DE2917888A1 - Verfahren zum steuern der arbeitsweise einer brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum steuern der arbeitsweise einer brennkraftmaschine

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Description

Verfahren zum Steuern der Arbeitsweise einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern der Kraftstoffversorgung und der Zündfunkenerzeugung für eine Brennkraftmaschine, und insbesondere ein Verfahren zum Unterbrechen der Kraftstoffversorgung bei einer Verzögerung der Brennkraftmaschine und zum Verzögern und anschließenden allmählichen Vorstellen des Zündzeitpunktes, nachdem die KraftstoffVersorgung wieder aufgenommen ist.
Aus der US-PS 3 969 614 ist es bekannt, bei der Maschine eines Kraftfahrzeugs dann, wenn eine Brennkraftmaschine, in der ein Kraftstoff-Luftgemisch durch einen Zündfunken gezündet wird, verzögert wird, die KraftstoffVersorgung für die Maschine zu unterbrechen, um das Ausgangsdrehmoment der Maschine zu verringern. Diese Maßnahme führt gleichfalls zu einem wirtschaftlicheren Kraftstoffverbrauch. Die KraftstoffVersorgung wird natürlich wieder aufgenommen, um das Ausgangsdrehmoment der Maschine zu erhöhen, wenn die Maschine aus dem Zustand der Verzögerung beschleunigt wird. Es hat sich oftmals herausgestellt, daß diese abrupte Zunahme des Ausgangsdrehmoments der Maschine das Fahrverhalten des Fahrzeugs beeinträchtigt. Eine mehr allmählich verlaufende Zunahme des Ausgangsdrehmoments der Maschine ist beim Übergang von der Unterbrechung auf die Wiederaufnahme der KraftstoffVersorgung der Maschine wünschenswert.
Das Ziel der Erfindung besteht daher hauptsächlich darin, das Ausgangsdrehmoment der Maschine beim Übergang von der Unterbrechung auf die Wiederaufnahme der- Kraftstoffversorgung einer Brennkraftmaschine fiir ein Kraftfahrzeug allmählich zu erhöhen.
Erfindungsgemäß soll insbesondere der Zündzeitpunkt der Maschine
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beim Übergang von der Unterbrechung auf die Wiederaufnahme der Kraftstoffversorgung verzögert und anschließend allmählich vorgestellt werden.
Insbesondere soll erfindungsgemäß der verzögerte Zündzeitpunkt um ein vorbestimmtes Winkelintervall bei jeder vorbestimmten Winkeldrehung der Ausgangswelle der Maschine vorgestellt v/erden.
Dazu wird durch die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Steuern der Kraftstoffversorgung und der Erzeugung der Zündfunken für eine Brennkraftmaschine geliefert. Die Versorgung mit dem Kraftstoff, der mit Luft gemischt ist, wird bei einer Verzögerung der Maschine unterbrochen und anschließend wieder aufgenommen. Beim Übergang von der Unterbrechung zur Wiederaufnahme der KraftstoffVersorgung wird der Zeitpunkt der Zündfunken, die der Kraftstoff- und Laftgemisch zünden, in ausreichendem Maße verzögert, um eine abrupte Zunahme des Ausgangsdrehmoments der Maschine zu verhindern. Der verzögerte Zündzeitpunkt wird anschließend allmählich mit der Zeit vorgestellt, so daß das Ausgangsdrehmoment der Maschine allmählich zunimmt.
Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Darin zeigt:
Fig. 1 in einem teilweise schematischen Blockschalt
bild ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 in einem Diagramm die Wellenformen A bis K
der Signale, die bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel auftreten;
Fig. 3 " das Flußdiagramra eines Hauptrechenprogramms,
das bei jedem vorbestimmten Intervall durch den in Fig. 1 dargestellten Mikroprozessor ausgeführt wird;
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Fig. 4 das Flußdiagrarian eines Unterbrechungspro-
gramms, das durch den Mikroprozessor bei jeder vorbestinunten Winkeldrehung der Ausgangswelle der Maschine ausgeführt wird;
Fig. 5 in einer graphischen Darstellung den Zünd
zeitpunkt gegenüber der angesaugten Luftmenge.
Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, sind elektromagnetisch betätigte Kraftstoffeinspritzer 1a bis 1f jeweils am ersten, fünften, dritten, sechsten, zweiten und vierten Ansaugkrümmer einer 6-Zylinder-Viertakt-Brennkraftmaschine angebracht, um die Maschine mit Kraftstoff zu versorgen, der mit der angesaugten Luft gemischt ist. Die Kraftstoff einspritzer 1a, 1b und 1c sind zu einer Gruppe zusammengefaßt, so daß sie gleichzeitig erregt werden, während die Kraftstoffeinspritzer 1d,1e und 1f zu einer Gruppe zusammengefaßt sind, so daß auch sie gleichzeitig erregt werden. Zündkerzen 2a bis 2f sind jeweils am ersten, fünften, dritten, sechsten, zv/eiten und vierten Zylinder der Maschine angeordnet, um das angesaugte Kraftstoff-Luftgemisch zu zünden. Die Zündkerzen 2a bis 2f stehen in Arbeitsverbindung mit einem Zündverteiler 3, der der Reihe nach Zündspannungen an die Zündkerzen legt, die von einer Zündspule 4 erzeugt werden, so daß die Verbrennung des Gemisches der Reihe nach im ersten, fünften, dritten, sechsten, zweiten und vierten Zylinder de» Maschine erfolgt. Der Verteiler 3 steht mit einer Nockenwelle 5 in Verbindung, die in bekannter Weise durch eine Kurbelwelle 6 gedreht wird. Die Nockenwelle 5, die einmal bei jeweils zwei Umdrehungen der Kurbelwelle 6 gedreht wira, dreht sich über ein Kurbelwellenwinkelintervall von 720° immer dann, wenn sechs Verbrennungen in der Maschine aufgetreten sind, oder v/enn ein Änsaug-, Kompressions-, Expansions-und Auspuff takt in jeden Zylinder der Maschine stattgefunden hat.
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Die von den Kraftstoffeinspritzern 1a bis 1f zugeführte Kraftstoffmenge und der Zeitpunkt der von den Zündkerzen 2a bis 2f erzeugten Zündfunken werden elektronisch nach Maßgabe der in die Maschine gesaugten Luftmenge Qa und der Drehzahl Ne der Kurbelwelle 6 gesteuert. Die angesaugte Luftmenge Qa wird über einen herkömmlichen Luftdurchflußmesser gemessen, der stromaufwärts von einem Drosselventil angeordnet ist und eine entsprechende analoge Spannung liefert. Diese analoge Spannung liegt an einem herkömmlichen Analog-Digitalwandler 8, der die analoge Spannung in ein digitales Signal umwandelt, das die angesaugte Luftmenge Qa angibt. Die Drehzahl Ne der Kurbelwelle 6 wird über einen herkömmlichen elektromagnetischen Aufnehmer 9 und einen Drehzahlzähler 10 gemessen. Der Aufnehmer 9 ist so angeordnet, daß er einer Scheibe 5a mit zwölf gleichbeabstandeten Vorsprüngen zugewandt ist. Die Scheibe 5a ist fest mit der Nockenwelle
5 gekoppelt, so daß einer der VorSprünge dem Aufnehmer 9 bei der Ankunft des Maschinenkolbens am oberen Totpunkt direkt gegenüberliegt und der Aufnehmer 9 eine Kette von Impulsen C während der Drehung der Kurbelwelle 6 erzeugt. Wie es in Fig. 2C dargestellt ist, wird jeder Impuls C bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle 6 um 60° erzeugt. Das Zeitintervall jedes Impulses C, das sich nach Maßgabe der Änderung der Drehzahl Ne der Kurbelwelle 6 ändert, wird in bekannter Weise durch einen Drehzahlzähler 10 gemessen, der Taktimpulse mit einer festen Frequenz für die Drehzahlmessung verwendet. Der Zähler 10 liefert ein digitales Signal, das die Drehzahl Ne der Kurbelwelle
6 angibt. .
Der Wandler 8 und der Zähler 10 stehen mit einer zentralen Signaiverarbeitungseinheit 11 über eine zweiseitige Übertragungsleitung 12 in Verbindung, so daß die digitalen Signale für die Berechnungen der erforderlichen Kraftstoffmenge und des Zündzeitpunkts verwandt werden. Die zentrale Signalverarbeitungseinneit 11 kann eine käuflich erhältliche integrierte Schaltung, beispielsweise vom Typ T319O, hergestellt von Tokyo Shibaura
Electric Co.,Ltd., Japan, sein. Die Abfolge der Berechnungsschritte, die durch die Einheit 11 ausgeführt werden, ist in einer Speichereinheit 13 vorprogrammiert, die über die Übertragungsleitung 12 mit der Einheit 11 in Verbindung steht. Die Speichereinheit 13 enthält käuflich erhältliche integrierte Schaltungen TKM111C, TMM121C und T3410, hergestellt von Tokyo Shibaura Electric Co.,Ltd., Japan. Die zentrale Signalsverarbeitungseinheit 11 steht mit einer Unterbrechungssteuereinheit
14 in Verbindung, die eine käuflich erhältliche integrierte Schaltung T3219, hergestellt von Tokyo Shibaura Electric Co., Ltd., Japan, und die zugehörigen Schaltungen aufweist. Die Unterbrechungssteuereinheit 14 löst die Berechnungen der erforderlichen Kraftstoffmenge und des Zündzeitpunktes auf die Drehstellung der Kurbelwelle 6 ansprechend aus.
Dazu steht die Unterbrechungssteuereinheit 14 mit dem Aufnehmer 9 und zwei v/eiteren elektromagnetischen Aufnehmern 15 und 16 in Verbindung, die so angeordnet sind, daß sie einer Scheibe 5b bei jedem Drehintervall der Kurbelwelle von 360° zugewandt sind. Die Scheibe 5b ist fest mit der Nockenwelle 5 gekoppelt und weist einen einzigen Vorsprung auf, der durch die Aufnehmer
15 und 16 kurz vor der jeweiligen Ankunft des Kolbens des ersten Zylinders und des Kolbens des sechsten Zylinders am oberen Totpunkt zwischen dem Kompressions- und Expansionshub durchgeht. Wie es in Fig. 2A und 2B dargestellt ist, erzeugen die Aufnehmer 15 und 16 jeweils Impulse A und B bei zwei Umdrehungen der Kurbelwelle 6. Immer dann, wenn vom Aufnehmer 15 ein Impuls A erzeugt wird, werden die vom Aufnehmer 9 erzeugten Impulse C in ihrer Frequenz durch zwei geteilt. Die sich daraus ergebenden Impulse D, die in Fig. 2D dargestellt sind, liegen über eine Unterbrechungsanforderungsleitung an der zentralen Signalverarbeitungseinheit 11, um die Berechnung des erforderlichen Zündzeitpunkts auszulösen. Immer, dann, wenn die Impulse A und B erzeugt werden, werden andererseits die vom Aufnehmer 9 erzeugten Impulse C in ihrer Frequenz durch sechs geteilt. Die
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sich daraus ergebenden Impulse E, die in Fig. 2E dargestellt s.ind, liegen gleichfalls an der zentralen Slgnalverarbeitungseinheit 11 über die ünterbrechungsanforderungsleitung, um die Berechnung der erforderlichen Kraftstoffmenge auszulösen. Die Unterbrechungssteuereinheit 14 liefert über die Übertragungsleitung 12 der zentralen SignalVerarbeitungseinheit 11 digitale Signale, die die jeweiligen Befehle für die Berechnung der Kraftstoffmenge und des Zündzeitpunkts in Verbindung mit den Impulsen D und E wiedergeben.
Die UnterbrechungsSteuereinheit 14 erzeugt v/eitere Impulse F, G und H8 die in der später beschriebenen Weise dazu benutzt werden, Zähler 15»21 und 24 zu steuern. Die Impulse F werden in der in Fig. 2F dargestellten Weise bei einem Drehintervall der Kurbelwelle von 120° erzeugt. Jeder Impuls F wird 60° vor der Ankunft jedes Kolbens am oberen Totpunkt zwischen dem Kompressions- und dem Sxpansionshuto erzeugt. Die Impulse G werden in . der in Fig. 2G dargestellten Weise bei einem Drehintervall der Kurbelwelle von 360° erzeugt. Jeder Impuls G tritt synchron mit der Ankunft des Kolbens des sechsten Zylinders am oberen Totpunkt zwischen dem Kompressions- und dem Expansionshub auf. Die Impulse H werden in der in Fig. 2H dargestellten Weise bei einem Drehintervall der Kurbelwelle von 360° erzeugt. Jeder Impuls H tritt synchron mit der Ankunft des Kolbens des ersten Zylinders am oberen Totpunkt zwischen dem Kompressions- und dem Expansionshub auf.
Die Abfolge der Rechenschritte, die durch die zentrale Signalverarbeitungseinheit 11 durchgeführt werden, wird im folgenden aAhand der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Flußdiagrainme beschrieben, Die zentrale SignalVerarbeitungseinheit 11 tritt in das Hauptprogramm beim Programmschritt 100 in Fig. 3 in einem teosstantesi Zeitintervall ein. Nach dem Programmschritt 100 wer-Ia Programmschritt 101 die digitalen Werte eingelesen, die
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die Drehzahl Ne, die durch den Drehzahlzähler 10 gemessen wird, und die Öffnungsdauer Tf der Kraftstoffeinspritzer 1a bis 1f wiedergeben. Die Öffnungsdauer Tf, die proportional der erforderlichen Kraftstoff menge ist, wird in einem Unterbrechungsprogramm berechnet, das später beschrieben wird. Der digitale Wert der Drehzahl und der digitale Wert der Öffnungsdauer werden mit jeweiligen konstanten Werten im Programmschritt 102 verglichen, so daß darüber entschieden wird, ob die Maschine sich im Zustand der Verzögerung befindet oder nicht. Die konstanten Werte sind so vorbestimmt, daß sie einer konstanten Drehzahl von 1500 Upm und einer konstanten Dauer von 1,6 ms jeweils entsprechen. Vorausgesetzt, daß die Drehzahl Ne kleiner als die konstante Drehzahl ist, oder daß die Öffnungsdauer Tf größer als die konstante Dauer ist, ist das Entscheidungsergebnis negativ, was anzeigt, daß sich die Maschine nicht im Zustand einer Verzögerung befindet. In diesem Fall wird das in Fig. 1 dargestellte Unterbrechungsregister 27 zurückgesetzt, um ein Signal mit hohem Pegel zu erzeugen. Wenn die Drehzahl Ne größer als die konstante Drehzahl ist, und wenn die Öffnungsdauer Tf kleiner als die konstante Dauer ist, so ist das Entscheidungsergebnis positiv, was anzeigt, daß die Maschine sich im Zustand der Verzögerung befindet. In diesem Fall wird das Unterbrechungsregister 27 gesetzt, um ein Signal mit niedrigem Pegel zu erzeugen. Die Entscheidungsergebnisse werden kurzzeitig in der Speichereinheit 13 gespeichert, um später darauf Bezug zu nehmen. Wie es später beschrieben wird, hat das Unterbrechungsregister 27 die Wirkung, daß es die KraftstoffVersorgung der Maschine erlaubt oder verhindert. Das oben beschriebene Hauptprogramm wird in einem vorbestimmten konstanten Zeitintervall wiederholt. Selbst wenn dabei das Hauptprogramm durch das in Fig. 4 dargestellte Unterbrechungsprogramm unterbrochen ist, wird das Hauptprograom nach der Beendigung des Unterbrechungsprogramms wieder aufgenommen.
Die zentrale Signalverarbeitungseinheit 11 tritt in das Unter-
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brechungsprogramm im Programmschritt 200 in Fig. 4 ein, wenn über die Unterbrechungsanforderungsleitung von der Unterbrechungssteuereinheit 14 die Impulse D oder E 'anliegen. Nach dem Programmschritt 200 wird hinsichtlich des digitalen Signals von der Einheit 14 entschieden, ob die Berechnung der Kraftstoffmenge oder des Zündzeitpunktes erforderlich ist. Wenn der Impuls E anliegt, der die Berechnung der Kraftstoff menge auslöst, werden die Entscheidungsergebnisse der Programmschritte 201 und 202 jeweils negativ und positiv, so daß auf den Programmschritt 202 der Programmschritt 203 folgt. Der digitale Wert der Drehzahl vom Drehzahlzähler 10 und der digitale Wert der angesaugten Luft vom Wandler 8 werden im Programmschritt 203 eingelesen, und die erforderliche Kraftstoff menge wird im Programmschritt 204 in Form der öffnungsdauer der Kraftstoffeinspritzer 1a bis 1f berechnet. Die Öffnungsdauer Tf wird nach einer vorbestimmten Gleichung Tf = k · Qa/Ne berechnet, wobei k eine Konstante ist. Die berechnete Öffnungsdauer Tf wird im Programmschritt 205 in einem Register 20 für die Öffnungsdauer eingestellt, das in Fig. 1 dargestellt ist. Die berechnete Öffnungsdauer Tf wird kurzzeitig in der Speichereinheit 13 gespeichert, damit darauf im Programmschritt 102 Bezug genommen werden kann, der anhand von Fig. 3 beschrieben wurde. Wenn der Programmschritt 205 ausgeführt ist, oder das Entscheidungsergebnis des Programmschritts 202 negativ ist, kehrt die Rechenabfolge der zentralen Signalverarbeitungseinheit 11 zum unterbrochenen Hauptprogramm zurück. Da der Impuls E bei einem Drehintervall der Kurbelwelle von 360° anliegt, wird dabei die erforderliche Kraftstoffmenge zweimal bei zwei Umdrehungen der Kurbelwelle 6 berechnet.
Im Gegensatz zur Berechnung der erforderlichen Kraftstoffmenge wird die Berechnung des erforderlichen Zündzeitpunkts ausgelöst, wenn das Entscheidungsergebnis des Programmschritts 201 auf den Impulß D ansprechend negativ geworden ist. Nach dem Programm-•chritt 201 werden der digitale Wert der Drehzahl und der digital· Wert für die angesaugte Luft im Programmschritt 207 einge-
lesen und werden im Prcgxs^sschr-rc.t 208 zwei Konstanten k^ und kp eingelesen, so daß ira Programmschritt 209 der Zündzeitpunkt in Form des Zündvorstellwinkels θ relativ zum oberen Totpunkt des Kolbens berechnet wirdo Der Vorstellwinkel θ wird ausgedrückt als θ = k^ -Ie2 * ^' Die Konstanten k^ und kp, die bezogen auf die Drehzahl He bestimmt sind, werden vorher in der Speichereinheit 13 gespeichert, so daß der Zündvorstellwinkel θ aus der angesaugten Luftnienge Qa berechnet werden kann, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Aus Fig. 5» die experimentell gehaltene Werte zeigt, ist erkennbar, daß die Konstanten k,. und k2 den Ordinatenschnittpunkt und die Steigung ,jeder linearen Gleichung jeweils wiedergeben. Nach dem Programmschritt 209 wird im Programmschritt 210 in Hinblick auf das Entscheidungsergebnis des Programmschritts 102, das kurzzeitig in der Speichereinlieit 13 gespeichert worden ist, entschieden, ob die Kraftstoffversorgung der Maschine augenblicklich unterbrochen ist oder3 nicht»
Wenn aufgrund einer Verzögerung der Maschine die Kraftstoffversorgung unterbrochen ist, wird, der berechnete ■Vorstellwinkel θ direkt als endgültiger Vorstellwinkel ck im Programmschritt 216 festgesetzt. Wenn die KraftstoffVersorgung nicht unterbrochen ist, wird im Programmschritt 211 weiterhin entschieden, ob die KraftstoffVersorgung beim vorhergehenden Versorgungszyklus unterbrochen war oder nicht. Wenn die Kraftstoffversorgung beim vorhergehenden Versorgungszyklus unterbrochen war, wird ein bestimmter Wert von -20° als korrigierter Vorstellwinkel O^ im Verfahrensschritt 212 festgelegt, so daß der korrigierte Vorstellwinkel θ-j direkt als endgültiger Vorstellwinkel €?Cim Programmschritt 213 festgelegt wird. Wenn die Kraftstoff Versorgung nicht unterbrochen war, wird ein bestimmter kleiner Winkel Δ θ-j von beispielsweise 1 ° det korrigierten Verstellwinkel 9.J hinzuaddiert und wird der korrigierte Yorstellwinkel Θ.,+ AQ^ erneut als korrigierter Yors-fe?ilwinks5l -.^ Ie Programmschritt 214 festgelegt„ D©r korrigiere® Yorstellwiak·-1
θ^, der im Programmschritt 214 erhalten wurdej wird im Programmschritt 215 mit dem im Programmschritt 209 berechneten Vorstellwinkel θ verglichen. -Wenn der korrigierte Vorstellwinkel O1 größer als der Vorstellwinkel θ ist, wird der im Programmschritt 209 berechnete Vorstellwinkel θ als endgültiger Vorstellwinkel ©4. im Programmschritt 216 festgelegt. Wenn im Gegensatz dazu der korrigierte Vorstellwinkel G1 kleiner als der Vorstellwinkel θ ist, wird der korrigierte Vorstellwinkel Q* als endgültiger Vorstellwinkel «4, im Programmschritt 213 festgelegt.
Nach dem Programmschritt 213 oder 216 wird der endgültige Vorstellwinkel @& s bezogen auf den oberen Totpunkt des Kolbens, swisehen desi Kompasssions- und dem Expansionshub in einen Zünchr©r'2ögerungsvinkel ß relativ zu einer Position umgewandelt, die im 60° vor öeia oberen Totpunkt des Kolbens liegt. Der. Ver-ESgsr-'üngsxuin&el ß vird aus der Gleichung ß = 60 - OC im Prograsaaschritt 2"'7 fo&rechnet,, Der Verzögerungswinkel ß wird anse&Ließ@nd in ©in Zeitintervall To££ im Programmschritt 218 ■oatsF Verwendung der Drehzahl ΝΩ umgewandelt. Das Zeitinter-■Fall Τη^ψ· gibt dasjenige Zeitintervall von der Ankunft der Kurfeelwell© 6 an einer Stelle 60° vor dem oberen Totpunkt des Kolbens bis zur Ankunft der Kurbelwelle 6 am Verzögerungswin-Isel ß wieder, wo die Zündspule 4 entregt wird, um den Zündfunken su ©rgeugeno Das berechnete Zeitintervall T0^f wird im Programmsohritt 219 in ein AUS-Zeitregister 14 in Fig. 1 eingegebene Ia nächsten Programmschritt 220 werden das Drehinterer Kurbelwelle von 60° und das Drehintervall der Kurbel-120 in jeweilige Zeitintervalle T^ und T2 unter Verwendung <äer Drehzahl M& umgewandelt. Das heißt mit anderen Worten, UaB öle Zeitintervalle T1 und T2 berechnet werden, in denen die Kurbelwelle 6 sich jeweils um_60° und um 120° dreht. Das Drehintervall von 60° gibt das erforderliche Intervall wieder, Im dsm die Zündspule 4 erregt werden muß, während das Drehäii'ter-Fall υοώ. 120° dasjenige Intervall wiedergibt, in dem die
Zündspule 4 im wesentlichen die Zündspannung erzeugt. Das Zeitintervall T.J wird im Programmschritt 221 vom Zeitintervall T2 abgezogen. Das daraus erhaltene Zeitintervall TQn gibt die Zeit wieder, die von der Entregung der Zündspule 4 bis zur Erregung der Zündspule 4 vergehen muß. Das berechnete Zeitintervall T0n wird in ein EIN-Zeitregister 17 in Fig. 1 im Programmschritt 222 eingegeben. Nach dem Programmschritt 222 kehrt die Berechnungsabfolge der zentralen SignalVerarbeitungseinheit 11 zum unterbrochenen Hauptprogramm zurück. Da der Impuls D im Drehintervall der Kurbelwelle von 120° anliegt, wird somit der erforderliche Zündzeitpunkt sechsmal bei zwei Umdrehungen der Kurbelwelle 6 berechnet.
"Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, können sowohl das AUS-Zeitregister 14 als auch das EIN-Zeitregister 17 käuflich erhältliche integrierte Schaltungen vom Typ T3220,hergestellt von Tokyo Shibaura Electric Company, Japan, sein, die über die Übertragungsleitung 12 mit der zentralen SignalVerarbeitungseinheit 11 verbunden sind. Das AUS-Zeitregister 14 und das EIN-Zeitregister 17 stehen mit einem AUS-Zeitzähler 15 und einem EIN-Zeitzähler oder Register 18 jeweils in Verbindung. Immer wenn der Impuls F anliegt, der 60° vor dem oberen Totpunkt des Kolbens erzeugt wird, stellt sich der Zähler 15 auf das berechnete Zeitintervall "^off ein' ^as kurzzei'fcig im Register 14 gespeichert wurde, und zahlt der Zähler 15 vom vorgegebenen Wert auf die Taktimpulse ansprechend ab. Wenn der Zähler 15 den AbzählVorgang beendet, wird eine Flip-Flop-Schaltung 16, die mit dem Zähler 15 verbunden ist, rückgesetzt, so daß das Ausgangssignal I von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel kommt, wie es in Fig. 21 dargestellt ist. Das Ausgangssignal I liegt über einem Verstärker 19 an der Zündspule 4. Die Zündspule 4 wird an der nachlaufenden Flanke des Ausgangssignals I entregt und erzeugt die Zündspannung, die an der passenden Zündkerze 2a bis 2f liegt, um das dem Kompressionshub ausgesetzte Gemisch zu zünden. Immer wenn der Zähler 15 seinen Abzählvorgang beendet, stellt sich
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andererseits der Zähler 18 auf das berechnete Zeitintervall Ton ein, das kurzzeitig im Register 17 gespeichert wurde» und zählt der Zähler 18 vom vorgegebenen Wert auf die Taktimpulse ansprechend ab. Wenn der Zähler 18 den AbzählVorgang beendet hat, wird die Flip-Flop-Schaltung 16 gesetzt und ändert sich das Ausgängssignal I von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel, wie es in Fig. 21 dargestellt ist. Die Zündspule 4 wird an der vorderen Flanke des Ausgangssignals I erregt, um die elektrische Energie zu speichern, die zum Erzeugen der nächsten Zündspannung erforderlich ist.
Das Zeitdauerregister 20 und das Unterbrechungsregister 27, die beide käuflich erhältliche integrierte Schaltungen T3220 sein können, stehen über die Übertragungsleitung 12 mit der zentralen Signalverarbeitungseinheit 11 in Verbindung. Das Zeitdauerregister 20 ist mit Zeitdauerzählern 21 und 24 verbunden, denen auf den Empfang der jeweiligen Impulse G und H, die in Fig. 2G und 2H dargestellt sind, die berechnete Zeitdauer T^ vorgegeben wird, die kurzzeitig im Register 20 gespeichert ist. Der Zähler 21, der von dem vorgegebenen Wert auf die Taktimpulse ansprechend abzählt, setzt bei der Beendigung des Abzählvorgangs eine Flip-Flop-Schaltung 22 zurück. Die Flip-Flop-Schaltung 22, die durch den Impuls G gesetzt worden war, versorgt ein UND-Glied 23 mit einem Ausgangssignal mit hohem Pegel und der Zeitdauer Tf. Der Zähler 24, der vom vorgegebenen Wert auf die Taktimpulse ansprechend abzählt, setzt bei Beendigung des Abzählvorgangs eine Flip-Flop-Schaltung 25 zurück. Die Flip-Flop-Schaltung 25, die durch den Impuls H gesetzt worden war, versorgt ein UND-Glied 26 mit einem Ausgangssignal mit hohem Pegel und der Zeitdauer Tf. Die UND-Glieder 23 und 26 stehen mit dem Unterbrechungsregister 27 in Verbindung, das Ausgangssignale mit hohem und niedrigem Pegel liefert, die angeben, daß die Maschine verzögert oder nicht verzögert wird. Wenn ein Ausgangssignal mit niedrigem Pegel vom Register 27 anliegt,
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sperren die UND-Glieder 2,5 und 26 die Ausgangssignale mit hohem Pegel der Flip-Flop-Schaitungen 22 und 25, wie es auf der linken Hälfte in Fig. 2J und 2K dargestellt ist. Wenn umgekehrt ein Ausgangssignal mit hohem Pegel anliegt, liefern die UND-Glieder 23 und 26 die 03 weiligen Ausgangs signale J und K mit hohem Pegel, wie es in der rechten Hälfte in Fig. 2J und Fig. 2K dargestellt ist. Selbst-verständlich haben die Ausgangssignale J und K die Zeitintervalle T^. Das Ausgangssignal J liegt über einen Verstärker 28 an, um gleichzeitig die Kraftstoffeinspritzer 1a, 1b und 1c zu erregen, während das Ausgangssignal K über einen Verstärker 29 anliegt, um gleichzeitig die Kraftstoff einspritzer 1d, 1e und 1f zu erregen.
Im folgenden wird die Arbeitsweise eines Beispiels beschrieben, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren zum Steuern der Brennkraftmaschine verwandt wird. Während die Kurbelwelle 6 gedreht wird, wobei gewöhnlich das Drosselventil der 6-Zylinder-Viertaktmaschine offen bleibt, liefern die elektromagnetischen Aufnehmer 15,16 und 9 die jeweiligen Impulse A,B und C, die in Fig. 2A,B und C dargestellt sind, und liefert die Unterbrechungssteuereinheit 14 darauf ansprechend die Impulse D,E,F,G und H, die in Fig. 2 D,E,F,G und H dargestellt sind. Die zentrale Signalverarbeitungseinheit 11, die den Impuls E bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle 6 empfängt, führt die Programmschritte 200 bis 206 aus, um die erforderliche Kraftstoffmenge in Form der Öffnungsdauer T^ der Kraftstoffeinspritzer 1a bis 1f zu berechnen. Die berechnete Öffnungsdauer T^ wird in die Zeitintervalle der Ausgangssignale J und K, die in den Fig. 2J und K dargestellt sind, durch die Zeitdauerzähler 21 und 24 auf die jeweiligen Impulse G und H ansprechend umgewandelt, die in Fig. 2G und H dargestellt sind. Die Kraftstoffeinspritzer 1a,1b und 1c werden auf das Ausgangssignal J ansprechend erregt, so daß der eingespritzte Kraftstoff mit der durch das Drosselventil im ersten, fünften und dritten Ansaugkrümmer der Haschine angesaugten Luft alle zwei Umdrehungen der Kurbelwelle
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6 gemischt wird, während die Kraftstoff einspritzer 1d,1e und 1f auf das Ausgangs signal K ansprechend erregt werden, so daß der eingespritzte Kraftstoff mit der Luft im sechsten, zweiten und vierten Ansaugkrümmer gemischt wird. Die zentrale Signalverarbeitungseinheit 11, die den Impuls D zu anderen Zeitpunkten als den Impuls E empfängt, führt die Programmschritte 200, 201,207 bis 211, 214 bis 222 und 206 der Reihe nach aus, um den Zündzeitpunkt in Form der Spulenentregungszeit ϊ' --> und der Spulenerregungszeit TQn zu berechnen. Die berechneten Zeitintervalle Toif und TQn werden durch die AUS-Zeit-und EIN-Zeitzähler 15 und 18 in das Ausgangssignal E umgewandelt, das in Fig. 2E dargestellt ist. Die Zündspule 4 erzeugt auf das Ausgangssignal I ansprechend sechs Zündspannungen bei zwei Umdrehungen der Kurbelwelle 6, so daß die Zündkerzen 2a bis 2f der Reihe nach über den Zündverteiler 3 mit der Zündspannung versorgt werden und das Gemisch in den Zylindern zünden. Das hat zur Folges daß die Verbrennung des Gemisches im ersten, fünften, dritten und sechsten, zweiten und fünften Zylinder der Maschine der Reihe nach erfolgt, um die Kurbelwelle 6 zu drehen, die das zum Antreiben des Kraftfahrzeugs notwendige Ausgangsdrehmoment erzeugt.
Wenn das Drosselventil geschlossen wird, um die Maschine zu verzögern, nimmt die angesaugte Luftmenge Q_, die durch den Luftdurefeilußmesser 7 und den Wandler 8 gemessen wird, ab. Die Öffnungsdauer Tf, xlie durch die zentrale Signalverarbeitungseinheit 11 berechnet wird, wird daraufhin kurz genug. Solange die Öffnungsdauer kurz genug und die Drehzahl Ne, die durch den Drehsahlzähler gemessen wird, groß genug ist, setzt die zentrale Signalverarbeitungseinheit 11 das Unterbrechungsregister 2? bei des0 Durchführung der Programmschritte 100,101,102 und 104. Das ünterbrechungsregister 27 versorgt dann die UND-Gliecför 23 wciü 26 mit einem Ausgangs signal mit niedrigem Pegel, so daS die Ausgangssignale der Flip-Flop-Schaltungen 22 und 24 sieht sa &&ii Verstärkern 28 und 29 liegen können. Das hat zur
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Folge, daß die Kraftstoffeinspritzer 1a bis 1f selbst dann nicht erregt werden, wenn die Zeitdauerzähler 21 und 24 ihre jeweiligen Ausgangssignale erzeugen, deren· Zeitintervalle gleich der Öffnungsdauer Tf sind, die durch die zentrale Signalverarbeitungseinheit 11 berechnet wird. Das Unterbrechen der Kraftstoffversorgung bei einer Verzögerung der Maschine führt zu einem wirtschaftlicheren Kraftstoffverbrauch und zu einer besseren Maschinenbremswirkung. Aus der linken Hälfte von Fig. 2K ist ersichtlich, daß das synchron mit dem Impuls H erzeugte Ausgangssignal K aufgrund einer Maschinenverzögerung nicht erzeugt wird.
Wenn die Drehzahl Ne niedrig genug ist, oder wenn das Öffnungsintervall Tf, das in der zentralen Signalverarbeitungseinheit 11 berechnet wird, groß genug wird, wird die Kraft stoff Versorgung wieder aufgenommen, um einen Stillstand der Maschine zu verhindern. In diesem Fall setzt die zentrale Signalverarbeitungseinheit 11 das Unterbrechungsregister 27 durch die Ausführung der Programmschritte 100,101,102 und 103 zurück. Das Unterbrechungsregister 27 versorgt daraufhin die UND-Glieder 23 und 26 mit einem Ausgangssignal mit hohem Pegel, so daß die Ausgangssignale der Flip-Flop-Schaltungen 22 und 25 durch die UND-Glieder 23 und 26 hindurchgehen und zu den Ausgangssignalen J und K werden, die in der rechten Hälfte der Fig. 2J und K dargestellt sind. Das hat zur Folge, daß die Kraftstoff Versorgung durch die Kraftstoffeinspritzer 1a bis 1f wieder aufgenommen wird. Wenn die Kraftstoffversorgung in dieser Weise zum ersten Mal wieder aufgenommen wird, führt die zentrale Signalverarbeitungseinheit 11, die den Zündzeitpunkt berechnet, auf den Impuls D ansprechend die Programmschritte 200,201,207 bis 213,217 bis 222 und 206 der Reihe nach aus, so daß der Zündvorstellwinkel auf den konstanten Winkel von -20° zurückgestellt wird. Das hat zur Folge, daß das Gemisch in den Maschinenzylindern nicht während des Kompressionshubs, sondern während des Expansionshubs gezündet wird. Diese Maßnahme hat
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die Wirkung, daß eine abrupte Zunahme des Ausgangsdrehmoments der Kurbelwelle 6 vermieden wird. Immer wenn die Impulse D danach anliegen, führt die zentrale Signalverarbeitungseinheit 11 die Programmschritte 200,201,207 Ms 211,214 Ms 215,213, 217 Ms 222 und 206 aus, um allmählich den zurückgestellten Zündvorstellwinkel vorzustellen. Das allmähliche Vorstellen des Zündzeitpunkts vom Expansionshub auf den Kompressionshub der Maschine bewirkt eine allmähliche Zunahme des Ausgangsdrehmoments der Kurbelwelle 6. Diese allmähliche Vorstellung des Zündzeitpunkts wird beibehalten, bis der allmählich vorgestellte Zündzeitpunkt den Zündzeitpunkt erreicht, der wiederholt aus der angesaugten Luftmenge Qa in der zentralen Signalverarbeitungseinheit 11 berechnet wird. Die Änderungen des Zündzeitpunkts gegenüber der Wiederaufnahme der Kraftstoffversorgung sind anhand des Ausgangssignals E erkennbar, das in der rechten Hälfte in Fig. 21 dargestellt ist.

Claims (3)

  1. Dr. F. Zumstein sen. Dr. E. Aosmann - Dr. R. Koenigsberger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.
    PATENTANWÄLTE
    ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE
    3/Li 14535-3
    NIPPOKDENSO CO.,LTD., Kariya City,Japan
    PATENTANSPRÜCHE
    Verfahren zum Steuern der Arbeitsweise einer Brennkraftmachine mit einer Ausgangswelle, die durch die Verbrennung eines mit Luft gemischten Kraftstoffes gedreht wird, der über einen Zündfunken gezündet wird, wobei die Kraftstoffmenge und der Zündzeitpunkt wiederholt nach Maßgabe der Betriebsverhältnisse der Brennkraftmaschine berechnet werden, während sich die Ausgangswelle in Drehung befindet, dadurch gekennzeichnet, daß entschieden wird, ob sich die Brennkraftmaschine im Zustand einer Verzögerung befindet oder nicht, daß die Versorgung mit der berechneten Kraftstoffmenge unterbrochen wird, wenn das Ergebnis der Entscheidung anzeigt, daß sich die Maschine im-Zustand der Verzögerung befindet, daß die Versorgung mit der berechneten Kraftstoffmenge wieder aufgenommen wird, wenn das Ergebnis der Entschei-
    •üt§45/10.28
    dung anzeigt,daß sich die Brennkraftmaschine nicht im Zustand der Verzögerung befindet, daß nach dem Übergang von dem ersten Entscheidungsergebnis auf -das zweite Entscheidungsergebnis der Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine verzögert wird, so daß er hinter dem berechneten Zündzeitpunkt liegt, und daß nach der Verzögerung des Zündzeitpunktes der Zündzeitpunkt für die Brennkraftmaschine allmählich von dem verzögerten Zündzeitpunkt auf den berechneten Zündzeitpunkt zu vorgestellt wird.
  2. 2. Verfahren zum Steuern der Arbeitsweise einer Brennkraftmaschine mit einer Ausgangswelle, die durch die Verbrennung eines mit Luft gemischten Kraftstoffes gedreht wird, der über einen Zündfunken gezündet wird, wobei die Kraftstoff menge und die Winkelstellung für den Zündfunken wiederholt nach Maßgabe der BetriebsVerhältnisse der Brennkraftmaschine berechnet werden, während sich die Ausgangswelle in Drehung befindet, dadurch gekennzeichnet, daß entschieden wird, ob sich die Brennkraftmaschine im Zustand einer Verzögerung befindet oder nicht, daß die Versorgung mit der berechneten Kraftstoffmenge unterbrochen wird, wenn das Ergebnis der Entscheidung anzeigt, daß sich die Maschine im Zustand der Verzögerung befindet, daß die Versorgung mit der berechneten Kraftstoff menge wieder aufgenommen wird, wenn das Ergebnis der Entscheidung anzeigt, daß sich die Maschine nicht im Zustand der Verzögerung be- * findet, daß nach dem Übergang vom ersten Entseheidungsergebnis auf das zweite Entscheidungsergebnis die Winkelstellung für den Zündfunken für die Brennkraftmaschine auf eine vorbestimmte Winkelstellung zurückgestellt wird, an der die Ausgangswelle nach der Ankunft an der Winkelstellung des berechneten Zündzeitpunktes ankommt, und daß nach der Rückstellung die Winkelstellung für den Zündfunken für die Brennkraftmaschine um ein bestimmtes Winkelintervall aus der Winkelstellung des verzögerten Zündzeitpunktes auf
    die des berechneten Zündzeitpunktes vorgestellt wird.
  3. 3. · Verfahren zum Steuern der Arbeitsweise einer Brennkraftmaschine mit einer Ausgangswelle, die durch die Verbrennung eines mit Luft gemischten, eingespritzten Kraftstoffs gedreht wird, der über einen Zündfunken gezündet wird, wobei die Dauer der Kraftstoffeinspritzung und die Winkelstellung für den Zündfunken wiederholt nach Maßgabe wenigstens der in die Brennkraftmaschine angesaugten Luftmenge und der Drehzahl der Ausgangswelle berechnet werden, während sich die Ausgangswelle in Drehung befindet, dadurch gekennzeichnet, daß entschieden wird, ob sich die Brennkraftmaschine unter Bezug auf die berechnete Dauer der Kraftstoffeinspritzung und die Drehzahl der Ausgangswelle im Zustand der Verzögerung befindet oder nicht, daß die Versorgung mit der berechneten Kraftstoffmenge unterbrochen wird, wenn das Ergebnis der Entscheidung anzeigt, daß sich die Brennkraftmaschine im Zustand der Verzögerung befindet, daß die Versorgung mit der berechneten Kraftstoffmenge wieder aufgenommen wird, wenn das Ergebnis der Entscheidung anzeigt, daß sich die Maschine nicht im Zustand der Verzögerung befindet, daß nach einem Übergang vom ersten auf das zweite Entscheidungsergebnis die Winkelstellung für den Zündfunken für die Brennkraftmaschine auf eine vorbestimmte Winkelstellung zurückgestellt wird, an der die Ausgangswelle nach der Ankunft an der Winkelstellung des berechneten Zündzeitpunktes ankommt, und daß nach der Zurückstellung die Winkelstellung für den Zündfunken für die Brennkraftmaschine um ein vorbestimmtes Winkelintervall aus der Winkelstellung für den verzögerten Zündzeitpunkt auf die Winkelstellung des berechneten Zündzeitpunktes vorgestellt wird.
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