DE2812327A1

DE2812327A1 - Verfahren und vorrichtung zur elektronischen steuerung von verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE2812327A1
Application number: DE19782812327
Authority: DE
Inventors: Toshikazu Ina; Hisasi Kawai
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1977-03-23
Filing date: 1978-03-21
Publication date: 1978-09-28
Also published as: US4201159A; DE2812327C2

Description

BESCHREIBUNG

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zur elektronischen Steuerung eines Verbrennungsmotors, und insbesondere mit einer Verbesserung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur elektronischen Steuerung, wie sie in der deuschen Patentanmeldung P 27 55 015.8 beschrieben sind.

Bei einer solchen Steuervorrichtung für den Motor ist ein Ditialcomputer vorgesehen, der erste und zweite Werte entsprechend optimaler Aktivierungen von Kraftstoffeinspritzventilen und Zündkerzen in Übereinstimmung mit binären elektrischen Signalen, welche die Menge der in den Motor gesaugten Luft bzw. die Motordrehzahl angeben, beim Empfang eines Zeitgabesignals und eines Bezugssignals berechnet, wobei das Zeitgabesignal mit einer vorbestimmten Phasenverzögerung gegenüber dem Bezugssignal erzeugt wird.

Zur Durchführung dieser Berechnung ist der Computer so programmiert, daß er die ersten und die zweiten Werte aus einer ersten Funktion, die eine gewünschte Beziehung zwischen der Aktivierung der Krafteinspritzventile, der Menge der in den Motor fließenden Luft und der Motordrehzahl beschreibt, und

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aus einer zweiten Funktion, die eine andere gewünschte Beziehung zwischen der Aktivierung der Zündkerzen, der Menge der in den Motor fließenden Luft und der Motordrehzahl beschreibt, berechnet. Der erste berechnete Wert wird von einem Komparator in Abhängigkeit von dem Zeitgabesignal in die Aktivierung der Kraftstoffeinspritzventile umgewandelt und der zweite berechnete Wert wird in Abhängigkeit vom Bezugssignal von einem anderen Komparator in die Aktivierung der Zündkerzen umgewandelt.

Wenn in der Steuervorrichtung die Berechnung des ersten Wertes während der Aktivierung der Zündkerzen durchgeführt wird, wird der Computer unvermeidlich durch verschiedene Rauschstörungen gestört,die durch die-Aktivierung der Zündkerzen verursacht werden. Dies führt zu einer fehlerhaften Berechnung des ersten Wertes. Wenn außerdem die Luftmenge nicht richtig festgestellt wird, beispielsweise aufgrund einer Beschädigung eines Luftmengenmessers, v/erden die Berechnungen von erstem und zweitem Wert fehlerhaft durchgeführt»

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher,, eine elektronische Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor derart zu verbessern, daß die Berechnung solcher Werte trotz Rauschstörungen durch die Zündkerzenaktivierung nicht beeinträchtigt wird. Dabei soll die Möglichkeit eröffnet werden,

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geeignete Berechnungen auch dann durchführen zu können, wenn eine Luftmengenmessung nicht durchgeführt werden kann.

Eine Lösung dieser Aufgabe geben die nebengeordneten Ansprüche an, deren Gegenstände in den jeweiligen Unteransprüchen vorteilhaft weitergebildet sind.

Ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß eine elektronische Steuerschaltung in Form eines Zeitgebers vorgesehen ist, mit deren Hilfe die Steuervorrichtung die Berechnung des ersten Wertes im Computer während der Aktivierung der Zündkerzen vorübergehend anhalten kann.

Um die Berechnungen auch dann richtig durchführen zu können, wenn Luftmengenmessungen fehlen, kann die Steuervorrichtung einen Drosselpositionsfühler aufweisen, der eine vollständig geschlossene Position und eine vollständig geöffnete Position eines Drosselventils feststellt und ein erstes bzw. zweites Signal erzeugt, das einen minimalen bzw. maximalen Wert der Luftmenge angibt,und kann der Computer derart gesteuert sein, daß er entscheidet, ob das die Luftmenge angebende binäre elektrische Signal in einem Mittelbereich zwischen dem minimalen und dem maximalen Wert liegt, und daß er für

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den ersten und den zweiten Wert entsprechend dem ersten bzw. dem zweiten elektrischen Signal vom Drosselpositionsfühler nur dann einen konstanten Wert bestimmt, wenn das die Luftmenge angebende binäre elektrische Signal nicht im Mittelbereich liegt.

Eine bevorzugte erfindungsgemäße Lösung besteht in einer elektronischen Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einer Hauptwelle, die durch mechanische Energie angetrieben wird, die aus Wärmeenergie, die bei der Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches entsteht, umgewandelt wird, wobei der Motor mit einer Kraftstoffsteuervorrichtung zur Steuerung der dem Motor zugemessenen Kraftstoffmenge und mit einer Zündsteuervorrichtung zur Steuerung der Zeitfolge der dem Motor gelieferten Zündfunken versehen ist und wobei die Steuervorrichtung aufweist:

eine erste elektronische Schaltung zur Erzeugung eines elektrischen Binärzahlensignals, das die Luftansaugbedingungen des Motors angibt; eine zweite elektronische Schaltung zur Erzeugung eines elektrischen Binärzahlensignals, das die Drehzahlder Hauptwelle angibt; eine Detektorvorrichtung zur Feststellung einer vorbestimmten Winkelposition der Hauptwelle, die pro Umdrehung der Hauptwelle ein erstes Rücksetzsignal erzeugt; eine Einrichtung zur Erzeugung eines

zweiten Rücksetzsignals mit einer vorbestimmten Phasenverzögerung gegenüber dem ersten Rücksetzsignal von der Detektoreinrichtung; einen Digitalcomputer zur wiederholten Berechnung erster und zweiter Werte entsprechend den jeweiligen Einstellungen der Kraftstoff- und der Zündsteuervorrichtung in Übereinstimmung mit den elektrischen Binärzahlensignalen von der ersten und der zweiten elektronischen Schaltung auf den sequentiellen Empfang des ersten und des zweiten Rücksetzsignals hin, wobei der Computer so programmiert ist, daß er die ersten und die zweiten Werte aus einer ersten Funktion, die erne gewünschte Beziehung zwischen der Einstellung der Kraftstoffsteuervorrichtung, den Ansaugbedingungen für das Ansaugen der Luft in den Motor und der Drehzahl der ' Hauptwelle beschreibt, und aus einer zweiten Funktion, die eine andere gewünschte Beziehung zwischen der Einstellung der Zündsteuervorrichtung, den Luftansaugbedingungen und der Drehzahl der Hauptwelle beschreibt, berechnet; eine zwischen den Digitalcomputer und die Kraftstoffsteuervorrichtung gefügte dritte elektronische Schaltung um Umwandeln des ersten berechneten Wertes in die Einstellung der Kraftstoffsteuervorrichtung in Abhängigkeit von dem zweiten Rücksetzsignal; und eine zwischen den Digitalcomputer und die Zündsteuervorrichtung gefügte vierte elektronische Schaltung zum Umwandeln des zweiten berechneten Wertes in die Einstellung der Zündsteuervorrichtung

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in Abhängigkeit vom ersten Rücksetzsignal» Die elektronische Steuervorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Steuerschaltung in Form eines zwischen die vierte elektronische Schaltung und den Digitalcomputer gefügten Zeitgebers vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von der Einstellung der Zündsteuervorrichtung ein elektrisches Steuersignal mit einer vorbestimmten Zeitperiode erzeugt und das Steuersignal dem Computer zuführt, um die Berechnung während der durch das Steuersignal definierten vorbestimmten Zeitperiode selbst dann anzuhalten, wenn der Computer aufgrund des zweiten Rücksetzsignals zur Berechnung des ersten Wertes konditioniert ist, und daß die restliche Berechnung des ersten Wertes anschließend nach dem Ablauf der vorbestimmten Zeitperiode durchgeführt wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Äusführungsformen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Blockdarstellung eines erfindungsgemäßen elektronischen Steuersystems für einen Verbrennungsmotor?

Fig. 2 Signalformen, die man an verschiedenen Punkten im Steuersystem der Fig. 1 erhält;

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Fig. 3 ein Schaltbild einer Ausführungsform des in Fig. 1 in Blockform dargestellten elektronischen Zeitgebers;

Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des Digitalcomputers bei der Steuerung der Kraftstoffzumessung im Motor;

Fig. 5 eine grafische Darstellung des absoluten Saugrohrdruckes P in Abhängigkeit von der Kraftstoff einspritzimpulsbrei te IJ;

Fig. 6 eine grafische Darstellung eines Korrektürfaktors K_n in Abhängigkeit von der Motordrehzahl N;

Fig. 7 eine grafische Darstellung der Motordrehzahl N in Abhängigkeit von einer Zündverstellung Θ..;

Fig. 8 eine grafische Darstellung des Saugrohrunterdrucks P¹ in Abhängigkeit von einer Zündverstellung θ_; und

Fig. 9 ein Flußdiagramm zur Darstellung der Arbeitsweise des Digitalcomputers bei der Steuerung der Zündfunkenzeitfolge.

Fig. 1 zeigt eine schematische Blockdarstellung eines erfindungsgemäßen elektronischen Steuersystems für einen Verbrennungsmotor E. Der Motor E ist ein Vierzylinder-Viertaktmotor, der vier Kraftstoffeinspritzventile 7a bis 7d, die an einem Saugrohr montiert sind, und vier Zündkerzen 8a bis 8d, die an einem Zylinderkopf montiert sind, umfaßt. Im Betrieb des Verbrennungsmotors befinden sich der erste und der dritte Zylinder in ihrem Ansaugbzw. Auspuffhub, wenn sich der zweite und der vierte Zylinder in ihrem Kompressions- bzw. Arbeitshub befinden. Eine Kurbelwelle des Motors E dreht sich einmal pro Hin- und Herbewegung eines Kolbens innerhalb eines jeden Zylinders .

Das elektronische Steuersystem besitzt verschiedene Fühler zur Feststellung der Arbeitsbedingungen des Verbrennungsmotors E. Ein Luftmengenmesser 1 ist als einer der Fühler innerhalb einer Ansaugleitung des Motors E vorgesehen und umfaßt eine statische Platte 1a und ein Potentiometer 1b, dessen beweglicher Abgriff mit der statischen Platte 1a gekuppelt ist, um eine in die Ansaugleitung gesaugte Menge Luft festzustellen. In diesem Fall bewirkt der Luftmengenmesser 1 die Feststellung einer Ansaugluftmenge zwischen einem maximalen und einem minimalen Wert. Wenn die statische

Platte 1a proportional zur Ansaugluftmenge verstellt wird, ändert sich ein gegenwärtiger Widerstandswert des Potentiometers 1b proportional zur Menge der angesaugten Luft. Der Luftmengenmesser 1 ist mit einem Temperaturfühler 2 versehen, um die Temperatur der angesaugten Luft festzustellen. Ein Drosselklappenpositionsfühler 3 ist innerhalb der Ansaugleitung vorgesehen und mit einem Drosselventil SV des Motors E gekuppelt. Der Drosselklappenpositionsfühler 3 stellt eine vollständig geschlossene Position und eine vollständig geöffnete Position des Drosselventils SV fest und erzeugt daraufhin ein erstes bzw. ein zweites Signal. Das erste und das zweite Signal werden vom Fühler 3 direkt auf einen Digitalcomputer 100 gegeben.

Ein Bezugssignalgenerator 4 und ein Kurbelwellenpositionsfühler 5 sind je am Zylinderblock des Motors E angebracht. Der Bezugssignalgenerator 4 stellt eine vorbestimmte Winkelposition der Kurbelwelle fest, die vor der Position liegt, bei welcher der zweite und der dritte Kolben ihren oberen Totpunkt erreichen, um ein Bezugssignal pro einer Kurbelwellenumdrehung zu erzeugen. Der Kurbelwellenpositionsfühler 5 dagegen stellt die Kurbelwellendrehzahl fest, um Winkelimpulse mit einer Frequenz zu erzeugen, die proportional zur Drehzahl der Kurbelwelle ist. Ein Kühlmitteltemperaturfühler ist am Zylinderblock des Motors E angebracht, um die Kühlmittel-

temperatur des Motors E festzustellen und ein Startschalter 9 ist am Zylinderblock montiert, um den Start des Motors 6 festzustellen.

Das elektronische Steuersystem umfaß ferner einen Analog/ Digital-Wandler 200, der mit dem Potentiometer 1b, dem Temperaturfühler 2 und dem Kühlmitteltemperaturfühler 6 verbunden ist. Der Wandler 200 empfängt die Ausgangssignale vom Potentiometer 1b, vom Temperaturfühler 2 bzw. vom Kühlmitteltemperaturfühler 6, um diese in Abhängigkeit von Taktimpulsen, die von einer Taktgeberschaltung 30 geliefert werden, in binäre Signale umzuwandeln. Die binären Signale vom Wandler 200 werden zum Computer 100 übertragen. Im elektronischen Steuersystem ist eine Signalformungsschaltung an den Kurbelwellenpositionsfühler 5 angeschlossen, und er empfängt die Winkelimpulse vom Fühler 5. Jeder der Winkelimpulse wird von der Signalformungsschaltung 110 in einen Rechteckimpuls a (Fig. 2) umgeformt, der über eine Leitung 110a auf einen elektronischen Verteiler 120, Komparatoren 400a und. 400b und auf eine Verzögerungsschaltung 500 gegeben wird»

Der elektronische Verteiler 120 ist mit dem Bezugssignalgenerator 4 verbunden und empfängt von diesem das Bezugssignal. Das Bezugssignal wird vom Verteiler 120 in ein Impuls-

paar aus einem ersten und einem zweiten Ausgangsimpuls b bzw. c (Fig. 2) moduliert, und zwar in Abhängigkeit von den Rechteckimpulsen a von der Signalformungsschaltung 110 und von Taktimpulsen von der Taktgeberschaltung 30. Der zweite Ausgangsimpuls c besitzt eine Phasenverzögerung von 180° gegenüber dem ersten Ausgangsimpuls b. Der erste und der zweite Ausgangsimpuls b bzw. c werden über Leitungen 120a und 120b als Trägersignale an den Computer 100 geliefert und außerdem an einen Drehzahldetektor 130 und die Verzögerung sschaltung 500. Der erste Ausgangsimpuls b des Verteilers 120 wird ferner über die Leitung 120a als Trägersignal an den Komparator 400a geliefert* während der zweite Ausgangsimpuls c ferner über die Leitung 120b als Trägersignal auf den Komparator 400b gegeben wird. Der Drehzahldetektor 130 erhält in Abhängigkeit von den ersten und den zweiten Ausgangsimpulsen b und c vom Verteiler 120 Taktimpulse von der Taktgeberschaltung 30 und wandelt jede Periode der ersten und zweiten Ausgangsimpulse b und c in je einen Reziprokwert der Drehzahl um. Der Reziprokwert der Drehzahl wird in Form von binären Signalen auf den Computer 100 gegeben. Die Verzögerungsschaltung 500 verzögert den ersten und den zweiten Ausgangsimpuls b>und c vom Verteiler 120 um einen vorbestimmten Phasenwinkel in Abhängigkeit von den Rechteckimpulsen a von der Signalformungsschaltung 110/ wodurch erste und zweite Zeitgabesignale d und e (Fig. 2) er-

zeugt werden. In diesem Fall ist der zuvor beschriebene vorbestimmte Phasenwinkel größer als der Winkel zwischen dem oberen Totpunkt des Kolbens und der vom Bezugssignalgenerator 4 festgestellten Winkelposition der Kurbelwelle.

Der Digitalcomputer 100 ist beispielsweise ein Mikrocomputer des Typs TLCS-12A (Toshiba, Japan) und umfaßt eine Zentraleinheit oder CPU, die über einen Datenbus 101 mit einer Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung oder E/A mit einem Festwertspeicher oder ROM und mit einem Schreib-Lese-Speicher mit beliebigem Zugriff oder RAM verbunden ist. Die E/A-Vorrichtung empfängt Binärsignale, die vom Drehzahldetektor 130 und vom Analog/Digital-Wandler 200 kommen, um diese vorübergehend im RAM zu speichern. Die im RAM gespeicherten Binärsignale werden selektiv ausgelesen und von der E/A-Vorrichtung über den Datenbus 101 auf die CPU gegeben. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind zuvor ein erstes und ein zweites Programm im ROM gespeichert worden, so daß die CPU einen ersten Datenwert aus einer ersten Funktion berechnet, die eine gewünschte Beziehung zwischen Arbeitsbedingungen des Motors E und optimalen Betätigungen der Kraftstoffeinspritzventile 7a bis 7d beschreibt, und die CPU auch einen zweiten Datenwert aus einer zweiten Funktion berechnet, die eine gewünschte Beziehung zwischen Arbeitsbedingungen des Motors E und optimalen Zündungen der Zündkerzen 8a bis 8d

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beschreibt. Die gewünschten Beziehungen werden experimentell bestimmt und mit Hilfe des Programms im ROM gespeichert. Die CPU wird durch den Empfang der ersten und der zweiten Zeitgabesignale d und e von der Verzogerungsschaltung 500 getriggert, um die Berechnung des ersten Datenwertes zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzventile 7a bis 7d zu beginnen, wie es i in Fig. 2 zeigt. Die CPU wird außerdem durch die ersten und zweiten Ausgangsimpulse b und c vom elektronischen Verteiler 120 getriggert, um die Berechnung des zweiten Datenwertes zur Steuerung der Zündkerzen 8a bis 8d zu beginnen, wie es f in Fig. 2 zeigt. Die Berechnung des ersten und des zweiten Datenwertes in der CPU wird je mit Hilfe des Programms im ROM unter Verwendung der Binärsignale von der E/A-Vorrichtung in einem Time-Sharing-Verfahren ausgeführt. Die berechneten ersten und zweiten Datenwerte werden über die E/A-Vorrichtung je als Binärzahlen an die Komparatoren 300a und 300b und die Komparatoren 400a und 400b übertragen.

Ferner ist im ROM zuvor ein drittes Programm gespeichert worden, mit dessen Hilfe die CPU unterscheidet, ob das die Luftmenge angebende binäre elektrische Signal in einem Mittelbereich zwischen einem maximalen und einem minimalen Wert der Luftmenge liegt oder nicht und nur dann, wenn das binäre elektrische Signal zeigt, daß die Luftmenge nicht in dem Mittelbereich liegt, für den ersten und den zweiten Datenwert

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einen konstanten Wert bestimmt, und zwar je in Übereinstimmung mit dem ersten und dem zweiten elektrischen Signal vom Drosselklappenpositonsfühler 3. Der Maximal- und der Minimalwert und der genannte konstante Wert werden experimentell bestimmt und mit Hilfe des dritten Programms im ROM gespeichert. Der bestimmte konstante Wert in der CPU wird an die Komparatoren 300a und 300b oder die Komparatoren 400a und 400b übertragen.

Der Komparator 300aist über eine Leitung 500a mit der Verzögerungsschaltung 500 verbunden und wird durch das erste Zeitgabesignal d von der Verzögerungsschaltung 500 getriggert, um den ersten berechneten Datenwert in Abhängigkeit von Taktimpulsen von der Taktgeberschaltung 30 in einen ersten Äusgangsimpuls j mit einer vorbestimmten Einspritzimpulsbreite (Fig. 2) umzuwandeln. Der erste Ausgangsimpuls j vom Komparator 300a wird auf eine Einspritzventiltreibschaltung 10a gegeben, die das zweite und das dritte Kraftstoffeinspritzventil 7b und 7c treibt. Unterdessen wird der Komparator 300b über eine Leitung 500b mit der Verzögerungsschaltung 500 verbunden und durch das zweite Zeitgabesignal e von der Verzögerungsschaltung 500 getriggert, um in Abhängigkeit von Taktimpulsen von der Taktgeberschaltung 30 den ersten berechneten Datenwert in einen zweiten Äusgangsimpuls k mit einer vorbestimmten Einspritzimpulsbreite

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(Fig. 2) umzuwandeln. Der zweite Ausgangsimpuls k des !Comparators 300b wird auf eine Einspritzventiltreibschaltung 10b gegeben, die das erste und das vierte Einspritzventil 7a und 7d treibt.

Der Komparator 400a ist über die Leitung 120a mit dem Verteiler 120 verbunden und wird vom ersten Ausgangsimpuls b des Verteilers 120 getriggert, um auf Taktimpulse von der Taktgeberschaltung 30 und Rechteckimpulse a von der Signalformungsschaltung 110 hin den zweiten berechneten Datenwert in ein Signal g.. niedrigen Pegels und ein Signal g„ hohen Pegels (Fig. 2) umzuwandeln. Das Signal g₁ niedrigen Pegels (im folgenden L-Signal genannt) wird als ein erstes Zündverstellsignal auf eine Zündvorrichtung 20a gegeben, um eine Zündspule 40a zu erregen, und anschließend wird das Signal g_ hohen Pegels (im folgenden Η-Signal genannt) auf die Zündvorrichtung 20a gegeben, um die Zündspule 40a zu entregen. Dies bewirkt eine Aktivierung der zweiten und der dritten Zündkerze 8b und 8c.

Unterdessen ist der Komparator 400b über die Leitung 120b mit dem Verteiler 120 verbunden, und er wird vom zweiten Ausgangsimpuls c des Verteilers 120 getriggert, um auf Taktimpulse von der Taktgeberschaltung 30 und Rechteckimpulse a von der Signalformungsschaltung 110 hin den zweiten berechneten

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Datenwert in ein L-Signal h.. und ein Η-Signal h„ (Fig. 2) umzuwandeln. Das L-Signal h. wird als ein zweites Zündvers teilung s sign al auf eine Zündvorrichtung 20b gegeben, um eine Zündspule 40b zu erregen und anschließend wird das Η-Signal h- auf die Zündvorrichtung 20b gegeben, um die Zündspule 40b zu entregen. Dies bewirkt eine Aktivierung der ersten und der vierten Zündkerze 8a bzw. 8d.

Mit den Komparatoren 400a und 400b erzeugen also die zweite und die dritte Zündkerze 8b und 8c Zündfunken an der Rückflanke des ersten Zündverstellungssignals g₁ und die erste und die vierte Zündkerze 8a und 8d erzeugen Zündfunken an der Rückflanke des zweiten Zündverstellungssignals h... .

Im elektronischen Steuersystem ist eine elektronische Steuerschaltung 600 in Form eines Zeitgebers das Wichtigste zur Vervollständigung der vorliegenden Erfindung. Gemäß Fig. besitzt der Zeitgeber 600 ein NAND-Gatter 601, das an seinen Eingangsanschlüssen das L-Signal g. und das Η-Signal h„ in Fig. 2 von den Komparatoren 400a und 400b oder das Η-Signal g und das L-Signal h₁ in Fig. 2 von den Komparatoren 400a und 400b erhält und an seinem Ausgangsanschluß ein Rücksetz- oder H-Signal £ .. oder ^₃ (Fig. 2 ) erzeugt. Wenn das NAND-Gatter 601 an seinen Eingangsanschlüssen die Η-Signale g₂ und h„ von den Komparatoren 400a bzw. 400b erhält, erzeugt es an

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seinem Ausgangsanschluß ein L-Signal ^_ oder C . (Fig. 2). Dies bedeutet, daß das Rücksetzsignal ^₁ oder ^₃ an seiner Rückflanke mit der Rückflanke des L-Signals g₁ oder h von den Komparatoren 400a oder 400b synchronisiert ist.

Der Zeitgeber 600 umfaßt ferner einen Binärzähler 603, der durch das Rücksetz signal (L. oder L· vom NAND-Gatter 601 zurückgesetzt wird, um an seinem Anschluß Q„ ein L-Signal m- oder m₃ (Fig. 2) zu erzeugen. Das L-Signal m.. oder iru wird auf ein NOR-Gatter 604 und ein ODER-Gatter 605 gegeben. Daraufhin erzeugt das NOR-Gatter 604 auf das L-Signal m.. oder nu des Zählers 603 und Taktimpulse von der Taktgeberschaltung 30 hin eine Reihe von Ausgangsimpulsen. Unterdessen hält das ODER-Gatter 605 in Abhängigkeit vom Rücksetzsignal t* oder ^₃ vom NAND-Gatter 601 und dem L-Signal m. oder m₃ vom Zähler 603 ein Η-Signal n. oder n₃ (Fig. 2), das unten beschrieben ist. Das Η-Signal n. oder n₃ vom ODER-Gatter 605 wird kontinuierlich auf einen (nicht gezeigten) OH-Anschluß des Mikrocomputers TLCS-12A gegeben, der als Computer 100 verwendet wird, um die Berechnung des zweiten Datenwertes im Computer 100 aufrecht zu erhalten.

Wenn der Zähler an der Rückflanke des Rücksetzsignals ^₁ oder ^₃ aus seinem Rücksetzzustand freigegeben wird, beginnt er die Ausgangsimpulse vom NOR-Gatter 604 zu zählen, um

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kontinuierlich das L-Signal In₁ oder iru zu erzeugen. Dann erzeugt das ODER-Gatter 605 in Abhängigkeit vom L-Signal ^₂ oder i. vom NAND-Gatter 601 und dem L-Signal m₁ oder iru vom Zähler 603 ein L-Signal n~ oder n. (Fig. 2) . Dies bedeutet, daß das L-Signal n„ oder n, vom ODER-Gatter 605 an seiner Rückflanke mit der Rückflanke des H-Signals L· oder f. vom NAND-Gatter 601 synchronisiert ist. Das L-Signal n_? oder n. vom ODER-Gatter 605 wird auf den OH-Anschluß des Computer 100 gegeben, um die Berechnung des ersten Datenwertes im Computer 100 vorübergehend anzuhalten. Ist die Zählung einer vorbestimmen Anzahl Ausgangsimpulse vom NOR-Gatter 604 beendet, erzeugt der Zähler 603 an seinem Anschluß Q ein Η-Signal m~ oder m. (Fig. 2), das dem 8 a 4

NOR-Gatter 604 und dem ODER-Gatter 605 zugeführt wird. In diesem Fall ist die gezählte Anzahl der Ausgangsimpulse experimentell festgelegt, um einer Zeitdauer zu entsprechen, die an jeder Zündkerze nach der Entregung einer jeden Zündspule für die Zündfunken benötigt wird. Wenn das NOR-Gatter

604 ein Η-Signal in Abhängigkeit vom Η-Signal rru oder m. vom Zähler 603 und von Taktimpulsen der Taktgeberschaltung 30 erzeugt, wird das Η-Signal vom NOR-Gatter 604 auf den Anschluß CL des Zählers 603 gegeben, um die Operation des Zählers 603 anzuhalten. Gleichzeitig erzeugt das ODER-Gatter

605 das zuvor erwähnte Η-Signal n₃ oder ein Η-Signal n- in Abhängigkeit von dem L-Signal ^₂ oder Ca ^vom NAND-Gatter

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und vom Η-Signal m~ oder m. vom Zähler 603. Dies bedeutet, daß das Η-Signal n₃ oder n_g vom ODER-Gatter 605 an seiner Vorderflanke mit der Vorderflanke des Η-Signals m« oder m. vom Zähler 603 synchronisiert ist. Das Η-Signal n₃ oder n,-vom ODER-Gatter 605 wird auf den OH-Anschluß des Computer 1OO gegeben, um die restliche Berechnung des Computers 100 nach Ablauf der Zeitdauer, die an jeder Zündkerze für die Zündfunken erforderlich ist, zuzulassen.

Nachfolgend ist die Funktion des Zeitgebers 600 im Verhältnis zur Arbeitsweise der Komparatoren 400a und 400b im einzelnen beschrieben. Nimmt man an, daß das L-Signal g₁ und das Η-Signal h_? von den Komparatoren 400a bzw. 400b erzeugt werden, wird das L-Signal g.. auf die Zündvorrichtung 2Oa gegeben, während das Η-Signal h₂ auf die Zündvorrichtung 20b gegeben wird. Die Zündspule 40a wird aufgrund des L-Signals g₁ von der Zündvorrichtung 20a erregt. Wenn die Zündspule 40a von der Zündvorrichtung 30a bei der Rückflanke des L-Signals g₁ entregt wird, wird von der Zündspule 40a eine hohe elektrische Spannung erzeugt und auf die zweite und die dritte Zündkerze 8b und 8c gegeben. Folglich werden die Zündkerzen 8b und 8c aktiviert, um Zündfunken abzugeben. Unterdessen wird die Zündspule 40b von der Zündvorrichtung 20b aufgrund des Η-Signals h„ in entregtem Zustand gehalten. Die erste und die vierte Zündkerze 8a und 8d können folglich nicht aktiviert werden.

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Wenn während der genannten Erregung der Zündspule 40a das NAND-Gatter 601 in Abhängigkeit vom L-Signal g₁ und vom Η-Signal h_ von den Komparatoren 400a und 400b ein Rücksetzsignal C₁ erzeugt, wird der Zähler 601 durch das Rücksetzsignal £. zurückgesetzt, so daß er an seinem Ausgangsanschluß Qo ein L-Signal m₁ (Fig. 2) erzeugt, wie zuvor beschrieben. Dann wird vom ODER-Gatter 605 in Abhängigkeit vom Rücksetzsignal e und vom L-Signal m.. vom NAND-Gatter 601 und vom Zähler 603 kontinuierlich ein H-Signal n₁ abgegeben und an den OH-Anschluß des Computers 100 geliefert. Dies hält die Berechnung des zweiten Datenwertes aufrecht, die vom Computer 100 in Abhängigkeit von einem ersten Ausgangsimpuls vom Verteiler 120 durchgeführt wird.

Anschließend beginnt der Zähler 603 auf die erwähnte Entregung der Zündspule 40a hin bei der Rückflanke des Rücksetzsignals ^₁ vom NAND-Gatter 601 Ausgangsimpulse vom NOR-Gatter 604 zu zählen, wie zuvor beschrieben. In diesem Zustand fährt der Zähler 603 damit fort, das L-Signal m, zu erzeugen. Dann erscheint am Ausgang des ODER-Gatters 605 in Abhängigkeit von den L-Signalen ^₂ und m.. vom NAND-Gatter und vom Zähler 603 ein L-Signal n₂, das auf den OH-Anschluß des Computers 100 gegeben wird. Damit wird die Berechnung des ersten Datenwertes, die vom Computer 100 in Abhängigkeit

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von einem ersten Zeitgabesignal d von der Verzögerungsschaltung 500 durchgeführt wird, vorübergehend während oder nach dem Ablauf der Zeitdauer, die für die Zündfunken an den Zündkerzen 8b und 8c erforderlich ist, angehalten. Wenn der Zähler 603 das Zählen der vorbestimmten Anzahl Ausgangsimpulse vom NOR-Gatter 604 beendet, erzeugt er ein Η-Signal nu· Dann erscheint am Ausgang des ODER-Gatters 605 ein Η-Signal n₃, wie zuvor beschrieben, das auf den OH-Anschluß des Computer 100 gegeben wird. Dadurch wird die restliche Berechnung des ersten Datenwertes im Computer 10<~> wieder aufgenommen.

Wenn das Η-Signal g„ und das L-Signal h₁ vom Komparator 400a bzw. 400b erzeugt wird, wird das L-Signal h.. an die Zündvorrichtung 20 b geliefert, während das Η-Signal g„ auf die Zündvorrichtung 20a gegeben wird. Dann wird die Zündspule 40b aufgrund des L-Signals h₁ von der Zündvorrichtung 20b erregt. Wenn die Zündspule 40b an der Rückflanke des L-Signals h.. von der Zündvorrichtung 20b entregt wird, werden die erste und die vierte Zündkerze 8a und 8d durch eine hohe elektrische Spannung von der Zündspule 40b aktiviert, um Zündfunken abzugeben. Während dessen wird die Zündspule 40a aufgrund des Η-Signals g₂ von der Zündvorrichtung 20a im entregten Zustand gehalten, so daß die zweite und die dritte Zündkerze 8b und 8c nicht aktiviert

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werden können.

Wenn während der zuvor genannten Erregung der Zündspule 40b das NAND-Gatter 601 in Abhängigkeit von den L-Signalen g_ und h₁ ein Rücksetzsignal I^ erzeugt, wird der Zähler

603 durch das Rücksetzsignal ^₃ zurückgesetzt, um ein L-Signal nu zu erzeugen. Daraufhin erscheint am Ausgang des ODER-Gatters 605 in Abhängigkeit vom Rücksetzsignal C-, und vom L-Signal itu kontinuierlich das Η-Signal n^, das auf den OH-Anschluß des Computers 100 gegeben wird. Damit wird die Berechnung des zweiten Datenwertes aufrecht erhalten, die vom Computer 100 in Abhängigkeit von einem zweiten Ausgangsimpuls c des Verteilers 120 durchgeführt wird.

Anschließend beginnt der Zähler 603 auf die zuvor erwähnte Entregung der Zündspule 40b hin bei der Rückflanke des Rück setz signal s £-. damit, Äusgangsxmpulse vom NOR-Gatter

604 zu zählen. Dann erscheint am Ausgang des ODER-Gatters

605 in Abhängigkeit von den L-Signalen £. und m_ ein L-Signal n₄,wie zuvor beschrieben, und wird an den OH-Anschluß des Computers 100 geliefert. Dadurch wird die Berechnung des ersten Datenwertes, die vom Computer 100 in Abhängigkeit von einem zweiten Zeitgabesignal e von der Verzögerungsschaltung 5OO durchgeführt wird, vorübergehend während oder

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nach Ablauf der Zeitdauer, die für die Zündfunken an den Zündkerzen 8a und 8d erforderlich ist, angehalten. Wenn der Zähler 603 die Zählung der vorbestimmten Anzahl Ausgangsimpulse vom NOR-Gatter 604 vollendet hat, erzeugt er ein Η-Signal m. . Dann erscheint am Ausgang des ODER-Gatters 605 ein Η-Signal n,_/ wie zuvor beschrieben, und wird an den OH-Anschluß des Computers 100 gegeben. Damit wird die restliche Berechnung des ersten Datenwertes im Computer 100 wieder aufgenommen.

Die vorausgehende Beschreibung zeigt, daß der Zeitgeber 6OO bewirkt, daß die Berechnung des ersten Datenwertes im Computer 100 auf die Entregung der Zündspule 40a oder 40b hin vorübergehend angehalten wird und daß die restliche Berechnung wieder aufgenommen wird, nachdem die Aktivierung der zweiten und der dritten Zündkerze 8b und 8c oder der ersten und der vierten Zündkerze 8a und 8d beendet ist. Folglich wird die Berechnung im Computer unter Steuerung des Zeitgebers 600 glatt und störungsfrei durchgeführt,unbeachtet verschiedener Störungen, die von den Zündkerzen 8a bis 8d verursacht werden.

Nachfolgend wird ein Bedienungsprogramm des Digitalcomputers 100 ausführlich beschrieben. Das Bedienungs-

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programm ist verbessert, um erste und zweite Datenwerte unter Verwendung der ersten und zweiten elektrischen Signale vom Drosselklappenpositionsfühler für den Fall zu bestimmen, daß der Luftmengenmesser 1 für die Feststellung einer gegenwärtigen Menge angesaugter Luft nicht benutzbar ist, in Übereinstimmung mit dem Arbeitszustand des Motors E.

1. Computerberechnung des ersten Datenwertes für die Kraftstoff einspritzventil

Ein erster Datenwert D^ für die Kraftstoffeinspritzventile 7a und 7d wird vom Digitalcomputer 100 aus der folgenden Beziehung berechnet:

= K₀-(Q/N) (1)

Dabei ist K_n eine Proportionalitätskonstante und Q/N ist eine Ansaugluftmenge/Drehzahl N. Diese Beziehung ist im ROM des Computers 100 gespeichert. Die Maximal- und Minimalwerte Qmax und Qmin der Ansaugluftmenge Q sind ebenfalls im ROM in solcher Weise gespeichert, daß die CPU entscheiden kann, ob der Luftmengenmesser 1 be-

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nutzbar ist oder nicht.

In Fig. 4 ist ein Flußdiagramm zur Berechnung des ersten Datenwertes gezeigt. Das Computerprogramm wird in einem Schritt 601 eingegeben, wenn die CPU durch das erste Zeitgabesignal von der Verzögerungsschaltung 500 getriggert worden ist. In einem Schritt 602 wird festgestellt, ob der Motor angelassen wird oder nicht. Für diese Feststellung erhält die CPU ein Ausgangssignal vom Starterschalter 9, um zu bestimmen, ob ein Pegel des Ausgangssignals größer als ein vorbestimmter Wert ist oder nicht. Wenn die Antwort auf diese Frage "ja" ist, wird der Motor gestartet oder angelassen, und rückt das Programm zu einem Schritt 603 vor. Beim Schritt 603 wird der erste Datenwert D^ auf einen vorbestimmten Wert 6 (ms) eingestellt, und danach wird der erste Datenwert D^. in einem Schritt 609 an die Komparatoren 300a und 300b übertragen. Wenn die Antwort der obigen Frage "nein" ist, ist das Anlassen des Motors E vollendet, und das Programm rückt zu einem Schritt 604 vor. Beim Schritt 604 erhält die CPU das Binärsignal vom Konverter 200, wobei das Binärsignal einer Menge Q der angesaugten Luft entspricht. Dann liest die CPU den gespeicherten Wert Qmax aus dem ROM aus, und es wird entschieden, ob die Menge Q größer ist als der Wert Qmax oder nicht.

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Wenn die Antwort auf diese Frage "ja" ist, ist der Luftmengenmesser 1 nicht benutzbar,und das Programm rückt zu einem Schritt 611 vor. Beim Schritt 611 erhält die CPU das erste elektrische Signal vom Drosselklappenpositionsfühler 3, um zu entscheiden, ob sich das Drosselventil SV in der vollständig geschlossenen Position befindet oder nicht. Wenn sich das Drosselventil SV in der vollständig geschlossenen Position befindet, rückt das Programm zu einem folgenden Schritt vor, und der erste Datenwert D^- wird auf einen vorbestimmten kleinen Wert 2,5 (ms) eingestellt. Danach wird in eimern Schritt 609 der erste Datenwert D^ an die Komparatoren 300a und 300b übertragen. Wenn sich das Drosselventil SV nicht in der vollständig geschlossenen Position befindet, rückt das Programm auf einen Schritt 613 vor, und die CPU erhält das zweite elektrische Signal vom Drosselklappenpositionsfühler 3, um zu bestimmen, ob sich das Drosselventil SV in der vollständig geöffneten Position befindet oder nicht. Wenn sich das Drosselventil SV in der völlig geöffneten Position befindet, rückt das Programm auf einen Schritt 614 vor und wird der erste Datenwert D-, auf einen vorbestimmten großen Wert 7,1 (ms) eingestellt. Danach wird im Schritt 609 der erste Datenwert an die Komparatoren 300a und 300b übertragen. Wenn sich das Drosselventil SV nicht in der vollständig geöffneten Posi-

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tion befindet, rückt das Programm auf einen Schritt 615 vor und wird der erste Datenwert D^- auf einen vorbestimmten mittleren Wert 4,5 (ms) eingestellt. Danach wird im Schritt 609 der erste Datenwert auf die Komparatoren 300a und 300b übertragen.

Wenn die Antwort auf die Frage im obigen Schritt 604 "nein" ist, rückt das Programm auf einen Schritt 605 vor. Bei diesem Schritt 605 erhält die CPU das Binärsignal vom Konverter 200 und liest die CPU den gespeicherten Wert Qmin aus dem ROM aus. Dann wird eine Entscheidung getroffen, ob die Menge Q der Luft kleiner als der Minimalwert Qmin ist oder nicht.

Ist die Antwort auf diese Frage "ja", rückt das Programm auf den Schritt 611 vor. Danach wird in den folgenden Schritten 612 bis 615 der erste Datenwert D _. bestimmt und auf einen der vorbestimmten Werte 2,5 (ms), 4,5 (ms) und 7,1 (ms) eingestellt, je nach den elektrischen Signalen vom Drosselpositionsfühler 3, wie zuvor beschrieben.

Wenn die Antwort auf die Frage beim Schritt 6O5 "nein" ist, ist der Luftmengenmesser 1 benutzbar und rückt das Programm auf einen Schritt 606 vor. In diesem Schritt 606 erhält die CPU das erste und das zweite Signal vom Drossel -

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positionsfühler 3 und das Binärsignal vom Wandler 200, das einem Ausgangssignal vom Motorkühlmitteltemperaturfühler 6 entspricht. Folglich wird eine Proportionalkonstante K_ berechnet und im Computer 100 gespeichert.

Nach der Berechnung der konstanten K_n rückt das Programm zu einem Schritt 607 vor. In diesem Schritt 607 erhält die CPÜ Digitalzahlen vom Drehzahldetektor 130 und Digitalsignale vom Konverter 200, die umgekehrt proportional zu einer Menge Q angesaugter Luft sind. Dann werden die Digitalzahlen vom Detektor 130 durch die Digitalsignale vom Konverter 200 dividiert und der dividierte Wert Q/N und der Reziprokwert der Drehzahl N werden vorübergehend gespeichert, um bei der Berechnung des zweiten Datenwertes zur Verfügung zu stehen. Wenn das Programm vom Schritt 607 zu einem folgenden Schritt 608 vorrückt, werden der geteilte Wert Q/N und die Konstante K_Q von der CPU ausgelesen und wird der Wert Q/N mit der Konstanten Kq multipliziert. Somit wird der multiplizierte Wert K_n Q/N als ein erster Datenwert D^- auf den Komparator 300a gegeben.Wenn die CPU durch das zweite Zeitgabesignal von der Verzögerungsschaltung 500 getriggert worden ist, wird ein Bedienungsprogramm wiederholt, das im wesentlichen dem obigen Programm gleicht. Als Ergebnis wird ein weiterer erster Datenwert an den Komparator 300b übertragen.

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2. Computerberechnung des zweiten Datenwertes für die Zündkerzen

Ein zweiter Datenwert wird vom Digitalcomputer 100 aus Beziehungen berechnet, die durch die einzelnen Kennlinien in den Fig. 5 und 6 und die einzelnen Kennlinien in den Fig. 7 und 8 gegeben sind. In Fig. 7 ist der drehzahlabhängige Frühzündungs- oder Verstellungswinkel G₁ auf der Ordinate und die Drehzahl N auf der Abszisse aufgetragen. In Fig. 8 ist der unterdruckabhängige Verstellwinkel θ_ auf der Ordinate und der negative Saugrohrdruck P¹ auf der Abszisse aufgetragen. Die Beziehungen, wie sie durch die in den Fig. 5, 6, 7 und 8 gezeigten Kurven gegeben sind, sind zuvor im ROM gespeichert worden.

Fig. 9 zeigt ein Flußdiagramm für die Berechnung des zweiten Datenwertes. In dem Flußdiagramm wird das Computerprogramm bei einem Schritt 621 eingegeben, wenn die CPU durch den ersten Ausgangsimpuls vom elektronischen Verteiler 120 getriggert worden ist. Wenn das Programm zu einem Schritt 622 vorrückt, erhält die CPU das Binärsignal vom Konverter 200, das einer Menge Q angesaugter Luft entspricht. Dann liest die CPU den gespeicherten Maximalwert Qmax aus dem ROM aus, und es wird entschie-

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den, ob die Menge Q größer als der Maximalwert Qmax ist oder nicht.

Wenn die Antwort auf diese Frage "ja" ist, ist der Luftmengenmesser 1 nicht benutzbar und rückt das Programm zu einem Schritt 634 vor. Beim Schritt 634 erhält die CPU das erste elektrische Signal vom Drosselpositionsfühler3, um zu bestimmen, ob sich das Drosselventil SV in der vollständig geschlossenen Position befindet oder nicht. Wenn sich das Drosselventil SV in der vollständig geschlossenen Position befindet, rückt das Programm zu einem Schritt 683 vor und wird der zweite Datenwert auf einen vorbestimmten größeren Wert eingestellt. Danach wird in einem folgenden Schritt 632 der zweite Datenwert an die Komparatoren 400a und 400b übertragen. Wenn sich das Drosselventil SV nicht in der vollständig geschlossenen Position befindet, rückt das Programm zu einem Schritt 635 vor und erhält die CPU das zweite elektrische Signal vom Drosselpositionsfühler 3, um zu entscheiden, ob sich das Drosselventil SV in der vollständig geöffneten Position befindet oder nicht. Wenn sich das Drosselventil SV in der vollständig geöffneten Position befindet, rückt das Programm zu einem Schritt 637 vor,und der zweite Datenwert wird auf einen vorbe-

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stimmten kleinen Wert eingestellt. Danach wird der zweite Datenwert ebenfalls an die Komparatoren 400a und 400b übertragen. Wenn sich das Drosselventil SV nicht in der vollständig geöffneten Position befindet, wird der zweite Datenwert bei einem Schritt 636 auf einen vorbestimmten mittleren Wert eingestellt und beim Schritt 632 an die Komparatoren 400a und 400b übertragen.

Wenn die Antwort auf die Frage beim obigen Schritt 6 22

"nein" ist, rückt das Programm zu einem Schritt 623 vor. Dann erhält die CPU das Binärsignal vom Konverter 200 und liest den gespeicherten Minimalwert Qmin aus dem ROM aus. Anschließend wird eine Entscheidung getroffen, ob die Menge Q kleiner ist als der Wert Qmin. Wenn die Antwort auf diese Frage "ja" ist, rückt das Programm zum Schritt 634 vor. Danach wird in den folgenden Schritten 635 bis 638 der zweite Datenwert bestimmt und in Abhängigkeit von den elektrischen Signalen vom Drosselpositionsfühler 3 auf einen der erwähnten vorbestimmten Werte eingestellt.

Wenn die Antwort auf die Frage im obigen Schritt 623 "nein" ist, ist der Luftmengenmesser benutzbar und rückt das Programm zu einem Schritt 624 vor. Bei diesem Schritt

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liest die CPU den Reziprokwert der Drehzahl N aus, um die Drehzahl N aus dem Reziprokwert I/N zu berechnen. Dann werden bei Schritten 625 und 6 26 ein Zündverstellung swinkel oder Frühzündwinkel Θ.. bzw. ein Korrekturfaktor K , die in den Fig. 7 bzw. 6 gezeigt sind, mit Bezug auf die Drehzahl N aus dem ROM ausgelesen. Wenn das Programm zum folgenden Schritt 6 26 vorrückt, wird der Wert Q/N ausgelesen und durch den im Schritt 626 erhaltenen Korrekturfaktor K dividiert. Der dividierte Wert Q/N K_n wird als eine kompensierte Einspritzimpulsbreite C' dargestellt, die einer Impulsbreite ¹T entspricht, die in Fig. 5 durch die untere Kurve dargestellt ist. Dann rückt das Programm zu einem Schritt 628 vor, indem aus dem ROM unter Bezugnahme auf die kompensierte Impulsbreite T' ein in Fig. 5 gezeigter absoluter Saugrohrdruck P ausgelesen wird. Danach wird ein wirklicher Unterdruck P¹ erhalten, indem der absolute Druck P vom atmosphärischen Druck P_ subtrahiert wird.

Beim folgenden Schritt 629 wird ein in Fig. 8 gezeigter UnterdruckzündverStellungswinkel Θ- unter Bezugnahme auf den Unterdruck P¹ aus dem ROM ausgelesen. Die in den Schritten 625 und 6 29 erhaltenen Zündverstellungswinkel G₁ und 9„ werden in einem Schritt 630 zueinander addiert, so daß ein gewünschter oder Verzögerungswinkel θ durch

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Subtrahieren des addierten Wertes G₁ + θ~ vom vorbestimmten Bezugswinkel vor der oberen Totpunktposition des Kolbens erhalten wird. Wenn das Programm zu einem Schritt 631 vorrückt, wird der Zündverstellungswinkel θ als der zweite Datenwert berechne^ und bei einem letzten Schritt 63 2 wird der im Schritt 631 erhaltene zweite Datenwert an den Komparator 400a übertragen. Wenn die CPU durch den zweiten Ausgangsimpuls vom Verteiler 120 getriggert worden ist, wird ein Bedienungsprogramm wiederholt, das im wesentlichen dem obigen Programm gleicht. Als Ergebnis wird ein weiterer zweiter Datenwert auf den Komparator 400b übertragen. Aus der vorausgehenden Beschreibung ergibt sich, daß der erste und der zweite Datenwert selbst dann vom Computer 100 wirksam erhalten werden können, wenn der Luftmengenmesser 1 nicht benutzbar ist.

809 8 3 9/0913 _ORiG„_SPEcT_ED

Leerseite

Claims

BLUMBACH · WESER · 3ERGEZN · KRAMER ZWiRNER . HIRSCH . BREHM

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN 2 8 1 2 3 2 7

Patentconsult Radeckestraße 43 8G00 München 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Patentconsult Patentconsult Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Patentconsult

NIPPON SOKEN, INC., of 14, Iwaya, 78/87 16

Shimohasumicho, Nishio-shi, Aichi-ken, Japan

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR ELEKTRONISCHEN STEUERUNG VON VERBRENNUNGSMOTOREN

Patentansprüche

Elektronische Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einer Hauptwelle, die durch mechanische Energie angetrieben wird, die aus Wärmeenergie, die bei der Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches entsteht, umgewandelt wird, wobei der Motor mit einer Kraftstoffsteuervorrichtung zur Steuerung der dem Motor zugemessenen Kraftstoffmenge und mit einer Zündsteuervorrichtung zur Steuerung der Zeitfolge der dem Motor gelieferten Zündfunken versehen ist, und wobei die elektroni sche Steuervorrichtung aufweist:

München: R. Kramer Dipl.-Ing. · W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · P. Hirsci Dipl.-Ing. · H. P. Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nat. Wiesbaden: P. Θ. Blumbach Dipl.-Ing. · P. Bergen Dipl.-Ing. Dr. jur. · G. Zv/irner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.

§09839/0913

eine erste elektronische Schaltung zur Erzeugung eines elektrischen Binärzahlensignals, das die Ansaugbedingungen beim Ansaugen von Luft in den Motor angibt;

eine zweite elektronische Schaltung zur Erzeugung eines elektrischen Binärzahlensignals, das die Drehzahl der Hauptwelle angibt;

eine Detektoreinrichtung zur Feststellung einer vorbestimmten Winkelposition der Hauptwelle, um ein erstes Rücksetzsignal pro Umdrehung der Hauptwelle zu erzeugen;

eine Einrichtung zur Erzeugung eines zweiten Rücksetzsignals mit einer vorbestimmten Phasenverzögerung gegenüber dem ersten Rücksetzsignal von der Detektoreinrichtung ;

einen Digitalcomputer zur wiederholten Berechnung erster und zweiter Werte entsprechend den jeweiligen Einstellungen der Kraftstoff- und der Zündsteuervorrichtung entsprechend den elektrischen Binärzahlensignalen von der ersten und der zweiten elektronischen Schaltung auf den sequentiellen Empfang des ersten und des zweiten Rücksetzsignals hin, wobei der Computer derart programmiert ist, daß er den

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ersten und den zweiten Wert aus einer ersten bzw. einer zweiten Funktion berechnet, wobei die erste Funktion eine gewünschte Beziehung zwischen der Einstellung der Kraftstoffsteuereinrichtung, den Ansaugbedingungen für das Ansaugen von Luft in den Motor und der Drehzahl der Hauptwelle, und die zweite Funktion eine andere gewünschte Beziehung zwischen der Einstellung der Zündsteuereinrichtung, den Ansaugbedingungen für das Ansaugen von Luft in den Motor und der Drehzahl der Hauptwelle beschreibt;

eine zwischen den Digitalcomputer und die Kraftstoff-Steuervorrichtung gefügte dritte elektronische Schaltung zur Umwandlung des ersten berechneten Wertes in die Einstellung der Kraftstoffsteuervorrichtung in Abhängigkeit vom zweiten Rücksetzsignal;

und eine zwischen den Digitalcomputer und die Zündsteuervorrichtung gefügte vierte elektronische Schaltung zur Umwandlung des zweiten berechneten Wertes in die Einstellung der Zündsteuervorrichtung in Abhängigkeit vom ersten Rücksetzsignal;

dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die vierte elektrische Schaltung und den Digitalcomputer eine elektronische

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-A-

Steuerschaltung gefügt ist, die ein elektronisches Steuersignal mit einer vorbestimmten Zeitperiode in Abhängigkeit von der Einstellung der Zündsteuervorrichtung erzeugt und das Steuersignal auf den Computer gibt, um die Berechnung des ersten Wertes während der vorbestimmten Zeitperiode, die durch das Steuersignal bestimmt ist, selbst dann anzuhalten, wenn der Computer konditioniert ist, um den ersten Wert in Abhängigkeit vom zweiten Rücksetzsignal zu berechnen, und daß die restliche Berechnung des ersten Wertes im Anschluß an den Ablauf der vorbestimmten Zeitperiode durchgeführt wird.
2. Elektronische Steuervorrichtung nach Anspruch 1, mit einer Taktgeberschaltung zur Erzeugung eines Taktsignals mit einem vorbestimmten Zeitintervall, gekennzeichnet durch einen Zähler zum Zählen einer vorbestimmten Anzahl Taktimpulse in Abhängigkeit von der Einstellung der Zündsteuervorrichtung, um ein die vorbestimmte Zeitperiode definierendes Ausgangssignal zu erzeugen;

und eine Einrichtung zum Anlegen des Ausgangssignals vom Zähler an den Digitalcomputer, um die Berechnung des ersten Wertes während der vorbestimmten Zeitperiode selbst

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dann anzuhalten, wenn der Computer in Abhängigkeit vom zweiten Rücksetzsignal zur Berechnung des ersten Wertes konditioniert ist, wobei die restliche Berechnung des ersten Wertes im Anschluß an den Ablauf der vorbestimmten Zeitperiode durchgeführt wird.
3. Elektronische Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Detektoreinrichtung vorgesehen ist, die eine vollständig geschlossene Position und eine vollständig geöffnete Position eines Drosselventils zur Steuerung der Menge der in den Motor gesaugten Luft feststellt und ein erstes bzw. zweites elektrisches Signal erzeugt, das einen minimalen bzw. maximalen Wert der Luftmenge angibt,

und daß der Computer außerdem derart programmiert ist, daß er ermittelt, ob das binäre elektrische Signal von der ersten elektronischen Schaltung in einem Mittelbereich zwischen dem minimalen und dem maximalen Wert liegt, und daß er für den ersten und den zweiten Wert nur dann einen konstanten Wert entsprechend dem ersten und dem zweiten elektrischen Signal von der zweiten Detektoreinrichtung bestimmt, wenn das binäre elektrische Signal von der ersten elektronischen Schaltung nicht in dem Mittel-

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bereich liegt.
4. Elektronische Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einer Hauptwelle, die durch mechanische Energie angetrieben wird, die aus Wärmeenergie, die bei der Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches entsteht, umgewandelt wird, wobei der Motor mit einer Kraftstoffsteuervorrichtung zur Steuerung der dem Motor zugemessenen Kraftstoffmenge und mit einer Zündsteuervorrichtung zur Steuerung der Zeitfolge der dem Motor gelieferten Zündfunken versehen ist, und wobei die elektronische Steuervorrichtung aufweist:

eine erste Detektoreinrichtung zur Feststellung der Menge der in den Motor fließenden Luft, die ein Ausgangssignal erzeugt;

eine erste elektronische Schaltung zur Erzeugung eines elektrischen Binärzahlensignals, das die Luftmenge anzeigt, aufgrund des Empfangs des Ausgangssignals von der ersten Detektoreinrichtung;

eine zweite Detektoreinrichtung zur Feststellung der Drehzahl der Hauptwelle während des Arbeitens des Motors, um ein Drehzahlsignal zu erzeugen;

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eine zweite elektronische Schaltung zur Erzeugung eines elektrischen Binärzahlsignals, das die Drehzahl der Hauptwelle angibt, aufgrund des Empfangs des Drehzahlsignals von der zweiten Detektoreinrichtung;

eine dritte Detektoreinrichtung zur Feststellung einer vorbestimmten Winkelposition der Hauptwelle, die vor derjenigen Position liegt, bei welcher ein Kolben an seinem oberen Totpunkt ankommt, um pro Umdrehung der Hauptwelle ein Bezugssignal zu erzeugen;

einen elektronischen Verteiler, der in Abhängigkeit vom Bezugssignal mehrere Ausgangssignale in einem variablen Zeitintervall entsprechend Änderungen der Drehzahl der Hauptwelle erzeugt;

eine Verzögerungseinrichtung zur Erzeugung mehrerer Zeitgabesignale mit einer vorbestimmten Phasenverzögerung gegenüber jedem der Ausgangssignale des Verteilers;

einen Digitalcomputer zur wiederholten Berechnung erster und zweiter Werte entsprechend den jeweiligen Einstellungen der Kraftstoff- und der Zündsteuervorrichtung entsprechend den elektrischen Binärzahlsignalen von der ersten und der zweiten elektronischen Schaltung beim sequentiellen Empfangen

der Zeitgabesignale von der Verzögerungseinrichtung und der Ausgangssignale des Verteilers, wobei der Computer derart programmiert ist, daß er die ersten und die zweiten Werte aus einer ersten bzw. einer zweiten Funktion berechnet, wobei die erste Funktion eine gewünschte Beziehung zwischen den Einstellungen der Kraftstoffsteuervorrichtung, der Menge der in den Motor fließenden Luft und der Drehzahl der Hauptwelle, und die zweite Funktion eine gewünschte Beziehung zwischen den Einstellungen der Zündsteuervorrichtung, der Menge der in den Motor fließenden Luft und der Drehzahl der Hauptwelle beschreibt;

eine zwischen den Digitalcomputer und die Kraftsteuervorrichtung gefügte dritte elektronische Schaltung zum Umwandeln des ersten berechneten Wertes in die Einstellungen der Kraftstoffsteuervorrichtung in Abhängigkeit von den Zeitgabesignalen von der Verzögerungseinrichtung;

und eine zwischen den Digitalcomputer und die Zündsteuervorrichtung gefügte vierte elektronische Schaltung zum Umwandeln des zweiten berechneten Wertes in die Einstellungen der Zündsteuervorrichtung in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen des Verteilers;

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dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die vierte elektronische Schaltung und den Digitalcomputer eine elektronische Steuerschaltung in Form eines Zeitgebers gefügt ist, die ein elektrisches Steuersignal mit einer
vorbestimmten Zeitperiode in Abhängigkeit von einer der
Einstellungen der Zündsteuervorrxchtung erzeugt und
das Steuersignal dem Computer zuführt, um die Berechnung des ersten Wertes während der durch das Steuersignal definierten vorbestimmten Zeitperiode selbst dann anzuhalten, wenn der Computer in Abhängigkeit von einem der
Zeitgabesignale zur Berechnung des ersten Wertes konditioniert ist_yund daß die restliche Berechnung des ersten Wertes im Anschluß an den Ablauf der vorbestimmten Zeitperiode durchgeführt wird.
5. Elektronische Steuervorrichtung nach Anspruch 4, mit

einer Taktgeberschaltung zur Erzeugung eines Taktsignals mit einem vorbestimmten Zeitintervall, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung aufweist:

ein mit der vierten elektronischen Schaltung verbundenes NAND-Gatter zur Erzeugung eines Signals hohen Pegels in
Abhängigkeit von einer der Einstellungen der Zündsteuervorrichtung und zur Erzeugung eines Signals niedrigen Pegels

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bei der Beendigung der Zündfunken im Motor;

einen mit dem NAND-Gatter verbundenen Zähler, der durch das Signal hohen Pegels vom NAND-Gatter zurückgesetzt wird und auf das Signal niedrigen Pegels vom NAND-Gatter hin eine vorbestimmte Anzahl Taktimpulse des Taktsignals zählt, um ein Signal niedrigen Pegels zu erzeugen, das die vorbestimmte Zeitperiode definiert und am Ende des Zählens ein Signal hohen Pegels erzeugt;

und ein zwischen den Zähler und den Computer gefügtes ODER-Gatter zur Erzeugung eines Signals niedrigen Pegels in Abhängigkeit von den Signalen niedrigen Pegels vom NAND-Gatter und vom Zähler und zur Erzeugung eines Signals hohen Pegels in Abhängigkeit vom Signal niedrigen Pegels vom NAND-Gatter und vom Signal hohen Pegels vom Zähler, wobei das Signal niedrigen Pegels vom ODER-Gatter dem Computer zugeführt wird, um die Berechnung des ersten Wertes während der vorbestimmten Zeitperiode selbst dann anzuhalten, wenn der Computer auf eines der Zeitgabesignale hin zur Berechnung des ersten Wertes konditioniert ist, und wobei das Signal hohen Pegels vom ODER-Gatter auf den Computer gegeben wird, um dann nach Ablauf der vorbestimmten Zeitperiode die restliche Berechnung des ersten Wertes durchzuführen.

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6. Elektronische Steuervorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,

dadurch gekennzeichnet, daß eine vierte Detektoreinrichtung vorgesehen ist, die eine vollständig geschlossene Position und eine vollständig geöffnete Position eines Drosselventils für die Steuerung der Menge der in den Motor gesaugten Luft feststellt, um ein erstes und ein zweites elektrisches Signal zu erzeugen, die einen minimalen bzw. einen maximalen Wert der Luftmenge anzeigen,

und daß der Computer außerdem derart programmiert ist, daß er unterscheidet, ob das elektrische Binärsignal von der ersten elektronischen Schaltung in einem Mittelbereich zwischen dem minimalen und dem maximalen Wert liegt, und daß er für den ersten und den zweiten Wert nur dann einen konstanten Wert entsprechend dem ersten bzw. dem zweiten elektrischen Signal von der vierten Detektoreinrichtung bestimmt, wenn das elektrische Binärsignal von der ersten elektronischen Schaltung nicht in dem Mittelbereich liegt.
7. Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors mit einer durch die Verbrennung eines Luft-Kraftstoff- Gemisches angetriebenen Hauptwelle, wobei der Motor mit einer Kraft-

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stoffsteuervorrichtung zur Steuerung der Menge des ihm zugemessenen Kraftstoffs und mit einer Zündsteuervorrichtung zur Steuerung der Zeitfolge der dem Motor gelieferten Zündfunken versehen ist,
dadurch gekennzeichnet,

daß elektrische Binärzahlensignale erzeugt werden, die je Arbeitsbedingungen des Motors angeben;

daß erste und zweite Werte entsprechend den jeweiligen Einstellungen der Kraftstoff- und der ZündsLauervorrichtung in Übereinstimmung mit den elektrischen Binärzahlensignalen berechnet werden, wobei die Berechnung in zeitlicher Aufeinanderfolge von einem Digitalcomputer
durchgeführt wird, der so programmiert ist, daß er die ersten und die zweiten Werte entsprechend einer ersten Funktion, die eine gewünschte Beziehung zwischen der Einstellung der Kraftstoffsteuervorrichtung und Arbeitsbedingungen des Motors beschreibt, und einer zweiten Funktion, die eine andere gewünschte Beziehung zwischen der Einstellung der Zündsteuervorrichtung und Arbeitsbedingungen des Motors beschreibt, berechnet;

daß die berechneten ersten und zweiten Werte in der zeitlichen Aufeinanderfolge je in Einstellungen der Kraftstoff-

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bzw. der Zündsteuervorrichtung umgewandelt werden;

daß in Abhängigkeit von der Einstellung der Zündsteuervorrichtung ein elektrisches Steuersignal mit einer vorbestimmten Zeitperiode erzeugt wird;

daß das elektrische Steuersignal an den Digitalcomputer gegeben wird, um den Berechnungsschritt für den ersten Wert selbst dann anzuhalten, wenn der Computer zur Berechnung des ersten Wertes konditioniert ist, wobei die restliche Berechnung des ersten Wertes anschließend nach dem Ablauf der vorbestimmten Zeitperiode durchgeführt wird;

und daß die obige Schrittfolge bei vorbestimmten Drehwinkelintervallen der Hauptwelle wiederholt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, daß im Rahmen der Erzeugung der elektrischen Binärzahlensignale, die Arbeitsbedingungen des Motors angeben,

ein erstes elektrisches Binärzahlensignal erzeugt wird, das die Menge der in den Motor gesaugten Luft angibt?

und ein zweites elektrisches Binärzahlensignal erzeugt wird/ das die Drehzahl der Hauptwelle anzeigt,

und daß die Berechnung in Übereinstimmung mit den ersten und den zweiten binären elektrischen Signalen durchgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet/ daß eine vollständig geöffnete Position und eine vollständig geschlossene Position eines Drosselventils für die Steuerung der Menge der in den Motor gesaugten Luft festgestellt wird, um erste und zweite elektrische Signale zu erzeugen, die minimale und maximale Werte der Luftmenge angeben;

daß vom Computer entschieden wird, ob das die Luftmenge angebende erste binäre elektrische Signal in einem Mittelbereich zwischen dem minimalen und dem maximalen Wert liegt;

und daß für den ersten und für den zweiten Wert nur dann ein konstanter Wert entsprechend dem ersten bzw. dem zweiten elektrischen Signal bestimmt wird, wenn das die

Luftmenge angebende erste binäre elektrische Signal nicht in dem Mittelbereich liegt.

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