DE2743664A1 - Elektronische zuendzeitpunkt-voreil- einstelleinrichtung - Google Patents

Elektronische zuendzeitpunkt-voreil- einstelleinrichtung

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DE2743664A1
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crankshaft angle
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machine
angle
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Toshio Furuhashi
Tomoji Inui
Yasunori Mori
Seiji Suda
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    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
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Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Zündzeitpunkt-Voreil-Einstelleinrichtung für eine Brennkraftmaschine und insbesondere eine derartige elektronische Zündzeitpunkt-Voreil-Einstelleinrichtung, die eine optimale Zündzeltpunkt-Voreilcharakteristik für die Brennkraftmaschine vorsieht.
Bei herkömmlichen elektronischen Zündzeitpunkt-Voreil-Einstelleinrichtungen wird ein optimaler Zündzeitpunkt in Bezug auf den Kraftstoffverbrauch, die Abgaszusammensetzung und das Drehmoment abhängig von einem Eingangssignal, wie die Maschinendrehzahl, das Rohrverzweigungs-Vakuum bzw. der Rohrverzweigungs-Unterdruck, die Kühlwassertemperatur ο.dgl. vorgesehen. Eine derartige herkömm-
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liehe Einrichtung erfordert einen komplexen oder komplizierten Funktionsgenerator zur Bestimmung eines optimalen Zündzeitpunkts abhängig von den Eingangssignalen. Wenn eine sorgfältige Steuerung bzw. Regelung erwünscht ist, ist daher die Einrichtung sehr kostspielig. Da andererseits die Einrichtung nicht als System zum Erfassen des Verbrennungszustands der Brennkraftmaschine wirkt, muß außerdem der Zündzeitpunkt für eine optimale Verbrennungsbedingung zuvor berechnet werden. Das erfordert erhebliche Arbeitskraft und Geldmittel.
Es ist eine elektronische Zündzeitpunkt-Voreil-Einstel!einrichtung bekannt (vgl. JA-OS 50-153137 und JA-AS 46-3525), bei der der Innendruck eines Zylinders erfaßt wird,und ein optimaler Kurbelwellenwinkel, bei dem der Innendruck des Zylinders vermutlich einen Scheitelwert bei Normalbetrieb bei Normalbetrieb einnimmt, wird bestimmt unter dem Gesichtspunkt, daß der Kraftstoffverbrauch, die Abgaszusammensetzung und das Drehmoment unter den besten Bedingungen im Normalbetrieb gehalten werden, wid ein Bifferenzwinkel zwischen asm Ist-Seiieitsiwinkel und dem optimalen Scheitelwinkel des Innendrucks wird rückgeführt zur Steuerung oder Regelung des Zündzeitpunkts derart, daß der Ist-Innendruck den Scheitelwert beim optimalen Kurbelwellenwinkel einnimmt. Mit einer derartigen Einrichtung wurden die eingangs genannten Nachteile überwunden und wird der Scheitelwinkel des Innendrucks gesteuert bzw. geregelt, um die optimalen Bedingungen für den Kraftstoffverbrauch, das Drehmoment und die Abgaszusammensetzung bei normalen Betriebsbedingungen sicherzustellen, jedoch besteht der Nachteil, daß viel stickstoffhaltiges Abgas unter bestimmten Bedingungen abgegeben wird, wie schnelle Beschleunigung der Maschine, Aufwärmen der Maschine oder Bremsen der Maschine.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung der eingangs genannten Art unter Vermeidung der genannten Nachteile so auszuführen, daß bei allen Betriebszuständen ein geeignetes Voreilen des Zündzeitpunkts erreicht wird.
Gemäß der Erfindung wird während des Normalbetriebs der Maschine ein Kurbelwellenwinkel, bei dem der Innendruck des Zylinders einen Scheitelwert erreicht, auf ein Optimum so eingestellt, daß der Kraftstoffverbrauch, das Drehmoment und die Abgaszusammensetzung jeweils zu den besten Bedingungen gehalten sind;und daß unter bestimmten Bedingungen, wie schnelle Beschleunigung der Maschine, Aufwärmen der Maschine oder Bremsen der Maschine, der Kurbelwellenwinkel, bei dem der Innendruck den Scheitelwert erreicht, so geregelt wird, daß der Stickstoffgehalt des Abgases verringert wird unter primärer Berücksichtigung der Luftverschmutzung.
Die Erfindung gibt also eine elektronische Zündzeitpunkt -Voreil-Einstelleinrichtung für eine Brennkraftmaschine an, die eine Zündeinrichtung besitzt, bei der ein Kurbelwellenwinkel, bei dem der Innendruck eines Zylinders der Maschine einen Scheitelwert einnimmt, erfaßt wird und ein gewünschter Kurbelwellenwinkel, bei dem der Innendruck des Zylinders einen Scheitel wert unter einer gegebenen Bedingung erreicht, berechnet wird abhängig von dieser Bedingung, wobei der Zündzeitpunkt der Zündeinrichtung geregelt wird abhängig von der Abweichung dazwischen zur Verringerung dieser Abweichung.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer er-
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findungsgemäßen elektronischen Zündzeitpunkt-Voreil-Einstelleinrichtung,
Fig. 2 Druckkurven gemäß einem Ausführuiigsbeispiel der Erfindung,
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Zündzeitpunkt-Voreil-Regeleinheit des Ausführungsbeispiels der Erfindung,
Fig. 4 einen Zeitverlauf, der Signalverläufe an verschiedenen Teilen der Zündzeitpunkt-Voreil-Regeleinheit darstellt,
Fig. 5, 6 schematisch Blockschaltbilder von Ausführungsbeispielen eines Variabelkonstanten-Generators, der bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendbar ist.
Fig. 1 zeigt schematisch ein typisches Ausführungsbeispiel einer elektronischen Zündzeitpunkt-Voreil-Einsteileinrichtung gemäß der Erfindung, die für eine Zweitakt-Vierzylinder-Maschine als Beispiel vergesehen ist. Eine an einer Kurbelwelle 14 einer Maschine bzw. eines Zylinders 13 der vier Zylinder angebrachte Scheibe I ist mit zwei Vorsprüngen 2 mit Winkelabstand l8o° und mit mehreren Vorsprüngen 3 mit vorgegebenem Winkelabstand, beispielsweise 1°, versehen. Ein Aufnehmer 4, der die Vorsorünge 2 mit l8o°-Wlnkelabstand erfaßt, erzeugt als elektrisches Signal ein Bezugssignal I für jede Drehung der Kurbelwelle 14 um l8o°, und ein Aufnehmer 5 zur Erzeugung elektrischer Signale erfaSfe die Vorsprung« 3 mit 1°-Winkelatostand zur Erzeugung eines Winkelsignals K, das die Drehung der Kurbelwelle 14 um 1° anzeigt. Beim dargestellten Ausführungsbei-
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l entspricht das Bezugssignal I einer Kurbelwellen-Winkellage, bei der der Kolben des zugehörigen Zylinders 13 den (mittleren) oberen Totpunkt TDC (top dead center) erreicht, jedoch kann der Aufnehmer 4 beliebig angeordnet sein und die Kurbelwellen-Winkellage, bei der das Bezugssignal I erzeugt wird (Bezugswinkellage) muß nicht dem oberen Totpunkt entsprechen. Das Winkelsignal K wird jedesmal erzeugt, wenn die Kurbelwelle 14 um 1° gedreht wird, nachdem das Bezugssignal I erzeugt worden ist, derart, daß die Winkellage des oberen Totpunkts bezüglich der Bezugs winkellage durch das Winkelsignal K bestimmt werden kann.
Das Winkelsignal K und das Bezugssignal I werden einer Zündzeitpunkt-Voreil-Regeleinheit 6 zugeführt. Ein Aufnehmer 8 (ein piezoelektrisches Element, wie Zirkon-Blel-Titanat), der neben einer Zündkerze 7 des Zylinders Ij5 angeordnet ir-;t, zur Erfassung des Drucks eines Zylinders erfaßt den Innendruck des Zylinders IJ>, um ein elektrisches Signal proportional dem Innendruck der Regeleinheit 6 zuzuführen, die ihrerseits einen optima'en Voreilwinkel bestimmt aufgrund des Winkelsignals K des Bezugssignals I und des Innendrucks des Zylinders und die diesen optimalen Wert einer Ausgangseinheit 9 zuführt. Die Ausgangseinheit 9 enthält einen Verstärker, wie beispielsweise einen Leistungstransistor, zum Erregen einer Zündspule 10, die ihrerseits selektiv Hochspannungsbögen an Zündkerzen 7 und 12 über einen Verteiler 11 erzeugt.
Fig. 2 zeigt eine Änderung des Zylinder-Innendrucks und wird als Index-Druck-Verlauf bezeichnet.
In Fig. 2 ist eine Kennkurve A aufgetragen für die Maschinenzündung zum Zeitpunkt Ig,. Sie besitzt einen Maximaldruck a bei einem Kurbelwellenwinkel Φ,. Hier ist
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der Kurbelwellenwinkel als Drehwinkel der Kurbelwelle 14 nach Erreichen des oberen Totpunkts durch den Kolben definiert. Eine optimale Winkellage für O1 wird durch die Maschine selbst bestimmt und nicht durch die Drehzahl der Maschine oder die Lastbedingungen beeinflußt. Bei der herkömmlichen Einrichtung wurde der Zündzeitpunkt Ig1 so gesteuert bzw. geregelt, daß die Spitze oder der Scheitelwert der Druckkurve in der Kurbelwellenwinkellage Θ. so auftritt, daß der Kraftstoffverbrauch, die Abgaszusammensetzung und das Drehmoment im Normalbetrieb optimal sind und wird die Kurbelwellenwinkellage θ, abhängig vom Zündzeitpunkt Ig, bestimmt. Wenn der Zündzeitpunkt Jedoch so geregelt wird, daß der Druck stets einen Scheitelwert in der Kurbelwellenwinkellage Q^ besitzt, wird viel Abgas ausgestoßen während einer schnellen Beschleunigung der Maschine, während des Aufwärmens der Maschine und während des Bremsens der Maschine.
Wenn der Zündzeitpunkt von Ig1 nach Ig2 verzögert wird, fällt der Scheitelwert der Druckkurve vom Punkt a auf den Punkt b ab, wie das durch die Kennkurve B in Fig. 2 dargestellt ist, und die Kurbelwellenwinkellage für den Scheitelwert wird zum Wert ©2 verschoben. Diese Verschiebung zieht eine Verringerung des Wirkungsgrades der Maschine nach sich, was eine Verringerung des Wellen-Drehmoments, aber auch eine Verringerung der Stickoxid-Abgase (NO ) und eine Erhöhung der Abgastemperatur nach sich zieht. Infolge der Abgas-Temperaturerhöhung werden Kohlenwasserstoffe (HC) wieder verbrannt und deren Abgasmenge wird verringert. Folglich wird optimaler Betrieb erreicht durch Steuern oder Regeln des Zündzeitpunkts während des Dauerbetriebs derart, daß die Druckkurve den Scheitelwert in der Kurbelwellenwinkellage θ ^ einnimmt, die optimal ist unter Berücksichtigung des Kraftstoff-
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Verbrauchs, der Abgnszusammensetzun»; und des Drehmoments, während der Zündzeitpunkt während der schnellen Beschleunigung der Maschine, des Aufwärmens der Maschine und des 3remsens der Maschine so gesteuert oder geregelt wird, daß die Druckkurve den Scheitelwert in der verzögerten Kurbelwellenwinkellage 9p unter Berücksichtigung der Verringerung des Abgases einnimmt.
Fig. 3 zeigt ausführlich ein Blockschaltbild der Zündzeitpunkt-Voreil-Regeleinheit 6 gemäß Fig. 1. Sie steuert den Zündzeitpunkt so, daß die Druckkurve den Scheitelwert bei der Kurbelwellenwinkellage Θ, im Dauerbetrieb der Maschine erreicht, während die Druckkurve den Scheitelwert bei der Kurbelwellenwinkellage O^ während des
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schnellen Beschleunigen der Maschine, des Aufwärmens der Maschine und des Bremsens der Maschine erreicht. Fig. 4 zeigt Signalverläufe an verschiedenen Stellen der Regeleinheit 6, wobei an der Abszisse die Zeit aufgetragen ist. Ein Kurbelwellenwinkel kann aus dem Winkelsignal K vom Aufnehmer 5 gemessen werden.
Ein voreinstellbarer Zähler 15 empfängt das Bezugssignal I mit l8o°-Winkelabstand vom Aufnehmer 4 und das Winkelsignal K mit 1°-Winkelabstand vom Aufnehmer 5. Der voreinstellbare Zähler 15 zeigt die Lage oder Stellung (Kurbelwellenwinkel) an, zu dem die in Fig. 2 dargestellte Druckkurve den Scheitelwert einnimmt. Der im voreinstellbaren Zähler 15 einzustellende oder zu setzende Zählerstand oder Inhalt ist eine variable Konstante n,, die einem Soll-Kurbelwellenwinkel entspricht, bei dem die Druckkurve den Spitzenwert erreicht und die den vom Bezugssignal I gemessenen Winkel anzeigt, wobei die Konstante r^ durch einen Variabelkonstanten-Generator l6 erzeugt ist und wobei die Konstante n, ein binär kodiertes
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Signal sein kann. Wenn das Bezugssignal I wie in Fig. 4 dargestellt, dem voreinstellbaren Zähler 15 zugeführt wird, speichert er die variable Konstante ηγ vom Variabelkonstanten-Generator l6 und dekrementiert oder zählt den Inhalt n^ um 1 rückwärts abhängig vom V/inkelsignal K (vgl. Fig. 4), und wenn der Inhalt den Wert Null erreicht, erzeugt der voreinstellbare Zähler 15 ein Ausgangssignal M (Fig. 4). Auf diese Weise zeigt die Anzahl der Winkelsignale K zum voreinstellbaren Zähler 15 von der Anlage des Bezugssignals I bis zum Auftreten des Ausgangssignals M den Kurbelwellenwinkel an, bei dem die Druckkurve den Scheitelwert erreicht, und der Kurbelwellenwinkel zum Zeitpunkt, zu dem das Signal M erzeugt wird, zeigt den gewünschten oder Soll-Kurbelwellenwinkel an, bei dem die Druckkurve den Scheitelwert erreicht. Das Ausgangssignal M und das Bezugssignal I werden dem Rücksetzeingang R bzw. dem Setzeingang S eines Flipflops I7 zugeführt, dessen Q-Aucgang ein Impulssignal N (Fig. 4) abgibt. Der Kurbelwellenwinkel beim Abfall des Impulssignals N gibt den Soll-Kurbelwellenv/inkel Θ, wieder, zu dem die Druckkurve den Scheitelwert erreicht.
Andererseits wird das Ausgangssignal des Aufnehmers 8, das einen Spannungssignalverlauf gemäß der Druckkurve A besitzt, durch einen Differentiator l8 differenziert zur Erzeugung eines AusgangsSignaIs L (Fig. 4) zu Kurbelwellenwinkeln, die den Polen der Druckkurve A entsprechen. Der Kurbelwellenwinkel, bei dem das Ausgangssignal L erzeugt wird, zeigt den Winkel an, zu dem die Ist-Druckkurve den Scheitelwert annimmt. Auf diese Weise gibt die Differenz zwischen dem durch das Ausgangssignal L angegebenen Kurbelwellenwinkel und dem durch das Ausgangssignal M angegebenen Kurvelwellenwinkel einen Abweichungswinkel an, der
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gemäß der Erfindung so geregelt wird, daß er ausreichend gering ist. Das Ausgangssignal L vom Differentiator l8 und das Bezugssignal I werden dem Rücksetzeingang R bzw. dem Setzeingang S eines RS-Flipflops 19 zugeführt, dessen Q-Ausgang ein Impulssignal I (Fig. 4) abgibt. Die Dauer des Impulssignals ? reicht vom Zeitpunkt, zu dem die Kurbelwelle in der Bezugswinkellage angeordnet ist, bei der das Bezugssignal erzeugt wird, bis zum Zeitpunkt, zu dem der Innendruck tatsächlich den Scheitelwert erreicht, und der Kurbelwe11enwinkel beim Abfall des Impulssignals P gibt den Kurbelwellenwinkel an, zu dem der Ist-Innendruck den Soheitelwert erreicht. Eine Differenz zwischen dem Kurbelwellenwinkel beim Abfall des Impulssignals P und dem Kurbelwellenwink2l beim Abfall des Impulssignals N zeigt einen Abweichungswinkel des Kurbelwellenwinkels beim Ist-Scheitelwert vom Kurbelwellenwinkel beim Ziel- oder Führungs-Scheitelwert an. Ein UND-Glied 20 und ein NOR-Glied 21 bilden einen Teil einer Einrichtung zur Erzeugung dieser Abweichung. Das UND-Glied 20 empfängt das Impulssignal N vom Q-Ausgang des Flipflops 17 und ein Impulssignal ? vom ^-Ausgang des Flipflops 21 zur Erzeugung eines Impulssignals Q (Fig. 4) einer Dauer, daß der Differenz zwischen den Dauern der Impulssignale N und P entspricht, wenn die Dauer des Impulssignals N größer als die des Impulssignals I- ist. Das NOR-Glied 21 empfängt die Impulssignale N und P zur Erzeugung eines Impulssignals R (Fig. 4) einer Dauer, die der Differenz zwischen den Dauern der Impulssignale N und P entspricht, wenn die Dauer des Impulssignals N kürzer als die des Impulssignals P ist. Das Impulssignal Q zeigt das frühere Auftreten des Scheitelwerts als beim Soll-Winkel auf und das Impulssignal R zeigt das verzögerte Auftreten des Scheitelwerts gegenüber dem Soll-Winkel an, wobei deren Dauer den Abweichungswinkel wiedergibt. Ein voreinstellbarer
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Zweirichtungszähler 22 korrigiert einen Fehler des Kurbelwellenwinkels bezüglich der FU hrungsgröße. Wenn das Impuls signal Q angelegt ist, wird der Zählerinhalt oder Zählerstand des Zweirichtungszählers 22 auf (D + kQ) eingestellt, wobei D0 ein Anfangs-Zählerstand ist, und wenn das Impulssignal R angelegt wird, wird der Zählerstand des Zweirichtungszählers 22 auf (D0 - kR) eingestellt, derart, daß der Zündzeitpunkt so verändert wird, daß er mit dem FUhrungs-Zündzeitpunkt übereinstimmt, wobei k ein Koeffizient zum Umsetzen der Längen oder Zeitdauern Q und R der Impulssignale Q und R in Anzahlen von WinkelSignalen K ist. Dieser Betriebsschritt wird durch ODER-Verknüpfung der Impulssignale Q und R gemäß Fig. 4 erreicht mittels eines ODER-Glieds 23 und durch Logikverknüpfung des Winkelsignals K (Fig. 4) über ein UND-Glied 24 zum voreinstellbaren Zweirichtungszähler 22 nur während einer Zeitspanne, während der das ODER-Glied 23 durchgeschaltet ist, d.h., während einer Zeitspanne, während der die Impulssignale Q oder R angelegt sind.
Der Anfangszählerstand D0 des voreinstellbaren Zweirichtungszählers 22 gemäß Fig. 4 ist durch einen Konstanten-Generator 25 vorgegeben. Der Zählerstand DQ kann eine Binärzahl entsprechend einer bestimmten Anzahl von Winkelsignalen K sein und wird erhöht oder verringert auf (D„ + kQ) oder (D - kR) abhängig von der Abweichung. Insbesondere wird, wenn das Impulssignal Q angelegt ist, der Zählerstand D. des Zweirichtungszählers 22 erhöht um die Anzahl der vom UND-Glied 24 zugeführten Winkelsignale K, um den Wert D, = DQ + kQ zu erreichen, und wird, wenn das Impulssignal R angelegt ist,der Zählerstand D1 verringert um die Anzahl der vom UND-Glied 24 zugeführten Winkelsignale K um den Wert D. = D0 - kR zu erreichen, wobei k ein
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Koeffizient zum Umsetzen des Signals Q oder R, die die Zeitdauer wiedergeben, in eine Anzahl der WinkelSignaIe K ist. Der Inhalt oder Zählerstand D,, der so erhöht oder verringert ist, wird einem voreinstellbaren Rückwärtszähler 26 zugeführt, der zur Erzeugung eines Zündzeitpunktssignals T abhängig von einem Konstantwinkel-Zähler 27 wirkt, der seinerseits einen Zählerstand besitzt, der einem vorgegebenen Kurbelwellenwinkel entspricht. Wenn das Bezugssignal I dem Konsta^twinkel-Zähler 27 zugeführt wird, löst er das Rückwärtszählen des Zählerstands jedesmal dann aus, wenn das Winkelsignal K dessen CL-Eingang zugeführt ist. Nach m Winkelsignalen K, wobei m abhängig vom vorgegebenen Kurbelwellenwinkel bestimmt ist, erreicht der Zählerstand des Konstantwinkel-Z-ihlers 27 den Wert Hull und in diesem Zeitpunkt erzeugt der Zähler 27 ein Signal S (Fig. 4), das dem Rückwärtszähler 26 zugeführt wird. Wenn das Signal S zugeführt ist, speichert der voreinstellbare Rückwärtszähler 26 den Zählerstand D1 des Zweirichtungszählers 2'i und zählt den Zählerstand rückwärts jedesmal, wenn das Winkelsignal K dessen CL-Eingang zugeführt wird. Wenn der Zählerstand des Rückwärtszählers 26 den Wert Null erreicht, erzeugt dieser das Zündsignal T (vgl. Fig. 4) zur Ausgangseinheit 9. Die vorgegebene Zahl m ist abhängig vom Anfangszählerstand D„ des Zweirichtungszählers 22 bestimmt und ist so bestimmt, daß das Zündsignal T zum Kurbelwellenwinkel des Flihrungs-Scheitelwerts im Normalbetrieb erzeugt wird, wenn der Zählerstand des Zählers D» beträgt. Das Zündsignal T wirkt zum Korrigieren der Abweichung derart, daß im nächsten Zündzyklus der Zündfunke in korrekter Lage auftritt, d.h., in einer Lage, in der Kurbelwellenwinkel für den Scheitel-Druck dem Soll-Kurbelwellenwinkel entspricht, der durch den
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Variabelkonstanten-Generator ΐβ voreingestellt ist. Wenn der Zündzeitpunkt danach vomUnrung-Wert abweicht, wird er automatisch korrigiert über eine negative Rückkopplungsschleife. Der gewünschte Kurbelwellenwinkel, zu dem die Druckkurve den Scheitelwert erreicht, wird durch den voreingestellten Zählerstand des voreinstellbaren Rückwärtszählers 15 bestimmt, wobei der voreingestellte Zählerstand durch den VariabelkonstantavGenerator 16 vorgegeben ist, wie das oben erläutert wurde.Das v/ird im folgenden näher erläutert.
Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Variabelkonstanten-Generators 16. Die Temperatur des Maschinenkühlwassers wird mittels des Widerstands eines Thermistors 133 erfaßt und ein Bruchteil oder eine Teilspannung der Versorgungsspannung V , die durch den Thermistor I33 und einem Widerstand 134 geteilt ist, wird einer Operationsschaltung I30 als ein erstes Analogsignal zugeführt. Die öffnung einer Drosselklappe 136 wird durch ein Potentiometer 137 als eine der öffnung proportionale Spannung erfaßt und die erfaßte Spannung wird der Operationsschaltung 133 als ein zweites Analogsignal zugeführt. Ein Maschinen-Drehzahlfühler 14O erfaßt die Drehzahl der Maschine und führt ein drittes Analogsignal proportional der Drehzahl der Maschine der Operationsschaltung 130 zu. Die Operationsschaltung 130 verarbeitet das erste, das zweite und das dritte Analogsignal in vorgegebener V/eise und bestimmt, ob die Maschine im Dauerzustand oder -betrieb oder im Zustand schneller Beschleunigung und/oder des Aufwärmens und/oder des Maschinenbremsens ist. Wenn der Dauerbetriebszustand der Maschine bestimmt ist, wird ein Signal erzeugt, das der Anzahl der Winkelsignale K entspricht, die dem Kurbelwellenwinkel θ, entspricht, wie das Binärsignal nl, derart, daß der Innendruck des Zylinders den Scheitel-
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wert bei dem Kurbelwellenwinkel Θ, erreicht, und wenn eine der anderen Zustände, schnelles Beschleunigen, Aufwärmen und/oder Bremsen, bestimmt ist, wird ein Signal erzeugt, das der Anzahl der Winkelsignale K entspricht, entsprechend dem kurbelwellenwinkel θ , als das Binärsignal n, derart, daß der Innendruck des Zylinders den Scheitelvjert bei dem Kurbelwellenwinkel 9^ erreicht.
Auf diese V/eise wird während des Aufwärmens der Maschine der Kurbelwellenwinkel für den Scheitelwert-Druck vom Normalwert so verzögert, daß die Abgastemperatur angehoben wird zum schnellen Aufwärmen der Maschine und zum Herabsetzen der Abgabe von Kohlenwasserstoffen (HC). Während der schnellen Beschleunigung der Maschine wird der Kurbelwellenwinkel für den Seheitelwert-Druck ebenso verzögert zum Verringern des Scheitelwerts derart, daß die Abgabe von Stickoxiden (NO ) unterdrückt wird. Schließlieh wird auch während des Maschinenbremsens der Kurbelwellenviinkel für den Scheitelwert-Druck ebenso verzögert zur Verringerung der Abgabe von Kohlenwasserstoffen.
Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild, das ausführlich ein anderes Ausführungsbeispiel des Variabelkonstanten-Generators \6 zeigt, wobei gleiche Bezugszeichen für gleiche Teile wie in Fig. 5 verwendet sind. Ein Basis-Konstanten-Senerator 131 erzeugt ein Signal, das der Anzahl der Winkelsignale K entspricht, entsprechend dem Soll-Kurbelwellenuinkel θ , bei dem der Innendruck den Scheitelwert im Dauerbetrieb einnehmen soll, wobei dieses Signal einer Operationsschaltung· als Binärzahl η zugeführt wird. Die Kühlwassertemperatur wird mittels eines Thermistors als ein erstes Analogsignal erfaßt, das mittels eines Analog-Digital-Umsetzers 135 In ein erstes Binärsignal umgesetzt wird, das seinerseits der Operationsschaltung
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zugeführt wird. Die '»ffnung einer Drossel 136 wird mittels eines Potentiometers 137 als Spannung erfaßt, die proportional der öffnung ist, wobei diese Spannung einem Differentiator 138 zugeführt wird, dessen Ausgangssignal proportional der Steilheit oder Schnelligkeit der Öffnung der Drosselklappe 136 ist und wobei das Ausgangssignal durch einen zweiten Analog/Digital-Umsetzer 139 in ein zweites Binärsignal umgesetzt wird, das seinerseits der Operationsschaltung 132 zugeführt wird. Ein Maschinen-Drehzahlfühler l4l erfaßt, wenn die Drehzahl der Maschine gleich oder über einer vorgegebenen Drehzahl ist zur Erzeugung eines Ausgangs signals. Andererseits erfaßt ein Drosselklappenschalter 142, wenn die Drosselklappe vollständig geschlossen ist, zur Erzeugung eines Ausgangssignals. Beide Ausgangssignale werden einem UND-Glied 143 so zugeführt, daß der Maschinen-Bremszustand erfaßt wird, wenn das UND-Glied 143 ein "1"-Ausgangssignal abgibt, das seinerseits einen Binärkonstanten-Generator 144 auslöst, wie einen Ein-Bit-ROM (read oniy memory), zur Erzeugung eines dritten Binärsignals, das der Operationsschaltung 132 zugeführt wird. Die Operationsschaltung 132 bestimmt den Aufwärmzustand der Maschine, wenn das erste Binärsignal gleich oder unter einem gegebenen Wert ist, zur Änderung des Binärsignals n_ vom Basiskonstantm-Generator 131» um ein Signal zu erzeugen, das der Anzahl der Winkelsignale K entspricht, die dem Kurbelwellenwinkel θρ entspricht, als das Binärsignal n.. Wenn das zweite Binärsignal gleich oder über einem gegebenen Wert ist, bestimmt die Operationsschaltung 132 den Zustand schneller Beschleunigung und wenn das dritte Binärsignal angelegt ist, bestimmt sie den Zustand der Maschinenbremsung/und in beiden Fällen erzeugt die Operationsschaltung I32 ein die Anzahl der Winkelsignale K entsprechend dem Kurbelwellenwinkel ©„ wiedergebendes Signal als das Binärsignal n,.
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In anderen Fällen bestimmt die Operationsschaltung 132 den Dauerbetriebs-Zustand und erzeugt das Binärsignal η vom Basiskonstanten-Generator 131 als das Binärsignal n.
Auf diese Weise wird während des Aufwärmens der Maschine der Kurbelwellenwinkel des Scheltelwert-Drucks verzögert vom Normalwert derart, daß die Temperatur des Abgases angehoben wird zum schnellen Aufwärmen der Maschine und zum Verringern der Kohlenwasserstoff-Abgabe. Während schneller Beschleunigung der Maschine wird der Kurbelwellenwinkel für den Scheitelwert-Druck ebenso verzögert zur Verringerung des Scheitelwerts derart, daß die Abgabe von Stickoxiden unterdrückt wird. Schließlich wird auch während des Maschinenbremsens der Kurbelwellenwinkel für den Scheitelwert-Druck ebenso verzögert zur Verringerung der Abgabe von Kohlenwasserstoffen.
Die Erfindung wurde anhand einer digital aufgebauten Schaltungsanordnung erläutert, selbstverständlich kann die Erfindung auch mittels einer Analogschaltung durchgeführt werden.
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Claims (9)

  1. AnsDrüche
    (l .] Elektronische Zündzeitpunkt-Voreil-Einstelleinrichtung für Brennkraftmaschine einschließlich einer Zündeinrichtung,
    mit einer ersten, Fühlereinrichtung zum Erfassen eines Kurbelwellen-Drehwinkels der Maschine,
    mit einer zweiten, Fühlereinrichtung zum Erfassen des Zylinder-Innendrucks der Maschine,
    mit einer dritten, Erfassungseinrichtung zum Peststellen des Kurbelwellenwinkels, zu dem der durch die zweite Einrichtung erfaßte Innendruck einen Scheitelwert erreicht abhängig vom durch die erste Einrichtung erfaßten Kurbelwellenwinkel,
    mit einer vierten Einrichtung zur Vorgabe eines Kurbelwellenwinkels, bei dem der Zylinder-Innendruck den Scheitelwert erreicht als Führungs-Kurbelwellenwinkel,
    mit einer fünften, Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Abv/eichung zwischen dem von der dritten Einrichtung erzeugten Kurbelwellemvinkel und dem von der vierten Einrichtung erzeugten Führung»-Kurbelwellenwinkel, und
    mit einer auf die Abweichung ansprechenden sechsten, Regeleinrichtung zum Steuern oder Regeln eines Zündzeitpunkts der Zündeinrichtung zur Minimisierung der Abweichung,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die vierte Einrichtung (15 bis 17) einen Kurbelwellenwinkel bestimmt, bei dem der Zylinder-Innendruck den Scheitelwert unter einer vorgegebenen Bedingung erreicht abhängig
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    ORIGINAL INSPECTED
    von der vorgegebenen Bedingung und das Ergebnis als den PUhrungs-Kurbelwellenv/inkel abgibt.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenlzelehnet, daß die vorgegebene Bedingung aufweist die schnelle Beschleunigung der Maschine und/oder das Aufwärmen der Maschine und/oder das Bremsen der Maschine zusätzlich zum Dauerbetriebszustand der Maschine.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Einrichtung enthält
    eine siebte Einrichtung (133* 134, 135) zum Erfassen der Temperatur des Kühlwassers der Maschine,
    eine achte Einrichtung (136, 137, 138, 139) zum Erfassen der öffnung einer Drosselklappe,
    eine neunte Einrichtung (i44, l4l, 142, 143) zum Erfassen der Drehzahl der Maschine, und
    eine Operationsschaltung (131, 132, 130), die abhängig von den AusgangsSignalen der siebten, achten und neunten Einrichtung den Führungs-Kurbelwellenwinkel bestimmt.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
    daß die siebte Einrichtung einen Temperaturfühler (133, 134) zum Erfassen der Temperatur des Kühlwassers der Maschine aufweist zur Erzeugung eines ersten der Wassertemperatur proportionalen Signals,
    daß die achte Einrichtung einen Drosselklapnen-Hffnungsfühler (136, 137, 138) enthält zum Erfassen der 'jffnung der Drosselklappe der Maschine zur Erzeugung eines zwei-
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    ten der öffnung proportionalen Signals,
    daß die neunte Einrichtung einen Drehzahlfühler (ΐΛθ) enthält zum Erfassen der Drehzahl der Maschine zur Erzeugung eines dritten der Drehzahl proportionalen Signals, und
    daß die Operationsschaltung ("OO) den FUhrungs-Kurbeiwellenv.'inkel abhängig von dem ersten, dem zweiten und dem dritten Signal bestimmt.
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
    daß die vierte Einrichtung weiter eine zehnte Einrichtung zur Definierung eines Bezugs-Kurbelwellenwinkel aufweist, bei dem der Zylinder-Innendruck den Scheitelwert erreicht, wenn die Maschine im Dauerbetriebszustand ist, und
    daß die Operationsschaltung auf die Ausgangssignale der siebten, der achten und der neunten Einrichtung anspricht zur Veränderungt des Bezugs-Kurbelwellenwinkels, um abhängig davon den -Kurbelwellenwinkel zu erzeugen.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
    daß die siebte Einrichtung einen Temperaturfühler zum Erfassen der Temperatur des Kühlwassers der Maschine zur Erzeugung eines ersten Analogsignals proportional der Wassertemperatur und einen ersten Analog/Digital-Umsetzer (135) aufweist zum Umsetzen des ersten Analogsignals in ein erstes Digitalsignal,
    daß die achte Einrichtung einen Drosselklappen-Üffnungsfühler zum Erfassen der öffnung der Drosselklappe der Maschine zur Erzeugung eines zweiten Analogsignals proportional der öffnung und einen zweiten Analog/Digital-Umsetzer (139) aufweist zum Umsetzen des zweiten Analogsignals in ein zweites Digitalsignal,
    daß die neunte Einrichtung einen Drehzahlfühler (l4l) auf-
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    weist zum Erfassen, wenn die Drehzahl der Maschine eine vorgegebene Drehzahl erreicht, zur Abgabe eines fünften Signals, einen Drosselklappen-Fühler (142) enthält zum Erfassen des Schließzustandes der Drosselklappe zur Erzeugung eines sechsten Signals und ein Logikglied (143, 144) enthält, das abhängig vom fünften und sechsten Signal ein drittes Digitalsignal erzeugt,
    daß die zehnte Einrichtung den Bezugs-Kurbelwellenwinkel als viertes Digitalsignal erzeugt, und
    daß die Operationsschaltung (132) auf das erste, das zweite und das dritte Digitalsignal anspricht zur Veränderung des vierten Digitalsignals, um daraus den Führungs-Kurbelwellenwinkel zu erzeugen.
  7. 7. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler einen Thermistor (133) enthält.
  8. 8. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
    daß die erste Einrichtung ein zweites Signal erzeugt, das den Bezugs-Kurbelwellenwinkel der Kurbelwelle anzeigt und ein drittes Signal jedesmal dann erzeugt, wenn sich die Kurbelwelle um einen vorgegebenen Winkel von dem Bezugs-Kurbelwellenwinkel dreht,
    daß die dritte Einrichtung eine elfte Einrichtung zur Erzeugung eines vierten Signals, wenn der durch die zweite Einrichtung erfaßte Innendruck den Scheitelwert erreicht, und eine zwölfte Einrichtung (19) zur Erzeugung eines ersten Impulses aufweist, der vom Auftreten des zweiten Signals bis zum Auftreten des vierten Signals dauert,
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    daß die vierte Einrichtung eine dreizehnte Einrichtung (15, 17) aufweist zur Erzeugung eines zweiten Impulses, der vom Auftreten des zweiten Signals bis zum Zeitpunkt dauert, zu dem die Anzahl der dritten Signale die Anzahl erreicht, die dem Λ une-Kurbelwellenwinkel entspricht, und
    daß die fünfte Einrichtung die Dauer des ersten Impulses mit der Dauer des zweiten Impulses vergleicht zur Erzeugung einer Differenz zwischen diesem als d_e Abweichung.
  9. 9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
    daß die zwölfte Einrichtung ein erstes Flipflop (19) mit einem Q-Au;:gang und einem ^-Ausgang aufweist, wobei das erste Flipflop (19) abhängig vom zweiten Signal gesetzt ist und abhängig vom vierten Signal rückgesetzt ist zur Erzeugung des ersten Impulses,
    daß die dreizehnte Einrichtung einen ersten Zähler (15)
    Führungs
    aufweist, der einen dem -Kurbelwellenwinkel entsprechenden Zählerstand von der Operationsschaltung (I30, 132) erhält und ein viertes Signal erzeugt, wenn die Anzahl der dritten Signale, die nach dem Auftreten des zweiten Signals erzeugt sind, die Anzahl erreicht, die dem Führungs-Kurbelwellenwinkel entspricht, und ein zweites Flipflop (17) mit einem Q-Ausgang und Q-Ausgang enthält, das abhängig vom zweiten Signal setzbar und abhängig vom vierten Signal rücksetzbar ist zur Erzeugung des zweiten Impulses,
    daß die fünfte Einrichtung ein UND-Glied (20) zum Empfang des Q-Ausgangssignals des ersten Flipflops (19) und des Q-Ausgangssignals des zweiten Flipflops (17) zur Erzeugung eines dritten Impulses einer Dauer oder Länge gleich der Differenzdauer zwischen dem ersten Impuls und dem zweiten Impuls und ein NOR-Glied (21) enthält zum Empfang des Q-Ausgangssignals des ersten Flipflops (19) und des Q Aus-
    809813/1096
    gangssignals des zweiten Flipflops (17) zur Erzeugung eines vierten Impulses einer Dauer oder Länge gleich der Differenzdauer zwischen dem ersten Impuls und dem zweiten Impuls, und
    daß die sechste Einrichtung einen Zweirichtaigszähler (22) besitzt mit einem voreingestellten Zählerstand, der so ausgeführt ist, daß der Zählerstand durch die Anzahl der dritten Signale erhöht ist, die während des Vorhandenseins des dritten Impulses erzeugt sind, und der Zählerstand durch die Anzahl der dritten Signale verringert ist, die während des Vorhandenseins des vierten Impulses erzeugt sind, sowie einen dritten Zähler (26, 27) aufweist zum Rückwärtszählen des Zählerstands des Zweirichtungszählers {'d ) abhängig vom dritten Signal bei einer vorgegebenen Zeit nach dem Auftreten des zweiten Signals und zur Erzeugung eines Zündsignals, wenn dessen Zählerstand den Wert Null erreicht.
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