DE3034097C2

DE3034097C2 -

Info

Publication number: DE3034097C2
Application number: DE3034097A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: ALFA ROMEO SpA MAILAND/MILANO IT
Current assignee: Fiat Auto SpA
Priority date: 1979-09-10
Filing date: 1980-09-10
Publication date: 1988-04-21
Also published as: FR2465095B1; US4393836A; GB2058909B; FR2465095A1; IT7925585A0; IT1194589B; GB2058909A; DE3034097A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündsteuereinrichtung
mit Zündkerzen, einer Verteilereinrichtung zum Zuführen von Hochspannung zu den Zündkerzen entsprechend der Zündfolge und einer Hochspannungserzeugungseinrichtung und wenigstens einer Leistungsstufe für diese, wobei Detektoren für vorgewählte Motorbetriebsparameter vorgesehen sind,
mit einem ersten Impulsgenerator, der mit der Kurbelwelle gekoppelt ist, und der bei jeder Umdrehung des Motors eine Impulskette abgibt, deren Impulszahl der Zahl von Zündungen gleich ist, die während der Motorumdrehung gesteuert werden, wobei jeder Impuls in bezug auf den oberen Totpunkt eine bestimmte Phasenwinkelbeziehung hat,
mit einem zweiten Impulsgenerator, der mit einer Welle verbunden ist, die sich mit einer bestimmten Drehzahl in bezug auf die Drehzahl der Kurbelwelle dreht, und der bei jedem Motorzyklus einen Impuls von geeigneter Phasenlage abgibt, und der außerdem Zeitsteuermittel aufweist, die mit einer vorgegebenen Genauigkeit den Ablauf des Steuervorgangs gewährleisten, und
mit einem Mikroprozessor mit einem Schreib- und Lesespeicher mit wahlfreiem Zugriff und mit einem Festwertspeicher, der die Rechenprogramme für den Mikroprozessor und die Sollwerte für die Frühzündung des Motors als Funktion der genannten Motorbetriebsparameter beinhaltet,
wobei der Mikroprozessor aus der im Festwertspeicher enthaltenen Information sowie der Information, die von den Motorbetriebsparametern abgeleitet wird, den Zeitpunkt für die Frühzündung berechnet und in diese Berechnung auch ein nach der Temperatur korrigierter Vorzündwinkelwert einbezogen wird, und wobei
der Mikroprozessor die Zündung der Zündkerzen über die Leistungsstufe bzw. Hochspannungserzeugungseinrichtung steuert.

Aus der DE-OS 28 45 354 ist eine Zündsteuereinrichtung der eingangs genannten Art bekannt. Diese bekannte Zündsteuereinrichtung ist jedoch kompliziert im Aufbau. Sie besteht im wesentlichen aus einem Digitalrechner zur Ausführung von Rechenoperationen entsprechend voreingestellter Programme. Des weiteren ist ein Statusregister zum Speichern von Unterbrechungsfaktoren vorhanden. Ein Maskenregister dient zum Sperren von Unterbrechungssignalen, während ein Unterbrechungssignalgenerator dazu dient, Unterbrechungssignale entsprechend dem Inhalt des Statusregisters und des Maskenregisters abzugeben.

Auch enthält die bekannte Zündsteuereinrichtung eine Eingabe- und Ausgabeeinheit. Ein Impulsausgabeglied enthält ein Verriegelungselement, ein sogenanntes Inkrementierglied und eine Vergleichsstufe. Dieser Vergleichsstufe werden die Signale einer Bezugsregistergruppe und einer momentanen Registergruppe zugeführt. Das Impulsausgabeglied enthält außerdem eine erste und zweite Vergleichsausgangsregistergruppe, die mit Betätigungsvorrichtungen für die Einspritzung, die Zündung usw. verbunden sind.

Der Mikroprozessor führt die Berechnung der Frühzündung des Motors aufgrund der in dem Festwertspeicher enthaltenen Daten als Funktion der Motorbelastung und der Motordrehzahl durch. Hierbei werden Korrekturkoeffizienten mit einbezogen.

Bei dieser bekannten Zündsteuereinrichtung handelt es sich um eine Ausgangseinheit, die zahlreiche Einrichtungen enthält, die den Schaltungsaufwand erhöhen. Bei der bekannten Zündsteuereinrichtung folgt die Zählung auf indirekte Weise als Ergebnis aufeinanderfolgender Vergleiche. Die Aktivierung und Deaktivierung der zugehörigen Zündspule erfolgt mit einem hohen Schaltungsaufwand.

Aus der DE-AS 25 39 113 ist eine elektronische Einrichtung zur Steuerung eines periodisch sich wiederholenden Vorganges bei Brennkraftmaschinen bekannt. Für die Durchführung von Rechenoperationen und für die Ausführung der Steuerfunktion werden getrennte Einrichtungen verwendet. Die Rechenoperationen werden mittels eines Rechners durchgeführt, der zahlreiche Rechnereinheiten umfaßt. Bei der Berechnung der Frühzündung ist der Rechner arbeitsmäßig mit einem Steuerwerk verbunden, welche eine eigene Einrichtung darstellt.

Insoweit ist diese bekannte Einrichtung nicht in der Lage, ohne weiteres die Information über die im vorangegangenen Zündzyklus benötigte Zündenergie im folgenden Zündzyklus für die Berechnung zu verwenden, bzw. die ermittelte Zündenergiespeicherzeit zu korrigieren. Auch ist die bekannte Vorrichtung nicht in der Lage, genügend reaktionsschnell zu arbeiten. Bei der Durchführung der Rechenoperationen und für die Ausführung der Steuerfunktionen werden bei der bekannten Vorrichtung getrennte Einrichtungen und Einheiten verwendet.

Aus der DE-OS 27 33 106 ist ein Frühzündgerät für Brennkraftmaschinen bekannt, welches zwei durch eine Antriebswelle angetriebene Zahnreihen an einem Zahnrad aufweist, des weiteren zwei Zähler und Speicher sowie eine Kontrolleinrichtung. Der erste Zähler zählt die Ladezeit der Zündspule. Wenn der Ladestrom der Zündspule einen vorbestimmten Maximalwert erreicht, der von einer Stellwertschaltung der Kontrollvorrichtung festgestellt wird, unterbricht diese die Aufladung der Spule, indem ein entsprechender Schalttransistor gesperrt wird.

Beim anschließenden Eintreffen des oberen Totpunktsignals wird der Zähler wieder gestartet und zählt die von der ersten Zahnreihe erzeugten Impulse. Die Zählung wird unterbrochen, wenn zu einem späteren Zeitpunkt, am Eingang eines Vergleiches, ein Maximalwert erreicht wird.

Der Vergleicher startet außerdem über Multivibratoren den Beginn der Rückzählung durch den zweiten Zähler, welcher auf einem vom Speicher gelieferten Zahlenwert eingestellt ist. Wenn der zweite Zähler den Wert 0 erreicht, wird der vorgehende Schalttransistor durch die zugeordneten Schaltungsabschnitte erneut betätigt.

Das bekannte Frühzündgerät beinhaltet daher eine schaltungstechnische Hardware-Logik, die besonders aufwendig und nicht programmierbar ist. Auch wird beim bekannten Gerät durch den zweiten Zähler ein Teil des Winkels und der Aussetzzeit in Abhängigkeit von den Motorparametern gezählt.

Etwaige Schwankungen der Versorgungsspannung der Spule können das Ereichen des gewünschten Energiepegels entsprechend der maximalen Aufladung beeinträchtigen.

Aus der DE-OS 29 00 147 ist eine Zündsteuereinrichtung mit einer Sicherheitsvorrichtung bekannt. Diese Sicherheitseinrichtung soll bei Ausbleiben von Zündungen aktiviert werden. Die Steuerung und Kontrolle der Aufladezeit der Zündspule erfolgt mittels entsprechender in einem Speicher gespeicherter Werte. Es erfolgt jedoch keine Rückmeldung.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Zündsteuereinrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die Information über die im vorangegangenen Zyklus benötigte Zündenergie im folgenden Zündzyklus zur Berechnung der aktuellen Zündenergie verwendet wird und daß die ermittelte Zündenergiespeicherzeit korrigierbar ist, um stets den maximal benötigten elektrischen Energiepegel im Zündenergiespeicher zu haben.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch
daß wenigstens ein Zeitsteuerglied vorgesehen ist, welches mit dem Mikroprozessor und der Leistungsstufe wirkungsmäßig verbunden ist,
daß abhängig von einem Impuls des ersten Impulsgenerators der Aktivierungszeitpunkt für die Energiespeicherung in der Hochspannungserzeugungseinrichtung festgelegt wird,
daß der Mikroprozessor in Form einer Anzahl von Konstantfrequenzimpulsen die Speicherzeit des vorangegangenen Zyklus erfaßt und in Übereinstimmung mit dem von der Hochspannungserzeugungseinrichtung im vorangegangenen Zyklus ankommenden Energiepegel diese Speicherzeit korrigiert derart,
daß der Mikroprozessor in das Zeitsteuerglied eine Zahl von Impulsen einführt, die der Verzögerungszeit entspricht, welche den durch den Mikroprozessor ermittelten Frühzündungswert berücksichtigt, vermindert um die Anzahl der Impulse, die der Energiespeicherzeit entspricht, und das Zeitsteuerglied dadurch so steuert,
daß durch das vom ersten Impulsgenerator abgegebene Impulssignal eine erste Zählung ausgeführt wird und bei Beendigung dieser ersten Zählung die Hochspannungserzeugungseinrichtung der Leistungsstufe für die Zündkerze mit der Stromspeicherung beginnt, und
daß der Mikroprozessor in das Zeitsteuerglied eine der Energiespeicherzeit gleiche Anzahl von Impulsen einführt, die derjenigen bis zur Vollendung der Verzögerungszeit nach deren Abschluß die Auslösung der Leistungsstufe für die Zündkerze in Verbindung mit deren Zündung erfolgt.

Die Verwendung des Mikroprozessors mit Festwertspeicher und Schreib- und Lesespeicher ermöglicht einen schnellen und sicheren Funktionsablauf und Regelvorgang. Das Zeitglied umfaßt zwei Zähloperationen, wobei für die erste Zählung eine Anzahl von Konstantfrequenzimpulsen, für die Speicherzeit des vorangegangenen Zyklus gezählt wird. Der Mikroprozessor erfaßt in Übereinstimmung mit dem von der Hochspannungserzeugungseinrichtung im vorangegangenen Zyklus ankommenden Energiepegel dieser Speicherzeit und korrigiert die Speicherzeit des vorangegangenen Zyklus entsprechend.

In das Zeit-Steuerglied wird eine Zahl von Impulsen eingespeichert, welche der Verzögerungszeit entspricht, der der durch den Mikroprozessor ermittelte Frühzündungswert berücksichtigt wird und welche um die Anzahl der Impulse vermindert ist, die der Energiespeicherzeit entspricht.

Bei Beendigung der ersten Zählung wird die Bestromung der Leistungsstufe für die Zündkerze im Sinne einer Stromspeicherung eingeleitet. Anschließend wird eine der Energiespeicherzeit entsprechende gleiche Anzahl von Impulsen eingegeben, welche derjenigen bis zur Vollendung der Verzögerungszeit entspricht. Demnach findet eine zweite Zählung statt, nach deren Beendigung die Leistungsstufe für die Zündkerze zum Zünden ausgelöst wird. Demnach wird die Ladezeit der Zündspule nach Art eines Rückkoppelungsverfahrens berechnet, wobei der Wert der Aufladezeit des vorhergehenden Motorzyklus berücksichtigt wird. Etwaige Schwankungen der Speisespannung der Spule beeinträchtigen das Erreichen des gewünschten Energiepegels entsprechend der maximalen Aufladung nicht. Der Mikroprozessor ist in der Lage, bei der Durchführung der Berechnung der Aussetzzeit, d. h. der um die Aufladezeit verringerten Verzögerungszeit, eine eventuell vergrößerte Aufladezeit zu berücksichtigen.

Gemäß weiterer Ausgestaltung ist ein Hilfszähler vorgesehen, der zur Ermittlung einer Zeitperiode dient, die zum Speichern der elektrischen Energie in der entsprechenden Hochspannungserzeugungseinrichtung erforderlich ist. Zweckmäßigerweise bestehen die Zeitglieder aus Zählern.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der technische Funktionsablauf wie folgt:

a) Der Mikroprozessor führt in Übereinstimmung mit jedem vom Generator kommenden Impuls folgende Operationen durch:
- - Er stoppt das Hauptprogramm;
- - er bestimmt die Zündkerze, an der der nächste Zündfunke auftreten muß. Dies geschieht dadurch, daß der Mikroprozessor eine Zählung der vom ersten Generator kommenden Impulse vornimmt und diese Zählung löscht, wenn vom zweiten Generator ein Impuls ankommt;
- - er speist die Steuerstufe des Hochspannungsgenerators, der der entsprechenden Zündkerze zugeordnet ist, so daß dieser Hochspannungsgenerator elektrische Energie zu speichern beginnt;
- - er setzt einen Zeitzähler so, daß dieser die durch das Hauptprogramm bestimmten Impulse zählt, was die Verzögerungszeit bedeutet;
- - er gibt dem so eingestellten Zeitzähler den Befehl, die Zählung durchzuführen;
- - er setzt die Operation des Hauptprogramms wieder in Gang.
b) Sobald das ausgewählte Zeitsteuerglied den Zählvorgang beendet hat, führt der Mikroprozessor folgende Operationen durch:
- - Der Ablauf des Hauptprogramms wird unterbrochen;
- - die Steuerstufe des der ausgewählten Zündkerze entsprechenden Hochspannungsgenerators wird entregt, so daß der Zündfunke an der Zündkerze erscheint;
- - der Ablauf des Hauptprogramms wird wieder in Gang gesetzt.
c) Für den Fall, daß die Hochspannungsgeneratoren die Steuerung der Ladungsspeicherzeit benötigen, um dadurch ihre Leistungscharakteristik besser auszunützen, ist die vorliegende Regel- und Steuereinrichtung in der Lage, auch diese Funktionen folgendermaßen durchzuführen:
In Entsprechung zu jedem vom ersten Generator kommenden Impuls führt der Mikroprozessor dann folgende Operationen aus:
- - Er stoppt das Hauptprogramm;
- - er ermittelt in der oben beschriebenen Weise die Zündkerze, an der der Zündfunke auftreten muß;
- - es wird ein Zeitsteuerglied so voreingestellt, daß es eine Impulszahl zählt, die gleich derjenigen der Verzögerungszeit abzüglich einer Anzahl von Impulsen entsprechend der Energiespeicherzeit ist;
- - der voreingestellte Zähler erhält den Befehl, einen ersten Zählvorgang durchzuführen; und
- - der Ablauf des Hauptprogramms wird wieder in Gang gesetzt.
d) Sobald der voreingestellte Zeitzähler seine erste Zeitzählung beendet hat, führt der Mikroprozessor folgende Operationen durch:
- - Er stoppt das Hauptprogramm;
- - er aktiviert die Steuerstufe des Hochspannungsgenerators für die betreffende Zündkerze, so daß der Energiespeicher mit dem Speichervorgang beginnt;
- - der Zeitzähler wird mit einer der Energiespeicherzeit entsprechenden Impulszahl geladen, d. h. mit einer Impulszahl, die derjenigen bis zur Vollendung der Verzögerungszeit entspricht; und
- - das Hauptprogramm wird wieder in Gang gesetzt.
e) Sobald der zweite Zählabschnitt des Zeitzählers beendet ist, führt der Mikroprozessor folgende Operationen aus:
- - Er stoppt das Hauptprogramm;
- - er entregt die Steuerstufe des Hochspannungsgenerators der betreffenden Zündkerze, so daß an ihr der Zündfunke auftritt;
  und
- - er setzt den Ablauf des Hauptprogramms erneut in Gang.

Demnach beruht die Zündsteuereinrichtung nach der Erfindung auf der Verwendung eines in geeigneter Weise programmierten Mikroprozessors, welchem Eingangsdaten von einer Gruppe von Detektoren, die Motorparameter erfassen, zugeleitet werden. Diese verarbeitet der Mikroprozessor und gibt aufgrund dieser Ausgangsdaten an. Diese Ausgangsdaten stellen einen geregelten Größenwert für den Vorzündwinkel dar.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben.

Die Figur zeigt die Zündsteuereinrichtung nach der Erfindung in einem Vierzylinder-Brennkraftmotor.

Gemäß der Figur sind mit 10, 11, 12 und 13 Zündkerzen und mit 14, 15, 16 und 17 den jeweiligen Zündkerzen zugeordnete Hochspannungserzeuger bezeichnet. Ein Detektor 18 für die Motordrehzahl kann so ausgebildet sein, wie dies in der DE-OS 28 07 135 oder in der DE-OS 29 32 211 beschrieben ist.

Der Detektor 18 kann über eine Schnittstelle 19 ein pulsierendes Signal abgeben, dessen Impulsfrequenz der Motordrehzahl proportional ist. Diese Schnittstelle, die über eine Verbindung 41 mit einer Parallel-Sammelleitung 20 verbunden ist, erlaubt es, im Gleichlauf mit jedem vom Detektor ankommenden Impuls das Hauptprogramm zu stoppen, so daß ein erstes Hilfsprogramm durchgeführt werden kann, mit dem die Arbeitsweise eines Zählers 21 gesteuert wird. Ein den Zähler 21 verwendender Mikroprozessor 36 stellt eine solche Periode fest und gibt in einer diskreten Zahl die Werte ab, die von der Drehzahl im Arbeitsbereich des Motors genommen sind; diese Werte werden durch acht Bits oder Stellen ausgedrückt.

Mit 22 ist ein Detektor für einen weiteren Motorbetriebsparameter bezeichnet, im vorliegenden Fall für die Winkelstellung der Drosselklappe, durch die die in den Motor eingesaugte Luftmenge bemessen wird. Der Detektor 22 kann in Form einer diskreten Zahl den vom Drosselklappenwinkel abgenommenen Wert über den gesamten Drosselklappenschwenkbereich abgeben. Diese Werte sind achtstellig. Über eine Schnittstelle 23 und die Verbindung 42 ist der Detektor 22 mit der Parallelsammelleitung 20 verbunden.

Jeder Betriebsbereich des Motors ist durch ein Wertepaar aus Drehzahl und Dorsselklappenwinkel bestimmt.

Ein Detektor 24 stellt die Temperatur der vom Motor angesaugten Luft fest, während ein weiterer Detektor 26 die Temperatur des Motorkühlwassers mißt. Beide Detektoren geben ihre Meßwerte über Schnittstellen 25 bzw. 27 in Form von fünfstelligen Werten und über Verbindungen 43, 44 an die Parallelsammelleitung 20 ab.

Ein Impulsgenerator 28 ist mit der Kurbelwelle des Motors verbunden und gibt bei jeder Motorumdrehung ein pulsierendes Signal ab, dessen Impulszahl pro Umdrehung gleich der Zahl der bei jeder Motorumdrehung erforderlichen Zündungen ist. Bei einem Viertakt-Vierzylinder-Motor bedeutet dies je Umdrehung zwei Impulse, die voneinander durch die Zeitspanne getrennt sind, die zwischen zwei Zündungen der in der Zündreihenfolge aufeinanderfolgenden Zylinder liegt.

Über eine Schnittstelle 29 und eine Verbindung 45 ist der Impulsgenerator 28 mit der parallelen Sammelleitung 20 verbunden. Die Schnittstelle 29 kann im Gleichlauf mit jedem vom Generator 28 kommenden Impuls das Hauptprogramm stoppen, so daß dann ein zweites Hilfsprogramm zur Steuerung der Arbeitsweise von Zeitsteuergliedern 39 und 40 ablaufen kann, welch letztere die Dauer einer Wartezeit bestimmen.

Ein weiterer Impulsgenerator 30 ist mit einer Welle verbunden, die mit der halben Drehzahl der Kurbelwelle umläuft, und ist in der Lage, bei jeder Motorumdrehung mit geeigneter Impulsphasenlage einen Impuls abzugeben. Über eine Schnittstelle 31 und eine Verbindung 46 ist der Impulsgenerator 30 mit der parallelen Sammelleitung 20 verbunden. Die Schnittstelle 31 ermöglicht es im Gleichlauf mit den vom Impulsgenerator 30 kommenden Impulsen das Hauptprogramm zu stoppen, so daß ein drittes Hilfsprogramm durchgeführt wird, das die korrekte Zündzeitsteuerung überprüft.

Die Hochspannungserzeugungseinrichtungen 14, 15, 16, 17 und die Zündkerzen 10, 11, 12, 13 sind mit der parallelen Sammelleitung 20 über elektrische Anpassungs- und Treiberschnittstellen 32, 33, 34, 35 und Verbindungen 47, 48, 49, 50 gekoppelt.

Ein Zentralmikroprozessor (CPU) steht mit der Sammelleitung 20 über eine Verbindung 51 im Austausch, während über eine Verbindung 52 ein Festwertspeicher (ROM) 37 und über eine Verbindung 53 ein einschreib- und auslesbarer Speicher mit freiem Zugriff (RAM) 38 verbunden sind. Zeitsteuerglieder 39 und 40 sind über Verbindungen 54 und 55 und ein Zähler 21 über eine Verbindung 56 mit der Sammelleitung 20 in Verbindung. Die mit 57 bezeichnete gestrichelte Umrahmung umfaßt den Mikrocomputer in seiner Gesamtheit. Im RAM 38 sind jeweils zeitweilig die von den Detektoren zugegangenen Werte und die an die Zündkerzensteuerungen abzugebenden Werte gespeichert. Auch die während der Berechnung auftretenden Werte von Zwischengrößen, die für den Programmablauf benötigt werden, sind im RAM 38 vorübergehend enthalten.

Im Festwertspeicher 37 sind das Hauptprogramm, dessen Unterprogramme und die drei Hilfsprogramme, welche der Mikroprozessor 36 benötigt, der Vorzündplan als Funktion der Motordrehzahl und des Drosselklappenwinkels und ein Korrekturplan für die Verbrennung in Abhängigkeit von der Temperatur der Ansaugluft sowie ein Korrekturplan für die Verbrennung in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlwassers enthalten. In den ROM 37 können auch noch weitere Korrekturpläne für die Vorzündeinstellung, z. B. in Abhängigkeit vom Druck der Außenluft, enthalten sein.

Die Speicherplätze für den Plan der Zündvorverstellung enthalten jeweils eine Information für den Vorzündwinkel in bezug zum oberen Totpunkt, die sich aus acht Stellen im Betriebszustand zusammensetzt, der durch ein Wertepaar aus der Motordrehzahl und dem Stellungswinkel von einer oder mehreren Drosselklappen definiert ist, während sämtliche anderen Motorparameter als konstant angenommen werden. Die Anzahl der Speicherplätze ist gleich der Zahl der möglichen Kombinationen aus den fünf höchsten Stellen des Motordrehzahlwertes und den fünf höchsten Stellen des Drosselklappenwinkelwertes. Bei einem brauchbaren Ausführungsbeispiel sind 1024 Speicherplätze für 32 Motordrehzahlwerte und 32 Drosselklappenwinkelwerte vorgesehen.

Die Speicherplätze für den Korrekturplan des Vorzündwinkels enthalten jeweils eine Information, deren mit acht Stellen ausgedrückter Wert den Korrekturkoeffizienten für die Vorzündung in Abhängigkeit von gemessenen Ansauglufttemperaturwerten und Kühlwassertemperaturwerten darstellen.

Die Arbeitsweise der Regel- und Steuereinrichtung ist folgende. Der Mikroprozessor benötigt vor allem die den Betriebszustand des Motors kennzeichnenden Größen. Er benötigt also vom Detektor 22 über die Schnittstelle 23 den Drosselklappenstellungswinkel, vom Detektor 24 über die Schnittstelle 25 die Ansauglufttemperatur und vom Detektor 26 über die Schnittstelle 27 die Kühlwassertemperatur. Die Motordrehzahl wird bezüglich des Hauptprogrammes asynchron ermittelt, indem das vom Detektor 18 kommende Impulssignal verwendet wird. Genauer gesagt, führt auf den ersten Impuls hin der Mikroprozessor 36 folgende Operationen durch:

- er unterbricht den Ablauf des Hauptprogramms;
- er stoppt den Zählvorgang des Zählers 21 und befiehlt einen neuen Zählbeginn;
- er läßt das Hauptprogramm erneut anlaufen.

Bei Auftreten eines zweiten Impulses führt der Mikroprozessor 36 folgende Operationen aus:

- er stoppt den Ablauf des Hauptprogramms;
- er stellt die inzwischen vom Zähler 21 gezählten Impulse fest, stoppt den weiteren Zählvorgang und startet einen neuen Zählvorgang;
- er wandelt die gezählte Impulszahl in eine Acht-Bit-Information proportional zur Drehzahl entsprechend einem in der DE-OS 29 32 211 angegebenen Algorithmus um;
- er startet erneut den Ablauf des Hauptprogramms.

Der durch den zweiten Impuls erneut gestartete Ablauf wird bei Auftreten eines jeden folgenden Impulses wiederholt, so daß die durch die Drehzahl gegebene Information im Fall des vorliegenden Motors jeweils nach 180° Kurbelwellendrehung aktualisiert wird.

Beim Beginn des Berechnungszyklus für den Vorzündwinkel bildet der Mikroprozessor 36 durch Kombination der ersten fünf Stellen des vom Detektor 22 abgegebenen Wertes (Drosselklappenstellung) mit den ersten fünf Stellen des vom Detektor 18 abgegebenen Wertes (Motordrehzahl) eine Speicheradresse. Diese zehnstellige Adresse wird vom Mikroprozessor 36 zur Bestimmung des Speicherplatzes im Speicher 37 verwendet, in dem für den vorliegenden Betriebszustand der Vorzündwinkel des Vorzündungsplans enthalten ist, d. h., der Wert Φ₁ des Winkels für die Vorzündung.

Der Mikroprozessor 36 bestimmt außerdem drei weitere Speicherplätze in ROM 37, die Informationen von Vorzündwinkeln Φ₂, Φ₃ und Φ₄ enthalten, wobei diese Speicherplätze durch algebraisches Summieren bestimmter Konstanten mit der Adresse für die erste Information Φ₁ gewonnen werden. Die Speicheradresse für Φ₂ wird durch Addieren von eins zur Adresse der Zelle Φ₁ gewonnen. Die Speicheradresse für den Speicherplatz der Größe Φ₃ wird durch Addieren von 32 Einheiten zur Adresse des Speicherplatzes für Φ₁ gewonnen, und die Adresse des Speicherplatzes für Φ₄ wird durch Addieren von 33 Einheiten zur Adresse des Speicherplatzes für Φ₁ erhalten.

Die Verwendung dieser Konstanten ist durch die Art und Weise, wie die Informationen im Speicher des Vorzündplanes angeordnet sind, bedingt. Die Informationsteile für den Vorzündwinkel sind bei konstantem Drosselklappenwinkel in Gruppen von 32 aufeinanderfolgenden Speicherplätzen untergebracht, weil die fünf vorderen Stellen des Drosselklappenwinkels benutzt worden sind, um die fünf vorderen Stellen der Speicheradresse zu bilden.

Jeder dieser Blöcke enthält Informationsteile des Vorzündwinkels bei jeweils steigender Motordrehzahl, denn es wurden die fünf oberen Stellen der Drehzahlwerte verwendet, um die fünf unteren Stellen der Speicherplätze zu bilden.

Bei weiterer Durchführung des Rechenprogrammes bildet der Mikroprozessor 36 von den genannten vier Informationsteilen über den Vorzündwinkel Φ₁, Φ₂, Φ₃, Φ₄ eine Information über den Vorzündwinkel durch einen iterativen Interpolationsprozeß, der im elementaren Operationsmodul die letzten drei Stellen der von den Detektoren 18 und 22 erhaltenen Drehzahl bzw. Drosselklappenwinkelwerte verwendet.

Dieses elementare Operationsmodul wird dreimal wiederholt, und zwar wird das erste Mal aus den Werten Φ₁ und Φ₂ ein Zwischenwert Φ₁₂ durch Verwendung der drei unteren Stellen berechnet; das zweite Mal wird ein Zwischenwert Φ ₃₄ durch Verwendung der unteren drei Stellen der Drehzahl aus den Werten Φ₃ und Φ₄ berechnet; der dritte Vorgang ist dann eine Berechnung des Zwischenwertes aus den Werten Φ₁₂ und Φ₃₄ durch Verwendung der unteren drei Stellen des Drosselwinkels.

Eines der elementaren Operationsmodule besteht aus Multiplizieren der ersten Vorzündwinkelinformation Φ₁ oder Φ₃ oder Φ₁₂ mit dem Komplement zu acht aus den drei untersten Stellen und im Multiplizieren der zweiten Vorzündwinkelinformation Φ₂ oder Φ₄ oder Φ₃₄ mit dem Wert der drei untersten Stellen; die beiden so erhaltenen Produkte werden dann summiert und durch 8 geteilt.

Die Auswertung des beschriebenen Interpolationsvorgangs ermöglicht es, Informationen über die Vorzündung in einer Anzahl bereitzuhaben, die der Zahl der möglichen Wertekombinationen gleich ist, die aus der Zahl von Bits der Motordrehzahl, und von Werten, die durch die Zahl von Bits des Drosselklappenwinkels gegeben sind, gleich ist, während ein Festwertspeicher von geringerer Kapazität, nämlich nur ¹/₆₄ der Kapazität, die zum Speichern sämtlicher Kombinationen nötig wäre, eingesetzt werden muß.

Der Wert der Lufttemperatur (fünfstellig), der vom Detektor 24 aufgenommen wird, wird durch den Mikroprozessor zum Adressieren einer Tabelle mit 32 Werten im ROM benutzt. Die Speicherplätze dieser Tabelle enthalten Korrekturkoeffizienten mit Hinblick auf die Treibstoffzufuhr, berechnet in Abhängigkeit von der Temperatur. Auf diese Weise wird ein Korrekturkoeffizient C _TA in bezug zur Lufttemperatur festgelegt.

Durch einen ähnlichen Vorgang wird der Korrekturkoeffizient für die Kühlwassertemperatur C _TH bestimmt.

Der Zentralprozessor 36 führt die Korrekturen durch Multiplikation des berechneten Wertes mit der Summe der verschiedenen Korrekturkoeffizienten und Summieren der so erhaltenen Steigerung der Werte mit dem Wert aus. Es wird damit ein korrigierter Wert für den Vorzündwinkel erhalten. Um die Multiplikation zu vereinfachen, werden diese Koeffizienten als Prozentwerte auf einer Basis von 128 ausgedrückt.

Der Mikroprozessor 36 verwendet die Vorzündwinkelinformation zur Berechnung einer Verzögerungszeit t _r gegenüber dem ersten, vom Generator 28 abgegebenen Impuls. Diese Verzögerungszeitinformation wird als Zahl von Konstantfrequenzimpulsen ausgedrückt, so daß sie eine Funktion der Zahl der Konstantfrequenzimpulse ist, die zwischen dem ersten auftretenden Impuls und dem unmittelbar vorhergehenden Impuls zusammengezählt ist.

Eine der Funktionen der Mikroprozessoreinheit, die ausgenutzt werden kann, besteht in der Umformung des Vorzündwinkels gegenüber dem oberen Totpunkt in einen Verzögerungswinkel Φ _r gegenüber dem Impuls vom Generator 28, der als letzter vor Erreichen des oberen Totpunktes auftritt. Eine derartige Umwandlung wird durch Summieren einer vorbestimmten Konstante K zum Vorzündwinkel erreicht. Aus dem so erhaltenen Verzögerungswinkel Φ _r kann durch Teilen des Motordrehwinkels, der zwischen dem ersten Impuls und dem unmittelbar davorliegenden Impuls liegt, einen dimensionslosen Koeffizienten erhalten, der multipliziert mit der Zahl der Konstantfrequenzimpulse, welche zwischen dem ersten Impuls und dem unmittelbar davorliegenden Impuls aufsummiert worden sind, die Anzahl der Konstantfrequenzimpulse bestimmt, die die Verzögerungszeit t _r darstellen.

Die Berechnung der Verzögerungszeit wird fortlaufend durch den Mikroprozessor 36 vorgenommen und ist asynchron zu den Zeitsteuersignalen, die von den Generatoren 28 und 30 abgegeben werden.

Die Verzögerungszeitinformation wird auf jeden Fall wenigstens einmal innerhalb der zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zündungen liegenden Zeitspanne aktualisiert.

Die Zeitsteuerung der Vorzündung wird durch den Mikroprozessor 36 durch die Eigenschaften der Hilfsprogramme, welche an die Forderungen nach Unterbrechung gebunden sind, die von den Generatoren 28 und 30 kommen, gesteuert.

In Übereinstimmung mit jedem vom Generator 28 kommenden Impuls führt der Mikroprozessor folgende Operationen durch:

- er stoppt das Hauptprogramm;
- er bestimmt die Zündkerze, an der der nächste Zündfunke auftreten muß; dies geschieht dadurch, daß der Mikroprozessor eine Zählung der vom Generator 28 kommenden Impulse vornimmt und diese Zählung löscht, wenn vom Generator 30 ein Impuls ankommt;
- er speist die Steuerstufe des Hochspannungsgenerators, der der entsprechenden Zündkerze zugeordnet ist, so daß dieser Hochspannungsgenerator elektrische Energie zu speichern beginnt;
- er setzt einen Zeitzähler (39 oder 40) so, daß dieser die durch das Hauptprogramm bestimmten Impulse zählt, was die Verzögerungszeit bedeutet;
- er gibt dem so eingestellten Zeitzähler den Befehl, die Zählung durchzuführen, und
- er setzt die Durchführung des Hauptprogramms wieder in Gang.

Sobald das ausgewählte Zeitsteuerglied den Zählvorgang beendet hat, führt der Mikroprozessor folgende Operationen durch:

- der Ablauf des Hauptprogramms wird unterbrochen;
- die Steuerstufe des der ausgewählten Zündkerze entsprechenden Hochspannungsgenerators wird entregt, so daß der Zündfunke an der Zündkerze erscheint, und
- der Ablauf des Hauptprogramms wird wieder in Gang gesetzt.

Für den Fall, daß die Hochspannungsgeneratoren die Steuerung der Ladungsspeicherzeit benötigen, um dadurch ihre Leistungscharakteristik besser auszunützen, ist die vorliegende Regel- und Steuereinrichtung in der Lage, auch diese Funktionen folgendermaßen durchzuführen; in Entsprechung zu jedem vom Generator 28 kommenden Impuls führt der Mikroprozessor folgende Operationen aus:

- er stoppt das Hauptprogramm;
- er ermittelt in der oben beschriebenen Weise die Zündkerze, an der der Zündfunke auftreten muß;
- es wird ein Zeitsteuerglied so voreingestellt, daß es eine Impulszahl zählt, die gleich derjenigen der Verzögerungszeit abzüglich einer Anzahl von Impulsen entsprechend der Energiespeicherzeit ist;
- der voreingestellte Zähler erhält den Befehl, einen ersten Zählvorgang durchzuführen; und
- der Ablauf des Hauptprogramms wird wieder in Gang gesetzt.

Sobald der voreingestellte Zeitzähler seine erste Zeitzählung beendet hat, führt der Mikroprozessor folgende Operationen durch:

- er stoppt das Hauptprogramm;
- er aktiviert die Steuerstufe des Hochspannungsgenerators für die betreffende Zündkerze, so daß der Energiespeicher mit dem Speichervorgang beginnt;
- der Zeitzähler wird mit einer der Energiespeicherzeit entsprechenden Impulszahl geladen, d. h. mit einer Impulszahl, die derjenigen bis zur Vollendung der Verzögerungszeit entspricht; und
- das Hauptprogramm wird wieder in Gang gesetzt.

Sobald der zweite Zählabschnitt des Zeitzählers beendet ist, führt der Mikroprozessor folgende Operationen aus:

- er stoppt das Hauptprogramm;
- er entregt die Steuerstufe des Hochspannungsgenerators der betreffenden Zündkerze, so daß an ihr der Zündfunke auftritt; und
- er setzt den Ablauf des Hauptprogramms erneut in Gang.

Die Zeit für die Speicherung der elektrischen Energie im Hochspannungsgenerator wird vom Mikroprozessor dadurch ermittelt, daß die Anzahl der Konstantfrequenzimpulse ausgelesen wird, die in einem Zähler zwischen dem Beginn der Speicherung der elektrischen Energie und dem Ende dieser Speicherung im vorhergehenden Motorzyklus zusammengezählt und der Energiepegel, der im Hochspannungserzeuger noch vom vorhergehenden Zyklus erhalten ist, berücksichtigt wird, um eine Korrektur der festgestellten Speicherzeit vorzusehen, damit stets die maximal benötigte elektrische Energiemenge im Speicher enthalten ist.

Der Zähler für die Zeit zum Speichern der elektrischen Energie kann der Zähler 21 sein, an dem die Ablesung im Durchlauf vorgenommen werden kann, d. h., ohne daß der Zählvorgang des Zählers dabei unterbrochen werden muß.

Die Regel- und Steuereinrichtung ist weitgehend unabhängig von der Art des verwendeten Mikroprozessors und den Eigenschaften der Zubehörelemente wie Speicher, Zeitsteuerglieder, Schnittstellen und dgl., weil die Programmierung des Mikroprozessors in möglichst allgemeiner Form für den vorgesehenen Zweck durchgeführt ist.

Claims

1. Zündsteuereinrichtung für die Steuerung des Frühzündzeitpunktes eines Brennkraftmotors

- mit Zündkerzen, einer Verteilereinrichtung zum Zuführen von Hochspannung zu den Zündkerzen entsprechend der Zündfolge und einer Hochspannungserzeugungseinrichtung und wenigstens einer Leistungsstufe für diese, wobei Detektoren für vorgewählte Motorbetriebsparameter vorgesehen sind,
- mit einem ersten Impulsgenerator, der mit der Kurbelwelle gekoppelt ist, und der bei jeder Umdrehung des Motors eine Impulskette abgibt, deren Impulszahl der Zahl von Zündungen gleich ist, die während der Motorumdrehung gesteuert werden, wobei jeder Impuls in bezug auf den oberen Totpunkt eine bestimmte Phasenwinkelbeziehung hat,
- mit einem zweiten Impulsgenerator, der mit einer Welle verbunden ist, die sich mit einer bestimmten Drehzahl in bezug auf die Drehzahl der Kurbelwelle dreht, und der bei jedem Motorzyklus einen Impuls von geeigneter Phasenlage abgibt, und der außerdem Zeitsteuermittel aufweist, die mit einer vorgegebenen Genauigkeit den Ablauf des Steuervorgangs gewährleisten, und
- mit einem Mikroprozessor mit einem Schreib- und Lesespeicher mit wahlfreiem Zugriff und mit einem Festwertspeicher, der die Rechenprogramme für den Mikroprozessor und die Sollwerte für die Frühzündung des Motors als Funktion der genannten Motorbetriebsparameter beinhaltet,
- wobei der Mikroprozessor aus der im Festwertspeicher enthaltenen Information sowie der Information, die von den Motorbetriebsparametern abgeleitet wird, den Zeitpunkt für die Frühzündung berechnet und in diese Berechnung auch ein nach der Temperatur korrigierter Vorzündwinkelwert einbezogen wird, und
- wobei der Mikroprozessor die Zündung der Zündkerzen über die Leistungsstufe bzw. Hochspannungserzeugungseinrichtung steuert,

dadurch gekennzeichnet,

- daß wenigstens ein Zeitsteuerglied (39, 40) vorgesehen ist, welches mit dem Mikroprozessor (36) und der Leistungsstufe (32 bzw. 33 bzw. 34 bzw. 35) wirkungsmäßig verbunden ist,
- daß abhängig von einem Impuls des ersten Impulsgenerators ( 28) der Aktivierungszeitpunkt für die Energiespeicherung in der Hochspannungserzeugungseinrichtung festgelegt wird,
- daß der Mikroprozessor in Form einer Anzahl von Konstantfrequenzimpulsen die Speicherzeit des vorangegangenen Zyklus erfaßt und in Übereinstimmung mit dem von der Hochspannungserzeugungseinrichtung im vorangegangenen Zyklus ankommenden Energiepegel diese Speicherzeit korrigiert derart,
- daß der Mikroprozessor in das Zeitsteuerglied (39, 40) eine Zahl von Impulsen einführt, die der Verzögerungszeit entspricht, welche den durch den Mikroprozessor ermittelten Frühzündungswert (Φ r) berücksichtigt, vermindert um die Anzahl der Impulse, die der Energiespeicherzeit entspricht, und das Zeitsteuerglied (39, 40) dadurch so steuert,
- daß durch das vom ersten Impulsgenerator (28) abgegebene Impulssignal eine erste Zählung ausgeführt wird und bei Beendigung dieser ersten Zählung die Hochspannungserzeugungseinrichtung der Leistungsstufe für die Zündkerze mit der Stromspeicherung beginnt, und
- daß der Mikroprozessor (36) in das Zeitsteuerglied (39, 40) eine der Energiespeicherzeit gleiche Anzahl von Impulsen einführt, die derjenigen bis zur Vollendung der Verzögerungszeit entspricht, womit eine zweite Zählung durchgeführt wird, nach deren Abschluß die Auslösung der Leistungsstufe für die Zündkerze in Verbindung mit deren Zündung erfolgt.

2. Zündsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitsteuerglieder (39, 40) aus Zählern bestehen und daß ein Hilfszähler (21) vorgesehen ist, der zur Ermittlung einer Zeitperiode dient, die zum Speichern der elektrischen Energie in der betreffenden Hochspannungserzeugungseinrichtung erforderlich ist.