DE2824885C2

DE2824885C2 -

Info

Publication number: DE2824885C2
Application number: DE2824885A
Authority: DE
Inventors: Georg 8431 Berg De Haubner; Werner 8540 Rednitzhembach De Meier; Lothar 8500 Nuernberg De Haas
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-06-07
Filing date: 1978-06-07
Publication date: 1990-02-22
Also published as: DE2824885A1

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 25 04 843 und der DE-OS 25 39 113 bekannt, durch die zwar ebenfalls nahezu beliebige Drehzahlverstellkennlinien vorgebbar sind. Dies muß jedoch mit einem erheblichen Aufwand erkauft werden. So werden bei der DE-OS 25 39 113 eine Vielzahl von Eingangsgrößen in der Rechenschaltung mitein ander verknüpft und auf Grund dieser Verknüpfung der Zündzeitpunkt bestimmt. Die DE-OS 26 31 323 zeigt eine Zündschaltung, bei der auf Grund der Drehzahl und evtl. weiterer Parameter ein Zahlenwert be stimmt wird, der mit einem Zählerwert verglichen wird, der im we sentlichen die Stellung der Kurbelwelle repräsentiert. Sind beide Zahlenwerte gleich, so wird der Zündvorgang ausgelöst.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zum Steuern von be triebsparameterabhängigen und sich wiederholenden Vorgängen für Brennkraftmaschinen zu schaffen, die mit einem geringen Datenspei cher arbeiten um mit einem relativ kleinen Rechner auszukommen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Haupt anspruchs gelöst.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einrichtung mit dem kennzeichnenden Merkmal des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß eine einfache und billige Realisierung, vorzugsweise durch einen Ein-Chip-Mikrorech ner, möglich ist. Das erfindungsgemäße Prinzip der stufenweise Addi tion ist in einem solchen Mikrorechner leicht einprogrammierbar. Durch Festlegung einer Vielzahl von Stufen kann eine nahezu beliebig feine Struktur der Verstellkennlinie erreicht werden. Durch die Auf addition wird erreicht, daß beispielsweise mehreren Drehzahlwerten ein Verstellwert zugeordnet werden kann, wobei die Feinheit der Auf lösung lediglich durch die Zahl der vorgesehenen Stufen bestimmt ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Einrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist die Mög lichkeit, zur Drehzahlbegrenzung der Brennkraftmaschine den Ver stellwert einer vorgebbaren Grenzdrehzahl entsprechenden Stufe so auszubilden, daß eine Leistungsverminderung der Brennkraftmaschi ne bewirkt wid. Der Verstellwert kann dabei entweder so hoch ge wählt werden, daß der zu steuernde Vorgang nicht mehr ausgelöst wird, bevor der neue Zyklus beginnt, oder aber, z. B. bei einer Zündanlage, wird der Verstellwert so gewählt, daß eine sprungartige Verstellung des Zündzeitpunkts nach spät erfolgt.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Schaltungsausführung des Ausführungsbeispiels und

Fig. 2 ein Signaldiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise.

Beschreibung der Erfindung

Eine Geberanordnung 10 besteht aus einer mit der Kurbel welle einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine verbundenen Scheibe 11 sowie einem Impulsaufnehmer 12, der ein Signal abgibt, solange eines der beiden Segmente 13 der rotierenden Scheibe 11 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-Brennkraft maschine. 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 Aus gang 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 Inverter stufe 18 mit den Eingängen dreier Torstufen 19, 20, 21 verbunden, die z. B. als Transmissions-Gatter oder Latch ausgebildet sein können, bzw. als Bauteile 4016 (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 sol cher Zähler ist als Bauteil 4022 im Handel erhältlich und arbeitet in der Weise, daß mit jedem neuen Taktsignal eines Taktfrequenzgenerators 23 ein Signal in Richtung der höher wertigen Ausgänge weitergeschoben wird. Der Ausgang der Impulsformerstufe 14 ist mit dem Rücksetzeingang R des Zählers 16, sowie über einen Inverter 24 mit dem Rücksetz eingang R des Zählers 22 verbunden.

Die Ausgänge der Torstufe 19, 20, 21 sind mit Eingängen dreier Addierstufen 25, 26, 27 verbunden, an deren Addier eingängen, vorzugsweise durch feste Verdrahtung, die Zahlen werte n 1 bzw. n 2 bzw. n 3 anliegen. Die Addierstufen 25, 26, 27 weisen jeweils einen Überlaufausgang CO (Carry out) auf, wobei sämtliche Überlaufausgänge über ein ODER-Gatter 28 mit dem Sperreingang E (Enable) des Zählers 22 verbunden sind. Solche Addierstufen, die ein Überlaufsignal abgeben können, wenn der höchste Addierwert überschritten ist, sind im Handel als Bauteil CD 4008 erhältlich.

Die Überlaufausgänge CO der Addierstufen 25 bis 27 sind weiterhin mit Steuereingängen dreier weiterer Torstufen 29 bis 31 verbunden, an deren Eingängen, vorzugsweise durch feste Verdrahtung, die Zahlenwerte n 4 bzw. n 5 bzw. n 6 an gelegt sind. Die Zahlenausgänge der Torstufen 29 bis 31 sind mit Eingängen eines digitalen Komparators 32 verbunden, der z. B. als Bauteil MC 14 558 der Firma Motorola im Handel er hältlich ist. Die Vergleichszahleneingänge des digitalen Komparators 32 sind mit Zahlenausgängen eines Zählers 33 verbunden, dessen Rücksetzeingang R, sowie dessen Sperr eingang E an den Ausgang der Impulsformerstufe 14 ange schlossen 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 Frequenzuntersetzerstufen.

Der Ausgang des digitalen Komparators 32 ist mit einer Steuer endstufe 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 Ausführungs beispiels wird im folgenden anhand des in Fig. 2 dargestellten Signaldiagramms erläutert. Während des Vorbeilaufs eines Segments 13 am Impulsaufnehmer 12 wird am Ausgang der Impuls formerstufe 14 ein Signal U 14 erzeugt, mit dessen Anstiegs flanke die beiden Zähler 16, 33 zurückgesetzt werden. Der Zähler 33 bleibt durch das am Sperreingang E anliegende Signal U 14 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 U 14. Dieser ermittelte Zählerstand wird durch die Inverteranordnung 18 komplemen tiert, 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 U 14 wird der Zähler 22 rückgesetzt und die Sperrung durch das ODER-Gatter 28 aufgehoben. Nur am niedrigsten Dekodier ausgang 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 Komplementierng aus dem Zahlenwert 16 gewonnene Zahlen wert X zum Zahlenwert n 1 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 Dekodier ausgang 2 auf dem Dekodierausgang 3. Die Torstufe 19 sperrt, und die Torstufe 20 öffnet. Nun wird zum Zahlenwert X der gegenüber dem Zahlenwert n 1 größere Zahlenwert n 2 zuad diert. Wiederum wird der maximale Additionswert Zg nicht erreicht, so daß mit dem nächsten Taktimpuls das 1-Signal vom Dekodierausgang 3 auf dem Dekodierausgang 4 der Zähler/ Dekodierstufe 22 wechselt. Die Torstufe 20 sperrt, und die Torstufe 21 öffnet. Der in der Addierstufe 27 nunmehr ge bildete Zahlenwert X + n 3 überschreitet den maximalen Additionswert Zg, und am Ausgang der Addierstufe 27 erscheint ein Überlaufsignal U 27, durch das einmal über das ODER- Gatter 28 der Zähler 22 für weitere Zählvorgänge gesperrt wird und weiterhin die Torstufe 31 geöffnet wird. Dadurch wird der feste Zahlenwert n 6 über die Torstufe 31 dem digi talen Komparator 32 zugeführt. Im Zähler 33 beginnt ab dem Signalende eines Signals U 14 ein Aufwärtszählvorgang im Takt des Frequenzgenerators 34. Solange der Zahlenwert Z 33 kleiner ist als der Zahlenwert n 6 gibt der Komparator 32 ein Ausgangssignal ab, durch das die Steuerstufe 35 betätigt wird. Das bedeutet im Falle einer Zündungsendstufe, daß der Transistor 36 während dieses Signals U 32 strom leitend ist und magnetische Energie in der Zündspule 37 speichert. Mit dem Signalende eines Signals U 32 sperrt der Transistor 36 und ein Zündfunke wird ausgelöst.

Zur Vereinfachung der Darstellung sind im Ausführungs beispiel nur drei Additionsstufen 25 bis 27 dargestellt. Will man eine sehr fein an die Brennkraftmaschine ange paßte Verstellkennlinie erhalten, so muß die Zahl der stufenweisen Additionsvorgänge erweitert werden. Durch die Zahl der Additionsstufen wird die Zahl der Drehzahl stufen vorgegeben, ab denen eine Veränderung in der Kenn linie stattfinden soll. Durch die Zahlenwerte n 4 bis n 6 wird der Betrag der jeweiligen Änderung in der Verstell kennlinie festgelegt.

Zur Realisierung des beschriebenen Prinzips der Erzeugung einer Verstellkennlinie können auch andere Geberprinzipien verwendet werden, wie z. B. ein (Inkrement)-Zahngeber 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 Mikrorechners, 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 komfortableren Ausgestaltung der Erfindung läßt sich auch der Schließzeitbeginn für den Transistor 36, der im Ausführungsbeispiel durch den Signalbeginn eines Signals U 32 gegeben ist, mit einem entsprechenden Verfahren berechnen.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß der zeitliche Unterschied zwischen dem Signalende eines Signals U 14 und dem Signalbeginn eines Signals U 32 sehr klein ist im Vergleich zur Signal dauer eines Signals U 14 und daher in der Praxis vernachlässig bar ist.

Claims

1. Einrichtung zum Steuern von betriebsparameterabhängigen und sich wiederholenden Vorgängen für Brennkraftmaschinen, insbesondere Zün dungs- und/oder Einspritzvorgänge, mit einer mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Verbindung stehenden Geberanordnung, mit einem durch die Geberanordnung gesteuerten Rechner, wobei dem Rech ner mittels der Geberanordnung drehzahlabhängige Zahlenwerte zuführ bar sind, und mit wenigstens einer Steuerendstufe mit einem durch den Rechner gesteuerten elektronischen Schalter, dadurch gekenn zeichnet, daß der Rechner dem drehzahlabhängigen Zahlenwert über Torstufen (19, 20, 21) stufig fest vorgegebene Zahlenwerte (n 1, n 2, n 3) zuaddiert, daß bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes die Addition abgebrochen wird, daß in Abhängigkeit von der Torstufe (19, 20, 21) bei der die Addition abgebrochen wurde, ein dieser Tor stufe (19, 20, 21) zugeordneter Verstellwert (n 4, n 5, n 6) durchge schaltet wird, daß der durchgeschaltete Verstellwert in einem Kompa rator (32) mit dem Zählerstand eines weiteren Zählers (33) ver glichen wird, der in Abhängigkeit des Signals der Geberanordnung (10) hochzählt und daß bei gleichem Zählerstand der zu steuernde Vorgang auslösbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch einen durch die Geberanordnung gesteuerten Zählvorgang erhal tene drehzahlabhängige Zahlenwert in einen drehzahlproportionalen Zahlenwert umgewandelt wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehzahlbegrenzung der Brennkraftmaschine der Verstellwert einer einer vorgegebenen Grenzdrehzahl entsprechenden Stufe so ausgebildet ist, daß das Auszählende vor Beginn des nächsten Zyklus nicht er reicht wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehzahlbegrenzung der Brennkraftmaschine der Verstellwert einer einer vorgebbaren Grenzdrehzahl entsprechende Stufe so ausgebildet ist, daß durch den Verstellwert eine Spätverstellung der Zündung er folgt.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Verstellwerte (n 4, n 5, n 6) und/oder die stu fenweise zu addierenden Zahlenwerte (n 1, n 2, n 3) in wenigstens einem Festwertspeicher (ROM) gespeichert sind.