DE2645350C3

DE2645350C3 - Elektronische Vorrichtung zur Zündsteuerung für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2645350C3
Application number: DE2645350A
Authority: DE
Inventors: Claude Boulogne-Billancourt Hauts-De-Seine Leichle (Frankreich)
Original assignee: Regie Nationale des Usines Renault
Current assignee: Regie Nationale des Usines Renault
Priority date: 1975-10-09
Filing date: 1976-10-07
Publication date: 1981-02-19
Also published as: DE2645350B2; GB1548039A; DE2645350A1; US4127091A; ES452131A1; IT1071504B

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Vorrichtung zur Zündsteuerung für Brennkraftmaschinen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche elektronische Zündsteuervorrichtung is. bekannt (US-PS 37 49 073). T>oei werden zwei Parameter für die Zundsteuerung ve-wendet nämlich die Drehzahl der Brennkraftmaschine und der Unterdruck der Brennkraftmaschine, und im wesentlichen in voneinander unabhängigen Schaltungen erfaßt und verarbeitet Weiter wird zur Vermeidung einer Überlastung der Brennkraftmaschine auch die Kühlwassertemperatur erfaßt jedoch nicht zur Berechnung des Zündzeitpunkts herangezogen. Ein Drehzahlfühler enthält einen Dekodierer und einen Dezugsimpulsgenerator. Der Dekodierer wirkt auf den Drehzahlzähler ein. dessen Adressenzähler ausgangsseitig mit einem durch einen Festwertspeicher gebildeten Funktionsgenerator verbunden ist der abhängig von einer Übergangsfunktion programmiert ist, die die Beziehung zwischen der Zündvoreilung und der Maschinendrehzahl wiedergibt Der Ausgang des Funktionsgenerators kann mit einem Speicher über ein Register verbunden sein, mittels dem gegebenenfalls ein Voreilsignal zur durct· eine besondere Schaltung bestimmten Zündung eingeführt werden kann. Dieser Schaltung ist ein Prioritätsgenerator zugeordnet, der eine Prioritätsschaltung zugeordnet ist die einen Drehzahlwandler, einen Lufttemperaturwandler und einen Wassertemperaturwandler enthält. Eine Information bezüglich Druckänderungen wird mittels zweier Unterdruckfühler zugeführt, deren einer den Druck im Ansaugstutzen und deren anderer einen Ausgangsdruck erfaßt. Jedem Unterdruckfühler ist eine identische Schaltung zugeordnet, die jeweils einen Analog/Digital-Umsetzer. einen Funktionsgenerator, einen Zähler und ein Gatter aufweisen, wobei die jeweiligen Gatter ausgangsseitig mit einem weiteren Gatter verbunden sird, das ausgangsseitig mit dem Speicher verbunden ist. Der Speicher kann durch einen Aufwärts/Abwärts-Zähler gebildet sein. Die Funktionsgeneratoren sine! durch Festwertspeicher gebildet, die nach einer bestimmten Übergangsfunktion programmiert sind. Eine Sicherheitseinrichtung der bekannten Vorrichtung erfaßt mittels eines Dekodierers, ob d.e Zündvoreilung nicht zu groß oder zu klein ist und wirkt gegebenenfalls direkt auf den Verteiler ein, Somit kann nicht stets sichergestellt werden, daß ein Zündfunke erzeugt wird.

Weiter ist schon eine elektronische Zündsteuervorrichtung vorgeschlagen worden (älteres Patent 26 14 858), die aufweist ein sich mit der Brennkraftmaschine drehendes Drehorgan, das mit zumindest zwei Markierungen versehen ist, deren jeweilige Lagen dem

maximalen Voreilwinkel bzw. dem minimalen Voreilwinkel entsprechen, und die zumindest eine Zone auf dem Drehorgan definieren, einen die Durchtrittsaugenblicke der Markierung erfassenden Fühler und mindestens einen Aufwärts/Abwärts-Zähler von Impulsen. Das Drehorgan weist weiter eine dritte Markierung so auf, daß zwei aufeinander folgende Zonen definiert sind, die von dem Fühler ausgewertet werden, wobei ein erster Aufwärts/Abwärts-Zähler die Impulse eines ersten Taktsystems während des Überstreichens der ersten Zone aufwärts zählt und während des Überstreiches der zweiten Zone die Impulse eines zweiten Taktsystems abwärts zählt. Die Frequenz der Impulse des zweiten Taktsystems ist gemäß einem Soll-Zündvoreilverhältnis programmierbar, wobei die Nullrückstellung dieses Aufwärts/Abwärts-Zählers zum Auslösen des Zündfunkens verwendet wird. Das zweite Taktsystem enthält einen Zähler mit Vorwahl, der einen programmierbaren Teiler bildet, wobei der Vorwahl-Eingang mit dem Ausgang eines zweiten Aufwärts/Ab- 2η wärts-Zählers verbunden ist, der Vorgabeeingänge besitzt, die mit einem Teil der Ausgänge eines Festwertspeichers verbunden sind, der Teil eines Voreilwinkel-Rechners ist. Der Voreilwinkel λ wird abhängig von vom Festwertspeicher abgenommenen 2i Werten a (ω) und b(m), die von der Brennkraftmaschinendrehzahl ^abhängen, dem Druck Pirn Ansaugstutzen und einem vorgegebenen Festwert Po berechnet gemäß:

A = a(<ü)+b((o)x\P-P_a\.

Die Aufwärtszähleingänge und die Abwärtszähleingänge des zweiten Aufwärts/Abwärts-Zählers sind mit einem diskreten Binärmultiplizierer bzw. einem Temperaturfühler verbunden, wobei der Binärmultiplizierer 3i die die Größe b(m) empfängt und auch mit einem Druck-Frequenz-Wandler über einen anderen Eingang verbunden ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine elektronische Zündsteuervorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei einfachem Aufbau eine Berücksichtigung weiterer Parameter zur Bestimmung des

Züliuvcl Mcüwiiikcis inugiiiM lai.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung wird durch die Merkmale der Unteransprüche weitergebildet.

Bei der Erfindung wird also zusätzlich zum Druck in der Ansaugleitung und der Brennkraftmaschinendrehzahl für die Berechnung des Zündverstellwinkels auch die Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine verwendet, wobei außerdem zwei reihengeschaltete Binärtaktmultiplizierer verwendet werden, die eine Multiplikation zweier Impulsfolgen durchführen. Dadurch können Bauelemente vergleichsweise einfachen Aufbaus verwendet werden. Darüber hinaus kann durch die Erfindung bei einer Störung oder einem Ausfall der Vorrichtung das Erzeugen eines Zündfunkens sichergestellt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer elektronischen Zündsteuerungsvorrichtung;

Fig.2 eine Darstellung der Signalformen an verschiedenen Punkten der Vorrichtung nach F i g. 1:

F i g. 3 eine Ansicht einer Sicherheitsvorrichtung, die man der Zündsteuerung nach Fi g. 1 eingliedern kann;

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

F i g. 5 eine Ausführungsform des in der Variante der F i g. 4 eingegliederten, komplexen Gatters;

F i g. 6 eine schematische Darstellung einer zweiten Variante der Vorrichtung nach F i g. 4; und

F i g. 7 eine Darstellung der Signalformen zum Veranschaulichen der Funktionsweise der zweiten Variante.

In den verschiedenen Figuren tragen gleiche Elemente dieselben Bezugsziffern.

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 F i g. I liefert ein Druckmesser/wandler 1 an seinen Ausgängen 2 eine der Größe <5i (P- P₀) proportionale GröUe. 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 6\ eine Konstante, die als Wert Null annimmt, wenn der Druck Pim Ansaugkrümmer niedriger ist als Po, und Eins, wenn P größer ist als Po. Diese Zahl όι (P- P₀) wird auf die entsprechenden Eingänge eines Binär-Taktmultiplizierers 3 gegeben. Dieser Biridr-Taktmultiplizierer 3 von maximaler Kapazität N\ empfängt an seinem Eingang 4 ein von einer Folgesteuereinrichtung 29 kommendes Signal Fl und liefert an seinem Ausgang ein direkt einem zweiten Binär-Taktmultiplizierer 6 maximaler Kapazität N; aufgegebenes Signal F2. Der zweite Binär-Taktmultiplizierer 6 empfängt außerdem über seine Eingänge 7 eine von einem Festwertspeicher 8 kommende, zum Ausdruck λ (ω) proportionale Zahl. Dieser Festwertspeicher 8 speist darüber hinaus die voreinstellbarer Eingänge 35 eines Aufwärts/Abwärtszählers 9 mit einei zum Ausdruck Am-Ao(O)) proportionalen Zahl. Die Verbindung zwischen dem Ausgang des zweiter Binär-Taktmultiplizierers 6 und dem Aufwärts/Ab .^»...-sui.. α -vjpj «{j-- ci"er Teuer d'T^h M ⁱⁿ hergestellt, der an den Zähleingang 11 des Aufwärts/ Abwärtszählers 9 ein Signal F4 liefert. Der Abzählein gang 12 des Aufwärts/Abwärtszählers 9 empfängt eir von einer Folgesteuerschaltung 29 über ein UND-Gatter 13 geliefertes Signal F5. Das UND-Gatter 13 isi seinerseits über seinen zweiten Eingang an den Ausgang einer Vergleichsschaltung 14 angeschlossen, welch« eine an den Klemmen eines von einem Gleichstrom generator 16 gespeisten thermischen Widerstands ii entstehende Spannung mit einer Bezugsspannung U vergleicht Ein anderer, voreinstellbarer Eingang 36 de: Aufwärts/Abwärtszählers 9 ist mit der Folgesteuer· schaltung 29 verbunden, von der er ein Signal F9 erhält Der Aufwärts/Abwärtszähler 9 speist über seins Ausgänge einen Abzähler 17, der über seinen Taktein gang 18 ein Signal Vempfängt dessen Ursprung spatel noch erläutert wird, und über seinen Ladeeingang 19 eii Signal F6 von der Folgesteuerschaltung 29, welche ebenfalls einem Eingang einer Kippstufe 20 zugeführ wird. Der Ausgang 21 des Abzählers 17 ist an einei zweiten Eingang der Kippstufe 20 angeschlossen, derei Ausgang 22 den Blockiereingang 37 des Abzählers i: anstößt Das am Ausgang 21 des Abzählers 11 erscheinende Signal ist nach Durchgang durch einei Verstärker 23 das am Ausgang S₂ des Rechner

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 Foigesteuerschaltung 29 kommendes Signal F7 empfängt. Der Nullstelleingang 28 des Zählers 25 ist ebenfalls mit der Foigesteuerschaltung 29 verbunden, über die er ein Signal F8 erhält. Die gesamte Vorrichtung wird in ihrer Funktion durch die Signale Fi, F5, F6, FT, FS und F9 gesteuert, die von der Folgesteuerschaltung 29, ausgehend von einem auf ihren Eingang 30 gegebenen Signal 5, erzeugt werden, sowie von einem Signal FIO, 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

IlVl I\J Vd f IK11 Cl I Ψ UIIU Cl 11 Kl Vl Wl dVIU UQ^

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.

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 Foigesteuerschaltung 29 den Beginn des Abzählens der Zündwinkelver- stellung herbei, und zwar so, daß zwischen zwei aufeinanderfolgenden Signalen S die Berechnung des Zündverstellwinkels und das Abzählen des entsprechenden numerischen Wertes erfolgt. Diese Zeitperiode entspricht also einem kompletten Rechnerzyklus; sie r, 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 Gemischs für den nächstfolgenden Arbeitstakt kann nur nach Passieren dieses Punktes erfolgen.

Im folgenden wird auf Fig.2 Bezug genommen, in der die Zeitdiagramme der verschiedenen Signale im Vergleich zu einer vom Taktsignal FlO dargestellten Bezugszeit gegeben sind. Das Signal F8 (F i g. 2a) ist ein Rückstellimpuls, der auf den Zähler 25 von Anfang des Zyklus an gegeben wird. Das Signal F7 (Fig.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 r, weiterzuschalten. Am Ende dieses Zeitintervalls weist der Zähler 25 an den Ausgängen 24 eine der Motordrehzahl ω proportionale Zahl auf, die dem Festwertspeicher 8 direkt über seine adressierbaren Eingänge zugeführt wird. Damit sind an den Ausgängen 7 und 35 dieses Speichers die den Ausdrucken α /O)J und Au— Αφα)entsprechenden Zahlen verfügbar.

Der Druckmesser/wandler 1 weist an seinen Ausgängen 2 eine zu δι (P- Pi) proportionale Zahl auf.

Der Aufwärts/Abwärtszähler 9 empfängt an seinem voreinstellbaren Eingang 36 das Signal F9 (Fig.2c), welches die Zahl für Am—Ao (ω) in den Aufwärts/Abwärtszähler 9 gibt

Dann wird das Signal Fl (Fig.2d) dem ersten Binär-Taktmultiplizierer 3 zugeführt Dieses Signal setzt sich zusammen aus /Vi · N? Impulsen, wobei Ni und Afc jeweils die maximalen Kapazitäten der beiden Binär-Taktmultiplizierer 3 und 6 darstellen.

Das Signal F2 am Ausgang des ersten Binär-Taktmultiplizierers 3 umfaßt also

N₁-N₂. Üll^JoL ^lmP^u!sc·

in

15 Das Signal F3 am Ausgang des zweiten Binär-Taktmultiplizierers 6 umfaßt

/V₂

Schließlich enthält das Signal F4, das vom Teiler durch M, 10, kommt und auf den Zähleingang 11 des Aufwärts/Abwärtszählers 9 gegeben wird, eine Impulszahl gleich:

Der Wert von Mist so festgelegt, daß er die Einheiten der beiden Ausdrücke δ\ (P- Po), α. (ω) und Am-Ao(O)) (Bezugsfaktor) homogen gestaltet.

Die Foigesteuerschaltung 29 erzeugt, nachdem sie mit dem Senden von Impulsen ausgesetzt hat, das Signal F5 (F i g. 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 Ut, ein Abbild der Auslösetemperatur To. Angenommen, Tsei 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 F5 von der Foigesteuerschaltung 29 zum Abzähleingang 12 des Aufwärts/Abwärtszählers 9.

Im entgegengesetzten Fall, wenn Tgrößer ist als To. werden die Impulse F5 von dem Gatter 13 blockiert. Damit wird die Funktion 62A₁ realisiert.

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

Av=Am-Α<,(ω)+δ\(Ρ-P_n) ■ Λ(ω)-ό₂Α,

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 Null angelangt ist, einen Impuls an seinem Ausgang 21 abgibt Diese im Verstärker 23 verstärkte Impuls hat den in Fig.2h dargestellten Verlauf und stößt das an die Ausgangsklemme S₃ 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 Sblockiert

Die zwischen den Zündsignalen Sund S₁ auftretende Anzahl von Impulsen, die gleich Av ist, wird vom Abzähler 17 begrenzt Bei einer Regelstörung befindet sich der Verstellwinkel zwischen Am, dem der Zahl 000

im Abzähler 17 entsprechenden Maxiamiwert der Zündverstellung, und einem Winkel A_m der einer maximalen Ladung bis zur Kapazitätsgrenze des Abzählers 17 entspricht. Wird diese maximale Kapazität so gewählt, daß der Winkel A_m tatsächlich der minimale, ί noch zulässige Verstellwinkel ist, so kann die Vorrichtung nicht außerhalb des Bereichs des zulässigen VerstellwinkJs einen Zündfunken erzeugen, was eine ordnungsgemäße Funktion 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 Folgesteuerichaltung drei Signaltypen:

— Signale der Art F9 (F i g. 2c); es handeil sich hierbei um einen Taktimpuls FlO, 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 ^J0 Signal 5 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. ^Sl

— 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 fi anhält, die X aufeinanderfolgenden Taktimpulsen entspricht. Ein solcher Impuls kann einfach durch eine Kippstufe erzeugt werden, an Fir

Anfo

nlpcrt iinH

die durch Anlegen eines entsprechenden Endimpulses wieder rückstellbar ist. Unter diesen Bedingungen erhält man am Ausgang der Kippstufe ein ^4> Signal, das genau dem gewünschten Signal entspricht.

— Signale vom Typ F1 (F i g. 2d). die einer Folge von Y Taktimpulsen entsprechen, deren Anfang ebenfalls zu einem gegenüber dem Signal Sgenau 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 FlO passieren zu lassen während der Periode, bei ^M der die Kippschaltung auf Eins steht. Der Ausgang des UND-Gatters erzeugt also das gewünschte Signal.

Um eine Redundanz in der Schaltung der F i g. 1 zu ».5 schaffen, die zwischen dem Ausgang 21 des Abzählers 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 1 i g. 3 dargestellt ist.

Nach F i g. 3 umfaßt diese Vorrichtung einen Abzähler 49, der von seinem Aufbau her einem dem minimalen Zündverstellwinkel entsprechenden Wert angepaßt ist. Der voreinstellbare Eingang 30 des Abzählers 49 ist zum Empfang des Signals 5 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 5 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 56 gesendete Signal. Der Ausgang der Kippstufe 54 ist mit dem Blockiereingang 57 des Abzählers 49 verbunden.

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 53 den Zündfunken aus, wodurch die Funktion des Motors sichergestellt ist. Dasselbe Signal stellt die Kippstufe 54 auf Null zurück und blockiert damit den Abzähler 49 bis zum nächsten Impuls S; im Fall eines Viertakt-Vierzylindermotors wird bei jeder halben Kurbelwellendrehung ein Impuls Sgeliefert.

Gemäß F i g. 1 wird die Zahl ci(u>). die Proportional zur Drehzahl ω des Verbrennungsmotors ist und im Festwertspeicher 8 eingespeichert ist, über die Eingänge 7 dem Binär-Taktmultiplizierer 6 zugeführt; die Anzahl von Impulsen des Signals F3 am Ausgang des iviuilipiizierers β ist gleich dem Frixiuki aus F2, ucin Eingangssignal des Multiplizierers 6 und aus χ(ω). Damit kann, unabhängig vom Vorzeichen von α.(ω) nur der Absolutwert in Betracht gezogen werden, da ein aus einer negativen Anzahl von Impulsen bestehendes Signal nicht vorstellbar ist. Das Signal F3 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 Fig.4 wird zwischen den Ausgang F4 des Teilers durch M, 10, und den Zähleingang 11 bzw. Abzähleingang 12 des Aufwärts/ Abwärtszählers 9 ein komplexes Gatter 40 geschaltet, wie es die F i g. 5 zeigt.

Die im Festwertspeicher 8 eingespeicherte Zahl <χ(ω) besteht also aus zwei Teilen: einerseits aus dem Absolutwert, der den Eingängen 7 des Multiplizierers 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 vom 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/Abwärtszählers 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 ot(u>) gleich Eins ist, läßt das Gatter 41 das Signal FA zum Eingang U des Zählers 9 durch, und aas vom Gatter 13 kommende Signal wird dem Eingang 12 des Zählers 9 aufgegeben. Diese Funktionsweise ist also ähnlich derjenigen der Vorrichtung nach F i g. I bis 3, da das Vorzeichenbit gleich Eins und o/cojdamit positiv ist.

Im gegenteiligen Fall empfängt der Zähleingang Il kein Signa', da das Gatter 41 blockiert ist. Dagegen leitet das Gatter 42 das Signal FA zum ODER-Gatter 43 hin, und der Ausgang 59 erzeugt die Gesamtheit der Signale FA und der vom Gatter 13 kommenden Signale, die beide dem Abzähleingang 12 zugeführt werden. Für das Temperatursignal ist also alles gleich geblieben, jedoch ist FA an den anderen Eingang des Aufwärts/ Abwärtszählers 9 geführt worden, womit sein Vorzeichen invertiert wurde.

Was die Synchronisierung üer Meßzeit u für den Geschwindigkeitswert mit der auisteigenden 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 CK der Kippstufe 61 zugeführt, sowie dem NuHstelleingang R der Kippstufe 62. Das ebenfalls vom Meßwertgeber 32 kommende Signal λ' wird dem Eingang Dund dem NuHstelleingang Rder Kippstufe 61 aufgegeben. Der Ausgang Q der Kippschaltung 61 ist mit dem Takteingang der Kippstufe 62, CK, durch einei Leiter 63 verbunden, während an den Eingang D der Kippstufe 62 eine dem Wert Eins entsprechende Spannung angelegt wird. Der Ausgang Qder Kippschaltung 62 ist 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 Vauf Null zu stellen.

Im folgenden wird auf das Zeitdiagramm der F i g. 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 Rückstellung bewirkt. Das Signal im Leiter 63 steuert uen Takteingang 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 5. 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 Festwert liefert, sofern der Wert der sie darstellenden Frequenz fest ist.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronische Vorrichtung zur Zündsteuerung für Brennkraftmaschinen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, durch welche nach Berechnung des Zündverstellwinkels ein die Zündung auslösendes Steuersignal abgegeben wird, mit einem mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine umlaufenden Drehelement, das mit einer Vielzahl von in gleichmäßigem Abstand über den Umfang angeordneten Markierungen versehen ist, die beim Lauf des Drehelements von einem fest angeordneten ersten Meßwertgeber abgetastet werden, mit einem in Abhängigkeit von der Drehung der Kurbelwelle betätigten, Bezugsimpulse erzeugenden zweiten Meßwertgeber, mit einem Drehzahlzähler, der für eine bestimmte, von einer Folgesteuerung vorgegebene und mit einem ersten Bezugsimpuls beginnende Zeitdauer mit von den Markierungen ausgelösten Impulsen aufwärts gezählt wird und dessen Zähler-Stand einem Festwertspeicher zugeführt wird, mit einem Aufwärts/Abwarts-Zähler, der bei Zählende des Drehzahlzählers über seine mit Ausgängen des Festwertspeichers verbundenen Setzeingänge durch ein Signal der Folgesteuerung auf einen Wert gesetzt wird, welcher eine bestimmte, im Festwertspeicher gespeicherte Funktion des Endzählerstands des Drehzahlzählers ist, der anschließend mittels von einem Taktgeber erzeugter und in einer mit einem Druckgeber verbundenen Recheneinrichtung in Abhängigkeit von Absolutdruck in der Ansaugleitung gebrachter Ii ipulsc <n einer der beiden Zählrichtungen gezähl" wird und danach mittels von dem Taktgeber erzeugter um' .n Abhängigkeit von )s einem weiteren Betriebsparameter der Brennkraftmaschine gebrachter Impulse abwärts gezählt wird, wobei der Zählerstand dieses Zählers nach Beendigung des Zählvorgangs dem gewünschten Zündverstellwinkel entspricht, und mit einem Abwärtszähler, der bei Zählende des Aufwäm/Abwärts-Zählers durch einen zweiten Bezugsimpuls über seine mit den Ausgängen dieses Zählers verbundene Setztengänge auf den Zählerstand des Aufwärts/Abwärts Zählers gesetzt wird und der anschließend mit den 4-, von den Markierungen ausgelösten impulsen bis Null abwärts gezähl' wird, wobei bei Erreichen des Zählerstands »Null« das die Zündung auslösende Steuersignal abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündverstellwinkel (A \) -,o für. bei einer Viertakt-Vierzylinder-Brennkraftmaschine, jede halbe Kurbelwellendrehung abhängig von nicht nur dem Absolutdruck (Pn) in der Ansaugleitung und der Brennkraftmaschinendrehzahl (ω), sondern auch der Kühlwanertemperatur -,-, (T) der Brennkraftmaschine als dem weiteren Betriebsparameter berechnet wird gemäß der Gleichung

(P-P_n)

)-t>iA_t,

W)

Am = maximaler Zündverstellwinkel, Α, (ω) - eine aus dem Festwertspeicher (8) abhängig von der Brennkraftmaschinendrehzahl auslesbare Konstante,

Λ, = eine Konstante mit dem Wert »0«, wenn der Druck (P) in der Ansaugleitung niedriger ist als ein vom Typ der Brennkraftmaschine abhängiger Festwert (Pb), und mit dem Wert »1«, wenn (P) größer ist als (Pb),

χ (ω) = eine aus dem Festwertspeicher (8) abhängig von der Brennkraftmaschinendrehzahl (ω)auslesbare Größe,

O₂ = eine Konstante, die den Wert »0« annimmt, wenn die Kühlwassertemperatur (T) höher ist als ein vorgegebener Wert (71), und den Wert »1« annimmt, wenn (T) kleiner ist als (T₀), und

A, = eine Konstante,

daß die Recheneinrichtung aus einem ersten Binärtaktmultiplizierer (3) besteht, dessen Eingänge (4,5) die vom Taktgeber (31) erzeugten Impulse (Fi) und in digitaler Form die vom Druckgeber (1) erzeugte Größe δ\ (P- P₀) für den Absolutdruck in der Ansaugleitung zugeführt werden und der an seinem Ausgang eine der Größe Oi (P- Po) entsprechende Anzahl von Impulsen (Fl) abgibt, und aus einem zweiten Binärtaktmultiplizierer (6), dessen Eingängen die vom Ausgang des ersten Binärtaktmultiplizierers (3) abgegebenen Impulse (F2) und in digitaler Form die von Ausgängen des Festwertspeichers (8) abgegebene, von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängige Größe α (ω) zugeführt werden und der an seinem Ausgang eine dem Produkt der Größen όι (P- Po) und α (ω) entsprechende Anzahl an Impulsen (F3) abgibt, welche über einen Frequenzteiler (10) als Zählimpulse (F4) dem Aufwärts/Abwärts-Zähler (9) zum Zählen in einer der beiden Zählrichtungen zugeführt werden, daß der Wert, auf den der Aufwärts/Abwärts-Zähler (9) bei Zählende des Drehzahlzählers (25) gesetzt wird, die Größe Au- A<, (ω) ist, daß die Anzahl der den Aufwärts/Abwärts-Zähler (9) in Abhängigkeit von der von einem Temperaturfühler (15) ermittelten Kühlwassertemperatur (T/ a!s dem weiteren Betriebsparameter abwärts zählenden Impulse der Größe O₂ A, entspricht, und daß in dem Festwertspeicher (9) unveränderlich die Größen Am- Aa (ω) und λ (οι) als Funktion der Drehzahl (ω) der Brennkraftmaschine eingespeichert sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, da,s der erste Meßwertgeber (32, 33) alle drx. Grade des Zahnkranzes der Schwungscheibe (33) einen Impuls (V) liefert, und der zweite Meßwertgeber (12, 34) d°m Maximalwert (A^) des Zündverstellwinkels (Ai) entsprechende Bezugsimpulse (S) abgibt, wobei der Zündverstellwinkel (Ai) in der halben Zahngröße entsprechenden Einheiten, das heißt in da angegeben ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch t. dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge des Aufwärts/Abwärts Zählers (9) parallel /u den .Setzeingängen des Abwärtszählers (17) geschaltet sind, dessen Zählim puKcingang (18) mit dem ersten Meßwertgeber (32, 33). dessen Zählfreigabeeingang (37) mit einer ersten Kippschaltung (20). dessen Setzbefehlseingang (19) mit der Folgesteuerung (29) und dessen Nullabfrage ausgang (21) mit einem zum Ansteuern eines Zündfunkengenerators dienenden Verstärker (23) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufwärts/Abwärts-Zähler (9) und der dem Festwertspeicher (8) beigeordnete Drehzahlzähler (25) jeweils mit dem Temperaturfühler

(15) und dem ersten Meßwertgeber (32, 33) Ober UND-Gatter (13,27) verbunden sind, die Ober einen zweiten Eingang (F5, FS) an die Folgesteuereinrichtung (29) gelegt sind, welche ihrerseits Ober einen ersten Eingang (FlO) mit dem Taktgeber (31) und über einen zweiten Eingang (30) mit dem zweiten Meßwertgeber (32,34) in Verbindung steht

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Abwärtszahler (49) vorgesehen ist, dessen Zählimpulseingang (51) mit dem ersten Meßwertgeber (32, 33), dessen Zählfreigabeeingang (57) mit dem Ausgang einer zweiten Kippschaltung (54) verbunden ist und dessen Setzbefehlseingang (50) parallel zu einem ersten Eingang (58) der zweiten Kippschaltung (54,58) sowie parallel zu dem zweiten Eingang der Folgesteuereinrichtung (29,30) geschaltet ist, die mii dem zweiten Meßwertgeber (32,34) verbunden ist, und daß der weitere Abwärtszähler (49) einerseits an einen ersten Eingang eines ersten ODER-Gatters (53) angeschlossen ist, da das zwischen den Nullabfrageausgang (21) des Abv/ärtszählers (17) und den Verstärker (23) geschaltet ist, sowie außerdem an einen ersten Eingang eines zweiten ODER-Gatters (56), dessen zweiter Eingang mit dem Nullabfrageausgang (21) des Abwärtszähiers (17), und dessen Ausgang mit einem zweiten Eingang (55) der zweiten Kippschaltung (54) verbunden ist

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Synchronisierung des Zählbeginns des Drehzahlzählers (25) mit den vom ersten Meßwertgeber (32, 33) gelieferten Impulsen (V) zwischen dem ersten Meßwertgeber (32, 33) und dem UND-Gatter (27), welches den Zählimpulseingang (26) des Drehzahlzählers (25) steuert zwei Kippschaltungen (61,62) vom Typ D geschaltet sind, wobei die vom ersten Meßwertgeber (32, 33) kommenden Impulse (V^dern Takteingang (CK) der ersten Kippschaltung (61) zugeführt werden, und die vom zweiten Meßwertgeber (32, 34) abgegebenen Bezugsimpulse (S) dem Setzeingang (D) und dem Nullstelleingang (R) der ersten Kippschaltung (61) zugeführt werden, und der Ausgang Q der ersten Kippschaltung (61) mit dem Takteingang (CK) der zweiten Kippschaltung (62) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenrzeichnet, daß zwischen den Ausgang (FA) des Teilers durch M (10) und die Zählimpulseingänge des Aufwärts/Abwärts Zählers (9) ein komplexes Gatter (40) geschaltet ist, das über einen ersten Eingang (46) an den Teiler durch M(IO) und über einen zweiten Eingang (45) an den Festwertspeicher (8) angeschlossen ist. über den es das Vorzeichen der Größe <x(ω)erhält, ind über einen dritten Eingang (47) an denTemperaturfühler(15).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, 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 m> ihrer Eingänge (46) mil dem Ausgang (F4) des Teilers durch M(\0) 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 Inverterschal- h-s tung (44) hersfsllt, und daß der Ausgang (48) de;, ersten UND-Gatters (41) an den Vorwärtszählimpulseingang (11) dea Aufwärts/Abwärts-Zählers (9) angeschlossen ist, während der Ausgang (59) des zweiten UND-Gatters (42) mit dem Abwärtszählimpulscingang (12) des Aufwärts/Abwära-Zählerp (9) über das ODER-Gatter (43) verbunden ist, dessen zweiter Eingang (47) an den Temperaturmeßfühler (15) angeschlossen ist

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeitgeber einer Zeit t\ für die Brennkraftmaschinendrehzahl (ω) mit der Anstiegsflanke der vom ersten Meßwertgeber (32,33) gelieferten Impulsen (V9 synchronisiert ist