DE2824885A1 - Einrichtung zum steuern von betriebsparameterabhaengigen und sich wiederholenden vorgaengen fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

• Stand der Technik
• Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es sind schon solche Einrichtungen zur Steuerung von Zündungs- und Einspritzvorgängen aus der DE-AS 2 504 843 (entspricht US-PS 4 063 539) und der DE-OS 2 539 113 bekannt, durch die zwar ebenfalls nahezu beliebige Drehzahlverstellker.nlinien vorgebbar sind. Dies muß jedoch mit einem erheblichen Aufwand erkauft werden.
• Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß eine einfache und billige Realisierung, vorzugsweise durch einen 1-Chip-Vjikrorechner, möglich ist. Das erfindungsgemsSe Prinzip der stufenweisen Addition ist in einem solchen Mikrorechner leicht einprogrannierbar. Durch Festlegung einer Vielzahl von Stufen kann eine nahezu beliebig feine Struktur der Verstellkennlinie erreicht werden.
• Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbeserungen der im Hauptanspruch angegebenen Einrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist die Nöglichkeit zur Drehzahlbegrenzung der Brennkraftinaschine den Verstellwert einer einer vorgebbaren Grenzdrehzahl entsprechenden Stufe so auszubilden, daß eine Leistungsverminderung der Brennkraftnaschine bewirkt wird.
• Der Verstellwert kann dabei entweder so hoch gewählt werden, daß der zu steuernde Vorgang nicht mehr ausgelöst wird, bevor der nächst Zyklus beginnt, oder aber, z.B. bei einer Zündanlage, wird der Versteliwert sc gewählt, daß eine sprungartige Verstellung des Zündzeitpunkts nach spät erfolgt.
• Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindungs ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Schaltungsausführung des Ausführungsbeispiels und Fig. 2 ein Signaldiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise.
• Beschreibung der Erfindung Eine Geberanordrung 10 besteht aus einer mit der Kurbelwelle einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine verbundenen Scheibe 11 sowie einem Impulsaufnehmer 12, der ein Signal abgibt, solange eines der beiden Segmente 13 der rotierenuen Scheibe 1 an ihm vorbeigeführt wird.
• Die Zahl der Segmente ist durch die Zahl der Zylinder der Brennkraftmaschine vorgegeben. Die beiden dargestellten Segmente 13 dienen zur Steuerung einer 4-Zylinder-Brennkraftmaschine. Die Impulserzeugung kann induktiv, optisch, durch den Hall-Effekt oder durch weitere bekannte Geberprinzipien erfolgen. Der Ausgang der Geberanordnung 10 ist über eine, z.B. als Schmitt-Trigger ausgebildete Impulsformerstufe 14 mit dem EIngang eines UND-Gatters 15 verbunden, dessen Ausgang an dem Takteingang C eines Zählers 16 und dessen zweiter Eingang an einem Taktfrequenzgenerator 17 angeschlossen ist.
• Die Zahlenausgänge des Zählers 16 sind über eine Inverterstufe 18 mit den Eingängen dreier Torstufen 19, 20, 21 verbunden, die z.B. als Tran.missions-Gatter oder Latch ausgebildet sein können, bzw. als Bauteile 40l6 (RCA) im Handel erhältlich sind. Die Steuereingänge der Torstufe 19 bis 21 sind mit den Dekodierausgängen 2, 3, 4 eines Zählers 22 mit eingebauter Dekodiereinrichtung verbunden. Ein solcher Zähler ist als Bauteil 4022 irr Handel erhältlich und arbeitet in der Weise, daß it jeden neuen Takssignal eines Taktfrequenzgenerators 23 ein Signal in Richtung der hönewertigen Ausgänge weitergeschoben wird. Der Ausgang der Impulsformerstufe 14 ist mit dem Rücksetzeingang R des Zählers 16, sowie über einen Inverter 24 mit dem Rücksetzeingang R des Zählers 22 verbunden.
• Die Ausgänge der Vorstufe 19, 20, 21 sind mit Eingängen dreier Addierstufen 25, 26, 27 verbunden, an deren Addiereingängen, vorzugsweise durchfeste Verdrahtung, die Zahlenwerte nl, bzw. n2, bzw. n3 anliegen. Die S.adierstufen 25, 26, 27 weisen jeweils einen Überlaufausgangs CO (Carry our, auf, wobei sämtliche Überlaufausgänge über ein ODER-Gatten 28 mit dem Sperreingang E (Enable) des Zählers 22 verbunden sind. Solche Addierstufen, die ein Überlaufsignal abgeben können, wenn der höchst Addierwert überschritten ist, sind im Handel als Bauteil CD 4003 erhältlich.
• Die Überlaufausgänge CO der Addierstufen 25 bis 27 sind weiterhin mit Stuereingängen dreier weiterer Torstufen 29 bis 31 verbunden, an deren Eingängen, vorzugsweise durch feste Verdrahtung, die Zahlenwerte n4, bzw. n5 bzw. n6 angelegt sind. Die Zahlenausgänge der Torstufen 29 bis 31 sind mit Eingängen eines digitalen Komparators 32 verbunden, der z.B. als Bauteil NC 14558 der Firma jjotorola im Handel ex.-hältlich ist. Die Vergleichszahleneingänge des digitalen Komparators 32 sind mit.Zahlenausgängen eines Zählers 33 verbunden, dessen Rücksetzeingang R, sowie dessen Sperreingang E an den Ausgang der Impulsformerstufe 14 angeschlossen ist. Der Takteingang C des Zählers 33 ist mit einem Taktfrequenzgenerator 34 verbunden.
• Die Taktfrequenzgeneratoren 17, 23, 34 können als einziger Taktfrequenzgenerator ausgebildet sein, gegebenenfalls mit Frequenzuntersetzerstuen.
• Der Ausgang des digitalen Komparators 32 ist mit einer Steuerendstufe 35 verbunden, die im Falle der Zündungssteuerung üblicherweise aus einem Transistor 36 im Primärstromkreis einer Zündspule 37 besteht, in deren Sekundärstromkreis wenigstens eine Zündstrecke 38, bzw. Zündkerze geschaltet ist.
• Die Wirkungsweise des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels wird im folgenden anhand des in Fig. 2 dargestellten Signaldiagramms erläutert. Während des Vorbeilaufs eines Segments 13 am Impulsaufnehmer 12 wird am Ausgang der Impulsformerstufe 14 ein Signal U14 erzeugt, mit dessen Anstiegsflanke die beiden Zähler 16, 33 rückgesetzt werden. Der Zähler 33 bleibt durch das am Sperreingang E anliegende Signal U14 gesperrt, während der Zähler 16 Taktsignale des Taktfrequenzgenerators 17 aufwärts zählt. Je-höher die Drehzahl ist, desto kleiner ist der erreichte Zählerstand während des Anliegens des Signals U14. Dieser ermittelte Zählerstand wird durch die Inverteranordnung 18 komplenentiert, so daß an den Eingängen der Torstufen 19 bis 21 Zahlenwerte anliegen, die umso höher sind, je höher die Drehzahl ist. Mit dem Signalende eines Signals U14 wird der Zähler 22 rückgesetzt und die Sperrung durch das ODER-Gatter 28 aufgehoben. Nur am niedrigsten Dekodierausgang 1 liegt ein 1-Signal, so daß sämtliche Torstufen 19 bis 21 gesperrt sind. Mit dem folgenden Taktimpuls vom Taktfrequenzgenerator 23 wechselt das 1-Signal vom Dekodierausgang 1 auf den Dekodierausgang 2. Dadurch öffnet die Torstufe 19, und in der Addierstufe 25 kann der durch Komplementierung aus dem Zahlenwert 16 gewonnene Zahlenwert X zum Zahlenwert n1 zuaddiert werden. Im Signaldiagramm ist der Fall dargestellt, daß durch diese erste Addition der maximal mögliche Addierwert Zg nicht erreicht wird, so daß kein überlaufsignal erscheint. Mit dem nächsten Taktimpuls des Taktgenerators 23 wechselt das 1-Signal vom Dekodierausgang 2 auf dem Dekodierausgang 3. Die Torstufe 19 sperrt, und die Torstufe 20 öffnet. Nun wird zum Zahlenwert X der gegenüber dem Zahlenwert nl größere Zahlenwert n2 zuaddiert. Wiederum wird der maximale Additionswert Zg nicht erreicht, so daß mit dem nächsten Taktimpuls das 1-Signal vom Dekodierausgang 3 auf den DekodierausOanO 4 der Zähler/ Dekodierstufe 22 wechselt. Die Torstufe 20 sperrt, und die Torstufe 21 öffnet. Der in der Addierstufe 27 nunmehr gebildete Zahlenwert X+ n3 überschreitet den maximalen Additionswert Zg,und am Ausgang der Addierstufe 27 erscheint ein Überlaufsignal U27, durch das einmal über das ODER-Gatter 28 der Zahler 22 für weitere Zählvorgänge gesperrt wird und weiterhin die Torstufe 31 geöffnet wird. Dadurch wird der feste Zahlenwert n6 über die Torstufe 31 den digitalten Komparator 32 zugeführt. Im Zähler 33 beginnt ab dem Signalende eines Signals U14 ein Aufwärtszählvorgang im Takt des Frequenzgenerators 34. Solange der Zahlenwert Z33 kleiner ist als der Zahlenwert n6 gibt der Komparator 32 ein Ausgangssignal ab, durch das die Steuerendstufe 35 betätigt wird. Das bedeutet im Falle einer Zündungsendstufe, daß der Transistor 36 während dieses Signals U32 stromleitend ist und magnetische Energie in der Zündspule 37 speichert. Nit dem Signalende eines Signals U32 sperrt der Transistor 36 und ein Zündfunke wird ausgelöst.
• Zur Vereinfachung der Darstellung sind im Ausführungsbeispiel nur drei Additionsstufen 25 bis 27 dargestellt.
• Will man eine sehr fein an die Brennkraftmaschine angepaßte Verstellkennlinie erhalten, so muß die Zahl der stufenweisen Additionsvorgänge erweitert werden. Durch die Zahl der Additionsstufen wird die Zahl der Drehzahlstufen vorgegeben, ab denen eine Veränderung in der Kennlinie stattfinden soll. Durch die Zahlenwerte n4 bis n6 wird der Betrag der jeweiligen Änderung in der Verstellkennlinie festgelegt.
• Zur Realisierung des beschriebenen Prinzips der Erzeugung einer Verstellkennlinie können auch andere Geberprinziplen verwendet werden, wie z.B. ein (Inkrement)-ZMngeber mit Bezugsmarken oder sogenannte Ein-Zahn-Geber. Wichtig ist lediglich, daß ein drehzahlabhängiger Zahlenwert der Rechenanordnung zuführbar ist.
• Besonders einfach und wirtschaftlich wird die beschriebene Einrichtung bei Verwendung eines ill.-ro echners) insbesondere eines sogenannten 1-Chip-Mikrorechners, bei dem sowohl der Mikroprozessor, wie auch die Festwert- und Arbeitsspeicher sowie die Taktfrequenzerzeugung auf einem Chip untergebracht sind. Das Prinzip der stufenweisen Additionsschritte läßt sich in einem solchen Mikrorechner sehr einfach bei nahezu beliebig feiner Schrittbreite realisieren.
• In einer koinfortableren Ausgestaltung der Erfindung läßt sich auch der Schließzeitbeginn für den Transistor 96, der im Ausführungsbeispiel durch den Signalbeginn eines Signals U32 gegeben ist, mit einem entsplechenden Verfahren berechnen.
• Es sei noch darauf hingewiesen, daß der zeitliche Unterschied zwischen dem Signalende eines Signals U14 und dem Signalbeginn eines Signals U32 sehr klein ist im Vergleich zur Signaldauer eines Signals U14 und daher in der Praxis vernachlässigbar ist.

Claims (8)

1. Ansprüche 1. Einrichtung zum Steuern von betriebsparameterabhängigen und sich wiederholenden Vorgängen fur Brennkraftmaschinen, insbesondere Zündungs- und/oder Einspritzvorgänge, mit einer mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Verbindung stehenden Geberanordnung, mit einem durch die Geberanordnung gesteuerten Rechner, wobei dem Rechner mittels der Geberanordnung drehzahlabhängige Zahlenwerte zuführbar sind, und mit wenigstens einer Steuerendstufe mit einem durch den Rechner gesteuerten elektronischen Schalter, dadurch gekennzeichnet, daß im Rechner dem drehzahlabhängigen Zahlenwert stufenweise solange Zahlenwerte zuaddiert werden, bis eiri vorgebbarer Grenzwert uberschlitten wird, daß jeder Stufe ein gespeicherter Versteliwert zugeordnet ist, und daß der Verstellwert der Stufe, bei der der Grenzwert überschritten durch eine Zählimpulsfolge ausgezählt wird, wobei mit dem Ende der Ausanlung der u steucrno Vorgang auslösbar ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daii der durch einen durch die Geberanordnung gesteuerten Zählvorgang erhaltene drehzahlabhängige Zahlenwert in einen drehzalilproportionalen Zahlenwert umgewandelt wird.
3. 3. Einrichtung nach Ansprch 1 oder 2, dadurch gelsennzeichnet, daß die Schließzeit des elektrischen Schalters (36) im wesentlichen durch die Auszählzeit des vorgebbaren Verstellwerts erzeugt wird.
4. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehzahlbegrenzung der Brennkraftmaschine der Verstellirert einer einer vorgebbaren Grenzdrehzahl entsprechenden Stufe so ausgebildet ist, daß eine Leistungsverminderung der Brennkraftmaschine bewirkt wird.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Auszählende vor Beginn des nächsten Zyklus nicht erreicht wird.
6. 6. Einrichtung zum St-euern des Zündzeitpunkts nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Versteliwert eine Spätverstellung der Zündung erfolgt.
7. 7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellwerte und/oder die stufenweise zuaddlerenden Zahlenwerte in wenigstens einem Festwertspeicher (ROM) gespeichert sind.
8. 8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner als Mikrorechner, vorzugsweise als 1-Chip-Mikrorechner ausgebildet ist.