DE2645350A1

DE2645350A1 - Verfahren und vorrichtung zur elektronischen zuendsteuerung eines verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE2645350A1
Application number: DE19762645350
Authority: DE
Inventors: Claude Leichle
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 1975-10-09
Filing date: 1976-10-07
Publication date: 1977-04-14
Also published as: GB1548039A; DE2645350C3; DE2645350B2; ES452131A1; IT1071504B; US4127091A

Description

HEG-IE NAiDIONAlE DES USINES EENAULT

8/10 Avenue Emile Zola

BOULOGNE-BILLANCOÜRT, Hauts de Seine, FRANKREICH

Patentanmeldung

Verfahren und Vorrichtung zur elektronischen Zündsteuerung eines Verbrennungsmotors

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur elektronischen Zündsteuerung für Verbrennungsmotoren, insbesondere von Kraftfahrzeugen, sowie auf eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens der im Oberbegriff des Hauptanspruchs beschriebenen Gattung.

Die Zündsteuerung eines Verbrennungsmotors schließt die Möglichkeit ein, Zündimpulse zu erzeugen, die bezüglich des oberen Totpunktes um einen Wert versetzt sind, der auf geeignete Weise festzulegen ist und der unabhängig von der Drehzahl des Motors selbst sein muß.

Es sind schon viele Lösungen vorgeschlagen worden, von denen eine komplizierter ist als die andere, von denen aber keine bisher vollauf befriedigt hat. Einige Lösungen sind zu komplex, andere haben eine zu komplizierte Regelung, die weder eine ausreichende Zuverlässigkeit noch Wiederholbarkeit der Zündsteuerung gewährleisten.

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Aufgabe der Erfindung ist, diese Nachteile zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur elektronischen Steuerung der Zündverstellung gelöst, das darin besteht, für jede Zündphase ein Steuersignal zum Betätigen des Leistungsorgans eines elektronischen Zündsteuerkreises zu liefern, der einen numerischen Rechner zum Ermitteln des Zündverstellwinkels A für jede halbe Drehung der Kurbelwelle, im Pail eines Viertakt-Vierzylindermotors, umfaßt, und zwar in Abhängigkeit von drei Parametern, nämlich dem absoluten Druck P

in der Ansaugleitung, der Motordrehzahl ω und der Temperatur T des Kühlwassers des Motors mittels an geeigneten Stellen im Motor angeordneter Meßwertgeber, und das dadurch gekennzeichnet ist, daß für jede halbe Kurbelwellenumdrehung der numerische Rechner den Winkel Ay wie folgt berechnet:

^AV - ^AM - ^Ao ^{(£O) +} Λ · ^(P - ^Po^} * ^α<^ω> - ^

wobei:

der maximale Zündverstellwinkel ist,

A (tu) eine aus dem Speicher des Rechners in Abhängigkeit von der Motordrehzahl ablesbare Konstante;

C^₁ eine Konstante, die als Wert 3SuIl annimmt, wenn der P in der Ansaugleitung niedriger ist als ein fester Wert P , der vom betreffenden Motortyp abhängt, und den Wert eins, wenn P größer ist als P ;

oc(dO) eine aus dem Speicher des Rechners als Funktion der Motordrehzahl tt> ablesbare Größe;

<£ρ eine Konstante, die als Wert Null annimmt, wenn die

Temperatur des Kühlwassers höher ist als ein vorgegebener Wert T , und den Wert eins, wenn T kleiner ist als ο

T ; und
o*

A+ eine Konstante ist.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt das Auslösen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgehend von einem maximalen Zündverstellwinkel A_M durch Abzählen eines Winkels A_y von einem

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dem Winkel A_M entsprechenden Signal aus.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist außerdem dadurch gekennzeichnet, daß es einen ersten Meßwertgeber "benutzt, der alle äa Grade des Zahnkranzes der Schwungscheibe einen Impuls liefert, und ein zweiter Meßwertgeber einen dem Maximalwert A_M des Zündverstellwinkels entsprechenden Impuls abgibt, wobei der Zündverstellwinkel in der halben Zahngröße des Zahnkranzes entsprechenden Werten, d. h. in da angegeben ist.

Erfindungsgemäß besteht die zum Durchführen des Zündverfahrens vorgesehene Vorrichtung zur elektronischen Zündsteuerung im wesentlichen aus: Meßwertgebern, die in einer festen Winkelposition um ein vom Motor angetriebenes, drehbares Organ angeordnet sind und mit Markierungen auf dem betreffenden Organ zusammenwirken, einem Druckmesser in der Ansaugleitung des Motors, einem Meßfühler für die Temperatur des Kühlwassers des Motors, einem numerischen, Binär-Taktmultiplikatoren benutzenden Rechenwerk, einem Aufwärts-/Abwärtszähler, sowie einem Festwertspeicher, in dem unveränderlich die Koeffizienten A_M - A (Cü) und cc (tu) als Funktion der Drehzahl ω eingespeichert sind, und eine einem Taktgeber zugeordnete Folgesteuereinrichtung.

!fach einem besonderen Merkmal des erfindungs gemäß en Verfahrens ist vorgesehen, daß man die Meßquelle der Zeit t^ zum Abzählen der Anzahl von halben Zähnen des Zahnkranzes des Schwungrads, die den Drehzahlmesser passieren, mit der aufsteigenden Flanke des Geschwindigkeitssignals V synchronisiert. Auf diese Weisewird eine Fehlerquelle ausgeschaltet.

Wenn der Koeffizient ct(Ol) einmal im Festwertspeicher der Vorrichtung eingespeichert ist, so ist sein Vorzeichen festgelegt und kann nicht derart geändert werden, daß es in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit variiert. Bei beäimm-

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ten Motoren ist nun aber eine solche Möglichkeit erforderlich.

Nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsvariante ist daher vorgesehen, daß man dem Festwertspeicher ein Bit bzw. eine Binärmenge beifügt, die dem Vorzeichen der Größe ct(w) entspricht.

Damit enthält der Ausdruck α(CO) eine zusätzliche Binärmenge, die man als "Vorzeichenbit" bezeichnet, und die gleich "eins" ist, wenna(^) positiv ist, und gleich Null, wenn der betreffende Wert negativ ist. Außerdem wird die Vorrichtung durch Hinzufügen eines komplexen Gatters modifiziert, das zwischen den Teiler durch M und den Aufwärts/Abwärts zähler geschaltet ist, wobei diese modifizierte Anordnung eine geeignete Auswertung des die Größe α(α?) darstellenden Ausdrucks gestattet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 eine schematische Darstellung einer elektronischen Zündsteuerungsvorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Pig. 2 eine Darstellung der Signalformen an verschiedenen Punkten der Vorrichtung nach Pig. 1;

Pig. 3 eine Ansicht einer Sicherheitsvorrichtung, die man der Zündsteuerung nach Pig. 1 eingliedern kann;

Pig. 4 eine schematische Darstellung einer ersten Variante der Vorrichtung nach Pig. 1;

Pig. 5 eine Ausführungsform des in der Variante der Pig. 4 eingegliederten, komplexen Gatters;

Pig. 6 eine schematische Darstellung einer zweiten Variante der Vorrichtung nach Pig. 4; und

Pig. 7 eine Darstellung der Signalformen zum Veranschaulichen der Punktionsweise der zweiten Variante.

In den verschiedenen Piguren tragen gleiche Elemente dieselben Bezugsziffern.

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Die folgende Beschreibung betrifft einen Viertakt-Vierzylindermotor. Es bleibt dem Fachmann überlassen, diese Ausführungen einer anderen Motorart anzugleichen; sie sind so allgemein gehalten, daß sie durch die Betrachtung eines speziellen Falles keineswegs eingeschränkt sind.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 liefert ein Druckmesser/wandler 1 bekannter Ausf Uhrungsart an seinen Ausgängen eine der Größe 0 . (P - Po)-proportionale Größe. Der Meßwertgeber ist so angeordnet, daß er den in der Ansaugleitung des Verbrennungsmotors herrschenden Druck erfassen kann. Po ist ein vom Motortyp abhängiger Festwert, und ο eine Konstante, die als Wert KuIl annimmt, wenn der Druck P im Ansaugkrümmer niedriger ist als Po, und Eins, wenn P größer ist als Po. Diese Zahl ö (P- Po) wird auf die entsprechenden Eingänge eines Binär-Taktmultiplikators 3 (binary rate multiplier) gegeben. Dieser Binär-Taktmultiplikator 3 von maximaler Kapazität N.. empfängt an seinem Eingang 4 ein von einer Folgesteuereinrichtung 29 kommendes Signal F1 und liefert an seinem Ausgang ein direkt einem zweiten Binär-Taktmultiplikator 6 maximaler Kapazität N₂ aufgegebenes Signal F2. Der zweite Binär-Taktmultiplikator 6 empfängt außerdem über seine Eingänge 7 eine von einem Festwertspeicher 8 kommende, zum Ausdruck a(<^) proportionale Zahl. Dieser Festwertspeicher 8 speist darüber hinaus die voreinstellbaren Eingänge 35 eines Aufwärts/Abwärts Zählers 9 mit einer zum Ausdruck A», - A (tu) proportionalen Zahl. Die Verbindung zwischen dem Ausgang des zweiten Binär-Taktmultiplikators 6 und dem Aufwärts/Abwärtszähler 9 wird über einen Teiler durch M, 10, hergestellt, der an den Zähleingang 11 des Aufwärts/Abwärts Zählers 9 ein Signal F4 liefert. Der Abzähleingang 12 des Aufwärts/Abwärtszählers 9 empfängt ein von einer Folgesteuerschaltung 29 über ein UND-Gatter 13 geliefertes Signal F5. Das UND-Gatter 13 ist seinerseits über seinen zweiten Eingang an den Ausgang einer Vergleichsschaltung 14 angeschlossen, welche eine an den Klemmen eines von einem Gleichstromgenerator 16 gespeisten thermischen Widerstands 15 entstehende Spannung mit einer

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Bezugsspannung U™ vergleicht. Ein anderer, voreinstellbarer Eingang 36 des Aufwärts/AbwärtsZählers 9 ist mit der Folgest euerschaltung 29 verbunden, von der er ein Signal F9 erhält. Der Aufwärts/Abwärtszähler 9 speist über seine Ausgänge einen Abzähler 17, der Über seinen Takteingang 18 ein Signal V empfängt, dessen Ursprung später noch erläutert wird, und über seinen Ladeeingang 19 ein Signal F6 von der Folgesteuerschaltung 29, welches ebenfalls einem Eingang einer Kippstufe 20 zugeführt wird. Der Ausgang 21 des Abzählers 17 ist an einen zweiten Eingang der Kippstufe 20 angeschlossen, deren Ausgang 22 den Blockiere ingang 37 des Abzählers 17 anstößt. Das am Ausgang 21 des Abzählers 17 erscheinende Signal ist nach Durchgang durch einen Verstärker 23 das am Ausgang S des Rechners

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auftretende Signal. Die adressierbaren Eingänge 24 des Speichers 8 sind an die Ausgänge des Zählers 25 angeschlossen, der an seinem Zähleingang 26 das Signal V nach dessen Durchgang durch ein UND-Gatter 27 erhält, welches seinerseits an seinem zweiten Eingang ein von der Folgesteuerschaltung 29 kommendes Signal F7 empfängt. Der Nullsteileingang 28 des Zählers 25 ist ebenfalls mit der Folgesteuerschaltung 29 verbunden, über die er ein Signal F8 erhält. Die gesamte Vorrichtung wird in ihrer Funktion durch die Signale F1, F5, F6, F7, F8 und F9 gesteuert, die von der Folgesteuerschaltung 29, ausgehend von einem auf ihren Eingang 30 gegebenen Signal S, erzeugt werden, sowie von einem Signal F10, das von einem später noch im einzelnen beschriebenen Taktgeber 31 ausgesandt wird.

Ein gegenüber dem Zahnkranz der Schwungscheibe 33 des Verbrennungsmotors angebrachter Meßwertgeber 32 erzeugt einerseits ein den halben Zähnen des Kranzes entsprechendes Signal V, und andererseits das bereits vorher erwähnte Signal S dank der an der Schwungscheibe 34 angebrachten Markierungskerben. Es wird davon ausgegangen, daß der Meßwertgeber die elektronischen Vorrichtungen zum Umformen der betreffenden Signale enthält.

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Die Vorrichtung funktioniert wie folgt: das auf Grund der Passage einer Kerbe der Schwungscheibe 34 am Meßwertgeber 32 erzeugte Signal S führt durch seine Übertragung an den Eingang 30 der folgesteuerschaltung 29 den Beginn des Abzählens der Zündwinkelverstellung herbei , und zwar so, daß zwischen zwei aufeinanderfolgenden Signalen S die Berechnung des Zündverstellwinkeis und das Abzählen des entsprechenden numerischen Wertes erfolgt. Diese Zeitperiode entspricht also einem kompletten Rechnerzyklus; sie wird hier allein untersucht. Das Signal S wird mittels einer Markierungskerbe an der Schwungscheibe 34 erzeugt, die der Passage des maximalen Verstellpunktes entspricht. Das Zünden des Gemische für den nächstfolgenden Arbeitstakt kann nur nach Passieren dieses Punktes erfolgen.

Imfbigenden wird auf Fig. 2 Bezug genommen, in der die Zeitdiagramme der verschiedenen Signale im Vergleich zu einer vom Taktsignal P10 dargestellten Bezugszeit gegeben sind. Das Signal F8 (Pig. 2a) ist ein Rückstellimpuls, der auf den Zähler 25 von Anfang des Zyklus an gegeben wird. Das Signal P7 (Pig. 2b) veranlaßt das Öffnen des Gatters 27 und gestattet damit den Impulsen des Signals bzw. der Impulsfolge V, den Zähler 25 während einem festen Zeitintervall t₁ weiterzuschalten. Am Ende dieses Zeitintervalls weist der Zähler 25 an den Ausgängen 24 eine der Motordrehzahl ω proportionale Zahl auf, die dem Pestwertspeicher 8 direkt über seine adressierbaren Eingänge zugeführt wird. Damit sind an den Ausgängen 7 und dieses Speichers die den Ausdrücken a(u> ) und A^ - A₀(^ ) entsprechenden Zahlen verfügbar.

Der Druckmesser/wandler 1 weist an seinen Ausgängen 2 eine zu cf (p - Po) proportionale Zahl auf.

Der Aufwärts/Abwärtszähler 9 empfängt an seinem voreinstellbaren Eingang 36 das Signal F9 (Pig. 2c), welches die Zahl für A_M - A (u>) in den Aufwärts/Abwärtszähler 9 gibt.

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Dann wird das Signal P1 (Pig. 2d) dem ersten Binär-Taktmultiplikator 3 zugeführt. Dieses Signal setzt sich zusammen aus N^ . N₂ Impulsen, wobei N₁ und N₂ jeweils die maximalen Kapazitäten der beiden Binär-Taktmultiplikatoren 3 und 6 darstellen.

Das Signal P2 am Ausgang des ersten Binär-Taktmultiplikators 3 umfaßt also α ίτ> -ω \

ο* {r — JrOJ

N₁ . Np . Impulse.

Das Signal P3 am Ausgang des zweiten Binär-Taktmultiplikators 6 umfaßt ^T₁ (P - Po)

N₁ . N₉ . . Impulse.

N N

Schließlich enthält das Signal P4, das vom Teiler durch M, 10, kommt und auf den Zähleingang 11 des Aufwärts/AbwärtsZählers 9 gegeben wird, eine Impulszahl gleich:

6\ (P - Po) cc( O) )

Der Wert von M ist so festgelegt, daß er die Einheiten der beiden Ausdrücke ⁰T. (P - Po), ol(Cü) und A_M - A_Q (^) (Bezugsfaktor) homogen gestaltet.

Die Polgesteuerschaltung 29 erzeugt, nachdem sie mit dem Senden von Impulsen ausgesetzt hat, das Signal P5 (Pig. 2a), das A. Impulse umfaßt. A+ ist eine festgesetzte Konstante, die gestattet, den Einfluß des Kühlwassers des Motors zu berücksichtigen. Je nach Wert des thermischen Widerstands 15, also der Temperatur T, ist ihre Klemmenspannung größer oder kleiner als die Bezugsspannung U^, ein Abbild der Auslösetemperatur To. Angenommen, T sei kleiner als To, dann ist das Signal am Ausgang der Vergleichsschaltung 14 gleich Eins. Es veranlaßt das Öffnen des Gatters 13, d. h. den Durchfluß der Impulse P5 von der Polgesteuerschaltung 29 zum Abzähleingang 12 des Aufwärts/AbwärtsZählers 9.

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Im entgegengesetzten Fall, wenn T größer ist als To, werden die Impulse F5 von dem Gatter 13 blockiert. Damit wird die Funktion ₂ A, realisiert.

Am Ende der Impulsfolge ist die im Aufwärts/Abwärtszähler 9 befindliche Zahl gleich:

A_v = A_M - A₀(OJ) +CT₁(P₁-P₀) . Oc(O)) - J₂L^

wobei die Einheiten homogen sind, was das Verschwinden der Zahl M erklärt. Das gesteckte Ziel ist damit erreicht und das Ergebnis der obigen Rechnung ist am Ausgang des Aufwärts/Abwärtszählers 9 erhältlich.

Das Erscheinen des den Anfang des Abzählvorgangs des Zündverstellwinkels auslösenden Signals S löst ein weiteres Signal F6 aus (Fig. 2g), welches das an den Ausgängen des Zählers 9 verfügbare Ergebnis in den Abzähler 17 lädt und den Ausgang der Kippschaltung 20 in den Zustand Eins versetzt. Jeder Impuls des Signals V, d. h. jeder halbe Zahn des Zahnkranzes der Schwungscheibe 33, schaltet den Abzähler 17 um einen Schritt zurück, der, wenn er bei KuIl angelangt ist, einen Impuls an seinem Ausgang 21 abgibt. Dieser im Verstärker 23 verstärkte Impuls hat den in Fig. 2h dargestellten Verlauf und stößt das an die Ausgangsklemme S angeschlossene Leistungsorgan an und löst damit den Zündfunken aus. Dasselbe Signal am Ausgang 21 stellt die Kippschaltung 20 zurück, die den Abzähler 19 durch ihren Blockiereingang 37 bis zum Erscheinen eines neuen Signals S blockiert.

Die zwischen den Zündsignalen S und S auftretende Anzahl von

SL

Impulsen, die gleich Ay ist, wird vom Abzähler 17 begrenzt. Bei einer Regelstörung befindet sich der Verstellwinkel

zwischen A_M, dem der Zahl 000 im Abzähler 17 entsprechenden Maximalwert der Zündvers teilung, und einem Winkel A_m, der einer maximalen Ladung bis zur Kapazitätsgrenze des Abzählers 17 entspricht. Wird diese maximale Kapazität so gewählt, daß

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der Winkel A_m tatsächlich der minimale, noch zulässige ■Verstellwinkel ist, so kann die Vorrichtung nicht außerhalb des Bereichs des zulässigen Verstellwinkels einen Zündfunken erzeugen, was eine ordnungsgemäße Punktion selbst im Falle einer Panne eines der Rechner-Elemente gewährleistet.

Im folgenden wird die Ausführung der verschiedenen Elemente näher erläutert.

Der Taktgeber 31 ist auf einfache Weise aus Elementarschaltungen oder speziellen Schaltungen aufgebaut. Es handelt sich dabei um einen Oszillator mit fester Frequenz, der Rechteckimpulse liefert.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, erzeugt die Folgesteuerschaltung drei Signaltypen:

- Signale der Art F9 (Fig. 2c); es handelt sich hierbei

um einen Taktimpuls F10, dessen zeitlicher Abstand im Verhältnis zum Signal S fest ist. Ein solcher Impuls kann mittels eines Zählers erzeugt werden, dessen Ausgänge an die Eingänge eines Dekodierers mit mehreren Ausgängen angeschlossen sind, von denen jeder ein Abbild eines Taktimpulses abgibt. Jeder Ausgang des Dekodierers erzeugt nämlich einen Taktimpuls, wenn der Zähler sich in einer bestimmten, von der Rangstufe des Ausgangs des Dekodierers abhängigen Position befindet. Wenn nun also der Nullstell-Eingang des Zählers mit dem Signal S gespeist wird, ist der Platz jedes Signals am Ausgang des Dekodierers genau definiert. Es genügt also, diesen Platz im Zeitdiagramm 2 zu bestimmen und den entsprechenden Ausgang des Dekodierers zu wählen.

- Signale vom Typ F7 (Fig. 2b); sie bestehen aus einem Impuls, der zu einem gegenüber dem Signal V genau festgelegten Zeitpunkt beginnt und eine Zeitdauer t₁ anhält, die X aufeinanderlegenden Taktimpulsen entspricht. Ein solcher Impuls kann einfach durch eine Kippstufe erzeugt werden, an deren

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Eingang man den Anfangsimpuls anlegt, und die durch Anlegen eines entsprechenden Endimpulses wieder rückstellbar ist. Unter diesen Bedingungen erhält man am Ausgang der Kippstufe ein Signal, das genau dem gewünschten Signal entspricht.

- Signale vom Typ 11 (Fig. 2d), die einer Folge von Y Taktimpulsen entsprechen, deren Anfang ebenfalls zu einem gegenüber dem Signal S genau bestimmten Zeitpunkt stattfindet. Eine derartige Impulsfolge kann von einer Kippschaltung erzeugt werden, der ein UND-Gatter folgt, dessen erster Eingang an den Ausgang der Kippschaltung angeschlossen ist und dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des Taktgebers verbunden ist. Die Kippschaltung erzeugt einen Rechteckimpuls, wie z. B. F9, der, wenn man ihn an den zweiten Eingang des UND-Gatters anlegt, dieser gestattet, das Taktsignal F10 passieren zu lassen während der Periode, bei der die Kippschaltung auf Eins steht. Der Ausgang des UND-Gatters erzeugt also das gewünschte Signal.

Um eine Redundanz in der Schaltung der Fig. 2 zu schaffen, die zwischen dem Ausgang 21 des Abzählers 17 und dem Verstärker 23 liegt, und auf diese Weise unabhängig vom Zustand des Rechenwerks die Zündung sicherzustellen, kann man ein System vorsehen, wie es in Fig. 3 dargestellt ist.

Nach Fig. 3 umfaßt diese Vorrichtung einen Abzähler 49, der von seinem Aufbau her einem dem minimalen Zündverstellwinkel entsprechenden Wert angepaßt ist. Der voreinstellbare Eingang 50 des Abzählers 49 ist zum Empfang des Signals S angeschlossen, und sein Takteingang 51 empfängt das Signal V. Sein Ausgang 52 ist, ebenso wie der Ausgang 21 des Abzählers 17, mit dem Verstärker 23 über ein ODER-Gatter 53 verbunden. Eine Kippstufe 54 wird an ihrem Eingang 58 vom Signal S angestoßen und empfängt an ihrem Nullstelleingang 55 entweder das vom Ausgang 21 des Abzählers 17 kommende Signal oder das vom Ausgang 52 des Abzählers 49 über ein UND-Gatter gesendete Signal. Der Ausgang der Kippstufe 54 ist mit dem Blockiereingang 57 des Abzählers 49 verbunden.

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Diese Sicherheitsvorrichtung funktioniert wie folgt: Die gleichzeitig angestoßenen Abzähler 17 und 49 werden auf dieselbe Art und Weise abgezählt. Wenn ein Signal am Ausgang 21 des Abzählers 17 auftaucht, stößt es den Verstärker 23 an und löst den Zündfunken aus. Es stellt die ursprünglich durch das Signal S angestoßene Kippschaltung 54 wieder auf Null zurück. Der Abzähler 49 findet sich dadurch blockiert und bereit, als Antwort auf das nächste Signal hin in Funktion zu treten.

Wenn auf Grund eines Fehlers im Rechenwerk das Signal nicht am Ausgang 21 des Abzählers 17 erscheint, sobald der minimale Verstellwinkel erreicht ist, entsteht am Ausgang 52 des zusätzlichen Abzählers 49 ein Signal und löst über das ODER-Gatter 55 den Zündfunken aus, wodurch die Punktion des Motors sichergestellt ist. Dasselbe Signal stellt die Kippstufe 54 auf Mull zurück und blockiert damit den Abzähler 49 bis zum nächsten Impuls S; im Pail eines Viertakt-Vierzylindermotors wird bei jeder halben Kurbelwellendrehung ein Impuls S geliefert.

Gemäß Pig. 1 wird die Zahl oc(Cü), die proportional zur Drehzahl aJ des Verbrennungsmotors ist und im Pestwertspeicher 8 eingespeichert ist, aber die Eingänge 7 dem Binär-Taktmultiplikator 6 zugeführt; die Anzahl von Impulsen des Signals P3 am Ausgang des Multiplikators 6 ist gleich dem Produkt aus P2, dem Eingangssignal des Multiplikators 6 und aus oc(u> ). Damit kann, unabhängig vom Vorzeichen von α(α>) nur der Absolutwert in Betracht gezogen werden, da ein aus einer negativen Anzahl von Impulsen bestehendes Signal nicht vorstellbar ist. Das Signal P5 wird nach Teilen durch M im Teiler 10 auf den Eingang 11 des Aufwärts/Abwärtszählers 9 gegeben, der dessen Zähleingang darstellt.

Nach der Variante in Pig. 4 wird zwischen den Ausgang P4 des Teilers durch M, 10, und den Zähleingang 11 bzw. Abzähleingang 12 des Aufwärts/Abwärtszählers 9 ein komplexes

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Gatter 40 geschaltet, wie es die Fig. 5 zeigt.

Die im Festwertspeicher 8 eingespeicherte Zahl ( ) besteht also aus zwei -Teilen.: einerseits aus dem Absolutwert, der den Eingängen 7 des Multiplikators 6 zugeführt wird, und andererseits dem über einen Leiter 60 auf den Eingang 45 des zusätzlichen Gatters 40 gegebenen Vorzeichenbit. Dieses Gatter empfängt außerdem über seinen Eingang 46 das Signal F4 und über seinen Eingang 47 das Tom Gatter 13 kommende Signal, das die Temperatur wiedergibt. Die Signale an den beiden Ausgängen 48 und 59 des Gatters 40 werden dem Zähl- bzw. Abzähleingang 11 bzw. 12 des Aufwärts/Abwärts Zählers 9 zugeführt.

Das Gatter 40 ist detailliert in Fig. 5 dargestellt. Daraus ersieht man, daß der Eingang 46 an den Eingang von zwei UND-Gattern 41 und 42 mit jeweils zwei Eingängen angeschlossen ist, welche das auf 45 gegebene Signal oder seinen Kehrwert über eine Inverterschaltung 44 an ihrem zweiten Eingang empfangen. Der Ausgang des Gatters 41 entspricht direkt dem Ausgang 48. Derjenige des Gatters 42 wird, ebenso wie der Eingang 47, an ein UND-Gatter 43 geführt, dessen Ausgang dem Ausgang 59 entspricht.

Die Funktionsweise der Einheit ist wie folgt: Wenn das bei 60 am Ausgang des Festwertspeichers 8 verfügbare Vorzeichenbit α (α)) gleich Eins ist, läßt das Gatter 41 das Signal F4 zum Eingang 11 des Zählers 9 durch, und das vom Gatter 13 kommende Signal wird dem Eingang 12 des Zählers 9 aufgegeben. Diese Funktionsweise ist also ähnlich derjenigen der Vorrichtung nach Fig. 1 bis 3, da das Vorzeichenbit gleich Eins und a(Cü) damit positiv ist.

Im gegenteiligen Fall empfängt der Zähleingang 11 kein Signal, da das Gatter 41 blockiert ist. Dagegen leitet das Gatter 42 das Signal F4 zum ODER-Gatter 43 hin, und der Ausgang 59 erzeugt die Gesamtheit der Signale F4 und der vom

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Gatter 13 kommenden Signale, die "beide dem Ab ζ ahle ingang zugeführt werden. Für das Temperatursignal ist also alles gleich geblieben, jedoch ist F4 an den anderen Eingang des Aufwärts/AbwärtsZählers 9 geführt worden, womit sein Vorzeichen invertiert wurde.

Was die Synchronisierung der Meßzeit t.. für den Geschwindigkeitswert mit der aufsteigenden Front des Geschwindigkeitssignals V betrifft, so muß, wenn die Schaltung einmal realisiert ist, die Anzahl der gezählten Impulse bei gleichbleibendem V immer gleich sein, was ohne Synchronisierung nicht der Fall wäre.

Fig. 6 zeigt ein nicht einschränkendes Ausführungsbeispiel, welches zu diesem Ergebnis führt, und zwar durch Dazwischenschalten zweier identischer Kippschaltungen 61 und 62 vom Typ D. Das vom Meßwertgeber 32 kommende Signal V wird dem Takteingang GK der Kippstufe 61 zugeführt, sowie dem Nullstelleingang B. der Kippstufe 62. Das ebenfalls vom Meßwertgeber 32 kommende Signal S wird dem Eingang D und dem Nullstelleingang R der Kippstufe 61 aufgegeben. Der Ausgang Q der Kippschaltung 61 ist mit dem Takteingang der Kippstufe 62, CK, durch einen Leiter 63 verbunden, während an den Eingang D der Kippstufe 62 eine dem Wert Eins entsprechenden Spannung angelegt wird. Der Ausgang Q der Kippschaltung 62 isb durch einen Leiter 64 mit dem in Fig. 1 dargestellten UND-Gatter 27 verbunden und liefert einen Impuls, der dazu dient, den Zähler 25 der Fig. 1 synchron zu V auf Null zu stellen.

Im folgenden wird auf das Zeitdiagramm der Fig. 7 eingegangen, wobei die Funktionsweise wie folgt ist:

Sobald das Signal S den Wert Eins annimmt, kann die Kippstufe 61 kippen, sofern das Signal V eine aufsteigende Flanke aufweist. Das Signal in der Verbindungsleitung 63 nimmt damit den Wert Eins an, bis zum Abfall des Signals S, was eine

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Rückstellung "bewirkt. Das Signal im Leiter 63 steuert den lakteingang der zweiten Kippstufe 62 an. Diese wird rückgestellt, wenn das Signal V wieder den Wert Null annimmt. Hieraus erklärt sich, die Form des Ausgangssignals im Leiter 64, die der eines Impulses des Signals V entspricht, und zwar dem ersten nach Auslösen des Signals S. Diese Form ist eben diejenige, die eine Synchronisierung der gesamten Steuersignale der elektronischen Zündsteuervorrichtung gestattet, insbesondere des Zeitwerts t. zum Bestimmen der Geschwindigkeit, der damit am Ausgang des Zählers 25 einen Pestwert liefert, sofern der Wert der sie darstellenden Frequenz fest ist.

- Patentansprüche -

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

/ 1J Vorrichtung zur elektronischen Zündsteuerung für Verbrennungsmotoren, insbesondere von Kraftfahrzeugen, die gestattet, zu einem geeigneten Zeitpunkt ein Steuersignal zum Betätigen des Leistungsorgans eines elektronischen Zündsteuerkreises zu liefern, und die besteht aus: Meßwertgebern, die in einer festen Winkelposition um ein vom Motor angetriebenes, drehbares Organ angeordnet sind und mit Markierungen auf dem betreffenden Organ zusammenwirken, einem Druckmesser in der Ansaugleitung des Motors, einem Meßfühler für die Temperatur des Kühlwassers des Motors, einem numerischen Rechner, der einem Pestwertspeicher beigeordnet ist, in welchem unveränderlich die konstanten Rechenkoeffizienten eingespeichert sind, um die Berechnung des Zündverstellwinkels A für jede halbe Drehung der Kurbelwelle, im Falle eines Viertakt-Vierzylindermotors, durchzuführen, und zwar in Abhängigkeit von drei Parametern, nämlich dem absoluten Druck Po in der Ansaugleitung, der Motordrehzahl W und der Temperatur des Kühlwassers des Motors, T, so daß für jede halbe Kurbelwellendrehung der numerische Rechner den folgenden Winkel berechnet:

A_v = A_M - A₀ (ω) + cT (ρ _ P₀) . _a(_W) _ wobei A_M der maximale Zündverstellwinkel ist,

A (OJ) eine aus dem Speicher des Rechners als Punktion der Motordrehzahl ablesbare Konstante;

CT₁ eine Konstante, die als Wert Null annimmt, wenn der Druck P in der Ansaugleitung niedriger ist als ein fester Wert Po, der vom betreffenden Motortyp abhängt, und den Wert Eins, wenn P größer ist als Po;

a(cü) eine aus dem Speicher des Rechners als Punktion der Motordrehzahl _ ablesbare Größe; eine Konstante, die als Wert Hull annimmt, wenn die Temperatur des Kühlwassers höher ist als ein vorgegebener Wert T₀, und den Wert Eins, wenn T kleiner

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ist als T_Q; und

A^ eine Konstante ist,

und die elektronische Schaltungsanordnung außerdem noch einen Taktgeber und eine Polgesteuereinrichtung umfaßt, dadurch gekennzeichnet , daß Die Folgesteuereinrichtung (2S) ein erstes Ausgangssignal (F1) an einen Eingang (4) eines ersten Binär-Taktmultiplikators (3) (binary rate multiplier) abgibt, der über eine Reihe von Eingängen parallel zu einem Druckmess er/wandl er (1) geschaltet ist, und ein Ausgangssignal (P2) des ersten Binär-Taktmultiplikators (3) an den Eingang eines zweiten Binär-Taktmultiplikators (6) geführt ist, der seinerseits über eine Reihe von Eingängen (7) parallel zum Pestwertspeicher (8) geschaltet ist, der wiederum über eine Reihe von Eingängen (24) parallel zu einem Zähler (25) geschaltet ist, welcher mit dem zu dem drehbeweglichen vom Motor angetriebenen Organ (33;34) gehörigen Meßwertgeber (32) verbunden ist, und daß der Pestwertspeicher über eine Reihe von Ausgängen (35) parallel zu einem Aufwärts/Abwärtszähler (9) geschaltet ist, der mit einem ersten Eingang (11) über einen Teiler durch M (10) an den zweiten Binär-Taktmultiplikator (6) angeschlossen ist und mit einem zweiten, voreinstellbaren Eingang (36) an die Polges teuer einrichtung (29), wobei die Rechenergebnisse an den Ausgängen des Aufwärts/Abwärtszählers (9) verfügbar sind, und daß der Pestwertspeicher (8) die konstanten Koeffizienten A_M, A„(ci>) und α (co) der den Zündverstell-

Pi O

winkel Ay ergebenden Gleichung enthält, die im Speicher als Punktion der Motordrehzahl Of eingespeichert sind.

Vorrichtung zur elektronischen Zündsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslösen des Zündfunkens nach Abzählen eines Winkels Ay, ausgehend von einem dem Winkel A« entsprechenden Signal erfolgt, wobei dieser Winkel durch eine mit dem Zahnkranz der Schwungscheibe verknüpften Winkelmeßeinheit bestimmbar ist.

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-1*- 2S4535Q 3

3. Vorrichtung zur elektronischen Zündsteuerung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Meßwertgeber alls da Grade des Zahnkranzes der Schwungscheibe einen Impuls liefert, und ein zweiter Meßwertgeber einen dem Maximalwert A^ des Zündverstellwinkels entsprechenden Impuls abgibt, wobei der Zündverstellwinkel in der halben Zahngröße entsprechenden Einheiten, d. h. in da. angegeben ist.

4. Vorrichtung zur elektronischen Zündsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge des Aufwärts/-Abwärtszählers (9) parallel zu den Eingängen eines ersten Abzählers (17) geschaltet sind, der seinerseits über einen ersten, anderen Eingang (18) mit dem Meßwertgeber (32) für die Winkelposition, und über einen zweiten, anderen Eingang (37) mit einer ersten Kippschaltung (20) verbunden ist, die, ebenso wie der Abzähler (17), über einen dritten, anderen Eingang (19) und dessen Ausgang (21) an den Ausgang des Rechners (S ) über einen zum Ansteuern des eigentlichen

CL

Zündfunkengenerators dienenden Verstärker (23) angeschlossen ist.

5. Vorrichtung zur elektronischen Zündsteuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufwärts/Abwärtszähler (9) und der dem Festwertspeicher (8) beigeordnete Zähler (25) jeweils mit dem Temperaturfühler (15) und dem Meßwertgeber (32) für die Winkelposition über UliD-Gatter (13;27) verbunden sind, die über einen zweiten Eingang (P5; I¹JB) an die Polgesteuereinrichtung (29) gelegt sind, welche ihrerseits über einen ersten Eingang (ΙΊ0) mit dem Taktgeber (31) und über einen zweiten Eingang (30) mit dem dem drehbeweglichen, vom Motor angetriebenen Organ (34) zugehörigen Meßwertgeber (32) in Verbindung steht.

6. Vorrichtung aar elektronischen Zündsteuerung nach einem der Ansprüche 1, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen über einen ersten Eingang (51) parallel zum betreffen-

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-ty- 264b3bU

den ersten Eingang (18) des Abzählers (17) geschalteten, zweiten Abzähler (49) umfaßt, dessen zweiter Eingang (57) mit dem Ausgang einer zweiten Kippschaltung (54) verbunden ist und dessen dritter Eingang (50) parallel zu der zweiten Kippschaltung (54,58) sowie parallel zu dem zweiten Eingang der Polgesteuereinrichtung (29,30) geschaltet ist, die mit dem zum drehbeweglichen, vom Motor angetriebenen Organ gehörigen Meßwertgeber (32) verbunden ist, und der zweite Abzähler (49) einerseits an einen ersten Eingang eines ersten ODER-Gatters (53) angeschlossen ist, das zwischen den Ausgang (21) des ersten Abzählers (17) und den Verstärker (23) geschaltet ist, sowie außerdem an einen ersten Eingang eines zweiten ODER-Gatters (56), dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang (21) des ersten Abzählers (17), und dessen Ausgang mit einem zweiten Eingang (55) der zweiten Kippschaltung (54) verbunden ist.

7. Verfahren zum Berechnen des Zündverstellwinkels für Verbrennungsmotoren, insbesondere für Kraftfahrzeugmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß man die Meßquelle der Zeit t.. für die Motordrehzahl mit der aufsteigenden Planke des Signals für die Geschwindigkeit V synchronisiert.

8. Vorrichtung zur elektronischen Zündsteuerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Meßwertgeber (32) für die Winkelposition (32) und dem UHD-Gatter (27), welches den Takteingang (26) des Zählers (25) steuert, zwei Kippschaltungen (61,62) vom Typ D geschaltet sind, wobei das vom Meßwertgeber (32) kommende Signal V dem Takteingang (CK) der ersten Kippschaltung (61) zugeführt wird, und das vom Meßwertgeber (32) ebenfalls abgegebene Signal S dem Eingang D und dem Nullstelleingang R der ersten Kippschaltung (61) zugeführt wird, und der Ausgang Q der ersten Kippschaltung (61) mit dem Takteingang (CK) der zweiten Kippschaltung (62) über (63) verbunden ist.

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-a*- 264S35Q S

9. Vorrichtung zur elektronischen Zündsteuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgang (ί"4) des Teilers durch M (10) und die Eingänge des Aufwärts/Abwärtszählers (9) ein komplexes Gatter (40) geschaltet ist, das über einen ersten Eingang (46) an den Teiler durch M (10) und über einen zweiten Eingang (45) an den Pestwertspeicher (8) angeschlossen ist, über den es das Vorzeichen der Größe cc(<Jü) erhält, und über einen dritten Eingang (47) an den Temperaturfühler (15).

10. Vorrichtung zur elektronischen Zündsteuerung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das komplexe Gatter (40) zwei UND-Gatter (41,42) sowie ein ODER-Gatter (43) umfaßt, wobei die beiden UND-Gatter über einen ihrer Eingänge (46) mit dem Ausgang (P4) des Teilers durch M (10) verbunden sind, und über ihren zweiten Eingang (45) mit dem Ausgang (60) des Festwertspeichers (8), und eines dieser UND-Gatter (42) die letztere Verbindung über eine Inverterschaltung (44) herstellt, und daß der Ausgang (48) des ersten UND-Gatters (41) an den Zähleingang (11) des Aufwärts/Abwärtszählers (9) angeschlossen ist, während der Ausgang (59) des zweiten UND-Gatters (42) mit dem Abzähleingang (12) des Aufwärts/Abwärtszählers (9) über ein UND-Gatter (43) verbunden ist, dessen zweiter Eingang (47) an den Temperaturmeßfühler (15) angeschlossen ist.

Dei; Patentanwalt

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