DE3005781A1

DE3005781A1 - Zuendverstellungs-steuereinrichtung

Info

Publication number: DE3005781A1
Application number: DE19803005781
Authority: DE
Inventors: Yuji Matsubara
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-02-16
Filing date: 1980-02-15
Publication date: 1980-08-21
Also published as: FR2449349B1; US4359988A; JPS6132500B2; FR2449349A1; JPS55109759A; GB2042638A; GB2042638B

Description

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Zündverstellungs-Steuereinrichtung für eine Verbrennungs-Kraftmaschine .

IJm sicherzustellen, daß die Zündverstellung einer Verbrennungs-Kr aftsias chine exakt an deren geforderte Arbeitsleistung, die sich in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen ändert, angepaßt wird, wurden verschiedene elektronisch gesteuerte Einrichtungen zum Steuern der Zündverstellung entwickelt. Diese Einrichtungen verwenden einen Mikrocomputer anstelle der herkömmlichen mechanisch gesteuerten Einrichtung, um den Voreilwinkel der Zündverstellung zu regeln.

So wurde z. B. eine Zündverstellungs-Steuereinrichtung vorgeschlagen, die folgenden Aufbau und Arbeitsablauf aufweist:

In einer Tabelle sind verschiedene Zeitdauern gespeichert. Diese Zeiten werden dadurch erhalten, daß optimale Beträge der Zündverstellung entsprechend verschiedenen Betriebsbedingungen der Maschine umgewandelt werden. Als solche Betriebsbedingungen werden z.B. die Anzahl der Umdrehungen und der negative Ansaugdruck hergenommen. Die genannten Zeitdauern der Tabelle werden vorab in Form der Länge eines Impulszuges gespeichert, d. h., es wird eine die Zeitdauer repräsentierende Anzahl von Impulsen gespeichert, ausgehend von der Tatsache, daß der Toreilwinkel der Zündverstellung derjenigen Zeitdauer entspricht, die seit dem zeitlichen Auftreten eines Standardwinkels verstreicht. Dieser Standardwinkel entspricht der Betriebsbedingung der Maschine, beispielsweise der gelegentlich er-

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fassten Umdrehungszahl. Weiterhin ist ein Standardwinkel-Sensor vorgesehen, tun bei jedem vorbestimmten Winkel der Umdrehung einer Kurbelwelle ein Standardwinkelsignal abzuleiten. Beispielsweise erfolgt das Ableiten eines solchen Signals bei jedem Winkel von 120° entsprechend der Phasendifferenz der Zündzeitpunkte zwischen den Zylindern einer 6-Zylinder-Haschine,so daß bei jedem Ableiten des Standardwinkelsignals die den optimalen Betrag der Zündwinkelverstellung darstellende Zeitdauer entsprechend dem gelegentlich erfaßten Betriebszustand der Maschine aus der oben erwähnten gespeicherten Tabelle ausgelesen werden kann, und wenn die seit dem zeitlichen Auftreten des Standardwinkels verstrichene Zeitdauer mit der genannten ausgelesenen Zeitdauer übereinstimmt, kann ein Zündsignal erhalten werden.

Bei der oben erläuterten Einrichtung entspricht der erhaltene optimale Voreil-Winkelbetrag der Zündverstellung nur der Zeitdauer, die seit dem zeitlichen Auftreten des Standardwinkels in Abhängigkeit von der gelegentlich erfaßten Betriebsbedingung der Maschine verstreicht, so daß es nicht notwendig ist, den Kurbelwellenwinkel exakt entsprechend einer fein unterteilten Einheit zu erfassen, wodurch es möglich ist, den Kurbelwellenwinkel-Sensor zum Erfassen des Winkels vereinfacht auszubilden.

Andererseits jedoch hat die oben erläuterte Einrichtung den Nachteil, daß bis zum Erfassen der Umdrehungszahl des Motors, d. h., der Geschwindigkeit der Umdrehungen des Motors, keine Möglichkeit besteht, beim Starten der Maschine, so z. B. beim Anlassen des Motors, die Zündverstellung festzulegen, bei welcher die Zündung stattfinden sollte.

Da das Erfassen der Umdrehungsgeschwindigkeit durch Abzählen der Zeitdauer zwischen aufeinanderfolgenden Standardwinkeln durchgeführt werden kann_t folgt aus der oben erläuterten !atsache,. daß

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die sich, auf die Umdrehungsgeschwindigkeit beziehenden Anfangsdaten nicht eher gewonnen werden können, als bis wenigstens zwei der genannten Standardwinkelsignale von dem Standardwinkel-Sensos in Abhängigkeit von einer dritten Umdrehung der Kurbelwelle abgeleitet sind, so daß die Anfangszündung im 7all des Anlassens des Motors nicht erhalten werden kann, wodurch das Starten des Motors beeinträchtigt wird.

Weiterhin ist zu bemerken, daß die Zeitdauer, d. h. die Anzahl der für denselben Voreilwinkel der Zündverstellung zu zählenden Impulse des Impulszuges im ialle einer geringen Umdrehungsgeschwindigkeit ansteigt, verglichen mit einer hohen Umdrehungsgeschwindigkeit, so daß die Anzahl von durch den Mikrocomputer zu verarbeitenden Datenbits nachteilig anwächst.

Ss ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Zündverstellungs-Steuereinrichtung zu schaffen, bei der der Startvorgang der Verbrennungs-Kraftmaschine und deren Leerlauf verbessert werden.

Gemäß einem erfindungsgemäßen Merkmal einer Zündverstellungs-Steuereinrichtung erfolgt die Zündung bei einer festen zeitlichen Beziehung des Voreilwinkels auf der Grundlage des von dem Standardwinkel-Sensor im 3?alle einer geringen Umdrehungszahl des Motors abgeleiteten Standardwinkelsignals, wenn der Motor gestartet wird oder leerläuft, während die Zündung unter variabler Zündverstellung auf der Grundlage der nach dem Auftreten des Standardsignals verstreichenden Zeitdauer erfolgt.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

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Jig. 1 ein Blookdiagramra eines bevorzugten Ausführuagsbeispiels der Erfindung,

Jig. 2 Impulsdiagramme, die die Punktionsweise des in dargestellten Ausführungsbeispiels verdeutlichen,

Jig. 3 ein Plufldiagramm, das die Arbeitsweise eine« anderen, einen Mikrocomputer verwendenden Ausführungebeispiels der vorliegenden Erfindung verdeutlicht, und

Pig. 4- ein Impulsdiagramm, das die Arbeitsweise der Primärzündspule verdeutlicht.

Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel einer erfiadungsgemäßen Zündverstellungs-Steuereinrichtung erläutert werden, bei der die ZündverstELlung eines in vier Zyklen arbeitenden 6-Zylinder-Motors elektronisch gesteuert wird. Ein Standardwinkel-Sensor 1 liefert ein Standardwinkelsignalfe) bei jeweils einem vorbestimmten Umdrehungswinkel der Kurbelwelle derart, daß beispielsweise in einer Stellung von 70° Voreilung bezüglich des inneren Todpunkts jedes Zylinders bei jedem Winkel von 120° der Umdrehung ein impuls abgeleitet wird. Mittels eines Sensors für negativen Ansaugdruck, 2, wird der negative Ansaugdruck der Verbrennungskraftmaschine erfaßt, in einer Arbeitsschaltung 4 wird die Umdrehungszahl des Motors aus einea ßtandardwinkelsignal (b) auf der Grundlage der Phasendifferenz zwischen zwei Standardwinkelsignalen vor der anstehenden Berechnung ermittelt. Weiterhin wird einem labellenspeicher 4 ein Auslesesignal zugeleitet. Dieses Signal entspricht der Betriebsbedingung, die aus der errechneten Umdrehungszahl und dem durch den Sensor 2 erfaßten negativen Ansaugdruck ermittelt wurde.

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Der Tabellenspeicher 4- enthält eine Tabelle verschiedener Zeitdauern. Diese Zeitdauern wurden aus optimalen Zündverstellungswinkeln entsprechend verschiedenen Kombinationen von Umdrehungszahl und negativem Ansaugdruck durch Umwandlung erhalten. Demnach enthält die Tabelle verschiedene Längen vom Impulszügen, d. h., verschiedene Anzahlen von Impulsen, die durch Zählen eines Bezugs-Taktimpulszuges erhalten werden. Die Impulszüge werden durch Umwandlung verschiedener Winkel zwischen den Stellungen der erforderlichen Voreilwinkel und den den ßtandardwinkelsignalen (b) entsprechenden Winkeln erzeugt. Die Impulszüge werden in dem Tabellenspeicher vorab gespeichert.

Die in Abhängigkeit von dem Auslesesignal aus dem Sabellenspeicher 4- ausgelesenen Impulse gelangen zu einem Register 6, an das der oben erwähnte Bezugs-Taktimpulszug von einer Oszillatorschaltung 5 gelegt wird. Folglich beginnt in dem Register 6 das Abwärtszählen der Bezugs-Taktimpulse im Zeitpunkt der Erzeugung des Standardwinkelsignals (b), und dann, wenn die Anzahl der heruntergezählten Bezugs-Taktispulse mit der aus dem Tabellenspeicher 4- ausgelesenen Anzahl vom Ihpulsen übereinstimmt, wird von dem Register 6 ein Zündsignal abgeleitet, und über eine Schalteinrichtung 7 an eine (nicht dargestellte) Zündanordnung gegeben, um die Zündung der Verbrennungs-Kraftmaschine zu bewirken. Andererseits wird in der in i"ig. Λ dargestellten Zündverstellungs-Regeleinrichtung ein Standardwinkel-Hilfssensor 8 zusätzlich zu dem Sensor 1 verwendet.

Der Hilfssensor 8 dient zum Erzeugen eines Standardwinkelsignals (a). Das Signal (a) wird erzeugt bei einer bezüglich des jeweiligen inneren Todpunktes jedes Zylinders um 10° voreilenden Stellung bei jedem Winkel von 120° der Umdrehung und diese Stellung ist als der

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benötigte Voreilwinkel im Fall des Leerlaufs der Maschine ausgewählt, so daß er sich von der oben erläuterten Stellung (70 Voreilung im normalen Umdrehungszustand) deutlich unterscheidet.

Das Standardwinkelsignal (a) gelangt an eine Korrekturschaltung 9» die zur Korrektur des Signals (a) vorgesehen ist, um ein Hilfs-Zündsignal zu bilden, das beim Leerlauf des Motors verwendet wird. Dieses Zündsignal wird ebenfalls über die Schalteinrichtung 7 abgegeben.

Die Schalteinrichtung 7 dient zum Umschalten zwischen den beiden oben erläuterten Arten der Zündsignale. Die Umschaltung erfolgt derart, daß beim Anlassen des Motors oder bei dessen Leerlauf das von der Korrekturschaltung 9 abgeleitete Hilfs-Zündsignal an den Motor gelangt, während im Fall des normalen Betriebs das von dem Eegister 6 abgeleitete Zündsignal an die Maschine gelangt.

Zur Durchführung des oben erläuterten Umschaltens wird die Schalteinrichtung 7 durch ein Diskriminator-Ausgangssignal der Diskriminatorschaltung 12 gesteuert. Die Diskriminatorschaltung 12 umfaßt ein ODER-Glied, um zu ermitteln, ob ein Startschalter 10, der beim Anlassen des Motors geschlossen ist, oder ein Gashebelschalter 11, der bei vollem Schließen des Einlaß- oder Ansaugventils geschlossen ist, geschlossen ist. Weiterhin ermittelt das ODER-Glied, wenn beide dieser Schalter gleichzeitig geschlossen sind oder nicht, so daß das von der Korrekturschaltung 9 erzeugte Hilfs-Zündsignal bei betätigen des Anlassers oder bei vollem Schließen des Ansaugventils verwendet wird.

Fig. 2 zeigt ein Impulsdiagramm, das den Vorgang der oben erläuterten wahlweisen Zuführung der Zündsignale zu dem Motor verdeutlicht.

Wie man dem Impulsdiagramm entimmt, erfolgt beim Anlassen oder während des Leerlaufs der Maschine die Zündung an bezüglich des Standardwinkelsignals (a) festen Zeitpunkten. Diese Zeitpunkte sind mit A, B und C kenntlich gemacht.

In dem genannten Fall wird eine Primär spule der Zündeinrichtung erregt, so daß sie zum Zünden des Motors vorbereitet wird, wenn ein Motorschalter bereits geschlossen ist. Dann wird in Abhängigkeit von der Zuführung des Hilfs-Zündsignals auf der Grundlage des Standardwinkelsignals (a) der durch die Primärspule fließende Strom jeweils unterbrochen, und der Motor wird wiederholt gezündet.

Wenn anschließend nach dem Anlassen des Motors das Gaspedal nach und nach zum öffnen des Ansaugventils betätigt wird, wird der optimale Verstellungswinkel entsprechend der vorliegenden Betriebsbedingung, d. h., entsprechend der Umdrehungszahl und des negativen Ansaugdrucks, unter Bezugnahme auf das Standardwinkelsignal (b) ausgewählt, und das durch das Zählen der Zeitdauer in dem Register erhaltene Zündsignal wird über die Schalteinrichtung 7 dem Motor zugeführt, um diesen an den in Pig. 2 durch die Buchstaben D, E und P bezeichneten Zeitpunkten zu zünden.

Pig. 3 zeigt in einem Flußdiagramm den oben erläuterten Vorgang der selektiven Zuführung der Zündsignale zu dem Motor. Dieser Vorgang wird bei einem einen Mikrocomputer verwendenden Ausführungsbeispiel der Erfindung wie folgt abgewickelt:

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Vie man dem llußdiagramm entnimmt, findet, wenn wenigstens entweder der Startachalter oder das Gashebenventil geschlossen ist, für die feste zeitliche Zündsteuerung derjenige Ablauf statt, der in der rechten Hälfte von Hg. 3 dargestellt ist. Durch diesen Vorgang erfolgt die Zündung an den jeweiligen Stellen auf der Grundlage des Standardwinkelsignals (a).

Sind andererseits beide Schalter geöffnet, so erfolgt variable Zündverstellung, die in der linken Hälfte von Tig. 3 veranschaulicht ist. Bei diesem Vorgang wird die Zündverstellung in Abhängigkeit von der Betriebsbedingung des Motors variiert, so daß der Zündzeitpunkt festgelegt wird durch Auszählen derjenigen Zeitdauer, die nach der Zeitgeberstelle auf der Grundlage des Standardwinkelsignals Cb) verstreicht.

Es wird also entsprechend der jeweiligen Betriebsbedingung, d. h., entsprechend der Umdrehungszahl und dem negativen Ansaugdruck der optimale Voreilwinkel aus dem (Dabellenspeicher 4- in SOrm einer Länge eines Impulszuges ausgelesen und in das Hegister 6 gebracht, d. h., es wird eine Zahl N von Impulsen entsprechend derjenigen Zeitdauer, die iiaeh der für die Zeitsteuerung maßgeblichen Stellung auf der Grundlage des Standardwinkelsignals (b) bis zu dem erforderlichen Zündzeitpunkt verstreicht, in das Register 6 eingegeben» In dem ßegister wird die Anzahl H der Impulse bei jedem Taktimpuls auf eine Zahl H -1 vermindert. Die iDaktimpulse kommen von der Oszillatorschaltung 5. Auf diese Weise wird das Zündsignal erhalten, wenn die Zahl N der Impulse den Wert Null erreicht, d. h. N = O.

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Als nächste· soll der Vorgang der Steuerung der Erregungszeit, d. h. der Verweilzeit der Primärspule der Zündeinrichtung im Fall der feeten Zündsteuerung unter Bezugnahme auf dit in Pig. 4-gezeigten Impulsdiagramme erläutert werden.

Zuerst wird gleichzeitig mit dea Betreiben des Anlassers die Erregung der Primärspule der Zündeinrichtung begonnen, und dann erfolgt die Zündung durch Abschalten des durch die Spule fließenden Stroms zu einem bestimmten Zeitpunkt auf der Grundlage des Standardwinkelsignals (a).

Die nächste Erregung erfolgt in einem festen Zeitraum,beispielsweise 0,1 Sekunden nach der genannten Anfangszündung. Betrachtet man die aufeinanderfolgenden anfließenden Zündungen, so sieht man, daß sie die laufende Umdrehungszeit ermitteln läßt unter Bezugnahme auf die Zeitdauer zwischen den vorausgehenden zwei Zündungen, welche auf dem Standardwinkelsignal (a) beruht, so daß die Erregung der Primärspule gesteuert werden kann, indem die Zeitdauer ausgezählt wird, welche anschließend an die Zeitsteuerstelle des Standardwinkelsignals (a) verstreicht, um die minimale Zeitdauer, z.B. 0,5 msek., die zum Erregen der Primärspule benötigt wird, zu erhalten. Wie sich aus der obigen Erläuterung ergibt, können durch die erfindungsgemäße Einrichtung folgende Vorteile erzielt werden:

1. wird der Anlaßvorgang des Motors beträchtlich verbessert, da die anfängliche Zündung einfach und sicher in Abhängigkeit von der zu Beginn erfolgten Anwendung des Standardwinkelsignals, verursacht durch das Anlassen der Maschine, erzielt werden kann4

2. besteht die Möglichkeit, den Betrieb in hohem Maße zu stabilisieren, und zwar aufgrund der Fixierung der Zündverstellung im Zustand niedriger Umdrehungszahl einschließlich des Anlassens des Motors j

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3. wird im Gegensatz EU den oben erläuterten herkömmlichen Einrichtungen mit ZeitteilungSBystem kein so hoher Anstieg ""*"' der für di· Zeitdauer maßgeblichen, gezählten Zahl erreicht, so daß der störende Zahlenüberlauf in dem Mikrocomputer nicht auftritt.

Obgleich in dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel der Erfindung sum Ermitteln der beiden Arten der Standardwinkelsignale (a) und (b) zwei Standardwinkel-Sensoren verwendet werden, ist es weiterhin möglich, die Einrichtung dadurch weiter zu vereinfachen, daß ein Standardwinkelsignal verwendet wird, welches von einem einzelnen Sensor einer der beiden Arten abgeleitet wird. Jedoch kann bei Verwendung von zwei Arten von Sensoren ein solcher Vorteil erzielt werden, daß entsprechende optimale Zeitsteuerstellen für die Standardwinkelsignale entsprechend den jeweiligen Betriebsbedingungen der Maschine dazu verwendet werden können, die Zündverstellung mit minimierten Abweichungen, wie einer verzögerten Antwort, regeln zu können, wie sie häufig bei Übergangsbedingungen, beispielsweise einer Beschleunigung, auftreten.

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NISSAN MOTOR CO., LTD Γbezold

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Kanagawa-Ku, Yokohama City

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MAXIMILIANSTRASSB 43

. Februar 1980 754 -

Zündverstellungs-Steuereinrichtüng

Patentansprüche

Zündverstellungs-Steuereinrichtung, mit einem Standardwinkel-Sensor zum Erfassen eines bestimmten Standardwinkels, der bezüglich eines inneren Todpunkts eines Kurbelwellenwinkels voreilt, einem Speicher zum Yorabspeiehern eines optimalen Vbreilwinkels entsprechend einer Betriebsbedingung in einer aus der nach dem Zeitpunkt des Standardwinkels verstrichenen Zeit umgewandelten Form, einer Registereinrichtung zum Gewinnen eines Zündsignals in Abhängigkeit der Übereinstimmung einer Zeitdauer, die nach dem Zeitpunkt des den letzten Standardwinkel repräsentierenden letzten Standardwinkelsignals verstreicht, sowie der-

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telefon (OBO) aaaeea telex os-sgseo Telegramme monapat telkkopierer

jenigen Zeitdauer, die selektiv aus dem Speicher ausgelesen und aus dem optimalen Voreil winkel gewonnen wurde, welcher einer auf der Grundlage mindestens zweier Standardwinkelsignale, die mindestens zwei dem letzten Standardwinkel vorausgehende Standardwinkel repräsentieren, gezählten Umdrehungszahl entspricht, gekennzeichnet durch eine Diskriminatoreinrichtung (12), mit der der Startzustand einer Verbrennungs-Eraftmaschine erkennbar ist, und eine Schaltanordnung (7), mit der der Maschine bei einem festen Winkel ein Hilfs-Zündsignal zuführbar ist, das mit dem zeitlichen Auftreten des Standardwinkelsignals im Startzustand der Maschine synchronisiert ist, wobei das in Abhängigkeit von der Übereinstimmung der beiden Zeitdauern erhaltene Zündsignal "Vorrang hat.
2. Zündverstellungs-Steuereinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Hilfs-Standardwinkel-Sensor (8) zma Erfassen eines festen Standardwinkels, der von dem vorbestimmten Standardwinkel und dem zeitlichen Auftreten des diesen Standardwinkel repräsentierenden Standardwinkel signals abweicht und mit dem festen Voreilwinkel synchronisiert ist, so daß das Hilfs-Zündsignal erzeugt wird.
3. Zündverstellungs-Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet ,daß die Diskriminator einrichtung (12) feststellt, daß wenigstens ein Start- oder Anlasserschalter oder ein Gashebelschalter der Maschine geschlossen ist, um dadurch den Startzustand der Maschine zu ermitteln.

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