DE2845024C2 - - Google Patents
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- DE2845024C2 DE2845024C2 DE2845024A DE2845024A DE2845024C2 DE 2845024 C2 DE2845024 C2 DE 2845024C2 DE 2845024 A DE2845024 A DE 2845024A DE 2845024 A DE2845024 A DE 2845024A DE 2845024 C2 DE2845024 C2 DE 2845024C2
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- F02P5/145—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
- F02P5/15—Digital data processing
- F02P5/1502—Digital data processing using one central computing unit
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur elektro
nischen Zündverstellungsregelung bei einer fremdgezündeten
Brennkraftmaschine, bei dem jeweils bei einem vorgegebenen
Umdrehungszyklus der Antriebswelle der Brennkraftmaschine
eine betriebsparameterabhängige Verstellung des Zündzeit
punktes unter Verwendung von Speicherdaten erfolgt, wobei
der bei zumindest einem jeweils vorhergehenden Umdrehungs
zyklus der Antriebswelle erfolgte Zündverstellungsbetrag
als Korrekturwert für den beim nächstfolgenden Umdrehungs
zyklus betriebsparameterabhängig ermittelten Zündverstel
lungsbetrag gespeichert wird.
Bekanntermaßen erfolgt die Bildung eines Zündfunkens bei
fremdgezündeten Brennkraftmaschinen jeweils nach einer
bestimmten Kurbelwellendrehung - z. B. nach einer halben
Umdrehung im Falle einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine -
derart, daß bei jeder dieser Kurbelwellendrehbewegungen
Betriebsparameter der Brennkraftmaschine, wie z. B. Dreh
zahl und Saugleitungsunterdruck, ermittelt werden, auf der
Basis der ermittelten Betriebsparameter z. B. durch einen
Rechenvorgang, Auslesen gespeicherter Daten usw., die
erforderliche bzw. gewünschte Zündverstellung festgelegt
wird und sodann ein Zündfunken bei der festgelegten Zünd
verstellung ausgelöst wird, wenn die tatsächliche Dreh
stellung der Kurbelwelle dem festgelegten Zündzeitpunkt
entspricht.
So ist aus der US-PS 40 09 699 ein Verfahren zur digitalen
elektronischen Zündverstellungsregelung bekannt, bei dem
außer den Betriebsparametern Drehzahl und Saugleitungsun
terdruck jeweils der atmosphärische Luftdruck ermittelt,
nach einer Analog-Digital-Umsetzung der ermittelten Werte
aus einem Festwertspeicher in Abhängigkeit von den vorlie
genden Drehzahl- und Saugleitungsunterdruckbeträgen ein
abgespeicherter Zündverstellwinkel ausgelesen und sodann
mit Hilfe des ermittelten Luftdruckwertes eine Korrektur
des ausgelesenen Zündverstellwinkels zur Festlegung der
endgültigen Zündverstellung vorgenommen wird. Der aus dem
Festwertspeicher ausgelesene Zündverstellwinkel wird hier
bei in umgekehrter proportionaler Abhängigkeit vom vorlie
genden Luftdruckwert verändert, wodurch eine weitere An
passung des durch die Verwendung des Festwertspeichers
gewonnenen dreidimensionalen Zündverstellwinkelprofils
erreicht werden soll. Aufgrund der stark veränderlichen
bzw. steilen Regelcharakteristik kann hierbei jedoch eine
plötzliche Änderung der Betriebsbedingungen der Brenn
kraftmaschine, wie sie z. B. bei Beschleunigungs- oder
Verzögerungszuständen auftritt, eine derart starke Ände
rung der Zündverstellung zwischen zwei aufeinanderfolgen
den Umdrehungszyklen zur Folge haben, daß Drehmoment
schwankungen mit der nachteiligen Folge einer instabilen
Arbeitsweise der Brennkraftmaschine auftreten.
Weiterhin ist aus der DE-OS 27 02 054 ein Verfahren zur
analogen elektronischen Zündverstellungsregelung bei einer
Brennkraftmaschine bekannt, bei dem zunächst in Verbindung
mit einem Zylinder-Zuordnungssignal ein der jeweiligen
Kurbelwellenstellung entsprechendes Rechtecksignal mit
einer umgekehrt drehzahlproportionalen Periode erzeugt und
in ein entsprechendes Sägezahnsignal umgesetzt wird, aus
dem bezugsspannungsabhängige Abtast-Taktimpulse abgeleitet
werden. Hierbei erzeugt ein Generator in Abhängigkeit von
dem Rechtecksignal und den Abtast-Taktimpulsen eine weite
re Sägezahnspannung mit vorprogrammierten zeitabhängigen
Gradienten, die zu Knickpunkten in dieser Sägezahnspannung
führen, welche die Zündvorverstellung abschnittsweise als
Funktion der Drehzahl verändern, da die Sägezahnspannung
nun mit einem Bezugsspannungspegel verglichen und jeweils
bei Koinzidenz ein Ausgangssignal erzeugt wird, das als
drehzahlabhängiges Steuersignal in die Zündverstellung
eingeht. Darüberhinaus kann als weiterer Betriebsparameter
auch der Saugunterdruck in ähnlicher Weise in die Zündver
stellungsregelung eingehen, wobei dann von den fest vor
programmierten Gradienten in alleiniger Abhängigkeit vom
Ausgangssignal eines Unterdruckfühlers ein fester Betrag
subtrahiert wird, um ein geringeres Steigungsmaß und damit
einen größeren unterdruckabhängigen Zündvorverstellungsbe
trag zu erhalten, der dann dem drehzahlabhängig ermittel
ten Steuersignal linear hinzuaddiert wird. Hierdurch soll
einer drehzahlabhängig gebildeten Vorverstellwinkel-Cha
rakteristik ein in alleiniger Abhängigkeit vom Saugunter
druck gewonnener Vorverstellwinkelwert hinzuaddiert wer
den.
Hierbei findet jedoch keine Einbeziehung und Speicherung
vorheriger Ist-Zündverstellungsbeträge als Korrekturwerte
für die laufenden betriebsparameterabhängigen Soll-Zünd
verstellungsbeträge statt, so daß auch keine flexible
Anpassung an schnell veränderliche Betriebsbedingungen
möglich ist, da die Zündverstellungsregelung stets unter
Zuhilfenahme fest vorgegebener Werte erfolgt.
Aus der DE-OS 26 24 994 ist ferner eine schaltungstech
nisch digitale Version eines vergleichbaren Verfahrens
bekannt. Hierbei sind dem Schwungrad einer Brennkraftma
schine zwei Geberspulen zugeordnet, über die drehzahlab
hängig einerseits ein einem maximalen Vorverstellwinkel
wert zugeordneter Ausgangsimpuls und andererseits Zählim
pulse abgeleitet werden. Die Zählimpulse werden zunächst
während eines fest vorgegebenen, mit Beginn des Ausgangs
impulses der ersten Geberspule einsetzenden Zeitintervalls
gezählt und stellen somit ein drehzahlproportionales Si
gnal dar, das zum Auslesen eines vorprogrammierten Lese
speichers dient, dessen Ausgangssignal anschließend als
Referenzwert für den erforderlichen Vorverstellwinkel
zwischengespeichert und sodann mit den ab Beginn des näch
sten Ausgangsimpulses der ersten Geberspule ermittelten
Zählimpulsen verglichen wird. Die Auslösung des Zündfun
kens erfolgt bei Koinzidenz der beiden Zählimpulsfolgen.
Auf diese Weise soll ein möglichst exaktes Auslesen einer
im Lesespeicher vorgespeicherten Zündverstellungskennlinie
erzielt werden, die der optimalen Maschinenleistung ange
paßt ist. Durch den Vergleich der beiden Zählimpulsfolgen
wird damit zwar Koinzidenz mit einem fest vorgespeicher
ten, drehzahlabhängig ermittelten jeweiligen Kennlinien
wert herbeigeführt und damit die Zündverstellung diesem
Kennlinien-Sollwert angepaßt, jedoch ist keine Ermittlung
von Korrekturwerten unter Einbeziehung vorheriger Ein
stellwerte in Verbindung mit einer anschließenden Korrek
tur des jeweiligen betriebsparameterabhängig ermittelten
Zündverstellwinkels unter Verwendung eines solchen Korrek
turwertes in Betracht gezogen, sondern es soll nur eine
drehzahlabhängige Anpassung an eine fest vorgegebene lei
stungsoptimierte Zündverstellungskennlinie erzielt werden.
Darüberhinaus ist aus der DE-AS 25 39 113 ein Verfahren
der eingangs genannten Art zur elektronischen Zündverstel
lungsregelung bei einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine
bekannt, bei dem ausschließlich eine Zündwinkeländerung zu
einem jeweils vorangegangenen Zündwinkel berechnet wird.
Eine solche Zündwinkeländerung umfaßt als Summanden im
wesentlichen einen Anfangswert der Last, einen linearen
Korrekturterm der Last, einen Anfangswert einer Drehzahl
interpolation, einen weiteren linearen Korrekturterm für
die Drehzahl sowie einen Betrag für eine maximale Zündwin
keländerung. Diese Summanden bilden in ihrer Gesamtheit
eine Zündverstellungsänderung, die dem jeweils vorherigen
Zündwinkel hinzuaddiert wird.
Eine derartige Ermittlung und Auswertung einer Vielzahl
spezieller Änderungsterme ist schaltungstechnisch recht
aufwendig und kann auch nicht zu optimalen Ergebnissen
führen, da die Änderungsterme - wie z. B. die maximale
Zündwinkeländerung - an sich bereits Beschränkungen unter
worfen sind und stets dem vorangegangenen Zündwinkel hin
zuaddiert werden, ohne daß eine grundsätzliche betriebspa
rameterabhängige Neuberechnung des jeweils eingesteuerten
Zündwinkels in Verbindung mit einem Vergleich mit der
bisher ermittelten Zündverstellung in Betracht gezogen
wird.
In diesem Zusammenhang ist es aus der DE-OS 27 10 087
weiterhin bekannt, bei einer Vorrichtung zur Abgas-Emis
sionsregelung für Brennkraftmaschinen eine Mittelwert-
bzw. Integrationsschaltung in Form eines RC -Gliedes einem
Differenzverstärker vorzuschalten, über den dann ein PI-
Regler zur Steuerung des Luft/Brennstoff-Ansauggemischs
der Brennkraftmaschine beaufschlagt wird. Auf diese Weise
sollen auf der Ansprechverzögerung des im Regelkreis ver
wendeten Abgasmeßfühlers beruhende Regelschwingungen un
terdrückt werden, da nur der am RC-Glied abfallende Mit
telwert des vom Abgasmeßfühler abgegebenen und den jeweils
vorliegenden Abgas-Sauerstoffgehalt bezeichnenden Aus
gangssignals weiterverarbeitet wird und in die Regelung
eingeht. Im Rahmen einer solchen Signalauswertung findet
somit keine Differenzbildung zwischen diskreten Meß- und
Speicherwerten bzw. keine unter Einbeziehung vorgegebener
Korrekturfaktoren erfolgende arithmetische Auswertung dis
kreter Differenzwerte statt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ver
fahren der eingangs genannten Art zur elektronischen Zünd
verstellungsregelung bei einer fremdgezündeten Brennkraft
maschine anzugeben, bei der die Zündzeitpunkte bei belie
bigen aufeinanderfolgenden Umdrehungszyklen der Brenn
kraftmaschine derart einregelbar sind, daß der zwischen
ihnen bestehende Unterschied der Zündverstellungsbeträge
eine vorbestimmte Größe nicht übersteigt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für
den laufenden Umdrehungszyklus jeweils aus dem gespeicher
ten Zündverstellungsbetrag und dem erneut betriebsparame
terabhängig ermittelten Zündverstellungsbetrag durch Ver
gleich eine Differenz gebildet wird, die erhaltene Diffe
renz mit einem vorgegebenen Wert verglichen wird und bei
einem Vergleichsergebnis, das angibt, daß die Differenz
den vorgegebenen Wert übersteigt, der betriebsparameterab
hängig ermittelte Zündverstellungsbetrag mittels des vor
gegebenen Wertes zur Begrenzung der Zündverstellung korri
giert wird.
Alternativ kann diese Aufgabe dadurch gelöst werden, daß
für den laufenden Umdrehungszyklus jeweils aus dem gespei
cherten Zündverstellungsbetrag und dem erneut betriebspa
rameterabhängig ermittelten Zündverstellungsbetrag ein
Mittelwert zur Begrenzung des Verstellungsbetrages des
Zündzeitpunktes gebildet wird, indem der gespeicherte
Zündverstellungsbetrag mit einer ersten Konstanten multi
pliziert wird, der erneut betriebsparameterabhängig ermit
telte Zündverstellungsbetrag mit einer zweiten Konstanten
multipliziert wird, die beiden Multiplikationsergebnisse
addiert werden und das Additionsergebnis zur Bildung einer
gemittelten Zündverstellung durch eine dritte Konstante
geteilt wird.
Auf diese Weise findet eine stetige betriebsparameterab
hängige Neuberechnung des jeweils eingeregelten Zündwin
kels bzw. Zündverstellungsbetrages statt, wobei nicht in
aufwendiger Weise eine Anzahl von Änderungstermen ermit
telt werden muß, sondern der bisherige, ohnehin zur Ver
fügung stehende Zündwinkel im Rahmen einer wesentlich
einfacheren Differenzbildung mit dem jeweils unabhängig
und damit genauer ermittelten neuen Zündwinkel als Korrek
turwert herangezogen wird. Hierdurch ist einerseits keine
aufwendige Rechenanlage zur Zündverstellungsregelung er
forderlich, die insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik
aus Kostengründen möglichst vermieden werden sollte, wäh
rend andererseits durch Berücksichtigung des jeweils vor
her eingestellten Zündwinkels eine diskontinuierliche
Zündverstellungsregelung vermieden werden kann. Da die
Differenzbildung zwischen den jeweils unabhängig voneinan
der und damit sehr exakt ermittelbaren Zündverstellungsbe
trägen auf einfache Weise zweckmäßig ausgestaltet werden
kann, ist mit einfachen Mitteln eine hohe Einstellungsge
nauigkeit ohne diskontinuierliche Regelschwankungen er
zielbar.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei
spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrie
ben. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur
Bildung von Betriebsparametersignalen bei einer Brenn
kraftmaschine,
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Regelkreises gemäß einem
Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur elektronischen
Zündverstellungsregelung bei einer fremdgezündeten Brenn
kraftmaschine,
Fig. 3 ein schematisches Schaltbild eines ersten Ausfüh
rungsbeispiels einer Zündverstellungs-Korrekturschaltung
des Regelkreises gemäß Fig. 2,
Fig. 4 Signalverläufe zur Veranschaulichung der Ablauf
steuerung des Regelkreises gemäß Fig. 2,
Fig. 5 ein schematisches Schaltbild eines weiteren Ausfüh
rungsbeispiels der Zündverstellungs-Korrekturschaltung,
Fig. 6 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung der
Funktion eines bei der Zündverstellungs-Korrekturschaltung
gemäß Fig. 5 verwendeten Mikrocomputers,
Fig. 7 ein schematisches Schaltbild eines weiteren Ausfüh
rungsbeispiels der Zündverstellungs-Korrekturschaltung und
Fig. 8 und 9 schematische Schaltbilder weiterer Ausfüh
rungsbeispiele der Zündverstellungs-Korrekturschaltung.
Bei der Zündverstellungsregelung werden Signale
verwendet, die Betriebszustände einer Brennkraft
maschine darstellen. Bei einer fremdgezündeten
Vierzylinder-Viertakt-Brennkraftmaschine können derartige
Signale beispielsweise ein Bezugssignal T in Form einer
Reihe von Impulsen, die mit einer Folgefrequenz von
vier Impulsen je Umlauf einer Zündverteilerwelle erzeugt
werden und jeweils ein bestimmtes Winkelintervall
bzw. eine bestimmte Impulsdauer T R haben, ein Winkel
signal CL R aus einer Reihe von Impulsen, die mit einer
Folgefrequenz von 720 Impulsen je Einzelumdrehung
der Zündverteilerwelle erzeugt werden, und ein Signal
sein, das den Unterdruck in einer Ansaugleitung
angibt. Eine Vorrichtung zur Erzeugung der Signale
T und CL R ist schematisch in Fig. 1 gezeigt. Die in
dieser Figur allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung
kann als Winkeldetektor oder Winkelgeber bezeichnet wer
den und weist einen ersten Rotor bzw. ein
erstes Zahnrad 11 auf, das an der Zündverteilerwelle befestigt
ist und vier Zähne oder Vorsprünge aufweist, die in
gleichen Abständen ausgebildet sind. Dem Zahn
rad 11 ist ein elektromagnetischer Stellungsfühler 13
in Oszillatorausführung zugeordnet, der jeweils einen
Einzelimpuls erzeugt, wenn ein Zahn des Zahnrads 11 am
Stellungsfühler 13 vorbeiläuft. Das Ausgangssignal
des Stellungsfühlers 13 wird einer Signalformerschaltung
15 zugeführt, deren Ausgangssignal das Bezugssignal T
mit der Impulsdauer T R ist, wobei die Anstiegs
flanke eines jeden Impulses jeweils beim oberen Tot
punkt eines einzelnen Zylinders auftritt. Ferner ist
ein zweites Zahnrad 12 an der Zündverteilerwelle befestigt
und mit 720 in gleichem Abstand angeordneten
Zähnen oder Vorsprüngen ausgestattet. Dem zweiten Zahn
rad 12 ist ein elektromagnetischer Stellungsdetektor
bzw. Stellungsfühler 14 zugeordnet, dem eine Signal
formerschaltung 16 nachgeschaltet ist, deren Ausgangs
signal das Winkelsignal CL R ist, das aus einer Folge
von Impulsen besteht, die jeweils bei einem Kurbelwellen
winkel von 1° erzeugt werden. Der Verlauf der
Signale T und CL R ist bei (a) und (b) in Fig. 4 dar
gestellt, auf die nachstehend noch näher eingegangen wird.
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild eines Regelkreises
gemäß einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Zündverstellungs
regelung. In dieser Figur bezeichnet 3 eine
Recheneinheit zur Bestimmung der Zündverstellung
in Abhängigkeit von den Betriebszuständen der Brennkraftmaschine.
Zu diesem Zweck ist die Recheneinheit 3 mit Eingängen
an Ausgangsanschlüsse T und CL R der in Fig. 1 gezeigten
Vorrichtung bzw. des in Fig. 1 gezeigten Winkelgebers
1 angeschlossen, während ein weiterer Eingang mit einem
Druckgeber 2 herkömmlicher Art verbunden ist, der den
Ansaugunterdruck in der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine er
faßt. An den Ausgang der Recheneinheit 3
ist eine Zündschaltung 4 zur
Erzeugung von Zündfunken in den einzelnen Zylindern
entsprechend der durch die Recheneinheit 3 bestimmten
Zündverstellung angeschlossen.
Die Recheneinheit 3 umfaßt eine erste Detektorschaltung
31 zur Erfassung der Betriebsdrehzahl der Brennkraftmaschine,
eine zweite Detektorschaltung 32 zur Ermittlung des An
saugunterdrucks in der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine, eine
Zündverstellungssteuerschaltung 33 zur Bestimmung der Zünd
verstellung und eine Zündspulen-Ansteuerschal
tung 34 zum Ein- und Ausschalten des Primärstromkreises
einer Zündspule 41 in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der
Zündverstellungssteuerschaltung 33. Hierbei umfaßt nach Fig. 2
die erste Detektorschaltung 31 ein UND-Glied 311, an des
sen einem Eingang das Bezugssignal T anliegt, einen
Oszillator 312 herkömmlicher Art zur Erzeugung von
Impulssignalen hoher Folgefrequenz, einen Binärzähler
313, einen Dekadenzähler 314, an dessen Rücksetzein
gang das Bezugssignal T und an dessen Takteingang das
Ausgangs-Taktsignal des Oszillators 312 angelegt ist
und der Dekodier-Ausgänge für eine mit der abfallenden
Flanke des Bezugssignals T beginnende aufeinanderfolgende
Erzeugung von Taktimpulsen aufweist,
und ein nachstehend als Zwischenspeicher
bezeichnetes Speicherelement 315. Von der
Detektorschaltung 31 werden Taktimpulse mit dem logischen
Pegel "1", die während der Dauer des Bezugssignals
T bzw. einer einem vorbestimmten Kurbelwellenwinkel
entsprechenden Zeitdauer am Ausgang des Dekadenzählers
314 auftreten, mittels des Binärzählers 313 gezählt
und der Zählstand für jeden halben Umlauf der Maschinen
antriebswelle im Zwischenspeicher 315 gespeichert,
wodurch die Maschinendrehzahl erfaßt wird.
Die zweite Detektorschaltung 32 ist mit dem Eingang
an den Ausgang des Druckfühlers 2 angeschlossen und umfaßt
eine Verstärkerschaltung mit einem Rechenverstärker 324
und Widerständen 321, 322 und 323, einen Analog-Digital-
Umsetzer 325 zum Umsetzen des analogen Aus
gangssignals der Verstärkerschaltung in eine entsprechen
de digitale Größe und einen Zwischenspeicher 326
zur Speicherung des digitalen Ausgangssignals des Analog-Digital-
Umsetzers 325 für jeden halben Umlauf der Maschinen
antriebswelle, wodurch der Ansaugunter
druck erfaßt wird. Die Ausgangssignale der ersten und
zweiten Detektorschaltung 31 bzw. 32, die die Maschi
nendrehzahl N bzw. den Ansaugunterdruck P darstellen,
werden der Zündverstellungssteuerschaltung
33 zugeführt.
Die Zündverstellungssteuerschaltung 33, deren
Schaltungsaufbau in Einzelheiten in den Fig. 3, 5, 7,
8 und 9 gezeigt ist, umfaßt
Konstanteneinstellschaltungen 332 und 334, die
zum Einstellen von Konstanten A (A = 180-T R) bzw. nd
(Winkelintervall für die Zündspulenerregung) dienen und
von Schaltern zum Einstellen entsprechender
Binärcodes gebildet werden können, einen ersten Subtrahierer
333 herkömmlicher Art, der vom Ausgangssignal
A der Konstanteneinstellschaltung 332 ein Ausgangssignal
n α einer Zündverstellungs-Korrektur
schaltung 331 subtrahiert, einen zweiten Subtrahierer
335, der vom Differenz-Ausgangssignal
(A-n α) des ersten Subtrahierers 333 das
Ausgangssignal nd der Konstanteneinstellschaltung 334
subtrahiert, einen ersten Zweirichtungszähler 336,
an dessen Eingang das Ausgangssignal
(A-n α) des ersten Subtrahierers 333, an dessen
Takteingang das Winkelimpuls-Signal CL R und
an dessen Rücksetzeingang ein Ausgangssignal
des Dekadenzählers 314 angelegt ist, um den Zählstand
entsprechend der Differenz (A-n α) herabzuzählen,
einen gleichartigen zweiten Zweirichtungszähler 337
zum Herabzählen des Zählstands entsprechend dem
Differenz-Ausgangssignal (A-n α-nd) des zweiten Sub
trahierers 335, sowie ein Flip-Flop aus NAND-
Gliedern 338 und 339 mit Eingängen, die an die Zwei
richtungszähler 336 bzw. 337 angeschlossen sind. Die
vorstehend verwendeten Bezugszeichen "A" und "nd"
bezeichnen Konstanten, die entsprechend Maschinenbe
triebsparametern festgelegt sind, worauf nachstehend noch
näher eingegangen wird.
Die Zündspulen-Ansteuerschaltung 34 weist
Widerstände 341 und 342 und Transistoren 343 und 344
auf und dient zur Steuerung des Ein- und Ausschaltens
des Primärstromkreises der Zündspule 41. Die Zündschaltung
bzw. Zündanlage 4 weist die Zündspule 41, einen Zünd
verteiler 42 und Zündkerzen 43, 44, 45 und 46 auf, die
den einzelnen Zylindern zugeordnet sind und
auf bekannte Weise jeweils bei Unterbrechung des Primär
stromkreises der erregten Zündspule 41 Zündfunken er
zeugen. 10 bezeichnet einen Hauptschalter bzw.
Zündschalter, während 20 eine Gleichstromquelle be
zeichnet.
Gemäß Fig. 3 weist die Zündverstellungs-
Korrekturschaltung 331 folgende Elemente auf:
einen Festspeicher 50, der als Programmspeichereinrich
tung dient; einen Zwischenspeicher 51 zur Speicherung
eines vorhergehenden Zündverstellungssignals n α (i-1)
für eine einem halben Umlauf der Maschinenantriebswelle
entsprechende Verzögerungszeit; einen Vergleicher 52
bekannter Art, der ein Ausgangssignal n α (i) des Festspeichers
50 mit dem Ausgangssignal n α (i-1) des Zwischenspeichers
51 vergleicht und ein Ausgangssignal mit dem logischen
Pegel "1" abgibt, wenn n α (i)<n α (i-1) ist; einen In
verter 55; eine Wählschaltung 53, bei der an einem Ein
gang A das Signal n α (i) und an einem Eingang
B das Signal n α (i-1) anliegt, ein erster Steuereingang Ka
mit dem Ausgang des Vergleichers 52 und
ein zweiter Steuereingang Kb mit dem Ausgang des In
verters 55 verbunden ist, um das Ausgangssignal
n a (i-1) abzugeben, wenn das Eingangssignal am Steuer
eingang Kb den logischen Pegel "1" hat, und das Ausgangs
signal n α (i) in Abhängigkeit von einem Eingangssignal am
Steuereingang Ka mit dem logischen Pegel "1" zu er
zeugen; eine zweite Wählschaltung 54, bei der an einem
Eingang A das Signal n a (i) und an einem
Eingang B das Signal n α (i-1) anliegt, ein erster Steuer
eingang Kb mit dem Ausgang des Vergleichers 52
und ein zweiter Steuereingang Ka mit dem Aus
gang des Inverters 55 verbunden ist; einen Subtrahierer
56 bekannter Art zur Erzeugung eines Differenz
signals (A-B); eine Konstanteneinstellschaltung 58 zur
Einstellung einer Konstante K; einen Vergleicher 57 zum
Vergleich des Ausgangssignals des Subtrahierers
56 mit der Konstante K; UND-Glieder 59 und 60; einen
Inverter 61; einen Addierer 62 bekannter Art
zur Abgabe eines Summensignals aus dem Signal n (i-1)
und der Konstanten K; sowie UND-Glieder 64 a 1 bis 64 a i ,
UND-Glieder 64 b 1 bis 64 b i , UND-Glieder 64 c 1 bis 64 c i
und ODER-Glieder 64 d 1 bis 64 d i , bei welchen i die
Anzahl der bei dem Rechenvorgang verwendeten Bits be
zeichnet. Die Zündverstellungs-Korrektur
schaltung 331 erzeugt das
Zündverstellungssignal n α, was nachstehend noch näher beschrieben
wird.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung der Regel
vorgänge anhand der in Fig. 4 gezeigten Signalverläufe.
Der in Fig. 1 gezeigte Winkelgeber 1
erzeugt das Bezugssignal T mit einer Dauer T R bei einer
Folgefrequenz von zwei Impulsen je Umdrehung der Kurbel
welle sowie das Winkelimpulssignal CL R mit einer Im
pulsfolgefrequenz von einem Impuls je 1° Drehwinkel
der Kurbelwelle, wie es in Fig. 4 bei (a) bzw. (b)
gezeigt ist. In der Recheneinheit 3 spricht der Dekaden
zähler 314 auf die abfallende Flanke des Bezugssignals
T an und erzeugt Rücksetzimpulssignale R 1, R 2 und R 3
gemäß der Darstellung in Fig. 4 (c), (d) bzw. (e), die
jeweils dem ersten, dem dritten und dem fünften Takt
impuls vom Oszillator 312 bei Zählungsbeginn
mit der abfallenden Flanke des Bezugssignals T ent
sprechen. Dabei ist der Zeitabstand zwischen der abfallen
den Flanke des Bezugssignals T und der abfallenden Flanke
des Impulses R 3 derart gewählt, daß er über den ganzen Bereich
der Maschinendrehzahl ausreichend kleiner als die dem
Kurbelwellenwinkel 1° entsprechende Zeitdauer ist. Die
Taktimpulse des Oszillators 312 werden auch dem UND-
Glied 311 zugeführt, an dessen zweitem Eingang das Bezugs
signal T anliegt. Die Ausgangsimpulse des UND-
Glieds 311 werden vom Binärzähler 313 gezählt, dessen
Inhalt daher der Anzahl der während der Impulsdauer
T R des Bezugssignals T erzeugten Taktimpulse
entspricht. Der Inhalt des Zählers 313 wird bei Anstehen
der abfallenden Flanke des Rücksetz-Signals R 2 zum
Zwischenspeicher 315 übertragen, um dort gespeichert zu
werden. Die vom Zwischen
speicher 315 gespeicherte Anzahl der Taktimpulse wird somit größer,
wenn die Maschinendrehzahl niedriger wird. Auf
ähnliche Weise wird bei Anstehen der abfallenden
Flanke des Rücksetz-Signals R 2 von der zweiten Detektor
schaltung 32 der ermittelte Ansaugunterdruck der Brennkraftmaschine
in den Zwischenspeicher 326 eingespeichert.
Die Ausgangssignale dieser Zwischenspeicher 315 und 326
werden dem Festspeicher 50 der Zündverstellungs-Korrektur
schaltung 331 zugeführt, die dann in Abhängigkeit von den
Ausgangssignalen der Zwischenspeicher 315 und 326
einen im Festspeicher 50 gespeicherten
Wert n α (i) abgibt. Das Zündverstellungssignal n α (i-1)
des vorhergehenden Umdrehungszyklus wird bei der an
steigenden Flanke des Rücksetz-Signals R 1 zum Zwischen
speicher 51 übertragen und dort eingespeichert, d. h.
der Zwischenspeicher 51 speichert den Zünd
verstellungsbetrag, gemäß dem während des vorhergehenden Zyklus
einer halben Umdrehung der Maschinen
kurbelwelle ein Zündfunken erzeugt wurde.
Wenn der im Zwischenspeicher 51 gespeicherte Wert
durch n α (i-1) gegeben ist, hat das Ausgangssignal
des Vergleichers 52 den logischen Pegel "1", wenn n α (i)
<n (i-1) ist, und den logischen Pegel "0", wenn
n α (i)≦n α (i-1) ist. Wenn n α (i)<n α (i-1) ist,
wird bei der Wählschaltung 53 der logische Pegel "1"
an den Steuereingang Ka angelegt, wodurch die Wählschal
tung 53 das Signal n α (i) abgibt, während an
die Wählschaltung 54 der logische Pegel "1" an den
Steuereingang Kb angelegt wird, wodurch die Wählschal
tung 54 das Signal n α (i-1) abgibt. Das Ausgangs
signal des Subtrahierers 56 wird dann
gleich [n α (i) - n a (i-1)]. Wenn dagegen n α (i)≦
n α (i-1) ist, spricht die Wählschaltung 53 auf das logi
sche Eingangssignal "1" am Steuereingang Kb durch Abgabe
des Ausgangssignals n α (i-1) an, während die Wählschal
tung 54 auf das logische Eingangssignal "1" am Steuer
eingang Ka durch Abgabe des Ausgangssignals n α (i) an
spricht, woraus sich ein Ausgangssignal [n α (i-1)-
n α (i)] des Subtrahierers 56 ergibt.
Der Subtrahierer 56 gibt somit die Differenz zwischen
n α (i-1) und n α (i) als Absolutwert ab, nämlich als
|n α (i)-n α (i-1)|. Wenn |n a (i)-n α (i-1)|
<K ist, erzeugt der Vergleicher 57 ein Ausgangs
signal mit dem logischen Pegel "1". Dementsprechend
erzeugt unter den Bedingungen n α (i)≦n α (i-1) und
n α (i-1)-n a (i)<K (die als "erster Zustand" bezeich
net werden) das UND-Glied 59 ein Ausgangssignal mit dem
logischen Pegel "1". Andererseits erzeugt unter den
Bedingungen n α (i)<n α (i-1) und n α (i)-n α (i-1)<-K
(die als "zweiter Zustand" bezeichnet werden) das UND-
Glied 60 ein Ausgangssignal mit dem logischen Pegel "1".
Ferner erzeugt der Inverter 61 ein Ausgangssignal mit
dem logischen Pegel "1", wenn |n α (i)-n α (i-1)|<K
ist (wobei diese Bedingung als "dritter Zustand" be
zeichnet wird). Ferner erzeugt der Addierer 62
ein Signal [n α (i-1) + K], während der Subtrahierer
63 ein Ausgangssignal [n α (i-1) - K] erzeugt. Über
die UND-ODER-Verknüpfungsanordnung aus den UND-Gliedern
64 a 1 bis 64 c i und den ODER-Gliedern 64 d 1 bis 64 d i gemäß
der vorstehenden Beschreibung wird beim ersten Zustand,
beim zweiten Zustand bzw. beim dritten Zustand das Aus
gangssignal n α der Zündverstellungs-
Korrekturschaltung 331 (Fig. 3) zu [n α (i-1) - K],
[n α (i-1) + K] bzw. n α (i). Dieses Ausgangssignal wird
an den ersten Subtrahierer 333 (Fig. 2) angelegt.
Die Ausgangssignale der Subtrahierer 333 und
335 sind (A-n α) bzw. (A-n α-nd). Der Zweirichtungs
zähler 336 spricht auf die abfallende Flanke des Impulses
R 3 durch Zählung der
Winkelimpulse CP R in einer dem Signal (A-n α) entsprechen
den Anzahl an, wodurch ein negativ gerichteter Impuls
gemäß der Darstellung bei (i) in Fig. 4 erzeugt wird.
Auf ähnliche Weise spricht der Zweirichtungszähler 337
auf die abfallende Flanke des Impulses R 3 durch Zählung
der Winkelimpulse CL R in einer dem Signal (A-n a-nd)
entsprechenden Anzahl an, wodurch ein negativ gerichteter
Impuls gemäß der Darstellung bei (h) in Fig. 4 erzeugt
wird. Das Ausgangssignal des durch die NAND-Glieder
338 und 339 gebildeten Flip-Flops ist dann ein Impuls
signal, das mit dem negativ gerichteten Impuls gemäß
Fig. 4 (i) ansteigt und mit dem negativ gerichteten Im
puls gemäß Fig. 4 (h) abfällt, wie es in Fig. 4 bei
(j) gezeigt ist. Wenn das Signal gemäß Fig. 4 (j) den logi
schen Pegel "0" hat, wird der Transistor 343 gesperrt
und damit der Transistor 344 durchgeschaltet, wodurch
Strom über die Primärwicklung der Zündspule 41 ge
führt wird. In Abhängigkeit von der ansteigenden Flanke
des Impulses gemäß Fig. 4 (j), d. h. dem Übergang
zum logischen Pegel "1") wird der Primärstrom der
Zündspule 41 unterbrochen, wodurch in der Sekundär
wicklung der Zündspule 41 eine Hochspannung induziert
und zur Erzeugung von
Zündfunken über den Zündverteiler 42 an die Zündkerze
43, 44, 45 oder 46 angelegt wird. Da jeder Impuls des
Signals CL R dem Kurbelwellenwinkel 1° entspricht,
entspricht der Zählwert direkt dem momentanen Kurbel
wellenwinkel. Daher wird der in Fig. 4(h) gezeigte
Impuls zu einem Zeitpunkt erzeugt, der gegenüber der
abfallenden Flanke des Impulses R 3 um den Kurbelwellen
winkel (A-nd-n α)° verzögert ist, während der Impuls
gemäß Fig. 4 (i) mit einer Verzögerung um den Kurbel
wellenwinkel (A-n α)° erzeugt wird. Da der Winkelabstand
zwischen der abfallenden Flanke des Bezugsimpulses
bzw. Bezugssignals T und der abfallenden Flanke des Rück
setz-Impulses R 3 nicht größer als ein Kurbelwellenwinkel
von 1° ist, wird unter der Voraussetzung, daß
die Konstante A gleich (180-T R)
ist, der Zündverstellungsbetrag zu
n α°, während der der Dauer des logischen Pegels "0"
des Impulses gemäß Fig. 4 (j) entsprechende Winkel,
d. h. der Drehwinkel der Kurbelwelle während der
Erregung der Zündspule 41 gleich nd° wird. Auf diese
Weise wird, obgleich der Vorverstellwinkel n α° aufgrund
des vorgegebenen Werts in Abhängigkeit von der Drehzahl
und dem Ansaugunterdruck der Brennkraftmaschine bestimmt wird,
durch die Zündverstellungs-Korrektur
schaltung 331 der Zündverstellungsbetrag n α (i)°
immer mit dem Zündverstellungsbetrag n α (i-1)°
des vorhergehenden Umdrehungszyklus verglichen. Wenn die sich aus
dem Vergleich ergebende Differenz kleiner als der vor
gegebene Wert K° ist, erfolgt die Zündung bei dem
Zündwinkel n α (i)°.
Wenn dagegen die Differenz größer als K° ist,
wird der Zündverstellungsbetrag n α bei n α (i)<n α (i-1) auf
(n α (i-1) + K)° und bei n a (i-1)<n α (i) auf (n α (i-1) -
K)° eingestellt und damit zur Begrenzung der
Zündverstellung korrigiert.
Im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels
wird ein Zündverstellungsbetrag aus dem Festspeicher 50 ent
sprechend der erfaßten Drehzahl
N und dem ermittelten Ansaugunterdruck P
der Brennkraftmaschine ausgelesen, wonach innerhalb der Zeit
spanne zwischen den Rücksetzimpulsen R 2 und R 3 von der
Zündverstellungs-Korrekturschaltung
331, den Subtrahierern 333 und 335 und den Zwei
richtungszählern 336 und 337 der Rechenvorgang für die
Festlegung des folgenden Zündverstellungsbetrags
für den laufenden Umdrehungszyklus durchgeführt wird. Falls jedoch
für diesen Rechenvorgang eine längere Zeitdauer erfor
derlich ist, können die Zweirichtungszähler 336 und 337
zu einem Zeitpunkt rückgesetzt werden, der bezüglich
der abfallenden Flanke des Bezugssignals T um einen
bestimmten Kurbelwellen-Drehwinkel R′ verzögert ist.
In diesem Fall kann der vorgegebene Wert bzw. die
Konstante A zu 180-T R-R′ gewählt werden.
Fig. 5 zeigt schematisch den Hauptteil eines
weiteren Ausführungsbeispiels der Zündverstellungssteuer
schaltung, bei der ein bekannter Mikroprozessor
verwendet wird. Gemäß Fig. 5 wird das Ausgangs
signal des Zwischenspeichers 315 an den Eingang einer
Datenleitungs-Treiberschaltung 65 angelegt, die dieses
Eingangssignal direkt zum Ausgang führt,
wenn ein angelegtes Steuersignal den logischen Pegel
"1" hat, und den Ausgang in Abhängigkeit von einem Steuer
signal mit dem logischen Pegel "0" auf hohe Impedanz
bringt. Der Ausgang der Datenleitungs-Treiberschaltung
65 ist mit der Datenleitung eines Mikroprozessors
oder Mikrocomputers verbunden. Auf ähnliche Weise ist
der Ausgang des Zwischenspeichers 326 mit einer Datenlei
tungs-Treiberschaltung 66 verbunden, deren Ausgang mit
der Datenleitung verbunden ist. Die Datenleitung ist
an einen Mikrocomputer 69 angeschlossen.
Unter Steuerung durch den Datenleitungs-Treiberschaltungen
65 und 66 vom Mikrocomputer 69 zugeführten
Schreibbefehlsignalen werden über die Treiberschaltung
65 bzw. 66 das Signal für die Maschinendrehzahl N
und das Signal für den Ansaugunterdruck P in den
Mikrocomputer 69 eingeschrieben. Der Mikro
computer 69 bestimmt
dann arithmetisch die Werte (A-n α) und (A-n α- nd),
die darauffolgend gesteuert von Auslesebefehls
signalen zu Zwischenspeichern 67 und 68 übertragen
und dort eingespeichert werden. Die Inhalte der Zwischen
speicher 67 und 68 werden schließlich den Zweirichtungs
zählern 336 bzw. 337 zugeführt.
Nachstehend wird die Funktion des
Mikrocomputers 69 unter Bezugnahme
auf Fig. 6 beschrieben, die ein Ablaufdiagramm eines
vom Mikrocomputer 69 ausgeführten Programms dar
stellt. Nach dem Starten der Programmausführung werden
die Maschinendrehzahl N und der Ansaugunterdruck P,
die ermittelt und in geeigneten Zustand versetzt worden
sind, in den Mikrocomputer 69 eingeschrieben, der dann
den Zündverstellungsbetrag n α (i) aufgrund der eingeschriebenen
Daten errechnet, wobei die Ergebnisse der Berechnung
sofort in (nicht gezeigte) Register des Mikro
computers 69 eingespeichert werden. Sodann wird
aus einem (gleichfalls nicht gezeigten) Register des
Mikrocomputers 69 der Zündverstellungsbetrag n α (i-1) des vorher
gehenden Umdrehungszyklus ausgelesen. Wenn n α (i) - n α (i-1)<0
ist, wird die Entscheidung getroffen, ob n α (i) - n α (i-1)
<K ist. Wenn dies zutrifft, erfolgt die Festlegung
n α = n α (i-1) + K. Wenn n α (i) - n α (i-1)≦-K ist, erfolgt
die Festlegung zu n α = n α (i). Wenn dagegen
n α (i) - n α (i-1)≦0 ist, erfolgt die Entscheidung,
ob n α (i-1) - n α (i)<K ist. Wenn dies zutrifft, erfolgt
die Festlegung zu n α = n α (i-1) - K. Wenn n α (i-1) -
n α (I)≦K ist, erfolgt die Festlegung zu n α = n α (i).
Sodann erfolgen nacheinander die Berechnungen
von (A-n α) und (A-n α-nd).
Von der Zündverstellungs-Korrektur
schaltung 331 wird der Zündverstellungsbetrag n α (i-1) des vorher
gehenden Umdrehungszyklus mit dem arithmetisch bestimmten Zünd
verstellungsbetrag n α (i) für den folgenden Umdrehungszyklus verglichen.
Wenn n α (i-1) - n α (i)<K ist, wird der Zünd
verstellungsbetrag n α (i) für den folgenden Umdrehungszyklus auf
[n α (i-1) - K]° abgeändert. Wenn dagegen n α (i) -
n α (i-1)<K ist, wird der Zündverstellungsbetrag
für den umlaufenden Umdrehungszyklus auf [n α (i-1) + K]° geändert.
Wenn ferner |n a (i) - n α (i-1)|≦K ist, wird der
Zündverstellungsbetrag n α (i) entsprechend der
soeben vorgenommenen arithmetischen Festlegung ohne
Änderung für den laufenden Umdrehungszyklus verwendet. Auf diese
Weise übersteigt die Differenz der Zündverstellungsbeträge
oder Zündwinkel zwischen dem vorhergehenden und
dem laufenden Umdrehungszyklus nicht den vorgewählten Wert K°.
Fig. 7 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel
der Zündverstellungs-Korrekturschaltung
311, die einen Teil der in Fig. 2 gezeigten Zündver
stellungssteuerschaltung 33 bildet.
Die in Fig. 7 gezeigte Zündverstellungs-Korrektur
schaltung 331 hat einen Festspeicher 50, der als Pro
grammierspeichereinrichtung dient, einen Zwischenspeicher 70
zur Speicherung eines Zündverstellungsbetrages n α(1) des vorher
gehenden Umdrehungszyklus für eine Verzögerungszeit, die einem
halben Kurbelwellenumlauf entspricht,
einen Addierer 71 üblicher Art, der ein
Ausgangssignal n α(0) des Festspeichers 50 und das Aus
gangssignal n α(1) des Zwischenspeichers 71 addiert,
eine Konstanteneinstellschaltung 72 zur Einstellung
einer Konstante "2" und einen Dividierer 73
üblicher Art, der das Ausgangssignal des Addierers
71 durch die Konstante "2" von der Konstanten
einstellschaltung 72 dividiert. Die Zündverstellungs-
Korrekturschaltung 331 erzeugt ein
Zündverstellungssignal n α.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung von
Fig. 2 werden die in Fig. 4 gezeigten Signale bzw.
Impulse R 1, R 2 und R 3 vom Dekadenzähler 314 in
Abhängigkeit vom Bezugssignal T des Winkelgebers
1 gebildet. Die Taktimpulse von dem als Taktsignalquelle
dienenden Oszillator 312 werden dem UND-Glied 311 zuge
führt, an dessen zweitem Eingang das Bezugssignal T an
liegt. Die Ausgangsimpulse des UND-Glieds 311 werden
vom Binärzähler 313 gezählt, so daß dessen jeweiliger
Inhalt der während der Impulsdauer T R des Bezugsimpulses
bzw. Bezugssignals T erzeugten Anzahl von Taktimpulsen
entspricht. Der Zählstand des Binärzählers 313 wird
bei Auftreten der abfallenden Flanke des Rücksetz-
Signals R 2 an den Zwischenspeicher 315 angelegt und dort
eingespeichert. Die Anzahl der im Zwischenspeicher
315 gespeicherten Taktimpulse wird daher größer, wenn
die Maschinendrehzahl absinkt. Auf ähnliche Weise wird
von der zweiten Detektorschaltung 32 der Ansaugunter
druck ermittelt und bei Auftreten der
abfallenden Flanke des Rücksetz-Signals
R 2 in den Zwischenspeicher 326 eingespeichert. Die Aus
gangssignale dieser Zwischenspeicher 315 und 326 werden
dem Festspeicher 50 der Zündverstellungs-Korrektur
schaltung 331 zugeführt, was dann die Ausgabe
eines im Festspeicher 50 gespeicherten
Werts n α(0) in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen
der Zwischenspeicher 315 und 326 ergibt. Das Zünd
verstellungssignal n α(1) des vorhergehenden Umdrehungszyklus wird
mit der ansteigenden Flanke des Rücksetz-Signals R 1
an den Zwischenspeicher 70 angelegt und dort eingespeichert.
Der Zwischenspeicher 70 speichert somit den
Zündverstellungsbetrag n α(1), nach welchem bei
dem vorhergehenden Umdrehungszyklus eines halben
Kurbelwellenumlaufs der Zündfunken erzeugt wurde.
Das Ausgangssignal n α(0) des Festspeichers 50 und das
Ausgangssignal n α(1) des Zwischenspeichers 70 werden
vom Addierer 71 addiert, dessen Ausgangs
signal daher das Summensignal [n α (0) + n α(1)] ist.
Das Ausgangssignal des Dividierers 73 ist dann
[n α(0) + n α(1)]/2. Folglich wird als Zündungsverstellungs-
Ausgangssignal n α der Mittelwert aus dem soeben arith
metisch bestimmten Zündungsverstellungsbetrag
n α(0) und dem Zündungsverstellungsbetrag n α(1)
des vorhergehenden Umdrehungszyklus bestimmt.
Das Zündverstellungssignal n α wird an den Eingang des
in Fig. 2 gezeigten Subtrahierers 333 angelegt
und in der vorstehend beschriebenen Weise verarbeitet,
das heißt, die Ausgangssignale der
Subtrahierer 333 und 335 werden zu (A-n α)
bzw. (A-n α-nd). Der Zweirichtungszähler 336 spricht
auf die abfallende Flanke des Impulses R 3 durch Zählung
der Winkelimpulse CL R in einer dem Wert (A-n α) ent
sprechenden Anzahl an, wodurch er den bei (i) in Fig. 4
gezeigten negativ gerichteten Impuls erzeugt. Auf ähnliche
Weise spricht der Zweirichtungszähler 337 auf die ab
fallende Flanke des Impulses R 3 durch Zählung der Winkel
impulse CL R in einer dem Wert (A-n α-nd) entsprechenden
Anzahl an, wodurch er einen negativ gerichteten Impuls
gemäß der Darstellung in Fig. 4 (h) erzeugt. Das Ausgangs
signal des aus den NAND-Gliedern 338 und 339 gebildeten
Flip-Flops ist dann ein Impulssignal, bei dem jeder Im
puls seine ansteigende Flanke bei dem negativ gerichteten
Impuls nach Fig. 4 (i) und seine abfallende Flanke bei
dem negativ gerichteten Impuls nach Fig. 4 (h) hat,
wie es in Fig. 4 bei (j) gezeigt ist. Wenn dieses Impuls
signal gemäß Fig. 4 (j) den logischen Pegel "0" hat,
wird der Transistor 343 gesperrt und damit der Transistor
344 durchgeschaltet, wodurch Strom über die Primärwicklung
der Zündspule 41 geführt wird. In Abhängigkeit von der
ansteigenden Flanke des Impulssignals gemäß Fig. 4 (j)
bzw. dessen Übergang zum logischen Pegel "1" wird der
Primärstrom unterbrochen, so daß in der Sekundärwicklung
der Zündspule 41 eine Sekundärhochspannung induziert wird,
die zur Erzeugung von Zündfunken über den Zündverteiler 42 an
eine der Zündkerzen 43, 44, 45 oder 46 angelegt wird.
Da jeder Impuls des Signals CL R einem Kurbelwellenwinkel
von 1° entspricht, stellt der Zählwert direkt den
momentanen Drehwinkel der Kurbelwelle dar. Daher wird
der in Fig. 4 (h) gezeigte Impuls zu einem Zeitpunkt
erzeugt, der gegenüber der abfallenden Flanke des
Impulses R 3 um den Kurbelwellenwinkel (A-n α-nd)°
verzögert ist, während der Impuls nach Fig. 4 (i) mit
einer Verzögerung um einen Kurbelwellenwinkel (A-n α)°
erzeugt wird. Da der Winkelabstand zwischen der abfallen
den Flanke des Bezugssignals T und der abfallenden
Flanke des Rücksetz-Impulses R 3 nicht größer als ein
Kurbelwellenwinkel von 1° ist, wird unter der Voraus
setzung, daß der vorgegebene Wert A zu (180-T R) gewählt
ist, der Vorverstellwinkel zu n α°,
während der Winkel, der der Dauer des logischen Pegels
"0" des Impulses nach Fig. 4 (j) entspricht, d. h. der Drehwinkel
der Kurbelwelle, bei dem die Zündspule 41
erregt ist, gleich nd° wird.
Obgleich der Vorverstellwinkel n α° aufgrund des
vorgegebenen Werts in Abhängig
keit von der Drehzahl bestimmt wird, entspricht auf
diese Weise der Zündverstellungsbetrag für den laufenden Umdrehungszyklus
dem gemittelten Durchschnittswert aus dem arithmetisch
bestimmten Zündverstellungsbetrag und dem Zündverstellungsbetrag bei dem
vorhergehenden Umdrehungszyklus, d. h. der endgültige Zünd
verstellungsbetrag der Zündverstellungs-Korrekturschaltung 331
ist mit [n α(0) + n α(1)]/2 gegeben.
Im Falle dieses Ausführungsbeispiels wird der
Mittelwert aus n α(0) und n α(1) bestimmt. Es kann jedoch
auch ein Durchschnittswert
über K vorhergehende Umdrehungszyklen bestimmt werden. In
einem solchen Fall ergibt sich der Zündverstellungsbetrag
der Zündverstellungs-Korrekturschaltung 331 als
[n α(0) + n α(1) + . . . + n α (K)]/(K + 1). Die Wahl der
Anzahl der Umdrehungszyklen aus welchen der Durchschnittswert
der Zündverstellung bestimmt wird, erfolgt im Hinblick
auf die Zündungseigenschaften und Übergangsansprech
eigenschaften wie Verzögerung, Nachlaufen bzw.
Regelschwingungen oder dergleichen.
Fig. 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel
für die Zündverstellungs-Korrekturschaltung 331,
bei welchem der Zündverstellungsbetrag für einen folgenden Umdrehungs
zyklus unter Berücksichtigung von gemittelten oder Durch
schnittswerten von Zündverstellungsbeträgen einer Mehrzahl
vorangehender Umdrehungszyklen geändert wird. Nach Fig. 8
hat die Zündverstellungs-Korrektur
schaltung 331 einen Festspeicher 50 , K Zwischenspeicher
74-1, 74-2, . . . , 74-K, einen Addierer 71 zum Addieren
der Ausgangssignale des Festspeichers 50 und der K Zwi
schenspeicher, eine Konstanteneinstellschaltung 72 zur
Einstellung der Konstante K und einen Dividierer
73 zum Dividieren des Summenausgangssignals des Addierers
71 durch die Konstante K plus 1. Von dem in
Fig. 2 gezeigten Dekadenzähler 314 werden Trigger-Impulse
R 1-1, R 1-2, . . . , R 1-K , R 2 und R 3 erzeugt. Die Trigger-
Impulse R 1-1, R 1-2, . . . , R 1 -K werden an die zugeordneten
Zwischenspeicher 74-1, 74-2, . . . , 74-K angelegt, an
welchen jeweils das Ausgangssignal des vorhergehenden
Zwischenspeichers anliegt, so daß in Abhängigkeit
von den Trigger-Impulsen in Aufeinanderfolge der
vorhergehenden Zündverstellungsbetrag gespeichert wird. Demgemäß
werden in Abhängigkeit von den
Trigger-Impulsen R 1-1, . . . , R 1 -(K -1) und R 1 -K in den
Zwischenspeichern 74-K, . . . , 74-2 bzw. 74-1 der Zünd
verstellungsbetrag n α (K) des um K Zyklen vorhergehenden Umdrehungszyklus,
der Zündverstellungsbetrag n α (K-1) des um (K-1) Zyklen vorher
gehenden Umdrehungszyklus, . . . , und der Zündverstellungsbetrag n α(1)
des direkt vorhergehenden Umdrehungszyklus gespeichert. Die
Ausgangssignale der Zwischenspeicher und
das Ausgangssignal des Festspeichers
50 werden vom Addierer 71 addiert,
dessen Summenausgangssignal durch die Konstante K + 1
dividiert wird. Das von der in Fig. 8 gezeigten Schal
tung erzeugte Zündverstellungssignal n α ist daher durch
den Ausdruck [n α(0) + n α(1) + n α(2) + , . . . , + n α (K)]/
(K + 1) gegeben.
Im Falle des vorstehend beschriebenen Ausführungs
beispiels wird in Übereinstimmung mit der
Betriebsdrehzahl N und dem Ansaugunterdruck P der
Brennkraftmaschine der Zündverstellungsbetrag aus dem
Festspeicher 50 ausgelesen, woraufhin während der Zeit
dauer zwischen den Trigger- oder Rücksetz-Impulsen
R 1 und R 3 von der Zündverstellungs-Korrektur
schaltung 331 und den Subtrahierern
333 und 335 der Rechenvorgang zur Bestimmung der folgen
den Zündverstellung für den laufenden Umdrehungszyklus durchge
führt wird. Falls jedoch für diesen Rechenvorgang eine
längere Zeit erforderlich ist, können die Zweirichtungs
zähler 336 und 337 zu einem Zeitpunkt rückgesetzt werden,
der in bezug auf die abfallende Flanke des Bezugssignals
T um einen bestimmten Kurbelwellen-Drehwinkel R′
verzögert ist. In einem solchen Fall wird der voreinge
stellte Wert A zu 180-T R-R′ gewählt.
Als Abwandlung der vorstehend beschriebenen Zünd
verstellungs-Korrekturschaltung 331 ist es
möglich, zur Erzeugung eines
Zündverstellungssignals für den folgenden Umdrehungszyklus einen
bewerteten Mittelwert der Zündverstellungsbeträge der vorher
gehenden Umdrehungszyklen zu verwenden. Beispielsweise kann als
Zündverstellungssignal für den folgenden Umdrehungszyklus ein be
werteter Mittelwert aus dem unmittelbar vorhergehenden
Zündverstellungsbetrag n α(1) und dem arithmetisch bestimmten
Zündverstellungsbetrag n α(0) (aus dem Festspeicher 50) in der
Form [2n α(0) + n α(1)]/3 verwendet werden. Ein Aus
führungsbeispiel für eine derartig abgewandelte Zünd
verstellungs-Korrekturschaltung 331 ist in
Fig. 9 gezeigt und unterscheidet sich von der in
Fig. 7 gezeigten Schaltung darin, daß das Ausgangssignal
n α(0) des Festspeichers 50 an einen Multiplizierer
75 angelegt wird, dessen Ausgangssignal 2n α(0) an den
Addierer 71 angelegt wird, und daß an der Kon
stanteneinstellschaltung 72 eine Konstante "3" einge
stellt wird. Durch entsprechende Wahl des Multiplizierers
kann die gewünschte Bewertung erzielt
werden.
Vorstehend ist angenommen, daß als den Betriebs
zustand der Brennkraftmaschine angebende Parameter die Maschinen
drehzahl und der Ansaugunterdruck zur Bestimmung der
Zündverstellung durch Auslesen des entsprechenden Werts
aus dem Festspeicher 50 der Zündverstellungs-Korrektur
schaltung 331 aufgrund dieser Parameter
verwendet werden, jedoch können auch
andere Betriebsparameter zum Gewähr
leisten einer optimalen Zündverstellung und Verbessern
sowohl der Betriebsstabilität als auch anderer Funktionen
wie der Reinigung der Abgase oder dergleichen,
zusätzlich zu der Kombination aus Dreh
zahl N und Ansaugunterdruck P oder Ansaugluftströmung
Ga verwendet werden. Zu diesem Zweck werden
unter Berücksichtigung solcher weiterer
Betriebsparameter vorgegebene Zündverstellungsbeträge
im Festspeicher 50 gespeichert und aus diesem durch
Eingabe eines solchen weiteren Betriebsparameters ausgelesen.
In der vorstehenden Beschreibung ist vorausgesetzt,
daß die im Festspeicher 50 gespeicherten Zündverstellungsbeträge
in Abhängigkeit von direkten Kombinationen einzelner
Betriebsparameter ausgelesen werden. Es ist jedoch
auch möglich, Funktionen der einzelnen Betriebsparameter zu
verwenden. Beispielsweise kann eine Funktion f(N)
der Drehzahl N mit einer Funktion f(P) des Ansaug
unterdrucks P in der Form f(N) + f(P) kombiniert werden,
um den zur Bestimmung der optimalen Zündver
stellung erforderlichen Rechen
vorgang zu erleichtern.
Ferner wird bei den vorstehend beschriebenen Aus
führungsbeispielen der Ansaugunter
druck in der Ansaugleitung als Negativwert erfaßt. Es
ist jedoch auch möglich, den Absolutwert des Ansaugdrucks
zu verwenden. In der Tat wurde experimentell festge
stellt, daß der kleinste Vorverstellwinkel für das
beste bzw. größte Drehmoment
gegenüber Änderungen des atmosphäri
schen Drucks unempfindlich bzw. von diesem weit
gehend unabhängig ist, wenn für ein Luft-Kraftstoff-
Gemisch mit einem konstanten Luft-Kraftstoff-Verhält
nis der Ansaugdruck als Absolutwert konstant ist. Dem
gemäß hat im Falle einer Brennkraftmaschine, bei der das Luft-
Kraftstoff-Verhältnis konstantgehalten wird, die Er
fassung des Ansaugdrucks als Absolutwert vorteilhafter
weise das Ergebnis, daß eine Korrektur unter Berück
sichtigung des atmosphärischen Drucks nicht erforder
lich ist.
Ferner ist angenommen, daß zur Erzeugung des Bezugs
signals T und des Winkelsignals CL R ein elektromagnetischer
Detektor bzw. Geber verwendet wird. Dieser elektromagne
tische Geber kann jedoch auch durch einen opto-elektrischen
Detektor bzw. Geber ersetzt werden. In der vorstehenden
Beschreibung wurde davon ausgegangen, daß die Zündverstellungs
regelung bei einer 4-Zylinder-Reihenmaschine
stattfindet, jedoch kann dies gleichermaßen auch
bei einer Mehrzylindermaschine mit mehr als sechs
Zylindern erfolgen. Ferner kann die mit 720
Impulsen je Zündverteilerumdrehung (bzw. einem Impuls je
1° Kurbelwellenwinkel) angenommene Impulsfolgefrequenz
des Winkelsignals CL R im Hinblick auf die gewünschte
Genauigkeit der Zündverstellung, die Herstel
lungskosten oder dergleichen geändert werden. Wenn ein
Winkelsignal CL R mit einer Impulsfolgefrequenz von
einem Impuls je 2° Kurbelwellenwinkel erzeugt wird,
werden die Werte A, n α und nd derart geändert, daß der
arithmetisch bestimmte Zündverstellungsbetrag gleich der Hälfte
des tatsächlich erforderlichen Zündverstellungsbetrags ist.
Wie vorstehend beschrieben, wird somit der Zündverstellungsbetrag n α (i)
immer vorgegeben und mit dem Zündverstellungsbetrag n α (i-1)
des vorhergehenden Umdrehungszyklus verglichen, wobei im Falle
von n α (i-1) - n α (i)<K die folgende Zündverstellung
(unter Abänderung von n α (i) auf [n α (i-1) - K] und im
Falle von n α (i) - n α (i-1)<K die folgende Zündverstellung
auf [n α (i -1) + K] eingeregelt wird, während im Falle von
|n α (i) - n α (i-1)|≦K die arithmetisch vorgegebene
Zündverstellung n α (i) ohne Änderung verwirklicht bzw.
verwendet wird. Die Differenz der Zündverstellungsbeträge
zwischen dem vorhergehenden und dem folgenden
bzw. laufenden Umdrehungszyklus übersteigt daher nicht den
vorgegebenen Wert K, wodurch Regelschwingungen, plötzliche Ände
rungen der Zündverstellung und dergleichen unterbunden
werden.
Bei den vorstehend beschriebenen Vergleichsvorgängen
kann auf gleiche Weise mit gleichartigen Vorteilen auch
ein Mittelwert oder ein bewerteter Mittelwert aus der
momentan errechneten Zündverstellung und den Zündverstellungsbeträgen
einer Mehrzahl von vorhergehenden Umdrehungszyklen verwendet
werden. Das Verfahren kann im übrigen unab
hängig von der jeweiligen Zündanlage
bei zahllosen Arten von Brennkraftmaschinen angewandt werden.
Claims (2)
1. Verfahren zur elektronischen Zündverstellungsre
gelung bei einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei
dem jeweils bei einem vorgegebenen Umdrehungszyklus der
Antriebswelle der Brennkraftmaschine eine betriebsparame
terabhängige Verstellung des Zündzeitpunktes unter Ver
wendung von Speicherdaten erfolgt, wobei der bei zumindest
einem jeweils vorhergehenden Umdrehungszyklus der An
triebswelle erfolgte Zündverstellungsbetrag als Korrektur
wert für den beim nächstfolgenden Umdrehungszyklus be
triebsparameterabhängig ermittelten Zündverstellungsbetrag
gespeichert wird, dadurch gekennzeichnet, daß für den
laufenden Umdrehungszyklus jeweils aus dem gespeicherten
Zündverstellungsbetrag und dem erneut betriebsparameterab
hängig ermittelten Zündverstellungsbetrag durch Vergleich
eine Differenz gebildet wird, die erhaltene Differenz mit
einem vorgegebenen Wert verglichen wird und bei einem
Vergleichsergebnis, das angibt, daß die Differenz den
vorgegebenen Wert übersteigt, der betriebsparameterabhän
gig ermittelte Zündverstellungsbetrag mittels des vorgege
benen Wertes zur Begrenzung der Zündverstellung korrigiert
wird.
2. Verfahren zur elektronischen Zündverstellungsre
gelung bei einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei
dem jeweils bei einem vorgegebenen Umdrehungszyklus der
Antriebswelle der Brennkraftmaschine eine betriebsparame
terabhängige Verstellung des Zündzeitpunktes unter Ver
wendung von Speicherdaten erfolgt, wobei der bei zumindest
einem jeweils vorhergehenden Umdrehungszyklus der An
triebswelle erfolgte Zündverstellungsbetrag als Korrek
turwert für den beim nächstfolgenden Umdrehungszyklus
betriebsparameterabhängig ermittelten Zündverstellungsbe
trag gespeichert wird, dadurch gekennzeichnet, daß für den
laufenden Umdrehungszyklus jeweils aus dem gespeicherten
Zündverstellungsbetrag und dem erneut betriebsparameterab
hängig ermittelten Zündverstellungsbetrag ein Mittelwert
zur Begrenzung des Verstellungsbetrages des Zündzeitpunk
tes gebildet wird, indem der gespeicherte Zündverstel
lungsbetrag mit einer ersten Konstanten multipliziert
wird, der erneut betriebsparameterabhängig ermittelte
Zündverstellungsbetrag mit einer zweiten Konstanten multi
pliziert wird, die beiden Multiplikationsergebnisse ad
diert werden und das Additionsergebnis zur Bildung einer
gemittelten Zündverstellung durch eine dritte Konstante
geteilt wird.
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D4 | Patent maintained restricted |