DE2736096A1

DE2736096A1 - Elektronisches zuendpunkteinstellsteuersystem fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2736096A1
Application number: DE19772736096
Authority: DE
Inventors: Kazuo Iwase; Hisasi Kawai
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1976-09-06
Filing date: 1977-08-10
Publication date: 1978-03-16
Also published as: US4167923A; JPS5332243A

Description

T.EDTKE - BüHUNG - K.NNS - GbUPE

Dipl.-Chem. G. Bühling

_ 4 _ Dipl.-lng. R. Kinne

Dipl.-lng. P. Grupe

2736096 ^Bavariarin9 4, Postfach 20 24 8000 München 2

Tel.: (0 89) 53 96 53 Telex: 5-24845 tipat cable: Germaniapatent München 10.August 1977 B 8380
case Λ2396-Ο2 Soken

Nippon Soken, Inc.
Nishio-shi, Japan

Elektronisches Zündpunkteinstellsteuersystem für

Brennkraftmaschinen

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Zündpunkteinstellsteuersystem für Brennkraftmaschinen, mit dem der Zündzeitpunkt der Maschine elektronisch festgelegt wird.

Früher wurden die üblicherweise für die Festlegung des Zündzeitpunkts der Maschinen verwendeten Verteiler so aufgebaut, daß bei einer elektrischen Kontakteinheit mit Nocken und Kontakten die relativen Stellungen der unterschiedlichen Elemente entsprechend der Maschinendrehzahl und dem Ansaugunterdruck verändert wurden, die mittels eines Fliehkraftreglers bzw. eines Unterdruckverstellers erfaßt wurden; auf

809811/0667

Dresdner Bank (München) Kto. 3939 844 Postscheck (München) Kto 670 43604

- 5 - β Λ&36096

diese Weise wurde dabei ein Zündsignal an einem geeigneten Zündzeitpunkt in Übereinstimmung mit den Betriebszuständen der Maschine erzeugt.

Ein Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, daß alle notwendigen Steuervorgänge auf mechanische Weise ausgeführt werden, so daß die Zuverlässigkeit der Zündzeitpunktsteuerung durch Alterung verschlechtert ist, das Erzielen einer idealen Zündzeitpunkt-Kennlinie schwierig ist und -Jq Probleme hinsichtlich der Auspuffgasemissionssteuerung auftreten, die nun Beachtung findet.

Ferner wurde ein elektronisch gesteuertes Zündsystem vorgeschlagen, bei dem der Zündzeitpunkt dadurch festgelegt wurde, daß ein vorbestimmter Zündvorstellwinkel durch die Maschinendrehzahl geteilt wurde und in eine Zeitdauer umgesetzt wurde. Ein Nachteil dieses bekannten Systems liegt darin, daß wegen der Notwendigkeit, die Maschinendrehzahl zu messen, was ein Zeitintervall für die Drehzahlmessung er-

2Q forderlich macht, der Wert der Maschinendrehzahl der Durchschnittsmaschinendrehzahl innerhalb einer solchen Meßzeit entspricht und folglich jegliche Veränderung der Drehzahl während der Meßzeit einen Fehler herbeiführen kann. Zur Überwindung dieser Schwierigkeit wurde ein weiteres System vorgeschlagen, bei dem in dem Umfang einer Scheibe eine Mehrzahl von Schlitzen ausgebildet wird, von denen jeder einem vorbestimmten Kurbelwellenwinkel entspricht, und der Zündzeitpunkt durch Ermittlung des geeigneten Schlitzes festgelegt wird. Ein Nachteil dieses Systems liegt darin, daß in der tatsächlichen Anwendung dann, wenn das Intervall zwischen den Schlitzen 2° des Kurbelwellenwegs entspricht und die Scheibe an der Kurbelwelle befestigt ist, in der Scheibe 180 Schlitze ausgebildet werden müssen; im Hinblick auf die erforderliche Rechenkapazität und die Leistung und Haltbarkeit eines Sensors für die Erfassung der Schlitze ist folglich

809811/0667

- 6 - B 8380

dieses System nicht für die praktische Anwendung geeignet.

Im Hinblick auf diese Mangel liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Zündpunkteinstellsteuersystem zu schaffen, das bei einfacher Herstellung ohne Alterungserscheinungen eine hohe Genauigkeit der Zündpunkteinstellung ergibt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels eines elektro-

IQ nischen digitalen Zündpunkteinstellsteuersystems gelöst, bei dem aus zwei vorbestimmten Programmen Werte ausgelesen werden, die beispielsweise einem auf der Maschinendrehzahl beruhenden Zündverzögerungswinkel und einem auf dem Ansaugunterdruck beruhenden Zündverzögerungswinkel in bezug auf eine vorbestimmte Bezugswinkelstellung der Maschine vor deia oberen Totpunkt entsprechen und im Voraus auf das 2,56-fache gesteigert sind, und ein durch Addieren der Verzögerungswinkelwerte erzielter Gesamtwinkel der Zündverzögerung in einem Vergleicher verglichen wird, der als Eingangstaktimpulse Signale mit vervielfachter Frequenz, die aus mittels eines Zahnkranzes in einem Verhältnis von 115 Signalen je Umdrehung erzeugten Kurbelwellensignalen durch Vervielfachen der Frequenz mit dem Faktor 8 erzielt werden, und als Eingangsdatenwert den Gesamtverzögerungswinkel aufnimmt, wobei dadurch der Zündzeitpunkt bestimmt wird. Dieses System ist insofern vorteilhaft, als der notwendige Drehzahlgeber auf einfache Weise hergestellt werden kann, die Gefahr einer Alterung beseitigt ist, der Zündzeitpunkt mit einem sehr hohen Genauigkeitsgrad erzielt werden kann, durch Ändern der Programme die Zündverstellungskennlinien auf einfache Weise geändert werden können, keinerlei komplizierte Rechenschaltungen angewendet werden müssen und aufgrund des digitalen Verfahrens praktisch keine Rechenzeit auftritt, d.h. , ein verbessertes Ansprechen gewährleistet ist.

809811/0667

- 7 - B 8380

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das den allgemeinen Aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels des Systems zeigt.

Fig. 2 a und 2b sind Zündverzögerungskennlinien, die

in Festspeichern 4 und 7 gespeicherte Programme darstellen.

Fig. 3 ist ein Blockschaltbild eines in Fig. 1 gezeigten Frequenzvervielfachers.

Fig. 4 ist eine Kurvenformdarstellung für die Erläuterung

der Funktion des in Fig. 3 gezeigten Frequenzvervielfachers .

Fig. 5 ist ein Schaltbild eines in Fig. 1 gezeigten Vergleichers 12.

Fig. 6 ist ein Blockschaltbild, das den allgemeinen

Aufbau eines zweiten Ausführungsbeispiels des Systems zeigt.

Fig. 7 ist ein Schaltbild eines in Fig. 6 gezeigten ersten Vergleichers 121.

Fig. 8 ist ein Blockschaltbild eines in Fig. 6 gezeigten zweiten Vergleichers 122.

■*° Die Blockdarstellung in Fig. 1 zeigt den allgemeinen Aufbau des Systems in einer ersten Ausführungsform; 1 bezeich net einen Maschinendrehzahl-Detektor oder-geber mit einem

809811/0667

- 8 - B 8380

elektromagnetischen Aufnehmer, der zur Erfassung der Drehzahl der Maschine unter Nutzung eines Zahnkranzes 1a der Maschine angebracht ist, wobei sein Ausgangserfassungssignal bei einer Maschinendrehzahl von 600 U/min eine Frequenz von 1150 Hz hat, wenn die Anzahl der in gleichen Abständen ausgebildeten Zähne an dem Zahnkranz 1a gleich 115 ist. 2 bezeichnet eine Regenerierschaltung bzw. einen Impulsformer bekannter Art, der die Ausgangssignale des Maschinendrehzahlgebers 1 verstärkt und ihre Kurvenform in eine Rechteckkurvenform IQ ändert, während 3 ein Zähler ist, der die Maschinendrehzahl aus den Signalen von dem Impulsformer 2 und Taktsignalen C₁ aus einem später beschriebenen Taktgenerator 15 ermittelt und dessen Ausgangssignal in binärcodierter Form erzeugt wird.

4 bezeichnet einen Festspeicher, der das Ausgangssignal des ς Zählers 3 als Eingabeadresse aufnimmt, in den Werte eines Ziindverzögerungswinkels Θ einprogrammiert sind, die gemäß der Darstellung in Fig. 2a auf die Maschinendrehzahl N bezogen sind und auf das 2,56-fache vergrößert sind (da die Zähnezahl des Zahnkranzes 1a gleich 115 ist und ein später beschriebener Frequenzvervielfacher 11 mit dem Faktor 8 vervielfacht) und dessen Ausgangssignal in binärcodierter Form erzeugt wird.

5 bezeichnet einen Halbleiter-Unterdruckdetektor oder-geber, der zum Erfassen des Unterdrucks in der Saugleitung der Maschine als Parameter für den Belastungszustand der Maschine in der Ansaugleitung angebracht ist und der eine Analog spannung erzeugt. 6 bezeichnet einen Analog-Digital-oder A/D-Umsetzer, der im Ansprechen auf Taktimpulse C- aus dem Taktgenerator 15 die Ausgangsspannung des Unterdruckgebers 5 in digitale Form umsetzt und der eine Speicherschaltung aufweist. 7 bezeichnet einen Festspeicher, der das Ausgangssignal des A/D-Umsetzers 6 aufnimmt und in den Werte von Zündverzögerungswinkeln 0 einprogrammiert sind, die gemäß der Darstellung in Fig. 2b auf den Unterdruck P bezug haben und auf das 2,56-fache vergrößert sind (da die Zähnezahl des Zahnkranzes

809811/0667

- 9 - D 8380

1a gleich 115 ist und der Frequenzvervielfacher 11 mit 8 multipliziert); das Ausgangssignal des Festspeichers 7 wird in binärcodierter Form erzeugt. 8 bezeichnet einen Paralleladdierer zum parallelen Addieren der binärcodierten Ausgangsc Signale der Festspeicher 4 und 7. Der Festspeicher 4 bildet eine Maschinendrehzahl-Verzögerungswinkel-Einstellschaltung, während der Festspeicher 7 eine Unterdruck-Verzögerungswinkel-Einstellschaltung bildet. In den Fig. 2a und 2b bezeichnet OT an der Ordinate die Lage des oberen Totpunkts, während Stellungen vor dem oberen Totpunkt unterhalb und Stellungen nach dem oberen Totpunkt oberhalb dieses Werts liegen. 9 bezeichnet einen Bezugsstellungsgeber zur Erfassung einer Bezugswinkelstellung, der eine Welle wie beispielsweise die Nockenwelle 9a , die mit halber Maschinendrehzahl dreht, einen viergeteilten Nocken 9b und Kontakte 9c aufweist, die mittels des Nockens 9b trennbar und schließbar sind, so daß dadurch die Kontakte 9c bei jeder Umdrehung der Nockenwelle 9a viermal geöffnet und geschlossen werden. D.h. mit Ausnahme des Fliehkraftreglers und des Unterdruckverstellers ist der Bezugs-Stellungsgeber 9 identisch mit einem Verteiler bzw. Unterbrecher bei einem herkömmlichen Zündsystem. 10 bezeichnet eine Regenerierschaltung bzw. einen Impulsformer, der das Ausgangssignal des Bezugsstellungsgebers 9 in eine Rechteckwelle umformt. 11 bezeichnet den Frequenzvervielfacher, mit dem die Ausgangssignalfrequenz des Impulsformers 2 mit dem Faktor "8" multipliziert wird. 12 bezeichnet einen Digitalvergleicher mit einem Zähler, Antivalenzgliedern und einer logischen Schaltung; der Digitalvergleicher 12 ist so ausgelegt, daß er mittels eines Ausgangssignals aus dem Impulsformer 10 rückgesetzt wird, durch Aufnahme der Ausgangssignale des Frequenzvervielfachers 11 als Eingangstaktimpulse einen Vergleichsvorgang beginnt und ein Ausgangssignal abgibt, wenn die Anzahl der aufgenommenen Taktimpulse den Ausgangswert des Paralleladdierers 8 bzw. den Gesamtverzogerungswinkel erreicht. Dieses Ausgangssignal bestimmt die Zündzeitpunkteinstellung.

809811/0667

- 10 - 3

13 bezeichnet einen Impulsgenerator bekannter Art, der auf das Impuls-Ausgangssignal aus dem Digitalvergleicher 12 anspricht und der einen Decodier-Zähler und ein R-S-Flipflop aufweist, wobei er im Ansprechen auf das Ausgangssignal des Digitalvergleichers 12 und Kurbelwellensignale von dem Impulsformer 2 Impulssignale erzeugt, die aufgrund des Rechenvorgangs 3,13° (Kurbelwellenwinkel je Impuls aus dem Impulsformer 2) χ 20 (Anzahl der Impulse) als Kurbelwellenweg ausgedrückt 62,6° entsprechen. 14 bezeichnet einen Leistungs-

iQ verstärker bekannter Art, der zum Betätigen einer (nicht gezeigten) Zündvorrichtung das Ausgangssignal des Impulsgenerators 13 in der Leistung verstärkt. 15 bezeichnet den Taktgenerator, der einen Rechteckwellen-Oszillator bekannter Art, einen Frequenzteiler für das Teilen der Frequenz des Oszillator-Ausgangssignals, einen Impulsformer zum Umsetzen der Frequenzteiler-Ausgangssignale in Impulse mit schmaler Breite und eine logische Schaltung aufweist, und der Taktr impulse C-. bis C, erzeugt, die Bezugszeitsignale für die Schaltungsblöcke 3, 6, 10 und 11 bilden. Ob zwar es in> einzelnen nicht gezeigt ist, hat der Zähler 3 ein NAND-Glied, das durch die Ausgangssignale des Impulsformers 2 geöffnet wird und die Taktimpulse C₁ aus dem Taktgenerator 15 durchläßt, einen Zähler zum Zählen der Anzahl durch das NAND-Glied durchgelassener Taktimpulse, eine Zwischenspeicherschaltung zum zeitweiligen Speichern des Zählv/erts des Zählers und Festlegen einer Adresse für den Festspeicher 4 durch ein binärcodiertes Ausgangssignal sowie einen Signalgenerator, der im Ansprechen auf das Ausgangssignal des Impulsformers 2 ein Rücksetzsignal für den Zähler und ein Speicherbefehlssignal für die Zwischenspeicherschaltung erzeugt. Ferner besitzt zum Bestimmen der richtigen Adresse für den Festspeicher 7 der A/D-Umsetzer 6 einen Zähler zum Zählen der Taktimpulse Cp aus dem Taktgenerator 15, eine Zwischenspeicherschaltung, einen Signalgenerator für die Erzeugung von Rücksetzsignalen mit einer vorbestimmten Periode für den Zähler und einen Vergleicher, durch den das dem Ansaugunterdruck entsprechende

809811/0667

analoge Ausgangssignal des Unterdruckgebers 5 mit einem dem Ausgangssignal des Zählers entsprechenden treppenförmigen Ausgangssignal so verglichen wird, daß bei Übereinstimmung der beiden Ausgangssignale und Erzeugung eines Ausgangsc signals durch den Vergleicher, d.h. wenn das Ausgangssignal des Zählers einen dem ermittelten Unterdruck entsprechenden Wert annimmt, das Ausgangssignal des Vergleichers an die Zwischenspeicherschaltung als Speicherbefehlssignal angelegt wird und dann das bestehende Ausgangssignal des Zählers IQ in der Zwischenspeicherschaltung gespeichert wird, dessen binärcodiertes Ausgangssignal die geeignete Adresse für den Festspeicher 7 bestimmt.

Hierbei wird nun erläutert, warum die programmierten Werte in den Festspeichern 4 und 7 notwendigerweise gemäß der vorstehenden Beschreibung die auf das 2,56-fache vergrößerten Verzögerungswinkelwerte sind. Da bei dem Maschinendrehzahlgeber 1 gemäß der vorstehenden Beschreibung der Maschinen-Zahnkranz 1a verwendet ist, ist beispielsweise bei einer Anzahl M = 115 der Zähne des Zahnkranzes 1a das

Intervall zwischen den Zähnen mit 360/115 ^- 3,13° gegeben, was 3,13° für den Kurbelwellenweg entspricht. Dieses Intervall wird ferner in dem Frequenzvervielfacher 11, dessen Multiplikationsfaktor N ist, durch 8 geteilt, so daß folglich die Periode der Ausgangssignale des Frequenzvervielfachers 11 mit 3,13/8 ~ 0,39° gegeben ist, was wiederum 0,39° für den Kurbelwellenweg entspricht. Das Ausgangssignal des Frequenzvervielf achers 11 ist an den Digitalverteiler 12 angelegt, so daß daher die kleinste Einheit der Eingabetaktimpulse an den Digitalvergleicher 12 einem Kurbelwellenweg von 0,39° entspricht. Um die kleinste Einheit der anderen Eingänge mit 0,39° für den Kurbelwellenweg in Übereinstimmung zu bringen, muß daher deshalb, weil die kleinste Einheit der Verzögerungswinkelwerte gleich 1° des Kurbelwellenwegs ist und 1/0,39 = 2,56 ist, der gewünschte Verzögerungswinkel-

809811/0667

- 12 - B 8380

wert λ auf das 2,56-fache vergrößert werden, damit die kleinste Einheit 0,39° des Kurbelwellenwegs entspricht. Aus diesem Grund stellen die in die Festspeicher 4 und 7 voreingespeicherten Werte die Werte 0 dar, die durch Steigerung der Verzögerungswinkelwerte <* auf das 2,56-fache erzielt werden. Allgemein ausgedrückt ist es nur erforderlich, den Gesamtumfang 360° des Zahnkranzes 1a durch die Anzahl M der Zähne des Zahnkranzes zu teilen, den Multiplikationsfaktor für die Vervielfachung der Frequenz der den Zähnen des Zahn-

To kranzes 1a entsprechenden Taktimpulse durch den resultierenden Quotienten zu teilen, die Maschinendrehzahl-Verzögerungswinkel bzw. die Unterdruck-Verzögerungswinkel mit dem sich ergebenden konstanten Wert zu multiplizieren und dann die sich ergebenden Werte in die Festspeicher 4 bzw. 7 vorzuprogrammieren. Dabei ist der Ausdruck "Verzögerungswinkel" in der Weise verwendet, daß bei Einstellung einer Bezugsstellung auf 60° vor dem OT eine Zündverzögerung von 40° einer Frühzündung von 20° im üblichen Sinne entspricht. Daher bedeutet der Verzögerungswinkel die Gradzahl der Verzögerung ^aus der Bezugsstellung, während der Vorstellwinkel die Gradzahl der Vorstellung bzw. Frühzündung vom OT weg bedeutet. Ob die Zündung vorgestellt oder verzögert ist, hängt folglich von der als Bezugsstellung gewählten Stellung ab, wobei in der nachstehenden Erläuterung der Ausdruck "Vorstellwinkel" verwendet wird.

Als nächstes wird der Frequenzvervielfacher 11 unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 beschrieben. 11a bezeichnet eine Steuerschaltung, die auf die Taktimpulse C₄ aus dem Taktgenerator 15 und die in dem Impulsformer 2 erzeugten und in Fig. 4 bei (A) gezeigten Signale dadurch anspricht, daß sie Steuersignale zur Steuerung der weiteren Schaltungskompo-

809811/0667

- 13 - B 8380

nenten erzeugt, wobei die Steuerschaltung 11a einen Decodier-Zähler, ein D-Flipflop und eine Mehrzahl von Schaltgliedern aufweist, durch die die bei (G₁), (L), (R) und (P) in Fig. gezeigten Signale erzeugt werden. 11b bezeichnet einen Zähler zum Teilen der Frequenz der Taktimpulse C- aus dem Taktgenerator 15 durch einen Faktor "8". 11c bezeichnet ein UND-Glied, das an dem Signal G-j aus der Steuerschaltung 11a und den Signalen aus dem Zähler 11b die UND-Verknüpfung ausführt und bei (G-) in Fig. 4 gezeigte Taktimpulse erzeugt und an einen Zähler 11d anlegt. Der Zähler 11d wird mittels des bei (R) in Fig. 4 gezeigten Rücksetzsignals R rückgesetzt. 11e bezeichnet eine Zwischenspeicherschaltung, die im Ansprechen auf das bei (L) in Fig. 4 gezeigte Zwischenspeichersignal L das binärcodierte Ausgangssignal des Zählers 11d

.c speichert. 11f bezeichnet einen voreinstellbaren Abwärtszähler, der so ausgelegt ist, daß er im Ansprechen auf das Anlegen des bei (L) in Fig. 4 gezeigten Signals an seinen Voreinstelleingang auf ein Ausgangssignal D der Zwischenspeicherschaltung 11e voreingestellt wird. Dieser voreingestellte Wert wird durch die Taktimpulse C₄ so heruntergezählt, daß bei Verringerung des voreingestellten Werts auf "0 ein Signal an dem Übertraganschluß C des Abwärtszählers erzeugt wird. Auf die Erzeugung des Signals an dem übertraganschluß C_Q hin erzeugt die Steuerschaltung 11a ein Vorein-Stellsignal P. Wenn dieses auftritt, wird der Abwärtszähler 1If wieder auf das Datenausgangssignal D der Zwischenspeicherschaltung 11e voreingestellt und der voreingestellte Wert bis auf "0" heruntergezählt, wobei wieder ein Signal an dem Übertraganschluß C erzeugt wird. Auf diese Weise werden

3Q aufeinanderfolgend Signale an dem Übertraganschluß C_Q er zeugt, wie sie bei (C_Q) in Fig. 4 gezeigt sind, so daß folglich Voreinstellsignale P erzeugt werden, wie sie bei (P) in Fig. 4 gezeigt sind. Es ist festzustellen, daß wegen des Anlegens der Taktimpulse an den Zähler 11d mit der Frequenz von ungefähr f/8 und der Taktimpulse an den Abwärtszähler 11f

809811/0667

- 14 - B 8380

mit der Frequenz f bei einer am Zähler 11d zum Zät Daten D erforderlichen Zeit T die dann für das Abwärtszählen

der Daten D auf "0" bei dem Abwärtszähler 11f erforderliche Zeit ungefähr T /8 ist. Folglich werden Impulse mit einer Periode T /8 bzw. 8 Voreinstellsignale P während der Zeitdauer T erzeugt und auf diese Weise mit "8" multiplizierte Signale erzeugt.

Als nächstes wird unter Bezugnahme auf Fig. 5 der Digitalvergleicher 12 beschrieben. Der Digitalvergleicher 12 weist einen Binärzähler 12a, Exklusiv-ODER-bzw. Antivalenzglieder 12b, 12c, 12d, 12e, 12f, 12g, 12h, 12i, 12j und 12k, ein NOR-Glied 12£ und ein R-S-Flipflop 12m auf. Beim Betriebsr ablauf werden der Binärzähler 12a und das R-S-Flipflop 12m mittels des Ausgangssignals aus dem Impulsformer 10 rückgesetzt und der Binärzähler 12a beginnt das Zählen der Ausgangssignale des Frequenzvervielfachers 11. Wenn die Ausgangssignale des Frequenzvervielfachers 11 das Ausgangssignal des Paralleladdierers 8 erreicht haben, wird das R-S-Flipflop 12m über die Antivalenzglieder 12b bis 12k und das NOR-Glied 122 gesetzt, so daß dadurch sein Ausgang Q^ von "1" auf "0" wechselt. Das Zeitintervall zwischen dem Moment, an dem das R-S-Flipflop 12m rückgesetzt wird, und dem Moment, an dem es gesetzt wird, ist proportional zu dem binärcodierten Ausgangssignal des Paralleladdierers 8. Es ist wichtig, anzumerken, daß der Moment, an dem das invertierte Ausgangssignal Q des R-S-Flipflops 12m von "1" auf "0" wechselt, dem Ausgangssignal des Paralleladdierers 8 bzw. dem gewünschten zusammengefaßten Vorstellwinkel und daher dem gewünschten Zündzeitpunkt entspricht. Dieses Zündzeitsteuersignal wird an den Impulsgenerator 13 so angelegt, daß für die Dauer eines Zeitintervalls von der Winkelstellung an, bei der das Zündzeitsteuersignal erzeugt wird, bis zur Erzeugung von 20 Impuls-Signalen (die jeweils 3,13° des Kurbelwellenwegs entsprechen) aus dem Impulsformer 2 ein Signal mit dem Pegel "0" erzeugt

809811/0667

- 1b - B 83.

2^36096

wird (62,6° des Kurbelwellenwegs), wonach bis zur Erzeugung des nächsten Zündzeitsteuersignals ein Signal mit dem Pegel "1" erzeugt wird (ungefähr 117,4° des Kurbelwellenwegs). Dieses Signal mit dem Pegel ^M1" wird durch den Leistungsverstärker 14 verstärkt und erregt über die Zündvorrichtung die Zündspule. Solange von dem Impulsgenerator 13 ein Signal mit dem Pegel "1" erzeugt wird, wird die Primärwindung der Zündspule mit Strom gespeist, wogegen der Stromfluß während der Zeit unterbrochen wird, während der ein Signal mit dem Pegel "O" erzeugt wird. Wenn der Stromfluß unterbrochen wird, wird in der Sekundärwindung der Zündspule eine Hochspannung induziert, wobei diese Hochspannung über den nichtgezeigten Verteiler auf die Zündkerzen der Zylinder verteilt wird und an den Zündkerzen jeweils ein Zündfunke erzeugt wird.

Die Fig. 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Steuersystems, das sich von dem ersten Ausführungsbeispiel darin unterscheidet, daß der Digitalvergleicher 12 in einen ersten Vergleicher 121 und einen zweiten Vergleicher 122 aufgeteilt ist. Nach Fig. 7,die den Aufbau des ersten Vergleichers 121 zeigt, weist dieser einen Binärzähler 121a, Antivalenzglieder 121b bis 121h, ein NOR-Glied 121i und ein RS-Flipflop 121 j auf. Nach Fig. 8, die den Aufbau des zweiten Vergleichers 122 zeigt, weist dieser einen Binärzähler 122a, Antivalenzglieder 122b, 122c und 122d, ein NOR-Glied 122e und ein R-S-Flipflop 122f auf. Beim Betriebsablauf wird der erste Vergleicher 121 mittels des Ausgangssignals des Impulsformers 10 rückgesetzt und beginnt das Zählen der Ausgangssignale des Impulsformers 2 als Eingangstaktsignale. Wenn der Zählwert des Binärzählers 121 den binären Code erreicht, der durch die η höheren Binärstellen (bei diesem Ausführungsbeispiel die oberen sieben Binärstellen) des Paralleladdierers 8 dargestellt ist, wechselt das Ausgangssignal des ersten Vergleichers 121 von "1" auf

809811/0667

«096

"Ο". Wenn dies eintrifft, wird die Rücksetzung des zweiten Vergleichers 122 freigegeben und dieser beginnt die Ausgangssignale des Frequenzvervielfachers 11 als Eingangstaktsignale zu zählen. Wenn der Zählwert des zweiten Vergleichers 122 den Binärcode erreicht, der durch die m unteren Binärstellen (bei diesem Ausführungsbeispiel die unteren drei Binärstellen) des Paralleladdierers 8 dargestellt ist, wechselt das Ausgangssignal des zweiten Vergleichers 122 von "1" auf "0", was der gewünschten Zündzeitsteuerung entspricht. Während bei diesem Ausführungsbeispiel die Frequenz der Eingangstaktsignale an den ersten Vergleicher 121 gleich einem Achtel derjenigen der Eingangstaktimpulse an den zweiten Vergleicher 122 ist, werden an den ersten Vergleicher 121 nur die vierte und die höheren Binärstellen des binärcodierten Ausgangssignals des Paralleladdierers 8 angelegt, so daß folglich keinerlei Rechenfehler aufgrund des Unterschieds der Eingangsfrequenz möglich ist. D.h., wenn der Multiplikationsfaktor des Frequenzvervielf achers 11 gleich 2 ist, werden an den ersten Vergleicher 121 die (x + 1 ) -te Binärstelle und die höheren Binärstellen des Paralleladdierers 8 angelegt, während an den zweiten Vergleicher 122 die x-te Binärstelle und die niedrigeren Binärstellen des Paralleladdierers 8 angelegt werden. Wenn man die Funktionen des ersten und zweiten Vergleichers 121 und 122 mit einer Nonius-Schublehre zur Längen-5 messung vergleicht, entspricht der erste Vergleicher 121 der Hauptskala, an der eine Grobmessung der genau den Veränderungen der Maschinendrehzahl entsprechenden Winkel vorgenommen wird, während der zweite Vergleicher 122 der Hilfsskala entspricht, mit der die Einteilungen der Hauptskale unterteilt werden und kleinere Kurbelwellenwinkel gemessen werden.

Die Vorteile der beiden Ausführungsbeispiele dieses Steuersystems können wie folgt zusammengefaßt werden:

809811/0667

- 17 - B 8380

2735096

(1) Gegenüber äußeren Bedingungen wie Veränderungen der Stromversorgungsspannung, Umgebungstemperatur usw. kann eine höhere Arbeitsstabilität dadurch sichergestellt werden, daß alle Steuersignale digitale Signale sind.

(2) Aufgrund des Aufbaus der ganzen Schaltung unter

Verwendung von digitalen Rechenelementen ist es möglich, die Herstellungskosten zu verringern und durch Schaltungsintegrierung die Zusammenbauvorgänge zu vereinheitlichen.

(3) Wenn gewünscht ist, wegen eines Wechsels bei dem

Bestimmungszweck der Maschine oder eines Wechsels der Ausführungsart der Maschine die Form der Zündzeitsteuercharakteristik zu ändern, ist es ausreichend, allein die Programme der Festspeicher zu ändern, so daß irgendeine beliebige ^ 5 zündzeitsteuercharakteristik auf einfache Weise erzielt werden kann.

(4) Dadurch, daß unter Verwendung eines Gesamtvorstellwinkels unter Einschluß eines auf der Maschinendrehzahl beruhenden Vorstellwinkels und eines auf dem Ansaugunterdruck beruhenden Vorstellwinkels (oder Vorstellwinkeln , die auf der Kühlwassertemperatur, der Abgasmenge usw. begründet sind) als Dateneingabe und der Ausgangssignale des Frequenzvervielfachers mit multiplizierter Frequenz als Eingabetaktimpulse ein Vergleich ausgeführt wird, ist es möglich, ein verbessertes Ansprechverhalten sicherzustellen, durch Fehlen komplizierter Rechenschaltungen, wie sie bei elektronischen Tischrechnern verwendet werden, den Schaltungsaufbau zu vereinfachen und eine verbesserte Genauigkeit sicherzustellen.

(5) Das Steuersystem kann an dem Hauptkörper irgendeiner bestehenden Maschine ohne irgendwelche Modifikationen auf einfache Weise dadurch angebracht werden, daß ein elektromagnetischer Aufnehmer angebracht wird, der mit den Zähnen des Zahnkranzes zusammenwirkt, und ein Maschinen-Bezugs-

809811/0667

Stellungsgeber an einer Achswelle (wie beispielsweise der Nockenwelle) angebracht wird, die mit der halben Maschinendrehzahl betrieben ist.

Während bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Maschinendrehzahlgeber 1 einen elektromagnetischen Aufnehmer aufweist, kann der Maschinendrehzahlgeber auch unter Verwendung eines Hall-Elements gebaut werden.

Während ferner bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Bezugsstellungsgeber 9 eine Kontakt-Ausführung ist und den Nocken 9b und die Kontakte 9c aufweist, ist es möglich, einen kontaktlosen Detektor oder Geber zu verwenden, wie z.B. einen Geber mit einem elektromagnetischen Aufnehmer und einem Induktor, der so viele Vorsprünge hat, wie Zylinder vorhanden sind, oder einen Geber, der eine Rasterscheibe, die so viele Schlitze hat, wie Zylinder vorhanden sind, sowie eine Leuchtdiode und einen Fototransistor hat, die einander gegenüberstehend an den Seiten der Rasterscheibe angeordnet sind.

Während weiterhin bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen als Maschinenparameter die Maschinendrehzahl und der Ansaugleitungsunterdruck erfaßt werden, können zur Steuerung der Gradzahl der Zündvorstellung zusätzlich weitere Parameter wie die Kühlwassertemperatur, die Abgasmenge usw. ermittelt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Steuersystem erzeugt ein erster Festspeicher im Ansprechen auf ein der Drehzahl einer Brennkraftmaschine entsprechendes Eingangssignal ein binär-c codiertes Signal, das einen entsprechenden vorher eingeschriebenen Zündverzögerungswinkel von einer vorbestimmten Winkelstellung der Maschinenkurbelwelle an bezeichnet, während ein zweiter Festspeicher im Ansprechen auf ein dem Ansaug-

809811/0667

- 19 - B 8380

leitungsunterdruck entsprechendes Eingangssignal ein binärcodiertes Signal erzeugt, das einen entsprechenden vorher eingeschriebenen Zündverzögerungswinkel bezeichnet. Die Ausgangssignale der Festspeicher werden mittels eines Addierers addiert. Ein Vergleicher vergleicht das Ausgangssignal des Addierers mit der Anzahl von Taktimpulsen, die dem Drehwinkel der Kurbelwelle entsprechen, wobei durch das Ausgangssignal des Vergleichers der Zündzeitpunkt festgelegt wird.

809811/0667

Claims

Patentansprüche

(1.J Zündpunkteinstellsteuersystem für Brennkraftmaschinen mit einem Drehzahlgeber für die Erzeugung eines Drehzahlsignals einer zur Maschinendrehzahl proportionalen Frequenz, einem Eezugsstellungsgeber für die Erzeugung eines Stellungssignals bei einer vorbestimmten Drehstellung, einem Belastungsgeber für die Erzeugung eines der Maschinenbelastung, entsprechenden Belastungssignals, einer Speichereinrichtung für die Ausgabe eines darin gespeicherten Zündverzögerungswinkels im Ansprechen auf das Drefazahlsignal und das Belastungssignal und einer Zünd/orrichtung für das Zünden zu einem Zeitpunkt, an dem die Maschine aus der vorbestimmten Drehstellung um den Zündverzögerungswinkel gedreht hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung einen ersten und einen zweiten Speicher (4 bzw. 7) zum jeweiligen Speichern eines auf die Maschinendrehzahl bzw. die Maschinenbelastung bezogenen Zündver -

809811/0687

VI/13

Dresdner Bank (München) Kto. 3939 844

Postscheck (München) Kto. 670-43-804

ORIGINAL INSPECTB

-2- 273*8096

zögerungswinkels (θ bzw. θ_) aufweist, daß der Drehzahlgeber (1) mit einem Zahnkranz (1a) der Maschine gekoppelt ist und mit einem Frequenzvervielfacher (11) zum Vervielfachen der Drehzahlsignalfrequenz mit einem konstanten Wert ausgestattet ist, und daß zwischen die Speicher (4,7) und die Zündvorrichtung ein Digitalvergleicher (12) geschaltet ist, der die Ausgangssignale des Frequenzvervielfachers (11) von der Erzeugung des Stellungssignals an zählt, bis der Zählstand dem Gesamtzündverzögerungswinkel aus dem ersten und dem zweiten Speicher entspricht.
2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Speicher (4 bzw. 7) zur Ausgabe jeweiliger Zündverzögerungswinkel programmiert sind, die entsprechend der Gleichung

0 =0C · M - N/360

errechnet sind, wobei CX ein gewünschter Zündverzögerungs-2Q winkel ist, M die Anzahl während einer Umdrehung des Zahnkranzes erzeugter Drehzahlsignale ist, N der konstante Wert bei dem Frequenzvervielfacher (11) ist, und die Zahl 360 dem Winkel' einer Umdrehung des Zahnkranzes (1a) entspricht.
3. Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge-25

kennzeichnet, daß zur Bildung des Gesamtzündverzögerungswinkels aus dem ersten und dem zweiten Speicher (4 bzw. 7) ein Paralleladdierer (8) vorgesehen ist.
4. Steuersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Paralleladdierer (8) einen Ausgangswert mit einer Mehrzahl von Binärstellen abgibt und daß der Digitalvergleicher (12) einen ersten Vergleicher (121), der die Drehzahlsignale und vorbestimmte obere Binärstellen des Ausgangswerts des Paralleladdierers aufnimmt und der die Drehzahlsignale zählt, bis der Zählwert den vorbestimmten

809811/0667

- 3 - B 8380

oberen Binärstellen des Ausgangswerts entspricht, und einen zweiten Vergleicher (122) aufweist, der die Ausgangssignale aus dem Frequenzvervielfacher (11) und die übrigen unteren Binärstellen des Ausgangswertes des Paralleladdierers aufnimmt und der die Ausgangssignale vom Zählabschluß des ersten Vergleichers an zählt, bis sein Zählwert den übrigen unteren Binärstellen des Ausgangswerts entspricht, wobei der zweite Vergleicher zum Abschluß der Zählung ein Zündungssignal erzeugt.

809811/0667