DE2840472A1 - System zur steuerung des betriebes eines brennkraftmotors - Google Patents

System zur steuerung des betriebes eines brennkraftmotors

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DE2840472A1 DE19782840472 DE2840472A DE2840472A1 DE 2840472 A1 DE2840472 A1 DE 2840472A1 DE 19782840472 DE19782840472 DE 19782840472 DE 2840472 A DE2840472 A DE 2840472A DE 2840472 A1 DE2840472 A1 DE 2840472A1
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Description

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LUCAS INDUSTRIES LTD.
Bi rininghara (Großbri tannien)
System
zur Steuerung des Betriebes eines Brennkraftmotors
Die Erfindung betrifft ein System zur Steuerung des Betriebes eines Brennkraftmotors und ist sowohl zur Steuerung des Zündvorgangs als auch der Kraftstoffeinspritzung geeignet.
Bei vielen bekannten Systemen zur Steuerung des Zündvorgangs und der Kraftstoffeinspritzung werden komplizierte Wandler zur Umwandlung verschiedener Betriebsparameter des Brennkraftmotors in elektrische Signale — Analog- und Digitalsignale sowie Signale mit veränderlicher Frequenz verwendet. Die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit dieser Wandler ist jedoch recht zweifelhaft, und es stellte sich daher die Aufgabe, ein Steuerungssystem zur Verfügung zu stellen, bei dem eine einfache Wandlereinrichtung verwendet wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen von dem Brennkraftmotor mechanisch angetriebenen Signalgeber mit Einrichtungen zur Erzeugung eines ersten und eines zweiten Signals, von denen das erste Signal aus einer Folge von Impulsen mit einer ersten Frequenz, die gleich der erforderlichen Arbeitsfrequenz ist, und das zweite
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Signal aus einer Folge von Impulsen mit einer zweiten Frequenz, die ein Vielfaches der ersten Frequenz ist, besteht, einen Fühler für einen Betriebsparameter des Brennkraftmotors, der die Phase der ersten Impulsfolge gegenüber derjenigen der zweiten Impulsfolge innerhalb von Grenzen so zu verschieben vermag, daß die Ordnungsfolge der Impulse konstant bleibt, und einen Arbeitssignalgeber zum Inbetriebsetzen einer Ausgangsschaltung am Ende einer auf das erste Signal folgenden Verzögerung, die aus der Summe einer ersten Verzögerung bei einem der ersten Impulse und einer zweiten Verzögerung besteht, wobei die erste und zweite Verzögerung von den Frequenz- und Phasenbeziehungen zwischen beiden Impulsfolgen abhängen .
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei einem derartigen System wird der Fühler für einen Betriebsparameter des Brennkraftmotors lediglich zu einer Phasenverschiebung zwischen beiden Impulsfolgen verwendet. Der Signalgeber kann daher sehr einfach sein und besteht aus einem von dem Brennkraftmotor angetriebenen Läufer, einem ortsfesten Ständer und einem gegenüber dem ortsfesten Ständer durch ein mechanisches Stellglied, das auf den betreffenden Betriebsparameter des Brennkraftmotors reagiert, verschwenkbaren Ständer sowie sich beeinflussende signalgebende Bauteile an Läufer und Ständer, wie einen Magneten und eine Induktionsspule oder eine Lichtquelle und eine Fotozelle.
Aus den beiden Impulsfolgen werden am besten zwei digitale Mehrbit-Signale erzeugt, die der Motordrehzahl und einem anderen Betriebsparameter des Brennkraftmotors proportional sind. Der Arbeitssignalgeber umfaßt dann am besten einen empirisch programmierten Digital-Festspeicher, der von den beiden digitalen Mehrbit-Signalen adressiert wird
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und ein Mehrbit-Ausyangssignal erzeugt, das benutzt wird, um a) zu bestimmen, welcher Impuls der zweiten ImpulsfoLge die erste Verzögerung beendet, und b) die Dauer der zweiten Verzögerung festzulegen.
Wenn die gesteuerte Betriebseinrichtung die Zündvorrichtung des Brennkraftinotors ist, umfaßt die Ausgangssignalschaltung einen Zündkreis, der durch den Arbeitssignalgeber in Betrieb gesetzt wird. In diesem Falle besteht der Fühler für den Betriebsparameter des Brennkraftmotors us einem Geber für die Motorlast, z.B. einem Unterdruckfühler in der Ansaugleitung.
Ist die Zündvorrichtung von bekannter Art, mit einer Zündspule, die beim Durchfließen eines elektrischen Stromes Energie speichert und diese durch Unterbrechen des Stromkreises freisetzt, wenn ein Zündfunke benötigt wird, so kann das Ausgangssignal des Festspeichers auch den Beginn des Stromdurchflusses festlegen.
Handelt es sich bei der gesteuerten Betriebseinrichtung um eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, so wird die Ausgangssignalschaltung zur Steuerung von einem oder mehreren Einspritzventilen benutzt, die von jedem ersten Signal geöffnet und am Ende einer jeden Verzögerung geschlossen werden. In diesem Fall kann eine weitere Verzögerung vorgesehen werden, die von einer monostabilen Schaltung erzeugt wird. Diese liefert ein Ausgangssignal, dessen Dauer von der Betteriespannung abhängt und den Einfluß der Batteriespannung auf das Öffnen und Schließen der Ventile korrigiert.
Der in diesem Fall zum Verschieben der Phasen der beiden Impulsfolgen benutzte Betriebsparameter kann der Luftstrom in der Ansaugleitung sein, der beispielsweise mit Hilfe einer federbelasteten Klappe in der Ansaugleitung gemessen werden kann.
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An Hand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaltbild des signalerzeugenden Teils eines Systems zur Zündsteuerung;
Fig. 2 die Wellenform der in dem Teil nach Fig. erzeugten Signale;
Fig. 3 ein Schaltbild des Teils des Steuerungssystems, der ein der Motordrehzahl proportionales Mehrbit-Signal erzeugt;
Fig. 4 ein Schaltbild des Teils des Steuerungssystems, der dem Druck in der Ansaugleitung und der Kurbelwellenstellung proportionale Mehrbit-Signale erzeugt;
Fig. 5 ein Schaltbild des Teils des Steuerungssystems, der Mehrbit-Signale erzeugt, die Kurbelwellenstellungen entsprechen, bei denen Strom durch die Zündspule geleitet und der Stromdurchfluß unterbrochen werden soll; und
Fig. 6 ein Schaltbild des Teils des Steuerungssystems, der ein Signal zur Steuerung des Stromdurchflusses durch die Spule erzeugt.
In Figur 1 ist der signalerzeugende Teil des Systems dargestellt. Dieser Teil umfaßt eine Gebereinrichtung, die aus einem von dem Brennkraftmotor angetriebenen Läufer besteht. Der Läufer 10 hat zwei Zahnkränze 12 und 14, von denen der erste Zahnkranz 12 vier Zähne und der zweite Zahnkranz 14 32 Zähne hat. Diesen beiden Zahnkränzen 12, 14 sind zwei Magnetaufnehmer 16, 18 mit veränderlicher Reluktanz zugeordnet, von denen der eine Aufnehmer 16
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fest an dem Gehäuse der Gebereinrichtung angebracht ist, während der andere Aufnehmer 18 von einem Fühler für einen Betriebsparameter des Brennkraftmotors in Form eines Gebers für den Unterdruck in der Ansaugleitung um die Läuferachse schwenkbar ist. Die Aufnehmer 16, 18 sind mit dem Eingang eines Impulsformers 20 verbunden, der zwei Impulsfolgen von rechteckigem Wellenprofil erzeugt. Der Bereich der Schwenkbewegung des Aufnehmers 18 ist begrenzt, wodurch gewährleistet ist, daß die Ordnungsfolge der kombinierten Impulse stets konstant bleibt. Ferner ist zu beachten, daß der Aufnehmer 16 zwar fest angebracht ist, jedoch vet stellt werden kann.
In Figur 2 sind die beiden ersten Linien ein Beispiel für die Ausgangsimpulse des Impulsformers 20. Die beiden anderen Linien stellen Impulse nach einer Schwenkbewegung des Aufnehmers 18 dar.
Der Ausgang des dem Aufnehmer 16 zugeordneten Impulsformers 20 ist mit Anschluß des Α-Eingangs der Schaltung für automatische Vorspannung einer phasenstarren Analysenschaltung (PLL) 22 verbunden, die aus der phasenstarren Analysenschaltung "Motorola 14046" besteht. Der Ausgang eines der Phasenkomparatoren der PLL 22 ist über einen Widerstand R2 mit dem Anschluß des C-Eingangs des spannungsgesteuerten Oszillators der PLL 22 verbunden. Der Anschluß des Q-Ausgangs des spannungsgesteuerten Oszillators ist mit dem Eingangsanschluß eines Inverters 24 verbunden, dessen Ausgangsanschluß über einen Zähler 26 mit mit dem Anschluß des (C)-Eingangs des Taktgebers eines Frequenzteilers 32 verbunden ist. Der Anschluß des Q-Ausgangs des Zählers 32 ist mit dem Anschluß des (B)-Eingangs der Phasenkomparatoren der PLL 22 verbunden. Wie dargestellt, sind mit der PLL 22 auch Außenwiderstände und -kondensatorenverbunden. Die PLL 22 erzeugt am dem Anschluß des Q-Ausgangs des spannungsgesteuerten Oszillators Impulse, die mit den an dem Ausgangsanschluß des Impulsfor-
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niers 20 .erzeuten Impulse synchron sind, aber eine 32fach höhere Frequenz haben.
Der in Figur 1 dargestellte Teil umfaßt ferner einen als Ganzes mit 28 bezeichneten Taktimpulsgerierator, der aus einem Inverter 30 besteht, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Inverters 3A verbunden ist. Der Ausgang des Inverters 32 ist über einen Kondensator C2 und einen mit diesem in Reihe geschalteten Widerstand R4 mit dem Eingang des Inverters 30 verbunden. Der Ausgang des Inverters 30 ist ferner über einen unveränderlichen Widerstand R6 und einen veränderlichen Widerstand R8 mit der Verbindungsstelle von Kondensator und Widerstand verbunden. Die Taktimpulse werden am Ausgangsanschluß des Inverters 32 erzeugt. Der Ausgang des Inverters ist auch mit dem Eingang eines Inverters 34 verbunden, der an seinem Ausgang umgekehrte Taktimpulse erzeugt.
Der Ausgangsanschluß des dem Aufnehmer 16 zugeordneten Impulsformers 20 ist mit dem Anschluß des C-Eingangs eines C-D-Flip-Flop-Bauteils 36 verbunden, dessen D-Eingang auf die Logikschaltung "1" eingestellt ist. Der Anschluß des Q-Ausgangs des Flip-Flop-Bauteils 36 mit dem Anschluß des D-Eingangs eines C-D-Flip-Flop-Bauteils 38 verbunden, dessen C-Eingang umgekehrte Taktimpulse zugeführt werden und dessen Q-Ausgangsanschluß mit dem Anschluß des R-Eingangs des Flip-Flop-Bauteils 36 verbunden ist. Dadurch wird an dem Anschluß des Q-Ausgangs des Flip-Flop-Bauteils 38 eine Folge von Impulsen P1 erzeugt, deren Erzeugung von Impulsen ausgelöst wird, die dem Anschluß des C-Eingangs des Flip-Flop-Bauteils 36 zugeführt werden, die mit der ins Negative gehenden Kante der Taktimpulse synchron sind und eine Dauer haben, die gleich der Periode der Taktimpulse ist.
Der Anschluß des Q-Eingangs des Flip-Flop-Bauteils 38 ist mit dem Anschluß des D-Eingangs eines C-D-Flip-Flop-Bau-
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teils 40 verbunden, dessen C-Eingang umgekehrte Taktimpulse zugeführt werden. Dadurch wird an dem Anschluß des Q-Ausgangs des Flip-Flop-Bauteils 40 eine Impulsfolge P2 erzeugt, deren Impulse den Impulsen P1 um eine Taktimpulsperiode folgen.
Der Ausgangsanschluß des dem Aufnehmer 18 zugeordneten Impulsformers 20 ist mit dem Anschluß des C-Eingangs eines C-D-Flip-Flop-Bauteils 42 verbunden, dessen D-Eingang auf die Logikschaltung "1" eingestellt ist. Der Anschluß des Q-Ausgangs des Flip-Flop-Bauteils 42 ist mit dem Anschluß des D-Eingangs eines C-D-Flip-Flop-Bauteils 4 4 verbunden, dessen C-Eingang umgekehrte Taktimpulse zugeführt werden und dessen Q-Ausgang mit dem R-Eingang des Flip-Flop-Bauteils 42 verbunden ist. Dadurch wird an dem Anschluß des Q-Ausgangs des Flip-Flop-Bauteils 44 eine Impulsfolge P 3 erzeugt, deren Impulse durch Impulse ausgelöst werden, die dem Anschluß des C-Eingangs des Flip-Flop-Bauteils 42 zugeführt werden, der ins Negative gehenden Kante der Taktimpulse synchron sind und eine Dauer haben, die gleich der Periode der Taktimpulse ist.
Der Anschluß des Q-Ausgangs des spannungsgesteuerten Oszillators der PLL 22 ist mit dem Anschluß des C-Eingangs eines C-D-Flip-Flop-Bauteils 46 verbunden, dessen D-Eingang auf die Logikschaltung "1" eingestellt ist. Der Anschluß des Q-Ausgangs des Flip-Flop-Bauteils 46 ist mit dem D-Eingang eines C-D-Flip-Flop-Bauteils 48 verbunden, dessen C-Eingang Taktimpulse zugeführt werden und dessen Q-Ausgang mit dem R-Eingang des Flip-Flop-Bauteils 46 verbunden ist. Dadurch wird an dem Anschluß des Q-Ausgangs des Flip-Flop-Bauteils 48 eine Impulsfolge P4 erzeugt, deren Impulse von den Ausgangsimpulsen des spannungsgesteuerten Oszillators ausgelöst v/erden, mit den positiven Kanten der Taktimpulse synchron sind und eine Dauer haben, die gleich der Periode der Taktimpulse ist. An dem Anschluß
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des Q-Ausgangs des Flip-Flop-Bauteils 48 wird eine Impulsfolge P5 erzeugt.
Die Taktimx>ulse werden auch dem AnschluO des C-Eingangs eines C-D-Flip-Flop-Bauteils 50 zugeführt, dessen Q-Ausgang mit dem Anschluß des D-Eingangs und ferner mit dem Anschluß des C-Eingangs eines C-D-Flip.Flop-Bauteils 52 verbunden ist. Der Anschluß des Q-Ausgangs des Flip-Flop-Bauteils 52 ist mit seinem D-Eingang und ferner mit dem Anschluß des C-Eingangs eines C-D-Flip-Flop-Bauteils 54 verbunden. Den Anschlüssen der R-Eingänge der Flip-Flop-Bauteile 50, 52 und 54 werden die Impulse P2 zugeführt. Dadurch wird an dem Anschluß des Q-Ausgangs des Flip-Flop-Bauteils 54 eine Impulsfolge P6 erzeugt, deren Impulse den Impulsen P2 synchron sind und deren Frequenz ein Ach- ■ tel derjenigen der Taktimpulse ist.
In Figur 3 ist ein Teil der Steuerung dargestellt, der ein
der
binäres Mehrbit-Signal erzeugt, das/Motordrehzahl proportional ist. In diesem Teil wird die die Impulsfolge P6 dem Taktgebereingang (C) eines Zählers 56 und auch dem XO-Eingang eines Datenwählers zugeführt. Der Zähler 56 besteht aus einer Hälfte eines binären Aufwärtszählers "Motorola MC 14520" und der Wähler 58 aus einem 8-Kanal-Datenwähler "Motorola MV 14512". Der Anschluß des Q1-Eingangs des Zählers 56 ist mit den Anschlüssen der X1- und X2-Eingänge des Wählers 58, der Anschluß des Ausgangs Q2 mit den Anschlüssen der Eingänge X3 und X4, der Anschluß des Ausgangs Q3 mit den Anschlüssen der Eingänge X5 und X6 und der Anschluß des Ausgangs Q4 mit dem Anschluß des Eingangs X7 des Datenwählers verbunden. Der ENABLE-Anschluß (EN) des Zählers 56 ist auf die Logikschaltung "1" eingestellt.
Der Anschluß des Z-Ausgangs des Wählers 58 ist mit einem Eingangsanschluß eines UND-Tores 60 verbunden, dessen Ausgang mit dem Eingangsanschluß eines Inverters 62 verbunden
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ist. Der Äusgangsanschluß des Zählers 62 ist mit dem Anschluß des (c)-TAKTGEBER-Eingangs eines Zählers 64 verbunden. Dieser Zähler ist ein binärer 12-Bit-Zähler "Motorola MC 14040".
Die Impulsfolge P2 wird einem Eingangsanschluß eines ODER-Tores 66 zugeführt, dessen Äusgangsanschluß mit den RESET-Rückstelianschlüssen (R) der Zähler 56 und 64 verbunden ist. Die Impulsfolge P2 wird auch dem Anschluß des R-Eingangs eines C-D-Flip-Flop-Bauteils 68 zugeführt. Der Anschluß des D-Eingangs des Flip-Flop-Bauteils 68 ist auf die Logik "1 " eingestellt und der Anschluß des Q-Ausgangs mit einem Eingangsanschluß eines UND-Tores 70 mit vier Eingängen verbunden. Der Anschluß des Q-Ausgangs des Flip-Flop-Bauteils 68 ist jeweils mit einem Eingangsanschluß von UND-Toren 71 und 72 sowie auch mit einem Eingang eines UND-Tores 73 verbunden, dessen anderem Eingang die Impulsfolge P1 zugeführt wird. Der Ausgangsanschluß des UND-
ist
tores 73/mit mit dem TAKTGEBER-Eingangsanschluß einer Sperre 74 verbunden, die aus einem D-Flip-Flop-Bauteil "Motorola MC 14174" mit sechs Ausgängen besteht.
Die Anschlüsse der Eingänge Q1 bis Q6 des Zählers 64 sind jeweils mit einem Eingangsanschluß von ODER-Toren 76 bis 81 verbunden, deren Ausgangsanschlüsse jeweils mit einem der Eingänge DO bis D5 der Sperre 74 verbunden sind. Die Anschlüsse der Ausgänge Q4 und Q5 des Zählers 64 sind auch jeweils mit zwei Eingängen des UND-i'ores 70 verbunden, dessen verbleibender Eingang auf die Logikschaltung "1" eingestellt ist. Der Ausgang des UND-Tores 70 ist mit anderen Eingang des ODER-Tores 66 und auch mit dem Eingang C des Flip-Flop-Bauteils 68 verbunden- Der Ausgang des ODER-Tores 79 ist mit dem anderen Eingang des UND-Tores 71 verbunden, dessen Ausgang mit den Anschluß der A-Steuerung des Wählers 58 verbunden ist. Der Ausgang des ODER-Tores 80 ist mit dem anderen Eingang des UND-Tores 72 verbunden, dessen Ausgang mit dem Anschluß der B-Steuerung des Wäh-
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lers 58 verbunden ist. Der Ausgang des Tores 81 ist auch mit dem Anschluß der C-Steuerung des Wählers 58 verbunden. Die Ausgänge Q7 bis Q10 des Zählers 64 sind mit den vier Eingängen eines ODER-Tores 82 mit vier Eingängen und den vier Eingängen eines UND-Tores 84 mit vier Eingängen verbunden. Der Ausgang des ODER-Tores 82 ist mit den anderen Eingängen der ODER-Tore 76 bis 81 verbunden. Der Ausgang des UND-Tores 84 ist mit dem Eingang eines Inverters 86 verbunden, dessen Ausgang mit dem anderen Eingang des UND-Tores 60 verbunden ist. Der Ausgang des UND-Tores 84 liefert ferner ein Signal P7, das, wie weiter unten beschrieben, zum Unterbrechen des Stromdurchflusses durch die Primärwicklung der Zündspule der Zündvorrichtung dient.
Der Anschluß des R-Eingangs der Sperre 74 ist auf die Logikschaltung "1" eingestellt, und Anschlüsse der QO- und Q5-Ausgänge der Sperre 74 liefern einen binären Ausgang B1 von 6 Bit.
Wenn im Betrieb ein Impuls P2 eingeht, werden die Zähler 56 und 64 sowie das Flip-Flop-Bauteil 68 zurückgestellt. Die Steuereingänge A, B und C des Wählers 58 befinden sich sämtlich an einer Logikschaltung "0", und der Zähler 64 addiert die Impulse der Impulsfolge P6. Wenn er die Zahl 24 erreicht, werden die Zähler 56 und 64 zurückgestellt und das Flip-Flop-Glied 68 eingeschaltet, wodurch die UND-Tore 71, 72 und 73 steuerungsfähig werden. Die Daten an den Eingangsanschlüssen der Sperre 74 können durch einen Impuls P1 erst angehalten werden, wenn das Flip-Flop-Glied 68 eingeschaltet ist, wodurch verhindert wird, daß fehlerhafte Daten, z.B. bei Überdrehzahl, bei Zählen bis 24 angehalten werden. Da die UND-Tore 71 und 72 nun steuerungsfähig sind, zählt der Zähler 64 die Impulse P6 in quasilogarithmischer Weise, bis die Zahl 6 3 erreicht ist. An dieser Stelle wird der Ausgang aller ODER-Tore 72 bis 81 auf "1" eingestellt, und der Wähler 58 sendet dem Zähler 64 Impulse mit der niedrigsten Geschwindigkeit, d.h.
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1/16 der Geschwindigkeit der Impulsfolge P6. Der Zähler 64 setzt deis Zählen fort, bis er die binäre Zahl 1111000000 erreicht; dann beendet das UND-Tor 84 das Zählen, und es wird ein Impuls P7 erzeugt, der den Strorcdurchfluß durch die Zündspule unterbricht.
Wenn an irgendeiner SLelle des Zählvorgangs ein Impuls F1 eintrifft, werden die Daten an den Eingangsanschlüssen der Sperre 74 angehalten und zur Erzeugung einer 6-Bit-Binärzahl B1 an den Ausgangsanschlüssen benutzt. Beim Eingang eines auf den Impuls P1 folgenden Impulses P2 wird der Zählvorgang wiederholt.
Die binäre Zahl B1 ist der Motordrehzahl proportional, und unter normalen Betriebsbedingungen wird für jeden P1-Impuls eine binäre Zahl B1 erzeugt. Der Impuls P7 wird normalerweise nur erzeugt, wenn der Brennkraftmotor stillsteht.
In Figur 4 ist der Teil des System dargestellt, der eine dem Unterdruck in der Ansaugleitung des Brennkraftmotors und damit der Motorlast proportionale binäre Zahl sowie zwei binäre Zahlen erzeugt, die der Stellung der Kurbelwelle entsprechen.
Bei diesem Teil des Systems werden die Impulse P1 dem RESET-Eingangsanschluß (R) eines Zählers 88 und dem (C)-Anschluß des TAKTGEBERS eines Zählers 90 zugeführt. Der Zähler 88 besteht aus einem siebenstufigen Wellenzähler "Motorola MC 14024" und der Zähler 90 aus ein^r Hälfte eines binären Aufwärtszählers "Motorola MC 14520". Die Impulse P3 werden dem RESET-Anschluß (R) des Zählers 90 und auch dem Anschluß des C-Eingangs einer Sperre 92 zugeführt, die aus einem D-Flip-Flop-Glied "Motorola MC 14174" mit sechs Ausgängen besteht. Die Impulse P4 werden einem NAND-Tor 94 zugeleitet, dessen Ausgang mit dem TAKTGEBER-Anschluß (C) des Zählers 8vS verbunden ist. Die
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Anschlüsse der Ausgänge Q1 und Q5 des Zählers 88 sind mit fünf Eingängen eines mit acht Eingängen versehenen NAND-Tores 94 verbunden, deren drei andere Eingänge auf eine Logikschaltung "1" eingestellt sind und dessen Ausgang mit dem anderen Eingang des NAND-Tores 94 verbunden ist. Die Anschlüsse der Ausgänge Q1 bis Q5 des Zählers 88 sind auch mit den Eingängen DO bis D4 der Sperre 94 verbunden, deren R-Eingang auf eine Logikschaltung "1" eingestellt ist.
Im Betrieb zählt der Zähler 90 die dem Aufnehmer 16 zugeordneten Impulse P1 und erzeugt eine binäre 4-Bit-Zahl B2, während der Zähler 88 die der PLL 22 zugeordneten Impulse P4 zählt und eine binäre 5-Bit-Zahl B3 erzeugt. Die binären Zahl B2 und B3 entsprechen zusammen der Winkelstellung der Kurbelwelle mit einer Auflösung von 1/32 des Winkelabstandes der Zähne 12. Die Zählung des Zählers 88 wird auch durch jeden zu dem Aufnehmer 18 gehörenden Impuls P3 in der Sperre 92 festgehalten und zur Erzeugung einer binären Zahl B4 benutzt, die der Stellung des Aufnehmers 18 gegenüber der Stellung des Aufnehmers 16 entspricht und daher dem Unterdruck in der Ansaugleitung proportional ist. Durch das NAND-Tor 88 wird ein Überzählen des Zählers 88 verhindert.
In Figur 5 ist der Teil des Systems dargestellt, der die binären Zahlen B1 und B4, die der Motordrehzahl bzw. dem Unterdruck in der Ansaugleitung proportional sind, zur Erzeugung zweier weiterer binärer Zahlen verwendet, die die Kurbelwellenstellungen angeben, an denen zur Erzeugung eines Zündfunkens der Stromkreis der Zündspule geöffnet und unterbrochen werden soll. In diesem Teil wird die binäre Zahl B1 durch einen Satz Puffern 98 den Adreßeingangen AO bis A5 eines Festspeichers 100, den Adreßeingangen A4 bis A9 eines Festspeichers 102 und den Adreßeingangen A4 bis A9 eines Festspeichers 104 zugeleitet. Der Festspeicher 100 ist ein Festspeicher "Intel 2708", die Speicher 102 und 104 sind Festspeicher "Intel 2708". Die vier wich-
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tigsten Bits der Zahl B4 werden durch einen Satz Puffer 106 den Adreßeingängen AO bis A3 des Speichers 102 und auch den Adreßeingängen AO bis A3 des Speichers 104 zugeführt.
Das letzte Bit der Zahl B4 wird dem Eingang eines der Puffer 106 zugeleitet, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Inverters 108 verbunden ist, dessen Ausgang wiederum mit dem CHIPWAHL-Anschluß (CS") des Speichers 102 und auch direkt mit dem CHIPWAHL-Anschluß (CS~) des Speichers 104 verbunden ist.
Die Speicher 100, 102 und 104 sind empirisch mit Zündzeitpunktdaten programmiert. Die Datenausgangsanschlüsse 00 bis 05 des Speichers 100 liefern durch einen Satz von Puffern 110 eine binäre Zahl B5, die der Kurbelwellenstellung entspricht, an der der Stromkreis der Zündspule geschlossen werden soll. Die Speicher 102 und 104 liefern durch einen Satz von Speichern 112 eine binäre 8-Bit-Zahl B6, die der Stellung der Kurbelwelle entspricht, an der der Stromkreis der Zündspule zur Erzeugung eines Funkens unterbrochen werden soll.
Bei einer alternativen Ausführungsform ist nur einer der Speicher 102, 104 erforderlich, und das letzte Bit der Zahl B4 wird nicht benutzt.
In Figur 6 ist der Teil des Systems dargestellt, der die Zahlen B2 und B3, die der Kurbelwellenstellung entsprechen, mit den Zahlen B5 und B6 vergleicht, die den Kurbelwellenstellungen entsprechen, an denen der Stromkreis der Zündspule geschlossen und geöffnet werden soll. Dieser Teil enthält drei Komparatoren 114, 116 und 118, von denen jeder ein 4-Bit-Betragskomparator "Motorola MC 14585" ist.
In diesem Teil wird die binäre Zahl B den Vergleichseingängen AO bis A3 des Komparators 114 zugeführt. Die vier
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wichtigsten Bits der Zahl B6 werden den Vergleichseingängen AO bis A3 des Komparators 118 und die vier weniger wichtigen Bit_; den Vergleichseingängen AO bis A3 des Komparators 116 zugeleitet. Die vier Bits der Zahl B2 werden den Vergleichseingängen BO bis B3 des Komparators 114 zugeführt. Die drei weniger wichtigen Bits der Zahl B2 werden den Vergleichseingängen B1 bis B3 des Komparators 118 und die vier wichtigsten Bits der Zahl B3 dem Vergleichseingang BO des Komparators 118 zugeleitet. Die vier weniger wichtigen Bits der Zahl B3 werden den Vergleichseingängen BO bis B3 des Komparators 116 zugeführt.
Die Kaskadeneingänge A=B und A>B des Komparators 114 sind mit einer Logikschaltung "1" verbunden. Die Ausgänge A<B und A=B sind mit den zwei Eingängen eines ODER-Tors 120 verbunden, dessen Ausgang mit dem D-Eingang eines C-D-Flip-Flop-Gliedes 122 verbunden ist. Dem C-Eingang des Flip-Flop-Gliedes 122 wird die Impulsfolge P5 zugeführt, und der Q-Ausgang ist mit dem C-Eingang eines C-D-Flip-Flop-Gliedes 124 verbunden, dessen D-Eingang mit einer Logikschaltung "1" verbunden ist. Der Q-Ausgang des Flip-Flop-Gliedes 124 ist mit einem der Eingänge eines UND-Tores 126 und dem R-Eingang eines C-D-Flip-Flop-Gliedes 128 verbunden. Der Q-Ausgang des Flip-Flop-Gliedes ist mit einem Eingang eines ODER-Tores 130 verbunden, dessen Ausgang mit einem Puffer 132 verbunden ist. Der Ausgang des Puffers 132 ist mit dem Eingang einer Zündsteuerung 134 verbunden, deren Ausgang den Stromdurchfluß durch die Primärwicklung der Zündspule 136 steuert. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß der Stromkreis der Primärwicklung geschlossen wird, wenn am Eingang der Zündsteuerung
die
134/binäre Zahl "0" erscheint, und daß der Stromkreis der Primärwicklung geöffnet wird, wenn am Eingang der Zündsteuerung die binäre Zahl "1" erscheint. Die sekundäre Wicklung der Zündspule ist mit dem Eingang eines Verteilers 137 verbunden, dessen vier Ausgänge mit vier Zündkerzen 138 verbunden sind.
Die Kaskadeneingänge A=B und A>B des Komparators 116 sind mit einer binären Logikschaltung "1" verbunden. Die Ausgänge A<B und A=B des Komparators 116 sind mit den Kaskadeneingängen A<B und A=B des Komparators 118 verbunden. Die Ausgänge A<B und A=B des Komparators 118 sind mit den beiden Eingängen eines ODER-Tores 140 verbunden, dessen Ausgang mit dem D-Eingang eines C-D-Flip-Flop-Gliedes 142 verbunden ist. Dem C-Eingang des Flip-Flop-Gliedes 142 wird die Impulsfolge P5 zugeführt. Der Q-Ausgang des Flip-Flop-Gliedes 142 ist mit dem C-Eingang eines C-D-Flip-Flop-Gliedes 144 verbunden, dessen D-Eingang mit einer Logikschaltung "1" verbunden ist. Dem R-Eingang des Flip-Flop-Gliedes 144 wird die Impulsfolge P3 zugeführt. Der Q-Ausgang des Flip-Flop-Gliedes 144 ist mit dem anderen Eingang des ÜND-Tores 126 und dem C-Eingang des Flip-Flop-Gliedes 128 verbunden, dessen D-Eingang mit einer Logikschaltung "1" verbunden ist. Dem anderen Eingang des ODER-Tores 130 v/erden die Impulse P7 zugeführt. Der Ausgang des UND-Tores ist mit dem R-Eingang des Flip-Flop-Gliedes 124 verbunden.
Wenn im Betrieb der Stromkreis der Zündspule 136 beim Erzeugen einer binären Zahl "1" an dem Ausgang A<B oder A=B des Komparators 118 geschlossen wird, so wird dem D-Eingang des C-D-Flip-Flop-Gliedes 142 die binäre Zahl "1" zugeführt. Dann wird beim Eintreffen des nächsten positiven Impulses der Impulsfolge P5 das Flip-Flop-Glied 142 umgeschaltet und schaltet seinerseits das Flip-Flop-Glied 144 um, wodurch das UND-Tor 126 anspricht, das Flip-Flop-Glied 128 umgeschaltet und damit der Stromkreis der Zündspule 136 unterbrochen und an den jeweiligen Zündkerzen 138 ein Funke erzeugt wird. Wenn danach an den Ausgängen A<B oder A=B des Komparators 114 eine binäre Zahl "1" erzeugt wird, gelangt diese zu dem D-Eingang des Flip-Flop-Gliedes 122. Beim Eintreffen des nächsten positiven Impulses der Impulsfolge P5 wird dann das Flip-Flop-Glied 122 umgeschaltet, wodurch auch das Flip-Flop-Glied 124 umgeschaltet wird,
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die Flip-Flop-Glieder 124 und 128 rückgestellt werden und dadurch der Stromkreis der Zündspule 136 geschlossen wird. Wenn danach ein Impuls P3 erzeugt wird, wird das Flip-Flop-Glied 144 zurückgestellt, und der Zyklus kann wiederholt werden. Durch Benutzung der Impulse P3 zum Rückstellen des Flip-Flop-Gliedes 144 wird die Erzeugung eines Doppelfunkens vermieden.
Wenn das Zündsystem bei stillstehendem Motor eingeschaltet wird, so wird von dem UND-Tor 84 ein Impuls P7 erzeugt, der dem ODER-Tor 130 zugeleitet wird, wodurch der Stromkreis der Zündspule 136 geöffnet und deren Überhitzung verhindert wird.
Da die Sperren 74 und 92 von negativen Taktimpulsen, die ' Flip-Flop-Glieder 142 und 122 dagegen von positiven Taktimpulsen gesteuert werden, werden Fehler, die sonst bei Übergangszuständen der Festspeicher 100, 102 und 104 auftreten können, vermieden.
Ferner ist ersichtlich, daß der Komparator 118 den ersten Teil der Verzögerung und der Komparator 116 den zweiten Teil der Verzögerung zwischen der Erzeugung eines zu dem Aufnehmer 18 gehörenden Impulses durch den Impulsformer und der Erzeugung eines Funkens bestimmt.
Das Steuerungssystem kann auch zu anderen Steuerungsaufgaben bei Brennkraftmotoren herangezogen werden, beispielsweise zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung bei Dieselmotoren sowie zur Dosieruny des Kraftstoffs bei Diesel- und Benzinmotoren. Im letztgenannten Falle soll die Dauer der Öffnung eines oder mehrerer Kraftstoffeinspritzventile, durch die Kraftstoff in die Ansaugleitung des Motors gespritzt wird, geändert werden. Hierbei wird der Aufnehmer 18 nicht durch einen Iiastfühlur, sondern durch einen Luftstroinfühlor, beispielsweise durch eine drehbare, federbelastete Klappe in der Ansaugleitung, um
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einen Winkel verschwenkt, so daß die von den Aufnehmern 16, 18 gelieferten Impulsfolgen beim Durchströmen von Luft in Nullphase sind.
Jedes Ventil wird zu Beginn der obenerwähnten Verzögerung geöffnet und am Ende der von den Komparatoren 116, 118 festgelegten Verzögerung geschlossen. Eine weitere Verzögerungskomponente kann durch eine monostabile Schaltung eingeführt werden, deren Rückstellzeit von der Spannung der Fahrzeugbatterie abhängt. Diese von der monostabilen Schaltung eingeführte Verzögerungskomponente soll Systemverzögerungen kompensieren, die beim Öffnen und Schließen des Ventils oder der Ventile vorkommen und von der Batteriespannung abhängen.
Obwohl in der vorstehenden Beschreibung die Aufnehmer 16, 18 als Aufnehmer mit veränderlicher Reluktanz beschrieben worden sind, können bei der Wandlereinrichtung auch andere Fühler, z.B. elektromagnetischer oder fotoelektrischer Art, verwendet werden. Ferner kann da-s in dem Ausführungsbeispiel als Digitalschaltung beschriebene System teilweise oder ganz als Analogschaltung ausgebildet werden.
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Leerseite

Claims (10)

  1. COHAUSZ & FIA)HACK.
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    Ansprüche
    System zur Steuerung des Betriebes eine:; Brennkraftmotors, gekennzeichnet durch einen von dem Bronnkraftmotor mechanisch angetriebenen Signalgeber (10, 12, 14, 16, 18, 20) zur Erzeugung eines ersten und zweiten Signals, von denen das erste Signal aus einer Folge von Impulsen mit einer ersten Frequenz, die gleich der erforderlichen Arbeitsfrequenz ist, und das zweite Signal aus einer Folge von Impulsen mit einer zweiten Frequenz, die ein Vielfaches der ersten Frequenz ist, besteht, einen Fühler für einen Betriebsparameter des Brennkraftmotors, der die Phase der ersten Impulsfolge gegenüber derjenigen der zweiten Impulsfolge innerhalb von Grenzen so zu verschieben vermag, daß die Ordnungsfolge der Impulse konstant bleibt, und einen Arbeitssignalgeber zum Inbetriebsetzen einer Ausgangsschaltung am Ende einer auf das erste Signal folgenden Verzögerung, die aus der Summe einer ersten Verzögerung bei einem der ersten Impulse und einer zweiten Verzögerung besteht, wobei die erste und zweite Verzögerung von den Frequenz- und Phasenbeziehungen zwischen beiden Impulsfolgen abhängen.
  2. 2. Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurcli gekennzeichnet , daß der Signalgebor aus einem von dem Brennkraftmotor angetriebenen Läufer, einem ortsfesten Ständer und einem zu dem ortsfesten Ständer
    32 262
    07-
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    ORIGINAL INSPECTED
    durch ein mechanisches Stellglied, das auf den Betriebsparameter des Brennkraftmotors reagiert, verschwenkbaren Ständer besteht und daß Läufer und Ständer sich beeinflussende Signa]gebende Bauteile haben.
  3. 3. Steuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Signalfolgen zwei digitale Mehrbit-Signale erzeugen, von denen das eine der Drehzahl des Brennkraftmotors und das andere einem weiteren Parameter des Brennkraftmotors proportional ist.
  4. 4. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitssignalgeber ein empirisch programmierter Festspeicher ist, der von den beiden digitalen Mehrbit-Signalen adressiert wird und ein digitales Mehrbit-Ausgangssignal· erzeugt, das a) bestimmt, weiches Signal der zweiten Signalfolge die erste Verzögerung beendet, und b) die Dauer der zweiten Verzögerung festlegt.
  5. 5. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gesteuerte Betriebseinrichtung die Zündvorrichtung des Brennkraftmotors ist und die Ausgangsschaltung einen Zündkreis umfaßt, der durch den Arbeitssignalgeber gesteuert wird.
  6. 6. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler für einen Betriebsparameter des Brennkraftmotors, der eine Phasenverschiebung der Signale zu erzeugen vermag, aus einem Geber für die Motorlast besteht.
  7. 7. Steuerungssystem nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine Zündspule, die beim
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    Durchfließen von elektrischem Strom Energie zu speichern und diese Energie durch Unterbrechen des Stromdurchflusses freizugeben vermag, wenn ein Zündfunken benötigt wird, wobei der Beginn des Stromdurchflusses von dem Festspeicher gesteuert wird.
  8. 8. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gesteuerte Betriebseinrichtung eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist und die Ausgangsschaltung ein oder mehrere Einspritzventile steuert, die bei jedem ersten Signal geöffnet und am Ende der Verzögerung geschlossen werden.
  9. 9. Steuerungssystem nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine monostabile SLeuerschaltung zur Einführung einer weiteren Verzögerung, deren Signalausgangsdauer von der Batteriespannung abhängt und den Einfluß der Batteriespannung auf das Öffnen und Schließen der Einspritzventile kompensiert.·
  10. 10. Steuerungssystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Phasenverschiebung der beiden Signalfolgen benutzte Betriebsparameter des Brennkraftmotors der angesaugte Luftstrom ist.
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DE2840472A 1977-09-16 1978-09-16 Elektronische Einrichtung zur Steuerung der Zündung oder der Kraftstoffeinspritzung bei einer Brennkraftmaschine Expired DE2840472C2 (de)

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