DE2740044A1

DE2740044A1 - Verfahren und vorrichtung zur abgasabhaengigen zuendzeitpunktregelung

Info

Publication number: DE2740044A1
Application number: DE19772740044
Authority: DE
Inventors: Ingo Dr Ing Gorille
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1977-09-06
Filing date: 1977-09-06
Publication date: 1979-03-08
Also published as: DE2740044C2; SE419572B; US4244339A; SE7809318L

Description

Dipl. Ing. Peter Otte * _7O33 Herrenb

Patentanwalt _ U - Eifelstraße 7

Telefon (O 70 32) 319 99

11 üb/ot./wi

2'J . Juni 1977

Firma Robert, Bosch GmbH
70UU Stuttgart 1

Verfaiircn und Vorrichtung zur abgasabhängigen
Zundzeitpunktregelung

Zusammenfassung

Ls werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur abgasabhängigen Zünd2eitpunktregelung vorgeschlagen, die dazu dienen, ohne größeren Aufwand bei allen Arten von mit einem elektronischen
Zündungsrechner ausgerüsteten iirennkraftmaschinen (Vergasermotoren oder Einspritzmotoren) einen geregelten Betrieb durchzuführen, so daß über den Zündzeitpunkt auf die Abgaszusammensetzung Einfluß genommen werden kann. Hierzu wird von einem
elektronischen Zündzeitpunktrechner in grober Vorsteuerung der Zündzeitpunkt aufgrund bestimmter äußerer Betriebsparameter der Brennkraftmaschine errechnet und dann in Abhängigkeit zum Aus-

909810/051 2

29 . Juni I⁴J77 - -*- -

gangssignal einer im Abgaskanal angeordneten Sauerstoff- oder Λ-Sonde in von Zündung zu Zündung sich um geringe, inkrementale Teilwinkelbetrügc so lange verstellt, Ij is ein vorgegebener Zusatzvorstel lv/inkel erreicht ist. Die !Einführung dieses ZusatzversteLlwinkeIs als ein dom errechneten Zündzeitpunkt in Abhängigkeit vom Ausgangssignal derA-Sondo überlagerter Wert kann durch Veränderung eines Vor j 1 ei chszahlenendwertr, erfolgen, mit welchem der Inhalt eines hrgobn i s/.üiiluri; des Zündzeitpunktrechners verglichen v/ird, es ist aber auch möglich, auf unterschiedliche Konnlinienvorlaufe (Lastkennlinien) in Abhängigkeit zum Sondensignal umzuscualton.

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Vorfahren nach der Gattung des Hauptanspruchs und einer Hinrichtung nach eier Gattung des Anspruchs 2. Ils ist bekannt, den Zündzeitpunkt bei iSroruikraf tmaschinen mit Fremdzündung in Abhängigkeit von betriebsparameterabhängigen und sich wiederholenden Vorgängen zu steuern, wobei zv/ei zeitlich nacheinander auftretende S i gnalfolgen in einem Ergebniszähler bis zu einem vorbestimmten Wert gezählt und eine der Signalfolgcn aus einem Speicher ewLnomu. ·ι wird, der in Abhängigkeit zu den äußeren IJetr io!>.':para'!ii-torn von einer.. Adressenzähler adressiert v/ird. .-Jenn dor Ergobn i.izäii ler oiruM vorgegebenen Endwert erreicht, cKr :;ich durch Vergioich i.i i t *.;inor geeigneten Matrix erriittoln 1 <*"t.'" t , vird die Zündung auscjol.öst.

Es ist auch bekannt, üronnkraf tmasch inon zur Abgasbeeinflussung bzw. Abgasoptimieruni; mit eim;r >; Ick troni.sc:;ien i.raf tst>)f fo i nspritzanlage zu versc^hon, dii? u;it:ei" dor Rührung tio:; Au.sgangssignals einer im Abgaskanal ancjoordiu· ttin Sauerstoff- oder νλ-Sonde im Sinne einer M-Regelung arbeitet.

909810/0512

BAD ORIGINAL

1186/ot/wi . 27A00A4

29. Juni 19 77 - λ-

Vorbeile der Erfindung

Das erfinduncjsfjemäße Verfahren i.iit den kennzeichnenden Merkmalen des ilauptanspruchs iiaL den Vorteil, daß bei Verwendung einer elektronischen, vor/.u'jGwciüc digitalen Zundungsrechnereinhnit durch einfache Beeinflussung bestimmter Jauciemcnto oder Auswahl:;cnal tungen nicliL· nur ,Jinspr L t;:uiotoren, sondern auch Vergasermotoren über eine <j loktron ische Schaltung gerogelt beLrieben werden können, ohne daß uer Aufwanu joiinencwert den Aufv/and übersteigt., der für den ohnehin wünschenswerten ZLinduncjsrechner aufgebracht werden nuß.

Vorteilhaft ist weiterhin, daß /.war unter dom Einfluß des Ausgangssignals der.{-Sonde eine sprungartige Veränderung des Zündwinke Ls zur Optimierung der Abgaszusammensetzung dor brennkraftmaschine möglich ist, die tatsächliche Zündw inke lä.iderung jedoch mit: von Zündung zu Zündung sich nur inkremental ändernden Sprüngen linear so Lange erfolgt, biu ein vorgegebener Maximaler Zusatzzündwinkel erreicht ist. Schaltet das Ausgangssignal der '.-Sonde, welches stets in binärer Form vorliegt, um, dann wird der Zusatzzündwinkol zwar sprungartig sofort auf Null gesetzt, die tatsächliche Änderung des aktuellen Zündwinkels erfolgt jedoch wiederum linear von Zündung zu Zündung in inkrementalen Sprüngen, so daß jede abrupte Änderung der» Lie-

triebszustands der arennkraftmascuine vermieden wird. Insbesondere ist die Reaktionszeit der beschriebenen TCogelunq wesentlich kurzer als L>ei der bekannten Einspritzung ruh Λ-Regelung. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im iiauptanspruch angegebenen Erfindung möglich.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung darge-

909810/0512

1136/ot/wi 27 A 00 A 4

29. Juni 1977 -4--

stellt und werden in der nachfolqendan Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 in schematischer Blockdarstellung einen elektronischen Zündungsrechner, dem eine Vielzahl äußerer Betriebsparametersignale zugeführt werden und dessen Ausgangssignal die Zündzeitpunkte einer Brennkraftmaschine festlegt, wobei eine Rückführung vom Abgaskanal der Brennkraftmaschine zu einem der Eingänge des Zündungsrechners vorgesehen ist, die Figuren 2a und Zh Kurvenverläufc der tatsächlich realisierten Zündwinke !änderung und der. diese Zündwinkeländerung bewirkenden Ausgangssignals einer λ-Sonde, Fig. 3 in Form eines Blockschaltbilds eine mögliche Ausführungsform eines für die Durchführung der Erfindung geeigneten Zundwinkclrechners, der auf digitaler Basi.s arbeitet, Fig. 4 in schematischer Darstellung den Verlauf des Zählerstandes eines Ergebniszählers im Zündungsrechner über der Zeit und Fig. 5 eine mögliche Ausführungsform einer dem Zündungsroclmer zugeordneten Begrenzungsstufe .

Beschreibung der Erfindungsbei spiele

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei Brennkraftmaschinen auch der Zündzeitpunkt einen Einfluß auf die Abgaszusairanensetzung hat, so daß es in umgekehrter Schlußfolgerung möglich ist, eine Beeinflussung dieser Abgaszusammensetzung durch eine Regelung über den Zündzeitpunkt vorzunehmen. Die Erfindung betrifft daher allgemein die Abgasbeeinflussung bzw. optimierung der Abgaszusammensetzunq bei einer Brennkraftmaschine durch Erfassung dieser Abgaszusammensetzung mittels einer Sonde im Bereich des Abgasrohrs und rückwirkende Regelung auf den Zündzeitpunkt, der bei vorliegender Erfindung durch einen vollelektronischen, bevorzugt auf digitaler Basis arbeitenden Zündzeitpunktrechners nach Art einer groben Vorsteuerung bestimmt wird.

909810/051 2

1186/ot/wi 27 A OO A A

23. Juni VJ7 7 - > -

Auf einon solchen Zdndungsrechner in Form eines elektronischen Steuergerät;; wird weiter unten nocii eingegangen, zunächst wird anhand der Figuren 1 und λ das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip der Zündzeitpunktverstellung in Abhängigkeit von der Abgaszusammensetzung kurz erläutert.

Als Sensor für die Erfassung der Abgaszusammensetzung wird bei vorliegender Erfindung mit Vorteil eine sogenannte Sauerstoffoder /\-Sondr 1 verwendet, die so im Hereich, bevorzugt innerhall·; do.s Abgasrohr.s λ einer scheinati.sch mit Λ bezeichneten Brennkraf !.maschine angeordnet ist:, daß beim Betrieb der Brennkraftmaschine dan Abgas uiif dem Sensor in Wirkverbindung tritt. Die /(-Sonde mißt den Sauerstoffgehalt des Abgases und bewirkt mit ihren über eine Leitung Λ einem allgemein mit j bezeichneten Zündungsrechner zugeführten Aungangssignal eine Beeinflussung des Zündzeitpunktes.

Die grobe Vorsteuerung des Zündzeitpunkts bzw. des Zündwinkels übernimmt, dabei das elektronische Steuergerät '3.

Die ins Auge gefaßte Regelung wirkt integral und ist so ausgelegt, daß bei aufeinanderfolgenden Zündungen eine Begrenzung der Änderung des Zündwinkels ^C ^aui gewünschte inkrementale Teilwinkelschritte Δ'/ erfolgt. Das von der λ-Sonde 1 im Abgasrohr 2 gelieferte Ausgangssignal ist ein Schaltsignal. Das elektronische Steuergerät für die Errechnung des Zündzeitpunktes oder Zündwinkels aus gewünschten, im besonderen Fall zu berücksichtigenden Brennkraftmaschinenbetriebsdaten und -parameter_n (Last, Drehzahl, Temperatur, Druck u.dgl.) kann beispiels-

durch
weise so ausgelegt sein, daß/las /t-Sonden-Schaltsignal jeweils eine Verschiebung des berechneten und von dem Steuergerät vorgeschriebenen Zündwinkels um einen gegebenen Winkelwert^<l

ill

bewirkt wird. Infolge der erwähnten Begrenzungsschaltung für

90981 0/051 2

1186/ot/wi 27 A 00 A A

29. Juni 1977 - £. -

die Zündwinke1-Änderunq folgt dann der tatsächliche Zündwinkel nicht sofort diesem im Sinne einer Regelung vorgegebenen Zandwinkelsprunywerts c^ , sondern nur jeweils mit A_c£-Sprängen von Zündung zu Zündung (siehe den Kurvenverleiuf in Fig. 2a, wobei die Fig. 2b das Schaltsignal der /j-Sonde angibt).

Der Zündwinkel wächst daher linear, bis der durch die Zündwinkelregelung vorgegebene , um den Winkel, f, veränderte Zandwinkel erreicht ist.

Kippt die Sondenspannung U,v dann wieder zurück, dann wird im Zündungsrechner dieser Zusatzzündwinkel ./ - O gesetzt und der Rechner füiirt aufgrund seiner begrenzungsschal tung den aktuellen Zündwinkel· wiederum mit linearem Verlauf in Richtung des von der Steuerung allein vorgeschriebenen Wert:;. Wie der Kurvenverlauf der Fig. 2a in diesem Falle zeigt, kann je nach der Richtung der Zündwinkeländerung auch der jeweilige Zündwinkoltei lsprung .1\<C unterschiedlich bemessen werden, i'.ci dem nächsten Ansprechen der λ-Sonde wiederholt sich dann dieser Vorgang.

Die Einrichtung zur ^-Regelung des Zündzeitpunktes wird, wie weiter vorn schon erwähnt und wie im folgenden dann noch ausführlich erläutert, zweckmäßigerweine Mit einem auL digitaler Basis arbeitenden Zündungsrechner durchgeführt-.

Die diesem Zündungsrechner zugeordnete Begrenzungsschaltung für den inkrementalen Zündwinkelsprung *·κ von Zündung zu Zündung kann auch unsymmetrisch programmiert v/erden, so daß für das Auf- und Abregein unterschiedliche V/er to von AcC realisiert werden können. Man erhalt so unterschiedliche Steigungen in der Regelkurve, außerdem gewährleistet die Programmierbarkeit des AoT-Sprungs die Veränderbarkeit der Integrations-Zeitkonstanten. Da die Zündwinkeländerung umd>. bei jeder Zündung

909810/0512

1186/ot/wi 27 AOO A A

29. Juni 1977 - T--

durchgeführt wird und damit letzten Endes drehzahlabhänyig ist, wird, wie ohne weiteres verständlich, auch die Integratianszeitkonstanto automatisch mit der Drehzahl mitgeführt.

Es versteht sich im übrigen, daß auch die insgesamt gewünschte, durch die Regelung bewirkte Zündwinkeländerung um den Winkel so zu wählen ist - was bei Vorwendung eines digitalen Zündungsrechners durch Programmierung erfolgen kanu -, daß gewünschte für den Motor gefährliche Bereiche dos Zündwinke Is nicht erreicht werden. Daher läßt wich die Zündwinkolregol ung auf die zulässigen Bereiche begrenzen.

Zum besseren Verständnis des praktischen AusführungsbeispieLs vorliegender Erfindung wird im folgenden nunmehr zunächst anhand der Darstellung der Fig. 3 die möy Liehe Ausf ührungsforin eines elektronischen Zündzo L tpunkt-Steuorgerätü , nämlich uines digitalen "ündunysrechnors erläutert.

Das Grundprinzip oincs digitalen Zündungsrechnors besteht tiarin, zunächst während eines konstanten Zei tiaterval Is ,:ur Ilrnii tt 1 na«; der Drehzahl einer Brjnnkraftnaschiae Markierungen an einer beispielsweise mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbundenen Scheibe abzutasten und beispielswei.se in einem Zähler zu summieren, wobei bei Erreichung eines bestimmten Zählerstands eine nachfolgende oder die gleiche Markierungsreihe (Zahnreihe der Scheibe) ab einem bestimmten Winkel abgetastet und die einzelnen erfaßten Impulse dem zuvor ermittelten Zählerstand hinzuaddiert v/erden. Ein bestimmter Zühlerendstand ergibt dann ein Auslösesigiial und legt den Zündzeitpunkt fest. Damit jedoch universal beeinfluiUuiru Verstellkennlinien, beispielsweise; auch mit fallenden Vcrstol lkennlinituitei len, realisiert v/erden können, v/ird bei einem digitalen Zündungsrechner, wie er für vorliegende Erfindung bestimmt ist, ein Speicher 10 verwendet, in

909810/0512

07/ nn/ /

29. Juni Π77 - fr- ^ / 4 U Q 4 4

dem die Wert.ο für eine Verstellkonnlinie gespeichert sind. Hierbei sind auch negative Vierte und UaIv₁ it eine negative Steigung der Verstel lkennlinie möglich; es lassen sicii dalu-r beliebig verlaufende kennlinien erzeugen und dran it optimal berechnete Zündzeitpunkte in Abhängigkeit von äußeren iietriebsparametern festlegen. Der Abruf der einzelnen gespeicherten Vierte aus dem Speicher 10 erfolgt zwockmäßigerwoise dadurch, daß diesem Mindestens ein Adiessenzähler 11 vorgeschaltet ist, dem die betriebspar ame terabh.ingi gen Signale zugeführt sind. Hierbei sind in erster Linie Drehzahl und Last zu nennen, die den größten Einfluß auf die Zündverstellung ausüben. Darüber hinaus können aber auch Temperaturwerte und sonstige Jetriebszustände in das Ausgangssignal des Speichers 1O einbezogen werden .

Die Fig. 3 zeigt zwei Aufnehmer für üetriebsparameter, und zwar einen Drehzahlgeber 12 und einen Lastgeber 13. Kir. weiterer Geber für Betriebsparameter ist mit 14 bezeichnet und arbeitet mit seinem Ausgang ebenfalls über einen zwischengeschalteten Verarbeitungsblock 14a auf einen zugeordneten Eingang des Adressenzählers 11. Obwohl auch andere Lösungen denkbar und vereinfacht realisierbar sind, wird die Arbeitsweise eines solchen Zündungsrechners am besten verstandlich, wenn man annimmt, daß die Speicherplätze des Speichers 10, der beispielsweise als Lesespeicher (ROM) ausgebildet ist, unmittelbar mit den gewünschten Funktionswerten selbst besetzt sind. Die den einzelnen Lastaufnehmern 12, 13, 14 nachgeschalteten Verarbeitungsblöcke 12a, 13a und 14a sind so ausgebildet, daß für jeden Rechenzyklus zwischen zwei Zündimpulsen (bei einem Vierzylindermotor also je 180° Kurbelwellenwinkel) dem Adressenzähler 11 in aufbereiteter Form im zyklischen Umlauf, beispielsweise nach einem Zeitmultiplexverfahren solche Signale von den Aufnehmern für die Betriebsparameter zugeführt werden, daß der Adressen-

909810/0512

1186/ot/wi 27 A 00 A4

29. Juni 1977 - * -

zähler 11 den Lesespeicher 10 unmittelbar mit einer Adresse beaufschlagen kann, die den effektiv während des jeweiligen Rechenzyklus vorhandenen Betriebsparametern entspricht. So kann es sich bei dem Verarbeitungsblock 12a beispielsweise um eine Torschaltung handeln, die Zählimpulse vom Aufnehmer 12 nur während eines vorgegebenen Zeitraums zum Adressenzähler 11 gelangen läßt, so daß sich in diesem ein der Drehzahl der Brennkraftmaschine proportionaler Zählerstand ergibt. Mit diesem Zählerstand wird der Lesespeicher 1O beaufschlagt und ein bestimmtes gespeichertes Wort aus dem Speicher 10 abgerufen, welches über einen Parallel-Serienwandler 1G und einen Umschalter 17, auf den weiter unten noch eingegangen wird, einem Ergebniszähler 18 zugeführt wird. Ersichtlich werden im Ergebniszähler 18 pro Rechenzyklus jeweils so viele Binärwörter seriell addiert, wie abgefragte Betriebsparameter vorhanden sind, die Speicherwerte im Lesespeicher 10 beeinflussen können. Es ergibt sich dann im Ergebniszähler 18 ein betriebsparameterabhängiger Zählerstand zu einem bestimmten vorgegebenen Zeitpunkt, der ausreichend weit vor dem oberen Totpunkt. OT liegen muß, damit auch der größte Zündwinkel in Richtung Frühzündung berücksichtigt werden kann. Dadurch, daß der Speicher 10 Inkremente der Kennlinie abgespeichert hat und der Ergebniszähler die Kennlinie durch Sutunation der Inkremente zurückgewinnt, ergibt sich als Arbeitsweise eines solchen Systems dann die Diagrammdarstellung der Fig. 4, die den Zählerstand des dem Speicher 10 nachgeschalteten Ergebniszählers 18 über der Zeit angibt. Mit jedem Zündimpuls wird dieser Zählerstand auf einen definierten Anfangswert, beispielsweise auf den Zählerstand Null, zurückgestellt, desgleichen wird der Adressenzähler 11 zurückgestellt. Bis zur vorgegebenen Zeit "£ werden im Ergebniszähler die jeweiligen, abgefragten, betriebsparameterabhängigen Speicherinhalte aufsummiert. Ab einer Bezugsmarke BM werden Zählimpulse einer Folge, deren Frequenz von der Drehzahl abhängt, noch hinzuaddiert. Erreicht dann der Zählerstand einen durch ge-

909810/0512

1186/ot/wi 27 A 004 A

29. Juni 1977 - >θ -

Jft

wisse Betriebszustände bestimmbaren Endwert, dann wird das Zündsignal ausgelöst und der Vorgang beginnt von neuem. Nach der Zeit T ist der jeweils aktuelle Zündwinkel dann vollständig neu berechnet, die Bezugsmarke BM ist starr einer Kurbelwellenstellung zugeordnet und dient der eindeutigen Fixierung des so berechneten Zündwinkels bezüglich des OT des jeweiligen Zylinders. Wegen der starren Winkelzuordnung muß ab dem Bezugspunkt BM der Zählvorgang mit einer Frequenz erfolgen, die im wesentlichen kurbelwellenwinkelsynchron ist. Hier läßt sich nun der Einfluß von Betriebsparametern, die wie die Spannung der f\-Sonde oder die Drosselklappenstellung als binäre Signale erfaßt werden, durch geeignete Einbeziehung in den Rechenzyklus berücksichtigen.

Für eine Veränderung des Zündzeitpunkts bieten sich dann beispielsweise folgende Möglichkeiten an: die Beeinflussung des

1) Anfangswerts des Ergebniszählers,

2) Inhalts des Speichers, beispielsweise durch ergänzende Ansteuerung des Adressenzählers und

3) wählbaren Endwerts EW des Ergebniszählers 18.

Ein Eingriff ist dadurch möglich, daß dem Ergebniszähler 18 eine Endwert-Verstelleinrichtung 20 nachgeschaltet ist, die eine Vergleichsmatrix enthält und in welcher ein bestimmter Zahlenendwert festgelegt wird in Abhängigkeit der einzelnen genannten Betriebsparameter und gegebenenfalls weitere Betriebsparameter, die der Endwert-Verstelleinrichtung 20 über ihre Eingänge 21a, 21b und 21c zugeführt sind. Diese Endwert-Verstelleinrichtung 20 ist zweckmäßigerweise als für eine Integration vorteilhafte Matrix-Struktur ausgebildet, die auf Gatter zurückführbar ist und dann an eine nachgeschaltete Begrenzereinrichtung 22 einen die Zündung auslösenden Impuls abgibt, wenn der von ihr vorgegebene Zahlenendwert vom Ergebniszähler erreicht ist.

909810/051 2

1186/ot/wi

29. Juni 1977 - W -

Damit entsprechend dem Diagramm der Fig. 4 nach Abfrage und Summierung der Funktions-Speicherwerte aus dem Lesespeicher auf die kurbelwellenwinkelsynchrone Zählimpulsfolge, beispielsweise ebenfalls vom Drehzahlgeber 12,umgeschaltet werden kann, ist der schon erwähnte Umschalter 17 vorgesehen, der, gesteuert vom Geber 25 der Bezugsmarke BM, den Eingang des Ergebniszählers 18 mit der Leitung 26 und damit mit der Ausgangsimpulsfolge des Drehzahlgebers 12 verbindet.

Ist dem Adressenzähler 11 eine von äußeren, vorzugsweise digitalen Betriebsparametern steuerbare Matrix vorgeschaltet, die es ermöglicht, den Adressenzähler auf bestimmte Werte vorzusetzen, wobei mit den dadurch gewonnenen Speicherinhalten die Kennlinie verschoben wird, dann ergibt sich bei konstantem Endwert der gleiche Effekt wie bei einer Schwellenverschiebung durch die Vergleichsmatrix.

Vervollständigt wird der digitale Zündungsrechner der Fig. 3 schließlich durch eine sogenannte Drehzahlmatrix 28, von der ein Ausgang 28a mit der Endwert-Verstel!einrichtung 2O gekoppelt ist und von der zwei weitere Ausgangsleitungen 2 3b und 28c zu entsprechenden Eingängen 22a und 22b der Uegrenzungsstufe 22 führen. Die Drehzahlmatrix 23 ist in ihrem Grundprinzip ähnlich wie die Endwert-Verstel!einrichtung 20 aufgebaut und kann im integrierten Aufbau aus Transistoren bestehen. Sie ist so ausgebildet, daß sie der Bcgrenzunqsstufo 22 im zeitlichen Abstand zwei Signale zuführt, und zwar ein erstes Signal vom Ausgang 28b zum Eingang 22a der Begrenzungsstufcj 22, welches beispielsweise bei einem angenommenen Zündzeitpunkt entsprechend einem Kurbelwellenwinkel von 18O° bei 178° nach der letzton Zündung liegt, und ein zweites Signal vora Ausgang 28c zum Eingang 22b, welches einem Zündv/inkel von 132°, bezogen auf die letzte Zündung entspricht. Mit anderen Worten erhält die Begrenzungsstufe 22 von der Drehzahlmatrix 28 jeweils Ansteuersignale, die um einen vorgegebenen (maximalen) Zündwinkelsprung Δι£ - beim vorliegenden Fall entsprechend A<£ = 2° - sov/ohl in Richtung Früh- als auch in Richtung Spätzündung liegen, wodurch sich insgesamt ein überstrichener - zulässiger - Zündwinkelbereich nach der letzten Zündung von -2° ergibt.

Die Eingänge 21a, 2Jb und^ 21 c^4er ,Endwertverstelleinrichtung

909810/0512

1186/ot/wi
29. Juni 1977

erlauben Sondereingrif f c, die den von der Endwertverstelleinrichtung bestimmten Zahlenendwert, der mit dem Zählerstand des Ergebniszählers 18 jeweils zu vergleichen ist, entsprechend unterschiedlichen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine ändern, d.h. es handelt sich liier um die Möglichkeit der wählbaren Endwertbeeinflussung zur Zundzeitpunktbestinunung. Die Sondereingriffe an den Eingängen 21a bis 21c können für die Temperaturabhängigkeit, für Leerlauf, für den Aalaßvorgang und insbesondere selbstverständlich für eine Endwertbeeinflussung aufgrund des /\ -Sonucn-Ausgangssignals Ό-_Λ verwendet werden. Die Endwert-Verstellcinrichtung 20, auf einen bestimmten Endwert vorprogrammiert, gibt dann in Abhängigkeit von den Sondereingriffen ein Signal an die nachgeschaltete Begrenzungsstufe 22 ab, wenn der Zählerstand im Ergebniszähler 18 den eingestellten Zahlenendwert der Endwert-Verstelleinrichtung 20 erreicht heil. Dieses Signal ist unter der Voraussetzung, daß es innerhalb der zulässigen Zündwinkelschwankungsbreite von -Abliegt, unmittelbar das die Zündung bewirkende Signal.

Bevor im folgenden genauer auf die Zusammenhänge zwischen der Drehzahlmatrix 2'ά und der Begrenzungsstufe 22 eingegangen wird, sollen kurz die an sich bekannten Maßnahmen erörtert werden, die schließlich zur Bildung des U^ -Schaltsignals führen. Es ist bekannt, daß das Ausgangssignal der ,\-Sonde 30 (siehe Fig. 3) als Istv/ertsignal der Abgaszusammensetzung der Brennkraftmaschine angesehen werden kann und einen Hinweis auf die Luftzahl Ά des der Brennkraftmaschine eingangsseitig zugeführten Kraftstoff-Luftgemisches liefert. Daher ist es durch Verwendung der Sauerstoff- oder A-Sonde 30 möglich, eine Brennkraftmaschine im Sinne einer vollgültigen Regelung zu betreiben, wobei die Brennkraftmaschine beim vorliegenden Ausführungsbeispiel die Regelstrecke und der Zündungsrechner den Regler bildet. Das Ausgangssignal der Λ-Sonde 30 im Abgasrohr än-

909810/0512

1186/ot/wi 27 A 00 A A

29. Juni 1977 - W- -

dert sich sprungartiq, und zwar je nachdem, ob der Brennkraftmaschine ein mit geringer Bandbreite schwankendes fettes oder mageres Gemisch zugeführt wird. Zur Auswertung des -Sonden-Ausgangssignals wird diesem ein auf einen bestimmten Spannungswert festgelegtes - gegebenenfalls aber auch nachgeführtes Schwellwertsignal entgegengeschaltet, wobei üblicherweise ein Komparator 31 verwendet wird, dessen einem Eingang 32a das Referenzsignal und dessen anderem Eingang 32b das ^ -Sonden-Ausgangssignal zugeführt ist. Am Ausgang des Komparators 31 erhält man dann die Schaltspannung U, , und zwar je nachdem, ob das von der -Sonde abgegebene Signal oberhalb oder unterhalb der Schwellwertspannung liegt. Es handelt sich daher um ein binäres Schaltsignal nach Art einer Rechteckspannung, welches zur Bestimmung bzw. zur Vorgabe der von der Zündungsregelung maximal erlaubten Zündwinkelgesamtänderung · etwa der überlaufmatrix des digitalen Zündungsreglers, d.h. der Endwert-Verstelleinrichtung 20 zugeführt wird. Befindet sich daher die Sondenspannung U _Λ im Schaltzustand log 1, dann kann durch Ansteuerung beispielsweise eines geeigneten Eingangs 21a bis 21c der von dem Zündungsrechner nach Art einer Steuerung vorgeschriebene Zündwinkel um den Winkel oC , verschoben werden.

ill

Damit diese GesamtwinkeländerungvC , nicht sofort auf die jeweilige Zündung durchschlägt, ist die Begrenzungsstufe 22 vorgesehen, von der in Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel gezeigt ist. Die Begrenzungsstufe 22 besteht im wesentlichen aus zv/ei Gattern, nämlich einem UND-Gatter 35 und einem ODER-Gatter 36 sowie zwei Speichern in Form von bistabilen Flipflops 37 und 38, die als sogenannte RS-Flipflops ausgebildet sind. Der eine Eingang 22a der Begrenzungsstufe 12 ist mit dem Setzeingäng des Flipflops 38 verbunden, der andere Eingang 22b liegt unmittelbar am ODER-Gatter 3G. Während die Ausgänge der Flipflops 37 und 3 8 mit den beiden Eingängen des UND-Gatters 3 5 verbunden sind,

9 ü 9 8 1 0/0512

1186/ot/wi 27 A 004 A

29. Juni 1977 - -W- -

ist der Ausgang dieses UND-Gatters mit dem anderen Eingang des ODER-Gatters 36 verbunden. Der Setzaingang des Flipflops 37 liegt am Ausgang der Endwert-Verstel !.einrichtung 2O.

Es ist weiter vorn schon erwähnt worden, daß die Drehzahlmatrix 28, deren Ausgangssignale den Eingängen 22a und 22b zugeführt sind, so ausgebildet ist, daß :;ie, jeweils bezogen auf die letzte Zündung Ansteuerimpulse liefert, die einem Winkel von -2 , bezogen auf die letzte Zündung entsprechen. Hierzu wertet die Drehzahlmatrix den jeweiligen Zählorstand des Adressenzählers 11 aus, sie benötigt aber auf jeden Fall ein geeignetes DrehzaJilsignal , welches auch unmittelbar vom Drehzahlgeber 12 gewonnen und entsprechend verarbeitet werden knnn.njo Drehzahlmatrix arbeitet im Prinzip als Winkoldekodierstufe. Die Arbeitsweise der Begrenzungsstufe 22 ist dann so, daß sie innerhalb des an sich nicht zwangsläufig symmetrischen Winkelbereichs von -Λ nach der vorangegangenen Zündung, beim Ausführungsbeispiel bei einer Vierzy linder-Urennkraf traaschine, ein unmittelbar zur Zündung führendes Signal abgibt. Erscheint beispielsweise der Impuls aus der Endwert-Verstellcinrichtung 20 vor einem angenommenen Zündwinkel von mindestens 17b , dann wird durch diesen Impuls zwar das Flipflop 37 gesetzt, das vom Ausgang dieses FlipfLops angesteuerte UND-Gatter 35 kann jedoch nicht durchschalten, da das andere Flipflop 3M an seinem mit dem UND-Gatter 3 5 verbundenen Ausgang noch das Signal log O aufweist. Sobald dann von der Drenzahlmatrix am Eingang 22a der 17 3°-Impuls ebenfalls eingeht, kann das UND-Gatter 35 durchschalten und über das ODEU-Gatter 3(> ergibt sich der Zündimpuls. Andererseits ist dann, wenn der Impuls der Endwert-Verstel !einrichtung 2O innerhalb des ''■■'-·■ -Bereiches liegt, der frühe 17Ü°-Impuls am Eingang 22a allein nicht in der Lage, den Zündimpuls zu erzeugen, das UND-Gatter 35 sperrt, so daß ordnungsgemäß der Zundimpuls erst dann durchgeschaltet wird,

909810/0512

1186/ot/wi 27A00A4

29. Juni 1977 - »■» - ^ ^

wenn dieser am Ausgang der Endwert-Verstelleinrichtung erzeugt wird.

Verzögert jedoch die Endwert-Verstelleinrichtung ihren Ausgangsimpuls so weit, daß er nicht vor 182° KW auftritt, dann wird der entsprechende, von der Drehzahlmatrix 28 bei 182° erzeugte Winkelimpuls über das ODER-Gatter 36 sofort durchgeschaltet. Je nach Wahl der Grenzwinkel durch entsprechende Programmierung der Drehzahlmatrix 28 läßt sich daher ein maximaler und minimaler, gegebenenfalls auch unsymmetrischer Abstand zur vorangegangenen Zündung einstellen.

Die bisherige FOrläuterung zeigt, daß der Eingriff der Sondenspannung U^ an den verschiedensten Bereichen eines digitalen Zündungsrechners möglich ist und zu einer Verstellung des Zündzeitpunkten im Sinne einer echten Regelung verwendet werden kann; genannt seien neben der Programmierung der Überlaufmatrix noch die Möglichkeit einer lastabhängigen Zündungsregelung, wenn man nämlich den Winkel , ergänzend lastabhängig macht. Dies ist dadurch möglich, daß man eine beim digitalen Zündungsrechner vorgesehene Umschaltung zwischen zwei, urrjprünglich für wärmen und kalten Betrieb der Brcnnkraftmaschino vorgesehenen Lastkennlinien nunmehr in Abhängigkeit vom Λ -Sonden-Signal betreibt. Man kann so die Regelung nur bei bestimmten Lastzuständen wirken lassen bzw. eine Gowichtung über die Last vornehmen, da (J ic: gewün.'jchten Lastkennlinien beliebig programmierbor sind.

Regelt man daher mit einem Zusatzzündwinkel /". , dann benötigt

lit

man einon weiteren Eingang für die i^ndwert-Vcrstelleinrichtung bzw. besetzt einen dor Eingänge 21a bis 2 1c; greift man in die Zündwinke Ivorsto.1 lung über eine lastabhängige Regelung ein, dann werden vorprogrammierte Lastkennlinien in Abhängigkeit

909810/0512

3 7 /

vom Sondcnsi (jiial go:; dial t:et. Stets arbeitet aber die Degren- ;mngsr>tufo und sorgt dafür, daß die Zündwinke!änderung in Abhängigkeit: vom Aungangnsi gnnl dcrA-Sonde inkremental und nicht sprunghaft eine /'mderung erfährt.

Schließlich sind aber auch noch komp]iziertore Kingriffsmöglichkeiton in den :;'.indun'jsreehner in Funktion der Sonilenspannung U. r.töglicli. I5ci r.;n e Ir.v/ci :jo kann ein zusätzlicher Zähler vorgesehen sein, der zuir, errechnete·! Endresultat des Zündwinkt: Is in Abhängigkeit vom i'ondonsiyna] Tnkrenente dazuzählt oder abzieht und auf diese W"ise i.ür eine Zündwinkeländerung im Sinne einer Regelung sorgt.

Besonders vorteilhaft ist bei vorliegender Erfindung, daß nicht nur Einspritzmotoren vom Ausgangssignal der ' -Sonde geregelt fahren können, sondern auch Vergasermotoren, die mit einem Zündungsrechner ausgerastet ^ind.

90 9 810/0512

Leerseite

Claims

1 :ih/ot/\.'i.

-~ "-IhIL¹¹ -J⁷'¹¹ '-li^>r '■'"'' ^r:L^:

I. Verfahren zur ubgu-~a:};uing igen /I and zu L ι cunktregu Lung , Ιοί .____^ae:" aui'.ruaJ de.; Λ,ι.; ; a-.q.;.; i \λλ 1 :j einer i r a >■.',,-. \ askanal o'.iüi aroiukra ■'. I ·. ;a.';ch i n·.- a.i ji.ordne Lt;.ι Ja;i'.:i .-i. Ji i:- -;'L:i. -Wt-,:. Af-. (.!'■■ i" /,lii" .·: i ί _ra.:;.! vor ,i jl '1: './iru, . .ri' in¹!. ;(-;ϊ.>.:ΐ.ι.ί(; ii-;h;i·:'., cJ -1Γ- -.M-K.--' ...Li. liii: i.r ' ι ·!·;;.; ,!IFj u.'.> Za κ·;/> ikeL; ·Λ\:^'.: .·!.". j.. Z h'u".r- i ': j 4Ui;. ■ r ;:c: :ac.· r :::a" äc':;jt;!u;iKi;\: ■: a Ir.'oi :; t . ..ariin j i..ar-":l '.iac: . ■-Γ· 'au';a-Aur; jaaqj;;; i.■■ ;aa 1 (U , ) Ln i'.rer I^-hunuj bo·- sI. i r.unirt·, l:.'. i"ui .eat ,ι U;, durch l·i a-.: ,u.··-ji\·:!/ιπΐ';:;:;(:ίΚι1 tun·f in ihr r f:r'J,"ij vor>;c<ji:.!jr:.i· ■ Te i IwL akal ( ',,. ) bei. ji-"i■ ><..·rLa-;;, rL. \i<::yj.cn , un.l /.war :;o La:i<jo , i-ί.ί ci.n i.i "Uf.-;!: ,:ν·;Γ:; t.'.j! Lv.'in!;.! L ( ,) Ocii:r fvi.a äurch Unsch .1 Itiinq Vi.>r-

1'.

(;i'r!is"!ii>' , aar .'UnVr'-' lie ί. r i ;·Α -.;pai aa:«! ι r r zuL'iid:· j..:tit;aac ;-M;a-L i η i r>n 1>.?:;I\ i. i^tcr a:; i iaa 1 <:r Ά'ηκ !v/i ill'» 1 auioL".i;i'ff:!)urG U:h ηΠ'¹.' ίί'ΑΛ Ί :.. t. .

2. E Lnr Ich tune; ^ur ab jar.aijhanqiqon Zämizo LLpunkLn.'<jelunq , ;.iLL oiri'-r im Ab>;far>knna I oinor Tironnkraf t i.ia;;ch int¹ aii'jeoriiiniteii Uiici Jonnoa Zu£>aim:i('!U3i)l xuiiff f:r f a.^c;r.eru;ca äaucr^t.oE C- odor

-i'.ondo , clort:n Au.s<jiinq;;r» i ;na L orifäniiciiici ;iur Vor;;to L lung des Zünuzp L Lpunkts y._?rv,⁷oiu'i,<ir ir.t, zur Dui'chführuiiij do.n Vorfahren;; aacfi An:;i-rucli 1, dadurch (jekcnn;u; LehneL, daß ein ο loktr ">a i scher, vnt ziujf3'.-/oisc el ig i t a Lcr Ziindzi? L t.punk t rochner (K), 11 , 1 /'. , t 5, I i>, ZO) vorgesehen ist, ilen neben sonstige ßetr i ebnparame tor dar:;te 1 lend(^% .^c;i<jnalG :uir K Laste Llung aor. /'andzG L tfxinkt s ergänzend dar; Ausgangssigna I der -r.onue zu<jefünrh ist, derart, daß zur '/,ünuze i t.punki veränderung ein 'zusät- 7. lichor Reservew i nke I ( J rreigegoLjen ist, und daß dem Zändungsrechnor eine lie<jreiK-:un(is:;tULe (.!2) zugeordnet ist, die eine Änderung des jeweiligen Zändzeitpunkts, bezogen auf die Letzte Zündung nur innerhalb einer vorgegebenen Winkelbreite (-· . ) gestattet.

90 9 810/0512

BAD ORIGINAL

1 1 .-Jfi/ot-./v/i

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekonnzeichnet, da:l dor Zändunqsreehner einen vor^uijsweisc nit don äußeren Uotr i ebspararae tersignalen unmittelbar entsprechenden Funktionswerten besetzten Speicher (10) au fuo ir; t, dom ein von äußeren Sensoren (12, 13, 1Ί) angesteuerter Adrejsenzäii ler (11) vorgoschn I tot. /und daß oincin Krgobniszühler (1ü) sowohl dor jev/eilr, al)qofragt.e :;[)oichc>rinhalt als auch ab einem vorgoqrbenon uo/.uqsmarkonzei tpunk t (UM) eint; kurbelwo L Lenwinkr? liiynchronn Zähl impuls folge zufiihrbar ist derart, dart bei Krroir:hen eines vorgegebenen Z.'ihlerondstand;; der Zündinipul.s aus 1 (>:;bar ist.

4. Vorriciitung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vergleich des Ergebnis/.ah lerinhmlts mit einem vorgegebenen Kndzah U:ihlerstand eine von zusätzlichen äußeren, vorzugsweise in Form binärer Signale erfaßter Detriebsparanieter angesteuerte Vergle i chsmatr ix in einer Ilndwert-Vers tel L-einrichtuncj (J.0) vorgesehen ist und daß die Vorg Le ichsru.it.r i χ derart vom mit einem Hcliv/el Lwert verglichenen Ausgangss igna L der '-.Sonde (H)) angesteuert ist, daß der zusatz Liehe Reserveziindwinke 1 (r ) zum vorausberechneten /.ändv/Lnkel liinzuaddiert wird.

Γ). Vorrichtung tiacii einem der Ansprüche 2. bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Üegrenzungsstufc (22) von einer Lireh- y.ixh lniat r ix (20) mi! Tmini Iss Lgnalen ansteuerbar ist, die bei einem gegebenen Zählerstand des Adressenzahlers (11) um den gewünschten inkrementalon üündwinke!sprung (Ac*.) vor oder nach der letzten Zündung liegen.

6. Vorrichtung nach Anspruch ^Γ>, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzah liaatrix (20) eine Winkeldekodierstuf e ist und die iiegrenzunqsstufe (22) (latterschaltungen (35, J(») sowie

909810/0512

BABORH3INAL

1 1 o(>/ot/\;i

.1) . Jim i 1 >']' - Vy -

27A00U

Speicher (37, l_u) enthalt, derart, daß .'jinnnlr -Mir innerhalb einer hfii v.i! ii.it'·η .7i nke 1 sehwankungsbre-i ί ;. (-. ) y.u:n Au."'janq rjolan:jon .

7. Einrichtung nach einem odor mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ::ur last abhängigen Kegelung in Abhängigkeit vom Aufgangs:; J gnal (U ) d.:-r .Ά -.Sonde (.JO) ρ ine Umschaltung -/v/is^hon für warmen lnvl ; alten Brcnn- :;rai tiiir.nclii n>:.i' n;Lr i ob vorgegebene L.istkonnJ j.niou oriol >; i:.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Adressenzähler (11) eine von äußeren, vorzugsweise digitalen Betriebsparametern steuerbare Matrix vorgeschaltet ist zum Vorsetzen des Adressenzählers (11) auf bestimmte Werte derart, daß mit den dadurch gewonnenen Speich^rinhalten die Kennlinie verschiebbar ist und sich bei konstantem Endwert die gleiche Wirkung ergibt wie bei einer Schwellenverschiobung durch die Vergleichsmatrix.

9. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (1o) nur Inkremente der Kennlinie abgespeichert hat und der Frgebninzähler (18) die Kennlinie durch Summation der Inkremente zurückgewinnt.

909810/0512

BAD ORIGINAL