DE2804309C2

DE2804309C2 - Vorrichtung zur elektronischen Steuerung der Zündung eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE2804309C2
Application number: DE2804309A
Authority: DE
Inventors: Tadashi Okazaki Aichi Hattori; Tooru Toyota Aichi Kawase; Mamoru Nishin Aichi Kobashi; Yoshiki Okazaki Aichi Ueno
Original assignee: Nippon Soken Inc; Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp; Soken Inc
Priority date: 1977-02-01
Filing date: 1978-02-01
Publication date: 1986-12-11
Also published as: JPS5395437A; US4210111A; DE2804309A1; JPS618276B2

Description

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Kolben benötigt, um nach der Funkenauslösung in sei- um Kraftstoff von einem Kraftstoffvorrat 6 in den Zyün-

nen oberen Totpunkt zu gelangen. der C zu liefern. Jeder Zündkerze 56 wird durch einen

Um die Anwendbarkeit der Gleichung (1) zu prüfen, Verteiler 3 Zündenergie zugeführt Der Verteiler 3 ist

haben die Erfinder folgende theoretische Gleichung (2) vorgesehen, um dia Zündspannung von einer Zündspule

im einzelnen analysiert 5 9 in geeigneten Zeitabständen an die einzelnen Zünd-

- - - — kerzen 5b anzulegen. Wenn bei laufendem Motor E ein

_ A / E \ ,j. Einlaßventil V₃ öffnet wird der von der Kraftstoffein-

' [F\"-[0T \RT₀)' spritzdüse 5a eingespritzte Kraftstoff mit Luft gemischt

die von einem Luftfilter 1 über eine Drosselklappe 7 in

Dabeiist io eine Einlaßleitung la fließt Das Luft-Kraftstoff-Ge- τ eine Variable, die einen Zeitablauf beim Verbrennen misch wird bei einem Aufwärtshub des Kolbens P komdes Luft-Kraftstoff-Gemisch angibt, primiert und dann durch einen von der Zündkerze 52» A eine proportionale Konstante und erzeugten Funken gezündet Es findet eine Verbrenfeine Variable zur Angabe der Aktivierungsenergie, nung des Luft-Kraftstoff-Gemisches statt bei der Warft eine Gaskonstante und 15 meenergie frei wird, die beim Arbeitshub des Kolbens P T₀ die Temperatur des Luft-Kraftstoff-Gemischs beim in mechanische Energie umgesetzt wird. Am Ende des Zünden, Arbeitshubs öffnet ein Auslaßventil Vb, und die Abgase [FJ'eine Variable zur Angabe der Kraftstoff molarität, werden in ein Auspuffrohr 1 c entladen.
[O] eine Variable zur Angabe der Sauerstohmolarität Das elektronische Steuersystem umfaßt ein Luft- m und η bedeuten je einen Grad der Verbrennungsreak- 20 durchsatzmeßgerät 2, das innerhalb der Einlaßleitung tion. Es ist allgemein bekannt, daß der Zündzeitpunkt la vorgesehen ist und einen innerhalb des Verteilers 3 entsprechend der Motordrehzahl und dem Unterdruck vorgesehenen Bezugssignalgenerator 30 (Figur 3). Das im Ansaugrohr in Richtung Frühzündung verstellt, sein Luftdurchsatzmeßgerät 2 stellt die vom Luftfilter 1 in sollte, um die Zeitverzögerung beim Verbrennen des die Einlaßleitung la gesaugte Luftmenge fest und erLuft-Kraftstoff-Gemisches zu kompensieren. Bei den 25 zeugt ein elektrisches Signal, das proportional zur angeobigen Betrachtungen sind die Erfinder davon ausge- saugten Luftmenge ist Der Bezugssignalgenerator 30 gangen, daß die Zeitverzögerung Gleichung (2) ent- erzeugt pro Drehung einer von der Kurbeiweiie angespricht und daß außerdem die Molarität [O] des Sauer- triebenen Nockenwelle vier Bezugssignale. Die Nokstoffs (2) der Menge Q der angesaugten Luft in Glei- kenwelle dreht sich einmal pro zwei Umdrehungen der chung (1) entspricht Somit entsprechen in den Glei- 30 Kurbelwelle. Die Kraftstoffeinspritzsteuerschaltung 4 chungen (1) und (2), rund [AS[F]") χ exp (ESRTo) den empfängt elektrische Signale vom Luftdurchsatzmeßge-Größen T_B bzw. α, und[OJund m entsprechen Q bzw. ß. rät 2, vom Bezugssignalgenerator 30 und von anderen Als Ergebnis sieht man, daß Gleichung (1) der theoreti- (nicht gezeigten) Fühlern, um die von der Kraftstoffeinschen Gleichung (2) entspricht spritzdüse 5a eingespritzte Kraftstoffmenge auf einen

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausfüh- 35 optimalen Wert zu steuern. Die Zündsteuervorrichtung

rungsformen näher erläutert 8 empfängt die elektrischen Signale vom Luftdurchsatz-

Fig. 1 zeigt eine graphische Darstellung einer Früh- meßgerät 2 und vom Bezugssignalgenerator 30, um ein

Zündungszeitspanne 7s in Abhängigkeit von der Menge optimales Zündzeitpunktsignal zu erzeugen, das einem

Oder in einen Verbrennungsmotor gesaugten Luft; Unterbrecher 9a zur Erzeugung der Zündspannung in

Rg. 2 eine schematische Blockdarstellung eines elek- 40 der Zündspule 9 zugeführt wird.

ironischen Steuersystems für den Motor mit einer erfin- Figur 3 zeigt eine Ausführungsform der Zündsteuer-

dungsgemäßen elektronischen Zündsteuervorrichtung; vorrichtung 8, die eine Periodenzählschaltung 100 auf-

Fig. 3 das Schaltbild einer Ausführungsform der in weist, die über einen Wellenformer 40 ein Bezugssignal

Fig. 2 in Blockform gezeigten Zündsteuervorrichtung; vom Bezugssignalgenerator 30 empfängt. Der Bezugssi-

Fig. 4 Impulsdiagramme von Signalen, die man an 45 gnalgenerator 30 umfaßt eine mit der Nockenwelle ge-

verschiedenen Punkten der Zündsteuervorrichtung koppelte Scheibe 31 und ein Paar optischer Elemente

nach Fig. 3 erhält; 32, die in optischer Kopplung mit der Scheibe 31 stehen.

Fig. 5 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform Die Scheibe 31 ist mit 4 Schlitzen 31a versehen, die sich

der in Fig. 2 in Blockform dargestellten Zündsteuervor- je an einer Bezugsposition befinden, die dem oberen

richtung; und 50 Totpunkt des zugeordneten Kolbens P entsprechen.

Fig. 6 Impulsdiagramme von Signalen die man an ver- Wenn sich die Scheibe 31 dreht, stellen die optischen

schiedenen Punkten in der Steuervorrichtung nach Elemente 32 die Position eines jeden Schatzes 31a fest,

Fig. 5 erhält. um bei einer halben Kurbelwellenumdrehung ein Be-

Rg. 2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines zugssignal zu erzeugen, wie es in Rg. 4 in (a) gezeigt ist.

elektronischen Steuersystems für einen Verbrennungs- 55 Der Wellenformer 40 empfängt das Bezugssignal und

motor E mit einer erfindungsgemäßen elektronischen erzeugt einen neu geformten Rechteckimpuls, wie er in

Zündsteuervorrichtung 8. Rg. 4 in (b) gezeigt ist. Der Rechteckimpuls Desitzt eine

Beim Motor E handelt es sich um eine herkömmliche feste Impulsbreite r₀, die unabhängig von der Motordre-

als, Vierzylinder-Viertaktmotor ausgebildete Hubkol- hung ist und mit ihrer Anstiegsflanke mit den Bezugssi-

benkraftmaschine. Der Kolben fist mittels einer Pleuel- 60 gnalphasen synchronisiert ist.

stange P₁ mit einer (nicht gezeigten) Kurbelwelle ver- Die Periodenzählschaltung 100 zählt Taktimpulse ((c)

bunden, um die Hin- und Herbewegung des Kolbens in in Figur 4) einer Taktschaltung 10 in Abhängigkeit vom

eine Kurbelwellendrehung umzusetzen. Der Motor E Rechteckimpuls des Wellenformers 40 und erzeugt ein

umfaßt auch vier Einspritzdüsen 5a, die an einem An- binär kodiertes Signal T,. das die Zeit zwischen zwei

saugrohr \b montiert sind und vier Zündkerzen 5b, die 65 aufeinanderfolgenden Rechteckimpulsen angibt. Die

in einem Zylinderkopf angeordnet sind. Jede Einspritz- Periodenzählschaltung 100 umfaßt einen Inverter 101,

düse 5a wird durch Empfang eines elektrischen Signals der jeden Rechteckimpuls vom Wellenformer 40 inver-

von einer Kraftstoffeinspritzsteuerschaltung 4 aktiviert, tiert und einem Dekadenzähler 105 (CD 4017 von der

RCA Corporation in den U.S.A.). Der Zähler 105 wird zurückgestellt, wenn er an seinem Anschluß R einen invertierten Ausgangsimpuls vom Inverter 101 erhält, um die Taktimpulse von der Taktschaltung 10 zu zählen und an seinen mit Ziff. 1 und 3 gekennzeichneten Ausgangsanschlüssen einen ersten und einen zweiten Rücksetzimpuls zu erzeugen, die in (e) und (f) der Fig. 4 gezeigt sind. Ein NAND-Glied 102 empfängt an seinen Eingangsanschlüssen den invertierten Ausgangsimpuls vom Inverter 101 und die Taktimpulse von der Taktschaltung 10 und erzeugt an seinem Ausgangsanschluß den Rechteckimpuls mit einer Impulsbreite T₀ und Folgeimpulse, wie es in (d) der Fig. 4 gezeigt ist.

Die Periodenzählschaltung 100 umfaßt eine Auffangschaltung 104 zum Auffangen des binär kodierten Si- is gnals T, von einem Binärzähler 103 in Abhängigkeit von einem folgenden ersten Rücksetzimpuls vom Zähler 105. Wenn der Zähler 103 an seinem Anschluß R den zweiten Rücksetzimpuls vom Zähler 105 empfängt, wird er zurückgestellt und zählt die Folgeimpulse vom NAND-Glied 102 während eines durch die Impulsbreite To definierten Zeitraums, um an seinem Ausgangsanschluß das binär kodierte Signal T₁ zu erzeugen. Wenn die Auffangschaltung 104 an ihrem Anschluß R den ersten Rücksetzimpuls vom Zähler 105 erhält, wird sie zurückgesetzt und fängt ein zuvor im Zähler 103 gezähltes binär kodiertes Signal F/_i auf. Die Auffang.· chaltung 104 überträgt das aufgefangene Signal T/_i bei einer Rückflanke des ersten Rücksetzimpulses an eine Subtrahierschaltung 200. Wenn die Auffangschaltung 104 wieder zurückgesetzt wird, wenn sie an ihrem Anschluß R den folgenden ersten Rücksetzimpuls empfängt, der vom Zähler 105 in Abhängigkeit von einem folgenden invertierten Ausgangsimpuls vom Inverter 101 erzeugt worden ist, fängt sie das binär kodierte Signal T₁ auf und überträgt dieses bei der Rückflanke des folgenden ersten Rücksetzimpulses an die Subtrahierschaltung 200.

Die Zündsteuervorrichtung 8 umfaGt eine Operationsschakung 20 zum Umwandeln eines elektrischen Signals vom Luftdurchsatzmeßgerät 2 in ein binär kodiertes Signal t_h In der Operationsschaltung 20 ist ein Analog/Digital-Wandler 21 vorgesehen, der das elektrische Signal des Luftdurchsatzmeßgerätes 2 in ein binäres elektrisches Signal umwandelt, das einem Eingangsanschluß eines Nur-Lese-Speichers (ROM) zugeführt wird. Im ROM sind zuvor experimentell ermittelte Daten gespeichert worden, welche diejenige Frühzündungszeitspanne angeben, die für die vom Luftdurchsatzmeßgerät 2 festgestellte angesaugte Luftmenge optimal ist Im ROM wird das binär kodierte Signal entsprechend dem binären elektrischen Signal des Wandlers 21 unter Verwendung der gespeicherten experimentellen Daten ausgelesen. Wenn eine Auffangschaltung 23 an ihrem Anschluß R den folgenden ersten Rücksetzimpuls vom Zähler 105 empfängt, wird sie zurückgesetzt und fängt das binär kodierte Signal i, vom ROM auf. Die Auffangschaltung 23 überträgt das aufgefangene Signal t-, bei der Rückflanke des folgenden ersten Rücksetzimpulses an die Subtrahierschaltung 200.

Die Subtrahierschaltung 200 subtrahiert das binär kodierte Signal f, der Auffangschaltung 23 und ein binär kodiertes Signal Td eines Dauersignal-Generators 201 vom binär kodierten Signal 7; der Auffangschaltung 104. Der Generator 201 erzeugt das binär kodierte Signal r</ entsprechend einer vorbestimmten Zeitdauer für die Erregung der Primärwicklung der Zündspule 9. Ein aus der Substraktion in der Subtrahierschaltung 200 resultierender Wert wird als binär kodiertes Signal 5, an einen Zeitfolgesignalgenerator 300 zum Starten der Erregung der Primärwicklung der Zündspule 9 gegeben.

Der Generator 300 umfaßt einen Komparator 301 zum Vergleichen des binär kodierten Signals 5,der Subtrahierschaltung 200 mit einem Zählergebnis eines Binärzählers 302. Wenn der Zähler 302 an seinem Anschluß R den Rechteckimpuls vom Wellenformer 40 erhält, wird er zurückgesetzt und zählt Ausgangsimpulse von einem ODER-Glied 303. Der Komparator 301 empfängt an seinen Anschlüssen A und B das Zählergebnis des Zählers 302 und das binär kodierte Signal S₁ von der Subtrahierschaltung 200, um diese zu vergleichen. Wenn das Zählergebnis 302 kleiner als das binär kodierte Signal St der Subtrahierschaltung 200 ist, erzeugt der Komparator 301 an seinen einzelnen Anschlüssen A = B und A < B Signale niedrigen Pegels ("L"). Wenn das Zählergebnis gleich dem binär kodierten Signal S, wird, erscheint am Anschluß A = B des Komparator 301 ein Zeitfolgesignal gemäß (g) der Figur 4. Danach wird das Zählergebnis größer als das binär kodierte Signal S„ so daß der Komparator 301 an seinem Anschluß A < Bein Signal hohen Pegels ("//") erzeugt. Das ODER-Glied 303 empfängt an seine Eingangsanschlüssen die Taktimpulse der Taktschaltung 10 und das am Anschluß A < B des Komparators 301 erscheinende "L"-Signal, um an seinem Ausgangsanschluß die Ausgangsimpulse zu erzeugen. Danach beendet das ODER-Glied 303 die Zählfunktion des Zählers 302, wenn es an seinem einen Anschluß A < B des Komparators 301 erscheinende "//"-Signal erhält

Die Zündsteuerschaltung 8 umfaßt ferner eine Satzschaltung 400 zum Aufrechterhalten der Erregung der Primärwicklung der Zündspule 9 während der vorbestimmten Zeitdauer, die durch das binär kodierte Signal Td des Dauersignal-Generators 201 definiert ist. Die Schaltung besitzt NOR-Glieder 401 und 402, die als Flipflop wirken, und einen Komparator 405 zum Vergleichen eines Zählergebnisses eines Zählers 404 mit dem binär kodierten Signal Td des Dauersignal-Generators 201. Wenn der Zähler 404 an seinem Anschluß R ein L-Signal (niedrigen Pegels) vpm NOR-Glied 401 (siehe (i) der Fig. 4) erhält, wird er zurückgesetzt, um die Taktimpulse von der Taktschaitung 10 zu zählen. Der Komparator 405 empfängt an seinen beiden Anschlüssen A und B das Zählergebnis des Zählers 404 bzw. das binär kodierte Signal Ta des Dauersignal-Generators 201. Während das Zählergebnis des Zählers 404 kleiner als das binär kodierte Signal Td des Generators 201 ist, erzeugt der Komparator 405 an seinem Anschluß A = B ein "/."-Signal Wenn das Zählergebnis gleich dem binär kodierten Signal Td wird, erzeugt der Komparator 405 an seinem Anschluß A = B ein "//-Signal (hohen Pegels).

Das NOR-Glied 401 erhält an seinem Eingangsanschluß das Zeitfolgesignal des Komparators 301, um an seinem Ausgangsanschluß das "L-Signal zu erzeugen. Das NOR-Glied 402 erhält an seinem Eingangsanschluß das "//"-Signal vom Komparator 405, so daß das NOR-Glied 401 an seinem Ausgangsanschluß ein bei (i) in Fig. 4 gezeigtes "//"-Signal erzeugt Der Unterbrecher 9a empfängt das "/."-Signal vom NOR-Glied 401, um die Pnmärwicklung der Zündspule 9 zu erregen. Der Unterbrecher 9a erhält außerdem das "//"-Signal vom NOR-Glied 401 als Zündzeitpunktsignal, um die Primärwicklung der Zündspule 9 zu entregen, welche die Zündspannung bei der Rückflanke des "//"-Signals erzeugt Zudem beendet der Zähler 404 seine Zählfunktion, wenn er

an seinem Anschluß R das "//'-Signal vom NOR-Glied 401 empfängt.

Wenn im Betrieb einer der Kolben P seinen oberen Totpunkt erreicht, erzeugt der Bezugssignalgenerator 30 ein Bezugssignal gemäß (a) der Fig. 4, das dem WeI-lenformer 40 zugeführt wird. Das Bezugssignal wird vom Wellenformer 40 neu geformt und dann als Rechteckimpuls (siehe (b) der Figur 4) der Periodenzählschaltung 100 und dem Zeitfolgesignalgenerator 300 zugeführt. In der Periodenzählschaltung 100 wird der Rechteckimpuls vom Wellenformer 40 empfangen und vom Inverter 101 in einen Ausgangsimpuls invertiert, der auf den ersten Eingangsanschluß des N AND-Tores 102 und den Rücksetzanschluß R des Zählers 105 gegeben wird. Dann wird der Zähler 105 durch den invertierten Ausgangsimpuls des Inverters 101 zurückgesetzt und zählt die Taktimpulse von der Taktschaltung 10, um an seinen Ausgangsanschlüssen erste und zweite Rücksetzimpulse zu erzeugen, wie es in (e) und (f) der Fig. 4 gezeigt ist. Der erste Rücksetzimpuls wird an den Rücksetzan-Schluß R einer jeden Auffangschaltung 104 und 23 angelegt, und der zweite Rücksetzimpuls wird an den Rücksetzanschluß R des Zählers 103 gegeben. Währenddessen empfängt das NAND-Glied 102 an seinen Eingangsanschlüssen den invertierten Ausgangsimpuls des Inver- ters 101 und die Taktimpulse der Taktschaltung 10, um an seinem Ausgangsanschluß einen Rechteckimpuls und folgende Ausgangsimpulse (siehe (d) der Fig. 4) zu erzeugen, die an den Anschluß CL des Zählers 103 gegeben werden.

Wenn die Auffangschaltung 104 vom ersten Rücksetzimpuls des Zählers 105 zurückgesetzt wird, fängt sie ein zuvor im Zähler 103 gezähltes binär kodiertes Signal Ti-1 auf und überträgt das aufgefangene Signal 7/_i bei einer Rückflanke des ersten Rücksetzimpulses an die Subtrahierschaltung 200. Dann wird der Zähler 103 vom zweiten Rücksetzimpuls des Zählers 105 zurückgesetzt und zählt die nachfolgenden Ausgangsimpulse vom NAND-Tor 102 während der von den Impulsen ro definierten Zeitspanne, um ein binär kodiertes Signal r, zu erzeugen

Wenn ein anderer Kolben P seinen oberen Totpunkt erreicht, erzeugt der Bezugssignalgenerator 30 ein folgendes Bezugssignal, das dem Wellenformer 40 zugeführt wird. Das folgende Bezugssignal wird vom WeI-lenformer 40 zu einem Impuls geformt und als ein folgender Rechteckimpuls an die Periodenzählschaltung 100 und den Zeitfolgesignalgenerator 300 geliefert Der Inverter 101 empfängt und invertiert den folgenden Rechteckimpuls vom Wellenformer 40 in einen Ausgangsimpuls, der dem NAND-Glied 102 und dem Zähler 105 zugeführt wird. Dann wird der Zähler 105 vom invertieteren Ausgangsimpuls des Inverters 101 zurückgesetzt, und er zählt die Taktimpulse von der Taktschaltung 10, um an seinen Ausgangsanschlüssen einen folgenden ersten und einen folgenden zweiten Rücksetzimpuls zu erzeugen. Der folgende erste Rücksetzimpuls wird den Rücksetzanschlüssen R der Auffangschaltungen 104 und 23 zugeführt, während der folgende zweite Rücksetzimpuls auf den Rücksetzanschluß R des Zählers 103 gegeben wird. Währenddessen empfängt das NAND-Glied 102 an seinen Eingangsanschlüssen den invertierten Ausgangsimpuls vom Inverter 101 und die Taklimpulse von der Taktschaltung 10, um an seinem Ausgangsanschluß einen folgenden Rechteckimpuls und FolgeAusgangsimpulse zu erzeugen, die dem Anschluß CL des Zählers 103 zugeführt werden.

Wenn die Auffangschaltung 104 vom folgenden ersten Rücksetzimpuls des Zählers 105 zurückgesetzt wird, wird das binär kodierte Signal T-, des Zählers 103 in der Auffangschaltung 104 aufgefangen und bei einer Rückflanke des folgenden ersten Rücksetzimpulses an die Subtrahierschaltung 200 übertragen. Dann wird der Zähler 103 vom folgenden zweiten Rücksetzimpuls des Zählers 105 zurückgesetzt und er zählt die folgenden Ausgangsimpulse vom NAND-Glied 102, um ein binär kodiertes Signal 7}+i zu erzeugen.

Wenn währenddessen das Luftdurchsatzmeßgerät 2 die Menge der in die Einlaßleitung la gesaugten Luft feststellt, erzeugt es ein elektrisches Signal, das proportional zur angesaugten Luftmenge ist und gibt dieses an den Analog/Digital-Wandler 21 der Operationsschaltung 20. Das elektrische Signal vom Luftdurchsatzmeßgerät 2 wird vom Wandler 21 in ein binäres elektrisches Signal umgewandelt, das an den ROM gegeben wird. Dann liest der ROM mit dem binären elektrischen Signal vom Wandler 21 als Adresse aus den gespeicherten Daten ein binär kodiertes Signal f, aus. Wenn die Auffangschaltung 23 vom folgenden ersten Rücksetzimpuls des Zählers 105 zurückgesetzt wird, fängt sie das binär kodierte Signal f,auf und überträgt dieses an die Subtrahierschaltung 200.

In der Subtrahierschaltung 200 werden die binär kodierten Signale t, und r</ der Auffangschaltung 23 und des Dauersignal-Generators 201 vom binär kodierten Signal 7} der Auffangschaltung 104 subtrahiert. Der Wert des Subtraktionsergebnisses wird als binär kodiertes Signal S, an den Zeitfolgesignalgenerator 300 gegeben. Gleichzeitig wird der Zähler 302 des Generators 300 beim Empfang des folgenden Rechteckimpulses vom Wellenformer 40 zurückgesetzt, um die Ausgangsimpulse vom ODER-Glied 303 zu zählen. Der Komparator 301 empfängt an seinen Anschlüssen A und B das binär kodierte Signal 5, von der Subtrahierschaltung 200 und ein Zählergebnis vom Zähler 302, um dieses zu vergleichen. Wenn das Zählergebnis gleich dem binär kodierten Signal S/ wird, erzeugt der Generator 301 an seinem Anschluß A = Bein "//"-Signal (hohen Pegels), das der Setzschaltung 400 zugeführt wird. Das bedeutet, daß das "ΛΓ-Signal vom Generator 300 der Setzschaltung 400 zugeführt wird als Zeitfolgesignal für den Beginn der Erregung der Primärwicklung der Zündspule 9 während einer dem binär kodierten Signal S, entsprechenden Zeitspanne. Wenn das Zählergebnis größer als das binär kodierte Signal S, wird, erzeugt der Komparator 301 zudem ein seinem Anschluß A < B ein "//"-Signal, das dem Eingangsanschluß des ODER-Glieds 303 zugeführt wird. Dann erzeugt das ODER-Glied 303 an seinem Ausgangsanschluß ein "//"-Signal, das dem Anschluß CL des Zählers 302 zugeführt wird, um die Zählfunktion des Zählers 302 anzuhalten.

Wenn das NOR-Glied 401 in der Setzschaltung 400 an seinem Eingangsanschluß das Zeitfolgesignal vom Komperator 300 erhält, erzeugt es an seinem Ausgangsanschluß ein "/."-Signal, das dem Unterbrecher 9a und dem Zähler 404 zugeführt wird. Dann wird die Primärwicklung der Zündspule 9 vom Unterbrecher 9a während der durch das binär kodierte Signal r</des Generators 201 definierten Dauer erregt Währenddessen wird der Zähler 404 beim Empfang des "/."-Signals des NOR-Glieds 401 an seinem Anschluß R aus dem Rücksetzzustand freigegeben, um die Taktimpulse von der Taktschaltung 10 zu zählen. Der Komparator 405 empfängt an seinen Anschlüssen A und B ein Zählergebnis vom Zähler 404 und das binär kodierte Signal Td vom Dauersignal-Generator 201, um dieses zu vergleichen. Wenn

das Zählergebnis des Zählers 404 gleich dem binär kodierten Signal r</ des Generators 201 wird, erzeugt der Komparator an seinem Anschluß A = B einen in (h) der Fig. 4 gezeigten Ausgangsimpuls. Dann empfängt das NOR-Glied 402 an seinem Eingangsverschluß den Ausgangsimpuls vom Komparator 405 und invertiert das "!"-Signal des NOR-Glieds 401 in ein "//'-Signal, das dem Zähler 404 und dem Unterbrecher 9a zugeführt wird. Anschließend wird das "//'-Signal vom NOR-Glied 401 als Zündzeitfolgesignal an den Unterbrecher 9a gegeben, der die Primärwicklung der Zündspule 9 entregt. Somit wird in der Sekundärwicklung der Zündspule 9 eine Zündspannung erzeugt.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Zündsteuervorrichtung. Die Zündsteuervorrichtung 8a umfaßt einen Wellenformer 600 zur Neuformung erster und zweiter Bezugssignale von einem Bezugssignalgenerator 30a. Der Bezugssignalgenerator 30a ist innerhalb des Verteilers 3 anstelle des zuvor beschriebenen Bezugssignalgenerators 30 vorgesehen. Der Generator 30a umfaßt die Scheibe 31 und die optischen Elemente 32 des Generators 30 und außerdem weitere optische Elemente 33. Die optischen Elemente 32 sind derart angeordnet, daß sie mit der Scheibe 31 in einer solchen optischen Kopplung stehen, daß sie jeden Schlitz 31a der Scheibe 31 an einer Bezugsposition feststellen, die dem oberen Totpunkt des jeweiligen Kolbens P entspricht. Dagegen sind die optischen Elemente 33 an einer Stelle angeordnet, in der sie in einer solchen optischen Kopplungsbeziehung mit der Scheibe 31 stehen, daß sie jeden Schlitz 31a der Scheibe 31 an einer Bezugsposition feststellen, die dem unteren Totpunkt des jeweiligen Kolbens Pentspricht. Wenn sich die Scheibe 31 dreht, erzeugen die optischen Elemente 32 pro halber Kurbelwellendrehung bei der dem oberen Totpunkt des Kolbens P entsprechenden Position ein in (a) der Fig. 6 gezeigtes erstes Bezugssinai, während die optischen Elemente 33 pro halber Kurbelwellenumdrehung bei der dem unteren Totpunkt des Kolbens P entsprechenden Position ein in (b) der Fig. 6 gezeigtes zweites Bezugssignal erzeugen. Der Wellenformer 600 empfängt das erste und das zweite Bezugssignal vom Bezugssignalgenerator 30a und erzeugt aus diesen einen ersten und einen zweiten neu geformten Impuls.

Die Zündsteuervorrichtung 8a umfaßt ferner eine erste Verzögerungsschaltung 700 zum Treiben einer zv/eiten Verzögerungsschaltung 800 während einer ersten vorbestimmten Zeitspanne, die durch das binär kodierte Signal T_d des DauersignalGenerators 201 definiert ist Die Verzögerungsschaltung 700 besitzt einen Komparator 702, der ein Zählergebnis eines Zählers 701 mit dem binär kodierten Signal Td des Dauersignal-Generators 201 vergleicht Wenn der Zähler 701 an seinem Anschluß R den ersten neu geformten Impuls vom Wellenformer 600 erhält, wird er zurückgesetzt, um die Taktimpulse von der Taktschaltung 10 zu zählen. Der Komparator 702 empfängt an seinen Anschlüssen A und B das Zählergebnis vom Zähler 701 und das binär kodierte Signal T₁/ vom Generator 201, um dieses zu vergleichen. Während das Zählergebnis des Zählers 701 kleiner als das binär kodierte Signal Td des Generators 201 ist erzeugt der Komparator 702 an seinem Anschluß A > B ein "/."-Signal. Wenn das Zählergebnis größer als das kodierte Signal Td wird, erzeugt der Komparator 702 an seinem Anschluß A > B ein "//"-Signal. Ein Inverter 703 empfängt die "W- und "//"-Signale vom Komparator 702 und erzeugt "H- und "!"-Signale gemäß (c) der Fig. 6, um die zweite Verzögerungsschaltung 800 während der ersten vorbestimmten Zeitspanne zu treiben.

Die zweite Verzögerungsschaltung 800 treibt einen Zeitfolgesignal-Generator 900 in einer zweiten vorbestimmten Zeitspanne, die durch das binär kodierte Signal i,derOperationsschaltung20definiert ist. Die Verzögerungsschaltung 800 besitzt einen Komparator 802 zum Vergleichen eines Zählergebnisses eines Zählers 801 mit dem binär kodierten Signal f, der Operationsschaltung 20. Der Zähler 801 wird beim Empfang des "//'-Signals vom Inverter 703 zurückgesetzt und beginnt bei einer Rückflanke des "//'-Signals die Taktimpulse von der Taktschaltung 10 zu zählen. Dies bedeutet, daß der Zähler 801 das Zählen der Taktimpulse mit dem ersten vorbestimmten Zeitablauf beginnt. Der Komparator 802 empfängt an seinen Anschlüssen A und B das Zählergebnis vom Zähler 801 und das binär kodierte Signal f, von der Operationsschaltung, um diese zu vergleichen. In diesem Fall empfängt die Operationsschaltung 20 das elektrische Spiel vom Luftdurchsatz- meßgerät 2, um das binär kodierte Signal f, aufgrund des ersten neu geformten Impulses vom Wellenformer 600 zu erzeugen. Wenn das Zählergebnis des Zählers 801 beim zweiten vorbestimmten Zeitablauf gleich dem binär kodierten Signal U der Operationschaltung 20 wird, erzeugt der Komparator 802 an seinem Anschluß A = B einen Ausgangsimpuls gemäß (d) der Fig. 6 zum Treiben des Signalgenerators 900 bei der zweiten vorbestimmten Zeitspanne.
Der Zeitfolgesignal-Generator 900 erzeugt einen Ausgangsimpuls, wie er bei (e) in Rg. 6 gezeigt ist zum Treiben der Setzschaltung 400 nach der Erzeugung des ersten Bezugssignals in einer dritten vorbestimmten Zeitspanne entsprechend einer Differenz zwischen einer Zykluszeit des ersten Bezugssignals und einer Gesamtdauer, die durch die binär kodierten Signale Td und U definiert ist Der Generator 900 besitzt einen Aufwärts-Abwärts-Zähler 901, der von Flipflops 902 und 903 getrieben wird. Das Flipflop 902 empfängt an seinem Anschluß R den Ausgangsimpuls vom Komparator 802, um an seinem Anschluß Q einen Rücksetzimpuls beim zweiten vorbestimmten Zeitablauf zu erzeugen. Danach empfängt das Flipflop 902 an seinem Anschluß 5 den zweiten neu geformten Impuls vom Wellenformer 600, um an seinem Anschluß Q einen anderen Rücksetz impuls zu erzeugen. Wenn der Zähler 901 an seinem Anschluß U/D den Rücksetzimpuls vom Flipflop 902 empfängt wird er zurückgesetzt und beginnt die Taktimpulse der Taktschaltung 10 beim zweiten vorbestimmten Zeitablauf aufwärts zu zählen. Wenn der Zähler 901 danach an seinem Anschluß U/D einen anderen Rücksetzimpuls vom Flipflop 902 empfängt wird er zurückgesetzt und zählt das Zählergebnis bis auf Null herab, um an seinem Anschluß CO einen Ausgangsimpuls zu erzeugen. Dies bedeutet daß der Zähler 901 den Ausgangsimpuls erzeugt, nachdem er das erste Bezugssignal beim zuvor beschriebenen dritten vorbestimmten Zeitablauf erzeugt Der Ausgangsimpuls vom Zähler 901 wird von einem Inverter 906 invertiert und dann als Zeitfolgesignal, wie es (e) der Fig. 6 gezeigt ist an die Setzschaltung 400 gegeben. Das Flipflop 903 empfängt an seinem Anschluß R den Ausgangsimpuls vom Komparator 802 und erzeugt daraufhin einen Ausgangsimpuls, der die Zählfunktion des Zählers 901 freigibt Das Flipflop 903 empfängt an seinem Anschluß 5 auch das Zeitfolgesignal vom Inverter 906 und erzeugt daraufhin einen anderen Ausgangsimpuls zum Anhalten der Zählfunktion des Zählers 901.
Die Setzschaltung 400 empfängt das Zeitfolgesignal

vom Generator 900 und erzeugt daraufhin ein /."-Signal gemäß (f) der Fig. 6. Danach erzeugt die Setzschaltung 400 ein "//'-Signal beim vorbestimmten ersten Zeitablauf, der durch das binär kodierte Signal τα definiert ist. Der Unterbrecher 9a empfängt das "/."-Signal von der Setzschaltung 400, um die Primärwicklung der Zündspule 9 zu erregen. Der Unterbrecher 9a empfängt außerdem das "//"-Signal von der Setzschaltung 400 als ein Zündzeitpunktsignal, um die Primärwicklung zu entregen.

Wenn im Betrieb einer der Kolben P seinen oberen Totpunkt erreicht, erzeugt der Bezugssignalgenerator 30a eines erstes Bezugssignal gemäß (a) der Fig. 6, das dem Wellenformer 600 zugeführt wird. Das erste Bezugssignal wird vom Wellenformer 600 neu geformt und dann als erster neu geformter Impuls an die erste Verzögerungsschaltung 700 angelegt Dann wird der Zähler

701 in der Schaltung 700 beim Empfang des ersten neu geformten Impulses an seinem Anschuß R zurückgesetzt, um die Taktimpulse von der Taktschaltung 10 zu zählen. Der Komparator 702 erhält an seinen Anschlüssen A und B ein Zählergebnis vom Zähler 701 und das binär kodierte Signal τα vom Dauersignal-Generator 201, um diese zu vergleichen. Während das Zählergebnis des Zählers 701 kleiner als das binär kodierte Signal r</ des Generators 201 ist erzeugt der Komparator 702 an seinem Anschluß A > Bein "/,"-Signal. Wenn das Zählergebnis nach Ablauf der ersten Zeitspanne gleich dem binär kodierten Signal r</ wird, erzeugt der Komparator

702 an seinem Anschluß A > B ein "W"-Signal. Das "W- und das "//"-Signal vom Komparator 702 werden vom Inverter 703 invertiert und an die zweite Verzögerungsschaltung 800 als "H- bzw. "/."-Signale gegeben, wie es (c) der Fig. 6 zeigt

Wenn der Zähler 801 in der zweiten Verzögerungsschaltung 800 beim Empfang des "ff-Signals des Inverters 703 an seinem Anschluß R zurückgesetzt wird, wird er in seinem Rücksetzzustand gehalten, bis er das "/."-Signal vom Inverter 703 erhält Beim Empfang des "/."-Signals des Inverters 703 beim ersten vorbestimmten Zeitablauf wird der Zähler 801 aus seinem Rücksetzzustand freigegeben und beginnt die Taktimpulse der Taktschaltung 10 zu zählen. Der Komparator 802 empfängt an seinen Anschlüssen A und B ein Zählergebnis vom Zähler 801 und das binär kodierte Signal t, von der Operationsschaltung 20, um diese zu vergleichen. Wenn das Zählergebnis des Zählers 801 gleich dem binär kodierten Signal f, der Operationsschaltung 20 wird, erzeugt der Komparator 802 an seinem Anschluß A = B einen Ausgangsimpuls gemäß (d) der Fig. 6, der dem Zeilfolgesignal-Generator 900 zugeführt wird.

Wenn die Flipflops 902 und 903 im Generator 900 an ihren Anschlüssen R beim zweiten vorbestimmten Zeitablauf den Ausgangsimpuls des Komparators 802 erhalten, erzeugt das Flipflop 902 an seinem Anschluß Q einen Rücksetzimpuls, der dem Anschluß U/D des Aufwärts-Abwärts-Zählers 901 zugeführt wird. Gleichzeitig erzeugt das Flipflop 903 an seinem Anschluß Q einen Ausgangsimpuls, der an den Anschluß CE des Zählers 901 gegeben wird Dann wird der Zähler 901 durch den Ausgangsimpuls des Flipflops 903 in seiner Zählfunktion freigegeben und gleichzeitig durch den Rücksetzimpuls des Flipflops 902 zurückgesetzt um die Taktimpulse von der Taktschaltung 10 aufwärts zu zählen.

Wenn in diesem Zustand einer der Kolben P seinen unteren Totpunkt erreicht, erzeugt der Bezugssignal-Generator 30a ein zweites Bezugssignal gemäß (b) der Figur 6. das dem Wellenformer 600 zugeführt wird. Das zweite Bezugssignal wird vom Wellenformer 600 neu geformt und an den Anschluß 5 des Flipflops 902 gegeben. Dann erzeugt das Flipflop 902 an seinem Anschluß Q einen anderen Rücksetzimpuls, der an den Anschluß U/D des Zählers 901 gegeben wird. Wenn der Zähler

901 durch den anderen Rücksetzimpuls des Flipflops

902 wieder zurückgesetzt wird, zählt er von seinem Zählergebnis auf Null herab, um an seinem Anschluß CO einen Ausgangsimpuls zu erzeugen. Dies bedeutet,

to daß der Zähler 901 den Ausgangsimpuls nach Ablauf der dritten vorbestimmten Zeitspanne seit Erzeugung des ersten Bezugssignals erzeugt. Der Ausgangsimpuls des Zählers 901 wird vom Inverter 906 imvertiert und als Zeitfolgesignal an das Flipflop 903 und die Setzschaltung 400 gegeben. Anschließend empfängt das Flipflop

903 an seinem Anschluß S das Zeitfolgepersonal, um an seinem Anschluß Q einen anderen Ausgangsimpuls zu erzeugen. Der andere Ausgangsimpuls wird auf den Anschluß CE des Zählers 901 geführt, um dessen Zählfunktion anzuhalten.

Wenn die Setzschaltung 400 das Zeitsteuerungs- oder Zeitfolgesignal vom Inverter 906 erhält, erzeugt sie ein "/."-Signal, das dem Unterbrecher 9a zugeführt wird. Dann erregt der Unterbrecher 9a die Primärwicklung der Zündspule 9. Wenn danach die Selzschaltung 400 ein "//"-Signal nach der vorbestimmten ersten Zeitspanne erzeugt, wird das "//"-Signal als Zündpunktsignal an den Unterbrecher 9a geliefert, der die Primärwicklung entregt

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 Patentansprüche spanne ausgelesen wird. Außerdem wird aus dem Funktionsgenerator ein Summenwert ausgelesen, welcher

1. Vorrichtung zur elektronischen Steuerung der der Summe aus der erforderlichen Erregungsdauer und Zündung eines Verbrennungsmotors, bei dem zur der Frühzündungszeitspanne entspricht Dieses Ausle-Zündung eine von einer Zündspule gespeiste Zünd- 5 sen erfolgt durch Steuerung des Zündsteuersignals,
kerze eingesetzt ist und der wenigstens einen KoI- Die Frühzündungszeitspanne und die Summe aus der ben aufweist, umfassend einen Bezugssignalgene- Frühzündungszeitspanne und der Erregungsdauer werrator zur Erzeugung eines periodischen Bezugssi- den gesondert in eine dem jeweiligen Wert und der gnals, eine Fühleinrichtung zur Erzeugung eines ei- Drehzahl proportionale Impulsanzahl umgesetzt Diese nem Motorbetriebszustand entsprechenden Zu- 10 Impulszahlen dienen der Voreinstellung eines jeweilistandssignals, einen Funktionsgeber zur Erzeugung gen Zählers, der unter der Steuerung durch das Bezugseines Signals, das der abhängig vom Zustandssignal signal, ausgehend von dem voreingestellten Wert drehoptimalen Frühzündungszeitspanne zwischen dem zahlsynchrone Taktimpulse zählt, bis ein nachgeschalte-Zündzeitpunkt und einem Bezugszeitpunkt ent- ter Vergleicher einen vorbestimmten Zählerstand festspricht, und eine Recheneinrichtung zur Erzeugung 15 stellt Die beiden Vergleicher setzen ein Flipflop bzw. eines Zündsteuersignals abhängig vom Bezugssi- setzen das Flipflop zurück. Das Ausgangssignal des gnal und vom Signal des Funktiunsgebers, dadurch Flipflops stellt das Zündsteuersignal dar.
gekennzeichnet, daß als Fühleinrichtung eine erste Die bekannte Vorrichtung verarbeitet als Betriebspa-Einrichtung (2,20) zur Erzeugung eines ersten digi- rameter (Betriebszustände), in deren Abhängigkeit) die talen Ausgangssignals entsprechend der Menge der 20 Frühzündungszeitspanne aus dem Funktionsgenerator in den Verbrennungsraum eingesogenen Luft dient, ausgelesen wird, die Motortemperatur, den Ansaugundaß eine zweite Einrichtung (201) zur Erzeugung terdruck und die Temperatur eines Nachverbrennungseines zweiten, der Erregungsdauer der Zündspule reaktors. Is der MTC Motortechnische Zeitschrift 34 entsprechenden digitalen Ausgangssignals (τ</) vor- (1973), IV, ist in einem Aufsatz mit dem Titel "Elektronigesehen ist, daß der Funktionsgeber einen Speicher 25 sehe Benzineinspritzung mit Steuerung durch Luftmen-(ROM) enthält, der von dem ersten digitalen Aus- ge und Motordrehzahl" eine spezielle Steuerung für die gangssignal adressiert wird und der die Zeitspanne elektronische Benzineinspritzung beschrieben. Wie bczwischen einem optimalen Zündzeitpunkt und den reits in dem erwähnten Titel zum Ausdruck kommt, Bezugszeitpunkt in Abhängigkeit von der angeso- werden bei dieser Benzineinspritzungs-Steuerung ebengenen Luftmenge speichert und mittels der Zeit- 30 falls mehrere Betriebsparameter zugrundegelegt, nämsteuerung durch das Bezugssignal ein entsprechen- Hch Luftmenge und Motordrehzahl.

des drittes digitales Ausgangssignal (f,) erzeugt, daß Die DE-OS 23 23 619 offenbart ein Steuerungssystem

eine dritte Einrichtung (100) zur Erzeugung eines für einen Mehrfachfunktions-Digitalrechner in Kraft-

vierten digitalen Signals (T) entsprechend der Peri- fahrzeugen. Unter anderem ist beschrieben, wie die

odendauer des Bezugssignals vorhanden ist, daß die 35 Zündungsvorverstellung arbeitet Bei der Vorverstel-

Recheneinrichtung (200,300) eine Subtrahierschal- lung des Zündzeitpunkts werden die Luftmenge, die

tung (200) zur Subtraktion des zweiten und des Motordrehzahl und die Motortemperatur zugrundege-

dritten digitalen Ausgangssignals vom vierten digi- legt

talen Signal umfaßt und ein entsprechendes Zünd- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorsteuersignal (9) erzeugt und daß eine fünfte Einrich- 40 richtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebetung (400, 9a), zur Erregung der Zündspule mit nen Art derart weiterzubilden, daß der apparative Auf-Zeitsteuerung durch das Zündsteuersignal für die wand dadurch verringert wird, daß nur mit einem einzidem zweiten digitalen Signal (Td) entsprechende gen Zustandssignal (Betriebsparameter) gearbeitet Zeitspanne vorhanden ist. wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 45 Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art zeichnet, daß das Bezugssignal dem oberen Tot- wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil punkt des bzw. der Kolben (F) entspricht. des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Erfinder haben erkannt, daß sich eine gute Steue-

Beschreibung rung des Zündzeitpunkts auch dann erreichen läßt,

50 wenn man in geeigneter Weise nur die in den Verbren-

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektroni- nungsraum eingesogene Luftmenge zugrundegelegt,

sehen Steuerung der Zündung eines Verbrennungsmo- Für eine Ausführungsform der vorliegenden Erfin-

tors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. dung wurden von den Erfindern aus der folgenden Glei-

Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-OS 23 39 742 chung (1), die in Fig. 1 graphisch dargestellt ist, experibekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird zu ei- 55 mentell Daten erhalten, die bezüglich einer in den Monem gegebenen Zeitpunkt, der um die Frühzündungs- tor gesaugten Luftmenge eine optimale Frühzündungszeitspanne und die notwendige Erregungsdauer der Zeitspanne angeben.
Zündspule vor dein oberen Totpunkt (Bezugszeitpunkt)

liegt, die Zündspule eingeschaltet und nach dem Tb = αχ Q-V (1)

Schließwinke], welcher je nach Drehzahl der Erregungs- 60

dauer entspricht, zum eigentlichen Zündzeitpunkt wie- Dabei ist Tb eine optimale Frühzündungszeitspanne,

der abgeschaltet. Der Zündzeitpunkt liegt um die Früh- Q ist eine in den Motor gesaugte Luftmenge, α ist ein

Zündungszeitspanne liegt um die Frühzündungszeit- positiver Parameter, der entsprechend der Änderung

spanne vor dem oberen Totpunkt. Die Frühzündungs- des Mischungsverhältnisses von Luft und Kraftstoff va-

zeitspanne wird aus einem Funktionsgenerator abhän- 65 riiert, und β ist ein positiver Parameter, der ungeachtet

gig von Betriebsparametern des Motors ausgelesen. Da- einer Änderung des Mischungsverhältnisses konstant

bei wird unterstellt, daß der für die ausgelesenen Be- gehalten wird. In diesem Fall bedeutet die optimale

triebsparameter optimale Wert der Frühzündungszeit- Frühzündungszeitspanne Tb ein Zeitintervall, das der