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Einrichtung zum Steuern von betriebsparameterabhängigen und
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sich wiederholenden Vorgängen in Brennkraftmaschinen Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Es ist schon eine solche Einrichtung aus der DE-OS 2 623 613 bekannt, die zur parameterabhängigen
Festlegung des Zündzeitpunkts dient. Eine Kennlinie in Abhängigkeit der Drehzahl
wird durch Dekodierstufen erreicht.
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Dadurch können allerdings nur Sprungfunktionen erreicht werden, die
zwar prinzipiell in beliebig feinen Stufen arbeiten können, ein immenser Aufwand
an Dekodierstufen
und Verdrahtung wäre jedoch dazu erforderlich.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die theoretisch oder
experimentiell festgelegte Kennlinie praktisch beliebig fein nachgebildet werden
kann, ohne daß ein größerer Aufwand erforderlich wäre. Die Kennlinie'kann dabei
beliebige positive oder negative Steigungen aufweisen und Knicke enthalten. Eine
Anpassung an andere Kennlinien ist durch einfaches Auswechseln der Matrix, die vorzugsweise
als Festwertspeicher (ROM) ausgebildet ist, möglich. Der Einfluß weiterer Parameter
kann leicht realisiert werden, es sind spmit auch räumliche Kennfelddarstellungen
möglich.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Einrichtung
möglich.
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Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der -Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig.
1 eine Schaltungsausführung des Ausführungsbeispiels, Fig. 2 ein Signaldiagramm
zur Erläuterung der Wirkungsweise und Fig. 3 eine weitere Realisierungsmöglichkeit
für den Einfluß weiterer Parameter.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung
wird durch eine Geberanordnung 10 gesteuert, die eine vorzugsweise
dungs-SchaltstuSe
36 eine Schließwinkel-Steuerung bzw.
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-Regelung aufweisen. Eine solche Schließwinkel-Regelung fUr die Schließzeit
des Transistors im Primärstroyikreis einer Zündspule ist z.B. aus der DE-OS 2 711
894 bekannt.
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Dabei werden dieser Zündungs-Schaltstufe 36 noch die Signale des ersten
Aufnehmers 13 zugeführt.
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Die Wirkungsweise des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
soll im folgenden anhand des in Fig. 2 dargestellten Signaldiagramms erläutert werden.
Mit jedem Bezugsmarkensignal U15 des Aufnehmers 15 wird einmal das Zeitglied 20
getriggert und weiterhin werden die beiden Zähler 18, 19 rückgesetzt (bei geöffnetem
Schalter 34).
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Im als Aufwärts zähler geschalteten Zähler 19 werden die Gebersignale
des ersten Aufnehmers 13 während der Haltezeit des Zeitglieds 20 aufwärts gezählt.
Der erreichte Zählerstand ist daher umgekehrt proportional zur Drehzahl.
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Während dieses'Aufwärtszählvorgangs werden durch jeden Zahlenwert
Adressen im Festwertspeicher 28 angesprochen und ausgangsseitig Zahlenwerte entsprechend
den gespeicherten Informationen erzeugt. Diese Ausgangszahlenwerte des Festwertspeichers
28 steuern über die Frequenzuntersetzerstufe 29 die Frequenz des Frequenzgenerators
30.
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Da während der Halte zeit des Zeitglieds 20 über den Inverter 24 das
UND-Gatter 25 gesperrt ist, können nur Ausgangssignale der Frequenz-untersetzerstufer
29 über das UND-Gatter 23 zum Takteingang des ersten Zählers 18 gelangen und werden
dort gezählt. Da die Frequenz der Frequenzuntersetzerstufe 29 praktisch in beliebig
feinen Stufen steuerbar ist, können beliebige Steigungen in der Zählkurve des Zählers
18 erzeugt werden. Ein Ausgang des Festwertspeichers 28 (1 bit) steuert dabei über
das UND-Gatter 22 die Zählrichtung des Zählers 18. Dadurch können sowohl positive,
wie auch negative Steigungen in der Zahlenkurve des Zählers 18 erzeugt werden. Am
Ende
der Haltezeit des Zeitglieds 20 wird der zweite ZAhler 19 gesperrt
und der erste Zähler 18 über den Inverter 24 und das ODER-Gatter 26 auf ttrückwärtszghlen"
geschaltet. Das UND-Gatter 23 ist nunmehr gesperrt, und Gebersignale des ersten
Aufnehmers 13 gelangen über das UND-Gatter 25 und das ODER-Gatter 27 zum Takteingang
C des ersten Zählers 18. Diese Gebersignale werden abwärts gezählt und lösen beim
Nulldurchgang ein Steuersignal am Überlaufausgang CO für die Zündungs-Schaltstufe
36 aus. Dieses Steuersignal löst im Falle einer Zündungssteuerung den Zündvorgang
aus; Das Schließwinkelsignal Sw, an dessen Ende der Zünd vorgang ausgelöst'wird,
kann gemäß der bekannten, angegebenen Schließzeitregelung erzeugt werden oder durch
andere bekannte Methoden, wie sie z.B. in der DE-OS 2 655 948 oder der DE-OS 2 824
981 beschrieben sind.
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Soll die Zahlenkurve Z18 durch weitere Parameter verändert, insbesondere
verschoben werden, so kann dies durch Schließen des Schalters 34 erfolgen. Soll
diese Veränderung ständig erfolgen, so muß der Schalter 34 ständig geschlossen sein,
soll diese Veränderung nur in bestimmten Betriebsbedingungen, z.B. bei Vollast erfolgen,
so wird der Schalter 34 nur bei Auftreten solcher Bedingungen geschlossen. Bei geschlossenem
Schalter 34 ist der Rücksetzeingang des Zählers 18 über das UND-Gatter 17 gesperrt,
und das UND-Gatter 16 ist geöffnet. Dadurch wird der Zähler 18 bei jedem Bezugsmarkensignal
U15 nicht mehr rückgesetzt, sondern auf den über den Analog-Digital-Wandler 32 anliegenden
Zahlenwert, also auf einen von weiteren Parametern abhängigen Zahlenwert gesetzt.
Dadurch entsteht eine Verschiebung der Zahlenkurve Z18 in Abhängigkeit der der Klemme
31 zugeführten Parameter. Solche Parameter sind z.B. die Temperatur, der Innen-
oder Außendruck, die Drosselklappenstellung, die angesaugte Luftmenge, die Zusammensetzung
des Abgases oder das Signal eines Klopfsensors.
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dungs-Schaltstufe 36 eine Schließwinkel-Steuerung bzw.
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-Regelung aufweisen. Eine solche Schließwinkel-Regelung für die Schließzeit
des Transistors im Primärstromkreis einer Zündspule ist z.B. aus der DE-OS 2 711
894 bekannt.
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Dabei werden dieser Zündungs-Schaltstufe 36 noch die Signale des ersten
Aufnehmers 13 zugeführt.
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Die Wirkungsweise des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
soll im folgenden anhand des in Fig. 2 dargestellten Signaldiagramms erläutert werden.
Mit jedem Bezugsmarkensignal U15 des Aufnehmers 15 wird einmal das Zeitglied 20
getriggert und weiterhin werden die beiden Zähler 18, 19 rückgesetzt (bei geöffnetem
Schalter 34).
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Im als Aufwärtszähler geschalteten Zähler 19 werden die Gebersignale
des ersten Aufnehmers 13 während der Haltezeit des .Zeitglieds 20 aufwärts gezählt.
Der erreichte Zählerstand ist daher umgekehrt proportional zur Drehzahl.
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Während dieses'Aufwärtszählvorgangs werden durch jeden Zahlenwert
Adressen im Festwertspeicher 28 angesprochen und ausgangsseitig Zahlenwerte entsprechend
den gespeicherten Informationen erzeugt. Diese Ausgangszahlenwerte des Festwertspeichers
28 steuern über die Frequenzuntersetzerstufe 29 die Frequenz des Frequenzgenerators
30.
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Da während der Haltezeit des Zeitglieds 20 über den Inverter 24 das
UND-Gatter 25 gesperrt ist, können nur Ausgangssignale der Frequeniuntersetzerstufer
29 über das UND-'Gatter 23 zum Takteingang des ersten Zählers 18 gelangen und werden
dort gezählt. Da die Frequenz der Frequenzuntersetzerstufe 29 praktisch in beliebig
feinen Stufen steuerbar ist, können beliebige Steigungen in der Zählkurve des Zählers
18 erzeugt werden. Ein Ausgang des Festwertspeichers 28 (1 bit) steuert dabei über
das UND-Gatter 22 di-e Zählrichtung des Zählers 18. Dadurch kennen sowohl positive,
wie auch negative Steigungen in der Zahlenkurve des Zählers 18 erzeugt werden. Am
Ende
der Haltezeit des Zeitglieds 20 wird der zweite Zähler 19
gesperrt und der erste Zähler 18 über den Inverter 24 und das ODER-Gatter 26 auf
flrückwärtszählen1? geschaltet. Das UND-Gatter 23 ist nunmehr gesperrt, und Gebersignale
des ersten Aufnehmers 13 gelangen über das UND-Gatter 25 und das ODER-Gatter 27
zum Takteingang C des ersten Zählers 18. Diese Gebersignale werden abwärts gezählt
und lösen beim Nulldurchgang ein Steuersignal am Überlaufausgang CO für die Zündungs-Sehaltstufe
36 aus. Dieses Steuersignal löst im Falle einer Zündungssteuerung den Zündvorgang
aus; Das Schließwinkelsignal Sw, an dessen Ende der Zünd vorgang ausgelöst' wird,
kann gemäß der bekannten, angegebenen Schließzeitregelung erzeugt werden oder durch
andere bekannte Methoden, wie sie z.B. in der DE-OS 2 655 948 oder der DE-OS 2 824
981 beschrieben sind.
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Soll die Zahlenkurve Z18 durch weitere Parameter verändert, insbesondere
verschoben werden, so kann dies durch Schließen des Schalters 34 erfolgen. Soll
diese Veränderung ständig erfolgen, so muß der Schalter 34 ständig geschlossen sein,
soll diese Veränderung nur in bestimmten Betriebsbedingungen, z.B. bei Vollast erfolgen,
so wird der Schalter 34 nur bei Auftreten solcher Bedingungen geschlossen. Bei geschlossenem
Schalter 34 ist der Rüeksetzeingang des Zählers 18 über das UND-Gatter 17 gesperrt,
und das UND-Gatter 16 ist geöffnet. Dadurch wird der Zähler 18 bei jedem Bezugsmarkensignal
U15 nicht mehr rückgesetzt, sondern auf den über den Analog-Digital-Wandler 32 anliegenden
Zahlenwert, also auf einen von weiteren Parametern abhängigen Zahlenwert gesetzt.
Dadurch entsteht eine Verschiebung der Zahlenkurve Z18 in Abhängigkeit der der Klemme
31 zugeführten Parameter. Solche Parameter sind z.B. die Temperatur, der Innen-
oder Außendruck, die Drosselklappenstellung, die angesaugte Luftmenge, die Zusammensetzung
des Abgases oder das Signal eines Klopfsensors.
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Die in Fig. 3 dargestellte Schaltung zeigt eine andere Möglichkeit
der Beeinflussung des Steuersignals (für den Zündzeitpunkt) durch weitere Parameter.
Die Zahlenausgänge des ersten Zählers 18 sowie die Zahlenausgänge des Analog-Digital-Wandlers
32 sind einem digitalen Komparator 37 zugeführt, dessen Ausgang über ein UND-Gatter
38 der Zündungs-Schaltstufe 36 zugeführt ist.
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Das UND-Gatter 38 wird durch den Ausgang des Inverters 24 gesteuert,
so daß ein Ausgangssignal des digitalen Komparators 37 nur außerhalb der Haltezeit
des Zeitglieds 20 zur Zündungs-Schaltstufe 36 gelangen kann. Das Steuersignal wird
jetzt nicht mehr bei Nulldurchgang des Zählers 18 ausgelöst, sondern bei Gleichheit
des Ausgangszahlenwerts des Zählers 18 mit dem Ausgangszahlenwert des Analog-Digital-Wandlers
32. Diese Verhältnisse sind durch strichpunktierte Linien in Fig. 2 gezeigt. Auch
durch diese Methode wird praktisch der im Zähler 18 auszuzählende Zahlenwert durch
einen parameter-abhängigen Zahlenwert verändert.
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Weitere Möglichkeiten der Beeinflussung durch weitere Parameter sind
z.B. noch: 1. die direkte, parameterabhängige Beeinflussung der Frequenz des Frequenzgenerators
30. Dieser Frequenzgenerator kann dann z.B. als spannungsgesteuerter Oszillator
(VCO) ausgebildet sein.
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2. Der Ausgangszahlenwert des Zählers 19, bzw. der Ausgangszahlenwert
des Festwertspeichers 28 wird durch parameterabhängige Zahlenwerte über Addierstufen
verändert. Im zweiten Fall können die von weiteren Parametern abhängigen Zahlenwerte
über einen eigenen Festwertspeicher dieser Addierstufe zugeführt werden.
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Da der Speicherinhalt im Festwertspeicher 28 in Abhängigkeit der Drehzahl
steht, kann z.B. bei entsprechender Veränderung der Speicherinhalte der Frequenzgenerator
30 auch durch Gebersignale des Aufnehmers 13 ersetzt werden.
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Anstelle der Zündvorgänge können durch die beschriebene Einrichtung
auch andere periodische Vorgänge in der Brennkraftmaschine gesteuert werden, deren
Steuerung betriebsparameterabhängig erfolgen soll. Solche weiteren Vorgänge sind
z.B. die Kraftstoff-Einspritzvorgänge.
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Eine vorteilhafte Realisierung der beschriebenen Zählvorgänge und
Funktione,n kann auch durch einen Mikrorechner erfolgen.
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Anstelle des Frequenzgenerators 30 mit nachgeschalteter Frequenzuntersetzerstufe
29 kann vorteilhaft auch ein Phasenregelkreis (PLL = Phase Locked Loop) treten.
Ein solcher in digitaler Realisierung ist z.B. aus der DE-OS 23 47 839 bekannt.
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Im folgenden sollen in tabellarischer Form im Handel erhältliche Bauteile
aufgeführt werden, die z.B. in den angegebenen Schaltungen Verwendung finden können.
Die angegebenen Bauteile stammen sämtliche von der Firma RCA (mit einer Ausnahme)
und sind mit ihrer Nummer bezeichnet: Festwertspeicher 28 CDP 1833 CD Zähler 18,
19 CD 4029 Komparator 37 MC 14 585 (Motorola) Frequenzuntersetzerstufe 29 CD 4040