eingangsgröße B von der Eingangsgröße A abzuziehen. Das Gatter A2 läßt den Inhalt der Zelle 6 von SR2 über das Gatter 01 zum B-Eingang von FAS1 hindurchgelangen. Während der ersten Taktperiode bestehen die Inhalte der Zelle 6 von SR2 aus dem sechsten niedrigstwertigen Bit des größeren Abschnitts der Brennstoffimpulsbreite (siehe Figur 13). Dies ist mit einer Verschiebung des größeren Abschnitts der Brennstoffimpulsbreite um 14 Bits nach rechts und dann Einlesen desselben in FAS1 äquivalent. Der Summenausgang von FAS1 beträgt daher (die Inhalte von SR1) + (2~¹⁹ - 2~¹⁴) mal (die Inhalte von SR2). Das Ergebnis w±d auf den A-Eingang von FAS2 übertragen, der ebenfalls durch den logischen Nullzustand von ROM, dem Bit B4, als Subtrahierer programmiert-ist. Das Gatter A4 läßt den Inhalt der Zelle 5 von SR2 über das Gatter 02 zum B-Eingang von FAS2 gelangen. Die resultierende Zahl am Summenausgang beträgt SR1 + (2~⁹ - 2 ~* - 2 ) · SR2. Diese Zahl wird in die Zelle 9 von SR1 ant Ende des Taktes 1 eingeschoben. Die entsprechenden Bits, die zueinander während der verbleibenden acht Taktperioden addiert werden, können aus dem Zeitdiagramm von Figur 13 entfernt werden. Es sei darauf hingewiesen, daß beispielsweise während der zweiten Taktperiode das zweite niedrigstwertige Bit von SR1 zu dem zweiten niedrigst wertigen Bit, dem sechsten niedrigstwertigen Bit und dem siebt niedrigstwertigen Bit von SR2 addiert wird. Auch sei darauf hingewiesen, daß die Inhalte der Zelle 6 von SR2 zu FAS1 nur während der Dauer T4 hindurchgelassen werden. Diese Torsteuerung dient dazu, um durchgehend Nullen für Bits zu erzeugen, die über dem höchstwertigen Bit liegen und um dadurch zu verhindern,

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daß das niedrigstwertige Bit bis zum fünft nMrigstwertigen Bit in FAS1 hineingelangen können und als höherwertige Bits durch die Rechenelemente interpretiert werden können. Die Steuersigna· Ie T3, T5_t T6 und T7 an den Gattern A1, A3, A4 und A5 dienen einem ähnlichen Zweck.

Aus der vorangegangenen Beschreibung läßt sich erkennen, daß der in Figur 12 gezeigte Interpolator beim Ansaigrohrdruck = 0 startet und entlang des Segments 1 solange interpoliert, bis der erste Punkt einer Diskontinuität erreicht ist. An dieser Stelle wird ein neues ROM-Wort adressiert, es wird ein neues Inkrement durch die Torsteuerung ermöglicht uiü es wird eine neut Diskontinuitätsstelle programmiert. Zusätzlich kann die Betriebsweise von FAS1 und FAS2 in geeigneter Weise geändert werden, um das gewünschte Inkrement zu erzeugen, Ähnlich arbeitet der-Interpolator entland'des Segments 2 der Kurve, wobei er geeignete Inkremente erzeugt, bis das INT-Signal den logischen "NUIl"-Zustand erreicht oder bis die zweite Diskontinuität erreicht ist. Nach dem Erreichen der zweiten Diskontinuität würde ein neues ROM-Wort adressiert werden, wodurch der Interpolator veranlaßt würde, entlang des Segments 3 der Kurve von Figur 14 zu arbeiten. Die Interpolation erfolgt für die Dauer zwischen zwei Impulsen von ASM1 von Figur 4. Die Zeit zwischen den Impulsen von ASM1 ist direkt proportional zum absoluten Ansaugrohrdruck, in Torr ausgedrückt. Wenn somit z.B. der Ansaugrohrdruck 400 Torr beträgt, interpoliert der Interpolator mit einer festen iterativen Folge zwischen den zwei ASM1-Impulsen. Die Zeit zwischen diesen impulsen wird so eingestellt, daß sie gleich der Zeit ist, die der Interpolator benötigt, um den 400 Torr-Punkt von Figur 14 zu berechnen.

Obwohl die Verbindung der Elemente in Figur 12 so gezeigt ist, um die spezifischen Funktionen in Figur 14 zu erzeugen, können andere Maschinen und andere Betriebskennlinien bei gleicher Ma-

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schine einen unterschiedlichen Funktionsverlauf bzw. Form haben, es ist daher erforderlich, eine "Variation in der Verbindung der Rechenelemente vorzusehen. Obwohl weiter das in Figur 12 gezeigte Beispiel für den spezifischen Fall einer Reihenbinärarithmetijk erzeugt wurde,.sei erwähnt, daß andere Ausführungen dieser grundlegenden Idee möglich sind, wobei andere Codes, wie beispielsweise ein binärkodierter Dezimalkode, ein Exzess-3-Kode und andere Formen arithmetischer Verbindung, wie beispielsweise Parallel- und Serienparallelanordnungen möglich sind.

BESCHREIBUNG VON FIGUREN 15 BIS 19

Der Zündfunken-Vorstellwinkel gibt die Winkelstellung der Kurbelwelle der Maschine an und zwar die Vorstellung relativ zu einem Kolben, der am obersten Bewegungspunkt des Kompressionshubes angelangt, bei welchem der Funken durch die Zündfunkensteuer schaltung erzeugt wird.

Das gesamte Konzept des Systems zum Steuern der Zündfunkenvorstellung ist in Figur 15 gezeigt. Es wird die Maschinengeschwindigkeit, der absolute Ansaugrohrdruck und die Kühlmitteltemperatur durch geeignete Wandler abgetastet, die die physikalischen Parameter in elektrische Signale umwandeln. Diese elektrischen Signale werden dann einem digitalen elektronischen Computer zugeführt, der den richtigen Zündwinkel und Impulsbreite des Zündfunkens berechnet. Der Computer erzeugt dann Steuersignale für die Zündschaltung. Die Zündschaltung kann verschiedene Ausführungsformen haben. Als Beispiel ist hier eine bekannte Schaltung in Figur 18 gezeigt. Die Zündschaltung in Verbindung mit dem Zündfunkenverteiler sorgen

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dann für die geforderte Verstärkung des Rechner-Steuersignals, um den geforderten Zündfunken zu erzeugen. Eine Ansicht der phy- ] sikalischen Anordnung des Zylinders und des zugeordneten Brenn-' stoffeinspritz-und Zündmechanismus ist in Figur 15 gezeigt. Bei der folgenden Erläuterung soll zunächst die Theorie des Betriebes des Zündvorstell-Steuercoraputers behandelt werden. In dieser Sinn wird nun die Verknüpfung (tie-in) des Steuercomputers mit • der Zünd -Schaltung beschrieben.

j Die in der zuvor erwähnten Patentanmeldung (Wertheimer) veröffentlichten Daten zeigen, daß die Steuerung der Zündfunkenvorstellung primär aus der Lösung eines dreidimensionalen Planes besteht, wobei zwei abgetastete Maschinenparameter verwendet werden, wie beispielsweise der absolute Ansaugrohrdruck und die Umdrehungszahl der Maschine. Obwohl die exakte Gestalt der erforderlichen Kontur noch nicht bekannt ist, so läßt sich aus veröffentlichten Daten ableiten, daß die Kontur sehr viel einfacher sein könnte, als die in Figur 3(-a) Veranschaulichte. Die zuvor erwähnten Daten sind in Figur 17 aufgetragen, um die allgemeine Form des Zündvorstell-Schemas oder Planes, der erforderlich zu sein scheint, zu veranschauliche^. Bei Betrachten von Figur 17 läßt sich erkennen, daß die Zundungsvorstellung als Funktion der Umdrehungszahl der Maschine eine diskontinuierliche, jedoch lineare Funktion ist. Die Kennlinie gemäß der Auftragüng des Ansaugrohrdruckes gegenüber dem Zündungsvorstellwinkel hat die Form Y = A»B^X. Man kaniyisomit erkennen, daß eine Lösung des Zündungsvorstellplanes ziemlich richtig erhalten werden kann, indem man die DDA-Techniken verwendet, wie sie an früherer Stelle bereits beschrieben wurden.

Eine detailliertere Darstellung des Konzepts des Zündungs-Vorste11steuerrechners ist in Figur 18 gezeigt. Die ASM1-und ASM2-Schaltungen in Figur 18 können die gleichen Schaltungen wie in

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Figur 10 sein und können mit dem Brennstoffimpulsbreite-Rechner simultan betrieben sein. Die Maschinenimpulse werden mit einer zeitlichen Beziehung, die in Figur 11 gezeigt ist, erhalten. DDA6 und DDA7 dienen dazu, die reelle Zeitlöang des Zündungsvorstellplanes in einer ¥eise zu erhalten, ähnlich derjenigen, wie sie für DDA1 und DDA2 des Brennstoffeinspritzcomputers beschrieben wurde. DDA5 dient dazu, einen Temperaturkorrekturfaktor zu berechnen, damit eine weitere Korrektur des Maschinenvorstellwinkels, wie noch nicht spezifiziert, als Funktion der Maschinenkühlmitteltemperatur gemacht werden kann. Das Addierelement besteht aus einem Reihenbinäraddierer, der dazu verwendet wird, den geplanten Zündungs-Vorstellwinkel mit der Temperaturkorrektur zu verbinden. Dieses Addierelement kann durch Normschaltungen vorgesehen werden, wie beispielsweise die Schaltung RCA CD4038AD. Das Speicherregisterelement sorgt für die Speicherung des errechneten Zündungs-Vorstellwinkels, während ein neuer Wert rückgerechnet wird. Der Wert des Zündungs-Vorstellwinkels, der in dem Speicherregister enthalten ist, wird in einem voreinsteilbaren Vorwärts/Rückwärtszähler verwendet, um die Verzögerung von Maschinenphasenimpuls zum tatsächlichen Zeitpunkt zu erzeugen, wenn der Zündfunke eingeleitet wird. Et ne Zählersteuerlogik schafft die erforderliche Kombination der Norm-UND-Gatter, ODER-Gatter und Flip-Flop-Elemente, um also die Übertragung der Informationen des Speicherregisters zum voreinstellbaren Vorwärts/Rückwärtszähler zu bewirken, ebenso die Torsteuerung der Taktimpulse, um den Zähler anzusteuern, unc um die Berechnung eines zusätzlichen Faktors zu bewirken, der die Zündfunken-Impulsbreite kennzeichnet. Transistorelemente Q1 und Q2 und das Übertragerelement T1 dienen dazu, die erforderliche Kopplungselektronik zwischen dem Steuercomputer und der Loudon-Schaltung vorzusehen. Die Speicherregisterfunktion kann von Normschaltungen vorgesehen werden, und zwar unter Verwendung von einer oder von mehreren RCA CD4058AD-Schaltungen.

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Die Zählersteuerlogik ist in ähnlicher Weise konstruiert, wie die in den Figuren 9 und 10 gezeigte Logik und enthält herkömmliche UND*Gatter, ODER-Gatter, Flip-Flops und Inverterschaltungen. Der voreinstellbare Vorwärts/Rückwärtszähler kann durch die Norm-Motorola MC14516AL-Zählerschaltung gebildet sein.

Die Betriebsweise des in Figur 18 gezeigten Systems soll nun im folgenden erläutert werden. Die Maschinenimpulse werden in der gleichen Weise erhalten, wie dies an früherer Stelle in Verbindung mit dem Brennstoffeinspritzsystem erläutert wurde, Die mechanische Anordnung des Verteilers ist so ausgelegt, daß die Maschinenphasenimpulse bei einem maximalen Vorstellwinkel von ca. 30° auftreten· Es finden drei Perioden eines aufeinanderfolgenden Betriebes statt. Während der Zeitperiode 1 wird das INT1-Signal von Figur 4 dazu verwendet, die Berechnung von DDA6 vorzubereiten. Gleichzeitig wird das INT5-Signal von Figur 11 dazu verwendet, die Interpolation von DDA5 vorzubereiten. Am Ende der Zeit 1,wird die von DDA6 errechnete Zahl nach DDA7 Übertragen und wird als Anfangsinterpolationspunkt verwendet. Die von DDA5 errechnete Zahl wird bis zur Zeit 3 in DDA5 zurückgehalten. Während der Zeit 2 wird durch das INT2-Signal von Figur 11 die Berechnung von DDA7 vorbereitet. Am Ende der Interpolation von DDA7 wird ein ADD-Befehlssignal erzeugt und zwar synchroni t Zeit 3» wie in Figur 11 veranschaulicht ist. Dieses ADD-Befehlssignal bewirkt, daß die von DDA7 errechnete Zahl und die von DDA5 errechnete Zahl summiert werden und in das Speicherregisterelement übertragen werden. Es wird somit während jeder Maschinenumdrehung ein Vorstellwinkel errechnet und wird in das Speicherregisterelement eingelesen, so daß es während der nächsten Umdrehung der Maschine zur Verfügung stehtiund verwendet wird. Die Zählersteuerlogik von Figur 18-funktioniert in folgender Weise.

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Jedesmal, wenn ein Maschinenphasenimpuls empfangen wird, wird der zwei Millisekunden breite Impuls, der durch die logischen Elemente 1, 2 und 3 von Figur 9 erzeugt wird, in Verbindung mit einer geeigneten Torsteuerung dazu verwendet, die Inhalte des Speicherregisters zu dem voreinstellbaren Vorwärts/Rückwärtszähler zu übertragen» Dieser gleiche Impuls wird auch dazu verwendet, einen Flip-Flop in den einen Zustand einzustellen, der es dann dem 500 KHz LCLK-Signal ermöglicht, den Zähler hinsieht-· lieh einer Rückwärtszählung bis auf den Zählschritt Null anzusteuern. Die in dem Speicherregister gespeicherte Zahl beträgt somit 30° minus dem Maschinenvorstellwinkel, der als eine Zahl von LCLK-Impulsen ausgedrückt ist. Durch eine Normtorsteuerung innerhalb des voreinstellbaren Vorwärts/Rückwärtszählerelementes wird festgestellt, wann der Zähler den Zählschritt Null erreicht. Dieser Zustand in Verbindug mit dem Zustand des zuvor erwähnten Steuer-Flip-Flops bewirkt mit Hilfe eines UND-Gatters daß das Funken^xEIN-Signal an der Basis von Q1 erscheint. Das Funken-EIN-Signal wird auch dazu verwendet, den zuvor erwähnten Steuer-Flip-Flop zurückzustellen, um die Impulsbreite-Interpolationszahl in den voreinstellbaren Vorwärts/Rückwärtszähler zu übertragen und um einen zweiten Steuer-Flip-Flop in den einen Zustand einzustellen, der dem LCLK-500 KHz-Signal ermöglicht, den Zähler rückwärts zählen zu lassen, Wenn der Zähler zum zwei4· ten Mal den Zählschritt Null erreicht, wird ein Funken-AUS-Signii. erzeugt und es wird der zweite Steuer-Flip-Flop zurückgestellt. Die Impulsbreitezahl wird durch einen zweiten voreinstellbaren Vorwärts/Rückwärtszähler erhalten, der innerhalb des Zähler-Steuerlogikkästchens von Figur 18 enthalten ist und die Anzahl der LCLK-Impulse zählt, die zwischen jedem Paar von Maschinenphasenimpulsen auftritt. Dadurch wird die Impulsbreite des Zündf f unkenimpulses zu einer linearen Interpolations-Funktion der Umdrehungszahl der Maschine.

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Die Punktion der zuvor erwähnten Schaltung besteht somit darin, einen Zündfunken bei einem vorgeschriebenen Vorstellwinkel durct Berechnung des Vorstellwinkels als Funktion der Anzahl der 500 KHz-Taktimpulse aus dem Maschinenphasenimpuls zu erzeugen. Ein Zähler wird dazu verwendet, zu bestimmen, wann die genannte Zahl von Impulsen aufgetreten ist und es wird ein Trigger- oder Zündimpuls eingeleitet. Ähnlich wird eine zweite Zahl in dem gleichen Zähler dazu verwendet, die Breite des Zündimpulses zu bestimmen und um das Funken-AUS-Signal der Zünd-Schaltung zuzuleiten.

Die Kopplungselektronik des zuvor beschriebenen Zündungs-Vorstellsteuercomputers zur Zünd-Schaltung soll nun im folgenden erläutert werden. Gemäß Figur 19 ist die Übertragersekundärseite von T1 in Figur 18 wie gezeigt geschaltet und mit den Drähten 536 und 537 verbunden. Das Funken-EIN-Signal koppelt somit einen positiven Impuls auf dem Draht 536 relativ zu 537, so daß das Element 545 getriggert wird und dadurch der Zündfunke hervorgerufen wird. Um die Zündschaltung auszuschalten, so daß dadurch eine impulsbreite Steuerung vorgesehen wird, ist das Element Q2 von Figur 18 mit der Leitung 564 verbunden. Dadurch wirtjl effektiv die Kapazität 529 kurzgeschlossen, so daß sie entladen wird und das Funkensignal zur Zündkerze unterbrochen wird bzw. beendet wird.

ZUSAMIiENFASSUNG

Durch die vorliegende Erfindung wird ein Maschinensteuergerät

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Claims (10)

1. ■ PATENTANSPRÜCHE

   j - ___—__———.

   IJ Steuergerät zur Steuerung einer Regeleinrichtung einer Brenn- ^Tcraftmaschine in Abhängigkeit von einem gepulsten Steuersignal,

   mit einer inkrementell veränderlichen Impulsbreite, die von ei- ! nem ersten und von einem zweiten Maschinenparameter abhängig be- ! stimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät eine Einrichtung (100, 102, ASMI) zum Erzeugen einer ersten Masehi-

   enthält

   nenparameter-abhängigen Zahl von Taktimpulsen/ die mit dem ersten Maschinenparameter schwankt, und zum Erzeugen einer zwei- ten maschinenparameterabhängigen Zahl von Taktimpulsen, die mit dem zweiten Maschinenparameter veränderlich ist; eine erste digitale Differenzanalysier-Interpolierehrichtung (DDA1) zum Interpolieren von einem ersten Startpunktwert aus zu einem ersten Impuisbreitewert hin in Abhängigkeit von einer ersten vorbestimmten Maschinenkennlinie für eine Anzahl von ersten Iterationsschritten, die mit der ersten maschinenparandterabhängigen Zahl von Taktimpulsen schwankt, wobei die erste Maschinenkennlinie aus einem ersten Segment und einem zweiten Segment besteht; eine zweite digitale Differenzanalysier-Interpoliereinrichtung (DDA2), um von einem zweiten Startpunktwert aus zu einem zweiten Impulsbreitewst hin zu interpolieren und zwar in Abhängigkeit von einer zweiten vorbestimmten Maschinenkennlinie für eine Anzahl von zweiten Iterationen, die mit der zweiten Maschinenparameter-abhängigen Zahl von Taktimpulsen veränderlich ist, wobei die zweite vorbestimmte Maschinenkennlinie folgender Formel gehorcht:

   ^Ti+1 = ^Ti + (LnB)T₁AP (F)

   wobei bedeutet:

   T₁ und T₁₊₁ aufeinanderfolgende zweite Impulsbreite-

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   werte;

   die Änderung in den Vierten des zweiten Maschinenparameters zwischen aufeinanderfolgenden Impulsbre-.itewerten; und

   ΙλΒ einen Faktor mit einem Wert von 2~ⁿ;

   eine Steuereinrichtung (ROM1) enthält, um einen der ersten und zweiten Startpunktwerte bei einem der ersten und zweiten Impulsbreitewerte aufzubauen; und eine Auswerteeinrichtung (MSM1-4, FF1-4, LLD1-4) zum Erzeugen des gepulsten Steuersignals in Einklang mit dem anderen der ersten und zweiten Impulsbreitewerte.
2. 2. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Segment einen Neigungs-Knickpunkt und einen ersten Neigungsabschnitt enthält, der den ersten Startpunktwert und den genannten Neigungs-Knickpunkt aufweist, daß der erste Neigungsabschnitt eine erste vorbestimmte Änderungsfolge des ersten Impulsbreitewertes mit Werten des ersten Maschinenparameters definiert, die einen eines ersten und zweiten Bereiches ersterMaschinenparameterwerte umfaßt, und daß das zweite Segment durch den erwähnten Neigungs-Knickpunkt und einen zweiten Neigungsabschnitt definiert ist, der den erwähnten Neigungs-Knickpunkt enthält, daß der zweite Neigungsabschnitt eine zweite vorbestimmte Änderungsfolge des ersten Impulsbreitewertes mit Werten des ersten Maschinenparameters vorsieht, der den anderen der ersten und zweiten Bereiche umfaßt.
3. 3. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der ersten und zweiten Maschinenparameter einen von der Maschinenlast abhängigen Parameter umfaßt und daß der andere der ersten und zweiten Parameter einen von einem Maschinenum-

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   drehungszahl-abhängigen Parameter und einen von der Maschinentemperatur abhängigen Parameter umfaßt.
4. 4. Steuergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Maschinenlast-abhängige Parameter aus der Gruppe der maschinenlastabhängigen Parameter ausgewählt ist, die einen vom Ansaugrohrdruck der ,Maschine abhängigen Parameter, einen von der Dros selstellung abhängigen Parameter und einen von der Luftströmung abhängigen Parameter umfassen.
5. 5. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät für die Brennkraftmaschine aus einer Brennstoffeinspritzsteuereinrichtung (14) und einer Zünd-Steuereinrichtung (514) besteht. "
6. 6. Steuergerät nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeich net, daß die inkrementell veränderliche Impulsbreite des gepulsten Steuersignals in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Maschinenumdrehungszahl-Kennlinie und einer vorbestimmten Maschinenlast-Kennlinie oder -eigenschaft bestimmt ist; und daß die Einrichtung zum Erzeugen der Taktimpulse folgende Merkmale und Einrichtungen enthält: eine erste Impulsgeneratorschaltung (LCLK),zum Erzeugen einer Folge von Taktimpulsen, die durcheinen Impulsfolge-Intervall getrennt sind, dessen Dauer einen vorbestimmten Wert aufweist; eine zweite Impulsgeneratorschaltung (100, 102) zum Erzeugen einer zweiten Impulsfolge von aufeinanderfolgenden zweiten Impulsen, die durch einen zweiten Impulsfolge-Intervall getrennt sind, dessen Dauer mit der Umdrehungsgeschwindigkeit der Maschine veränderlich ist; eine dritte Impulsgeneratorschaltung (ASM1) zum Erzeugen einer dritten Impulsfolge von aufeinanderfolgenden dritten Impulsen, die durch einen dritten Impulszug-Intervall getrennt sind, dessen Dauer in Abhängigkeit von einem von der Maschinenlast abhängigen Pa-

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   rameter veränderlich ist; eine Steuerstufe (Fig. 9 und 10) zum Erzeugen eines ersten Steuersignals (INT1) und eines zweiten Steuersignals (INT2), wobei das erste Steuersignal (INT1) eine maschinenumdrehungszahlabhängige Anzahl von Taktimpulsen umfaßt die mit der Dauer des zweiten Impulsfolge-Intervalls veränderlich ist und wobei das zweite Steuersignal (INT2) eine maschinenlastparameterabhängige Anzahl von Taktimpulsen umfaßt, die mit der Dauer des dritten Impulsfolge-Intervalls schwankt.
7. 7. Steuergerät nach den Ansprüchen 1, 2 und 6, dadurch gekenn- ' zeichnet, daß die erste digitale Differenzanalysier-Interpolier-r einrichtung (DDA1) auf das erste Steuersignal (INT1) zum Erzeugen eines ersten Wertes der Impulsbreite anspricht, die in Abhängigkeit von der maschinenumdrehungszahlabhängigen Anzahl von Taktimpulsen und der vorbestimmten Maschirienumdrehungszahl-Kenn+ linie veränderlich ist, daß weiter die Maschinenumdrehungszahl-Kennlinie eirjiferstes Segment und ein zweites Segment enthält und daß der erste Neigungsabschnitt eine erste vorbestimmte Änderungsfolge des ersten Impulsbreite-Wertes mit Maschinenumdrehungszahl-Werten definiert oder vorsieht, die einen eines ersten und eines zweiten Bereiches von Maschinenumdrehungszahl-Weten umfassen und daß der zweite Neigungsabschnitt eine zweite vorbestimmte Änderungsfolge des ersten Impulsbreite-Wertes mit Maschinenumdrehungszahl-Werten definiert oder bestimmt, die den anderen der ersten und zweiten Bereiche der Maschinenumdrehungszahl-Werte umfassen.
8. 8. Steuergerät nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite digitale Differenzanalysier-Interpoliereinrichtung (DDA2) auf das zweite Steuersignal (IHT2) und auf den ersten Impulsbreite-Wert anspricht, um von dem ersten Impulsbreite-Wert aus zu einem zweiten Impulsbreite-Wert hin zu interpolieren, der abhängig von der Maschinenlast-Parameter-abhängigen

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   Zahl von Impulsen und der genannten vorbestimmten Maschinenlastparameter-Kennlinie veränderlich ist, wobei die vorbestimmte Maschinenlastparameter-Kennlinie folgender Formel gehorcht:

   ^{= T}i ⁺
9. 9. Steuergerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste digitale Differenzanalysier-Interpoliereinrichtung (DDA1) folgende Einrichtungen und Merkmale aufweist: eine Speichereinrichtung (ROM1, Fig. 5) mit einer Startpunktspeicherstelle, einer ersten Neigungsabschnitt-Speicherstelle, einer Knickpünkt-Speicherstelle, einer zweiten Neigungsabschnitt-Speicherstelle und einer Speicherstelle entsprechend dem ersten Endpunkt, wobei die Speicherstellen jeweils mit Inhalten gefüllt werden, die aus dem Startpunkt, dem ersten Neigungsabschnitt, dem Khickpunki dem zweiten Neigungsabschnitt und dem ersten Endpunkt bestehen; eine erste Registerschaltung (SR1, R1, R2) mit einem Neigungsoder Steigungsregister (SR1), einem Rezirkulier-Register (R1) und einem ersten Impulsbreite-Register (R2), wobei das erste Impulsbreiteregister (R2) eine betriebsmäßig angeschlossene m-te Stufe und eine j-te Stufe für jeden der erzeugten Inhalte aufweist, so daß die von der m-ten Stufe erzeugten Inhalte aus dem"T4-Impulsbreitewert bestehen und die von der j-ten Stufe erzeugten Inhalte aus einem Faktor von T^ bestehen, der T,2"ⁿ enthält, daß weiter die erste Registereinrichtung (SR1, R1, R2) einen Anfangszustand einnehmen kann, um abhängig von dem ersten Segment der vorbestimmten MaschinenumdrehungszahlKennlinie zu interpolieren, und einen zweiten Zustand einnehmen kann, um in Abhängigkeit von einem zweiten Segment der vorbestimmten Maschinenumdrehungszahl-Kennlinie zu interpolieren, daß weiter die erste Registereinrichtung (SR1, R1, R2) zu Beginn in den ersten Zustand bringbar ist, wenn ein Steuerabschnitt des ersten Steuersignals (INT1) die Inhalte des Neigungsregisters

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   (SR1) mit den Inhalten der ersten Neigungs-Speichersteile initialisiert und die Inhalte d es ersten Impulsbreite-Registers (R2) mit den Inhalten der Startpunkt-Speicherstelle initialisiert; eine erste Iterationseinrichtung (FA1, FA2) zum Erzeugen einer Anzahl von ersten Iterationen, die mit der Maschinenumdrehungszahl-abhängigen Zahl von Taktimpulsen veränderlich sind, und um bei jeder der Iterationen die Inhalte des Rezirkulier-Registers (R1) mit den Inhalten des Neigungsregisters (SR1) zu erhöhen, um erste erhöhte Inhalte zu erzeugen und um das Rezirkulierregister (R1) mit den ersten erhöhten (incremented) zu füllen, einer ersten Ausgangsimpuls zu erzeugen, wenn die Größe der ersten er-j höhten Inhalte nicht innerhalb eines vorbestimmten Größenbereiches fällt, und um die Inhalte des ersten Impulsbreiteregisters (R2) mit dem ersten Ausgangsimpuls zu erhöhen; und eine Vergleichseinrichtung (CP1) zum Vergleichen der Inhalte des ersten Impulsbreiteregisters (R2) mit den Inhalten der Knickpunkt-Speicherstelle und um die erste Registereinrichtung (SR1, R1, R2) in den zweiten Zustand dadurch zu bringen, daß das Neigungsregister (SR1) mit den Inhalten der zweiten Steigungsabsehnitt-Speicherstelle gefüllt wird, wenn die Inhalte des ersten Impulsbreiteregisters (R2) die Inhalte der ersten Endpunkt-Speicherstelle überschreiten, wobei die ers'te digitale Differenzanalysier-Interpoliereinrichtung (DDA1) in Einklang mit der vorbestimmten Maschinenumdrehungszahl-Kennlinie für eine Anzahl von Iterationen interpoliert, die durch die Maschinenumdrehungszahlaböhgige Impulsanzahl bestimmt sind.
10. 10. Steuergerät nach Anspruch 8,dadurch gekennzeichnet, daß die zweite digitale Differenzanalysier-Interpoliereinrichtung (DDA2] folgende Einrichtungen und Merkmale aufweist: eine zweite Impulsbreite-Registereinrichtung (R3, Fig. 7) mit Inhalten, die durch einen Steuerabschnitt des zweiten Steuersignals (INT2) mit den Inhalten der ersten Registereinrichtung (SR1, R1, R2)

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    initialisiert werden; eine zweite Iterationseinrichtung (FA3, FA4) zum Erzeugerjieiner Anzahl von zweiten Iterationen, die mit der Maschinenparameter-abhängigen Anzahl von Taktimpulsen veränderlich sind und um bei jeder Iteration den genannten T.-ten Wert, der durchdie m'-te Stufe der ersten Impulsbreiteregistereinrichtung (R2) erzeugt wurde,mit dem Faktor zu erhöhen (incrementing), der von der j-ten Stufe erzeugt wurde, um zweite erhöhte (incremented) Inhalte zu erzeugen, einen T_i+^-ten Wert zu erzeugen, den T. ^-ten Wert zum ersten Impulsbreiteregister (R2) zurückzuleiten, einen zweiten Ausgangsimpuls zu erzeugen, wenn die Größe der zweiten erhöhten Inhalte nicht innerhalb eines vorbestimmten Größenbereiches liegen, und um die Inhalte des zweiten Impulsbreiteregisters (R3) mit dem zweiten Ausgangs impuls zu erhöhen (incrementing), wobei die zweite digitale Differenzanalysier-Interpoliereinrichtung (DDA2) in Abhängigkeit von der vorbestimmten maschinenlastabhängigen Kennlinie für eine Anzahl von Interationen interpoliert, die von der maschinenlastparameterabhängigen Impulsanzahl bestimmt werden.

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