DE3015233A1

DE3015233A1 - Zuendzeitpunkt-steuereinrichtung fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3015233A1
Application number: DE19803015233
Authority: DE
Inventors: Yuji Matsubara
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-04-21
Filing date: 1980-04-21
Publication date: 1980-11-06
Also published as: FR2454533B1; GB2052626A; GB2052626B; JPS55142964A; US4452204A; FR2454533A1

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung einer Brennkraftmaschine und insbesondere auf Verbesserungen einer solchen Steuereinrichtung.

Damit der tatsächliche Zündzeitpunkt einer Brennkraftmaschine so weit wie möglich ihren erforderlichen Kennwerten entspricht, die sich in Abhängigkeit von den Betriebszuständen der Brennkraftmaschine ändern, wurden elektronische Zündzeitpunkt-Steuereinrichtungen, die einen Mikrocomputer benutzen, an Stelle einer mechanischen Zündvoreilungswinkel-Steuereinrichtung entwickelt.

Eine solche elektronische Steuereinrichtung benutzt eine Zündzeitpunktsteuerung mit Zeit-Zerhackung. Bei dieser Einrichtung werden optimale Zündzeitpimktsvoreilungswinkel, die den jeweiligen augenblicklichen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine entsprechen, wie z.B. unterschiedlichenDrehzahlen und Ansaugunterdrücken, im voraus in einer Speichertabelle gespeichert. In diesem Fall wird ein jeder Wert für den Zündzeitpunktsvoreilungswinkel tatsächlich als die Anzahl von Taktimpulsen gespeichert, die die Zünderz eugungs ze it dauer von dem Zeitpunkt, wenn die Kurbelwelle sich in einer Bezugswinkelstellung befindet, bis zum Zeitpunkt des Auftretens der Zündung angibt. Ein Bezugswinkelfühler gibt einen Bezugswinkelimpuls immer dann ab, wenn sich die Kurbelwelle um bestimmte Winkel dreht, z.B. im Falle einer Sechs-Zylinder-Brennkraftmaschine um 120°, die dem

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Zündzeitpunktunterschied zwischen jeweils benachbarten Zylindern entsprechen. Jedesmal, wenn dieser Bezugswinkelimpuls erzeugt wird, wird ein eine optimale Zünderzeugungszeitdauer angebender Wert, der dem Ansaugunterdruck und der Drehzahl, die aus dem Bezugswinkelimpuls bestimmt wird, zu diesem Zeitpunkt entspricht, aus der Speichertabelle ausgelesen. Ein Zündsignal· wird erzeugt, wenn der die Zeitdauer angebende Wert, der auf diese Weise ausgelesen wurde, von dem Wert der Zeitdauer erreicht wird, die von dem Zeitpunkt aus verstrichen ist, an dem der Bezugswinkelimpuls erzeugt wurde.

Im einzelnen erzeugt bei dieser Einrichtung ein Taktimpulsgenerator fester Frequenz Taktimpulse, die von dem Augenblick an gezählt werden, zu dem der Bezugswinkelimpuls erzeugt wurde. Der Zündfunke wird erzeugt, wenn die gezählte Anzahl der Taktimpulse mit der Zeitdauer übereinstimmt, die aus der Speichertabelle ausgelesen wurde.

Die Genauigkeit dieses Erfassens der Drehstellung der Kurbelwelle aus der Bezugswinkelimpulsstellung zu der gewünschten Zündzeitpunktswinkelstellung wird größer, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine niedriger wird. Diese Genauigkeit wird ebenfalls größer, wenn die Frequenz der Taktimpulse höher wird. Gewöhnlich wird die Frequenz der Taktimpulse auf einen relativ hohen Wert eingestellt, so daß eine ausreichende Genauigkeit selbst dann erhalten wird, wenn die Brennkraftmaschine in einem relativ hohen Drehzahlbereich arbeitet.

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Es muß daher eine relativ große Anzahl von Impulsen in einem relativ niedrigen Drehzahlbereich gezählt werden, wodurch ein Zähler großer Kapazität erforderlich ist. Außerdem wird dadurch die Datenverarbeitung infolge der großen Anzahl der Impulse kompliziert.

Es ist daher ein Ziel der Erfindung, eine Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, bei der die Frequenz eines Taktimpulssignals zum Bestimmen eines Zündzeitpunktes umgeschaltet wird, damit sie in geeigneter Weise niedrigeren und höheren Drehzahlt» er eichen der Brennkraftmaschine entspricht, ohne daß die Genauigkeit der Steuerung des Zündzeitpunktes verschlechtert wird.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, bei der ein Zähler verminderter Kapazität benutzt werden kann, der eine Zeitdauer zum Bestimmen des Zündzeitpunktes zählt, und bei der der Mechanismus zum Bestimmen des Zeitzündpunktes vereinfacht verden kann.

Gemäß einem bevorzugten Gedanken der Erfindung wird in einer Speichertabelle zuvor eine Vielzahl von Werten gespeichert, die die Zünderzeugungszeitdauern angeben, von denen jede dem Winkel von der Bezugswinkelstellung bis zu einer Ziel-Zündzeitpunktsstellung vor dem oberen Totpunkt entspricht. Eine zentrale Yerarbeitungseinheit berechnet einen den Betriebszustand der Brennkraftmaschine angebenden Parameter aus ihrer Drehzahl, die mit Hilfe mindestens der letzten beiden aufeinanderfolgenden Bezugswinkel-Impulsintervalle bestimmt ist, und dem Ansaug-

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unterdruck der Brennkraftmaschine. Die Verarbeitungseinheit gibt ein Auslesesignal an die Speichertabelle und liest einen Wert aus, der eine Zünderzeugungszeitdauer angibt, die dem augenblicklichen Betriebszustand der Brennkraftmaschine zugeordnet ist. Eine Wahlschaltung schaltet die Periodendauer eines Taktimpulssignals derart um, daß ein Taktimpulssignal mit einer relativ kurzen Periodendauer benutzt wird, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine relativ hoch ist, während ein Taktimpulssignal mit einer relativ langen Periodendauer benutzt wird, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine relativ niedrig ist. Dieses ausgewählte Taktimpulssignal wird an einen Zähler gegeben, der die Impulse des Impulstaktsignals zählt. Wenn der Zählerstand in dem Zähler gleich dem ausgelesenen Wert wird, der die Zeitdauer angibt, gibt der Zähler ein Zündsignal ab.

Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich im einzelnen aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, die jedoch lediglich ein Ausführungsbeispiel der Erfindung angeben. Im einzelnen zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung,

Fig. 2 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Steuereinrichtung der Fig. 1,

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Pig. 3 den Inhalt einer Sp eicher tat» eile, die "bei der in I¹IS* 1 gezeigten Steuereinrichtung "benutzt wird, und

Fig. 4 ein ÜPlußdiagramm der Befehle, die mit Hilfe einer zentralen Verarbeitungseinrichtung der in Pig. 1 gezeigten Steuereinrichtung ausgeführt werden.

In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Zündzeitpunktssteuereinrichtung 10 gezeigt, "bei der ein Bezugswinkelfühler 12 einen Bezugswinkelimpuls für jeden bestimmten Drehwinkel einer hier nicht gezeigten Kurbelwelle abgibt, z.B. einen Impuls bei einer Drehstellung von 60° vor dem oberen Totpunkt bei der Kompression in jedem Zylinder, wobei diese Impulse in Intervallen von 120° aufeinanderfolgen.

Ein Ansaugunterdruckfühler 14 erfaßt den Ansaugunterdruck innerhalb der Brennkraftmaschine. Eine zentrale Verarbeitungseinheit 16 berechnet die Drehzahl der Brennkraftmaschine aus mindestens den letzten zwei von aufeinanderfolgenden Bezugswinkel-Impulsintervallen. Die Verarbeitungseinheit 16 bestimmt ein Lesesignal oder einen Parameter, der dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine entspricht, aus der augenblicklichen Drehzahl der Brennkraftmaschine und dem augenblicklichen Ansaugunterdruckwert von dem Ansaugunterdruckfühler 14- und gibt das Auslesesignal an eine Speichertabelle 18.

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In der Tabelle 18 werden zuvor Zeitdauern angebende Impulszählwerte gespeichert, die jeweils von einem optimalen Zündzeitpunkts-Voreilungswinkel abhängen und eine optimale. Zünderzeugungszeitdauer angeben, die der Drehzahl der Brennkraftmaschine und dem Ansaugunterdruck zu diesem Zeitpunkt entspricht, d.h., die Anzahl der Bezugsimpulse gibt den Winkel von der Stellung der Erzeugung eines Bezugswinkelimpulses bis zu einer erforderlichen Zündzeitpunkts st el lung vor dem oberen Totpunkt an.

Die Anzahl der aus der Tabelle 18 unter Benutzung des zuvor erwähnten Auslesesignals von der Verarbeitungseinheit 16 ausgelesenen Impulse wird an ein Register oder einen Zähler 22 gegeben, an den Impulse auch von einem von zwei Taktimpulsgeneratoren 2OA und 2OB gegeben werden, die unterschiedliche Periodendauern haben. Welcher Generator benutzt wird, wird nach Maßgabe der Drehzahl der Brennkraftmaschine bestimmt, was später noch im einzelnen erläutert wird. Der Zähler 22 zählt Taktimpulse ausgehend im wesentlichen von dem Zeitpunkt, bei dem der Bezugswinkelimpuls abgegeben wird, wie dieses in Flg. 2(b) und (g) gezeigt ist. Der Zähler 22 gibt ein Zündsignal ab, wenn die in ihm gezählten Zählerstände mit der aus der Tabelle 18 ausgelesenen Anzahl von Impulsen übereinstimmen.

Hier nicht gezeigte Kontakte einer Wahlschaltung 24 werden nach Maßgabe der Drehzahl der Brennkraftmaschine, die von der zentx*alen Verarbeitungseinheit 16 berechnet wurde, wahlweise umgeschaltet. Wenn z.B. die Drehzahl der Brennkraftmaschine nicht über 800 TJm liegt, wird

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ein Taktsignal niedriger Frequenz mit einer Periodendauer von 400 jus von dem Generator 2OA, die hoch genug ist, um die Genauigkeit bei der Bestimmung des Zündzeitpunktes nicht zu verschlechtern, an das Register 22 gegeben, während, wenn die Drehzahl oberhalb von 800 U/m liegt, ein Taktsignal hoher Frequenz mit einer Periodendauer von 50 /us von dem Generator 2OB, die hoch genug ist, um eine ausreichende Genauigkeit bei der Bestimmung des Zündzeitpunktes sicherzustellen, an das Register 22 für den ZählVorgang gegeben wird.

Natürlich werden die in den zwei Bereichen der Tabelle, die durch eine Grenze von 800 U/m getrennt sind, gespeicherten Inhalte im voraus nach Maßgabe der Periodendauer der Taktimpulse der Generatoren 2OA und 2OB umgeformt, wie dieses in Fig. 3 gezeigt ist. Schließlich wird das Zündsignal von dem Register 22 an eine hier nicht gezeigte Zündeinrichtung zum Bewirken der Zündung gegeben.

Wie in Fig. 2, insbesondere unter (f) gezeigt ist, geben die ersten zwei Zündungen an, daß die Drehzahl der Brennkraftmaschine nicht höher als 800 U/m ist, und daß Taktimpulse von dem Takt impuls gene rat or 2OA für die Bestimmung des Zündzeitpunktes gezählt werden. Andererseits zeigen die zwei letzten Zündungen, daß die Drehzahl der Brennkraftmaschine oberhalb von 800 U/m liegt, und daß Taktimpulse von dem Generator 2OB für die Bestimmung des Zündzeitpunktes gezählt werden.

In Fig. 3 sind die Einzelheiten der Tabelle 18 dargestellt, die einen optimalen Zündvoreilungswinkelwert in einer unteren Stellung in jeder Spalte enthält, der jedem Paar von Werten der Drehzahl der Brennkraftmaschine

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und dem Ansaugunterdruck, was hier ein Ansaugdruck oder ein Ansaugrohrunterdruck in der Brennkraftmaschine zu diesem Zeitpunkt ist, entspricht, sowie eine Anzahl von gezählten Taktimpulsen, die im oberen Teil der Spalte gezeigt ist, die von dem optimalen Zündvoreilungswinkelwert abhängen und die optimale Zünderzeugungszeitdauer angeben. Die Anzahl der gezählten Impulse im Bereich der Drehzahl der Brennkraftmaschine, der nicht über 800 U/m liegt, bezieht sich auf Taktimpulse mit einer Periodendauer von 400 /us, während die Anzahl der₍'gezählten Impulse in dem Bereich einer Drehzahl der Brennkraftmaschine von mehr als 800 U/m sich auf Taktimpulse mit einer Periodendauer von 50 /us bezieht.

Wie aus der Tabelle zu erkennen ist, wird ein Taktimpulssignal mit einer relativ langen Periodendauer in dem Bereich niedriger Drehzahl der Brennkraftmaschine benutzt. So ist z.B. eine gegebene maximale Anzahl der Impulse gleich 208, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine 100 U/m und der Unterdruck in dem Ansaugrohr -460 TnTnHg sind. Wenn die dieser gegebenen Anzahl entsprechende Zeitdauer durch die Taktimpulse mit einer Periodendauer von 50 /us gezählt wird, die ein Achtel von 400/us ist, müssen 1664 (=208x8) gezählt werden. Das heißt, die Umschaltung wird so durchgeführt, daß Taktimpulse benutzt werden, die eine relativ lange Periodendauer im Bereich einer niedrigen Drehzahl haben, wodurch die erforderliche Anzahl von Zählungen und damit die Kapazität des Registers stark vermindert werden.

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Bei diesem besonderen Ausführung sb ei spiel wurde der Ansaugunterdruck in dem Ansaugrohr als eine Veränderliche benutzt, die den Belastungszustand der Brennkraftmaschine angibt, jedoch kann bei einer Brennkraftmaschine mit elektronisch gesteuerter Kraftstoffeinspritzung auch die Impulsbreite eines Kraftstoffeinspritz impuls signals zum Steuern der Kraftstoffmenge, die der Brennkraftmaschine zugeführt wird, eine Menge der Ansaugluft oder der öffnungsgrad eines Drosselventils, das in der Ansaugleitung für die Brennkraftmaschine vorgesehen ist, als eine Veränderliche benutzt werden, die den Belastungszustand der Brennkraftmaschine zeigt.

Anschließend wird die gesamte Betriebsweise der Einrichtung anhand des Flußdiagramms der Figur 4 erläutert. Zuerst werden die Belastung der Brennkraftmaschine und die Drehzahl der Brennkraftmaschine als der Betriebszustand der Brennkraftmaschine in den Speicher eingelesen.

Wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine über 800 U/m ist, werden Taktimpulse mit einer Periodendauer von 50yus dem Register 22 zugeführt, während, wenn die Drehzahl nicht höher als 800 U/m ist, Taktimpulse mit einer Periodendauer von 400 ns an das Register 22 gegeben werden.

Έβwird in der Tabelle der Figur 3 mit Hilfe der Verarbeitungseinrichtung 16 eine Anzahl der Impulse , die ä.ie optimale Zünderzeugungszeitdauer angibt, in Abhängigkeit von dem optimalen Zündvoreilungswinkelwert, der der augenblick-

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lichen Brennkraftmaschinenbelastung und der Drehzahl der Brennkraftmaschine entspricht, aufgesucht. Die Anzahl II wird in dem Eegister 22 eingestellt, und es wird dann aufeinanderfolgend von dem Zeitpunkt aus rückwärts gezählt, wenn der Bezugswinkelimpuls erfaßt wurde, bis zu dem Zeitpunkt, wenn N=O ist, zu welchem Zeitpunkt dann die Zündung erfolgt.

Wenn der Zündzeitpunkt festgelegt ist, kann die Zeitdauer, während der die primäre Zündspule mit elektrischem Strom gespeist wird, d.h., die Verweilzeit, in der gleichen Weise gesteuert werden, wie dieses zuvor angegeben wurde, indem die Periodendauer der benutzten Taktimpulse nach Maßgabe der Drehzahl der Brennkraftmaschine umgeschaltet wird, und Taktimpulse gezählt werden, die die eingeschaltete Periodendauer haben, bis der Zählerstand mit der Anzahl der Impulse übereinstimmt, was von einer erforderlichen minimalen Zuführungsdauer für den Strom abhängt, die aus einer Berechnung oder einem Aufsuchen in einer Speichertabelle, die zu diesem Zweck benutzt wird, erhalten wird, wobei zu diesem Zeitpunkt die Zuführung des elektrischen Stroms an die Zündspule beginnt.

Obwohl die Erfindung in Verbindung mit einem besonderen Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung erläutert wurde, ist sie selbstverständlich nicht auf dieses beschränkt. Vielmehr können verschiedene Änderungen, Portlassungen und Modifikationen hinsichtlich Form und Inhalt eines jeden besonderen Ausführungsbeispiels vorgenommen werden, ohne daß der allgemeine Erfindungsgedanke verlassen würde.

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J NACHQEREICHTI

Der Schutzbereich der Erfindung ist daher nicht auf irgendwelche besonderen Merkmale des gezeigten Ausführungsbeispiels, das lediglich anhand der Zeichnung zur Erläuterung dient, beschränkt, sondern allein durch die Patentansprüche gegeben.

030045/0782 ORIGINAL INSFiQTIÖ

Leerseite

Claims

NACHGEREICHT

PAT Ξ ΝIANWA OE A. GRUNECKER

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H. KINKELDEY

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P. H. JAKOB

OPL-INC

G. BEZOLD

Dft RERfMAT.- DIPL-CHEM.

8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASS= A3

21. April 1980 P 14 981

NISSAN" MOTOR COMPAIiX, LIMITES

2, Takara-cho, Eanagavia-ku, Yokohama- sM _s Kanagavra-ken, Japan

Zündzeitpunkt-Steuerelnrichtung für eine Brennkraftmaschine

Patentansprüche

1. Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung für eine eine Kurbelwelle aufweisende Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch:

eine Einrichtung (12) zum Erzeugen eines Bezugswinkelimpulses, wenn die Kurbelwelle bis in eine "bestimmte Bezugsstellung vor dem oberen Totpunkt gedreht wurde, eine Einrichtung (16) zum Berechnen eines Parameters, der den Betriebszustand der Brennkraftmaschine aus

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TELEFON (ODS) 32SDC-J TELEX O5-Q9CinO TELECFiAMMt MONAPAT TELEKOPIEHER

mindestens den letzten z\i/ei aufeinanderfolgenden Bezugswinkel-Impulsint ervall en und dem gegenwärtig auf die Brennkraftmaschine wirkenden Belastungszustand -angibt,

eine Einrichtung (18) zum vorherigen Speichern von mehreren Werten, die Zünderzeugungszeitdauern von der Be zugs st ellung d is zu verschiedenen Ziel-Zündzeitpunkt en vor dem oberen Totpunkt angeben und verschiedenen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine entsprechen,

eine Einrichtung (16) zum Auffinden eines Wertes, der eine Zünderzeugungszeitdauer angibt, die dem augenblicklichen Betriebszustand der Brennkraftmaschine entspricht, aus der Einrichtung (18) zum vorherigen Speichern von Werten,

eine Einrichtung (2OA,20B) zum Erzeugen von mehreren Taktimpuls Signalen, die unterschiedliche Periodendauern haben,

eine Einrichtung (24) zum Auswählen eines Taktimpulssignals von der Generatoreinrichtung (2OA,20B), das eine relativ lange Periodendauer hat, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine relativ niedrig ist, und eines Taktimpulssignals, das eine relativ kurze Periodendauer hat, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine relativ hoch ist, und

eine Einrichtung (22) zum Empfangen des die Zeitdauer angebenden Wertes, der mit Hilfe der Einrichtung (16) aufgesucht wurde, und die auf den letstexi Bszugswinkelimpuls zum Zählen von Taktimpulsen des ausgewählten Takt impuls signal s anspricht, sowie ein Zündsignal erzeugt, wenn die Anzahl der gezählten Taktimpulse gleich dem Viert wird, der die aufgefundene Zeitdauer angibt.

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2. Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die in ^ der Einrichtung (18) zuvor gespeicherten Zeitdauern zuvor mit Hilfe des Verhältnisses der unterschiedlichen Periodendauern der beiden Taktimpulssignale umgeformt wurden.

5. Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Belastungszustand durch den Ansaugunterdruck in der Brennkraftmaschine angegeben ist.

4-, Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Belastungszustand durch die Impulsbreite eines Kraftstoffeinspritzsignals bestimmt ist, das die einzuspritzende Kraftstoffmenge steuert.

5· Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Belastungszustand durch die Menge der in die Brennkraftmaschine gelangenden Ansaugluft angegeben ist.

6. Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Belastungszustand durch den Öffnungsgrad eines Drosselventils angegeben ist, das in einer Ansaugleitung der Brennkraftmaschine angeordnet ist.

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