DE2755015A1

DE2755015A1 - Elektronisches steuergeraet und verfahren zum steuern eines verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE2755015A1
Application number: DE19772755015
Authority: DE
Inventors: Toshikazu Ina; Hisasi Kawai
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1976-12-10
Filing date: 1977-12-09
Publication date: 1978-06-15
Also published as: JPS5372931A; JPS6243070B2; US4176629A; DE2755015C2

Description

BLUMBACH . WESER . BERGEN . KHAM£R
ZWIRNER · HIRSCH . BREHM

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Patentconsull Radeckestraße 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Palentconsull
Patentconsult Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telelon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Patentconsult

Nippon Soken, Inc. 77/8759

14, Iwaya, Shimohasumi-cho,
Nishio-shi, Aichi-ken
Japan

Elektronisches Steuergerät und Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Steuergerät und ein
Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors gemäß dem Oberbegriff derPatentansprüche 1 und 12. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Verbesserungen bei der Steuerung der Verbrennung eines Luft-Kraftstoffgemisches im Motor, wobei ein Digitalrechner verwendet ist, um die der Verbrennungskammer des Motors zugemessene Kraftstoffmenge und die Zündpunkteinstellung ab hängig von Änderungen der Arbeitsbedingungen des Motors zu steuern.

München: R. Kremer Oipl.-Ing. . W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · P. Hirsch Dipl.-Ing, . RP. Brehm Dipl.-Chem. Or. phil. nat. Wiesbaden: P. G. Blumbach Dipl.-Ing. · P. Bergen Dipl.-Ing. Dr. jur. · G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.

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Bei bekannten elektronischen Kraftstoffeinspritz-Steuereinrichtungen werden die Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle und die dem Motor zugeführte Luftmenge als Hauptparameter elektrisch erfaßt, um die dem Motor zugeführte Kraftstoffmenge zu steuern, während bei bekannten elektronischen Steuereinrichtungen zur Zündpunkteinsteilung der Unterdruck in der Saugleitung und die Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle elektrisch als Hauptparameter erfaßt werden, um den zeitlichen Ablauf der im Motor erzeugten Zündfunken zu steuern. Dies bedeutet, daß, falls ein Digitalrechner verwendet wird, um sowohl die Kraftstoffeinspritz-Steuereinrichtung als auch die Steuereinrichtung für die Zündpunkteinstellung zu betätigen, es notwendig ist, wenigstens drei Meßelemente zum Erfassen der Änderungen der Betriebsbedingung des Motors vorzusehen.

Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein elektronisches Steuergerät für einen Verbrennungsmotor verfügbar zu machen, bei dem die genannten Steuereinrichtungen durch einen Digitalzähler betätigt werden, derjso programmiert ist, daß er erste und zweite Werte entsprechend den optimalen Einstellungen der Steuereinrichtungen aus Punktionen berechnet, die die gewünschten Beziehungen zwischen der jeweiligen Einstellung der Steuereinrichtungen, der dem Motor zugeführten Luftmenge und der Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle beschreiben, so daß ein Meßelement zum Erfassen des Unterdrucks entfällt und die Herstellungskosten

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verringert werden können.

Die Aufgabe.ist durch die in den Patentansprüchen 1 und angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den übrigen Ansprüchen zu entnehmen.

Zur praktischen Ausführung der Erfindung sind in den Fig. und 2 Kennlinien dargestellt, die aus der optimalen Einstellung der bekannten Kraftstoffeinspritz-Steuereinrichtung experimentell erhalten worden sind, so daß der Unterdruck in der Saugleitung aus der Drehgeschvjindigkeit des Motors und der in den Motor strömenden Luftmenge berechnet werden kann, wie dies im folgenden beschrieben ist.

In Fig. 1 ist die Impulsbreite f der Kraftstoffeinspritzung in Einheiten von ms innerhalb eines bestimmten Bereiches abhängig vom absoluten Druck P in der Saugleitung in Einheiten von mmHg aufgetragen, wobei die Impulsbreite ^"der erforderlichen Kraftstoffmenge entspricht, um ein konstantes Luft/Kraftstoff-Verhältnis aufrecht zu erhalten. In Fig. 2 ist abhängig von der Drehgeschwindigkeit N, die in Einheiten von ICK Umdrehungen pro Minuten angegeben ist, der Korrekturfaktor K_n aufgetragen. Der Korrekturfaktor K_n ist dazu bestimmt, aus der Kennlinie von Fig. 1 Standardkenndaten zu erhalten.

Aus den beschriebenen Kennlinien können die folgenden Glei-

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chungen abgeleitet werden

r .- T₁(P', ν) (ι)

P' - P₀ - P (la)

wobei P' der Unterdruck in der Saugleitung und P_Q der Atmosphärendruck ist. Wie erwähnt, ist die Impulsbreite 't der Kraftstoffeinspritzung proportional zur Luftmenge Q pro Kurbelwellenumdrehung des Motors, so daß sich die Impulsbreite'!'wie folgt darstellt:

ToC Q/N (2)

wobei die Einheit der Menge Q in g/sec angegeben ist. Aus den Gleichungen (1) und (2) folgt

Q/N « T₁(P', N) (35)

Schließlich folgt aus Gleichung (j5)

P'- g^Q/N, N) « g₂(Q, N) (4)

Aus der obigen Beschreibung folgt, daß der Unterdruck P' in der Saugleitung aus zwei HauptParametern -berechnet wird, die der Luftmenge und der Drehgeschwindigkeit des Motors entsprechen.

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Die Erfindung wird durch AusfUhrungsbeispiele anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 in einem Schaubild die Abhängigkeit zwischen dem absoluten Druck P in der Ansaugleitung und der Impulsbreite ^ der Kraftstoffeinspritzung;

Fig. 2 in einem Schaubild die Abhängigkeit zwischen dem Korrekturfaktor K_n und der Drehgeschwindigkeit N des Motors;

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines elektronischen Steuersystems für einen Verbrennungsmotor gemäß dieser Erfindung;

Fig. h eine Schaltung einer Ausführungsform des in Fig. J5 als Block dargestellten Analog/Digital-Wandlers;

Fig. 5 Wellenformen, die an verschiedenen Stellen des Analog/ Digitalwandlers erhalten werden;

Fig. 6 Ausführungsformen des Bezugsimpulsgenerators und des Kurbelwellenpositionsfuhlers von Fig. J>',

Fig. 7 die Schaltung einer Ausführungsform der in Fig. JJ als Block dargestellten Wellenformschaltung;

Fig. 8 die Schaltung einer Ausführungsform einer Verteilerschaltung; diese ist im in Fig. 3 als Block dargestellten elektronischen Verteiler enthalten;

Fig. 9 und 10 Wellenformen, die an verschiedenen Stellen des Verteilers erhalten werden;

Fig. 11 die Schaltung einer Ausf Uhrungsform der in Fig. J> als Block dargestellten Verzögerungsschaltung;

Fig. 12 Wellenformen, die an verschiedenen Stellen der Verzögerungsschaltung erhalten werden;

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Pig. Ij5 die Schaltung einer AusfUhrungsform des Drehgeschwindigkeitsfühlers der in Fig. J3 als Block dargestellt ist;

Pig. 14 ein Flußdiagramm, das die Arbeitsweise des Digitalrechners darstellt, der zur Steuerung der Kraftstoff zumessung des Motors benutzt wird;

Fig. 15 eine Kennlinie, die die Abhängigkeit zwischen der Motorgeschwindigkeit N und der ZUndfunkenvoreilung O. veranschaulicht;

Fig. 16 eine Kennlinie, die die Abhängigkeit zwischen dem Unterdruck P"in der Ansaugleitung und der ZUndfunkenvoreilung O₂ veranschaulicht;

Fig. 17 ein Flußdiagramm, das die Arbeitsweise des Digitalrechners veranschaulicht, wie er zur Steuerung der Zündfunkeneinstellung benutzt wird;

Fig. 18 ein Wellenformdiagramm, das ein Beispiel der Berechnung der Zündfunkenzeiteinstellung veranschaulicht;

Fig. 19 die Schaltung einer Ausf Uhrungsform des in Pig. 3 in Blockform dargestellten Komparators für die Kraftstoffeinspritzdüsen;

Fig. 20 Wellenformen, die an verschiedenen Stellen des Komparators von Fig. 19 erhalten werden;

Fig. 21 die Schaltung einer Ausführungsform des in Form eines Blocks in Fig. J> dargestellten Komparators für die Zündkerzen;

Fig. 22 Wellenformen, die an verschiedenen Stellen des

Komparators nach Fig. 21 erhalten werden; 809824/0900

Fig. 23 die Schaltung einer Ausführungsform der in Fig. J5 in Form eines Blocks dargestellten Zündspule; und.

Fig. 24 ein Diagramm zur Erläuterung des Zeitablaufs der Erregung der Zündspule.

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In Fig. 3 ist ein Blockdiagramm eines elektronischen Steuersystems für einen Verbrennungsmotor E gemäß dieser Erfindung dargestellt. Der Motor E ist ein Vierzylinder-Viertakt-Verbrennungsmotor, der vier am Einlaßkanal angebrachte Kraftstoffeinspritzdüsen 7a bis 7d und vier am Zylinderkopf befestigte Zündkerzen 8a bis 8d enthält. Beim Betrieb des Verbrennungsmotors befinden sich der erste und der dritte Zylinder im Ansaug- bzw. Auslaßhub, wenn sich der zweite und der vierte Zylinder im Kompressions- bzw. Arbeitshub befinden. Die Kurbelwelle des Motors E dreht sich einmal, wenn sich der Kolben in einem Zylinder hin- und herbewegt.

Das elektronische Steuersystem enthält verschiedene Fühler bzw. Geber, um die Arbeitsbedingungen des Motors E zu erfassen. Als einer dieser Fühler ist innerhalb eines Einlaßkanals des Motors E ein Luft-Durchflußmesser 1 vorgesehen, der eine statische Platte la und ein Potentiometer Ib enthält, dessen beweglicher Abgriff mit der statischen Platte la gekuppelt ist, um die in den Einlaß- bzw. Ansaugkanal angesaugte Luftmenge zu erfassen. Wenn die statische Platte la proportional zur angesaugten Luftmenge bewegt wird, dann ändert sich der augenblickliche Widerstandswert des Potentiometers Ib proportional zur angesaugten Luftmenge. Der Luft-Durchflußmesser 1 ist mit einem Temperaturfühler 2 ausgestattet, um die Temperatur der angesaugten Luft zu erfassen. Innerhalb des Einlaßkanals und arbeitsmäßig mit einer Drosselklappe SV

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des Motors E verbunden ist ein DrosselpositionsfUhler 3 vorgesehen. Der DrosselpositionsfUhler ^ erzeugt ein erstes Signal, um die Ruhestellung der Drosselklappe SV zu erfassen und ein zweites Signal, um die voll geöffnete Stellung der Drosselklappe SV anzugeben. Das erste und das zweite Signal des Drosselpositionsfühlers 3 werden direkt einem Digitalrechner 100 zugeführt.

Am Zylinderblock des Motors E sind ein Bezugsimpulsgenerator 4 und ein Kurbelwellenpositionsfühler 5 befestigt. Der Bezugsimpulsgenerator 4 erfaßt die Winkelstellung der Kurbelwelle, bevor der erste Kolben den oberen Totpunkt erreicht und erzeugt einen Bezugsimpuls pro Drehung der Kurbelwelle. Der Kurbelwellenpositionsfuhler 5 erfaßt die Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle und erzeugt Winkelimpulse mit einer Frequenz, die proportional der Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle ist. Am Zylinderblock des Motors E ist ein Kühlmittel-Temperaturfühler 6 befestigt, der die Kühlmitteltemperatur des Motors E erfaßt, und es ist außerdem ein Startschalte· 9 angebracht, der den Start des Motors E feststellt.

Das elektronische Steuersystem enthält ferner einen Analog-Digital-Wandler 200, der mit dem Potentiometer Ib, dem Temperaturfühler 2 und dem Kühlmittel-Temperaturfühler 6 verbunden ist. Der Wandler 200 empfängt entsprechende Ausgangssignale vom Potentiometer Ib, dem Temperaturfühler 2

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und dem Kühlmittel-Temperaturfühler 6, um diese Ausgangssignale abhängig von Taktimpulsen, die von einem Taktgeber 30 erzeugt werden, in binäre Signale umzuwandeln. Die vom Wandler 200 gelieferten binären Signale werden zum Rechner 100 übertragen. In dem elektronischen Steuersystem ist mit dem Kurbelwellenpositionsfühler 5 eine Wellenformschaltung 110 verbunden, um die Winkelimpulse vom Fühler 5 zu empfangen. Jeder der Winkelimpulse wird durch die Wellenformschaltung 110 in einen Rechteckinpuls umgeformt, der über eine Leitung 110a einem elektronischen Verteiler 120, Komparatoren 400a und 400b und einer'Verzögerungsschaltung 500 zugeführt wird.

Der elektronische Verteiler 120 ist mit dem Bezugsimpulsgenerator 4 verbunden und empfängt die von diesem Generator gelieferten Bezugsimpulse. Diese werden durch den Verteiler abhängig von den von der Wellenformschaltung 110 gelieferten Rechteckimpulsen und von den vom Taktgeber J>0 gelieferten Taktimpulsen zu einem Paar erster und zweiter Ausgangsimpulse moduliert. Die ersten und zweiten Ausgangsimpulse werden über Leitungen 120a und 120b dem Rechner 100 als Triggersignale und außerdem einem Drehgeschwindigkeitsmesser 1^0 sowie der Verzögerungsschaltung 500 zugeführt. Die ersten Ausgangsimpulse des Verteilers 120 werden ferner über die Leitung 120a dem Komparator 400a als Triggersignal zugeführt, während ferner die zweiten Ausgangsimpulse über die Leitung 120b dem Komparator 400b als Triggersignal zugeführt werden.

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Der Drehgeschwindigkeitsmesser 1^50 wird durch die vom Taktgeber 30 gelieferten Taktimpulse betätigt, um jede Periode der vom Verteiler 120 gelieferten ersten und zweiten Ausgangsimpulse in den Jeweiligen reziproken Wert der Drehzahl umzuwandeln. Dieser wird dem Rechner 100 als binäres Signal zugeführt. Die Verzögerungsschaltung 500 verzögert die von dem Verteiler 120 gelieferten ersten und zweiten Ausgangsimpulse um einen vorgegebenen Phasenwinkel, der von den von der Wellenformschaltung 110 gelieferten Rechteckimpulsen abhängig ist, um erste und zweite Zeitimpulse zum Triggern des Rechners 100 und der Komparatoren ^0Oa bzw. jJOOb zu erzeugen.

Der Digitalrechner 100 enthält eine Zentraleinheit (CPU), die mittels eines Datenbuses 101 mit einer Eingabe/Ausgabeeinheit (I/O), einem Pestwertspeicher (ROM) und einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) in Verbindung steht. I/O empfängt binäre Signale, die vom Drehgeschwindigkeitsmesser 150 und vom Analog/Digital-Wandler 200 abgegeben werden, um sie zeitweise in RAM zu speichern. Die in RAM gespeicherten Binärsignale werden selektiv ausgelesen und über den Datenbus 101 durch I/O zur CPU gegeben. Bei dem AusfUhrungsbeispiel sind im ROM vorab ein erstes und ein zweites Programm gespeichert, so daß CPU erste Daten aus einer ersten Funktion berechnet, die die gewünschte Beziehung zwischen Betriebsbedingungen des Motors E und der optimalen Einstellung der

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KraftstoffeinspritzdUsen Ja. bis 7d beschreibt und ferner zweite Daten aus einer zweiten Punktion berechnet, die die gewünschte Beziehung zwischen dem Betriebszustand des Motors

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E und der optimalen/Einstellung der Zündkerzen 8a bis 8d beschreibt. Die erwähnten gewünschten Beziehungen werden experimentell bestimmt und mittels der Programme in ROM gespeichert. CPU wird beim Empfang der ersten und zweiten von der Verzögerungsschaltung 500 gelieferten Zeitimpulse getriggert, um mit der Berechnung der ersten Daten zum Steuern der KraftstoffeinspritzdUsen 7a bis 7d zu beginnen. Außerdem wird CPU beim Empfang der ersten und zweiten Ausgangsimpulse des elektronischen Verteilers 120 getriggert, um mit der Berechnung der zweiten Daten zum Steuern der Zündkerzen 8a bis 8d zu beginnen. Die Berechnung der ersten und der zweiten Daten in CPU wird jeweils nach der Time-Sharing-Methode unter Verwendung von Binärsignalen von I/O mittels Programmierung im ROM ausgeführt. Die errechneten ersten und zweiten Daten werden als Binärzahlen Jeweils den Komparatoren 200a und 300b und den Komparatoren 400a und 400b mittels I/O zugeleitet.

Der Komparator 300a ist über eine Leitung 500a mit der Verzögerungsschaltung 500verbunden, um bei Empfang der ersten von der Verzögerungsschaltung 500 gelieferten Zeitimpulse getriggert zu werden. Die ersten im Rechner 100 berechneten Daten werden mittels des Komparators 300a in erste Ausgangsimpulse umgewandelt, deren Impulsbreite abhängig von den

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Taktimpulsen des Taktgebers 30 ist. Die ersten Ausgangsimpulse vom Komparator 30Oa werden einer EinspritzdUsentreiberschaltung

zugeführt,
10a/ die die zweite und dritte Kraftstoffeinspritzdüse 7b und 7c betätigen. Der Komparator 3°0b ist über eine Leitung 500b mit der Verzögerungsschaltung 500 verbunden, um beim Empfang des zweiten Zeitsignals von der Verzögerungsschaltung 500 getriggert zu werden. Die berechneten ersten Daten werden ebenso in zweite Ausgangsimpulse umgewandelt, deren Impulsbreite von den Taktimpulsen des Taktgebers 30 abhängig ist. Die zweiten vom Komparator 300b gelieferten Ausgangsimpulse werden einer Einspritzdüsen-Treiberschaltung 10b zugeführt, die die erste und vierte Kraftstoffeinspritzdüse 'Ja. und 7d betätigt.

Der Komparator 400a ist über die Leitung 120a mit dem elektronischen Verteiler 120 verbunden, um beim Empfang der ersten von der Schaltung 120 gelieferten Ausgangsimpulse getriggert zu werden. Die zweiten im Rechner 100 berechneten Daten werden durch den Komparator 400a abhängig von den vom Taktgeber 30 gelieferten Taktimpulsen und von den von der Wellenformschal tung 110 gelieferten Rechteckimpulsen in ein erstes Zündfunken-Voreilsignal umgewandelt. Das erste Zündfunken-Voreilsignal vom Komparator 400a wird einer Zündvorrichtung 20a zugeführt, die eine Zündspule 40a erregt, so daß die zweite und die dritte Zündkerze 8b und 8c eine Zündspannung erhalten. Der Komparator 400b ist über die Leitung 12Od mit dem Verteiler 120 verbunden, um beim Empfang der zweit en vom

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Verteiler 120 gelieferten Ausgangsimpulse getriggert zu werden. Die berechneten zweiten Daten werden abhängig von den Taktimpulsen des Taktgebers JO und den Rechteckimpulsen der Wellenformschal tung 110 durch den Komparator 400b in ein zweites Zündfunkenvoreilsignal umgewandelt. Das zweite vom Komparator 400b gelieferte Zündfunken-Voreilsignal wird einer Zündvorrichtung 20b zugeführt, die eine Zündspule 40b erregt, so daß die erste und die vierte Zündkerze 8a und. 8d eine Zündspannung erhalten.

In Fig. 4 ist eine Ausführungsform eines Analog/Digital-Wandlers 200 dargestellt, der einen durch eine Treiberschaltung 204 getriebenen Integrator 202 enthält. Die Treiberschaltung 204 umfaßt einen Binärzähler 204a des Typs CD 4040 (hergestellt von RCA-Corporation, USA) und empfängt über eine Leitung 200a an seinem Anschluß CL vom Taktgeber. 30 die in (a) von Fig. 5 dargestellten Taktimpulse. Der Binärzähler 204a teilt die Frequenz des Taktimpulses auf 1/4 und erzeugt am Anschluß Q₂ Ausgangsimpulse, die einem Inverter 221 und einem D-Flipflop 205 zugeführt werden. Das D-Flipflop 205 verzögert jeden vom Zähler 204a gelieferten Ausgangsimpuls um eine halbe Periode des Taktimpulses in der Phase und erzeugt am Anschluß Q verzögerte Ausgangsimpulse. Ein NAND-Glied 206 empfängt die durch den Inverter 221 invertierten Ausgangsimpulse und die vom D-Flipflop 205 gelieferten verzögerten Ausgangsimpulse

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und erzeugt an seinem Ausgangsanschluß Ausgangsimpulse, die in Fig. 5 unter (b) dargestellt sind.

Der Integrator 202 ist so ausgebildet, daß aus den Ausgangsimpulsen des NAND-Gliedes 206 die in (d) von Fig. 5 dargestellten Sägezahnwellensignale erhalten werden. Wenn ein Transistor 201 an seiner Basis ein vom NAND-Glied 206 geliefertes Signal hohen Pegels (Großsignal) empfängt, wird er eingeschaltet, um am Kollektor ein Signal kleinen Pegels (Kleinsignal) zu erzeugen. Das Kleinsignal des Transistors 201 wird über einen Widerstand 2022 an einen ersten Eingangsanschluß eines Operationsverstärkers 202a und über einen Widerstand. 2023 an einen Eingangsanschluß i eines Analogschalters 203 angelegt. Der Verstärker 202a und der Analogschalter 20^ sind vom Typ CA 3130 bzw. CD 4066, hergestellt von RCA-Corporation. Der Verstärker 202a empfängt an seinem zweiten Eingangsanschluß außerdem eine vorgegebene Spannung V-r/2, die durch einen Teiler aus den Widerständen 2024 und 2025 herabgeteilt ist. So vergleicht der Verstärker 202a das vom Transistor 201 gelieferte Kleinsignal mit der Spannung Vg/2, um eine nach oben gehende Wellenform des Sägewellensignals zu erzeugen, wie dies unter (d) in Fig. 5 dargestellt ist. In diesem Zustand empfängt der Analogschalter 203 an seinem Steueranschluß C das in Fig. 5 unter (c) dargestellte Klein signal, das aus dem GroGsignal des NAND-Gliedes 206 durch einen Inverter 207 invertiert ist, Somit ist der Analogschalter 203 ausgeschaltet, um eine vorgegebene lange Zeitkonstante zu bilden, die bestimmt ist durch einen Kondensator 2021

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und den Widerstand. 2022.

Wenn der Transistor 201 an der Basis ein vom NAND-Glied 206 geliefertes Kleinsignal empfängt, wird er ausgeschaltet, um am Kollektor ein Großsignal zu erzeugen. Dann wird das Großsignal des Transistors 201 dem ersten Eingangsänschluß des Verstärkers 202a über den Widerstand 2022 und dem Eingangsanschluß i des Analogschalters 202 über den Widerstand 2023 zugeführt. Der Verstärker 202a vergleicht das Großsignal des Transistors 201 mit der Spannung V™/2, um eine nach unten verlaufende Wellenform in dem Sägezahnwellensignal zu erzeugen, wie dies in (d) von Fig. 5 dargestellt ist. In diesem Zustand empfängt der Analogschalter-203 an seinem Steueranschluß C das in (c) von Fig. 5 dargestellte Großssignal, das durch den Inverter 207 aus dem Kleinsignal des NAND-Glieds 206 invertiert ist. Somit ist der Schalter 203 eingeschaltet, um eine vorgegebene kurze Zeitkonstante zu bilden, die durch den Kondensator 2021 und die Widerstände 2022 und 2023 bestimmt ist. Der Widerstandswert des Widerstandes 2023 ist wesentlich kleiner als der des Widerstandes 2022.

Der Analog/Digital-Wandler 200 enthält außerdem einen Komparator 212 zum Erfassen der Vorderkante des Sägezahnwellensignal s in (d) von Fig. 5. Der Komparator 212 empfängt an seinem ersten Eingangsanschluß das vom Integrator 202 gelieferte Sägezahnwellensignal und an seinem zweiten Eingangs-

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anschluß eine vorgegebene Spannung von etwa Null (V), die durch einen Widerstände 2121 und 2122 enthaltenden Teiler bestimmt ist. Somit erfaßt der Komparator 212 die Vorderkante des Sägezahnwellensignals, um den in (e) von Fig. 5 dargestellten Ausgangsimpuls zu erzeugen, der dem Anschluß R eines Dekadenzählers 208 vom Typ CD 4017 (hergestellt von RCA-Corporation) als RUckstellslgnal zugeführt wird. Der Zähler 208 empfängt außerdem an seinem Anschluß CL Taktimpulse vom Taktgeber ^O über eine Leitung 200b, um sie abhängig von dem vom Komparator 212 gelieferten Ausgangsimpuls zu zählen. Unmittelbar nachdem der Zähler 208 an der Hinterkante des vom Komparator 212 gelieferten Ausgangsimpulses aus seinem Rückstellzustand gelöst ist, erzeugt er nacheinander an seinen Anschlüssen Q., Q₂ und Q, Ausgangsimpulse.

Der Wandler 200 enthält ferner zwei Komparatoren 210 und und zwei RS-Flipflops 213 und 214. Der Komparator 210 empfängt an seinen Eingangsanschlüssen das vom Integrator 202 gelieferte Sägezahnwellensignal und eine vom Potentiometer Ib des Luftdurchflußmessers 1 gelieferte vorgegebene Spannung V . So lange das Sägezahnwellensignal kleiner als die vorgegebene Spannung V ist, erzeugt der Komparator 210 an seinem Aus-

gangsanschluß ein Großsignal, das einem Rückstellanschluß des RS-Flipflops 213 zugeführt wird. Vergrößert sich das Sägezahnwellensignal bis zu der vorgegebenen Spannung V , dann erscheint am Ausgangsanschluß des Komparators 210 ein

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Kleinsignal, das dem Rückstellanschluß des RS-Plipflops 21j5 zugeführt wird. Der Komparator 211 empfängt an seinen EingangsanschlUssen das Sägezahnwellensignal und die vom Potentiometer Ib kommende Meßspannung V . Solange das Sägezahnwellensignal kleiner als die erfaßte Spannung V_ ist, erzeugt der Komparator 211 an seinem Ausgangsanschluß ein Großssignal, das dem Rückstellanschluß des RS-Plipflops 214 zugeführt wird.

Vergrößert sich das Sägezahnwellensignal bis zur Spannung V ,

dann erzeugt der Komparator 211 an seinem Ausgangsanschluß ein Kleinsignal, das an den Rückstellanschluß R des RS-Plipflops 214 angelegt wird.

Die RS-Flipflops 213 und 214 werden jeweils abhängig von einem Ausgangsimpuls eines Inverters 209 gesetzt, der die invertierte Größe des Ausgangsimpulses darstellt, welcher am Anschluß Q, des Zählers 208 auftritt. Das RS-Flipflop 21j5 erzeugt als Folge hiervon an seinem Anschluß Q das in (g) von Fig. 5 dargestellte Großsignal der Dauer T , während das RS-Flipflop 214 an seinem Anschluß Q, das in (f) von Fig. 5 dargestellte Kleinsignal der Dauer T erzeugt. Wird abhängig von dem vom

Komparator 210 gelieferten Kleinsignal das RS-Flipflop 21j3 zurückgestellt, dann erzeugt es an seinem Anschluß Q das in (g) von Fig. 5 dargestellte Kleinsignal. Wird das RS-Flipflop 214 abhängig von dem vom Komparator 211 gelieferten Kleinsignal zurückgestellt, dann erzeugt es an seinem Anschluß Q das in (f) von Fig. 5 dargestellte Großsignal. Ein NAND-Glied 215 empfängt dann an seinen Eingangsanschlüssen das

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von den RS-Flipflops 213 und 214 gelieferte Kleinsignal und Großsignal, um ein Kleinsignal zu erzeugen, das einem Anschluß D eines D-Flipflops 216 zugeführt wird.

Wenn das D-Flipflop 216 an seinem Anschluß CL auch Taktimpulse vom Taktgeber j50 über die Leitung 200b empfängt, dann erzeugt es an seinem Anschluß Q ein Großsignal der Dauer (T -Tj, das in Fig. 5 unter (h) dargestellt ist.

Im Wandler 200 sind ein NAND-Glied 217, ein Binärzähler 2l8 und drei Schieberegister 219a, 219b und 219c mit paralleler Eingabe und paralleler Ausgabe vorgesehen, um das Großsignal des D-Flipflops 216 in ein Binärsignal umzuwandeln. Der Zähler 2l8 und die Schieberegister 219a, 219b und 219c sind vom Typ CD 4040 bzw. CD 40^5 (hergestellt durch RCA-Corporation). Das NAND-Glied 217 empfängt an seinem Eingangsanschluß das vom D-Flipflop 216 gelieferte Großsignal und vom Taktgeber ^O über die Leitung 200b gelieferte Taktimpulse, um an seinem Ausgangsanschluß die unter (i) von Fig. 5 dargestellten sequentiellen Ausgangsimpulse zu erzeugen. Wenn der Binärzähler 218 an seinem Anschluß CL die vom NAND-Glied 217 gelieferten sequentiellen Ausgangsimpulse empfängt, erzeugt er an seinen Anschlüssen Q, bis O₂ jeweils ein Ausgangssignal in Abhängigkeit von dem Impuls, der am Anschluß Qp des Dekadenzählers 208 erscheint. Die Schieberegister 219a bis 219c empfangen jeweils das Ausgangssignal des Zählers 2l8,

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iwi an ihren Anschlüssen Q₁ bis Q₁, jeweils ein Ausgangssignal zu erzeugen. Die Ausgangssignale der Schieberegister 219a bis 219c werden jeweils über die Leitungen a bis 1 als binäre Zahl dem Rechner 100 zugeleitet.

In der obigen Beschreibung stehen die vorgegebene Spannung V

und die gemessene Spannung V_n mit der Menge Q der durch den Luft-Durchflußmesser 1 strömenden Luft entsprechend der folgenden Gleichung (5) zueinander in Beziehung:

Q = K/(V_c - V_S)/V_B - K/Uj/Ug (5)

Vg = Spannung einer elektrischen Spannungsquelle

K = Proportionalitätskonstante.

Da die Spannung des Sägezahnwellensignals zur Zeit proportional ist, können, wie klar aus (d) von Fig. 5 hervorgeht, die folgenden Gleichungen aus der obigen Beziehung (5) erhalten werden:

V ^v (6)

^Ul/U₂ = (^Vc/V_B) - (Vv_B) oCT_c - T_s (7)

_B) - (Vv_B) oCT_c

Die Menge Q an Luft ist somit proportional zu l/(T - T_e), da U₁/U₂ proportional zu (T_ß - T) ist. Demzufolge wird die Menge Q an Luft durch den Wandler 200 als ein Digitalsignal

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erfaßt, das eine Dauer (T - T) proportional der Menge Q hat.

Ferner können die vom LufttemperaturfUhler 2 und vom Kühlmitteltemperaturfühler 6 gelieferten Ausgangssignale durch den Analog/Digitalwandler 200 in digitale Signale umgewandelt werden. In diesem Fall sind vorzugsweise weitere Komparatoren vorgesehen, um das vom Integrator 202 gelieferte Sägezahnwellensignal mit den vom Lufttemperaturfühler 2 und vom Kühlmitteltemperaturfühler 6 gelieferten Ausgangssignalen zu vergleichen.

In Fig. 6 sind Ausführungsformen des Bezugsimpulsgenerators

und des Kurbelwellenpositionsfühlers 5 dargestellt. Der Bezugsimpulsgenerator 4 ist ein magnetischer Abnehmer, der so angeordnet ist, daß er mit einer Eisenspitze 4l in magnetische Kopplung treten kann. Die Eisenspitze 4l ist auf einem Zahnkranz 51 der Kurbelwelle in einer Bezugsposition befestigt, die einer Stelle 60° vor dem oberen Totpunkt des Kolbens für den ersten Zylinder entspricht. Damit erfaßt der Bezugsimpulsgenerator 4 die Bezugsposition abhängig von der Drehung der Eisenspitze 41, um pro Kurbelwellenumdrehung einen Bezugsimpuls zu erz eigen. Der Kurbelwellenpositionsfühler 5 ist ein magnetischer Abnehmer,der so angeordnet ist, daß er mit Jedem Zahn des Zahnkranzes 51 in magnetische Kopplung treten kann. Der Zahnkranz 51 weist 115 Zähne auf und erzeugt pro Kurbelwellenumdrehung 115 Winkelimpulse.

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Fig. 7 stellt eine Ausführungsform der Wellenformschaltung dar, die eine Klemmschaltung 1101 aus einer Zener-Diode IIO3, Widerständen 1102 und IIO6 sowie einen Kondensator 1104 enthält. Die Klemmschaltung 1101 empfängt an ihrem Eingangsanschluß die von dem Kurbelwellenpositionsfühler 5 gelieferten Winkelimpulse, um diese festzuhalten. Die von der Klemmschaltung gelieferten Winkelimpulse werden einem zweiten Eingangsanschluß eines Komparators II09 des Typs MC 3302 (hergestellt durch Motorola Semiconductor Products Inc., USA) zugeleitet. Der Komparator II09 empfängt an seinem ersten Eingangsanschlu3 eine durch einen Teiler aus den Widerständen IIO7 und II08 herabgeteilte Spannung und außerdem an seinem zweiten Eingangsanschluß die durch eine Diode IIO5 bestimmte Vorwärtsspannung, wobei die beiden Vorspannungen im wesentlichen einander gleich sind. So werden die von der Klemmschaltung 1101 gelieferten Impulse durch den Komparator IIO9 invertiert und dann nochmals durch einen Inverter 1111 invertiert. Die vom Inverter 1111 gelieferten invertierten Impulse werden schließlich dem Verteiler 120, den Komparatoren 400a und 400b und der Verzögerungsschaltung 500 als Rechteckimpulse zugeführt. Im Komparator 1109 dient ein Mitkopplungswiderstand 1109a dazu, die Vorderkante (Vorderflanke) und die Hinterkante (Hinterflanke) jedes Rechteckimpulses wieder steil zu formen.

Es wird nun eine Ausführungsform des elektronischen Verteilers 120 im einzelnen beschrieben. Der Verteiler 120 enthält eine Wellenformschaltung des gleichen Aufbaus, wie Ihn die Wellen-

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formschaltung 110 aufweist und eine Verteilerschaltung 120A, die in Fig. 8 dargestellt ist. Die Wellenformschaltung empfängt die vom Bezugsimpulsgenerator 4 gelieferten Bezugsimpulse, um diese zu regenerieren und sie dann als das in (a) von Fig. 9 dargestellte regenerierte Signal der Verteilerschaltung 120A zuzuführen.

Die Verteilerschaltung 120A nach Fig. 8 enthält zwei D-Flipflops 1204 und 1205 sowie einen Dekadenzähler 1209 des Typs CD 4017 (hergestellt durch RCA-Corporation). Das D-Flipflop 1204 empfängt an seinem Anschluß CL Taktimpulse, die über eine Leitung 1202 vom Taktgeber ^O geliefert werden, und es empfängt außerdem an seinem Anschluß D die in (b) von Fig. 9 dargestellten Rechteckimpulse, die von der Wellenformschaltung 110 über die Leitung 110a geliefert werden. So erzeugt das D-Flipflop 1204 an seinem Anschluß Q Ausgangsimpulse in Abhängigkeit von den Taktimpulsen. Das D-Flipflop 1205 empfängt an seinem Anschluß CL die von dem D-Flipflop 1204 gelieferten Ausgangsimpulse und außerdem an seinem Anschluß D das regenerierte Signal, das von der Wellenformschaltung des Verteilers 120 stammt. Als Folge erzeugt das D-Flipflop 1205 abhängig von den vom D-Flipflop 1204 gelieferten Ausgangsimpulsen an seinem Anschluß Q den in (c) von Fig. 9 dargestellten Ausgangsimpuls. Der Dekadenzähler 1209 empfängt an seinem Anschluß CL die vom Taktgeber J>0 über die Leitung 1202 gelieferten Taktimpulse und außerdem an seinem Anschluß

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R den Ausgangsimpuls des D-Flipflops I205. Der Zähler I209 erzeugt an seinem Anschluß Q₁ abhängig von der Hinterkante des in (c) von Fig. 9 dargestellten Ausgangsimpulses den in (d) von Fig. 9 dargestellten Ausgangsimpuls. So werden die Ausgangsimpulse des Zählers 1209 dem Rechner 100, dem Drehgeschwindigkeitsmesser 1~5Q, dem Komparator 400b und der Verzögerungsschaltung 500 über die Leitung 120a als erste Ausgangsimpulse zugeführt.

Die Verteilerschaltung 120A enthält ferner einen Inverter 1206, zwei Dekadenzähler I207 und 1208 und ein ODER-Glied 1210. Der Inverter 1206 empfängt die vom D-Flipflop 1204 gelieferten Ausgangsimpulse, um diese zu invertieren und sie an einen Anschluß R des Zählers 1207 weiterzuleiten. Wenn der Zähler 1207 an seinem Anschluß CL die vom Taktgeber 30 über die Leitung 1202 gelieferten Taktimpulse empfängt, erzeugt er an seinem Anschluß Q, abhängig von der Vorderkante des in (b) von Fig. 9 dargestellten und von der Wellenformschaltung 110 gelieferten Ausgangsimpulses einen Ausgangsimpuls. Inzwischen empfängt der Zähler 1208 an seinem Anschluß R unmittelbar die vom D-Flipflop 1204 gelieferten Ausgangsimpulse, und er empfängt außerdem an seinem Anschluß CL die vom Taktgeber 30 zugeführten Taktimpulse. Als Folge erzeugt der Zähler 1208 an seinem Anschluß Q₁ abhängig von der Hinterkante des von der Schaltung 110 gelieferten und in (b) von Flg. 9 dargestellten Ausgangsinipulses einen Ausgangsimpuls. Das ODER-

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Glied 1210 empfängt an seinen Eingangsanschlüssen die von den Zählern 1207 und 1208 gelieferten Ausgangsimpulse und erzeugt die in (e) von Fig. 9 dargestellten Ausgangsimpulse· Die Ausgangsimpulse des ODER-Gliedes 1210 werden über ein NAND-Glied 1212 zu einem Binärzähler 1213 des Typs CD 4040 (hergestellt durch RCA-Corporation) weitergeleitet.

Wenn der Binärzähler 1213 zurückgestellt wird, nachdem er am Anschluß R den vom Zähler 1209 gelieferten Ausgangsimpuls empfangen hat, erzeugt er an seinen entsprechenden Anschlüssen Q,, Q(-, Qg und Q_ Kleinsignale und zählt gleichzeitig einen Ausgangsimpuls, der wie unten beschrieben wird, vom NAND-Glied 1212 vorher ausgegeben wird. Danach empfängt der Zähler 1213 an seinem Anschluß CL sequentielle Ausgangsimpulse vom NAND-Glied 1212 und zählt sie bis zu 115 hoch, um an seinen Anschlüssen Q.,, Q,-, Qg und Q~ Großsignale zu erzeugen. Mit anderen Worten zählt der Zähler 1213 an seinem Anschluß CL 116 vom NAND-Glied 1212 gelieferte Ausgangsimpulse, um an seinen Anschlüssen Q^., Q^, Qg und 0_ die Großsignale zu erzeugen.

Ein NAND-Glied 1211 empfängt an seinen Eingangsanschlüssen die vom Zähler 1213 gelieferten Kleinsignale, um an seinem Ausgangsanschluß das in (f) von Fig. 9 dargestellte Großsignal zu erzeugen. Außerdem empfängt das NAND-Glied 1211 an seinen Eingangsanschlüssen die vom Zähler 1213 gelieferten Großsig nale, um an seinem Ausgangsanschluß das in (f) von Fig. 9 dargestellte Kleinsignal zu erzeugen. Das NAND-Glied 1212

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empfängt an seinen Eingangsanschlüssen die sequentiellen Ausgangsimpulse vom ODER-Glied 1210 und das Großsignal vom NAND-Glied 1211,um an seinem Ausgangsanschluß sequentielle Ausgangsimpulse zu erzeugen. Außerdem empfängt das NAND-Glied 1212 an seinen EingangsanschlUssen die sequentiellen Ausgangsimpulse vom ODER-Glied 1210 und das Kleinsignal vom NAND-Glied 1211, um an seinem Ausgangsanschluß einen Ausgangsimpuls zum Stoppen der Zählfunktion des Zählers 1213 zu er-

1211 zeugen. Beim Empfang des vom NAND-Glied/gelieferten Großsignals am Anschluß R wird ein Dekadenzähler 1214 zurückgestellt, der danach an seinem Anschluß R das vorn NAND-Glied 1211 gelieferte Kleinsignal aufnimmt. Dann wird der Zähler 1214 aus seinem RUckstellzustand gelöst, um an seinem Anschluß Q, einen Ausgangsimpuls zu erzeugen. Die vom Zähler 1214 gelieferten Ausgangsimpulse werden dem Rechner 100, dem Drehgeschwindigkeitsmesser 1^0* dem Komparator 400a und der Verzögerungsschaltung 500 über die Leitung 120b als zweite Ausgangsimpulse zugeführt.

Wie beschrieben, werden die ersten und die zweiten Ausgangsimpulse jeweils einmal pro Kurbelwellendrehung erzeugt, wie dies in (a) und (b) von Fig. 10 dargestellt ist und die zweiten Ausgangsimpulse weisen gegenüber den ersten Ausgangsimpulsen eine Phasennacheilung um l80° auf.

Fig. 11 stellt ein Ausführungsbeispiel der Verzögerungsschaltung 500 dar, die so ausgebildet ist, daß sie jeweils erste und zweite Zeitimpulse erzeugt, die gegenüber den ersten und

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zweiten Ausgangsimpulsen des Verteilers 120 annähernd eine Phasennacheilung von 8l° aufweisen. Die Verzögerungsschaltung 500 enthält einen Binärzähler 5O5 des Typs CD 4040 (hergestellt durch RCA-Corporation).

Der Binärzähler 505 wird beim Empfang eines ersten Ausgangsimpulses (siehe a von Fig. 12) am Anschluß R, der über die Leitung 120a vom Verteiler 120 geliefert wird, zurückgestellt, um an seinen Anschlüssen Qp, Q₂. bzw. Q₁- Kleinsignale zu erzeugen. Wenn der Zähler 5°5 an seinem Anschluß CL sequentielle Ausgangsimpulse von einem NAND-Glied 504 erhält, zählt er diese abhängig vom ersten Ausgangsimpuls des Verteilers 120 bis hoch, um an seinen Anschlüssen Q₂, Q^ bzw. Q_r Großsignale zu erzeugen. Ein NAND-Glied 506 empfängt an seinen Eingangsanschlüssen die vom Zähler 5O5 gelieferten Kleinsignale, um an seinem Ausgangsanschluß ein Großsignal zu erzeugen, das dem NAND-Glied 504 und einem Inverter 510 zugeführt wird. Das NAND-Glied 506 empfängt an seinem Eingangsanschluß außerdem vom Zähler 505 die Großsignale, um an seinem Ausgangsanschluß ein Kleinsignal zu erzeugen, das dem NAND-Glied 504 und dem Inverter 510 zugeleitet wird.

Das NAND-Glied 504 empfängt an seinen Eingangsanschlüssen das Großsignal vom NAND-Glied 5O6 und Rechteckimpulse von der Wellenformschaltung 110 über die Leitung 110a, um an seinem Ausgangsanschluß sequentielle Ausgangsimpulse zu erzeugen.

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Außerdem empfängt das NAND-Glied 504 an seinen Eingangsanschlüssen vom NAND-Glied 506 das Kleinsignal und von der Schaltung 110 Rechteckimpulse, um an seinem Ausgangsanschluß einen Ausgangsimpuls zum Beenden der Zählfunktion des Zählers 505 zu erzeugen. Andererseits empfängt der Inverter 510 an seinem Eingangsanschluß vom NAND-Glied 506 das Großsignal, um an seinem Ausgangsanschluß das in (c) von Fig. 12 dargestellte Kleinsignal zu erzeugen. Der Inverter 510 empfängt auch an seinem Eingangsanschluß vom NAND-Glied 506 das Kleinsignal, um an seinem Ausgangsanschluß das in (c) von Fig. 12 dargestellte Großsignal zu erzeugen. In diesem Fall weist das Kleinsignal des Inverters 510 eine Dauer auf, die einem Phasenwinkel von annähernd 8l° entspricht, welcher erhalten wird aus 36O (Grad) χ 26 (Impulszahl)/l15 (Zähnezahl).

Die Verzögerungsschaltung 500 enthält außerdem ein NAND-Glied 520, das an seinem ersten Eingangsanschluß das Ausgangssignal vom Inverter 510 empfängt und außerdem an seinem zweiten Eingangsanschluß dasselbe Signal über einen Inverter 512 und einen Kondensator 514. Der Inverter 512 und der Kondensator 514 wirken in der Weise, daß sie das Ausgangssignal des Inverters 510 um einen vorgegebenen Phasenwinkel verzögern. Wenn vom Inverter 510 das Kleinsignal ausgegeben wird, erzeugt das NAND-Glied 520 ein Kleinsignal an der hinteren Kante des Kleinsignals vom Inverter 510. Das RS-Flipflop 516 empfängt an seinem Setzanschluß das vom NAND-Glied 520 gelieferte Kleinsignal, um an seinem Ausgangsanschluß das in (e) von Fig. 12 dargestellte Großsignal zu erzeugen. Das RS-

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Flipflop 516 empfängt außerdem an seinem RUckstellanschluß das vom Inverter 511 gelieferte Kleinsignal, wie unten beschrieben, um an seinem Ausgangsanschluß das in (e) von Fig. 12 dargestellte Kleinsignal zu erzeugen. Das Ausgangssignal des RS-Flipflops 516 wird als erstes Zeitsignal dem Rechner 100 und dem Komparator 3°0a zugeführt.

In der Verzögerungsschaltung 500 sind zwei NAND-Glieder 507 und 509 vorgesehen, um aus den Rechteckimpulsen der Wellenformschaltung 110 und den zweiten in (b) von Fig. 12 dargestellten Ausgangsimpulsen des Verteilers 120 Kleinsignale und Großsignale zu erhalten. Der Inverter 5II empfängt an seinem Eingangsanschluß das vom NAND-Glied 509 gelieferte Großsignal, um an seinem Ausgangsanschluß ein in (d) von Fig. 12 dargestelltes Kleinsignal zu erzeugen. Der Inverter 511 empfängt an seinem Eingangsanschluß außerdem das Kleinsignal, um an seinem Ausgangsanschluß ein in (d) von Fig. dargestelltes Großsignal zu erzeugen. Das Kleinsignal und das Großsignal in (d) von Fig. 12 eilen in der Phase Jeweils um l80° gegenüber dem Kleinsignal und dem Großsignal in (c) von Fig. 12 nach. Die übrigen Funktionen der Elemente 507, 508 und 509 sind im wesentlichen die gleichen wie die der NAND-Glieder 504 und 506 sowie des Zählers 505.

Ferner sind in der Schaltung 500 ein Inverter 513# ein Kondensator 515, ein RS-Flipflop 517 und ein NAND-Olied 521 vorgesehen, um aus den Ausgangsimpulsen der Inverter 510 und 511 die in (f) von Fig. 12 dargestellten Kleinsignale

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und Großsignale zu erhalten. Die übrige Punktion dieser Elemente 513, 515, 517 und 521 ist im wesentlichen die gleiche wie die des Inverters 512, des Kondensators 514, des RS-Plipflops 516 und des NAND-Glieds 520. Das vom RS-Fllpflop 517 gelieferte Ausgangssignal wird als zweites Zeitsignal dem Rechner 100 und dem Komparator 300b zugeführt.

Fig.13 stellt eine Ausführungsform des Drehgeschwindigkeitsmessers 130 dar, bei dem eine ODER-Schaltung I301 aus einem NOR-Glied I303 und einem Inverter 1304 zusammengesetzt ist. Die ODER-Schaltung I301 empfängt an ihren Eingangsanschlüssen die vom Verteiler 120 gelieferten ersten und zweiten Ausgangsimpulse, um an ihrem Ausgangsanschluß einen Ausgangsimpuls pro halbe Umdrehung der Kurbelwelle zu erzeugen. Der von der ODER-Schaltung I3OI gelieferte Ausgangsimpuls wird einer Verzögerungsschaltung I302 und Schieberegistern I309 bis 1311 mit paralleler Eingabe und paralleler Ausgabe vom Typ CD 4035 (hergestellt von RCA-Corporation) zugeführt. Die Schieberegister 1309 bis 131I werden beim Empfang jedes von der ODER-Schaltung 1^01 gelieferten Ausgangsimpulses an ihren Anschlüssen CL wiederholt zurückgestellt, um die vorher an entsprechenden Anschlüssen Q, bis Q.ρ des Binärzählers 1308 erscheinenden Ausgangsimpulse zu speichern. Die in den Schieberegistern I309 bis I3II gespeicherten Ausgangsimpulse sind Binärzahlen, die proportional zum reziproken Wert der

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augenblicklichen Drehzahl N sind und die jeweils über die Leitungen a bis 1 dem Digitalzähler 100 zugeführt werden. Die Verzögerungsschaltung 1^02 enthält einen Kondensator 1306 und Inverter I305 und 1307> die an ihrem Eingangsanschluß den von der ODER-Schaltung I301 gelieferten Ausgangsimpuls empfangen. Der Ausgangsimpuls wird dann durch die Verzögerungsschaltung 1^02 um einen vorgegebenen Winkel in der Phase verzögert und dann als Rückstellsignal zum Anschluß R des Zählers 1308 geliefert. Der Zähler I308 empfängt an seinem Anschluß CL Taktimpulse, die vom Taktgeber 30 über eine Leitung 13OO geliefert werden, um sie abhängig von dem jeweiligen Rückstellsignal, das von der Verzögerungsschaltung 1302 stammt, wiederholt zu zählen. Dann erscheint jedes Zählergebnis an den Ausgangsanschlüssen Q, bis Q₁₂ des Zählers I308 und wird den Schieberegistern 1309 bis I3II zugeführt.

Es wird nun eine Ausführungsform eines Digitalrechners 100 im einzelnen beschrieben. Bei der praktischen Durchführung der Erfindung ist als Digitalrechner 100 ein Mikrocomputer der Firma Tokyo Shibaura Electric Company, Japan verwendet worden, der die Typenbezeichnung TLCS-12A hat. Das Dienstprogramm des Mikrocomputers wird im wesentlichen anhand der Fig. 1, 2 und 14 bis l8 beschrieben, der besondere Aufbau und das Programmieren des Mikrocomputers können als bekannt vorausgesetzt werden.

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1. Computerberechnung der ersten Daten für die Kraftstoffeinspritzdüsen.

Die ersten Daten D^ für die Kraftstoffeinspritzdüsen 7a bis 7d werden durch den Digitalrechner 100 aus der folgenden Beziehung berechnet:

D_r = K₀ . (Q/N) (8)

K₀ = W · A · S · (K+Dj+Dp) (8a)

wobei K₀ eine Proportionalitätskonstante und Q/N die Menge Q an angesaugter Luft/Drehzahl N bedeuten. Die jeweiligen Faktoren,die in der konstanten Kq enthalten sind, bedeuten:

W: Korrekturfaktor, der die Menge der Kraftstoffzunähme abhängig von der Kühlmitteltemperatur angibt,

A: Korrekturfaktor, der die Menge der Kraftstoffzunähme abhängig von der Temperatur der angesaugten Luft angibt,

S: Korrekturfaktor, der die Menge der Kraftstoffzunähme abhängig von der Kühlmitteltemperatur und der abgelaufenen Zeit nach dem Start des Motors E angibt,

K: Konstante, die aus einem grundsätzlichen Mischungsverhältnis von Luft und Kraftstoff vorgegeben ist,

D.: Korrekturfaktor, der die Menge der Kraftstoffzunähme abhängig von der Kühlmitteltemperatur in der Ruhestellung der Drosselklappe SV angibt»

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D : Korrekturfaktor, der die Menge der Kraftstoffzunähme bei voll geöffneter Drosselklappe SV angibt.

Die obige Beziehung wird im ROM des Rechners 100 gespeichert und in Schritten in einem in Fig. 4 dargestellten Flußdiagramm verwendet, das die Berechnung der ersten Daten veranschaulicht. Das Rechenprogramm wird eingegeben beim Schritt 601, wenn durch das von der Verzögerungsschaltung 500 gelieferte erste Zeitsignal CPU getriggert wird. Beim Schritt 602 wird bestimmt, ob der Motor E angelassen wird oder nicht. Um diese Bestimmung zu machen, erhält CPU von dem Starterschalter 9 über I/O ein Ausgangssignal und bestimmt, ob der Pegel des Ausgangssignals größer als ein vorgegebener Wert ist oder nicht. Ist die Antwat auf diese Frage "Ja", dann wird der Motor angelassen und das Programm schreitet weiter zu einem Schritt 603. Bei diesem Schritt 603 wird der erste Datenwert D^- auf einen vorgegebenen Wert 6 (ms) gestellt,und dann wird beim Schritt 607 der erste Datenwert D^ mittels I/O zu den Komparatoren JQQa. und ^0Ob übertragen.

Ist die Antwort auf die obige Frage "Nein", wodurch die Beendigung des Anlassens des Motors E angezeigt wird, dann geht das Programm zum Schritt 6o4 weiter. Beim Schritt 604 empfängt CPU das erste Signal vom DrosselpositionsfUhler, um zu bestimmen, ob sich der Motor im Leerlauf befindet oder nicht. Befindet sich der Motor im Leerlauf,

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dann liest CPU die Konstante K und die Menge D₁ des Kraftstoffs aus. Die Konstante K und die Menge D₁ an Kraftstoff werden in CPU zueinander addiert und zeitweise als Wert K. gespeichert. Befindet sich die Drosselklappe SV nicht in der Ruheposition, dann wird nur die Konstante K als Wert K₁ gespeichert. Danach empfängt CPU das zweite Signal vom Drosselpositionsfühler 3* um zu bestimmen, ob sich die Drosselklappe SV in der voll geöffneten Position befindet oder nicht. Ist die Drosselklappe SV voll geöffnet, dann liest CPU den obigen Wert K. und Menge D an Kraftstoff aus. Der V/ert K, und die Menge D an Kraftstoff werden in CPU zueinander addiert und dann zeitlich als Wert K₂ gespeichert. Befindet sich die Drosselklappe SV nicht in der voll geöffneten Position, dann empfängt CPU von dem Motorkühlmittei-Temperaturfühler 6 über I/O ein Ausgangssignal. Daraufhin berechnet CPU aus dem Ausgangssignal im Verhältnis zu der nach dem Start des Motors E vergangenen Zeit einen Wert S. Nach Berechnung des Wertes S liest CPU den Wert K_g aus und multipliziert ihn mit dem Wert S. Das Produkt KgS wird zeitlich gespeichert. Wenn CPU aus ROM nacheinander Korrekturfaktoren W und A ausliest, werden diese Paktoren A und W mit dem Wert KgS multipliziert und dann als Proportionalitätskonstante K_Q gespeichert.

Nach Berechnung der Konstante K_Q läuft das Programm zum Schritt 605 weiter. Bei diesem Schritt 605 empfängt CPU

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Digitalzahlen vom Drehgeschwindigkeitsmesser I30 und außerdem Digitalsignale, die umgekehrt proportional zur Menge Q an angesaugter Luft sind. Die Digitalzahlen vom Drehgeschwindigkeitsmesser I30 werden durch die Menge Q an angesaugter Luft dividiert, wobei der dividierte Wert proportional zu Q und umgekehrt proportional zu N ist. Bei diesem Schritt 605 werden der reziproke Wert der Drehzahl N und der Quotient Q/N zeitlich gespeichert, um ihn bei der Berechnung der zweiten Daten zu verwenden. Wenn das Programm vom Schritt 605 zum folgenden Schritt 6O6 weiterschreitet, liest CPU den Wert Q/N und die Konstante K_Q aus, um sie miteinander zu multiplizieren. So wird das Produkt K_Q Q/N als erster Datenwert D_ mittels I/O zum Komparator 300a übertragen.

Wenn CPU durch den zweiten von der Verzögerungsschaltung 5OO gelieferten Zeitimpuls getriggert wird, wiederholt sich das Dienstprogramm, das im wesentlichen das gleiche wie das obige Programm ist. Als Folge wird ein weiterer berechneter Wert KqQ/N als weiterer erster Datenwert B7- mittels I/O zum Komparator 300b übertragen.

Aus der obigen Beschreibung folgt, daß durch den Rechner 100 entsprechende erste Daten wiederholt berechnet werden, wenn die ersten und zweiten von der Verzögerungsschaltung 500 gelieferten Zeitimpulse sequentiell CPU zugeführt werden.

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2. Computerberechnung der zweiten Daten für die Zündkerzen.

Ein zweiter Datenwert wird durch den Digitalrechner 100 aus den Beziehungen errechnet, die durch die betreffenden in den Fig. 1 und 2 dargestellt Kennlinien und durch die Kennlinien gemäß den Fig. 15 und 16 vorgegeben sind. In Fig. 15 ist auf der Abszisse die Drehzahl N und auf der Ordinate der Drehgeschwindigkeitsvoreilwinkel O₁ aufgetragen In Fig. 16 ist auf der Abszisse der Unterdruck P' in der Ansaugleitung und auf der Ordinate der Vakuumvorlaufwinkel O₂ aufgetragen. Die durch die Kennlinien gemäß den Figuren 1, 2, 15 und 16 vorgegebenen Beziehungen sind vorab in ROM gespeichert.

Fig. 17 ist das Flußdiagramm zum Darstellen der Berechnung der zweiten Daten. Wenn CPU durch den ersten vom elektronischen Verteiler 120 gelieferten Ausgangsimpuls getriggert wird, wird bei einem Schritt 611 das Computerprogramm eingegeben . Schreitet das Programm zum Schritt 612 vor, dann liest CPU den reziproken Wert der Drehzahl N aus, um aus dem reziproken Wert l/N die Drehzahl N zu berechnen. Dann wird beim Schritt 615 der in Fig. 15 dargestellte Zündfunkenvoreilwinkel O₁ abhängig von der Drehzahl N aus ROM ausgelesen. Danach wird beim Schritt 6l4 abhängig von der Drehzahl N der in Fig. 2 dargestellte Korrekturfaktor K^ aus ROM ausgelesen.

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Wenn das Programm zum folgenden Schritt 615 weiterschreitet, wird der Wert O/N ausgelesen und durch den Korrekturfaktor K_n dividiert, der beim Schritt 6l4 erhalten wird. Der Quotient Q/NKj. wird als kompensierte Einspritz-Impulsbreite T dargestellt, die der durch die untere Kennlinie in Fig. angegebenen Impulsbreite T entspricht. Das Programm läuft dann zum Schritt 6I6 weiter, bei dem abhängig von der kompensierten Impulsbreite X^f der in Fig. 1 dargestellte absolute Druck P in der Ansaugleitung aus ROM ausgelesen wird. Danach wird der tatsächliche Unterdruck P' durch Subtraktion des absoluten Drucks P vom Atmosphärendruck P_Q erhalten.

Beim folgenden Schritt 617 wird aus ROM abhängig vom Unterdruck P' der in Fig. l6 dargestellte Vakuumvoreilwinkel O₂ ausgelesen. Die Voreilwinkel O₁ und Op, die bei den Schritten 613 und 617 erhalten werden, werden beim Schritt 618 zueinander addiert, so daß der gewünschte Verzögerungswinkel 0 durch Subtraktion der Summe 0. + Op von einem vorgegebenen Bezugswinkel 60° erhalten wird. In diesem Fall wird der Winkel O₁ bzw. O₂ vom oberen Totpunkt des Kolbens in Vorwärtsrichtung gemessen. Schreitet das Programm zum Schritt 619 weiter, dann wird der Voreilwinkel 0 durch 3»15° dividiert und der ganzzahlige Teil £θ/3, I3J des Quotienten θ/3,13 zeitlich als Hauptdatenwert gespeichert. Daraufhin subtrahiert CPU beim Schritt 620 den ganzzahligen Teil £0/3,13) vom Quotienten θ/3,13 . Der Differenzwert {θ/3,13 - £θ/3,13^ί

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wird durch 3,13° dividiert und dann mit einer Periode T' eines Rechteckimpulses multipliziert, der vor dem Zündzeitpunkt des Motors E durch die Wellenformschaltung 110 erzeugt wird. So wird als Kompensationsdatenwert beim Schritt 620 der berechnete Wert [Q/J>, \3 - p/3,13]j T'/3,13 erhalten. Beim letzten Schritt 621 werden der beim Schritt 619 und beim Schritt 620 erhaltene Hauptdatenwert und Kompensationsdatenwert als zweite Daten zum Komparator 400a übertragen.

Wird CPU durch den zweiten vom Verteiler 120 gelieferten Ausgangsimpuls getriggert, dann wiederholt sich das Dienstprogramm das im wesentlichen das gleiche wie das beschriebene Programm ist. Als Folge hiervon werden ein weiterer Haupt- und ein weiterer Kompensationsdatenwert als weiterer zweiter Datenwert zum Komparator 400b übertragen.

Fig. 18 zeigt ein Zeitdiagramm für ein Beispiel der obigen Berechnung. Wie in (a) von Fig. 18 dargestellt ist, wird durch den Verteiler 120 in einer Bezugsposition, die einer Stelle von 60° vor dem oberen Totpunkt TDC des ersten Kolbens entspricht, ein erster Ausgangsimpuls erzeugt. Die in (b) bzw. (c) von Fig. 18 dargestellten Wellenformen repräsentieren sequentielle Rechteckimpulse, die durch die Wellenformschaltung 110 erzeugt werden und eine vom Rechner 100 ausgegebene Zündfunkenvoreilung. Um somit den Zündzeitpunkt auf 5° vor dem oberen Totpunkt einzustellen, muß im Rechner 100 lediglich ein zweiter Datenwert entsprechend 55° berechnet

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O *7 f" ~ O ·Ί f*

werden. Zur Berechnung des Kompensationsdatenwertes t der genannten zweiten Daten wird theoretisch die folgende Gleichung benutzt:

t = T-(0,53/3,13) (9)

wobei T die Periode des nach dem Zündzeitpunkt erfaßten Rechteckimpulses bedeutet, wie dies in (d) von Fig. 18 dargestellt ist. In der Praxis wird als Periode T eine Periode T' des Rechteckimpulses,der vor dem Zündzeitpunkt erzeugt wird, benutzt.

In Fig. 19 ist eine Ausführungsform des Komparators dargestellt, die ein RS-Flipflop 307 zum Erzeugen des in (c) von Fig.20 dargestellten Ausgangsimpulses abhängig von Ausgangsimpulsen eines Inverters J5°6 und eines Dekadenzählers 313 enthält. Der Zähler 313 empfängt an seinem Anschluß CL Taktimpulse vom Taktgeber 30 über eine Leitung 301. Beim Empfang der von der Verzögerungsschaltung 5⁰⁰ über die Leitung 500a und einen Inverter 3II an den Anschluß R des Zählers 313 gelieferten ersten Zeitimpulse (siehe a von Fig. 20) wird der Zähler 313 zurückgestellt und erzeugt an seinem Anschluß Q. den in (b) von Fig. 20 dargestellten Ausgangsimpuls. Der Ausgangsimpuls des Zählers 313 wird an Anschlüsse R von Binärzählern 30^ und 31^ und an einen Rückstellanschluß des RS-Flipflops 307 weitergegeben. Der

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Binärzähler 304 empfängt an seinem Anschluß CL außerdem die vom Taktgeber 30 über die Leitung 301 gelieferten Taktimpulse. Wird der Zähler 304 durch den vom Zähler 313 gelieferten Ausgangsimpuls zurückgestellt, dann erzeugt er an seinen entsprechenden Anschlüssen Q₁, Q^ und Q^ Kleinsignale und zählt die Taktimpulse bis 41 hoch, um an den Anschlüssen Q₁, Q^ bzw. Q^ Großsignale zu erzeugen.

Ein NAND-Glied 3°5 empfängt an seinen Eingangsanschlüssen das vom Zähler 304 gelieferte Kleinsignal, um an seinem Ausgangsanschluß ein Großsignal zu erzeugen, das dem Inverter 306 zugeführt wird. Das NAND-Glied 305 empfängt außerdem an seinem Eingangsanschluß das vom Zähler 304 gelieferte Großsignal, um an seinem Ausgangsanschluß ein Kleinsignal zu erzeugen, das dem Inverter 306 zugeführt wird. Das RS-Flipflop 307 empfängt an seinem Setzanschluß vom Inverter 306 ein Kleinsignal, um an seinem Ausgangsanschluß das in (c) von Pig. 20 dargestellte Großsignal der Dauer T^ zu erzeugen. Das RS-Flipflop 307 empfängt außerdem an seinem Setzanschluß vom Inverter 306 ein Großsignal, um an seinem Ausgangsanschluß das in (c) von Fig. 20 dargestellte Kleinsignal zu erzeugen. Bei obiger Beschreibung ist die Dauer T^ des vom RS-Flipflop 307 gelieferten Großsignals vorgegeben als Betätigungsbzw. Erregungszeit der jeweiligen Kraftstoffeinsprltzdüsen 7a bis 7d und entspricht einer gesamten Periode der 41 Taktimpulse, die durch den Zähler 304 gezählt werden, wie oben beschrieben.

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Im Komparator 300a ist ein NOR-Glied 309 vorgesehen, um an seinem ersten Eingangsanschluß das vom RS-Flipflop 307 gelieferte Großsignal und an seinem zweiten Eingangsanschluß die über die Leitung 30I vom Taktgeber 30 gelieferten Taktimpulse zu empfangen und am Ausgangsanschluß das in (d) von Fig. 20 dargestellte Kleinsignal zu erzeugen, das über ein NOR-Glied 310 dem Zähler 314 zugeführt wird. Das NOR-Glied 309 empfängt an seinem ersten Eingangsanschluß außerdem das vom RS-Flipflop 307 gelieferte Kleinsignal und an seinem zweiten Eingangsanschluß die vom Taktgeber 30 gelieferten Taktimpulse, um an seinem Ausgangsanschluß sequentielle Ausgangsimpulse zu erzeugen, die in (d) von Fig. 20 dargestellt sind und dem Zähler 314 über das NOR-Glied 310 zugeführt werden. Der Binärzähler 314 wird beim Empfang des Ausgangssignals vom Zähler 313 zurückgestellt, um die vom NOR-Glied 310 ausgegebenen Ausgangsimpulse zu zählen. Wenn die Ausgangsimpulse an den jeweiligen Anschlüssen Q. bis Q,p des Zählers 314 erscheinen, werden sie den Anschlüssen B. bis B^ der Komparatoren 315a bis 315c des Typs CD 4063 (hergestellt von RCA-Corporation) zugeführt.

Die Komparatoren 315a bis 315c empfangen an ihren Anschlüssen A. bis A^. die ersten Daten vom Rechner 100, um diese mit den Ausgangsimpulsen des Zählers 314 zu vergleichen. Ist der erste Datenwert größer als der Wert der Ausgangsimpulse vom Zähler 314, dann erzeugt der Komparator 315c an seinem Anschluß A>B das in (e) von Fig. 20 dargestellte Großsignal. Das Großsignal des Komparators 315c wird der Elnspritz-

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treiberschaltung 10a als Einspritzimpuls der Impulsbreite Tzugeführt. In diesem Fall ist die Impulsbreite T" größer als die Impulsbreite T_Q und die Dauer (T- T_Q) entspricht der Einspritzzeit der jeweiligen Kraftstoffeinspritzdüse 7a bis 7b· Ist der erste Datenwert gleich oder kleiner als der Wert der Ausgangsimpulse vom Zähler 314, dann erzeugt der Komparator 317c an seinem Anschluß A Zf B das in (c) von Fig. 20 dargestellte Kleinsignal. Außerdem erzeugt der Komparator 300b einen weiteren Einspritzimpuls mit einer Phasenverzögerung von l80° gegenüber dem vom Komparator 300a ausgegebenen Einspritzimpuls. Der übrige Aufbau und die übrigen Funktionen des Komparators 300b sind im wesentlichen die gleichen wie die des Komparators 300a.

Fig. 21 stellt eine AusfUhrungsform des Komparators 400a dar, die Komparatoren 404a und 404b für den Vergleich des Hauptdatenwertes der vom Rechner 100 gelieferten zweiten Daten mit den vom Binärzähler 405 gelieferten Ausgangsimpulsen enthält. Der Zähler 405 empfängt an seinem Anschluß CL Rechteckimpulse von der Wellenformschaltung 110 über die Leitung 110a. Wird der Zähler 405 beim Empfang eines der ersten Ausgangsimpulse (siehe a von Fig. 22) vom Verteiler 120 über die Leitung 120a zurückgestellt, dann zählt er die Rechteckimpulse, um an seinen Anschlüssen Q. bis Qo jeweils Ausgangssignale zu erzeugen. Die Komparatoren 404a und 404b empfangen an ihren Anschlüssen B. bis Bj, die vom Zähler 405 gelieferten Ausgangssignale und außerdem an ihren Anschlüssen A₁ bis A^ den vom Rechner 1 über die Lei-

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tungen a bis h gelieferten Hauptdatenwert. Ist der Hauptdatenwert größer als der Wert der vom Zähler 405 gelieferten Ausgangssignale, dann erzeugt der Komparator 4 0.4b an seinen Anschluß A>B ein Großssignal der Dauer 0', das in (b) von Fig. 22 dargestellt ist. Ist der Hauptdatenwert gleich oder kleiner als der Wert der Ausgangssignale vom Zähler 405*

b
dann erzeugt der Komparator 40Van seinem Anschluß A> B

das in (b) von Fig. 22 dargestellte Kleinsignal.

Im Komparator 400a ist ein NOR-Glied 406 vorgesehen, um an seinen Eingangsanschlüssen das vom Komparator 4O4b gelieferte Großsignal und den vom Verteiler 120 gelieferten ersten Ausgangsimpuls zu empfangen und an seinem Ausgangsanschluß ein Kleinsignal zu erzeugen. Das Kleinsignal wird durch einen Inverter 407 invertiert und einem Binärzähler 414 zugeleitet. Wenn der Zähler 414 beim Empfang eines Ausgangsimpulses vom Inverter 407 an seinem Anschluß R zurückgestellt wird, zählt er die vom Taktgeber über eine Leitung 403 ausgegebenen Taktimpulse und erzeugt an seinen jeweiligen Anschlüssen 0. bis Q.p Ausgangssignale, die den Anschlüssen B. bis Bj, der Komparatoren 4l5a bis 415c zugeführt werden. Die Komparatoren 415a bis 415c empfangen an ihren Anschlüssen A₁ bis A^ auch den Kompensationsdatenwert der zweiten vom Rechner 100 gelieferten Daten über die Leitungen a bis 1, um ihn mit den vom Zähler 414 gelieferten Ausgangsimpulsen zu vergleichen. Ist der Kompensationsdatenwert kleiner als der Wert der vom Zähler 414 gelieferten Ausgangssignale, dann erzeugt der

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Komparator 4l5c an seinem Anschluß A<B ein Kleinsignal, das in (c) von Fig. 22 dargestellt ist und einem NAND-Glied 4o8 zugeführt wird. Ist der Kompensationsdatenwert gleich oder größer als der Wert der Ausgangssignale,vom Zähler 414, dann erzeugt der Komparator 415c an seinem Anschluß A<B das in (c) von Pig. 22 dargestellte Großsignal, das dem NAND-Glied 408 zugeführt wird.

Das NAND-Glied 408 empfängt an seinen Eingangsanschlüssen die vom NOR-Glied 406 und vom Komparator 4l5c gelieferten Kleinsignale, um an seinem Ausgangsanschluß ein Großsignal zu erzeugen. Das Großsignal vom NAND-Glied 408 wird durch einen Inverter 409 invertiert und als Kleinsignal einem RS-Flipflop 410 zugeführt. Das NAND-Glied 408 empfängt an seinen Eingangsanschlüssen außerdem die vom NOR-Glied 406 und vom Komparator 4l5c gelieferten Großsignale, um an seinem Ausgangsanschluß ein Kleinsignal zu erzeugen. Das vom NAND-Glied 4o8 gelieferte Kleinsignal wird durch den Inverter 409 invertiert und als Großsignal dem RS-Flipflop 410 zugeführt. Das RS-Flipflop 410 empfängt an seinen jeweiligen Anschlüssen R und S das Kleinsignal vom Inverter 409 und den ersten Ausgangsimpuls vom Verteiler 120, um an seinen jeweiligen Anschlüssen ζ und Q ein Großsignal und ein Kleinsignal zu erzeugen. Wenn das RS-Flipflop 410 an seinem Anschluß R vom Inverter 409 das Großsignal empfängt, erzeugt es an seinem Anschluß Q ein Kleinsignal und an seinem Anschluß Q ein Großsignal.

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Das Kleinsignal bzw. das Großsignal, das am Anschluß Q des RS-Flipflops 410 erscheint, wird einem Binärzähler 413 zugeführt, während das Großsignal bzw. das Kleinsignal, das am Anschluß Q des RS-Flipflops 410 erscheint, einem UND-Glied 4l8 zugeführt wird.

Der Binärzähler 413 empfängt an seinem Anschluß CL die von der Wellenformschaltung 110 gelieferten Rechteckimpulse über ein NAND-Glied 411. Wenn der Zähler 413 beim Empfang eines vom Anschluß Q des RS-Flipflops 410 an den Anschluß R gelieferten Großsignals zurückgestellt wird, erzeugt er an seinen jeweiligen Anschlüssen Q₁, Q^, Q_ und Qg Kleinsignale und zählt außerdem die vom NAND-Glied 411 ausgegebenen Ausgangsimpulse, um an seinen Anschlüssen Q., Q^., Q₇. und Qg Großsignale zu erzeugen. Ein NAND-Glied 412 empfängt an seinen Eingangsanschlüssen die vom Zähler 415 gelieferten Kleinsignale, um an seinem Ausgangsanschluß ein Großsignal zu erzeugen. Das NAND-Glied 412 empfängt außerdem an seinen Eingangsanschlüssen die Großsignale vom Zähler 413, um an seinem Ausgangsanschluß ein Kleinsignal zu erzeugen.

Das NAND-Glied 411 empfängt an seinen Eingangsanschlüssen das vom NAND-Glied 412 gelieferte Großsignal und die von der Wellenformschaltung 110 gelieferten Rechteckimpulse, um hieraus Ausgangsimpulse zu erzeugen. Außerdem empfängt das NAND-Glied 411 an seinen Eingangsanschlüssen die vom NAND-Glied 412 gelieferten Kleinsignale und die von der Schaltung

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110 gelieferten Rechteckimpulse, um an seinem Ausgangsanschluß ein Großsignal zu erzeugen. Das UND-Glied 418 empfängt an seinem Eingangsanschluß das vom NAND-Glied 412 gelieferte Großsignal und das vom Anschluß Q des RS-Flipflops 410 gelieferte Kleinsignal, um an seinem Ausgangsanschluß das in (e) von Fig. 22 dargestellte Kleinsignal zu erzeugen. Das UND-Glied 4l8 empfängt außerdem an seinen Eingangsanschlüssen die vom NAND-Glied 412 und vom Anschluß Q des RS-Flipflops 410 gelieferten Großsignale, um an seinem Ausgangsanschluß das in (e) von Fig. 22 dargestellte Großsignal zu erzeugen.

Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß die Hauptdaten und die zweiten Daten jeweils der Dauer 0' des Großsignals vom Komparator 404b und der in (c) von Fig. 22 angegebenen Dauer t entsprechen und daß außerdem die Vorderkante s des Großsignals vom UND-Glied 4l8 dem Zündzeitpunkt des Motors E entspricht, wie dies in (e) von Fig. 22 dargestellt ist. Außerdem liefert der Komparator 400b einen weiteren Zündzeitpunkt mit einer Phasenverzögerung von l80° gegenüber dem durch den Komparator 400a gelieferten Zündzeitpunkt. Der übrige Aufbau und die übrige Funktion des Komparators 400b sind im wesentlichen die gleichen wie jene beim Komparator 400a.

Die in Fig. 23 dargestellte Zündspule 40a enthält eine Primärwicklung 21a, die zwischen die Zündvorrichtung 20a und einen mit einer Batterie 23 verbundenen Widerstand 22

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gefügt ist. Die Sekundärwicklung 21b der Zündspule 4Oa liegt zwischen der zweiten und der dritten Zündkerze 8b und 8c. Wird die Zündspule 40a durch die Zündvorrichtung 20a erregt, dann werden die zweite und die dritte Zündkerze 8b bzw. 8c jeweils unter dem Druck bzw. dem Auspuffhub des zweiten und des dritten Zylinders an der Stelle des Winkeis 0 (siehe Fig. 24) betätigt. In diesem Fall zündet im wesentlichen die zweite Zündkerze 8b,da der Druck im zweiten Zylinder höher ist als der Auspuffdruck im dritten Zylinder. Die Zündspule 40b weist im wesentlichen den gleichen Aufbau und die gleiche Funktion wie die Zündspule 40a auf.

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Claims

BLUMBACH · WESER · BERGZN · KF?AM£R

ZWIRNER · HIRSCH . BREHM ^ / O 5 O Ί

patentanv;älte in München und Wiesbaden

Patentconsult Radeckestraße 43 8000 München 60 Telefon (089)882603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Patenlcor.sult Patenlconsult Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121)562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Patentconsu!'

Nippon Soken, Inc. 77/8759

14, Iwaya, Shimohasumi-cho,
Nishio-shi, Aichi-ken, Japan

Elektronisches Steuergerät und Verfahren zum Steuern eines

Verbrennungsmotors

Patentansprüche

Elektronisches Steuergerät für einen Verbrennungsmotor mit einer Ausgangswelle, die durch mechanische Energie angetrieben wird, welche aus Wärmeenergie gewonnen wird, die durch Verbrennung eines Luft-Kraftstoffgemisches entsteht, wobei der Motor eine erste Steuereinrichtung zum Steuern der dem Motor zugemessenen Kraftstoffmenge und eine zweite Steuereinrichtung zum Steuern der Zündpunkteinstellung des Motors aufweist, gekennzeichnet durch eine erste Meßvorrichtung zum Erfassen der in den Motor strömenden Luftmenge, die ein entsprechendes Ausgangssignal erzeugt;

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München; R. Kramer Dipl.-Ing. · W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. - P. Hirsch Dipl.-Ing. . H.P. Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nat. Wiesbaden: P.G. Blumbach Dipl.-Ing. . P. Bergen Dipl.-lrig.-Dr.-jur. · G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.

eine erste elektronische Schaltung zum Erzeugen eines für die Luftmenge kennzeichnenden elektrischen Signals in Form einer Binärzahl durch Empfang des von der ersten Meßeinrichtung gelieferten Ausgangssignals; eine zweite Meßvorrichtung zum Erfassen der Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle bei laufendem Motor, die ein Geschwindigkeitssignal erzeugt;

eine zweite elektronische Schaltung zum Erzeugen eines für die. Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle kennzeichnenden elektrischen Signals in Form einer Binärzahl durch Empfang des Geschwindigkeitssignals von der zweiten Meßvorrichtung;

eine dritte MeQvorrichtung zum Erfassen einer vorgegebenen Winkelposition der Ausgangswelle, bevor ein Kolben seinen oberen Totpunkt erreicht, die pro Umdrehung der Ausgangswelle ein Bezugssignal erzeugt;

eine Verzögerungsvorrichtung zum Erzeugen eines Zeitsignals mit einer vorgegebenen Phasenverzögerung abhängig vom Bezugssignal der dritten Meßvorrichtung; einen Digitalrechner zum wiederholten Berechnen erster und zweiter Werte entsprechend den Einstellungen der ersten und zweiten Steuereinrichtung in Übereinstimmung mit den von der ersten und der zweiten elektronischen Schaltung gelieferten elektrischen Binärzahlen-Signalai bei Empfang des Zeitsignals und des Bezugssignals, wobei der Rechner so programmiert ist, daß er jeweils erste und zweite Werte berechnet aus einer ersten Funktion, die die gewünschte

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Beziehung zwischen der Einstellung der ersten Steuereinrichtung, der in den Motor strömenden Luftmenge und der Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle beschreibt und ferner aus einer zweiten Punktion,die eine andere gewünschte Beziehung zwischen der Einstellung der zweiten Steuereinrichtung, der in den Motor strömenden Luftmenge und der Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle beschreibt; eine dritte elektronische Schaltung, die mit dem Digitalrechner und der ersten Steuereinrichtung verbunden ist, um den ersten berechneten Wert abhängig von dem von der Verzögerungsvorrichtung gelieferten Zeltsignal in die Einstellung der ersten Steuereinrichtung umzuwandeln; und

eine vierte elektronische Schaltung, die zwischen den Digitalrechner und die zweite Steuereinrichtung geschaltet ist, zum Umwandeln des zweiten berechneten Wertes abhängig von dem Bezugssignal in die Einstellung der zweiten Steuereinrichtung.

2. Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Taktgenerator zum Erzeugen eines Taktsignals mit vorgegebenem Zeitintervall enthält, und daß die dritte elektronische Schaltung so angeordnet ist, daß sie abhängig vom Zeitsignal und vom Taktsignal den ersten berechneten Wert in die Einstellung der ersten Steuereinrichtung umwandelt.

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J>. Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Taktgeber zum Erzeugen ehes Taktsignals mit vorgegebenem Zeitintervall enthält, und daß die vierte elektronische Schaltung so angeordnet ist, daß sie abhängig vom Bezugssignal und vom Taktsignal den zweiten berechneten Wert in die Einstellung der zweiten Steuereinrichtung umwandelt.

4. Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte elektronische Schaltung so angeordnet ist, daß sie abhängig vom Bezugssignal und vom Geschwindigkeitssignal den zweiten berechneten Wert in die Einstellung der zweiten Steuereinrichtung umwandelt.

5. Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Taktgeber zum Erzeugen eines Taktsignals mit vorgegebenem Zeitintervall enthält, und daß die zweite elektronische Schaltung so angeordnet ist, daß sie durch Empfang des Geschwindigkeitssignals von der zweiten Meßvorrichtung abhängig vom Taktsignal ein für die Drehgeschwindigkeit kennzeichnendes elektrisches Binärzahlen-Signal erzeugt.

6. Elektronisches Steuergerät für einen Verbrennungsmotor mit einer Ausgangswelle, die durch mechanische Energie angetrieben wird, welche aus Wärmeenergie gewonnen wird, die durch Verbrennung eines Luft-Kraftstoffgemisches entsteht,

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wobei der Motor eine erste Steuereinrichtung zum Steuern der dem Motor zugemessenen Kraftstoffmenge und eine zweite Steuereinrichtung zum Steuern der ZUndpunkteinstellung des Motors aufweist, gekennzeichnet durch eine erste Meßvorrichtung zum Erfassen der in den Motor strömenden Luftmenge, die ein entsprechendes Ausgangssignal erzeugt;

eine erste elektronische Schaltung zum Erzeugen eines für die Luftmenge kennzeichnenden elektrischen Signals in Form einer Binärzahl durch Empfang des von der ersten Meßeinrichtung gelieferten AusgangssignalsJ

eine zweite Meßvorrichtung zum Erfassen der Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle bei laufendem Motor, die ein Geschwindigkeitssignal erzeugt;

eine zweite elektronische Schaltung zum Erzeugen eines für die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle kennzeichnenden elektrischen Signals in Form einer Binärzahl durch Empfang des Geschwindigkeitssignals von der zweiten Meßvorrichtung;

eine dritte Meßvorrichtung zum Erfassen einer vorgegebenen Winkelposition der Ausgangswelle, bevor ein Kolben seinen oberen Totpunkt erreicht, die pro Umdrehung der Ausgangswelle ein Bezugssignal erzeugt;

einen elektronischen Verteiler, der so angeordnet ist, daß er abhängig vom Bezugssignal betätigt wird und in Übereinstimmung mit den Änderungen der Drehgeschwindigkeit der

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2755Q15

Ausgangswelle ein Ausgangssignal in einem veränderbaren Zeitintervall erzeugt;

eine Verzögerungseinrichtung zum Erzeugen eines Zeitsignals mit vorgegebener Phasenverzögerung abhängig von dem vom Verteiler gelieferten Ausgangssignal; einen Digitalrechner zum wiederholten Berechnen erster und zweiter Werte entsprechend den jeweiligen Einstellungen der ersten und der zweiten Steuereinrichtung in Übereinstimmung mit den von der ersten und der zweiten elektronischen Schaltung gelieferten elektrischen Binärzahlen-Signalen bei Empfang des Zeltsignals von der Verzögerungseinrichtung und des Ausgangssignals von dem Verteiler, wobei der Rechner so programmiert ist, daß er jeweils erste und zweite Werte berechnet aus einer ersten Funktion, die die gewünschte Beziehung zwischen der Einstellung der ersten Steuereinrichtung, der in den Motor strömenden Luftmenge und der Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle beschreibt und ferner aus einer zweiten Punktion, die eine andere gewünschte Beziehung zwischen der Einstellung der zweiten Steuereinrichtung, der in den Motor strömenden Luftmenge und der Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle beschreibt; eine dritte elektronische Schaltung, die mit dem Digitalrechner und der ersten Steuereinrichtung verbunden ist, um den ersten berechneten Wert abhängig von dem von der Verzögerungsvorrichtung gelieferten Zeitsignal in die

Einstellung der ersten Steuereinrichtung umzuwandeln; _vnd 809824/0900

eine vierte elektronische Schaltung, die zwischen den Digitalrechner und die zweite Steuereinrichtung geschaltet ist, zum Umwandeln des zweiten berechneten Wertes abhängig vom Ausgangssignal des Verteilers in die Einstellung der zwei ten Steuereinrichtung.

7. Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Taktgeber zum Erzeugen eines Taktsignals mit einem vorgegebenen Zeitintervall vorgesehen ist, und daß der Verteiler so angeordnet ist, daß er abhängig vom Bezugssignal und vom Taktsignal betätigt wird, um in Übereinstimmung mit den Änderung der Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle ein AusgangssIg nal in einem veränderbaren Zeitintervall zu erzeugen.

8. Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die dritte elektronische Schaltung so angeordnet ist, daß sie abhängig vom Taktsignal und vom Zeitsignal den ersten berechneten Wert In die Einstellung der ersten Steuereinrichtung umsetzt.

9. Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 7# dadurch gekennzeichnet, daß die vierte elektronische Schaltung so angeordnet ist, daß sie abhängig vom Taktsignal und vom Ausgangssignal des Verteilers den zweiten berechneten Wert in die Einstellung der zweiten Steuereinrichtung umsetzt.

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10. Elektronisches Steuergerät nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte elektronische Schaltung so angeordnet ist, daß sie abhängig vom Geschwindigkeitssignal, dem Taktsignal und dem vom Verteiler gelieferten Ausgangssignal den zweiten berechneten Wert in die Einstellung der zweiten Steuereinrichtung umsetzt.

11. Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als erste Steuereinrichtung zum Steuern der dem Motor zugemessenen Kraftstoffmenge eine Vielzahl von Kraftstoffeinspritzdüsen und als zweite Steuereinrichtung zum Steuern der Zündungseinstellung eine VMzahl von Zündkerzen dient.

12. Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors mit einer Ausgangswelle, die durch mechanische Energie angetrieben wird, welche aus Wärmeenergie gewonnen wird, die durch Verbrennung eines Luft-Kraftstoffgemisches entsteht, wobei der Motor eine erste Steuereinrichtung zum Steuern der dem Motor zugemessenen Kraftstoffmenge und eine zweite Steuereinrichtung zum Steuern der Zündpunkteinstellung des Motors aufweist, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

a) Erzeugen eines elektrischen Binärzahlen-Signals, das die Menge der in den Motor einströmenden Luft angibt;

b) Erzeugen eines elektrischen Binärzahlen-Signals, das die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle während des

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Laufs des Motors angibti

c) Erfassen einer vorgegebenen Winkelposition der Ausgangswelle, bevor der Kolben an seinem oberen Totpunkt eintrifft, um ein Bezugssignal pro Umdrehung der Ausgangswelle zu erzeugen;

d) Erzeugen eines Zeitsignals mit einer vorgegebenen Phasenverzögerung gegenüber dem Bezugssignal;

e) Berechnen von ersten und zweiten Werten, die den Jeweiligen Einstellungen der ersten und zv/eiten Steuereinrichtung in der Zeitfolge entsprechen durch einen Rechner, der so programmiert ist, daß er die ersten und zweiten Werte berechnet aus einer ersten Funktion, die die gewünschte Beziehung zwischen der Einstellung der ersten Steuereinrichtung, der in den Motor strömenden Luftmenge und der Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle beschreibt und aus einer zweiten Funktion, die eine weitere gewünschte Beziehung zwischen der Einstellung der zweiten Steuereinrichtung, der in den Motor strömenden Luftmenge und der Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle beschreibt, wobei die Berechnung der ersten und zweiten Werte jeweils durchgeführt wird durch Verwei dung der elektrischen Binärzahlen-Signale bei Empfang des Zeitsignals und des Bezugssignals;

f) Umwandeln der ersten und der zweiten berechneten Werte in Einstellungen der ersten und zweiten Steuereinrichtung jeweils abhängig vom Zeitsignal und vom Bezugssignal; und

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g) fortlaufendes Wiederholen dieser Schrittfolge zum Steuern der Kraftstoffmenge und der Einstellung der Zündfunken abhängig von Änderungen der elektrischen Binärzahlen-Signale.

Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors mit einer Ausgangswelle, die durch mechanische Energie angetrieben wird, welche aus Wärmeenergie gewonnen wird, die durch Verbrennung eines Luft-Kraftstoffgemisches entsteht, wobei der Motor eine erste Steuereinrichtung zum Steuern der dem Motor zugemessenen Kraftstoffmenge und eine zweite Steuereinrichtung zum Steuern der Zündpunkteinstellung des Motors aufweist, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

a) Erzeugen eines elektrischen Binärzahlen-Signals, das die Menge der in den Motor einströmenden Luft angibt;

b) Erzeugen eines elektrischen Binärzahlen-Signals, das die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle während des Laufs des Motors angibt;

c) Erfassen einer ersten und einer zweiten vorgegebenen Winkelposition der Ausgangswelle bevor ein Kolben den oberen Totpunkt erreicht, um ein erstes und ein zweites Bezugssignal pro Umdrehung der Ausgangswelle zu erzeugen;

d) Berechnen von ersten und zweiten Werten, die den Jewei ligen Einstellungen der ersten und zweiten Steuereinrichtung in der Zeitfolge entsprechen durch einen Rechner, der so programmiert ist, daß er die ersten und zweiten Werte berechnet aus einer ersten Punktion, die die gewünschte Beziehung zwischen der Einstellung der

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ersten Steuereinrichtung, der in den Motor strömenden Luftmenge und der Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle beschreibt und aus einer zweiten Funktion, die eine weitere gewünschte Beziehung zwischen der Einstellung der zweiten Steuereinrichtung, der in den Motor strömenden Luftmenge und der Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle beschreibt, wobei die Berechnung der ersten und zweiten Werte Jeweils durchgeführt wird durch Verwendung der elektrischen Binärzahlen-Signale bei Empfang des ersten und des zweiten Bezugssignalsj

e) Umwandeln der ersten und zweiten berechneten Werte in Einstellungen der ersten und zweiten Steuereinrichtung jeweils abhängig vom ersten und zweiten Bezugssigna}.; und

f) fortlaufendes Wiederholen dieser Schrittfolge zum Steuern der Kraftstoffmenge und der Zeiteinstellung der Zündfunken abhängig von Änderungen der elektrischen Binärzahlen-Signale.

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