DE2614858C3

DE2614858C3 - Elektronische Steuervorrichtung für die Zündung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2614858C3
Application number: DE2614858A
Authority: DE
Inventors: Claude Leichle; Claude Lombard
Original assignee: Automobiles Peugeot SA; Regie Nationale des Usines Renault
Current assignee: Automobiles Peugeot SA; Regie Nationale des Usines Renault
Priority date: 1975-04-10
Filing date: 1976-04-06
Publication date: 1979-05-03
Also published as: GB1543963A; ES446413A1; US4068631A; IT1058804B; FR2307143B1; FR2307143A1; DE2614858B2; DE2614858A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Steuervorrichtung für die Zündung einer Brennkraftmaschine, mit einem mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine umlaufenden Drehelement, das mit mindestens

zwei aufeinanderfolgenden Markierungen versehen ist, die beim Lauf des Drehelements von einem fest angeordneten Fühler abgetastet werden, mit einem Aufwärts-ZAbwärtszähler, der mit Impulsen eines Taktimpulsgenerators innerhalb eines ersten, zwischen den ersten beiden der mindestens zwei aufeinanderfolgenden Markierungen liegenden Intervalls aufwärts gezählt wird, der innerhalb eines zweiten, mit der Passage der zweiten Markierung beginnenden Intervalls abwärts gezählt wird und der ein die Zündung auslösendes Signal erzeugt, wenn sein Zählerstand beim Abwärtszählen einen bestimmten Zahlenwert erreicht hat, und mit einem Teilerzähler, der zwischen dem Taktimpulsgenerator und dem AufwartsVAbwartszahler liegt und innerhalb eines der beiden Intervalle die Frequenz der dem Aufwärts-/Abwärtszähler vom Taktimpulsgenerator zugeführten Zählimpulse abhängig von einem Teilerfaktor bestimmt, welcher eine Funktion von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine ist.

Eine der vorstehend angegebenen Steuervorrichtung entsprechende Steuervorrichtung ist bereits bekannt (DE-OS 23 62 714). Bei dieser bekannten Steuervorrichtung ist jedoch dem Aufwärts-/Abwärtszähler noch ein Auswahlglied nachgeordnet, welches dann ein Ausgangssignal erzeugt, wenn der Pegel des Ausgangssignals eines Aufnehmers niedrig ist, und der Zählerstand des Zählers mit einem vorherbestimmten Wert übereinstimmt Im übrigen ist für den Aufwärts-/Abwärtszähler eine spezielle Rücksetzschaltung vorgesehen, und außerdem ist bei dieser bekannten Steuervorrichtung keine also große Zündgenauigkeit zu erzielen.

Es sind ferner ein Verfahren und eine Anordnung zur drehzahlabhängigen Einstellung des Zündwinkels einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine bekannt (DE-OS 23 25 479), wobei eine von der Kurbelwelle angetriebene Drehscheibe mit drei an einem Fühler vorbeilaufenden Markierungspunkten versehen ist, deren einer dem maximalen Zünd«erstellwinkel entspricht und deren anderer dem minimalen Zündverstellwinkel entspricht. Dabei ist zwar in dem Drehbereich zwischen dem dritten Markierungspunkt und dem einen Markierungspunkt ein Aufwärts-/Abwärtszäh!er derart betrieben, daß er Impulse von einer Taktgebereinrichtung in Aufwärtsrichtung zählt, während er im Drehbereich zwischen dem einen und dem anderen Markierungspunkt Impulse einer anderen Taktgebereinrichtung in Abwärtsrichtung zählt. Der insgesamt erforderliche schaltungstechnische Aufwand ist jedoch relativ hoch.

Es ist ferner eine Einrichtung zur elektronischen Verstellung des Zündzeitpunktes in Zündanlagen von Brennkraftmaschinen bekannt (DE-OS 22 36 197), bei der in Abhängigkeit von wenigstens einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine die Verstellung erfolgt. Dabei wird zwischen einem ersten und einem zweiten Markierungspunkt ein Speicherkondensator mit einem konstanten Strom aufgeladen, der nach Vorbeigang des zweiten Markierungspunktes mit einem von der Drehzahl und anderen Parametern abhängigen Strom wieder entladen wird, um bei vollständiger < Entladung eine Zündung auszulösen. Die durch diese bekannte Einrichtung erzielbare Zündgenauigkeit ist jedoch ebenfalls nicht besonders hoch.

Es ist schließlich ein elektronisches Zündsteuersystem für Brennkraftmaschinen bekannt (US-PS 37 49 073), bei dem eine elektronische Schaltungsanordnung dazu benutzt wird, den Zeitpunkt des Auftretens von Zündimpulsen in Abhängigkeit von der Brennkraftmaschinendrehzahl und einem ermittelten Unterdruck zu ändern, um die Maschinenleistung zu verbessern bzw. zu optimieren. Bei der betreffenden elektronischen Schaltungsanordnung werden vorzugsweise digitale Signale verwendet. Dabei wird einem Zündzeitpunktzähler ein zweiter Zähler zugeordnet, der ein Vorwärts-Rückwärts-Zähler ist und in dem ein dem Zündwinkel entsprechender digitaler Zahlenwert dadurch ermittelt wird, daß in diesem Zähler zunächst ein von einem

ίο Festwertspeicher abgenommener digitaler Drehzahlwert gesetzt wird und anschließend dem Unterdruck entsprechende Impulse zu dem gesetzten Wert hinzuaddiert bzw. davon subtrahiert werden. In Abhängigkeit von der Maschinentemperatur soll dann

r, zwar noch eine Korrektur des digitalen Zahlenwertes mögüch sein. Der insgesamt erforderliche schaltungstechnische Aufwand ist jedoch recht hoch.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie bei einer Steuervorrichtung der

.•«ι eingangs genannten Art mit einem relativ geringen schaltungstechnischen Aufwand ausgekommen werden kann, um eine höhere Zündgenauigkeit zu erzielen als bei den betrachteten bisher bekannten Steuervorrichtungen.

:, Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe ausgehend von einer Steuervorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß der Teilerzähler mit dem Abwärts-Zähleingang des Aufwärts-/Abwärtszählers verbunden ist und die Frequenz

κ ι der den Aufwärts-/Abwärtszähler innerhalb des zweiten Intervalls abwärts zählenden Zählimpulse bestimmt, daß das die Zündung auslösende Signal bei Rückkehr des Aufwärts-/Abwärtszählers auf Null erzeugt wird und daß der betriebsparameterabhängige, dem Zündver-

,, Stellwinkel entsprechende Teilerfaktor als Digitalwert dem Ausgang eines in einem Rechenwerk angeordneten weiteren Aufwärts-/Abwärtszählers entnommen wird, wobei das Rechenwerk ferner einen Drehzahlzähler, einen mit einem Ansaugdruckfühler verbundenen

in Drucksignal-Geber, einen Multiplizierer und einen Speicher enthält, der vom Drehzahlzähler und vom Drucksignal-Geber angewählt wird und an seinem Ausgang einen ersten, eine Funktion der Drehzahl der Brennkraftmaschine darstellenden Digitalwert und

ι -, einen zweiten Digitalwert abgibt, welcher eine Funktion der Drehzahl der Brennkraftmaschine ist und davon abhängt, ob der Ansaugdruck größer oder kleiner als ein vorgegebener Druckwert ist, und wobei der Teilerfaktor in dem weiteren Aufwärts-/Abwärtszähler dadurch

,Ii gewonnen wird, daß zunächst der vom Speicher abgegebene zweite Digitalwert in dem Multiplizierer mit dem Absolutwert zwischen Ansaugdruck und vorgegebenem Druckwert multipliziert wird und dann der vom Speicher abgegebene und in den weiteren

λ Aufwärts-/Abwärtszähler gesetzte erste Digitalwert um das am Ausgang des Multiplizierers anstehende Produkt erhöht oder erniedrigt wird, abhängig davon, ob der Ansaugdruck größer oder kleiner als der vorgegebene Wert ist.

,ο Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß bei relativ geringem schaltungstechnischen Aufwand eine höhere Zündgenauigkeit erzielt wird als bei den bisher bekannten Steuervorrichtungen für die Zündung von Brennkraftmaschinen.

r. Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist der Drucksignal-Geber über seinen Eingang an dem mit dem Ansaugkrümmer der Brennkraftmaschine in Verbindung stehenden Ansaug-

druckfühler angeschlossen; er liefert an seinem einen Ausgang ein Signal mit einer Frequenz, die proportional zum Absolutwert zwischen Ansaugdruck und vorgegebenem Druckwert ist, und an seinem anderen Ausgang liefert er ein Signal, das davon abhängt, ob der Ansaugdruck größer oder kleiner als der vorgegebene Druckwert isL Der Speicher ist ein Festwertspeicher, dessen am Ausgang abgegebene Digitalwerte mit den Eingangssignalen über ein voraufgezeichnetes Programm verknüpft sind. Zwischen dem Multiplizierer und dem weiteren AufwärtsVAbwärtszähler ist eine Gatterschaltung vorgesehen, die mit den Aufwärts- und Abwärts-Zähleingängen des weiteren Aufwärts-/Abwärtszählers, mit einem die Zählrichtung des weiteren Aufwärts-/Abwärtszählers in Abhängigkeit von der Größe des Ansaugdrucks steuernden Ausgang des Speichers sowie mit einem ein erstes Steuersignal liefernden ersten mqnostabilen Multivibrator verbunden ist, welches die Übertragung des am Ausgang des Multiplizierers anstehenden Produkts in Form von Impulsen veränderlicher Frequenz an den weiteren Aufwärts-/Abwärtszähler veranlaßt Hierdurch ergibt sich der Verteil einer besonders wirksamen Berücksichtigung der zusätzlichen Betriebsparameter der Brennkraftmaschine.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist der Drucksignal-Geber über seinen einen Ausgang mit dem Multiplizierer und über seinen zweiten Ausgang mit dem Speicher verbunden, und die Gatterschaltung ist über einen ersten Eingang eines ODER-Gatters an dem Aufwärts-Zähleingang des weiteren Aufwärts-/Abwärtszählers angeschlossen, wobei das ODER-Gatter mit seinem zweiten Eingang über einen Impulsgenerator mit einem Temperaturfühler verbunden ist Hierdurch ergibt sich der Vorteil eines besonders geringen, aber dennoch wirksamen schaltungstechnischen Aufwands für die Berücksichtigung der von dem Drucksignal-Geber abgegebenen Signale.

Gemäß einer noch weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung sind der Drehzahlzähler über seinen Zähleingang mit dem Fühler und über seinen Freigabeeingang mit dem Ausgang eines zweiten, ein zweites Steuersignal liefernden monostabilen Multivibrators und seine Ausgänge mit den Eingängen des Speichers verbunden, und der das zweite Steuersignal liefernde Ausgang des zweiten Multivibrators ist mit den Eingängen des ersten und eines dritten monostabilen Multivibrators parallel geschaltet, welche an ihren Ausgängen das erste Steuersignal bzw. ein drittes, ein Setzsignal für den weiteren Aufwärts-AAbwärtszähler darstellendes Steuersignal liefern, und die Erfassung einer an dem Drehelement vorgesehenen dritten Markierung durch den Fühler löst die Fuktion des zweiten und damit auch des ersten und dritten monostabilen Multivibrators aus. Hierdurch ergibt sich der Vorteil einer besonders sicheren Ansteuerung des weiteren Aufwärts-ZAbwärtszählers.

Gemäß einer noch weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung weist der Ansaugdruckfühler eine Membran auf, welche den beweglichen Teil eines Kondensators bewegt und ein mit einem photo-elektrischen Empfänger zusammenwirkendes Lichtbündel mehr oder weniger abfängt Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine besonders wirksame Realisierung des Ansaugdruckfühlers.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine graphische Darstellung eines Kurvenbündels, mit Angabe des Zündverstellwinkels α als Funktion des Drucks P im Ansaugstutzen sowie der Drehzahl ι der Brennkraftmaschine,
, F i g. 2 die gesamte erfindungsgemäße Vorrichtung,

F i g. 3 im Ausschnitt den Positionsfühler des Schwungrades,

F i g. 4 die von diesem Fühler gelieferten Signale,
F i g. 5 das den Zündfunken auslösende Organ,

id Fi g. 6 das Rechenwerk,

F i g. 7 das Zeitdiagramm für die Berechnung,
F i g. 8 den Haupt-Taktgeber des Rechenwerks und
F i g. 9 ein Ausführungsbeispiel des Druckfühlers und des durch ihn gesteuerten, verarbeitenden Organs.

;■> Die in Fig. 1 gezeigte graphische Darstellung eines Kurvenbündels veranschaulicht die Abhängigkeit eines Zündverstellwinkels λ in Abhängigkeit von der Drehzahl V des Motors und vom Druck P im Ansaugstutzen. Das betreffende Kurvenbündel stellt

?u eine Synthese der verschiedenen Zündverstell-Funktionen dar, die bei einem gebräuchlichen Motortyp vorkommen können. Die Funktion, welche die Zündverstellung mit dem im Ansaugstutzen herrschenden Unterdruck in Verbindung bringt, kann konstant,

2ί steigend, fallend oder alternierend sein und ihre Form ändern, wenn sich die Drehzahl des Motors ändert. Es ist experimentell feststellbar, daß bei Vorhandensein einer Sprungstelle in dieser Funktion der Abszissenwert Po für sämtliche Drehzahlen gleich ist Demgegenüber sind

«ι die Werte des Verstellwinkels für Po=Pebenso wie die verschiedenen Steigungen beliebige Funktionen der Drehzahl. Daraus erklärt sich der Verlauf der Kurven in Fig. 1. Die Erstellung eines solchen Kurvenbündels erfordert im allgemeinen die Verwendung eines

v> komplexen Rechenapparates, wenn die Messung der Parameter auf herkömmliche Weise erfolgt Gemäß der Erfindung ist jedoch eine Meß- und Recheneinrichtung besonderer Art geschaffen, welche eine einfache Lösung des Problems bietet

Wie man bei näherer Betrachtung des Kurvenbündels gemäß F i g. 1 feststellen kann, läßt sich die Größe des Zündverstellwinkels in zwei Komponenten zerlegen. Eine erste Komponente bezieht sich auf die später mit a(w) bezeichnete Drehzahl und eine zweite gleichzeitig auf die Drehzahl und den Druck, was durch das Produkt aus (p — Po) und einem Term b(w) ausdrückbar ist, der die je nach Drehzahl und Vorzeichen von (P-Po) variierende Neigung der Geraden angibt Eine temperaturabhängige Korrektur beschränkt sich im allgemeinen auf die Vergrößerung des Zündverstellwinkels beim Unterschreiten gewisser Temperaturen.

F i g. 2 gibt eine Gesamtdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Sie zeigt einen Motor 1 mit einer Brennkammer 2 und einem Schwungrad 3. Es werden drei Informationen erfaßt: Ein Positionsfühler 4 erfaßt den Durchlauf von Markierungen auf dem Schwungrad 3, ein Druckfühler 5 mißt den Druck im Ansaugkrümmer 6, und schließlich mißt ein Temperaturfühler 7 die Temperatur des Motors 1. Diese drei Informationen werden in ein Rechenwerk 8 eingegeben, welches an seinem Ausgang 9 einen Steuerimpuls für ein eine Zündkerze 11 betätigendes Hochspannungssystem 10 erzeugt

F i g. 3 zeigt im Ausschnitt das Erfassungssystem für die jeweilige Position des Schwungrads 3. Der Fühler 4, welcher nach einem auf der Erfassung von Magnetfeldern beruhenden Verfahren funktioniert, liefert jedesmal dann einen Impuls, wenn einr der in den

Aussparungen 12,13, 14 angeordneten Magnete an ihm vorbeigeführt wird. Diese Magnete sind derart angeordnet, daß ihre Polarität z. B. in der Aussparung 12 entgegengesetzt zu der in den Aussparungen 13 und 14 herrschenden Polarität ist. Die am Ausgang 5 des Fühlers 4 erhaltenen Impulse sind die in Fig.4 dargestellten, d. h. ein positiver Impuls z. B. für die Aussparung 12 und negative Impulse für die Aussparungen 13 und 14. Die Anordnung der Aussparungen auf dem Schwungrad ist so gewält, daß die Zone A (F i g. 3) eine bestimmte Anzahl X von Graden auf dem Schwungrad darstellt. Der Punkt E stellt den höchstmöglichen Wert des Zündverstellwinkels dar und der Punkt C seinen Minimalwert. Die Zone B ist diejenige Zone, in der der Zündfunke erzeugt wird. Es sei hierbei festgestellt, daß eine Einheit von jeweils drei Aussparungen in diametraler Symmetrie auf dem Schwungrad angebracht ist, um die für einen Vierzylinder-Viertaktmotor nötigen zwei Zündungen pro Umdrehung zu erzeuger.. Ein solcher Fühler, der die drei mit SD, SFund 5C(F i g. 4) bezeichneten Impulse liefert, wobei sich der Impuls SD von den anderen unterscheidet, kann auf andere Weise als der erfindungsgemäß beschriebene konstruiert sein, ohne den Charakter der Erfindung zu verändern; es ist ebenso möglich, einen Fühler zu verwenden, der die drei Einstellmarkierungen 12,13 und 14 erfaßt, ohne sie voneinander zu unterscheiden, und einen zweiten Fühler zur Differenzierung anzuwenden.

Die Fig.5 stellt die Auslösevorrichtung für den Zündimpuls dar. Das Signal S wird dem Eingang eines Dekodierers 15 zugeführt, der die drei Signale SD, SE und SCtrennt und sie an drei verschiedenen Ausgängen abgibt. Die Signale SD und SE steuern ein Kippglied 16 an, welches über seinen Ausgang 17 ein Gatter 18 im Intervall zwischen den zwei Signalen durchlässig macht. Dadurch kann das von einem Taktgeber 19 abgegebene und dann in einem Zähler 20, der als Teiler durch N verwendet wird, geteilte Signal dem Zähleingang 21 eines Aufwärts-/Abwärtszählers zugeführt werden.

Beim Erscheinen des Signals SE verschwindet das Signal bei 21, und ein Kippglied 23 macht über seinen Ausgang 24 ein Gatter 25 durchlässig, wodurch das Taktsignal, nachdem es in einem als programmierbarer Teiler verwendeten, voreinstellbaren Zähler 27 geteilt wurde, den Eingang des Aufwärts-/Abwärtszählers 22 ansteuern kann. Dieser Zähler besitzt vorprogrammierbare Eingänge 28, die eine dem Zündverstellwinkel proportionale und von einem in F i g. 6 dargestellten Rechenwerk zur Ermittlung des Zündverstellwinkels herrührende Binärzahl N1 empfangen, d. h. daß der Zähler 27 einen Teilungsfaktor aufweist, der das Komplement von N1 und seiner Zählkapazität darstellt. Wenn der Aufwärrts-/Abwärtszähler 22 Null durchläuft, gibt sein Ausgang 29 einen Impuls ab, der das Kippglied 23 rückstellt und damit das Gatter 25 sperrt, und über das ODER-Gatter 30 und den Ausgang 31 die den Zündfunken erzeugende Hochspannungsvorrichtung 10 (F i g. 2) aktiviert Mit anderen Worten, die Funktionsweise der Vorrichtung kann so gewählt werden, daß das variable Verhältnis der Teilungsfaktoren der Zähler 27 und 20 den Wert des Winkelausschnitts der Zone A bestimmt, welcher dem Punkt E im Augenblick des Ausiösens des Zündfunkens folgt, wobei dieser Wert um so niedriger liegt, als N1 größer ist

Eine Sicherheitseinrichtung besteht aus einem Detektor 32, der an seinem Ausgang 33 einen über das ODER-Gatter 30 an den Ausgang 31 weitergegebenen Impuls liefert Dieser Detektor erzeugt den Impuls, wenn das Signal SC vor dem Ausgangssignal des Aufwärts-Abwärtszählers 22, d. h. vor dem Zündfunken-Signal, erscheint. Wenn dies nämlich der Fall ist, erfolgt die Zündung des Funkens außerhalb der Zone B (F i g. 3), in der sie normalerweise geschehen müßte. Die Vorrichtung hat also die Zündung falsch determiniert, und diese muß bei SCerfolgen, damit der Motor richtig funktioniert. Diese Vorrichtung stellt also eine automatische Richtigstellung des Rechensystems sicher. Schließlich bewirkt das Signal SC ein Rückstellen aller Zähler der Vorrichtung und bereitet diese auf den Empfang des nächsten SD-Signals vor; aus Klarheitsgründen ist dies in der Zeichnung nicht dargestellt.

Die in F i g. 6 dargestellte Recheneinheit, welche den zum Zündverstellwinkel proportionalen Wert Nl erzeugt, umfaßt einen Speicher 34, der entweder ein sog. Festwertspeicher oder eine programmierbare logische Einheit oder ein beliebiger Decodierer sein kann, der die gewünschte Funktion ausführen kann. Diese Einheit besitzt Eingänge 35 und 36, auf die numerische Signale gegeben werden, sowie Ausgänge 37, 38, 39, die ebenfalls numerische Signale abgeben, und zwar so, daß der Wert der Ausgangssignale durch ein in der Speichereinheit 34 voraufgezeichnetes Programm von dem der Eingangssignale abhängig gemacht wird.

An die Eingänge 35 sind die Ausgänge eines Zählers

40 angeschlossen, der seinerseits an seinem Zähleingang

41 ein Signal S empfängt. Dieser Zähler 40 zählt während einer durch das am Eingang 42 anliegende Signal H1 festgelegten Zeitspanne. H1 rührt von einem internen Taktgeber des Systems her, von dem ein Beispiel später noch beschrieben wird (siehe Fig.8). Die Ausgänge des Zählers übertragen daher eine geschwindigkeitsproportionale Zahl, und die vom Speicher 34 ausgesandten Zahlencodes sind proportional der Drehzahl des Motors. Es sei bemerkt, daß eine andere Ausführungsmöglichkeit darin besteht, das Signal Sdem Initialisierungs-Eingang 42 zuzuführen und die Impulse eines festen Taktgebers während einer der Umdrehungsperiode entsprechenden Zeitspanne zu zählen, wobei dann das Ausgangssignal umgekehrt proportional zur Motorgeschwindigkeit wäre. Die Wahl zwischen den beiden Lösungen resultiert aus einem Kompromiß zwischen der Genauigkeit und der Schnelligkeit.

Das vom Druckfühler 5 (F i g. 2) herrührende Signal P wird einem Drucksignal-Geber 43 zugeführt, das im einzelnen später beschrieben wird. Dieser Drucksignal-Geber umfaßt zwei Ausgänge 44 und 45. Am Ausgang 45 erscheint ein Signal F, dessen Frequenz proportional dem Absolutwert von (P- Po) ist wobei P der im Ansaugkrümmer 6 (F i g. 2) herrschende Druck und Po ein Festwert dieses Drucks ist (siehe Fig. 1). Am Ausgang 44 wird ein das Vorzeichen von (P-Po) darstellendes Signal erzeugt und dem Eingang 36 des Speichers 34 zugeführt

Die Ausgänge dieses Speichrs 34 sind wie folgt verbunden: Der Ausgang 37, der eine zur Geschwindigkeit je nach Fall direkt oder indirekt proportionale Binärzahl b(w) liefert, ist an den Eingang eines binär-diskreten Multiplizierers 46 angeschlossen, der seinerseits an seinem Ausgang ein Signal Fl liefert und an einem anderen Eingang das Signal F mit der schon erwähnten, zu (P-Po) proportionalen Frequenz empfängt Die Signale sind solcherart, daß die Frequenz des Signals Fl folgende Gleichung erfüllt:

FX = F-K.b(w)

In dieser Gleichung sind alle Ausdrücke bekannt. Das Signal Fl wird während einer festgelegten Zeitspanne an einen der Eingänge des Aufwärts-/Abwärtszählers 47 angelegt, und zwar über ein Gatter 48. Dieses Gatter hat die Aufgabe, den Eingang desjenigen Zählers anzusteuern, dem das Signal F1 je nach Wert des am Ausgang 38 des Speichers 34 vorhandenen und für das Vorzeichen von b(w) verantwortlichen Signals 0 oder 1 zuzuführen ist, und die Zeitspanne festzulegen, während der FX abgegeben wird, und zwar auf Grund des an seinem Eingang 49 anliegenden und von dem internen Taktgeber des Systems (siehe Fig.8) herrührenden Signals H 2. Das Gatter 48 umfaßt hierfür eine UND-Schaltung 72, an deren Eingänge die Signale Fl und H2 angelegt werden, und deren Ausgang jeweils mit einem der Eingänge der beiden UND-Schaltungen 73 und 74 verbunden ist, deren Ausgänge die Gatter-Ausgänge 50 und 51 bilden. Am zweiten Eingang der UND-Schaltung 73 liegt das Signal 0 oder 1 des Ausgangs 38 an, welches in einer NEIN-Schaltung 75 invertiert und darauf ebenfalls dem zweiten Eingang der UND-Schaltung 74 zugeführt wird. Somit wird je nach Wert des Ausgangssignals 38 das Signal Fl an die Ausgänge 50 oder 51 des Gatters geführt, unter der Bedingung, daß das den Durchlaß gewährende Signal H2 vorhanden ist. Falls das Signal Fl am Ausgang 50 des Gatters 48 erscheint, wird es direkt dem Abzähleingang des Aufwärts-/Abwärtszählers 47 zugeführt. Im gegenteiligen Fall, d. h. wenn es am Ausgang 51 des Gatters vorhanden ist, wird es dem Zähleingang 52 des Aufwärts-/Abwärtszählers 47 über ein ODER-Gatter 53 zugeführt.

Der Aufwärts-/Abwärtszähler 47 verfügt außer den eben erwähnten Zähl- und Abzähleingängen auch noch voreinstellbare Eingänge 54, welche die von den Ausgängen 39 des Speichers kommende Zahl a(w) empfangen. Diese Zahl ist ebenso wie b(w) je nach Fall zur Geschwindigkeit oder zu deren Kehrwert proportional. Wenn das Signal H 3, das vom Taktgeber der Fig.8 abgegeben wird, dem Ladeeingang 55 des Zählers 47 zugeführt wird, wird die Zahl a(w) in diesen Aufwärts-/Abwärtszähler eingegeben. Jeder an den Zähl- oder Abzähleingängen ankommende Impuls wird zu dieser Zahl hinzugefügt bzw. von ihr abgezogen, wodurch an den Ausgängen 56 der Wert NX als Rechenergebnis erscheint.

Das vom Temperaturfühler 7 (Fig.2) abgegebene Signal T wird in einem Verstärker 57 umgeformt und veranlaßt das Erscheinen von Impulsen am Ausgang 58 eines Generators 59 bei bestimmten Temperaturwerten. Diese Impulse werden über ein ODER-Gatter 53 dem Eingang 52 des Aufwärts-/Abwärtszählers 47 zugeführt.

Um die Funktionsweise der gesamten Vorrichtung beschreiben zu können, muß nochmals die am Anfang der Beschreibung in bezug auf die Fig. 1 aufgestellte Gleichung herangezogen werden; die allgemeine Formel, die zum Kurvenbündel der F i g. 1 führt, lautet wie folgt:

κ. = a(w)+ b(w) χ IP- Po\

wobei« den Wert des Zündverstellwinkels darstellt,
a(w) eine Konstante ist, deren Wert von w, der

Drehzahl des Motors abhängig ist,
b(w) die Neigung der Geraden des Bündels darstellt,

deren Wert gleichzeitig von der Drehzahl w und vom

Vorzeichen von (P- Po) abhängt,
P den Druck im Ansaugstutzen des Motors darstellt

Po ein bestimmter Wert dieses Drucks ist, wie das Geradenbündel der F i g. 1 zeigt.

Der Speicher 34 enthält die obenerwähnten Werte von a(w) und b(w). Sein Eingang 35 empfängt den Wert der Motordrehzahl oder deren Kehrwen, wobei sich diese beiden Lösungen für die Werte a(w) und b(w) nur in der internen Kodierung des Speichers 34 unterscheiden. Der andere Eingang 36 erhält wie schon erwähnt das Vorzeichen von (P-Po). Hieraus erklärt sich,

ίο warum die in 37, 38 und 39 verfügbaren Werte jeweils den Wert b(w) das Vorzeichen von b(w) und den Wert a(w) darstellen, wobei letzterer immer positiv ist. Zum Durchführen einer Berechnung wird der Aufwärts-/Abwärtszähler 47 mit dem Wert von a(w) geladen; dann addiert oder subtrahiert man eine Anzahl von Impulsen, die einerseits proportional tu dem vorn binär-diskreten Multiplizierer 46 errechneten Produkt (P- Po)x b(w) und andererseits zu dem vom Generator 59 angezeigten Temperaturwert sind. Die am Ende des Zyklus am Ausgang des Aufwärts-ZAbwärtszählers 47 verfügbare Zahl N1 stellt das Ergebnis dar. Die in der Beschreibung erwähnten und in F i g. 7 dargestellten Synchronisiersignale werden von dem in Fig.8 dargestellten Haupt-Taktgeber des Systems erzeugt. Diese Figur sowie die F i g. 7 zeigen, wie nach dem zwischen den Signalen SE und SC stattfindenden Zünden des Funkens das Signal SC mittels seiner absteigenden Flanke das Erscheinen des Signals HX der Dauer rl auslöst, welches seinerseits zwei Signale H 2 und H 3 auslöst, wobei H 2 die Dauer 12 hat und H 3 im Vergleich zu H 2 nur sehr kurz dauert.

Der Dauer t X entspricht die Zählzeit der Drehzahlinformation und der Dauer 12 die Zählzeit des Produkts b(w)x(P— Po). Die Ausführung eines solchen Taktgc-

J5 bers ist in F i g. 8 dargestellt: das Signal SC wird an den Eingang 60 eines monostabilen Multivibrators 61 angelegt, der an seinem Ausgang ein Signal H1 erzeugt

• Dieses Signal wird zwei weiteren monostabilen Multivibratoren 62 und 63 zugeführt, und zwar auf die auf eine absteigende Signalflanke reagierenden Eingänge. Diese beiden monostabilen Multivibratoren erzeugen die erwünschten Signale H 2 und H 3. Für den Fall, daß der Zähler 40 an seinem Ausgang den Kehrwert der Drehzahl liefert, wird die Zeit 11 nicht berücksichtigt, also der monostabile Multivibrator 61. Das Signal SC stößt direkt die monostabilen Multivibratoren 62 und 63 an. Das Signal H1 wird in diesem Fall ersetzt durch ein der Zeitdifferenz zwischen SE und SC (siehe F i g. 7) entsprechendes Signal HV, das auf bekannte Weise mittels einer Kippstufe erzeugt wird; dieses Signal ist dem Kehrwert der Drehzahl proportional und erfüllt somit die gewünschte Funktion.

Die Fig.9 stellt eine der möglichen Ausführungsarten des Druckfühlers und des Drucksignal-Gebers dar, die den Merkmalen der Steuer-Vorrichtung entsprechen.

Der Druckfühler 5 besteht aus einem Gehäuse aus starrem Metall, das durch eine Membran 64 in zwei Teile geteilt ist Auf der einen Seite ist der Fühler mit dem Ansaugkrümmer 6 des Motors in Kommunikation, und auf der anderen Seite herrscht ein Vakuum. Die Stellung der Membran ist abhängig vom absoluten Druck, der im Ansaugkrümmer herrscht Diese Membran bewegt den beweglichen Teil 65 eines Kondensators, dessen feststehender Teil 66 derart angeordnet ist, daß der Wert der Kapazität C für P=Po maximal ist Auf beiden Seiten dieses Werts fällt die Kapazität ab. Der so ausgebildete Kondensator dient zum Betrieb

eines Oszillators 67, der in dem vorher erwähnten Drucksignal-Geber 43 angebracht ist. Dieser Oszillator kann nun an seinem Ausgang 45 ein Signal F mit einer ^um Absolutwert von (P-Po)proportionalen Frequenz liefern. Außerdem erfaßt eine optisch-elektronische Einrichtung, bestehend aus einem Sender 68 und einem Empfänger 69, die Position des beweglichen Kondensatorteils. Sobald dieser Teil den Punkt der Maximalkapazität überschritten hat (der bewegliche Teil 65 befindet sich vollständig innerhalb des feststehenden Teils 66), ist d'e Bahn des Lichtstrahls 70 frei, und tier Verstärker 7!

empfängt ein Signal, das er verstärkt und an seinen Ausgang 44 abgibt. Dieses Signal entspricht dem Vorzeichen der Größe (P- Po).
Diese Ausführungsform sowie die gesuchte Funktion s'.vJ lediglich als Beispiel gedacht Es sind zahlreiche andere Losungsmöglichkeiten vorhanden, die zum selben Ergebnis führen, und zwar bezüglich des Meßprinzips des Unterdrucks ebenso wie in bezug auf die Umwandlungsform der erfaßten Information in

ίο elektrische Signale.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronische Steuervorrichtung für die Zündung einer Brennkraftmaschine, mit einem mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine umlaufenden Drehelement, das mit mindestens zwei aufeinanderfolgenden Markierungen versehen ist, die beim Lauf des Drehelements von einem fest angeordneten Fühler abgetastet werden, mit einem Aufwärts-ZAbwärtszähler, der mit Impulsen eines Taktimpulsgenerators innerhalb eines ersten, zwischen den ersten beiden der mindestens zwei aufeinanderfolgenden Markierungen liegenden Intervalls aufwärts gezählt wird, der innerhalb eines zweiten, mit der Passage der zweiten Markierung beginnenden Intervalls abwärts gezählt wird und der ein die Zündung auslösendes Signal erzeugt, wenn sein Zählerstand beim Abwärtszählen einen bestimmten Zahlenwert erreicht hat, und mit einem Teilerzähler, der zwischen dem Taktimpulsgenerator und dem Aufwärts-ZAbwärtszähler liegt und innerhalb eines der beiden Intervalle die Frequenz der dem Aufwärts-ZAbwärtszähler vom Taktimpulsgenerator zugeführten Zählimpulse abhängig von einem Teilerfaktor bestimmt, welcher eine Funktion von :'> Betriebsparametern der Brennkraftmaschine ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilerzähler (27) mit dem Abwärts-Zähleingang (26) des Aufwärts-/Abwärtszählers (22) verbunden ist und die Frequenz der den Aufwärts-ZAbwärtszähler (22) μ innerhalb des zweiten Intervalls abwärts zählenden Zählimpulse bestimmt, daß das die Zündung auslösende Signal bei Rückkehr des Aufwärts-/Abwärtszählers (22) auf Null erzeugt wird und daß der betriebsparameterabhängige, dem Zündverstellwin- r. kel entsprechende Teilerfaktor (N 1) als Digital wert dem Ausgang eines in einem Rechenwerk angeordneten weiteren Aufwärts-ZAbwärtszählers (47) entnommen wird, wobei das Rechenwerk ferner einen Drehzahlzähler (40), einen mit einem Ansaugdruck- m fühler (5) verbundenen Drucksignal-Geber (43), einen Multiplizierer (46) und einen Speicher (34) enthält, der vom Drehzahlzähler (40) und vom Drucksignal-Geber (43) angewählt wird und an seinem Ausgang einen ersten, eine Funktion der 4^r> Drehzahl der Brennkraftmaschine darstellenden Digitalwert (a_w) und einen zweiten Digitalwert (b_w) abgibt, welcher eine Funktion der Drehzahl der Brennkraftmaschine ist und davon abhängt, ob der Ansaugdruck (P) größer oder kleiner als ein « vorgegebener Druckwert (Po) ist, und wobei der Teilerfaktor in dem weiteren Aufwärts-ZAbwärtszähler (47) dadurch gewonnen wird, daß zunächst der vom Speicher (34) abgegebene zweite Digitalwert (b_w) in dem Multiplizierer (46) mit dem « Absolutwert zwischen Ansaugdruck (P) und vorgegebenem Druckwert (Po) multipliziert wird und dann der vom Speicher (34) abgegebene und in den weiteren Aufwärts-ZAbwärtszähler (47) gesetzte erste Digitalwert (a_w) um das am Ausgang des m> Multiplizierers (46) anstehende Produkt erhöht oder erniedrigt wird, abhängig davon, ob der Ansaugdruck (P) größer oder kleiner als der vorgegebene Wert (Po) ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- h"> zeichnet, daß der Drucksignal-Geber (43) über seinen Eingang an dem mit dem Ansaugkrümmer der Brennkraftmaschine in Verbindung stehenden Ansaugdruckfühler (5) angeschlossen ist, an seinem einen Ausgang (45) ein Signal (F) mit einer Frequenz liefert, die proportional zum Absolutwert zwischen Ansaugdruck (P) und vorgegebenem Druckwert (P₀) ist, und an seinem anderen Ausgang (44) ein Signal abgibt, das davon abhängt, ob der Ansaugdruck (P) größer oder kleiner als der vorgegebene Druckwert (P₀) ist, daß der Speicher (34) ein Festwertspeicher ist, dessen am Ausgang abgegebene Digitalwerte mit den Eingangssignalen über ein voraufgezeichnetes Programm verknüpft sind, daß zwischen Multiplizierer (46) und weiterem Aufwärts-/Abwärtszähler (47) eine Gatterschaltung (48) vorgesehen ist, die mit den Aufwärts- und Abwärts-Zähleingängen des weiteren Aufwärts-/Abwärtszählers (47), mit einem die Zählrichtung des weiteren Aufwärts-ZAbwärtszählers (47) in Abhängigkeit von der Größe des Ansaugdruckes (P) steuernden Ausgang des Speichers (34) sowie mit einem ein erstes Steuersignal (H2) liefernden ersten monostabilen Multivibrator

(62) verbunden ist, welches die Übertragung des am Ausgang des Multiplizierers (46) anstehenden Produkts in Form von Impulsen (F\) veränderlicher Frequenz an den weiteren Aufwärts-/Abwärtszähler (47) veranlaßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksignal-Geber (43) über seinen einen Ausgang (45) mit dem Multiplizierer (46) und über seinen zweiten Ausgang (44) mit dem Speicher (34) verbunden ist und daß die Gatterschaltung (48) über einen ersten Eingang eines ODER-Gatters (53) an den Aufwärts-Zähleingang (52) des weiteren Aufwärts-ZAbwärtszählers (47) angeschlossen ist, wobei das ODER-Gatter (53) mit seinem zweiten Eingang über einen Impulsgenerator (59) mit einem Temperaturfühler (T) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlzähler (40) über seinen Zähleingang (41) mit dem Fühler (4) und über seinen Freigabeeingang (42) mit dem Ausgang eines zweiten, ein zweites Steuersignal (H) liefernden monostabilen Multivibrators (6t) und seine Ausgänge mit den Eingängen (35) des Speichers (34) verbunden sind, und der das zweite Steuersignal (H\) liefernde Ausgang des zweiten Multivibrators (61) mit den Eingängen des ersten (62) und eines dritten

(63) monostabilen Multivibrators parallel geschaltet ist, welche an ihren Ausgängen das erste Steuersignal (H2) bzw. ein drittes, ein Setzsignal für den weiteren Aufwärts-/Abwärtszähler (47) darstellendes Steuersignal (H 3) liefern, und daß die Erfassung einer an dem Drehelement (3) vorgesehenen dritten Markierung (SC) durch den Fühler (4) die Funktion des zweiten (61) und damit auch des ersten (62) jnd dritten (63) monostabilen Multivibrators auslöst.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansaugdruckfühler (5) eine Membran (64) aufweist, welche den beweglichen Teil (65) eines Kondensators bewegt und ein mit einem photo-elektrischen Empfänger (69) zusammenwirkendes Lichtbündel (70) mehr oder weniger abfängt.