DE2623910B2

DE2623910B2 - Steuerschaltung für Brennkraftmaschinen zur Erzeugung eines betriebsparameterabhängigen Steuersignals, insbesondere für die Zündzeitpunktverstellung

Info

Publication number: DE2623910B2
Application number: DE2623910A
Authority: DE
Inventors: Laverne Andrew Sterling Heights Caron; Frederick William Farmington Crall
Original assignee: Chrysler Corp
Current assignee: Old Carco LLC
Priority date: 1975-06-13
Filing date: 1976-05-28
Publication date: 1978-09-28
Also published as: JPS521240A; FR2314374A1; DE2623910A1; FR2314374B1; US3978833A; GB1518205A; CA1054215A; DE2623910C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für Brennkraftmaschinen zur Erzeugung eines betriebsparameterabhängigen Steuersignals nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Eine derartige Steuerschaltung ist aus der DE-OS 25 479 bekannt. Sie erzeugt ein Signal für die Zündzeitpunktverstellung in Abhängigkeit von mehreren Betriebsparametern, deren Momentanwerte von Wandlern erfaßt und als elektrische Eingangssignale verwendet werden. Die Schaltung enthält einen Zähler, dem von einem Impulsgenerator erzeugte Impulse

s zugeführt werden. Der jeweilige Inhalt dieses Zählers bestimmt letztlich die Größe des Steuersignals.

Bei der bekannten Schaltung geht es darum, mehrere Betriebsparameter zu berücksichtigen und die diesen entsprechenden Signale so zusammenzuführen, daß ein

to einziges Steuersignal entsteht. Dieses Steuersignal ist aber immer nur vom momentanen Wert des bzw. der Betriebsparameter abhängig.

Aus der DE-OS 23 01352 ist es bekannt, den Zündzeitpunkt bei einer Brennkraftmaschine dadurch

is zu bestimmen, daß das Steuersignal mit einem Sägezahnsignal verglichen wird. Auch hier dient zur Bestimmung des Steuersignals nur der momentane Wert des entsprechenden Betriebsparameters.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Steuerschaltung der im Hauptanspruch bezeichneten Art so auszubilden, daß das Steuersignal nicht nur nach dem aktuellen Wert des entsprechenden Betriebsparameters, sondern, gedächtnishaft, auch danach eingestellt wird, wie der Motor in der Vergangenheit betrieben wurde.

Diese Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch beschriebene Erfindung gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 ein schematisches Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Steuerschaltung,

Fig.2 eine Kurve, die bei der Erklärung der Funktionsweise der in F i g. 1 dargestellten Steuerschaltung verwendet wird,

F i g. 3A, 3B Schemadiagramme einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig.4, 5, 6 Kurven, die bei der Erklärung der Funtionsweise der Schaltungen nach den F i g. 3A und 3B verwendet werden,

F i g. 7 ein Schemadiagramm einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

F i g. 1 zeigt als Beispiel die Verwendung der vorliegenden Erfindung in einem Motorzündzeitpunktverstellsystem 100. Das System 100 besitzt eine programmierte Unterdruckvorstellschaltung 102, ein oder mehrere weitere Vorstellschaltungen, die mit dem Bezugszeichen 104 bezeichnet sind, eine Schaltung 105 zur Erzeugung eines Sägezahnsignals für den Motorkurbelwinkel, eine Vergleichsschaltung 106, eine Zündsteuerschaltung 108, eine Zündspule 110, einen Verteiler 112 und Zündkerzen 114. Die Schaltung 105 erzeugt ein Sägezahnsignal, das auf einen Eingang eines Komparators 106 gegeben wird. Der andere Eingang des Komparator 106 erhält ein Zündzeitpunktsignal von einer Summierverbindung 116, an der das programmierte Unterdruckvorstellsignal der Schaltung 102 und andere Vorstellzeitsignale von den anderen Vorstellschaltungen 104 algebraisch aufsummiert werden. Das so erhaltene Zündzeitpunktsignal wird mit dem Sägezahnkurbelwinkelsignal verglichen. Wenn ein vorbestimmtes Verhältnis zwischen den beiden eintritt (insbesondere, wenn die beiden gleich sind), wird ein Zündfunke erzeugt. Durch eine Steuerung des Wertes des Zündzeitpunktsignals wird der Motorkurbelwinkel, bei dem das Signal das Sägezahnkurbelwinkelsignal schneidet, und somit der Zündzeitpunkt gesteuert F i g. 2 zeigt grafisch diese Betriebsweise.

Die Vakuumvorstellschaltung 102 besitzt einen Leerlaufstoppschalter 118, einen Motorkühltemperaturschalter 120, eine Speicherungsfunktionsschaltung 122, eine Wandlerschaltung 124, eine Modulatorschaltung 126, eine Unterdruckvorstellverhinderungsschaltung 128 und eine TIC-Funktionsschaltung 130. Wenn die Temperatur des Motorkühlmittels eine bestimmte Mindesthöhe erreicht hat, bei welcher der Motor warm geworden ist, liefert die Speicherungsfunktionsschaltung 122 an die Modulatorschaltung 126 ein Signal, das repräsentativ für die Dauer ist, für die der Motor im Leerlauf und in Nichtteerlauf betrieben wurde. Die Wandlerschaltung 124 liefert an die Modulatorschaltung 126 ein Signal, das den Momentanwert des Motoransaugunterdrucks repräsentiert Die Modulatorschaltung 126 stimmt die Signale der Schaltungen 122 und 124 ab und erzeugt das programmierte Unterdruckvorstellsignal. Die Unterdruckvorstellverhinderungsschaltung 128 dient zur Löschung des Vorstellsignals jedesmal, wenn der Leerlaufstoppschalter erfaßt, da&die Motordrossel in ihrer Leerlaufstellung ist. Die TIC-Funktionsschaltung 130 liefert bei Übertemperatur des Motors eine maximale Unterdmckvorstellung unabhängig von der Größe des Ausgangssignals der Schaltung 122.

Die Fig.3A und 3B stellen detailliert die Schaltung 102 dar.

Die Schaltung 124 besitzt einen Unterdruckwandlei 132 von veränderlicher Induktanz, der mit der Motoransaugleitung verbunden ist. Er ist mit seiner Spule 134 elektrisch mit einem ÄL-Univibrator, der einen Widerstand 136 und einen Transistor 138 besitzt, verbunden. Der /^Univibrator, der durch den Widerstand 136 und den Übertrager 132 gebildet wird, wird durch den Transistor 138 gesteuert. Der Transistor 138 wird periodisch mit positiven Triggerimpulsen 140, die von einem Impulsgenerator 142 bezogen werden, beaufschlagt Bei jedem Triggerpulspuls leitet der Transistor 138 der Spule 134, über den Widerstand 136 und die Kollektoremitterstrecke des Transistors 138 von der B+ Versorgung Strom zu. Bei leitendem Transistor 138 fällt die Spannung an der Verbindung der Spule 134 und des Widerstands 136 gemäß einer ÄL-Zeitkonstante, die durch die Induktanz des Wandlers 132 und den Wert des Widerstands 136 gebildet wird, ab. Eine Rückkoppelschaltung 144 ist vorgesehen zur Überwachung der Spannung an dem Verbindungspunkt von Spule 134 und Widerstand 136 und wird dazu verwendet, den Transistor 138 leitend zu halten, bis die Größe des Spannungsstoßes auf eine vorbestimmte Höhe abgefallen ist; zu diesem Zeitpunkt wird der Transistor 138 gesperrt. Die Dauer des Leitzustandes des Transistors 138 ändert sich linear mit der Induktanz des Wandlers 132. Da die Induktanz des Wandlers 132 eine Funktion des Unterdrucks in der Einlaßleitung, und insbesondere eine inverse Funktion in der vorliegenden Ausführung ist, ist die Dauer, für die der Transistor 138 bei Triggerpuls 140 in den Leitzustand geht, umgekehrt proportional zum Unterdruck. Da die Leitfähigkeit der Rückkoppelschaltung 144 im wesentlichen mit der Leitfähigkeit des Transistors 138 zusammenfällt, wird die Leitfähigkeit der Rückkoppelschaltung durch eine Ausgangsstufe 146 überwacht Diese liefert die Impulsausgangswellenform 148. Wenn die Induktanz des Übertragers 132 abnimmt, wenn also die Größe des Unterdrucks zunimmt, nimmt die Breite jedes Pulses 148' zu.

Die Schaltung 122 besitzt einen Rechteckgenerator 150, der ein Rechteckwellensignal 152 in der Leitung 154 erzeugt Der Rechteckgeneratoi 150 besitzt einen Spannungskomparator 156, einen Kondensator 158 und fünf Widerstände 160, 162, 164, 166 und 168. Die Widerstände 166 und 168 sind über die B+ Versorgimg geschaltet und bilden einen Spannungsteiler, der einen Bruchteil der B+ Versorgungsspannung an den nichtinvertierenden Eingang des !Comparators 156 liefert Der Ausgang des Komparator 156 ist mit dem Widerstand 160 verbunden, der als Spannungseinstellwiderstand für den positiven Anschluß der B+ Versorgung dient Der Widerstand 162 verbindet den Komparatorausgang mit dem invertierenden Eingang des Komparators, während der Widerstand 164 den Ausgang mit dem nichtinvertierenden Eingang des Komparators verbindet Der Kondensator 158 liegt zwischen dem invertierenden Eingang des Komparators 156 und dem Nulleiter. Der Rechteckgenerator 150 arbeitet in folgender Weise: Unter der Annahme, daß der Kondensator 158 entladen ist, ergibt das Signal, das auf den nichtinvertierenden Eingang des Komparators 156 von dem Spannungsteiler 136, 138 gebracht wird, einen Spannungsunterschied zwischen dem invertierenden und dem nichtinvertierenden Komparatoreingang, so daß der Ausgang des Komparators eine hohe Impedanz gegenüber dem Nulleiter darstellt Unter diesen Bedingungen wird über die Widerstände 160 und 162 ein Ladestrom von der B+ Versorgung zum Kondensator 158 gezogen. Wenn der Kondensator 158 sich auflädt wird ein Punkt erreicht, an dem der Spannungsunterschied zwischen dem nichtinvertierenden und dem invertierenden Eingang seine Polarität umkehrt Hierdurch erhält der Komparator eine niedrige Ausgangsimpedanz. Der Kondensator 158 entlädt sich jetzt über den Widerstand 162 und den Ausgang des Komparators 156. Wenn der Kondensator sich auf einen bestimmten Betrag entladen hat kehrt sich der Spannungsunterschied zwischen den Komparatoreingängen um, wodurch der Ausgang des Komparators eine hohe Impedanz gegen den Nulleiter bildet Der Widerstand 164 stellt eine gewisse Hysterese dar, die sich auf den Schaltvorgang vorteilhaft auswirkt Durch eine geeignete Auswahl der Werte der Schaltkomponenten ist die Wellenform 152 im wesentlichen rechteckig. Bei entladenem Kondensator 158 ist der erste Halbzyklus länger als gewöhnlich.

Ein Zähler 170, der aus zwei 4-bit Vorwärts-Rückwärts-Zählern 172,174 zusammengesetzt ist ist mit dem Rechteckgenerator 150 verbunden. Die zwei Zähler 172 und 174 sind in Kaskade hintereinandergeschaltet und bilden so einen 8-bit Vorwärts-Rückwärts-Zähler. Es werden jedoch, wie erklärt wird, nur die 6 wichtigsten bits in der vorliegenden Ausführung verwendet, Somit wird, da der Zähler 170 bis maximal 255 impulse der Rechteckwelle 152 (d.h. 2⁸—1) zählen kann, ein tatsächliches Zählen in Einheiten von 4 Impulsen erreicht, so daß der Zähler 170 wie er hier verwendet wird, einen Maximalzählinhalt von 63 (d.h. 2*—1) hat Die Rechteckwellenimpulse, die in der Leitung 154 erscheinen, werden über die Parallelschaltung eines Widerstands 176 und eines Kondensators 178 auf die Zählimpulseingänge 180 und 182 der beiden Zähler 172 und 174 gegeben. Der Übertrageinlaßanschluß 184 des Zählers 172 liegt auf Null, während der Übertrageinlaßanschluß 186 des Zählers 174 mit dem ÜbertragausgangsanschluB 188 des Zählers 172 verbunden ist Die Vorstellanschlüsse 190 und 192 der beiden Zähler 172 und 174 liegen auf Null, und die positiven Versorgungsanschlüsse 194, 196 und die negativen Versorgungsan-

Schlüsse 198, 200 für jeden Zähler sind in geeigneter Weise mit der B+ Versorgung verbunden.

Die Ja-Nein-Eingänge (nicht gezeigt) sind willkürlich mit irgendeinem beliebigen Hoch- oder Niedrigpunkt verbunden. Es ist günstiger, wenn sie angschlossen sind, als wenn sie freiliegen. Die Rückstellanschlüsse 202 und 204 der beiden Zähler sind über eine Rückstellschaltung, die aus einem Widerstand 206 und einem Kondensator 208 zusammengesetzt ist, mit dem positiven Anschluß der B+ Versorgung verbunden. Die Zählrichtungseingänge 210,212 sind über die Eingangsschaltung mit den Schaltern 118,120 verbunden. Ein /?-2A-Netzwerk, das aus 12 Widerständen 214, 216, 218, 220, 222, 224, 226, 228, 230,232,234 und 236 zusammengesetzt ist, ist mit den 6 binären Ausgängen 238,240,242,244,246,248 (in der Reihenfolge des anwachsenden Wertes) des Zählers 170, die verwendet werden, verbunden. Dieses R-2R-Netzwerk entwickelt das analoge Speicherfunktionssignal in Leitung 250. Der ÜbertragausgangsanschluB 252 des Zählers 174 ist über eine Diode 254 rückverbunden mit den Zählimpulseingängen 180, 182 der beiden Zähler, und ein Kondensator 256 verbindet den Übertragausgangsanschluß des Zählers 174 mit Null.

Die Schaltung 122 besitzt, wie erwähnt, einen Eingangsschakkreis, der betriebsmäßig mit den Schaltern 118 und 120 verbunden ist Dieser Schaltkreis besitzt 3 Widerstände 258,260,262, einen Kondensator 264 und eine Diode 266. Die Schalter 118, 120, die parallel verbunden sind, liegen an Null und legen die Leitung 268 auf Null, wenn einer von ihnen geschlossen ist. Der Widerstand 258 verbindet die Leitung 268 mit den Zählrichtungseingängen 210 und 212 der Zähler. Der Widerstand 260 ist ein Gleichspannungseinstellwiderstand für die Leitung 268. Bei dieser Anordnung des Eingangsschaltkreises liegt Leitung 268 auf Null, wenn einer der Schalter 118 und 120 geschlossen ist: Die Leitung 268 liegt lediglich auf Spannung, wenn beide Schalter geöffnet sind. Das Signal auf Leitung 268 wird für zwei Zwecke verwendet: Zum einen wählt es die Richtung, in der der Zähler 170 zählt, und zum anderen wird eine der beiden Frequenzen für die Wellenform 152 ausgewählt Wenn das Signal in Leitung 268 durch den Widerstand 260 gleichspannungsgemäß nach oben gezogen ist (d. h. beide Schalter 118,120 sind geöffnet), zählt der Zähler 170 aufwärts, jedoch hat das Signal keinen Einfluß auf die Frequenz der Wellenform 152. Wenn das Signal auf Leitung 268 auf Null liegt (d. h„ einer oder beide Schalter sind geschlossen), zählt der Zähler 170 abwärts und die Frequenz der Wellenform 152 nimmt zu. Die Zunahme der Frequenz erfolgt dadurch, daß das Nullsignal in Leitung 268, das über die Widerstände 262 und die Diode 266 angekoppelt ist, den Anteil der B+ Versorgung auf dem nichtinvertierenden Eingang des Komparators 256 ändert Aufgrund dieser Änderung lädt sich der Kondensator 158 auf und entlädt sich über einen steileren Abschnitt einer negativen Exponentialkurve; er schaltet somit dem Komparatorausgang mit einer höheren Frequenz. Der Zähler 170 zählt also aufwärts in einer langsameren Rate als abwärts.

Der Zähler 170 zählt die positiven Flanken der positiven Pulse der Wellenform 152. Die Impulse - werden über den Widerstand 176 und den Kondensator 178 auf beide Zählimpulseingänge 180, 182 der Zähler 172 und 174 gegeben. Der Widerstand 176 bestimmt während der Perioden, in denen der Kondensator 178 nicht leitend ist, logisch Null oder 1, so daß der Zählerbetrieb aufrechterhalten wird und auch die Zählerenergieverluste kleingehalten werden. Wenn der Inhalt des Zählers 170 dezimal Null beträgt, liegt ein Nullsignal (das eine binäre Null repräsentiert) an jedem der binären Ausgänge 238, 240, 242, 244, 246 und 248.

Unter der Annahme, daß beide Schalter 118,120 offen sind, beginnt der Zähler 170, vorwärts zu zählen, jeweils um eine Einheit für je 4 Vorderflanken der Impulsfolge 152. Der Zähler 170 zählt binär vorwärts, wobei eine binäre Null an dem binären Ausgang durch einen

ίο Signalpegel gebildet wird, der nahe Null liegt, und eine binäre 1 durch ein Signal nahe B+. Das Ä-2Ä-Netzwerk, das mit den 6 Ausgangsbits des Zählers verbunden ist, liefert in der Leitung 250 ein analoges Signal, dessen Größe dem Zählwert in dem Zähler 170 angepaßt ist So ist das Signal in Leitung 250 eine Spannung, die zunehmend positiver wird, wenn aufwärts gezählt wird, wobei das Signal 63 Abstufungen besitzt Die Rate, mit der der Zähler vorwärtszählt beträgt zum Beispiel 0,5 Hertz. Wenn an jedem der 8 Ausgangbits der beiden Zähler 172, 174 (einschließlich der beiden Bits des Zählers 172, die nicht angeschlossen sind) eine binäre 1 steht, erscheint ein Signal an dem Übertragsausgang 252 des Zählers 174, das über die Diode 254 zu den beiden Zählimpulseingänge 180, 182 der beiden einzelnen Zähler gegeben wird. Dieses Signal sperrt den Zähler. Wenn diese Sperrschaltung nicht vorhanden wäre, würde die nächste positive Flanke der Rechteckimpulsfolge 152, die auf den Zähler gelangt, den Zählerausgang auf Null setzen. Ist der Zähler auf diese Weise gesperrt, wird das Signal der Schaltung 122 auf ihrem Maximalwert gehalten.

Wenn einer der Schalter 118 oder 120 schließt, beginnt der Zähler 170 rückwärts zu zählen, wobei die Rückwärtszählrate die Vorwärtszählrate übertrifft und zum Beispiel 1 Hz beträgt Wenn die Leitung 268 auf Null liegt, wird der Sperrszustand des Zählers aufgehoben; positive Übergänge in der Wellenform 152 lassen jetzt den Zähler rückwärts mit einer Zählrate von einem Bit für je vier positive Flanken zählen. Auf diese Weise verkleinert sich das Signal der Schaltung 122 über dreiundsechzig Stufen, bis der Zählinhalt in dem Zähler 170 auf Null zurückgegangen ist Wenn der Zählerinhalt auf Null zurückgegangen ist, haben weitere positive Flanken der Wellenform 152 keinen Einfluß auf den Zähler, da die Sperrschaltung in beiden Richtungen arbeitet

Jedesmal, wenn der Strom anfänglich eingeschaltet wird, wird der Zähler auf Null durch die Rückstellschaltung zurückgestellt die den Widerstand 206 und den

so Kondensator 208 einschließt Diese liefert einen Rückstellpuls auf die beiden einzelnen Zähler 172 und 174. Die Anstiegszeit der Energieversorgung muß schnell genug sein, so daß ein Rückstellimpuls auf beide Zähler gegeben werden kann.

Die Abstimm- oder Modulationsschaltung 126 besitzt eine Eingangsemitterfolgerstufe, die das Signal der Schaltung 122 über die Leitung 250 und das Ausgangssignal 148 der Wandlerschaltung 124 erhält Diese Emitterfolgerstufe besitzt einen N PN-Transistor 292

eo und drei Widerstände 294,296 und 300. Die Leitung 250 führt an die Basis des Transistors 292. Der Kollektor des Transistors 292 ist direkt mit dem positiven Anschluß der Spannungsversorgung verbunden; die Widerstände 294 und 296 verbinden in Reihe den Emitter des es Transistors 292 mit dem Nulleiter. Der Widerstand 300 ist ein Nebenschluß der Kollektoremitterstrecke des Transistors 292. Für den Moment sei angenommen, daß der Transistor 292 im nichtleitenden Zustand sei. Dann

ist die Spannung auf der Leitung 293, die an dem Emitter des Transistors 292 liegt, ein bestimmter Bruchteil der B+ Versorgungsspannung, der durch das Verhältnis der Summe der Widerstände 294, 296 zu der Summe der Widerstände 294,296 und 300 bestimmt wird. Wenn die Spannung an der Basis des Transistors 292 jetzt fortschreitend positiver gemacht wird, folgt das Potential auf Leitung 293 der Spannung an der Basis, bis das Basispotential groß genug wird, um den Basisemitterübergang des Transistors leitend zu machen. Wenn also die Größe des Signals der Schaltung 122 eine gewisse Schwelle erreicht hat, folgt diesem das Signal auf Leitung 293. Das Signal in Leitung 295 folgt dem Signal an dem Emitter des Transistors 292, hat jedoch eine Größe, die durch den Spannungsteileffekt der Widerstände 294 und 296 abgeschwächt ist. Diese beiden Signale, nämlich das Signal auf Leitung

293 und das Signal auf Leitung 295 werden in Verbindung mit dem Signal von der Wandlerschaltung

294 verwendet, um das programmierte Unterdruckvor-Stellsignal zu erzeugen. Diese drei Signale werden als Eingang auf eine weitere Stufe der Schaltung 126 gegeben, die einen Komparator 302, sieben Widerstände 298, 303, 304, 306, 308, 310, 318 und drei Kondensatoren 312,314 und 316 besitzt. Der Komparator 302 gleicht dem Komparator 156; und die Schaltung ist abgewandelt zu einem Operationsverstärker, in dem der Kondensator 316 von dem Ausgang des Komparators mit dem Nulleiter und der Widerstand 310 als ein Einstellwiderstand für den Komparatorausgang mit der B+ Versorgung angeschlossen wird. Die Leitung 295 ist über den Widerstand 303 mit dem invertierenden Eingang des Komparator 302 verbunden, während die Leitung 293 über den Widerstand 298 und den Widerstand 304 mit dem nichtinvertierenden Eingang des Komparators 302 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors in Stufe 146 ist mit dem gemeinsamen Punkt der Widerstände 298 und 304 verbunden. Der Widerstand 308 und der Kondensator 312 verbinden parallel den nichtinvertierenden Eingang des Komparators mit Null, und der Widerstand 306 und der Kondensator 314 verbinden den Ausgang mit dem invertierenden Eingang des Komparators. Die Eingangsschaltung, die mit dem nichtinvertierenden Eingang des Komparators 302 zusammenwirkt, neigt dazu, ein Eingangssignal auf den Komparator zu geben, das repräsentativ für den Durchschnitt der Impulswellenform 148 ist. Da der Durchschnitt der Impulsfolge 148 nicht nur eine Funktion der Impulsbreiten, sondern auch der Impulsamplituden vermittels der Verbindung von Leitung 293 über den Widerstand 298 ist, ist der Durchschnitt der Impulswellenform 148 eine Funktion nicht nur der Dauer, für die die Transistorstufe 146 nichtleitend ist, sondern auch des Werts des Signals der Schaltung 122. Somit wächst der Durchschnitt des Signals 148, wenn der nichtleitende Zustand des Transistors 146 zunimmt; er wächst auch, wenn die Größe des Signals der Schaltung 122 wächst. Deshalb ist der Durchschnitt der Wellenform 148 gleich dem Produkt der beiden Signale. Wenn der Durchschnitt der Wellenform 148 anwächst, wächst das programmierte Unterdruck Vorstellsignal gleichermaßen.

Die Verbindung der Leitung 295 mit dem invertierenden Eingang des Komparators 302 bewirkt, daß das programmierte Unterdruckvorstellsignal proportional zu der Höhe des Signals der Schaltung 122 eingestellt wird. Es wird nämlich von dem Ausgangssignal des Komoarators, der sonst auftreten würde, ein Signal abgezogen, dessen Größe proportional dem Signal in Leitung 295 ist. Dieses ist, wie man sich erinnert, eine abgeschwächte Version des Signals, das auf Leitung 293 liegt und von dem die Impulswellenform 148 teilweise entwickelt wurde. Der Grund für das Subtrahieren dieses Signals ist, daß die Impulse 148, wenn die Bedingung eines Nullunterdrucks existiert, eine bestimmte minimale Impulsweite besitzen. Diese minimale Anfangsimpulsbreite jedes Impulses wird automatisch subtrahiert, so daß das tatsächliche, programmierte Unterdruckvorstellsignal im Verhältnis zu der wirklichen Größe des Unterdrucksignals steht. Auf diese Weise wird das programmierte Unterdruckvorstellsignal im wesentlichen direkt proportional zur Größe des Unterdrucks im Ansaugrohr für einen bestimmten Wert des Signals der Schaltung 122; auch jedem Wert des Signals der Schaltung 122 bei einem bestimmten Unterdruck im Einlaßrohr ist das programmierte Unterdruckvorstellsignal proportional. Somit ist das Spannungssignal, das an dem Ausgang des Komparators 202 erscheint, repräsentativ für das Produkt der Größe des Motorunterdrucks und des Wertes des Signals der Schaltung 122. Das programmierte Unterdruckvorstellsignals wird als Strom von der Schaltung 102 über einen Ausgangswiderstand 318 in die Summierverbindung gegeben.

Die Schaltung 128 löscht das programmierte Unterdruckvorstellsignal, wenn der Motor im Leerlauf betrieben wird. Deshalb ist die Schaltung 128 mit dem Leerlaufstoppschalter 118 über die Leitung 268 verbunden. Die Schaltung 128 ist im wesentlichen eine einzige Transistorstufe, die, wenn Leitung 268 auf Null liegt, genügend Strom in den invertierenden Eingang des Komparators 302 liefert, um die Komparatorausgangsspannung auf Null zu bringen. Die Schaltung 128 enthält einen PNP-Transistor 320 und vier Widerstände 322, 324, 326 und 328. Die Widerstände 324 und 326 verbinden in Reihe die Leitung 268 mit der Basis des Transistors 320. Der Emitter des Transistors 320 ist direkt mit dem positiven Anschluß B+ Versorgung verbunden, und der Kollektor über den Widerstand 328 an den invertierenden Eingang des Komparators 302 angeschlossen. Der Widerstand 322 verbindet den Emitter und die Basis des Transistors 320. jedesmal, wenn das Signal auf Leitung 268 hochgesetzt ist, ist der Transistor 320 nichtleitend und die Schaltung hat im wesentlichen keinen Einfluß auf die Modulatorschaltung 126. Wenn jedoch die Leitung 268 auf Null liegt, ist der Transistor 320 im leitenden Zustand und liefert über die Emitter-Kollektorstrecke und den Widerstand 328 Strom an den invertierenden Eingang des Komparators 302. Wie erwähnt, wird dadurch der Komparator so geschaltet, daß das programmierte Unterdruckvorstellsignal Null wird, unabhängig von dem durch die Schaltungen 122 und 124 erzeugten Signal. Wenn die Leitung 268 nicht mehr auf Null liegt, wird das programmierte Unterdruckvorstellsignal aufs neue durch die Schaltungen 122,124 bestimmt

Die TIC-Funktionsschaltung 130 schützt den Motor vor einem Überhitzen im Leerlauf oder bei relativ niedriger Geschwindigkeit an extrem heißen Tagen. Im wesentlichen dient die Schaltung zur Überwachung der Temperatur des Motorkühlmittels und bewirkt, wenn die Kühlmitteltemperatur über einen bestimmten Wert ansteigt, eine Unterdruckvorstellung, die nur dem Motorunterdruck entspricht Die Schaltung 122 wird dabei so überbrückt, daß sie keinen Einfluß auf das Ausgangssignal der Modulationsschaltung 126 hat

Die Schaltung 130 enthält einen Schalter 330, der auf die Temperatur des Motorkühlmittels anspricht, einen Transistor 332, drei Widerstände 334, 336 und 338 und ein Diodenpaar 340 und 342. Der Schalter 330 ist normalerweise geöffnet und verbindet beim Schließen mit Null, wenn die Kühlmitteltemperatur über einen vorbestimmten Wert ansteigt Die Widerstände 334 und 336 und der Schalter 330 sind in Reihe, wie dargestellt, mit der B+ Versorgung verbunden. Der gemeinsame Punkt der Widerstände 334 und 336 liegt an der Basis des Transistors 332. Der Emitter des Transistors 332 liegt an dem positiven Anschluß der B+ Versorgung, und der Kollektor entlang eines Stromzweiges über die Diode 340 und den Widerstand 338 an der Leitung 293 und entlang eines anderen Zweiges über die Diode 342 und den Widerstand 324 an der Leitung 268. Wenn der Schalter 330 geöffnet ist, befindet sich der Transistor 332 in nichtleitendem Zustand und die Schaltung 130 hat keinen Einfluß auf die anderen Schaltungen. Wenn jedoch der Schalter 330 geschlossen ist, schaltet der Transistor 332 in den Leitzusiland und hebt die Spannung an seinem Kollektor an. Wenn das eintritt, kann die Schaltung 128 die Unterdruckvorstellung nicht aufheben, wenn der Leerlaufstoppschalter 118 geschlossen ist. Die Schaltung 130 wirkt auch auf die Modulatorschaltung 126, insbesondere steuert die Schaltung 130 den Eingang des nichtinvertierenden Anschlusses des !Comparators 302 so hoch aus, daß die Wirkung auf die Schaltung 126 der entspricht, die bei maximalem Signal der Schaltung 122 eintritt. Die Höhe wird grundsätzlich durch den Wert des Widerstands 338 bestimmt. Somit wird, wenn die TIC-Funktionsschaltung 130 einen drohenden Überhitzungszustand des Motors meldet, volle Unterdruckvorstellung eingestellt, bis der Übertemperaturzustand aufgehoben ist. Durch das Einstellen der vollen Unterdruckvorstellung, wenn der Motor im Leerlauf oder bei relativ niedrigen Geschwindigkeiten betrieben wird, läuft der Motor mit erhöhter Drehzahl. Demzufolge zieht der Motorkühllüfter mehr Umgebungsluft durch den Kühler und korrigiert somit den Überhitzungszustand oder hiilt ihn zumindest in Grenzen.

Die Fig.4 und 5 sollten zusammen betrachtet werden, da sie sich weiter auf die Entwicklung des programmierten Unterdruckvorstellsignals beziehen. F i g. 4 zeigt eine Reihe von Kurven des programmierten Unterdruckvorstellsignals als Funktion der Zeit für verschieden großen Motoransaugdruck. Kurve 360 zeigt die Funktion für einen Leitungsunterdruck von 330 mm Quecksilbersäule, Kurve 364 für einen Unterdruck von 254 mm Quecksilbersäule, Kurve 366 für einen Unterdruck von 203 mm Quecksilbersäule und Kurve 368 für einen Unterdruck von 76 mm Quecksilbersäule. Die fünf dargestellten Kurven 360 bis 368 gelten für einen Zustand, in dem die Speicherungsfunktionsschaltung 122 vorwärts von einem anfänglichen Zählerinhalt von Null bis zu ihrem Maximalwert zählt. Somit besitzen die Kurven 360 bis 368 Treppenform. Alle Kurven 360 bis 368 beginnen zu einem Zeitpunkt, der 50 Sekunden nach dem Zeitpunkt liegt, an dem die Speicherungsfunktionsschaltung 122 zu zählen begonnen hat Der Grund dafür liegt darin, daß die Spannung über den Basisemitteranschluß des Transistors 292 in der Modulationsschaltung 126 die PN-Übergangscharakteristik überwinden muß, bevor die Spannung in Leitung 293 ansteigen kann. Somit spiegelt sich, wenn die Basisemitterstrecke des Transistors 292 einmal leitend geworden ist, ein weiteres Anwachsen in dem Zählerinhalt in der Speicherungsfunktionsschaltung 122 direkt in dem Anwachsen des Unterdruckvorstellsignals wieder. Jede Treppenkurve 360 bis 368 enthält eine Anzahl von Stufen, die etwas niedriger als die Zahl 63 ist, die durch die Speicherungsfunktionsschaltung 122 vorgesehen ist Da die Speicherungsfunktionsschaltung 122 vorwärts mit einer konstanten Frequenz zählt, treten die Stufen in den Kurven 360 bis 368 jeweils zum gleichen Zeitpunkt unabhängig von der Größe des

ίο Motorunterdrucks auf. Jedoch hängt die Höhe jeder Stufe von der Größe des Motorunterdrucks ab, wobei die Höhe der Stufe wächst, wenn die Größe des Unterdrucks zunimmt Somit zeigt die Kurve, daß das maximale Unterdruckvorstellsignal zu einem früheren Zeitpunkt erreicht wird, wenn die Größe des Ansaugleitungsunterdrucks über 254 mm Quecksilbersäule ansteigt. Für einen Motorunterdruck von weniger als 254 mm Quecksilbersäule erreicht das Unterdruckvorstellsignal nicht seinen maximal möglichen Wert von 33°, wenn der maximale Zählerinhalt in der Speicherungsfunktionsschaltung 122 erreicht ist Die Kurven 366 und 368 steigen also nicht weiter, wenn der maximale Zählinhalt in der Speicherungsfunktionsschaltung 122 erreicht ist (der maximale Zählinhalt wird nach 300 Sekunden, wie in der Zeichnung gezeigt, erreicht). Die dargestellten Kurven 360 bis 368 gelten unter der Bedingung, daß der Wert des Widerstands 300 sehr groß ist oder der Widerstand vollständig aus der Schaltung weggelassen ist Durch eine Verringerung des Wertes des Widerstands 300 wächst die Spannung in Leitung 293, wenn Transistor 292 nichtleitend ist. Dieses kann dazu verwendet werden, die Anfangsgröße des Unterdruckvorstellsignals höher als 0° einzustellen. Wenn die Speicherungsfunktionsschaltung 122 rückwärts zählt, nimmt ihr Ausgangssignal doppelt so schnell ab, wie es zunimmt, da die Zählrate, mit der die Speicherungsfunktionsschaltung 122 rückwärts zählt, doppelt so groß ist.

F i g. 5 zeigt eine Kurvenschar 370, 372,374 und 376, die die gleiche Information wie in Fig.4 verwenden.

Jedoch zeigen die Kurven 370 bis 376 das Unterdruckvorstellsignal als eine Funktion des Einlaßunterdrucks für einen gegebenen Zählerinhalt in der Speicherfunktionsschaltung 122. Die Kurve 370, die mit voller Speicher bezeichnet ist, zeigt einen Zustand, bei dem der maximale Zählerinhalt in der Speicherungsfunktionsschaltung 122 enthalten ist, die Kurve 372, die mit halbvoll bezeichnet ist, einen Zustand, in dem die Hälfte des Maximalzählerinhaltes in der Speicherungsfunktionsschaltung 122 gespeichert ist, die Kurve 374, die mit

so viertelvoll bezeichnet ist, einen Zustand, in dem ein Viertel des maximalen Zählerinhaltes in der Speicherungsfunktionsschaltung 122 gespeichert ist und Kurve 376, die mit leer bezeichnet ist, einen Zustand, in dem der Zählerinhalt der Speicherungsfunktionsschaltung 122 Null beträgt

Fig.6 erklärt die Theorie beim Betrieb der Modulatorschaltung 126, die oben beschrieben wurde. Für einen Einlaßunterdruck von 0 mm Quecksilbersäule besitzt jeder Impuls der Impulsfolge 148 eine bestimmte Breite W₀; dies wird durch den schraffierten Teil in Fig.6 dargestellt Wenn die Größe des Einlaßunterdrucks zunimmt, wächst die Breite jedes Impulses um einen Betrag Δ W, der direkt proportional zur Größe des Einlaßunterdrucks ist, wie er von der Wandlerschaltung 124 übermittelt wird. Um die wahre Größe des Motorunterdrucks zur Entwicklung des Unterdruckvorstellsignals durch die Modulatorschaltung 126 zu erhalten, muß der schraffierte Abschnitt Wo von der

Breite jedes Impulses abgezogen werden. Wie die Modulatorschaltung 126 dieses Ziel erreicht, wurde oben beschrieben. Die Amplitude stellt den in der Speicherungsfunktionsschaltung 122 enthaltenen Zählerinhalt dar. Somit ist es die Fläche des unschraffierten Abschnitts des Impulses in Fig. 6, die das Produkt der Speicherungsfunktion und der Größe des Einlaßunterdrucks darstellt

Mit dem geschilderten Unterdruckvorstellsignal läßt sich eine Motorbetriebsart erhalten, die von der to Fahrweise, der das Fahrzeug unterliegt, abhängt Zum Beispiel kann das System so gesehen werden, daß es ein Programm für den Stadtverkehr und ein anderes Programm für den Überlandverkehr besitzt, jedes dieser beiden Programme paßt den Motor der gewünschten Betriebsweise für jede Bedingung an. Der Motorkühlmitteltemperaturschalter 120 hindert die Speicherungsfunktionsschaltung 122 an der Speicherung eines Zählerinhaltes, bis der Motor sich aufgewärmt hat; somit kann der Zündzeitpunkt durch den Motoreinlaßunterdruck nicht vorgestellt werden, bis der Motor sich erwärmt hat Ist der Motor aber aufgewärmt, wird die Speicherungsfunktionsschaltung 122 durch den Leerlaufstoppschalter 118 gesteuert Wenn das Fahrzeug unter Bedingungen gefahren wird, die einen häufigen Leerlaufbetrieb (zum Beispiel Stadtverkehr) erfordern, wird der Leerlaufstoppschalter 118 häufig geschlossen. Somit schwankt der Zählerinhalt in der Speicherungsfunktionsschaltung 122 allgemein über einen sehr niedrigen Wertebereich, und deshalb schwankt die Größe des programmierten Unterdruckvorstellsignals über einen ähnlichen niedrigen Größenbereich, selbst wenn die tatsächliche Größe des Motorunterdrucks zuweilen recht hoch wird. Im aligemeinen bleibt dann, wenn das Fahrzeug im Stadtverkehr betrieben wird, die durchschnittliche Zündzeitpunktvorstellung, gemessen am Motoransaugunterdruck, relativ klein. Dies ist wünschenswert, um die Menge der Abgasemission des Fahrzeugs klein zu halten. Die Unterdruckvorstellverhinderungsschaltung 128 löscht jedesmal das programmierte Unterdruckvorsteilsignal, wenn der Motorleerlaufstoppschalter 118 sich geschlossen hat, ausgenommen, wenn die TIC-Funktionsschaltung 130 überbrückt um eine beginnende Motorüberhitzung zu korrigieren.

Wird das Fahrzeug auf einer Schnellstraße gefahren, bleibt der Leerlaufstoppschalter 118 für längere Zeiträume offen, wodurch es möglich wird, daß der maximale Zählerinhalt von der Speicherungsfunktionsschaltung 122 gespeichert wird. Unter dieser Bedingung wird die volle Wirkung des Motorunterdrucksignals erhalten. Dies dient einer besseren Brennstoffausnutzung. Das programmierte Unterdruckvorstellsignal bietet also eine Möglichkeit sowohl die Abgase zu reduzieren als auch den Brennstoff besser auszunutzen.

In dem vorliegenden System wird die regulierte Spannungsquelle vorzugsweise von dem »Ein«-Kontakt des üblichen Zündschlosses gespeist

Der Leerlaufstoppschalter 118 ist vorzugsweise so angeordnet daß er es erfaßt, wenn die Drossel durch den Autofahrer freigegeben wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß, wenn das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt und das Gaspedal oder die Drossel plötzlich logelassen wird, der Leerlaufstoppschalter schon geschlossen wird, bevor der Motor auf Leerlauf-Umdrehung abgefallen ist Wo die Motorleerlaufumdrehungszahl in Übereinstimmung mit der Motortemperatur geregelt wird, zum Beispiel bei üblichen Heiß/Kalt- Leerlaufsteueranordnungen, wird durch die geschilderte Anordnung des Leerlaufstoppschalters erreicht daß die Schalterbetätigung unabhängig von der Motorleerlaufdrehzahl ist Fig.7 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Gleiche Teile in den verschiedenen Ausführungsformen sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Ein Unterschied zwischen den beiden Ausführungen betrifft die beiden Steuerschalter für die Speicherungsfunktionsschaltung (nämlich den Leerlaufstoppschalter 118 und den Kühlmitteltemperaturschalter 120). Statt daß die beiden Schalter parallel zueinander wie in der ersten Ausführung liegen, ist der Leerlaufstoppschalter 118 bei der zweiten Ausführungsform lediglich mit der Unterdruckvorstellverhinderungsschaltung 128 verbunden, und der Kühlmitteltemperaturschalter 120 ist mit dem Impulsgenerator 150 verbunden. Die Einzelheiten der beiden Schalter bleiben jedoch unverändert Aufgrund der Verbindung des Kühlmitteltemperaturschalters 120 mit dem Impulsgenerator 150 kann die Schaltung 150 keine Ausgangsimpulsfolge liefern, bis die Motortemperatur die normale Betriebshöhe erreicht hat Deshalb bleibt der Zählerinhalt in der Speicherungsfunktionsschaltung 122 auf Null, bis der Motor warm geworden ist Dadurch, daß der Leerlaufstoppschalter 118 lediglich mit der Unterdruckvorstellungsverhinderungsschaltung 128 verbunden wird, steuert der Leerlaufstoppschalter selbst nicht direkt die Richtung, in der der Speicherzähler zählt übt jedoch teilweise eine indirekte Steuerung aus.

Ein weiterer Unterschied zwischen den beiden Ausführungen liegt darin, daß die Richtung, in der der Speicherzähler zählt, durch das Ausgangssignal der Modulationsschaltung 126 gesteuert wird.

Wie eine nähere Betrachtung des Aufbaus der Schaltung in F i g. 7 zeigt ist ein Widerstand 400 und eine Zenerdiode 402 in Verbindung mit dem Kühlmitteltemperaturschalter 120 zum Anschluß an den Impulsgenerator 150 vorgesehen. Insbesondere liegen die Zenerdiode 402 und der Kühlmitteltemperaturschalter 120 in Reihe, wie dargestellt, zwischen dem invertierenden Eingang des Komparator 156 und dem Nulleiter. Der Widerstand 400 dient als Einstellwiderstand zur Verbindung des positiven Anschlusses der B+ Versorgung mit dem gemeinsamen Punkt des Schalters 120 und der Diode 402. Solange der Kühlmitteltemperaturschalter 120 geschlossen bleibt kann der Kondensator 158 nicht aufgeladen werden und die Erzeugung der Schwingung 152 auf der Leitung 154 wird verhindert Somit liegt kein Eingangssignal an dem Speicherzähler und der Zählerinhalt bleibt auf Null. Wenn der Schalter 120 öffnet kann sich der Kondensator 158 aufladen, so daß die Schaltung 150 die Ausgangsimpulsfolge 152 liefert Jetzt wird ein Eingangssignal an die Zähler zum Zählen geliefert Im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform kann die Schaltung nach F i g. 7 eine feste Vorstellung (durch Auswahl des Widerstands 300) bewirken, bevor der Motor sich erwärmt hat

Eine zusätzliche Schaltung in der Form eines Komparator 404 und vier Widerstände 406, 408, 410 und 412, die miteinander, wie dargestellt verbunden sind, ist vorgesehen, um die Richtung zu steuern, in der der Speicher zählt Diese Schaltung erhält als Eingangssignal das Ausgangssignal der Modulatorschaltung 126, wie es von dem Ausgang des Komparators 302 abgenommen wird, und das analoge Speicherungsfunktionssignal, wie es von Leitung 293 abgenommen wird.

Die Funktion der Ausführungsform nach F i g. 7 ist die

gleiche wie die Ausführungsform nach Fig.3A und 3B insoweit, als die Größe des programmierten Unterdruckvorstellsignals erst anwachsen kann, wenn der Motor sich auf seine normale Betriebstemperatur erwärmt hat. Die Ausführungsform nach F i g. 7 wird auch insoweit wie die Ausführungsform der F i g. 3A und 3B betrieben, als der Zähler der Speicherungsfunktionsschaltung jedesmal abwärts zählt, wenn der Leerlaufstoppschalter 120 geschlossen ist Das Ausgangssignal des !Comparators 302 nimmt nämlich, wenn der Leerlaufstoppschalter schließt, sofort seinen Mindestwert an. Jedoch läßt die Ausführung nach F i g. 7 den Speicherungsfunktionsschaltungszähler jedesmal ab-

wärts zählen, wenn die Größe des Einlaßunterdi unter einem bestimmten Wert liegt, zum Beispiel ι 203 mm Quecksilbersäule. Da das Ausgangssigna {Comparators 302 repräsentativ für das Produkt Motorunterdruck und Speicherungsfunktion (unte Annahme des Nicht-Leerlaufbetriebs) und das S auf Leitung 293 für die Speicherungsfunktion ist, wc Komparator 404 und die zugehörigen Eingangs«/ stände so betrieben, daß der Komparatorausgang liegt, wenn der Motorunterdruck über dem bestim Wert liegt, und niedrig ist, wenn der Motorunterc unter dem bestimmten Wert liegt

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuerschaltung für Brennkraftmaschinen zur Erzeugung eines betriebsparameterabhängigen Steuersignals, insbesondere für die Zündzeitpunktverstellung, mit einer als Betriebsparameter-Geber dienenden Wandlerschaltung, deren Ausgangssignal dem Momentanwert eines ausgewählten Betriebsparameters der Brennkraftmaschine entspricht, und mit einem Zähler, dem von einem Impulsgenerator erzeugte Impulse zugeführt werden und von dessen Zählerstand das Steuersignal beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (170) ein Vorwärts-Rückwärts-Zähler ist, dessen Zählimpulseingang (180,182) unmittelbar mit dem Ausgang des Impulsgenerators (150) verbunden ist und dessen Zählrichtungseingang (210, 212) ebenso wie der Impulsgenerator (150) von einer Überwachungsschaltung (118, 120) angesteuert wird, die bewirkt, daß die vom Impulsgenerator (150) erzeugten Impulse dem Inhalt des Vorwärts-Rückwärts-Zählers (170) hinzuaddiert werden, wenn die Brennkraftmaschine in einer ersten Betriebsart betrieben wird, und die vom Impulsgenerator (150) erzeugten Impulse vom Inhalt des Vorwärts-Rückwärts-Zählers (170) abgezogen werden, wenn die Brennkraftmaschine in einer zweiten Betriebsart betrieben wird, und daß eine Modulatorschaltung (126) vorgesehen ist, die das Ausgangssignal der Wandlerschaltung (124) abhängig vom Inhalt des Vorwärts-Rückwärts-Zählers (170) moduliert und als Steuersignal an seinem Ausgang abgibt.

2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator (150) unterschiedliche Frequenzen erzeugt, je nachdem, ob der Zähler (170) vorwärts oder rückwärts arbeitet

3. Steuerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Impulsgenerators (150) höher ist, wenn der Zähler (170) rückwärts zählt

4. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsschaltung (118,120) einen Leerlaufstopschalter (118) enthält, dessen Schaltzustand davon abhängt, ob die Brennkraftmaschine im Leerlauf läuft oder nicht.

5. Steuerschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Leerlaufstopschalter (118) das Steuersignal so lange löscht, wie die Brennkraftmaschine im Leerlauf läuft.

6. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltung (130) vorgesehen ist, welche die Modulation des Ausgangssignals durch den Inhalt des Zählers (170) verhindert, wenn die Motortemperatur über einem bestimmten Wert liegt.