DE2823659A1

DE2823659A1 - Elektronische zuendvorrichtung und elektronisches zuendsteuerverfahren fuer einen verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE2823659A1
Application number: DE19782823659
Authority: DE
Inventors: Tadashi Hattori; Tooru Kawase; Mamoru Kobashi; Yoshiki Ueno
Original assignee: Nippon Soken Inc; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Soken Inc
Priority date: 1977-05-30
Filing date: 1978-05-30
Publication date: 1978-12-07
Also published as: US4196705A; JPS6122139B2; JPS53148629A

Description

ELEKTRONISCHE ZUNDSTEÜERVORRICHTUNG UND ELEKTRONISCHES ZÜNDSTEUERVERFAHREN FÜR EINEN VERBRENNUNGSMOTOR

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Zündsteuervorrichtung und ein elektronsiches Zündsteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor, und insbesondere eine Verbesserung einer elektronischen Zündsteuervorrichtung und eines elektronischen Zündsteuerverfahrens, wie sie in der deutschen Patentanmeldung P 28 04 3 09.6 beschrieben sind.

Die Erfinder, der vorliegenden Erfindung haben in dieser älteren Anmeldung vorgeschlagen, daß bei einer solchen elektronischen Zündsteuervorrichtung eine optimale Zeitperiode für die Zündvorverstellung bestimmt werden könnte durch die folgende Gleichung (1), die eine Beziehung zwischen der optimalen Zeitperiode für eine Zündvorverstellung und einer in den Motor gesaugten Luftmenge angibt.

T_B = a.Ga ^ß (1)

Dabei bedeuten: T_n die optimale Zeitperiode für die

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Zündvorverstellung und Ga eine Ansaugluftmenge, und Qi und ß sind je ein Parameter. Man hat jedoch die Erfahrung gemacht, daß die optimale Zeitperiode für die Zündvorverstellung nicht präzise bestimmt werden kann, da die oben angegebene Gleichung (1) nicht-linear ist.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Zündsteuervorrichtung und Zündsteuermethode verfügbar zu machen, bei denen eine lineare Gleichung zur Bestimmung einer optimalen Zeitperiode für eine Zündvorverstellung benutzt v/erden kann, wobei die lineare Gleichung eine Beziehung zwischen der optimalen Zeitperiode für die Zündvorverstellung und einer Ansaugluftmenge in Anbetracht der Drehzahl des Motors darstellen soll.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einer, elektronischen Zündsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einer von mindestens einem Kolben angetriebenen Antriebswelle, einer Zündspule zur Erzeugung einer Zündspannung bei Entregung ihrer Primärwicklung und einer durch die Zündspannung aktivierten Zündkerze für die Zündung des einer Verbrennungskammer des Motors zugemessenen Luft-Kraftstoff-Gemisches zum Antreiben des Kolbens, gekennzeichnet durch einen Bezugssignalgenerator zur Erzeugung eines der oberen

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Totpunktpositon des Kolbens entsprechenden Bezugssignals; einen auf das Bezugssignal ansprechenden ersten Signalgenerator zur Erzeugung eines ersten Binärsignals, das die Drehzahl der Ausgangswelle angibt; einen zweiten Signalgenerator zur Erzeugung eines zweiten Binärsignals, das eine vorbestimmte Zeitperiode angibt, die zur Erzeugung der Zündspannung in der Zündspule erforderlich ist; einen dritten Signalgenerator zur Erzeugung eines dritten Binärsignals, das eine in die Verbrennungskammer gesaugte Luftmenge angibt; eine erste Speichereinrichtung, welche Daten speichert, die einen ersten Parameter mit Bezugnahme auf die Drehzahl der Ausgangswelle angeben, zur Erzeugung eines vierten Binärsignals, das einen Wert des ersten Parameters gemäß dem ersten Binärsignal angibt, wobei der erste Parameter eine Steigung einer linearen Gleichung definiert, die eine Beziehung zwischen einer optimalen Zeitperiode der Zündvorverstellung für die Aktivierung der Zündkerze und einer angesaugten Luftmenge in Anbetracht der Drehzahl der Ausgangswelle darstellt; eine zweite Speichereinrichtung, die Daten speichert, welche einen zweiten Parameter mit Bezugnahme auf die Drehzahl der Ausgangswelle angeben, um ein fünftes Binärsignal zu erzeugen, das einen Wert des zweiten Parameters gemäß dem ersten Binärsignal angibt, wobei der zweite' Parameter einen Ordinatenschnittpunkt der Lineargleichung definiert; eine

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erste Rechenschaltung zur Berechnung der linearen Gleichung gemäß dem dritten, vierten und fünften Binärsignal zur Erzeugung eines sechsten Binärsignals, das die optimale Zeitperiode für eine Zündvorverstellung bezüglich einer angesaugten Luftmenge angibt; eine auf das Bezugssignal ansprechende zweite Rechenschaltung zur Berechnung einer Zeitfolgesteuernng für den Beginn der Erregung der Primärwicklung der Zündspule gemäß dem ersten, zweiten und sechsten Binärsignal im folgenden Zyklus des Bezugssicrnals, wobei die zweite Rechenschaltung ein Zeitfolgesteuersignal erzeugt, das einen aus der Berechnung resultierenden Wert angibt; und eine auf das Zeitfolgesteuersignal ansprechende Einrichtung zur Aufrechterhaltung der Zufuhr elektrischer Energie von einer elektrischen Energiequelle zur Primärwicklung der Zündspule innerhalb der durch das zweite Binärsignal definierten vorbestimmten Zeitperiode.

Für eine praktische Anwendung der vorliegenden Erfindung haben die Erfinder experimentell beobachtet, daß Daten, die eine Beziehung zwischen der optimalen Zeitperiode T_. für die Zündvorverstellung und einer Menge Ga der an-

gesaugten Luft in Anbetracht der Drehzahl N des Motors angeben, durch die folgende lineare Gleichung (2) gegeben sind, wie es durch gerade Linien in Fig. 1A gezeigt ist.

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+ f₂(N) (2)

Dabei bedeuten f₁(N) einen Parameter, der eine Steigung der linearen Gleichung (2) angibt, und f₂(^N) einen Parameter, der einen Ordinatenschnittpunkt der linearen Gleichung (2) darstellt. In diesem Fall bedenke man, daß die optimale Zeitperiode T„ für eine Zündvorverstellung als ein Zeit-Intervall betrachtet werden kann, das ein Kolben benötigt, bis er nach dem Zünden des Motors seine obere Totpunktposition erreicht.

Erfinder Zur Berechnung der linearen Gleichung (2) erhielten die/ ferner erste bzw. zweite Daten, welche die Parameter f₁(N) bzw. f₂(N) bezüglich der Drehzahl N von jeder der geraden Linien in Fig. 1A angeben und in Fig. 1B und 1C gezeigt sind.

Im folgendenwird die in einer Vorrichtung und in einem Verfahren bestehende Erfindung anhand von Ausführungsformen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1A eine grafische Darstellung, die eine

Zeitperiode Τ_π für eine Zündvorverstellung im Hinblick auf eine Menge Ga der in einen Verbrennungsmotor gesaugten Luft in Anbetracht der Drehzahl N des Motors angibt;

Fig. 1B grafische Darstellungen, welche die und 1C

Parameter f (N) bzw. f₂(N) bezüglich der

Drehzahl N darstellen;

Fig. 2 eine schematische Blockdarstellung eines

elektronischen Steuersystems für den Motor, einschließlich einer erfindungsgemäßen elektronischen Zündsteuervorrichtung ;

Fig. 3 eine Schaltbild einer Ausführungsform der

in Fig. 2 in Blockform dargestellten Zündsteuervorrichtung ;

Fig. 4 Signalformen, die man an verschiedenen

Punkten der Steuervorrichtung nach Fig. 3 erhält;

Fig. 5 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungs

form der in Fig. 2 in Blockform dargestellten Zündsteuervorrichtung; und

Fig. 6 Signalformen, die man an verschiedenen

Punkten der Steuervorrichtung nach Fig. 5 erhält.

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Es werden nun die Zeichnungen betrachtet, insbesondere Fig. 2. Diese zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines elektronischen Steuersystems für einen Verbrennungsmotor E mit einer elektronischen Zündsteuervorrichtung 8 gemäß vorliegender Erfindung.

Beim Motor E handelt es sich um einen herkömmlichen Vierzylinder-Viertakt-Motor mit einem hin- und herbewegbaren Kolben P innerhalb eines jeden Zylinders C. Der Kolben P ist über eine Pleuelstange P₁ mit einer (nicht dargestellten) Kurbelwelle verbunden und dreht diese bei seiner Hin- und Herbewegung. Der Motor E umfaßt außerdem vier Kraftstoffeinspritzventile 5a, die an einem Saugrohr 1b befestigt sind, und vier auf einen Zylinderkopf montierte Zündkerzen 5b. Jedes Einspritzventil 5a wird durch Erhalt eines elektrischen Signals von einer Kraftstoffeinspritzsteuerschaltung 4 aktiviert, um von einem Kraftstoffvorrat 6 Kraftstoff in den Zylinder C zu liefern. Jede Zündkerze 5b wird durch eine Zündspannung von einem Verteiler 3 aktiviert, um das Luft-Kraftstoff-Gemisch innerhalb des Zylinders C zu zünden. Der Verteiler 3 ist vorgesehen, um die Zündspannung von einer Zündspule 9 in geeigneten Abständen auf die einzelnen Zündkerzen 5b zu verteilen.

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Das elektronische Steuersystem umfaßt einen Luftdurchsatzmesser 2, der innerhalb einer Einlaßleitung 1a vorgesehen ist und einen innerhalb des Verteilers 3 vorgesehenen Bezugssignalgenerator 30 (Fig. 3). Der Luftdurchsatzmesser 2 ermittelt die Ansaugluftmenge, die durch die Einlaßleitung 1a und ein Drosselventil 7 von einem Luftfilter 1 in den Motor E gesaugt wird, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, das die Menge der Ansaugluft angibt. Der Bezugssxgnalgenerator 30 erzeugt pro Umdrehung einer von der Kurbelwelle getriebenen Nockenwelle vier Bezugssignale a (Fig. 4). Die Nockenwelle dreht sich einmal pro zwei Umdrehungen der Kurbelwelle. Die Kraftstoffeinspritzsteuerschaltung 4 erhält elektrische Signale vom Luftdurchsatzmesser 2, dem Bezugssxgnalgenerator 3 und anderen (nicht gezeigten) Fühlern, um die Menge des vom Einspritzventil 5a eingespritzten Kraftstoffs auf einen optimalen Wert zu steuern. Die Zündsteuervorrichtung 8 erhält die elektrischen Signale vom Luftdurchsatzmesser 2 und vom Bezugsignalgenerator 30, um ein optimales Zündzeitpunktsignal zu erzeugen, das einem Zünder 9a zugeführt wird, um die Zündspannung in der Zündspule 9 zu erzeugen.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform einer Zündsteuervorrichtung 8, die einen Periodensignalgenerator 100 aufweist, der

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über einen Wellenformer 40 ein Bezugssignal a vom Bezugssignalgenerator 30 erhält. Der Bezugssignalgenerator

30 umfaßt eine mit der Nockenwelle gekuppelte Scheibe 31 und ein Paar optischer Elemente 3 2, die in optischer Kopplung mit der Scheibe 31 stehen. Die Scheibe 31 ist mit vier Schlitzen 31a versehen, die je an einer Bezugsposition entsprechend einer oberen Totpunktstellung des jeweiligen Kolbens P angeordnet sind. Wenn sich die Scheibe

31 dreht, stellen die optischen Elemente 32 die Position eines jeden Schlitzes 31a fest, um bei einer halben Kurbelwellendrehung ein Bezugssignal a zu erzeugen (Fig. 4).

Der Wellenformer 40 erhält das Bezugssignal a und erzeugt einen neugeformten Rechteckimpuls b, wie er in Fig. 4 gezeigt ist. Der Rechteckimpuls B besitzt eine Impulsbreite T" , die ohne Rücksicht auf die Motordrehung vorbestimmt ist und an ihrer Vorderflanke mit dem Bezugssignal a phasensynchronisiert ist.

Der Periodensignalgenerator 100 zählt Taktimpulse c (Fig. 4) von einer Taktschaltung 10 aufgrund des Rechteckimpulses b und erzeugt ein elektrisches Binärsignal, das eine Dauer Ti anzeigt, die der Differenz zwischen einer Zykluszeit des Rechteckimpulses b und der Impulsbreite Έ" entspricht. Der Periodensignalgenerator 100 besitzt einen Inverter 101

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zum Invertieren eines jeden Rechteckirapulses b vom Wellenformer 40 und einen Dekadenzähler 105 (beispielsweise des von der RCA Corporation in den USA hergestellten Typs CD 4017). Wenn der Zähler 105 auf den Empfang eines vom Inverter 101 invertierten Ausgangsimpulses hin zurückgesetzt wird, zählt er Taktimpulse c von der Taktschaltung 10 und erzeugt erste und zweite Auffang-(latch-)Signale e und f und ein Rücksetzsignal g (Fig. 4) an seinen mit Ziffern 1, 3 und 5 gekennzeichneten Ausgangsanschlüssen. Das heißt, das erste und das zweite Auffangsignal· e bzw. f und das Rücksetzsignal g werden vom Zähler 105 bei einer halben Kurbelwellendrehung der Reihe nach erzeugt.

Der Periodensignalgenerator 100 umfaßt einen Binärzähler 103 zum Zählen einer Reihe von Ausgangsimpulsen d„ (Fig. 4) von einem NAND-Gatter 102. Das NAND-Gatter 102 erhält den Ausgangsimpuls vovn Inverter 101 und einen Taktimpuis c von der Taktschaltung 10, um einen Rechteckimpuls d.. mit der Impulsbreite Ί' abzugeben sowie eine Folge der Ausgangsimpulse d- entsprechend einer Differenz zwischen einer Zykluszeit des Bezugssignals a und der Impulsbreite T~ (Fig. 4). Wenn der Zähler 103 auf den Empfang des Rücksetzsignals g vom Zähler 105 hin zurückgesetzt ist, zählt er eine Folge Ausgangsimpulse d„ nach einem Zeitablauf entsprechend der

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Impulsbreite I _Q des Rechteckimpulses cL , um ein elektrisches Binärsignal zu erzeugen, das die Dauer T. nach Vollendung dieses Zählens anzeigt. Das heißt, der Zähler 103 erzeugt das Binärsignal bei einer halben Kurbelwellenumdrehung. Das bedeutet, daß das die Dauer T. angebende Binärsignal ebenfalls vom Zähler 103 erzeugt wird, als ein Binärsignal, das einen Kehrwert der Drehzahl des Motors E anzeigt, da die Dauer T. umgekehrt proportional zur Drehzahl ist. Zwischen-Speicher- oder Auffang-(latch) Schaltungen 104a und 104b sind vorgesehen zum Auffangen eines Binärsignals, das zuvor vom Zähler 103 aufgrund eines Rücksetzsignals g vor dem ersten Auffangsignal e erzeugt worden ist, je an der Vorderflanke des ersten und des zweiten Auffangsignals e und f vom Zähler 105. Das aufgefangene Binärsignal in der Auffangschaltung 104a wird bei der Hinterflanke des ersten Auffangsignals e zu einer Rechenschaltung 20 übertragen, während das aufgefangene Binärsignal in der anderen Auffangschaltung 104 bei der Hinterflanke des zweiten Auffangsignals f zu einem Subtrahierer 200 übertragen wird.

Wenn man annimmt, daß beim Betrieb des Periodensignalgenerators 100 ein invertierter Ausgangsimpuls am Ausgang des Inverters 101 erscheint, wird dieser auf das NAND-Gatter 102 und den Zähler 105 gegeben. Wenn das NAND-Gatter

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102 Taktimpulse c von der Taktschaltung 10 zusammen mit dem Ausgangsimpuls vom Inverter 101 empfängt, werden ein Rechteck impuls d.. und eine Folge von Ausgangsimpulsen d„ der Reihe nach vom NAND-Gatter 102 erzeugt und auf den Zähler 103 gegeben. Gleichzeitig wird der Zähler 105 durch den Ausgangsimpuls vom Inverter 101 zurückgesetzt, um Taktimpulse c von der Taktschaltung 10 zu zählen und der Reihe nach erste und zweite Auffangsignale e und f und ein Rücksetzsignal g zu erzeugen. Das erste und das zweite Auffangsignal e bzw. f und das Rücksetzsignal g werden auf die Auffangschaltungen 104a bzw. 104b bzw. den Zähler 103 gegeben. Dann wird ein Binärsignal, das zuvor vom Zähler 103 aufgrund eines Rücksetzsignals g vor dem ersten Auffangsignal e erzeugt worden ist, von der Auffangschaltung 104a aufgefangen und aufgrund des ersten Auffangsignals e an die Rechenschaltung 20 übertragen und zudem von der Auffangschaltung 104 aufgefangen und aufgrund des zweiten Auffangsignals f an den Subtrahierer 200 übertragen. Danach wird der Zähler 103 durch das dem zweiten Auffangsignal f folgende Rücksetzsignal g zurückgesetzt, um die Ausgangsimpulse d„ nach einer Zeitdauer zu zählen, die der Impulsbreite f_Q entspricht, um bei Vollendung seiner Zählung ein weiteres Binärsignal zu erzeugen.

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Die Rechenschaltung 20 berechnet eine optimale Zeitperiode t. für die Zündvorverstellung entsprechend dem Binärsignal von der Auffangschaltung 104a und dem elektrischen Signal vom Luftdurchsatzmesser 2. Die Rechenschaltung 20 umfaßt einen Analog/Digital-Wandler 21, der das elektrische Signal vom Luftdurchsatzmesser 2 erhält, und Nur-Lese- oder Festwertspeicher ROM 23 oder ROM 24, die das Binärsignal von der Auffangschaltung 104a erhalten. Das elektrische Signal vom Luftdurchsatzmesser 2 wird durch den Wandler 21 in ein binäres elektrisches Signal umgewandelt, das die Menge Ga der Ansaugluft angibt. Im ROM 23 sind zuvor Daten gespeichert worden, die den ersten Parameter f₁(N) in Abhängigkeit von der Drehzahl N angeben, wie es in Fig. 1B gezeigt ist. Dagegen sind im ROM 24 zuvor Daten gespeichert worden, die den zweiten Parameter f^(N) in Abhängigkeit von der Drehzahl N angeben, wie es Fig. 1C zeigt. Unter Verwendung der gespeicherten Daten werden aus den ROM's 23 und 24 momentane Werte von f.. (N) bzw. f~(N) ausgelesen, die in Bezug zu einer momentanen Drehzahl stehen, die durch das Binärsignal von der Halteschaltung 104a definiert ist. Ein Multiplizierer 25 erhält das den Wert von f (N) angebende Binärsignal vom ROM 23 und das die momentane Menge Ga der Ansaugluft angebende Binärsignal vom Wandler 21. Eine momentane Ansaugluftmenge Ga wird im Multiplizierer 25 mit dem Wert von f₁(N) multipliziert und der sich ergebende

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multiplizierte Wert f.. (N)Ga wird einem Subtrahierer 26 als Binärsignal zugeführt. Mit Hilfe des Subtrahierers wird der multiplizierte Wert f (N) Ga vom momentanen oder gegenwärtigen Wert von f„(N), der durch das vom ROM 24 abgegebene Binärsignal definiert ist, subtrahiert. Eine Auffangschaltung 22 fängt bei der Vorderflanke des zweiten Auffangsignals f den resultierenden subtrahierten Wert i-f₁(N)Ga + f„(N)| vom Subtrahierer 26 als ein Binärsignal auf, das die optimale Zeitperiode t. angibt. Das in der Auffangschaltung 22 aufgefangene Binärsignal wird bei der Hinterflanke des zweiten Auffangsignals f an den Subtrahierer 200 übertragen.

Im Subtrahierer 200 werden die durch das Binärsignal von der Auffangschaltung 22 definierte optimale Zeitperiode t. und eine durch ein Binärsignal von einem Dauersignal-Generator 201 definierte vorbestimmte Dauer T, von der durch das Binärsignal der Auffangschaltung 104 definierten Dauer T. subtrahiert. Der Dauersignal-Generator 201 erzeugt das Binärsignal, das die vorbestimmte Dauer T_d entsprechend einer vorbestimmten Zeitperiode für die Erregung der Primärwicklung der Zündspule 9 angibt. Ein aus der Subtraktion resultierender Wert (T. -t* - t.) im Subtrahierer 200 wird als ein Binärsignal auf einen Zeitfolgesteuersignalgenerator 300 gegeben.

Der Zeitfolgesteuersignalgenerator 300 erzeugt aufgrund des Rechteckimpulses b vorn Wellenformer- 40 ein Zeitfolgesteuersignal h (Fig. 4) zur Bestimmung des Beginns der Erregung der Zündspulenprimärwicklung in Anbetracht des Binärsignals vom Subtrahierer 200, Der Generator 300 umfaßt einen Komparator 301, der an seinen Anschlüssen A und B das Binärsignal vom Subtrahierer 200 und ein einen Zählwert von einem Binärzähler 302 angebendes Binärsignal erhält. Der Zähler 302 wird beim Empfang des Rechteckimpulses b vom Wellenformer 40 zurückgesetzt, um eine Folge von Ausgangsimpulsen zu zählen, die von einem ODER-Gatter 303 stammen, wie unten beschrieben ist. Wenn der durch das Binärsignal vom Zähler 302 definierte Zählwert kleiner ist als der durch das Binärsignal vom Subtrahierer 200 definierte Wert, der von der Subtraktion herstammt, erzeugt der Generator 301 an seinen Anschlüssen A=B und A<B je ein Signal niedrigen Pegels (im folgenden L-Signal genannt). Wenn der Zählwert gleich dem aus der Subtraktion resultierenden Wert wird, erscheint das Zeitfolgesteuersignal h am Anschluß A=B des !Comparators 301. Danach wird der Zählwert größer als der aus der Subtraktion resultierende Wert, so daß der Komparator 301 an seinem Anschluß A<B ein Signal hohen Pegels (im folgenden Η-Signal genannt) erzeugt. Das ODER-Gatter 303 erhält an seinen Eingangsanschlüssen Taktimpulse c von der

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Takt schaltung 10 und das am Anschluß A-iB des !Comparators 301 erscheinende L-Signal und erzeugt an seinem Ausgangsanschluß eine Folge von Ausgangsimpulsen. Wenn das ODER-Gatter 303 an einem seiner Eingangsanschlüsse das am Anschluß A<B des Komparators 301 erscheinende Η-Signal erhält, erzeugt es ein Η-Signal zum Beenden der Zählfunktion des Zählers 302.

Die Zündsteuervorrichtung 8 umfaßt ferner einen Setzsignalgenerator 400, der die Primärwicklung der Zündspule 9 aufgrund des Zeitfolgesteuersignals h während der vorbestimmten Dauer f., die durch das Binärsignal· vom Dauersignai-Generator 201 definiert ist, in einen erregten Zustand versetzt. Der Setzsignalgenerator 400 umfaßt einen Inverter 403, der von einem Flipflop 401 getrieben wird, das sich aus NOR-Gattern 401a und 401b zusammensetzt, und einen Komparator 405, der an seinen Anschlüssen A und B ein Binärsignal von einem Zähler 404 und das Binärsignal vom Dauersignal-Generator 201 erhält. Wenn der Zähler 404 aufgrund des Smpfangs eines L-Signals J₁ (Fig. 4),das vom Inverter 403 stammt, wie unten beschrieben , zurückgesetzt wird, zählt er Taktimpulse c von der Taktschaltung 10, um das Binärsignal zu erzeugen, das einen Wert angibt, der aus dem Zählvorgang resultiert. Wenn der durch das Binärsignal vom Zähler 404 definierte Zählwert gleich der durch das Binärsignal vom Dauersignal-Generator 201- definierten vorbestimmten Dauer X-, ist, erzeugt der Komparator

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an seinem Anschluß A=B ein in Fig. 4 gezeigtes Ausgangssignal i.

Das Flipflop 401 erhält an seinem Eingangsanschluß R das Zeitfolgesteuersignal h vom Komparator 301, um an seinem Ausgangsanschluß Q ein Η-Signal zu erzeugen. Wenn das Flipflop 401 an seinem Eingangsanschluß S das Ausgangssignal i vom Komparator 405 erhält, erzeugt es an seinem Ausgangsanschluß Q ein L-Signal. Wenn der Inverter 403 das Η-Signal vom Flipflop 401 erhält, erzeugt er das χ,-Signal J₁, und wenn er das L-Signal vom Flipflop 401 erhält, erzeugt er ein Η-Signal j„. Der Zünder 9a erhält das L-Signal J₁ vom Inverter 403 und erregt daraufhin die Primärwicklung der Zündspule 9. Vienn der Zünder 9a das Η-Signal j„ vom Inverter 403 als ein Zündzeitpunktsignal erhält, entregt er die Primärwicklung der Zündspule 9. Das bedeutet, daß die Zündspule 9 die Zündspannung an einer Vorderflanke des Η-Signals J₂ erzeugt. Zudem beendet der Zähler 404 seine Zählfunktion, wenn er das Η-Signal j„ vom Inverter 403 erhält.

Nimmt man an, daß während der Drehung des Motors E einer der Kolben seine obere Totpunktstellung erreicht, erzeugt der Bezugssignalgenerator 30 ein Bezugssignal a (Fig. 4), das dem Wellenformer 40 zugeführt wird. Das Bezugssignal a

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wird vom Wellenformer 40 in neue Form gebracht und dann als Rechteckimpuls b (Fig. 4) auf den Periodensignalgenerator 100 und den Zeitfolgesteuersignalgenerator 300 gegeben. Der im Periodensignalgenerator 100 empfangene Rechteckimpuls b wird im Inverter 101 in einen Ausgangsimpuls invertiert, der dem NAND-Gatter 102 und dem Zähler 105 zugeführt wird. Wenn das NAND-Gatter 102 Taktimpulse c von der Taktschaltung 10 zusammen mit dem Ausgangsimpuls vom Inverter 101 erhält, erzeugt es einen Rechteckimpuls d₁ und eine Folge von Ausgangsimpulsen d₂ (Fig. 4), die dem Zähler 103 zugeführt werden. Gleichzeitig wird der Zähler 105 durch den Ausgangsimpuls vom Inverter 101 zurückgesetzt und zählt Taktimpulse c von der Taktschaltung 10, um der Reihe nach erste und zweite Auf fang.signale e und f und ein Rücksetzsignal g (Fig. 4) zu erzeugen. Das erste Auffangsignal e wird an die Auffangschaltung 104a gegeben, das zweite Auffancfsignal f wird der Auffangschaltung 104b und der Rechenschaltung 20 zugeführt, und das Rücksetzsignal g wird dem Zähler 103 geliefert. Dann wird ein Binärsignal, das zuvor aufgrund eines Rücksetzsignals g vor dem ersten Auffangsignal e vom Zähler 103 erzeugt worden ist, aufgrund des ersten Auffangsignals e von der Auffangschaltung 104a aufgefangen und zu den ROM's 23 und 24 der Rechenschaltung übertragen.

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Wenn momentane Wert von f., (N) und f^fN) in Abhängigkeit von einer gegenwärtigen Drehzahl N, die durch das
Binärsignal von der Auffangschaltung 104a definiert ist, aus den ROM's 23 und 24 ausgelesen werden, werden sie als ein Binärsignal auf den Multiplizierer 25 bzw. den Subtrahierer 26 gegeben. Unterdessen wird ein elektrisches Signal vom Luftdurchsatzmesser 2 vom Analog/Digital-Wandler 21 umgewandelt und dem Multiplizierer- 25 als ein Binärsignal, das die Menge Ga der Ansaugluft angibt, zugeführt. Dann wird der Momentanwert Ga der Ansaugluft im Multiplizierer 25 mit dem augenblicklichen Wert von f₁(N) multipliziert, und der resultierende multiplizierte Wert Gaf₁(N) wird dem Subtrahierer 26 als Binärsignal zugeführt. Wenn der Subtrahierer 26 die Binärsignale vom Multiplizierer 25 und ROM 24 erhält, wie zuvor beschrieben, wird der resultierende multiplizierte Wert Gaf.(N) im Subtrahierer 26 vom gegenwärtigen Wert von f„(N) subtrahiert und der aus der Subtraktion resultierende Wert f-f.(N)Ga + f„ (N)] wird von der Auffangschaltung 22 aufgefangen und aufgrund des zweiten Auffangsignals f vom Zähler 105 von der Auffangschaltung 22 als ein Binärsignal, das eine optimale Zeitperiode t. angibt, zum Subtrahierer 200 übertragen. Gleichzeitig wird das genannte Binärsignal, das zuvor vom Zähler 103 aufgrund des Rücksetzsignals g vor dem ersten Auffangsignal e erzeugt worden ist, von der Auffangschaltung 104b aufgefangen und aufgrund des zweiten Auffangsignals f zum Subtrahierer 200 übertragen. Dann wird der Zähler 103 durch das auf das

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zweite Auffangsignal f folgende Rücksetzsignal g zurückgesetzt und zählt eine Folge der Ausgangsimpulse d„ vom NAND-Gatter 102 nach Ablauf einer Zeit, die durch die Impulsbreite 1" definiert ist, um ein weiteres Binärsignal zu erzeugen.

Wenn der Subtrahierer 200 ein Binärsignal vom Dauersignal-Generator 201 zusammen mit den Binärsignalen von den Auffangschaltungen 22 und 104b erhält, v/erden die optimale Zeitperiode t. und die vorbestimmte Dauer T,, die durch die Binärsignale von der Auffangschaltung 22 bzw. dem Dauersignal-Generator 201 definiert sind, im Subtrahierer 200 von der durch das Binärsignal der Auffangschaltung 104b definierten Dauer T. subtrahiert. Der aus der Subtraktion resultierende Wert (T. -T - t.) vom Subtrahierer 200 wird dann als Binärsignal auf den Komparator 301 des Zeitfolgesteuersignalgenerators 300 gegeben.

Wenn dar Zähler 302 im Zeitfolgesteuersignalgenerator 300 auf den Empfang der Rechteckimpulse b vom Wellenformer 40 hin zurückgesetzt ist, zählt er eine Folge von Ausgangsimpulsen vom ODER-Gatter 303. Ein resultierender Zählwert vom Zähler 302 wird als Binärsignal auf den Komparator 301 gegeben. Wenn der durch das Binärsignal vom Zähler 302 definierte resultierende Zählwert gleich dem durch das Binär-

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signal vom Subtrahierer 200 definierten Wert ist, der aus der Subtraktion resultiert, erzeugt der Komparator 301 an seinem Anschluß A=B ein Η-Signal h, das dem Setzsignalgenerator 400 zugeführt wird. Das bedeutet, daß das Η-Signal h vom Zeitfolgesteuersignalgenerator 300 dem Setzsignalgenerator 400 als ein Zeitfolgesteuersignal zugeführt wird, das den Beginn der Erregung der Zündspulenprimärwicklung nach einem Zeitablauf entsprechend dem aus der Subtraktion resultierenden Wert des Binärsignals vom Subtrahierer 200 entspricht. Wenn der resultierende Zählwert größer als der aus der Subtraktion resultierende Wert wird, erzeugt der Komparator 301 an seinem Anschluß A-'-B ein Η-Signal, das dem Eingangsanschluß des ODER-Gatters 303 zugeführt wird. Dann erzeugt das ODER-Gatüer 303 ein H-Signal, das dem Zähler 302 zugeführt wird, um dessen Zählfunktion anzuhalten.

Wenn das Flipflop 401 im Setzsignalgenerator 400 an seinem Eingangsanschluß R das Zeitfolaesteuersignal h vom Komparator 301 erhält, erzeugt es an seinem Ausgangsanschluß Q ein Η-Signal, das vom Inverter 403 invertiert und als L-Signal J₁ auf den Zünder 9a und den Zähler 404 gegeben wird. Dann wird die Primärwicklung der Zündspule 9 durch den Zünder 9a aufgrund des L-Signals J₁ erregt, während der Zähler 404

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beim Empfang des L-Signals J₁ aus seinem Rücksetzzustand freigegeben wird, um Taktimpulse c von der Taktschaltung 10 zu zählen. Anschließend wird ein Binärsignal, das einen resultierenden Zählwert vom Zähler 404 angibt, zusammen mit einem die Dauer T, angebenden Binärsignal vom Dauersignal-Generator 201 auf den Komparator 405 gegeben. Wenn der resultierende Zählwert gleich der Dauer ^ , wird, erzeugt der Komparator 405 an seinem Anschluß A=B einen Ausgangsimpuls i (Fig. 4), der dem Eingangsanschluß S des Flipflop 401 zugeführt wird. Dann wird das L-Signal j , das am Ausgangsanschluß Q des Flipflop 401 erscheint, vom Inverter 403 in ein Η-Signal j„ invertiert. Wenn der Zünder 9a das Η-Signal j„ vom Inverter 403 als ein Zündzeitpunktsteuersignal erhält, entregt er die Primärwicklung der Zündspule 9, um eine Zündspannung in der Sekundärwicklung der Zündspule 9 zu erzeugen.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Zündsteuervorrichtung 8, die nachfolgend im einzelnen beschrieben ist. Die Zündsteuervorrichtung 8A besitzt einen Wellenformer 600, der von einem Bezugssignalgenerator 3OA erste und zweite Bezugssignale k.. und k„ (Fig. 6) erhält. Der Bezugssignalgenerator 3OA ist anstelle des zuvor beschriebenen Bezugssignalgenerators 30 innerhalb des Ver-

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teilers 3 vorgesehen. Der Generator 3OA umfaßt die Scheibe 31 und die optischen Elemente 32 des Generators 30 und außerdem weitere optische Elemente 33. Die optischen Elemente 3 2 sind derart angeordnet, daß sie sich in optischer Kopplung mit der Scheibe 31 befinden, wie zuvor beschrieben, um jeden Schlitz 31a der Scheibe 31 bei einer der oberen Totpunktposition eines jeden Kolbens P entsprechenden Position zu ermitteln. Dagegen sind die optischen Elemente 33 in optischer Kopplung mit der Scheibe 31 an solcher Stelle angeordnet, daß sie jeden Schlitz 31A der Scheibe 31 an einer Bezugsposition feststellen, die einer unteren Totpunktposition des Kolbens P entspricht. Wenn sich die Scheibe 31 dreht, erzeugen die optischen Elemente 3 2 das erste Bezugssignal k₁ pro halber Kurbelwellendrehung, und zwar an derjenigen Stelle, die der oberen Totpunktposition des Kolbens P entspricht, während die optischen Elemente das zweite Bezugssignal k_ pro halber Kurbelwellenumdrehung an derjenigen Stelle erzeugen, welche der unteren Totpunktposition des Kolbens P entspricht. Der Wellenformer 600 formt die ersten und zweiten Bezugssignale k. und k„ in erste und zweite Ausgangsimpulse um.

Die Zündsteuervorrichtung 8A umfaßt ferner einen Periodensignalgenerator 100A und einen ersten Verzögerungssignal-

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generator 700, der den ersten Ausgangsimpuls vom Wellenformer 600 erhält. Der Periodensignalgenerator 100A besitzt den gleichen Aufbau wie der zuvor erwähnte Periodensignalgenerator 100 ohne die Auffangschaltung 104b. Der Periodensignalgenerator 100A überträgt das Binärsignal von der Rechenschaltung 20 auf einen zweiten Verzögerungssignalgenerator 800, und zwar aufgrund des hiervon kommenden zweiten Auffangsignals f. Der erste Signalgenerator 700 umfaßt einen Komparator 702, der an seinen Anschlüssen A und B ein Binärsignal von einem Zähler 701 und das Binärsignal vom oben genannten Dauersignal-Generator 201 empfängt. Der Zähler 701 wird beim Empfang des ersten Ausgangsimpulses vom Wellenformer 600 zurückgesetzt, um Taktimpulse c von der Taktschaltung 10 zu zählen.

Der Komparator 702 vergleicht einen durch das Binärsignal vom Zähler 701 definierten Zählwert mit der durch das Binärsignal vom Generator 201 definierten vorbestimmten Dauer V,. Wenn der Zählwert kleiner als die vorbestimmte Dauer "t, ist, erzeugt der Komparator 702 ein L-Signal an seinem Anschluß A7'B. Das heißt, der Zähler 732 erzeugt das L-Signal bis zu einem Zeitablauf entsprechend der vorbestimmten Dauer T- nach Empfang des ersten Ausgangsimpulses vom Wellenformer 600. Wenn der Zählwert größer wird als die vorbestimmte

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Dauer L .,, erzeugt der Komparator 702 ein Η-Signal an seinem Anschluß Avb. Das heißt, der Komparator 702 erzeugt das Η-Signal mit einer ersten vorbestimmten Zeitverzögerung entsprechend der vorbestimmten Dauer T, . Das L- und das Η-Signal vom Zähler 702 werden je von einem Inverter 703 invertiert und auf einen zweiten Verzögerungssignalgenerator 800 als H-Signal £* und L-Signal C (Fig. 6) gegeben. Das bedeutet, daß das H-Signal -" vom Inverter als Rücksetzsignal auf den zweiten Verzögerungssignalgenerator 800 gegeben wird und daß das L-Signal -.·'„ vom Inverter 703 mit der ersten vorbestimmten Zeitverzögerung nach Erzeugung des ersten Bezugssignals k.. auf den zweiten Verzögerungssignalgenerator 800 gelangt.

Der zweite Verzögerungssignalgenerator 800 umfaßt einen Komparator 802, der an seinen Anschlüssen A und B ein Binärsignal von einem Zähler 801 und das Binärsignal von der Rechenschaltung 20 erhält. Wenn der Zähler 801 auf den Empfang des Η-Signals -ζ, vom Inverter 703 zurückgesetzt ist, beginnt er bei der Rückflanke det· H-Signals £' Taktimpulse c von der Taktschaltung 10 zu zählen. Das heißt, der Zähler 801 beginnt mit der ersten vorbestimmten Zeitverzögerung nach Erzeugung des ersten Bezugssignals k. mit dem Zählen von Taktimpulsen c. Der Komparator 802 vergleicht den durch das Binärsignal vom Zähler 801 definierten Zählwert

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mit der durch das Binärsignal von der Rechenschaltung 20 definierten optimalen Zeitperiode t.. Wenn der Zählwert gleich der optimalen Zeitperiode t. wird, erzeugt der Komparator 802 an seinem Anschluß A=B einen Ausgangsimpuls m (Fig. 6). Das bedeutet, daß der Komparator 802 den Ausgangsimpuls m mit der zweiten vorbestimmten Zeitverzögerung entsprechend der optimalen Zeitperiode t. nach Erzeugung des L-Signals / _? vom Inverter 703 erzeugt.

In der Zündsteuervorrichtung 8A weist ein Zeitfolgesteuersignalgenerator 900 einen durch ein Flipflop 902 getriebenen Vorwärts-Rückwärts-Zähler 901 auf. Das Flipflop 902 erhält an seinem Anschluß R den Ausgangsimpuls m vom Generator 802, um an seinem Anschluß Q einen Rücksetzimpuls zu erzeugen, und erhält danach an seinem Anschluß S den zweiten Ausgangsimpuls vom Wellenformer 600, um an seinem Anschluß Q einen weiteren RücksetzimpuJ.s zu erzeugen. Wenn der Zähler 901 auf den Empfang des Rücksetzimpulses vom Flipflop 902 hin zurückgesetzt ist, zählt er Taktimpulse c von der Taktschaltung 10 vorwärts. Das bedeutet, daß der Zähler 901 mit dem Vorwärtszählen von Taktimpulsen c mit der zweiten vorbestimmten Zeitverzögerung nach Erzeugung des L-Signals /"_ vom ersten Verzögerungssignalgenerator beginnt. Danach wird der Zähler 901 beim Empfang des weiteren Rücksetzimpulses vom Flipflop 902 zurückgesetzt und zählt

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vom Zählwert rückwärts bis null, um einen Ausgangsimpuls an seinem Anschluß CO zu erzeugen. Das· bedeutet, daß der Zähler 901 den Ausgangsimpuls mit einer Zeitverzögerung entsprechend einer Differenz zwischen einer Zykluszeit des ersten Bezugssignals k₁ und einer Dauer von 2 (C, + t.) nach Erzeugung des L-Signals ,~ erzeugt. Der Ausgangsimpuls vom Zähler 901 wird von einem Inverter 906 invertiert und dann als ein Zeitfolgesteuersignal η (Fig. 6) auf den Setzsignalgenerator 400 gegeben. Zudem erhält ein Flipflop 903 an seinem Anschluß R den Ausgangsimpuls m vom Komparator 802, um einen Ausgangsimpuls zu erzeugen, der die Zählfunktion des Zählers 901 zuläßt. Das FÜpflop 903 erhält außerdem an seinem Anschluß S das Zeitfolgesteuersignal η vom Inverter 906, um einen weiterer. Ausgangsimpuls zu erzeugen, der die Zählfunktion des Zählers 901 beendet.

Man sieht also, daß im Zeitfolgesteuersignalgenerator 900 das Zählen von Taktimpulsen c mit einer Gesamtverzögerung aus erster und zweiter vorbestimmter Zeitverzögerung nach Erzeugung des ersten Bezugssignals k₁ begonnen wird und daß die Erzeugung des Zeitfolgesteuersignals η mit einer dritten vorbestimmten Zeitverzögerung entsprechend einer Differenz zwischen einer Zykluszeit

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des ersten Bezugssignals Ic₁ und einer Dauer von (T-, +T.) nach der Erzeugung des ersten Bezugssignals k.. durchgeführt wird.

Der Setzsignalgenerator 400 erhält das Zeitfolgesteuersignal η vom Generator 900, um das L-Signal j. (Fig. 6) zu erzeugen. Danach erzeugt der Setzsignalgenerator 400 das Η-Signal j „ mit der ersten vorbestimmten Zeitverzögerung nach Erzeugung des L-Signals j.. Der Zünder 9a erhält das L-Signal J₁ vom Setzsignalgenerator 400, um die Primärwicklung der Zündspule 9 zu erregen. Der Zünder 9a erhält außerdem das Η-Signal j~ vom Setzsignalgenerator 400 als ein Zündzeitpunktsteuersignal, um die Primärwicklung zu entregen.

Nimmt man an, daß einer der Kolben P während der Drehung des Motors E seine obere Totpunktposition erreicht, erzeugt der Bezugssignalgenerator 3OA ein erstes Bezugssignal k₁, das dem Wellenformer 600 zugeführt wird. Das erste Bezugssignal k.. wird vom Wellenformer 600 neu geformt und dann als ein erster Ausgangsimpuls auf den Periodensignalgenerator 100A und den ersten Verzögerungssignalgenerator 700 gegeben. Dann wird ein eine Dauer T. angebendes Binärsignal aufgrund des ersten Ausgangsimpulses vom Wellenformer 600 im Periodensignalgenerator 100A er-

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zeugt und aufgrund eines ersten Auffangsignals e auf die Rechenschaltung 20 gegeben. Danach wird ein eine optimale Zeitperiode t. angebendes Binärsignal in der Rechenschaltung 20 gemäß dem Binärsignal vom Generator 100A und einem elektrischen Signal vom Luftdurchsatzmesser 2 erzeugt und aufgrund eines zweiten Auffangsignals f vom Generator 100A auf den zweiten Verzögerungssignalgenerator 800 gegeben.

Wenn unterdessen der Zähler 701 im ersten Verzögerungssignalgenerator 700 den ersten Ausgangsimpuls vom Wellenformer 600 erhält, wie zuvor beschrieben, \*.ird er durch den ersten Ausgangsimpuls zurückgesetzt, um Taktimpulse c von der Taktschaltung 10 zu zählen. Dann wird ein einen Zählwert vom Zähler 701 angebendes Binärsignal zusammen mit einem die Dauer f, vom Dauersignal-Generator 201 angebenden Binärsignal auf den Komparator 702 gegeben. Ist der Zählwert kleiner als die Dauer ΐ", erzeugt der Komparator 702 ein L-Signal, das vom Inverter 703 invertiert und als Η-Signal C auf den Zähler 801 gegeben wird, um diesen zurückzusetzen. Wenn der Zählwert größer als die Dauer T, wird, erzeugt der Komparator 702 ein Η-Signal, das vom Inverter 703 invertiert und auf den Zähler 801 als ein L-Signal £_ gegeben wird.

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Dann wird der Zähler 801 aufgrund des L-Signals c„ aus seinem Rücksetzzustand freigegeben und beginnt Taktimpulse c von der Taktschaltung 10 zu zählen. Mit anderen Worten, der Zähler 801 beginnt das Zählen der Taktimpulse c mit der ersten vorbestimmten Zeitverzögerung nach Erzeugung des ersten Bezugssignals k.. Nachfolgend wird ein einen Zählwert vom Zähler 801 angebendes Binärsignal auf den Komparator 802 gegeben. Wenn der Komparator 802 die Binärsignale vom Zähler 801 und von der Rechenschaltung erhält, wie zuvor beschrieben, wird der durch das Binärsignal vom Zähler 801 definierte Zählwert im Komparator 802 mit der durch das Binärsignal von der Pechenschaltung 20 definierten optimalen Zeitperiode t. vergleichen. Wenn der Zählweit gleich der optimalen Zeitperiode t. wird, erzeugt der Generator 802 einen Ausgangsimpuls m, der auf den Zeitfolgesteuersignalgenerator 900 gegeben wird.

Wenn die Flipflops 902 und 903 im Generator 9OO an ihren Anschlüssen R den Ausgangsimpuls m vom Komparator 802 erhalten, erzeugt das Flipflop 902 an seinem Anschluß Q einen Rücksetzimpuls, der dem Anschluß V/R des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 901 zugeführt wird. Gleichzeitig erzeugt das Flipflop 903 an seinem Anschluß Q einen Ausgangsimpuls, der dem Anschluß CE des Zählers 901 zugeführt wird. Dann

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wird der Zähler 901 durch den Ausgangsimpuls des Flipflop 903 zum Zählen freigegeben und gleichzeitig durch den Rücksetzimpuls vom Elipflop 902 zurückgesetzt, um Taktimpulse c von der Taktschaltung 10 vorwärts zu zählen. Das bedeutet, daß der Zähler 901 seine Vorwärtszählung der Taktimpulse c mit der zweiten vorbestimmten Zeitverzögerung nach Erzeugung des L-Signals /₂ vom ersten Verzögerungssignalgenerator 700 beginnt.

Wenn einer der Kolben P seine untere Totpunktposition erreicht, erzeugt der Bezugssignalgenerator 30A ein zweites Bezugssignal k„, das dem Wellenformer 600 zugeführt wird. Das zweite Bezugssignal k₂ wird vom Wellenformer 600 neu geformt und dem Anschluß S des Flipflops 902 zugeführt. Dann erzeugt das Flipflop 902 an seinem Anschluß Q einen weiteren Rücksetzimpuls, der auf den Anschluß V/R des Zählers 901 gegeben wird. Danach wird der Wähler 901 wieder durch andere Rücksetzimpulse vom Flipflop 902 zurückgesetzt und er zählt von einem Zählwert rückwärts bis auf null, um an seinem Anschluß CO einen Ausgangsimpuls zu erzeugen. Das heißt, der Zähler 901 erzeugt den Ausgangsimpuls mit der dritten vorbestimmten Zeitverzögerung nach Erzeugung des ersten Bezugssignals k*. Der Ausgangsimpuls vom Zähler 901 wird vom Inverter 906 invertiert und als ein Zeitfolgesteuersxgnal η auf das Flipflop 903 und den Setzsignalgenerator 400 geführt. In diesem Zustand erzeugt das Flipflop 903 an seinem Anschluß Q einen weiteren

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Ausgangsimpuls aufgrund des Zeitfolgesteuersignals n. Dann wird ein weiterer Ausgangsimpuls auf den' Anschluß CE des Zählers 901 gegeben, um dessen Zählfunktion anzuhalten.

Wenn der Setzsignalgenerator 400 vom Inverter 906 das Zeitfolgesteuersignal η erhält, erzeugt er ein L-Signal J₁, das dem Zünder 9a zugeführt wird. Dann erregt der Zünder 9a die Primärwicklung der Zündspule 9. Das bedeutet, daß der Zünder 9a die Primärwicklung mit der dritten vorbestimmten Zeitverzögerung nach Erzeugung des ersten Bezugssignals k₁ erregt. Wenn danach der Setzsignalgenerator 400 ein Η-Signal j_ mit der ersten vorbestimmten Zeitverzögerung nach Erzeugung des L-Signals ■* erzeugt, wird das Η-Signal j„ als ein Zündzeitpunktsteuersignal auf den Zünder 9a gegeben, der die Primärwicklung entregt.

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Claims

BLUMBACH · WESER - URROlZN . KR,- MER

ZWIRNER. HIRSCH* BREHM 28 236

PATENTANWÄLTE IM MÜNCHEN UND WIESBADEN

Patentconsult Radedcestraße 43 8C00 München 63 Telefon (089) 633603/883604 Telex 05-212313 Telegrarr.ire Paten'.consiilt Patentconsult Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (0511Π) 562943/561993 Telex 04-186237 Telegramme Pa'.eniconsult

NIPPON SOKEN, INC., of 14, Iwaya, Shimohasumi-cho 78/8733 Nishio-shi, Aichi-ken, Japan

TOYOTA JIDOSHA KOGYO KABUSHIKI KAISHA, of 1, Toyota-cho, Toyota-shi, Aichi-ken, Japan

PATENTANSPRÜCHE

Elektronische Zündsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einer von mindestens einem Kolben gedrehten Ausgangswelle, einer Zündspule zur Erzeugung einer Zündspannung bei der Entregung von deren Primärwicklung und einer durch die Zündspannung aktivierten Zündkerze zur Zündung des einer Verbrennungskammer des Motors zugemessenen Luft-Kraftstoff-Gemisches zum Antreiben des Kolbens,
gekennzeichnet durch:

einen Bezugssignalgenerator (30, 40) zur Erzeugung eines der oberen Totpunktposition des Kolbens entsprechenden

München: R. Kramer Dipl.-Ing. · W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. na!. · P. Hi'srö nipl.-liig. · K.P. Brehi.i ü.p'.-Cheni. Dr. ph :. na!. Wiesbaden: P.Θ. Blumbadi Dipl.-Ing. · P. Bergan Dipi.-Ir.g Dr. ;-.;r. . S. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.

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Signals;

einen auf das Bezugssignal ansprechenden ersten Signalgenerator (100) zur Erzeugung eines die Drehzahl der Ausgangswelle angebenden ersten Binärsignals; einen zweiten Signalgenerator (201) zur Erzeugung eines zweiten Binärsignals, das eine vorbestimmte Zeitperiode angibt, die zur Erzeugung der Zündspannung in der Zündspule erforderlich ist;

einen dritten Signalgenerator (2, 21) zur Erzeugung eines dritten Binär signals, das die Menge der in die Verbrennungskammer gesaugten Luft angibt; eine erste Speichereinrichtung (23) die erste Daten zur Angabe eines ersten Parameters bezüglich der Dx"ehzahl der Ausgangswelle speichert, zur Erzeucung eines einen Wert des ersten Parameters angebenden vierten Binärsignals entsprechend dem ersten Binärsignal, wobei der erste Parameter die Steigung einer linearen Gleichung definiert, die eine Beziehung zwischen einer optimalen Zeitperiode für eine Vorverstellung der Aktivierung der Zündkerze und einer angesaugten Luftmenge unter Berücksichtigung der Drehzahl der Ausgangswelle darstellt;

eine zweite Speichereinrichtung (24), die Daten zur Angabe eines zweiten Parameters bezüglich der Drehzahl der Ausgangswelle speichert, zur Erzeugung eines einen Wert des zweiten Parameters angebenden Binärsignals gemäß

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dem ersten Binärsignal, wobei der zweite Parameter einen Ordinatenschnittpunkt der linearen Gleichung definiert;

eine erste Rechenschaltung (25, 26, 22) zur Berechnung der lineal"en Gleichung gemäß dem dritten, vierten und fünften Binärsignal, zur Erzeugung eines sechsten Binärsignals, das die optimale Zeitperiode für die Zündvorverstellung in /abhängigkeit von der angesaugten Luftmenge angibt;

eine auf das Bezugssignal ansprechende zweite Rechenschaltung (200, 300) zur Berechnung eines Zeitpunkts für den Beginn der Erregung der Primärwicklung der Zündspule gemäß dem ersten, dem zweiten und dem sechsten Binärsigiuil im folgenden Zyklus des Be:;ugss.i gnals, wobei die zweite Reihenschaltung ein Zeitfolgestcuersignal erzeugt, das einen aus der Berechnung resultierenden Wert angibt;

und eine auf das Zeitfolgesteuersignal ansprechende Vorrichtung (400, 9a) zur Aufrechterhaltung der Zufuhr elektrischer Energie von einer elektrischen Energiequelle an die Primärwicklung der Zündspule innerhalb der durch das zweite Binärsignal definierten vorbestimmten Zeitperiode .

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2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die erste Rechenschaltung umfaßt:

einen Multiplizierer (25) zum Multiplizieren eines Wertes des vierten Binärsignals mit einem Wert des dritten Binärsignals;

einen Subtrahierer (26) zum Subtrahieren eines aus der Multiplikation resultierenden Wertes von einem Wert des fünften Binärsignals;

und eine Auffangschaltung (22) zum Auffangen eines aus der Subtraktion resultierenden Wertes als ein
Binärsignal aufgrund des Bezugssignals, um das sechste Binärsignal zu erzeugen.
3. Elektronische Zündsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einer von mindestens einem Kolben angetriebenen Antriebswelle, einer Zündspule zur Erzeugung einer Zündspannung bei Entregung ihrer Primärwicklung und einer durch die Zündspannung aktivierten Zündkerze für die Zündung des einer Verbrennungskammer des Motors zugemessenen Luft-Kraftstoff-Gemisches zum Antreiben des Kolbens,
gekennzeichnet durch:

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einen Bezugssignalgenerator (3OA, 600) zur Erzeugung erster und zweiter Bezugssignale entsprechend der oberen bzw. unteren Totpunktposition des Kolbens;

einen auf das erste Bezugssignal ansprechenden ersten Signalgenerator (100A) zur Erzeugung eines ersten Binärsignals, das eine Drehzahl der Ausgangswelle angibt;

einen zweiten Signalgenerator (201) zur Erzeugung eines zweiten Binärsignals, das eine vorbestimmte Zeitperiode angibt, die zur Erzeugung der Zündspannung in der Zündspule erforderlich ist;

einen dritten Signalgenerator (2, 21) zur Erzeugung eines d::itten Binärsignals, das die Menge der in die Verbrennungskammer angesaugten Luft angibt; eine Taktschaltung (10) zur Erzeugung von Taktimpulsen konstanter Frequenz;

eine erste Speichereinrichtung (23), die Daten zur Angabe eines ersten Parameters bezüglich der Drehzahl der Ausgangswelle speichert, zur Erzeugung eines den ersten Parameter angebenden vierten Binärsignals gemäß dem ersten Binärsignal, wobei der erste Parameter die Steigung einer linearen Gleichung definiert, welche eine Beziehung zwischen einer optimalen Zeitperiode für die Zündvorverstellung für die Aktivierung der Zündkerze und einer angesaugten Luftmenge in Anbetracht der Drehzahl

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der Ausgangswelle darstellt;

eine zweite Speichereinrichtung (24), die Daten zur Angabe eines zweiten Parameters bezüglich der Drehzahl der Ausgangswelle speichert, zur Erzeugung eines einen Wert des zweiten Parameters angebenden fünften Binärsignals gemäß dem ersten Binärsignal, wobei der zweite Parameter einen Ordinatenschnittpunkt der linearen Gleichung definiert;

eine erste Rechenschaltung (25, 26, 22) zur Berechnung der linearen Gleichung gemäß dem dritten, vierten und fünften Binärsignal, zur Erzeugung eines sechsten Binärsignals, das die optimale Zeitperiode für die Zündvorverstellung bezüglich einer angesaugten Luftmenge angibt;

eine auf das erste Bezugssignal ansprechende zweite Rechenschaltung (701, 702, 703, 800) zur Berechnung einer Gesamtzeitperiode, die durch das zweite und das sechste Binärsignal definiert ist, zur Erzeugung eines Ausgangssignals mit einer vorbestimmten Zeitverzögerung entsprechend der Gesamtzeitperiode nach Erzeugung des ersten Bezugssignals;

eine Vorwärts-Rückwärts-Zählerschaltung (900), die auf das Ausgangssignal von der zweiten Rechenschaltung anspricht, indem sie die Anzahl Taktimpulse vorwärts zählt, die einer Differenz zwischen einer halben Zykluszeit

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des ersten Bezugssignals und der Gesamtzeitperiode entspricht, und die danach auf das zweite Bezugssignal anspricht, um von der gezählten Anzahl Taktimpulse rückwärts zu zählen, um ein Zeitfolgesteuersignal für den Beginn der Erregung der Primärwicklung zu erzeugen;

und eine auf das Zeitfolgesteuersignal ansprechende Vorrichtung (400, 9a) zur Aufrechterhaltung der Zufuhr elektrischer Energie von einer elektrischen Energiequelle zur Primärwicklung der Zündspule innerhalb der durch das zweite Binärsignal definierten vorbestimmten Zeitperiode.
4. Elektronische Zündsteuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Rechenschaltung aufweist:

einen Multiplizierer (25) zum Multiplizieren eines Wertes des vierten Binärsignals mit einem Wert des dritten Binärsignals;

einen Subtrahierer (26) zum Subtrahieren eines aus der Multiplikation resultierenden Wertes von einem Wert des fünften Binärsignals;

und eine Auffangschaltung (22) zum Auffangen eines aus der Subtraktion resultierenden Wertes als ein Binärsignal

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auf das erste Bezugssignal hin, zur Erzeugung des sechsten Binärsignals.
5. Elektronisches Zündsteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor mit einer von mindestens einem Kolben angetriebenen Ausgangswelle, einer Zündspule zur Erzeugung einer Zündspannung bei Entregung ihrer Primärwicklung und einer durch die Zündspannung aktivierten Zündkerze für die Zündung des einer Verbrennungskammer des Motors zugemessenen Luft-Kraftstoff-Gemisches zum Antreiben des Kolbens,
dadurch gekennzeichnet, daß:

a. ein der Totpunktposition des Kolbens entsprechendes Bezugssignal erzeugt wird;

b. ein die Drehzahl der Ausgangswelle angebendes erstes Binärsignal in Abhängigkeit vom Bezugssignal erzeugt wird;

c. ein zweites Binärsignal erzeugt wird, das eine vorbestimmte Zeitperiode angibt, die zur Erzeugung der Zündspannung in der Zündspule erforderlich ist;

d. ein drittes Binärsignal erzeugt wird, das eine Menge der in die Verbrennungskammer gesaugten Luft angibt;

e. Daten gespeichert werden, die einen ersten Parameter

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mit Bezug auf die Drehzahl der Ausgangswelle angeben, um ein viertes Binärsignal zu erzeugen, das einen Wert des ersten Parameters gemäß dem ersten .Binärsignal angibt, wobei der erste Parameter eine Steigung einer linearen Gleichung definiert, die eine Beziehung zwischen einer optimalen Zeitperiode zur Zündvorverstellung für die Aktivierung der Zündkerze und einer Ansaugluftmenge in Anbetracht der Drehzahl der Ausgangswelle darstellt;

f. Daten gespeichert werden, die einen zweiten Parameter mit Bezug auf die Drehzahl der Ausgangswelle angeben, um ein fünftes Binärsignal zu erzeugen, das einen Wert des zweiten Parameters gemäß dem ersten Binärsignal angibt, wobei der zweite Parameter einen Ordinatenschnittpunkt der linearen Gleichung definiert;

g. die lineare Gleichung gemäß dem dritten, vierten und fünften Binärsignal berechnet wird, um ein sechstes Binärsignal zu erzeugen, das die optimale Zeitperiode für eine Zündvorverstellung bezüglich einer Ansaugluftmenge angibt;

h. ein Zeitpunkt für den Beginn der Erregung der Primärwicklung der Zündspule im folgenden Zyklus des Bezugssignals gemäß dem ersten, zweiten und sechsten Binärsignal auf die Erzeugung des Bezugssignals hin

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berechnet und ein Zeitfolgesteuersignal erzeugt wird, das einen aus der Berechnung resultierenden Wert angibt; und

i. die Primärwicklung der Zündspule auf das Zeitfolgesteuersignal hin erregt wird, um die Erregung der Primärwicklung innerhalb der durch das zweite Binärsignal definierten vorbestimmten Zeitperiode aufrecht zu erhalten.
6. Elektronisches Zündsteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor mit einer von mindestens'einem Kolben angetriebenen Ausgangswelle, einer Zündspule zur Erzeugung einer Zündspannung bei Entregung ihrer Primärwicklung und einer durch die Zündspannung aktivierten Zündkerze für die Zündung des einer Verbrennungskammer des Motors zugemessenen Luft-Kraftstoff-Gemisches zum Antreiben des Kolbens,
dadurch gekennzeichnet, daß:

a. ein erstes und ein zweites Bezugssignal entsprechend der oberen bzw. der unteren Totpunktposition des Kolbens erzeugt werden;

b. ein die Drehzahl der Ausgangswelle angebendes erstes Binärsignal auf das erste Bezugssignal hin erzeugt wird;

c. ein zweites Binärsignal erzeugt wird, das eine vorbestimmte Zeitperiode angibt, die zur Erzeugung der Zündspannung in der Zündspule erforderlich ist;

d. ein drittes Binärsignal erzeugt wird, das eine Menge der in die Verbrennungskammer gesaugten Luft angibt;

e. Taktimpulse mit konstanter Frequenz erzeugt werden;

f. Daten gespeichert werden, die einen ersten Parameter mit Bezug auf die Drehzahl der Ausgangswelle angeben, um ein einen Wert des ersten Parameters angebendes viertes Binärsignal gemäß dem ersten Binärsignal zu erzeugen, wobei der erste Parameter eine Steigung einer linearen Gleichung definiert, die eine Beziehung zwischen einer optimalen Zeitperiode zur Zündvorverstellung für die Aktivierung der Zündkerze und einer Ansaugluftmenge in Anbetracht der Drehzahl der Ausgangswelle darstellt;

g. Daten gespeichert werden, die einen zweiten Parameter mit Bezug auf die Drehzahl der Ausgangswelle angeben, um ein einen Wert des zweiten Parameters angebendes fünftes Binärsignal gemäß dem ersten Binärsignal zu erzeugen, wobei der zweite Parameter einen Ordinatenschnittpunkt der linearen Gleichung definiert;

h. die lineare Gleichung gemäß dem dritten, vierten und fünften Binärsignal berechnet wird, um ein sechstes

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Binärsignal zu erzeugen, das die optimale Zeitperiode für die Zündvorverstellung mit Bezug auf eine angesaugte Luftmenge angibt;

i. eine durch das zweite und das sechste Binärsignal definierte Gesamtzextperiode auf das erste Bezugssignal hin berechnet wird, um ein Ausgangssignal mit einer vorbestimmten Zeitverzögerung entsprechend der Gesamtzextperiode nach Erzeugung des ersten Bezugssignals zu erzeugen;

j. die Taktimpulszahl entsprechend einer Differenz zwischen einer halben Zykluszeit des ersten Bezugssignals und der Gesamtzextperiode auf das Ausgangssignal hin vorwärts gezählt und danach von der gezählten Taktimpulszahl auf das zweite Bezugssignal hin rückwärts gezählt wird, um ein Zeitfolgesteuersignal· für den Beginn der Erregung der Primärwicklung zu erzeugen; und

k. die Primärwicklung der Zündspule auf das Zeitfolgesteuersignal hin erregt wird, um die Erregung der Primärwicklung innerhalb der durch das zweite Binärsignal definierten vorbestimmten Zeitperiode aufrecht zu erhalten.

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