DE2802860C2

DE2802860C2 - Elektronische Steueranordnung zum optimalen Mischen von Sauerstoffträger und Kraftstoff von Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2802860C2
Application number: DE2802860A
Authority: DE
Inventors: Marc Montreuil Leblanc; Bernard Boulogne Lepretre
Original assignee: Regie Nationale des Usines Renault
Current assignee: Regie Nationale des Usines Renault
Priority date: 1977-01-26
Filing date: 1978-01-24
Publication date: 1984-06-14
Also published as: FR2379115A1; GB1594383A; US4170040A; FR2379115B1; JPS5393224A; DE2802860A1; IT7867145A0; IT1107021B

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Steueran-Ordnung zum optimalen Mischen von Sauerstoffträger und Kraftstoff von Brennkraftmaschinen mit Vergaser, mit einer periodischen Auslöseschaltung zum öffnen eines Lufi in das Ansaugsystem des Motors einlassenden Einblasmagnetventils. die abhängig von der elektronisch festgestellten Motordrehzahl und von dem Wert einer Spannung arbeitet, die von einem die Auspuffgase des Motors chemisch analysierenden Meßwertgeber geliefert wird, welcher feststellt, ob ein fettes oder mageres Gemisch vorliegt.

Eine derartige elektronische Steueranordnung ist aus der DE-OS 26 22 836 bekannt. Bei der bekannten Steueranordnung wird als Auslöseschaltung eine Kippstufe verwendet, deren Impulse zum Bestimmen der Öffnungszeit eines den Durchsatz des Sauerstoffträger/ Kraftstoff-Gemisches steuernden Magnetventils verwendet werden. Der Eingang der bistabilen Kippschaltung ist mit einer ersten Vergleichsschaltung verbunden, die über einen Integrationsregler vom Meßwertgeber gespeist wird. Der zweite Eingang der Kippschaltung empfängt Signale von einem drehzahlabhängigen Impulsgenerator. Am Ausgang der Kippschaltung ist eine Integrierschaltung vorgesehen, die einen in Reihe mit einem Kondensator geschalteten und mit dem zweiten Eingang der ersten Vergleichsschaltung verbundenen Stromverstärker umfaßt. Eine zweite Vergleichsschaltung vergleicht die Spannung vom Meßwertgeber mit einer Bezugsspannung. Die bekannte elektronische Steueranordnung arbeitet somit im wesentlichen auf analoger Basis mit dem Nachteil, daß die Rechenkapazitat begrenzt ist, so daß die Ergebnisse der durchgeführten Berechnungen verhältnismäßig ungenau sind. Weitere Nachteile der analogen Ausgestaltung der Steueranordnung bestehen darin, daß ein Altern der Bauteile zu unerwünschten Abweichungen in den Steuersignal-

bo werten führen kann. Auch sind analoge Schaltungen verhältnismäßig temperaturempfindlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Steueranordnung zum optimalen Mischen von .Sauerstoffträger und Kraftstoff von Brennkraltma-

h^r> schinen mit Vergaser zu schaffen, die praktisch ausschließlich auf digitaler Basis arbeitet.

Die erfindungsgemäße elektronische Steueranordnung bcsit/t die Merkmale des Kennzeichens des Pa-

tentanspruches 1.

Die digitale Arbeitsweise ermöglicht bei verhältnismäßig geringen Kosten eine höhere Genauigkeit bei der Bestimmung der entsprechenden Steuerwerte, einmal aufgrund der wesentlich größeren Rechenkapazität, zum anderen aufgrund der Unempfindlichkeit gegenüber Alterung der Bauteile und Temperatureinflüssen.

Das bei der Erfindung verwendete Prinzip ist an sich bekannt und besteht darin, daß eine zusätzliche Luftmenge gesteuert in das Hauptansaugsystem eingeleitet wird. Hierbei werden zwei Korrekturen angewandt. Diese Korrekturen sind:

1. Eine Korrektur ersten Grades, nachstehend als Grundfunktion bezeichnet, die eine Gemischbildung gewährleistet, bei der die stöchiometrische Zusammensetzung für jedes beliebige Paar von Motor und Vergaser fast erreicht ist:
Es ist bekannt, daß eine Brennkraftmaschine eine Luftmenge (in 1 /see) aufnimmt, die gleich ist:

Vc -N
120

(D

Darin ist:

Vc der Zylinderinhali des Motors in Litern,
N die Motordrehzahl in Umdrehungen/Minute, r der Füllungskoeffizient, der von 0,3 im Leerlauf bis 0,5 bei Vollast reicht,
120 = 60 χ 2

Die Grundfunktion ist im wesentlichen gleich 10% der obigen Menge (1). Das ist die Menge der einzublasenden Zusatzluft, und einem ersten Speicher fällt die Aufgabe zu, Informationen A aufzunehmen, die sich auf die G rundfunktion bezichen.
2. Die Motorbelastung ist nicht konstant, und das wird dadurch berücksichtigt, daß eine Korrektur zweiten Grades angebracht wird, die einer Steuerung überlassen werden kann. Diese Korrektur muß proportional der Drehgeschwindigkeit des Motors erfolgen. Offensichtlich ist die Reaktion des Gemisches, das verbrannt wird, auf die Zusammensetzung der Auspuffgase bei 5000 Umdrehungen/ Minute schneller als bei 500 Umdrehungen/Minute, und infolgedessen muß die Steuerung proportional zu der Motordrehzahl variieren. Diese Funktion wird einem zweiten Speicher zugeschrieben, der die Informationen B enthalten muß, die eine Steuerung im Bereich der Grundfunktion betrifft und die unmittelbar mit der Messung des Gehalts von Sauerstoff in den Abgasen verknüpft ist.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgeinäßen elektronischen Steueranordnung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschallbild der Ausfülirungsform der elektronischen Steueranordnung:

Fig. 2 Einzelheiten der Ausbildung des Adreßrechners und der zugehörigen Speicher;

F i g. 3 den zeitlichen Verlauf der an den Hauptpunkicn in F i g. 2 auftretenden Signale;

F i g. 4 Einzelheiten der Ausbildung des Digitalrechners:

Fi g. 5 Einzelheiten der Ausbildung der auslösenden bislabilen Kippschaltung, '!ie dem Digitalrechner nachtreschaltet ist;

F i g. 6 Einzelheiten der Ausbildung des Generators, der auf den zweiten Speicher folgt;

F i g. 7 Einzelheiten der Ausbildung der auf den Generator folgenden zehnstufigen Teilerschaltung;
F i g. 8 Einzelheiten der Ausbildung des Verstärkers für die Meßwertgebersignale;

Fi g. 9 Einzelheiten der Ausbildung des Komparators für die Meßwertgebersignale, der dem Verstärker naohgeschaltet ist;

ίο Fi g. 10 Einzelheiten der Ausbildung des erfindungsgemäßen Vorwärts-Rückwärts-Zählers zwischen dem Meßwertgebersignalkomparator, der siebenstufigen Teilerschaltung und dem zweiten Eingang des Rechners nach F i g. 4 und

F i g. 11 Einzelheiten der Ausbildung der Verstärkerstufe für die Steuerung des Einblasmagnetventils.

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Bauelemente mit gleichen Bezugszahlen versehen. Im übrigen sind die Bezugszeichen, die sich auf integrierte Schaltungen beziehen, im folgenden entsprechend dem Katalog der Firma MOTOROLA gewählt, sofern nicht ausdrücklich auf Abweichungen hingewiesen wird.

Nach der Ausführungsform gemäß Fig. 1 besitzt die Steueranordnung zwei Haupteingänge, nämlich einen mit 10 bezeichneten Eingang, der mit dem Unterbrecher des elektronischen Zündsystems des Motors verbunden ist, und einen zweiten, mit 11 bezeichneten Eingang, der mit dem Meßwertgeber λ verbunden ist, der sich im Auspuffrohr des Fahrzeugs befindet und ständig den Restsauerstoffgehalt in den nach außen abgeführten Auspuffgasen ermittelt. Die von dem Unterbrecher bei 10 einlaufenden Signale werden einem Adressenrechner 12 zugeführt, der aus der in ihm ablaufenden Rechnung die Adresse der Informationen ableitet, die aus zwei Speichern 14 und 15 entnommen werden sollen, die parallel an den Ausgang des Adressenrechners 12 geschaltet sind. Der erste Speicher 14 enthält auf die Grundfunktion bezügliche Informationen, wie sie oben definiert wurden und die eine Korrektur ersten Grades nach einer allgemeinen Kurve erlauben, die den Zeitpunkt des Einblasens von Zusatzluft in Abhängigkeit von der Motordrehzahl bestimmt. Der zweite Speicher 15 enthält Informationen, die sich auf die Steuergeschwindigkeit beziehen und die eine Korrektur zweiten Grades im Bereich der gewähren Grundfunktion erlauben. Der Ausgang des ersten Speichers 14 ist mit einem ersten Eingang eines Rechners 18 für die Einblaszeit durch eine Stromschiene 31 verbunden, um ihm eine erste Information A zuzuführen, während der Ausgang des zweiten Speichers 15 mit einem zweiten Eingang des Rechners 18 verbunden ist, um ihm eine zweite Information B über eine Stromschiene 34 und die Hintereinanderschaltung eines Generators 16.1, einer Teilerschaltung 16.2 und eines Vorwärts-Rückwärts-Zählers 17 zu vermitteln. Der Generator 16.1 ist mit einem zweiten Eingang an den mit 11 bezeichneten Meßwertgeber A über die Serienschaltung eines Meßwertgeberverstärkers 13.1 und eines Komparators 13.2 angeschlossen, der die Spannung des Meßwer^fgebers mit einer Bezugsspannung vergleicht. Der Rechner 18 bildet die Summe der Eingangsgrößen A bzw. B, die aus dem ersten Speicher bzw. dem Vorwärts-Rückwärts-Zähler 17 herrühren und betätigt in Abhängigkeit von diesem Ergebnis eine Auslöseschahung 19, die über eine Stromschiene 33

h5 mit dem Rechnerausgang und über einen gesteuerten Verstärker 20 mit dem Steuersolenoid 21 des l.uftcinblas-Magnetventils verbunden ist. Der Ausgang des Spannungskomparators 13.2 liegt außerdem an einem

zweiten Eingang des Vorwürts-Rückwärts-Zählers 17.

Nach der Darstellung in F i g. 2, die eine Ausführungsform des Adreßrechners 12 und der zugehörigen Speicher 14 und 15 darstellt, sind in eine von einem Unterbrecheranschluß herkommenden Leitung 10 zwei Widerstände 22 und 23 hintereinander zu einer Widerstandsbrücke geschaltet. Von dem gemeinsamen Schaltpunkt 24 der Widerstände 22 und 23 geht ein Leiter aus, der über eine Diode 25 die positive Komponente sperrt und zum Eingang 5 einer integrierten Schaltung Cl 3 vom Typ 14 528 führt, die einen ersten monostabilen Multivibrator darstellt, dessen Erholzeit mit Hilfe von Widerständen und Kondensatoren eingestellt wird, die zwischen die verschiedenen Anschlüsse geschaltet sind und die ohne nähere Beschreibung in die Figur eingezeichnet sind; die Zeit ist so berechnet, daß die Gesamtheit des Unterbrechersignals in der Weise erfaßt wird, daß störende Auslösevorgänge vermieden werden. Die Signale, die von dem Unterbrecher erzeugt werden und die sich über den Leiter 10 fortpflanzen, sind in F i g. 3 auf Zeile 1 wiedergegeben, während Zeile 2 die vorangegangenen Signale nach ihrer Formung in der ersten monostabilen Kippschaltung C/3 darstellt, wie sie sich auf dem Leiter zeigen, der den Ausgang 6 von Cl3 mit dem Eingang 3 einer zweiten integrierten Schaltung Cl 4 verbindet, bei der es sich um eine Kippschaltung vom Typ D oder vom Typ 14 013 handelt und die eine Halbierung der empfangenen Impulse in der Art vornimmt, daß sich nur ein einziger Impuls je Motorumdrehung ergibt. Ein Leiter verbindet den Ausgang 1 der Halbierschaltung Cl4 mit dem Eingang 12 der zweiten Hälfte der monostabilen Kippschaltung C/3, die die in F i g. 3, Zeile 3 gezeigten Impulse auf beispielsweise 15usec zurichtet. Eine integrierte Schaltung ClS vom Typ ICL 8038 ist vorgesehen, und sie arbeitet als interner Generator; mit seinem Ausgang 9 ist dieser an den Eingang 12 einer integrierten Schaltung Cl 6 vom Typ 14 525 angeschlossen, die zur Kalibrierung der von dem internen Generator CJS ausgesandten Impulse dient. Die Gruppe der integrierten Schaltung CIS und Cl6 spielt, anders ausgedrückt, die Rolle eines internen Taktgebers, der kalibrierte Impulse mit der Frequenz von beispielsweise 875 Hz aussendet.

Der Ausgang 10 des zweiten Teils der monostabilen Kippschaltung Cl3 ist mit ein und demselben Leiter einerseits an den Eingang 5 einer zweiten monostabilen Kippschaltung CI5 vom Typ 14 528 und andererseits an den Eingang 4 einer integrierten Schaltung Cl 7 vom Typ 14 027 angeschlossen, die mit ihren Eingängen 4 und 9 eine RS-Kippschaltung bildet, wobei der Eingang 4 der Null-Rückstelleingang ist, während der Eingang 9 der Eingang für die Qualifikation der Kippschaltung ist. Der in Fig. 3 Zeile 3 wiedergegebene Impuls, der, wie erinnerlich, in der zweiten Hälfte der monostabilen Kippschaltung C/3 auf 15 μζεο zugerichtet ist, wird somit an den Null-Rückstelleingang 4 der RS-Kippschaltung Cn geführt, um diese Kippschaltung, die im vorhergehenden Zyklus vorbereitet worden war, zu schließen durch einen Zählbeginnimpuls, der von dem Taktgeber Cl 6 von seinem Ausgang 6 in Richtung auf den Eingang 9 von CI7 ausgegangen war und der in F i g. 3, Zeile 6 gezeichnet ist Im übrigen verursacht der gleiche Impuls, an den Eingang 5 der zweiten monostabilen Kippschaltung CI5 geführt, mit seiner Rückflanke die Aussendung eines Abtastimpulses von ebenfalls 15 μεεο von der genannten monostabilen Kippschaltung CI5 auf dem Ausgang 6; der Impuls ist in Fi g. 3 auf Zeile 4 gezeichnet Dieser Impuls wird durch einen Leiter 26 in die Takteingänge 3 und 11 der Kippschaltungen C/11, Cl 12, C/ 13 und Cl 14 vom Typ D oder vom Typ 14 013 geführt, deren Eingänge bei 5 und 9 und deren Ausgänge bei 1 und 13 liegen.

Beim Eintreffen dieser Taktimpulse an ihren Eingängen 3 und U speichern die Kippschaltungen C/11 und Cl 14 vom Typ D und zeigen an ihren Ausgängen 1 und 13 die von den Zählern C/9 und Cl 10 vom Typ 14 510 ausgegebenen Informationen; die Zähler waren zuvor durch die Null-Rückstellung der RS-Kippschaltung Cl 7 angehalten worden, weil die Nullrückstellung zur Folge hatte, daß an dem mit 2 bezeichneten Ausgang Q ein Anhaltimpuls für den Eingang 5 von C/9 ausgesandt wurde, der über seinen Ausgang 7 das Anhalten von C/10 bewirkt. Beim Zurückgehen des Taktimpulses (Fig. 3, Zeile 4), der über den Leiter 26 lief und bei dem es sich um einen Speicherauslöseimpuls für die Kippschaltungen C/11 und C/14 handelte, gelangt seine Rückflanke in die zweite Hälfte der monostabilen Kippschaltung C/5 über deren Eingang 11, die einen neuen Abtastimpuls von 15 μsec hervorruft, der in F i g. 3, Zeile 5, gezeichnet ist. Dieser Impuls erscheint am Ausgang 10 der zweiten Hälfte der monostabilen Kippschaltung C/5 und pflanzt sich über einen Leiter 27 fort, was zur Folge hat, daß die Zähler C/9 und C/10 durch ihren Eingang 1 auf ihren Anfangszustand, also sechsundvierzig, zurückgestellt werden; die Bedeutung dieser Zahl wird weiter unten erläutert. Der gleiche von dem Ausgang 10 der zweiten Hälfte der monostabilen Kippschaltung C/5 ausgehende Impuls gelangt auch in die Kalibrierschaltung C/6 über deren Eingang 5, und mit seiner Rückflanke führt er zur Aussendung eines neuen Impulses von 15 μ$οο aus dem Ausgang 6 der Kalibrierschaltung C/6; der Impuls ist in Fig.3 auf Zeile 6 gezeichnet. Dieser Impuls gelangt an den Eingang Soder 9 der RS-Kippschaltung C/7, deren Ausgang Q oder 2 Null wird. Dieser letztere sendet über einen Leiter 28 einen in F i g. 3, Zeile 7 gezeichneten Impuls von 15 μ*εΰ für den Eingang 5 des Zählers 9 aus, und dieser letztere Impuls hat zur Folge, daß die Rückwärtszählung der Impulse durch die Zähler C/9 und C/10 freigegeben wird, welche Impulse von dem internen Taktgeber Cl 8 Cl% herrühren, ausgesandt von C/6 auf dem Ausgang 10, und über einen Leiter 29 an die Takteingänge 15 der Zähler C/9 und C/10 mit der Frequenz von 875 Hz geführt. Aus der Darstellung auf Zeile 8 in Fig.3 läßt sich schließlich entnehmen, daß die Zähler C/9 und Cl 10 während jedes Zyklus für die Dauer eines Zeitraumes angehalten werden, der die drei in den Zeilen 4. 5 und 6 der F i g. 3 gezeichneten Impulse zusammenfaßt, und daß sie die Taktimpulse während des restlichen Zyklus ruckwärtszählen. Die Zahl ändert sich je nach der Drehzahl des Motors und wird zu Beginn des folgenden Zyklus auf die Kippschaltungen C/11 und C/14 vom Typ D übertragen, wenn sie über den Leiter 26 den neuen Übernahme- und Speicherimpuls erhalten.

Man kann nun die die Arbeitsweise des in F i g. 2 gezeichneten Adreßrechners betreffenden Erklärungen durch die Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Signa-Ie in F i g. 3 ergänzen, indem man feststellt, daß dieser Rechner nach dem Prinzip des Rückwärtszählens durch die Zähler C/9 C/10 arbeitet; gezählt werden die Impulse, die von einem internen Taktgeber Cl S Cl 6 während des in Fig.3,Zeile8,dargestellten Zeitinkrements ausgesandt werden, das zwei Impulse trennt, die von dem Unterbrecher 10 während zweier aufeinanderfolgender Umläufe der Kurbelwelle erzeugt werden. Diese Zählung geht gemäß der Erfindung von der Zahl sechs-

undvicrzig aus, weil der Bereich der Drehzahlen zwischen 500 und 5000 Umdrehungen/Minute in sechsundvierzig Unterbereiche unterteilt ist, um eine bessere Rechenstabilität zu erzielen, da der Motor um etwa ±50 Umdrehungen/Minute gegenüber seiner theoretischen Drehzahl variiert. In den Speichern 14 und 15 entspricht die Adresse 46 5000 Umdrehungen/Minute, die Adresse 00 500 Umdrehungen/Minute.

Wenn der Impuls zur Freigabe der Speicherung über den Leiter 26 zu den Takteingängen 3 und 11 der Kippschaltungen Cl 11 bis Cl 14 vom Typ D gelangt, entleert sich der Inhalt der Vorwärts-Rückwärts-Zähler C/9 Cl 10 über die Eingänge 5 und 9 in die genannten Kippschaltungen C/11 bis C/14 vom Typ D, und diese letzteren geben nun an ihren Ausgängen 1 und 13 eine acht Binärziffern umfassende Adresse aus, die für die Speicher 14 und 15 bestimmt ist, die parallel an der Adressenstromschiene 30 liegen.

Der Speicher 14 besteht aus zwei Elementarspeichern vom Typ 64 χ 4, während der Speicher 15 nur einen einzelnen Elementarspeicher besitzt. Aus diesem Grunde laufen über die Ausgangsstromschiene 32 des Speichers 15 nur vier Binärziffern, die zum Steuern des Generators aus F i g. 6 und der Teilerschaltung aus F i g. 7 dienen. Die acht Binärziffern, die von dem Speicher 14 für einen der Eingänge des Rechners aus F i g. 4 ausgesandt werden und die der in dem Speicher 14 gespeicherten Information für die von der Stromschiene 30 beförderte Adresse entsprechen, stellen das Wort A dar. Das Wort A entspricht der oben definierten Korrektur ersten Grades für die Drehzahl des Motors, abgeleitet aus der Frequenz der von dem Unterbrecher 10 ausgesandten Impulse. Mit anderen Worten: der Speicher 14 enthält zu jeder Adresse eine Zahl A. die einen Wert der Einblaszeit für eine vorbestimmte Drehzahl entspricht, d. h. Korrektur ersten Grades. Der Speicher 15 enthält für jede Adresse eine Zahl, die zur Steuerung des Generators aus F i g. 6 dient in der Absicht, eine Zahl B festzustellen, die einer Korrektur zweiten Grades bezüglich A entspricht.

Gemäß der Darstellung in F i g. 4 besteht der Rechner 18 für die Einblaszeit aus vier integrierten Schaltungen C/40 bis C/43, wobei die C/40 und C/41 vom Typ

14 560 sind, die CI42 und C/43 jedoch vom Typ 14 561. Cl 42 beispielsweise nimmt an ihren Eingängen 1 bis 4 die vier Binärziffern mit höchstem Stellenwert über Leiter 31.1 auf, die die Hälfte der Stromschiene 31 aus Fig.3 darstellen, während C/43 in entsprechender Weise an seinen Eingängen 1 bis 4 vier Binärziffern niedrigeren Stellenwerts über die Leiter 31.2 aufnimmt, die die zweite Hälfte der Stromschiene 31 aus Fig. 3 darstellen. Die A.usgänge !0 bis 13 von Cl42 liegen in Parallelschaltung an den Eingängen 5 bzw. 3 bzw. 1 bzw.

15 von CI40, und das gleiche gilt zwischen CI43 und C/41. Außerdem nimmt CI40 mit seinen Eingängen 6, 4,8,14 die vier Binärziffern höheren Stellenwerts über Leiter 34.1 auf, die die Hälfte einer Stromschiene 34 darstellen, die das Wort B zwischen dem Vorwärts-Rückwärts-Zähler 17 aus Fig. 1 und der Addierschaltung 18 transportiert, während C/41 in entsprechender Weise an seinen Eingängen 6,4, 2, 14 die vier Binärziffern geringeren Stellenwerts über Leiter 34.2 aufnimmt, die die zweite Hälfte der Stromschiene 34 bilden. Die Summe der Zahlen A und B wird in CI40 für die vier Binärziffern mit höchstem Stellenwert und in C/41 für die vier Binärziffern mit niedrigstem Stellenwert gebildet. Das Ergebnis des Rechenvorganges A + B erscheint auf einer Stromschiene 33, die den Ausgang der Addierschaltung 18 mit der Auslöseschaltung 19 in F i g. 1 verbindet; die Stromschiene 33 setzt sich zusammen aus einem ersten Teil 33.1, der an den Ausgängen 10, 11, 12, 13 von C/40 liegt und die vier Binärziffern höchsten Stellenwerts des Ergebnisses leitet, und einem zweiten Teil 33.2, der an den Ausgängen 10, 11, 12, 13 von C/41 liegt und die vier Binärziffern niedrigeren Stellenwerts in dem Ergebnis leitet.
Die Auslöseschaltung 19 besteht gemäß Fig. 5 aus vier integrierten Schaltungen C/44 bis C/47. Die beiden integrierten Schaltungen C/44 und C/45 sind vom Typ 14 510 und stellen Zähler dar. Die integrierte Schaltung C/46 ist eine RS-Kippschaltung vom Typ 14 027, und die integrierte Schaltung C/47 vom Typ ICL 8038 stellt einen internen Taktgeber dar, dessen Impulse von den Zählern C/44 und C/45 gezählt werden. Der Zähler C/44 ist mit seinen Eingängen 3,13,12, 4 an den ersten Teil 33.1 der Stromschiene 33 angeschlossen, die zu den Ausgängen 10 bis 13 von C/40 in F i g. 4 führt, und der Zähler C/45 ist mit seinen Eingängen 3,13,12,4 an den zweiten Teil 33.2 der Stromschiene 33 angeschlossen, die zu den Ausgängen 10 bis 13 von C/41 in F i g. 4 führt. Ein von dem Ausgang 10 der ersten monostabilen Kippschaltung C/3 in F i g. 2 ausgehender. Leiter 35 führt zu dem Qualifikationseingang S der Kippschaltung C/46, sowie zu den Eingängen 1 der Zähler C/44 und C/45 über einen Kondensator 36 und einen an Masse liegenden Widerstand 37. Dieser Leiter 35 transportiert die Unterbrecherimpulse nach deren Formung und Halbierung, wie in Fig.3, Zeile 3 angegeben, somit einen Impuls je Motorumdrehung. Immer dann, wenn ein derartiger Impuls am Eingang 5 der Kippschaltung C/46 ankommt, geht deren Ausgang Q in den oberen Zustand über. Der gleiche, vom Unterbrecher herkommende Impuls gibt die Zählung der Zähler C/44 und C/45 frei, die an ihren Eingängen 3,13,12,4 durch die Zahl voreingestellt sind, die von der Addierschaltung aus Fig.4 auf der Stromschiene 33 eingegangen ist. Da alle Ausgänge der Zähler C/44 und C/45 auf Null stehen, läuft ein von dem Ausgang 7 von C/45 ausgehendes Signal über einen Transistor 38 und stellt die RS-Kippschaltung der integrierten Schaltung C/46 an deren Eingang R auf Null. Aus diesem Grunde geht der Ausgang Q dieser integrierten Schaltung in den unteren Zustand über. Die Zeit, während welcher der Ausgang Q der integrierten Schaltung C/46 im oberen Zustand verblieben ist, steht daher in direktem Zusammenhang mit der Zählzeit der Zähler C/44 und C/45. Die Definition des Zählinkrements wird durch den internen Taktgeber C/47 gegeben, der mit seinem Ausgang 9 an die Takteingänge 15 der Zähler C/44 und C/45 gelegt ist. Die Frequenz des Taktgebers C/47 wird durch die Zeitkonstanten reguliert, die mit Hilfe von Kondensatoren, Widerständen und Potentiometern gewonnen werden, die an den verschiedenen Anschlüssen der integrierten Schaltung C/47 liegen und die oben noch nicht beschrieben worden sind. Die Breite des von der Kippschaltung C/46 an ihrem Ausgang Q abgegebenen Impulses, die von der durch die Addierschaltung 18 gerechneten Binärzahl A + B abhängt definiert die Einblaszeit, d. h. die Öffnungszeit des das Einblasen bewirkenden Magnetventils 21.

Nach der Darstellung in F i g. 6 weist der Generator 16 aus Fig. 1 zwei Schaltungen C/57 und C/58 auf, beide vom Typ ICL 8038, wie der interne Taktgeber C/47 aus Fig.5; sie liefern beispielsweise eine Inkrementationsfrequenz (CI 57) und eine Dekrementationsfrequenz (CI58), welche Frequenzen über die Eingänge

5 bzw. 12 in eine integrierte Schaltung C/55 des Typs 14 081 gegeben werden, die von einer Gruppe logischer UND-Schaltungen gebildet wird. Die an die Steuerung gegebenen Inkrementations- und Dekrementationsfrequenzen, die von den integrierten Schaltungen C/57 bzw. C/58 herrühren, werden mit Hilfe von Kondensatoren, Widerständen und Potentiometern eingestellt, die mit den verschiedenen Anschlüssen der angegebenen integrierten Schaltungen verbunden sind und die nicht im einzelnen beschrieben sind, weil derartige Einstellelemente zum Stande der Technik gehören. Die Inkrementationsfrequenz von C/57 oder die Dekrementationsfrequenz von C/58 wird in den logischen UND-Schaltungen, die die integrierte Schaltung C/55 bilden, durch Leiter 40 und 41 angesteuert, die sich am Ausgang des Meßwertgeberkomparators in F i g. 9 finden und die an die zugeordneten Eingänge 13 und 6 der UND-Gatter in C/55 gelegt sind. Je nachdem, welcher der Leiter 40, 41 in dem betrachteten Zeitpunkt sich im oberen Zustand befindet, wird die Inkrementations- oder die Dekrementationsfrequenz angesteuert. Aus durch den Verbrennungsvorgang bestimmten Gründen muß die Anreicherungsgeschwindigkeit des Treibstoff-Luft-Gemisches höher sein als die Verarmungsgeschwindigkeit, somit muß die Dekrementation schneller erfolgen als die Inkrementation. Die entsprechende Ansteuerung erfolgt somit durch den Meßwertgeberkomparator 13, der unter Beziehung auf einen vorgegebenen Schwellenwert die auf das Gemisch bezügliche Information »zu fett« oder »zu mager« liefert Die UND-Gatter in C/55 erhalten somit über ihre Eingänge 13 und 6 eine Information in Abhängigkeit von dem Zustand des Meßwertgeberkomparators 13, eine Information, die zur Ansteuerung der Inkrementationsfrequenz von C/57 oder der Dekrementationsfrequenz von C/58 führt, die je nach den Umständen durch den Ausgang 4 oder den Ausgang 11 von C/55 für den Eingang 13 oder den Eingang 11 der Schaltung C/56 geliefert wird, bei der es sich um eine integrierte Schaltung handelt, die einer logischen ODER-Schaltung vom Typ 1400 entspricht und die auf ihrem Ausgang 6 die Frequenz ausgibt, die für die siebenstufige Teilerschaltung aus F i g. 7 gewählt ist und in die sie oben links über einen Leiter 42 eintritt, der an den Eingang 1 einer integrierten Schaltung C/49 vom Typ 14 024 führt.

Nach F i g. 7 weist die zehnstufige Teilerschaltung von unten beginnend eine integrierte Schaltung C/54 vom Typ 14 028 auf, die mit ihren Eingängen 10 bis 13 an die Ausgänge des Speichers 15 in F i g. 2 über die aus vier parallelen Leitern gebildete Stromschiene 32 angeschlossen ist. Der Speicher 15 enthält Informationen, die nach sieben unterschiedlichen Drehzählbereichen unterteilt sind, die er entsprechend der Adressierung wiederherstellt Die Schaltung C/54 empfängt somit Wörter mit vier in binärkodierter Schreibweise verschlüsselten Ziffern, die sie in Dezimalform dekodiert Die zehn Ausgänge des Dekoders C/54 sind mit einer gleichen Zahl von Eingängen von logischen UND-Schaltungen verbunden, die auf drei logische Schaltungen C/51, C/52 und C/53 vom Typ 14 081 verteilt sind. Im übrigen gelangt die von dem Leiter 42 oben links in F i g. 7 übertragene Information zu den integrierten Schaltungen C/49 und C/50, beide vom Typ 14 024, und beeinflußt deren Ausgänge, die in Parallelschaltung an eine gleiche Zahl von Eingängen der integrierten Schaltungen C/51, C/52 und C/53 angeschlossen sind, die eine Gruppe von logischen UND-Schaltungen bilden. In Abhängigkeit von der Gültigkeit der Ausgänge 60 bis 69 der logischen UND-Schaltungen, die in den integrierten Schaltungen C/51, C/52 und C/53 zusammengefaßt sind, d. h. je nachdem, ob auf dem Eingangsleiter 42 eine Inkrementations- oder eine Dekrementationsfrequenz empfangen wird, und je nach den Informationen, die auf der von dem Speicher 15 herkommenden Stromschiene 32 empfangen wird, wird eine Steuerfrequenz auf dem Kollektor 44 eines Transistors 43 hervorgerufen, der mit seiner Basis an alle Ausgänge 60 bis 69 der logischen UND-Schaltungen angeschlossen ist, und diese Steuerfrequenz ist von der Drehzahl abhängig, denn der Speicher 15 macht diese Ausgänge gültig.

Die Generator-Teiler-Schaltung 16 aus den Fig.6 und 7 erzeugt somit eine Taktfrequenz, die die Steuerfrequenz für den Schleifentakt ist, der die Korrektur zweiten Grades des Vorwärts-Rückwäris-Zählers aus Fig. 10 steuert, der seinerseits von dem Meßwertgeberkomparator 13 beeinflußt wird.
Nun soll der zweite Haupteingang des erfindungsgemäßen Digitalrechners behandelt werden, der sich auf den mit 11 bezeichneten Meßwertgeber bezieht.

Nach der Darstellung in F i g. 8 umfaßt der Meßwertgeber-Verstärker 13 zwei Rechenverstärker C/32 und C/33, die mit einer Gruppe von Widerständen und Kapazitäten versehen sind. Die Eingangsschaltung C/32 besitzt eine sehr hohe, über 10 Megohm liegende Eingangsimpedanz gegenüber dem Meßwertgeber sowie eine sehr erhebliche Sperrwirkung (franz.: taux de rejection en mode commun). Die Widerstände 46 und 47 sind so gewählt, daß sich je Stufe ein Verstärkungsfaktor 1 ergibt; diese Widerstände sind 1 %, denn da sie den Verstärkungsfaktor des Verstärkers festlegen, tragen sie unmittelbar dazu bei, die Meßwertgeberspannung am Ausgang des Verstärkers C/32 variieren zu lassen, bei dem es sich um einen Kreis sehr hoher Stabilität handelt. Die Verstärker C/32 und C/33 sind in Gegentaktschallung angeordnet, und der Ausgang von Cl 32 ist mit dem invertierenden Eingang von C/33 über einen Widerstand 48 verbunden. Ein Widerstand 49 legt den Ver-Stärkungsfaktor des Verstärkers C/33 fest, und das Signal an seinem Ausgang 50 ist das unmittelbare Bild der Meßwertgeberspannung mit einem Verstärkungsfaktor zehn, so daß man in einem sehr viel besser nutzbaren Spannungsbereich arbeiten kann, ohne die Arbeitsweise des Meßwertgebers zu beeinträchtigen.

F i g. 9 zeigt eine Ausführungsform des Meßwertgebersignalkomparators, in den sich der von dem Meßwertgeberverstärker nach F i g. 8 herkommende Leiter 50 führt. Der Meßwertgebersignalkomparator besitzt drei Rechen verstärker C/34, C/35, C/36, die mit verschiedenen passiven Elementen ausgestattet sind. Ein Widerstand 5i und eine Zenerdiode 52 stellen eine stabilisierte Spannung von 12 Volt her, die durch ein Potentiometer 53 eingestellt wird, um eine Spannung von 10 Volt zu erhalten, die den oberen Schwellenwert der Spannung eines Potentiometers 54 festlegt das dazu dient, den Sollwert der Vergleichsspannung einzustellen, die über den Rechenverstärker C/34 an den invertierenden Eingang des dritten Rechenverstärkers Cl 36 geführt ist während der nicht-invertierende Eingang des letzteren mit dem Ausgang des zweiten Rechenverstärkers C/35 verbunden ist der mit einem seiner Eingänge an dem die Meßwertgeberspannung führenden Leiter 50 liegt Die beiden Verstärker C/34 und C/35 werden als Impedanzadapter so geschaltet daß die Impedanzen an den beiden Eingängen des Rechenverstärkers C/36 konstant bleiben, der die Rolle der Komparatorstufe spielt Der Ausgang des Rechenverstärkers

C/36 steuert zwei Transistoren 55 und 56, an deren Kollektoren die Steuersignale für die Inkrementationsfrequenz bzw. die Dekrementationsfrequenz über die Leiter 40 bzw. 41 abgenommen werden, die in F i g. 6 als Eingänge für den Generator 16 erscheinen.

Nach der in Fig. 10 gezeichneten Ausführungsform weist der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 17 aus Fig. 1 drei integrierte Schaltungen C/37, C/38 und C/39 sowie mehrere zugehörige passive Elemente auf. C/37 bildet eine RS-Kippschaltung zwischen ihren Anschlüssen 4 und 7 vom Typ 14 027, die beispielsweise bereits in Fig. 5 erscheint; C/38 und C/39 sind zwei Vorwärts-Rückwärts-Zähler vom Typ 14 510, der ebenfalls beispielsweise bereits in F i g. 5 aufgetreten ist. Diese Stufe soll die Zahl B aus acht Binärziffern bilden, die algebraisch zu der Zahl A aus acht Binärziffern hinzugefügt wird, die, wie oben schon erwähnt, von dem Speicher 14 ausgeht. Bei der Schaltung C/37 handelt es sich um eine RS-Kippschaltung, die das Vorwärts- oder Rückwärtszählen in den Vorwärts-Rückwärts-Zählern C/38 und C/39 der Impulse, die auf dem Ausgangsleiter 57 der Teilerschaltung nach F i g. 7 laufen, freigibt oder sperrt. Nach dieser F i g. 7 ist der Leiter 57 mit dem Kollektor 44 des Transistors 43 verbunden, und nach F i g. 10 liegt der Leiter 57 an den Takteingängen 15 der Vorwärts-Rückwärts-Zähler C/38 und C/39. Der von dem Kollektor des Transistors 56 ausgehende Ausgang 40 am Ausgang der Meßwertgeberkomparatorstufe aus Fig.9 ist nach Fig. 10 an den Null-Rücksteüeingang 4 der Kippschaltung C/37 über eine Ableitkette angeschlossen, die einen Kondensator 58 in Reihe mit einem Ableitwiderstand 59 aufweist. Wenn der Ausgang 40 des Meßwertgeberkomparators nach F i g. 9 sich im oberen Zustand befindet, entsprechend einem zu fetten Gemisch, sendet die Ableitkette 58—59 einen Impuls für den Nullrückstelleingang R der Kippschaltung C/37 aus, wodurch deren Ausgang Q in den unteren Zustand gerät und aus diesem Grunde die Zählung der Vorwärts-Rückwärts-Zähler C/38 und C/39 freigibt. Diese beiden befinden sich in der Tat in Zähllage, denn das Steuergatter 10 für Vorwärts/Rückwärts-Zählen von C/38 und C/39 ist durch einen Leiter 70 parallel zu dem R-Eingang der Kippschaltung C/37 gesteuert. Die Zählung wird fortgesetzt, solange der Ausgang 40 des Meßwertgeberkomparators seinen Zustand nicht ändert, d. h. solange er hoch bleibt. Wenn er in den unteren Zustand übergeht, entsprechend einem zu mageren Gemisch, geht die Gruppe C/38, C/39 zum Rückwärtszählen über und so fort. Die mit den Ausgängen 6,11,14, 2 von C738 verbundenen Leiter 34.1 übertragen beispielsweise die vier Binärziffern mit höchstem Stellenwert der Zahl B für die Addierschaltung Cl 40 in F i g. 4, und die mit den .Ausgängen 6, Ils 14_; 2 von C/39 verbundenen Leiter 34.2 übertragen beispielsweise die vier Binärziffern mit niedrigstem Stellenwert der Zahl B für die Addierschaltung C/4t in F i g. 4.

In der Rückwärtszählphase ist es unmöglich, von dem Zustand Null auf allen Ausgängen 6, 11, 14, 2 in den Zustand Eins auf allen Ausgängen überzugehen, um das Rückwärtszählen fortzusetzen. Denn wenn man sich in der Rückwärtszählphase befindet, so besteht der Wunsch, daß die Zeit abnimmt, und wenn alle Ausgänge von Null auf Eins übergehen, ergibt sich eine Zunahme des Wortes B und ein Anwachsen der Zeit was nicht verlangt wird. Aus diesem Grunde wird der Übergang aller Ausgänge 6,11,14,2 in den unteren Zustand festgestellt, und durch Vermittlung eines Transistors 71 und eines Kondensators 72 wird ein Impuls an den Eingang 5 der RS-Kippschaltung C/37 gesandt, wodurch Q auf Eins übergeht und die Rückwärtszählung angehalten wird. Man muß daher zwangsläufig mit Vorwärtszählen wieder anfangen. Jedes Rückwärtszählen wird somit unterbunden, weil man an einer Unmöglichkeitssituation angekommen ist. Man muß abwarten, bis neuerdings ein Impuls in geeigneter Richtung an dem Eingang R der RS-Kippschaltung C/37 einläuft, damit die Zählung im richtigen Vorwärtssinn wieder begonnen werden kann.

ίο Nach der Ausführungsform in Fi g. 11, in der der Leistungsverstärker 20 für die Steuerung des Einblasens nach F i g. 1 wiedergegeben ist, weist dieser in erster Linie eine monostabile Kippschaltung C/48 vom Typ 14 528 auf, wie sie schon bei dem Adreßrechner nach Fig.2 aufgetreten ist. Diese monostabile Kippschaltung C/ 48 liegt mit ihrem Eingang 4 an einem Leiter 73, der von dem Ausgang Q der in F i g. 5 gezeichneten RS-Kippschaltung C/46 herkommt und einen Impuls leitet, dessen Breite proportional der Zeit ist, während welcher die Einblaseinrichtung geöffnet werden muß. Der eigentliche Leistungsverstärker in F i g. 11 weist die Besonderheit auf, daß er eine Steuerung für zwei Zustände hat, die durch zwei parallelgeschaltete Schaltungen dargestellt werden.

Eine erste Schaltung, in der der Anforderungsstrom für die Einblaseinrichtung fließt und deren Anwendungszeit durch die Kenndaten der monostabilen Kippschaltung C/48 bestimmt ist, steht in Verbindung mit dem Ausgang 6 der genannten Kippschaltung und weist Transistoren 74, 75, 76 auf, die zu einer Darlington-Leistungsschaltung zusammengesetzt sind, sowie einen Widerstand 77, mit dem der Strom in der Einblaseinrichtung festgelegt wird.
Eine zweite Schaltung, die den von der RS-Kippschaltung C/46 aus F i g. 5 herkommenden Leiter 73 fortsetzt und die den Haltestrom für die Einblaseinrichtung während der Öffnungszeit heranführt, die von der Auslöseschaltung der genannten F i g. 5 gefordert wird, abzüglich der Anforderungszeit der monostabilen Kippschaltung C/48, weist Transistoren 78, 79 und 80 auf, die eine Darlington-Leistungsschaltung bilden, sowie einen Widerstand 81. der den Haltestrom in der Einblaseinrichtung einstellt, von der die Wicklung 21 des zugehörigen Magnetventils mit einer parallelgeschalteten Diode 82 gezeigt ist.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronische Steueranordnung zum optimalen Mischen von Sauerstoffträger und Kraftstoff von Brennkraftmaschinen mit Vergaser, mit einer periodischen Auslöseschaltung zum öffnen eines Luft in das Ansaugsystem des Motors einlassenden Einblasmagnetventils, die abhängig von der elektronisch festgestellten Motordrehzahl und von dem Wert einer Spannung arbeitet, die von einem die Auspuffgase des Motors chemisch analysierenden Meßwertgeber geliefert wird, welcher feststellt, ob ein fettes oder mageres Gemisch vorliegt, gekennzeichnet durch einen Adressenrechner (12), der auf das elektronische Drehzahlsignal anspricht und diesem Signal entsprechende Adressen für einen ersten Speicher (14) zur Auswahl gespeicherter, die Kennwerte des Motors berücksichtigender digitaler Daten sowie für einen zweiten Speicher (15) zur Auswahl gespeicherter, die Steuergeschwindigkeit als Funktion der Motordrehzahl betreffender digitaler Daten erzeugt, durch einen Generator (16.1), der auf die durch den Meßwertgeber (11) bei der Feststellung eines fetten bzw. mageren Sauerstoffträger/ Kraftstoffgemisches erzeugte Spannung ein Signal mit einer von zwei unterschiedlichen Frequenzen abgibt, die einer Regelgeschwindigkeit entsprechen, die beim fetten Gemisch höher als beim mageren ist, und das Signal an einen durch die am Ausgang des zweiten Speichers (15) erscheinenden ausgewählten Daten programmierbaren Teiler (16.2) anlegt, an den ein Vorwärts-Rückwärts-Zähler (17) angeschlossen ist, der abhängig von der von dem Meßwertgeber (11) bei Feststellung eines fetten oder mageren Gemisches abgegebenen Spannung zum Vorwärts- bzw. Rückwärtszählen betätigt wird, wobei die Ausgänge des ersten Speichers (14) und des Vorwärts-Rückwärts-Zähler? (17) an einen Digitalrechner (18) zur Korrektursteuerung angelegt werden, der mit der periodischen Auslöseschaltung (19) zum Öffnen des Magnetventils (21) abhängig von den Ausgangsdaten des Digitalrechners verbunden ist.

2. Elektronische Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte periodische Auslöseschaltung (19) aus einer Vorwärts-Rückwärts-Zähleranordnung (CI44 — C/45) besteht, deren Voreinstelleingänge an die Ausgänge des Digitalrechners (18) angeschlossen sind, während der Zählfreigabeeingang abhängig von der Motordrehzahl mit einem periodischen Signalgeber (Cl3) und der Rückzähleingang mit einem Taktgeber (CI47) verbunden sind, und daß ferner eine bistabile Kippschaltung (Cl 46) vorgesehen ist, die einen Auslöseeingang für ein Steuersignal zum öffnen des Magnetventils (21) besitzt, welcher auf ein Signal des genannten Signalgebers (CI3) anspricht, sowie einen Eingang zur Unterbrechung des genannten Öffnungssteuersignali, welcher mit einer Feststellschaltung bezüglich der Nullstellung der Vorwärts-Rückwärts-Zähleranordnung (Cl44- Cl45) verbunden ist.

3. Elektronische Steueranordnung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Adressenrechner (12) einen internen Taktgeber (CIS— Cl 6), eine Rückwärtszähleranordnung (Cl 9— C/10) ην! auf den maximalen Adressenwcrt über einen periodischen Signalgeber (Cl 5 zweiter Teil) einstellbaren Voreinsteüeingängen besitzt, wobei die Rückzähleingänge der Rückwärtszähleranordnung (C19— C/10) mit dem Ausgang des internen Taktgebers (CIS-C/6) und die die Rückzählung auslösenden Eingänge mit dem Ausgang eines Generators (CI 4) für ein periodisches Signal verbunden sind, welches Signal abhängig ist von der Voreinstellung und auf diese folgt, während die Ausgänge mit Kippschaltung (CJ 11 — Cl 14) zur Speicherung der sich aus der Rückzählung ergebenden Adresse verbunden sind, deren Ausgänge wiederum an die genannten Speicher (14, 15) angeschlossen sind, wobei die Speicherung der Adresse abhängig ist von dem Generator für ein periodisches Signal (CJ5 erster Teil), welches das Motordrehzahlsignal zugeführt wird und der auch abhängig ist von dem genannten Genergtor für ein periodisches Signal (CI5 zweiter Teil) zur Aktivierung der Voreinstelleingänge nach jeder Speicheradresse.