DE2845284A1

DE2845284A1 - Vorrichtung zur erzeugung eines steuersignals fuer eine zuendanlage einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2845284A1
Application number: DE19782845284
Authority: DE
Inventors: Adolf Fritz; Reinhard Leussink; Manfred Mezger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-10-18
Filing date: 1978-10-18
Publication date: 1980-05-08
Also published as: US4326486A; JPS6329110B2; JPS5557662A; DE2845284C2

Description

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I3.IO.I978 Ve/Hm

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1

Vorrichtung zur Erzeugung eines Steuersignals für eine Zündanlage einer Brennkraftmaschine

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Eine solche Vorrichtung zur Zündzeitpunkt-Frühverstellung bei Brennkraftmaschinen im niederen Drehzahlbereich ist schon in der DE-OS 2 807 499 vorgeschlagen worden. Tritt im Leerlaufbereich eine zusätzliche Belastung auf, z.B. durch Belasten der Lichtmaschine durch große Verbraucher, so sinkt die Drehzahl der Brennkraftmaschine ab. Durch mit fallender Drehzahl größer werdender Frühverstel-

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lung des Zündzeitpunkts wird dem Drehzahlabfall entgegengewirkt, wodurch eine Leerlaufstabilisierung erzielt wird. Da diese Frühverstellung natürlich nicht beliebig groß werden kann, muß diese Verstellung unterhalb einer festlegbaren Drehzahl wieder zurückgenommen werden. Diese Drehzahl wird vorteilhaft unterhalb die minimal vorkommende Leerlaufdrehzahl gelegt. Die verwendeten Schaltungen gemäß dem Stand der Technik sind zum Teil sehr aufwendig und daher wenig als Eingangssschaltungeη für Zündanlagen geeignet, insbesondere dann, wenn diese Eingangsschaltungen in der Geberanordnung integriert sein sollen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die eingangs angegebenen Anforderungen an eine Zündzeitpunkt-Frühverstellung zwischen zwei im wesentlichen im Leerlaufbereich liegenden Drehzahlwerten durch eine sehr einfache Schaltung realisiert werden können, die lediglich aus zwei Zeitgliedern, einem Flipflop und einer logischen Gatteranordnung beäteht.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich. Beim ersten Ausführungsbeispiel mit einem taktflankengesteuerten Flipflop wird in jedem Drehzahlbereich vorteilhaft das eingangsseitige Steuer-Tastverhältnis des Gebersignals erhalten.

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Bei einer Realisierung der Erfindung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel mit einem statischen Flipflop sind alle Verknüpfungen statisch. Die Vorrichtung wird dadurch sehr hybridfreundlich und störsicher.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 die schaltungsmäßige Ausgestaltung eines ersten Ausführungsbeispiels mit einem taktflankengesteuerten Flipflop, Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der prinzipiellen Wirkungsweise, Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung der speziellen Wirkungsweise des- ersten Ausführungsbeispiels j Fig. 4 die schaltungsmäßige Ausgestaltung eines zweiten Ausführungsbeispiels und Fig. 5 ein Diagramm zur Erläuterung der speziellen Wirkungsweise des zweiten Ausführungsbeispiels.

Beschreibung der Ausführungsbeispxele

In dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist eine Geberanordnung 10 dargestellt, die einen vorzugsweise mit der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbundenen Rotor 11 aufweist. An diesem Rotor, 11 sind zwei Marken (für eine Vier-Zylinder-Brennkraftmaschine) angebracht, die von einem Aufnehmer 12 abgetastet werden. Diese Abtastung kann optisch, induktiv, durch den Hall-Effekt oder durch den Wiegand-Effekt erfolgen. Wichtig ist, daß durch jede Marke ein Signal über einen bestimmten Drehwinkel erzeugt wird. Beim Wiegand-Geber z.B., durch den nur sehr schmale Impulse erzeugbar sind, muß aus je zwei Impulsen, z.B. durch ein Flipflop, ein Winkelsignal erzeugt werden.

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Der Ausgang der Geberanordnung 10 ist mit je einem Eingang zweier UND-Gatter 13, 14, je einem Eingang zweier Zeitglieder 15, 16, sowie mit dem Takteingang eines vorzugsweise als - D-Flipflop ausgebildeten Flipflops" 17 verbunden. Ein Ausgang des Zeitglieds 15 ist mit dem zweiten Eingang des UND-Gatters 13 verbunden. Der erste Ausgang des Zeitglieds 16 ist mit dem Steuereingang des Flipflops 17 verbunden, während der zweite, komplementäre Ausgang dieses Zeitglieds 16 an einen Eingang eines UND-Gatters 18 angeschlossen ist. Der erste Ausgang des Flipflops 17 ist mit einem zweiten Eingang des UND-Gatters 18 verbunden, während der zweite, komplementäre Ausgang dieses Flipflops 17 an einen weiteren Eingang des UND-Gatters 14 angeschlossen ist. Die Ausgänge der drei UND-Gatter 13, 14, 18 sind über ein ODER-Gatter 19 an eine Ausgangsklemme 20 angeschlossen. Durch das an dieser Ausgangsklemme 20 erzeugte Signal kann eine Zündungsendstufe einer Zündanlage entweder direkt, über Treiberstufen, über eine Schließwinkel- und/oder über eine Zündwinkel-Regelungs- bzw. Steuerungseinrichtung betätigt werden. Eine Schließwinkel-Regelungseinrichtung ist z.B. aus der DE-OS 2 701 968 und eine Zündwinkel-Steuerungseinrichtung

aus der DE-OS 2 655 948 bekannt. Wird eine zusätzliche Zündwinkel-Steuerungseinrichtung verwendet, so erzeugt diese eine Zündwinkel-Kennlinie in Abhängigkeit der Eigenschaften der Brennkraftmaschine, während die hier beschriebenen Vorrichtungen eine zusätzliche Zündzeitpunkt-Frühverstellung im Leerlaufbereich vornehmen.

Die Wirkungsweise des in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiels besteht prinzipiell darin, daß gemäß Fig. 2 bei Unterschreiten einer Leerlaufdrehzahl

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n2 von z.B. 1000 Umdrehungen pro Minute der Zündzeitpunkt mit sinkender Drehzahl η um einen-immer größeren Winkel oC vorverlegt wird, d.h., nach "Früh" verstellt wird. Ist eine untere Grenzdrehzahl nl von z.B. 700 Umdrehungen pro Minute erreicht, so wird der Zündwinkel oC wieder auf seinen ursprünglichen Wert zurückgenommen, wobei dieser ursprüngliche Wert natürlich nicht in jedem Fall Null sein muß. Für die untere Grenzdrehzahl nl muß ein Wert gewählt werden, der unterhalb den vorkommenden Leerlaufdrehzahlen liegt.

Die spezielle Wirkungsweise des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels soll im folgenden anhand des in Fig. 3 dargestellten Signaldiagramms erläutert werden. Dieses Signaldiagramm ist dreigeteilt, wobei der linke Teil die Drehzahlverhältnisse unterhalb der Drehzahl nl, der mittlere Teil die Drehzahlverhältnisse zwischen den Drehzahlen nl und n2 und schließlich der rechte Teil die Drehzahlverhältnisse oberhalb n2 darstellt. Mit jeder Rückflanke eines Gebersignals UlO wird das Zeitglied 15 getriggert. Dessen Haltezeit ist so eingestellt, daß ab Erreichen der Drehzahl n2 eine Retriggerung erfolgt, bevor die Haltezeit zu Ende ist. Dadurch liegt am Ausgang dieses Zeitglieds 15 ab der Drehzahl n2 ständig ein 1-Signal. Das zweite Zeitglied 16 wird durch eine Anstiegsflanke eines Gebersignals UlO getriggert und weist die gleiche Haltezeit auf, so daß auch am Ausgang dieses Zeitglieds 16 ab der Drehzahl n2 ein ständiges 1-Signal anliegt. Das Signal Ul3 stellt eine UND-Verknüpfung des Signals U15 und des Signals UlO dar. Das Flipflop 17 wird durch eine Rückflanke eines Signals UlO getriggert. Da die Signale U16 unterhalb der Drehzahl nl kürzer sind als die Signale UlO,

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liegt unterhalb der Drehzahl nl zum Triggerzeitpunkt am Steuereingang des Flipflops 17 ein O-Signalj so daß am Ausgang dieses Flipflops 17 und damit am Eingang des UND-Gatters 18 unterhalb der Drehzahl nl ständig ein O-Signal erzeugt wird. Das Ausgangssignal des UND-Gatters 18 ist daher in .diesem Drehzahlbereich ebenfalls ständig ein O-Signal. Da am komplementären Ausgang des Flipflops 17 demgemäß ein ständiges 1-Signal erzeugt wird, werden die Steuersignale UlO über das UND-Gatter 14 zur Ausgangsklemme 20 durchgeschaltet. Die Signale U13 haben in diesem Drehzahlbereich unterhalb nl keinen Einfluß auf die Ausgangs-Steuersignale 20.

Im mittleren Drehzahlbereich, zwischen den Drehzahlwerten nl und n2, werden die Signale Ul6 länger als die Signale UlO, so daß am Ausgang des Flipflops 17 ständig ein 1-Signal erzeugt wird. Dadurch werden die komplementären Ausgangssignale Ul6 des Zeitglieds 16 als Signale Ul8 zur Ausgangsklemme 20 durchgeschaltet. Da am komplementären Ausgang des Flipflops 17 in diesem Drehzahlbereich ständig ein 0-Signal erzeugt wird, ist das UND-Gatter l4 gesperrt. Eine Addition der Signale U13 mit den Signalen U18 ergibt die Ausgangs-Steuersignalfolge U20, die um die zeitliche Dauer eines Signals Ul8 relativ zum Gebersignal UlO nach "Früh" verschoben ist- Das Steuer-Tastverhältnis der Signalfolge U20 ist dasselbe wie das der Signalfolge UlO.

Im Drehzahlbereich oberhalb des Drehzahlwerts n2 bleibt das UND-Gatter 14 weiterhin gesperrt. Das UND-Gatter 18 ist ebenfalls gesperrt, da das komplementäre Ausgangssignal U16 des Zeitglieds 16 in diesem Drehzahlbereich ein O-Signal ist. Da das Ausgangssignal U15 des Zeitglieds

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15 ebenfalls ein ständiges 1-Signal ist, werden die Steuersignale UlO über das UND-Gatter 13 zur Ausgangsklemme 20 durchgeschaltet.

Das Steuer-Tastverhältnis der Ausgangs-Steuersignalfolge U20 entspricht somit in allen Drehzahlbereichen dem der Eingangs-Signalfolge UlO. Im mittleren Drehzahlbereich, zwischen den Drehzahlen nl und n2, erfolgt eine kontinuierliches zeitliche Vorverschiebung des Ausgangssignals U20 relativ zum Eingangssignal UiO um die zeitliche Dauer eines Signals Ul8. Diese Vorverlegung variiert zwischen den Drehzahlen nl und n2 zwischen 0° und 06 1.

Die Verknüpfung der Signale U17, U15, U16, UlO durch die Gatter 13, 14, 18, 19 erfolgt somit gemäß der Formel: (U15AU10) ν (UTf Λ UlO) ν (U17 A UlS").

Das in Fig. 4 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel weist wiederum die Geberanordnung 10 auf, deren Ausgang an je einen Eingang zweier Zeitglieder 30, 31, an je einen Eingang zweier UND-Gatter 32, 33, an einen Eingang eines NAND-Gatters 34 sowie über einen Inverter 35 an den Rücksetzeingang R eines RS-Flipflops 36 angeschlossen ist. Dabei ist der Ausgang des Zeitglieds 31 über das UND-Gatter 32 an den Setzeingang S des Flipflops 36 angeschlossen, dessen Ausgang über ein NAND-Gatter 37 mit einem weiteren Eingang des UND-Gatters 33 verbunden ist. Der Ausgang des Zeitglieds 30 ist über das NAND-Gatter 34 mit einem weiteren Eingang des NAND-Gatters 37 verbunden. Die Ausgangsklemme 20 ist an den Ausgang des UND-Gatters 33 angeschlossen.

Die Wirkungsweise des in Fig. 4 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiels soll anhand des in Fig. 5 dargestellten Diagramms erläutert werden, das wiederum gemäß

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Pig. 3 in drei entsprechende Drehzahlbereiche unterteilt ist. Durch eine Rückflanke eines Gebersignals UlO wird das Zeitglied 31 getriggert. Das dadurch erzeugte Ausgangssignal U31 wird mit dem Gebersignal UlO im UND-Gatter 32 verknüpft, dessen Ausgangssignalfolge U32·die Setzsignale für das Flipflop 36 darstellen. Die Haltezeit des Zeitglieds 31 ist so eingestellt, daß sie beim Drehzahlwert nl der Zeitdauer einer Signalpause eines Signals UlO entspricht. Da demgemäß unterhalb nl keine Überschneidungen der Signalfolgen UlO und U31 vorkommen können, liegen an den Ausgängen des UND-Gatters 32 und des Flipflops 36. in diesem Drehzahlbereich ständig 0-Signale. Demzufolge liegt am Ausgang des NAND-Gatters 37 ständig ein 1-Signal, wodurch die Gebersignale UlO über das UND-Gatter 33 zur Ausgangsklemme 20 durchgeschaltet werden.

Im mittleren Drehzahlbereich, zwischen den Drehzahlwerten nl und n2 wird das Flipflop 36 jeweils durch die entstehenden Überlappungssignale U32 gesetzt, und durch invertierte Signale UlO rückgesetzt. Die Ausgangssignale U3ö des Flipflops 36 entsprechen somit den Signalen UlO. Dies gilt auch für den Drehzahlbereich oberhalb des Drehzahlwerts n2. Die Ausgangssignale U30 des jeweils mit der Anstiegsflanke eines Signals UlO getriggerten Zeitglieds 30 werden mit den Signalen UlO im NAND-Gatter 34 zu der Signalfolge U34 verknüpft. Im NAND-Gatter 37 erfolgt eine Verknüpfung der Signale U34 mit den Ausgangssignalen U36 des Flipflops 36. Die sich daraus ergebenden Signale U37 werden im UND-Gatter 33 zur Ausgangs-Steuersignalefolge U20 verknüpft. Die Verknüpfung des Gebersignals UlO mit dem Ausgangssignals U30 des Zeitglieds

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30 und dem Ausgangssignal U36 des Flipflops 36 erfolgt gemäß unten stehender Formel:

[(UlO Λ U30) ν Ü3^ A UlO

Diese Formeln können natürlich entsprechend den Rechenregeln der Schaltalgebra variiert werden₃ wodurch sich, insbesondere bei Invertierung der Eingangssignale eine Vielzahl von gleichwertigen Gatternschaltungen er-

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Claims

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ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1

Ansprüche

j Vorrichtung zur Erzeugung eines Steuersignals für ^eine Zündanlage einer Brennkraftmaschine, mit einer rotierenden Geberanordnung, durch die ein im wesentlichen winkelkonstantes Gebersignal erzeugbar ist und mit Mitteln zur Verschiebung wenigstens der den Zündzeitpunkt beeinflussenden Gebersignalflanke in Richtung Frühzündung bei sinkender Drehzahl, wobei diese Verschiebung zwischen zwei im wesentlichen im Leerlaufbereich liegenden Drehzahlwerten stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß durch die beiden unterschiedlichen Planken der Gebersignalfolge je ein Zeitglied (15, 16 bzw. 30, 31) triggerbar ist, daß die Haltezeit des ersten Zeitglieds (16, 31) durch ein nachgeschaltetes Flipflop (17, 36) mit dem zeitlichen Abstand zweier Flanken der Gebersignalfolge verglichen wird, wobei eine relativ kürzere Haltezeit den Drehzahlbereich unterhalb des unteren Drehzahlwerts vorgibt, daß die Haltezeit des zweiten Zeitglieds (15, 30) mit dem zeitlichen Abstand

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zweier Planken der Gebersignalfolge verglichen wird, wobei eine relativ längere Haltezeit den Drehzahlbereich oberhalb des oberen Drehzahlwerts vorgibt und daß die am Ende der Haltezeit eines der beiden Zeitglieder (15, 16 bzw. 30, 31) erzeugte Planke die verschobene Gebersignalflanke ergibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Drehzahlbereich durch ein kontinuierliches Ausgangssignal des zweiten Zeitglieds (15) festgelegt ist, das bei einer Retriggerung vor Beendigung seiner Haltezeit erzeugt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Flipflop (17) ein durch Gebersignalflanken taktgesteuertes Flipflop ist, an dessen Steuereingang das Ausgangssignal des ersten Zeitglieds (l6) angelegt ist.

k. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Ausgangssignale (U17) des Flipflops (17) mit Ausgangssignalen (U15, UI6) der beiden Zeitglieder (15, l6) sowie mit dem Gebersignal (UlO) in einer Gatteranordnung (13, Ik, 18, 19) über die Punktion:

(UI5 A UlO) ν (U17 ^ UlO) ν (U17

verknüpft sind.

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5· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Flipflop (36) ein statisches Flipflop ist, dessen erster Schaltzustand jeweils durch Überlappungssignare zwischen den Ausgangssignalen des ersten Zeitglieds (31) und der Gebersignalfolge und dessen zweiter Schaltzustand durch die Gebe'rsignalfolge bestimmt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsignale (U36) des Flipflops (36), die Ausgangssignale (U3O) des zweiten Zeitglieds (30) und die Gebersignale (UlO) in einer Gatteranordnung (33, 34, 37) über die Funktion:

[(UlO a U30) ν ü5ST]

verknüpft sind.

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