DE3227743A1

DE3227743A1 - Elektronische einrichtung zum anschluss an einen zuendsignalgenerator eines verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE3227743A1
Application number: DE19823227743
Authority: DE
Inventors: Jean-Francois 31120 Roquettes Latapie
Original assignee: Equipements Automobiles Marchal SA
Current assignee: Equipements Automobiles Marchal SA
Priority date: 1981-08-11
Filing date: 1982-07-24
Publication date: 1983-02-24
Also published as: ES514873A0; FR2511434A1; FR2511434B1; IT1155743B; US4459958A; SE8204634D0; IT8268001A0; ES8305887A1; SE8204634L; JPS5841262A; IT8253619V0

Description

VON KREISLER SCHÖNWALD EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING WERNER

EQUIPEMENTS AUTOMOBILES PATENTANWÄLTE

MARCHAL Dr-Ing. von Kreisler+ 1973

Societe Anonyme de droit ί'ί⁹'Ϊ" utpTi? p^Köl"c ,

j- . ■* Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden

trancaiS Dr. J. F. Fues, Köln

Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln

92 T 32 ISSy-LeS-MoUlineaUX Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln

Frankreich Dipl.-Ing. G. Selling, Köln

Dr. H.-K. Werner, Köln

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF

D-5000 KÖLN 1

23. Juli 1982 Sg-fz

Elektronische Einrichtung zum Anschluß an einen Zündsignalgenerator eines Verbrennungsmotors

Die Erfindung betrifft eine elektronische Einrichtung, die dazu bestimmt ist, zusammen mit Einrichtungen benutzt zu werden, die die Zündung in den Zylindern eines Verbrennungsmotors verschieben. Im einzelnen betrifft die Erfindung eine elektronische Einrichtung, die es ermöglicht, die Funktion eines Vibrationsfühlers während eines Winkelbereichs der Rotation des Motors zu steuern, um ein eventuelles Klopfen in einem Zylinder während dieses Winkelbereichs zu erkennen.

Bekanntlich wird,um einen zufriedenstellenden Lauf eines Verbrennungsmotors zu gewährleisten,eine Zündsteuerung benutzt, deren Rotationswelle vjn dem Motor angetrieben ist. Diese Zündsteuerung liefert ein Zündsignal, das die Entladung der Zündspule über die Zündkerzen des Motors auslöst, wobei die Zündspule eine Hochspannung an die Zündkerzen liefert. Das Zündsignal wird mit einer Verschiebung in Bezug auf das Erreichen des oberen Tot-

Telefon: (02?1) 131041 ■ Telex: 8882307 dopa d · lelcflromm: Dompatent Köln

punktes desjenigen Zylinders, der unter Kompression steht, erzeugt und in dem die Zündung vorgenommen werden soll. Die Verschiebung des Zündsignals ist eine Funktion der Rotationsgeschwindigkeit nach einer bestimmten Kurve und zur Erzielung des· Zündsignals ist in der Zündsteuerung ein Fühler vorgesehen, dessen bewegter Teil von "der. Rotationswelle des Zünders angetrieben ist und den Winkelverschiebungen unterliegt, die die Erzeugung der', .gewünschten· Zündverschiebung er-'

TO möglichen. - . .

Andererseits ist es bekannt, daß unter, gewissen Umständen beim Betrieb; .eines Verbrennungsmotors Klopferscheinungen auftreten, die in Höhe der'Kolben höchst unerwünschte Vibrationen darstellen. Wenn laan den Wirkungsgrad des Motors erhöhen will, muß -man darauf achten, daß der Motor systematisch auf der Kurve des maximalen Momentes .betrieben wird.. Hierbei besteht für bestimmte Betriebsbedingungen die Gefahr des'. Auftretens von Klopfen. Es ist bekannt, das Auftreten, von Klopfen zu erfassen, um nur in diesen Zeitpunkten, den'. Vorzündwinkel z.u verändern, so daß der Moto:r mit maximalem Drehmoment betrieben wird, solange kein .Klopfen auftritt. Hierzu wird ein an dem Motorblock befestigter'. Vxbrationsfühler benutzt, der auf das Klopfen das mit Frequenzen von etwa 8 kHz. auftritt, anspricht. Ein solcher.

Vibrationsfühler ist mit einem Bandpaßfilter verbunden, das die Hintergrundschwingungen eliminiert. Um unerwünschte Eingriffe des Vibrationsfühlers in den Betrieb des Motors zu verhindern, wird die Zeit der Auswertung des Signals des Vibrationsfühlers auf einen Bruchteil des Kolbenzyklus beschränkt, in dem Klopfen auftreten

kann. Das Klopfen tritt nämlich tatsächlich im Funktionszyklus eines Zylinders nur im Anfang der Antriebsphase auf und genau genommen in einem Winkelbereich von etwa 30° (bezogen auf die Rotation der Kurbelwelle) hinter dem oberen Totpunkt. Es ist bekannt, daß die Funktion des Vibrationsfühlers mittels eines Signal, das im oberen Totpunkt (oder ein wenig später) beginnt und etwa 30° hinter dem oberen Totpunkt endet, ausgelöst werden sollte.

In der FR-OS 2 442 440 ist eine Einrichtung beschrieben, die das Auslösen der Funktion des gegen Klopfen eingesetzten Vibrationsfühlers in einem geeigneten Augenblick ermöglicht, ohne daß ein Annäherungsfühler oder Positionsfühler benutzt werden müßte, der den oberen Totpunkt anzeigt. Es wird lediglich das von der Zündsteuerung gelieferte Zündsignal benutzt. Bei einer derartigen Einrichtung sind die bei Verbrennungsmotoren üblichen Zündkurven,bei denen längs der Ordinate der Zündverschiebungswinkel und längs der Abszisse die Rotationsgeschwindigkeit angegeben ist, in einem relativ breiten Band enthalten, das symmetrisch zu einer durch den Ursprung hindurchgehenden Gerade ist. Für eine gegebene Rotationsgeschwindigkeit ist die Differenz zwischen der realen Zündverschiebung und der Zündverschiebung, deren Wert der obengenannten Geraden entspricht, kleiner als ein relativ geringer maximaler Fehler. Dieser Fehlerbetrag, der im allgemeinen kleiner ist als 10°, entspricht der Hälfte der Breite des Bandes, in dem die Zündkurve verläuft. Diese Bandbreite ist parallel zur Achse der Ordinate, der genannten Kurve gemessen. In der genannten FR-OS ist angegeben, daß bei der Eingrenzung des Winkels dieser Winkel der genannten mittleren Geraden

entspricht und daß man eine Winkelverschiebung erhält, deren Mittelwert Null ist, d.h. daß man den oberen Totpunkt mit einem Fehler erhält, der der halben Breite des die Zündkurve enthaltenden Bandes entspricht. Auf diese Weise wird unter Verwendung des Zündsignales ein Signal erhalten, das innerhalb eines Fehlerbandes den Durchgang durch den oberen Totpunkt angibt.

Zur Erzielung dieses Signals zieht man von dem Wert der Zündverschiebung einen der Rotationsgeschwindigkeit proportionalen Wert ab, d.h. in dem Augenblick, in dem das Zündsignal auftritt, wird eine gewisse Zeit abgemessen ,die demjenigen Wert entspricht, der durch die oben erwähnte Mittelgerade gegeben ist, um ein Signal zu erzeugen, das dem Durchgang durch den oberen Totpunkt mit einem engen Fehlerbetrag entspricht. Die Zeit, die hierfür anzusetzen ist, ist diejenige, die einer der Rotationsgeschwindigkeit proportionalen Winkelverschiebung entspricht, d.h. es handelt sich um eine konstante Zeit. Anders ausgedrückt: Ausgehend von dem Zündsignal wird eine kontante Zeit abgezählt, um in einem engen Fehlerband den Durchgang durch den oberen Totpunkt zu ermitteln und aufgrund des ermittelten Zeitpunktes wird eine Zeit abgemessen, die einem bestimmten Rotationswinkel des Motors entspricht, um den Winkelbereich zu definieren, in dem das Ausgangssignal des Vibrationsfühlers ausgewertet wird. Diese bekannte Einrichtung enthält eine erste Stufe, die, ausgehend von dem Zündsignal, eine konstante Zeit abmißt und eine mit der ersten Stufe in Reihe geschaltete zweite Stufe, die die Beendigung des Zeitraums der Auswertung des Signals des Vibrationsfühlers angibt und hierzu eine einem konstanten Rotationswinkel des Motors entsprechende Zeit abmißt.

Es ist nun festgestellt worden, daß die Approximation der bekannten Einrichtung in gewissen Fällen zu einem relativ breiten Fehlerband führt. Man muß für eine gegebene Zündkurve eine Mittelgerade definieren, die notwendigerweise durch den Ursprung der Kurve der Winkelvoreilung als Funktion der Rotationsgeschwindigkeit hindurchgeht. In diesem Fall weicht die Mittelgerade in den unteren Bereichen und in den oberen Bereichen der Rota'tion im allgemeinen stark von der Zündkurve ab, was einen großen Fehler zwischen dem angenommenen Zeitpunkt des Pseudo-Totpunktes und dem Zeitpunkt des tatsächlichen oberen Totpunktes bedeutet. Um diese Abweichung zu kompensieren, kann man die Dauer des Winkelbereichs, in welchem die Auswertung der Signale des Vibrationsfühlers erfolgt, vergrößern, jedoch wird in diesem Fall das Verhältnis zwischen Klopfsignal und' Hintergrundsignal verschlechtert.

Die Erfindung beabsichtigt, die Beseitigung der genannten Schwierigkeiten und schafft eine elektronische Einrichtung der genannten Art, bei der in dem gesamten Drehzahlbereich des Motors der Fehlerbetrag zwischen dem von dem Zündsignal abgeleiteten Pseudo-Totpunkt und dem realen oberen Totpunkt verringert ist. Nach der Erfindung verläuft die optimale Mittelgerade für eine gegebene Zündkurve nicht generell durch den Ursprung der Kurve, die den Vorzündwinkel als Funktion der Rotationsgeschwindigkeit des Motors angibt. Nach der Erfindung wird, ausgehend von dem Zündsignal, ein Signal S definiert, dessen Anfang einer Zeit entspricht, die von der optimalen Mittelgeraden einer gegebenen Zündkurve bestimmt wird. Der Anfang D dieses von dem Zündsignal abgeleiteten Signales S gibt den Anfang des Winkelbereichs an, in dem die Auswertung des Signals des Vibrationsfühlers erfolgt. Das Ende des Winkelbe-

AO

reichs wird durch das Ende des Signals S angegeben, das beispielsweise nach einer einem konstanten Rotationswinkel des Motors entsprechenden Zeit t₂ eintritt. In der Kurve (Vorzündwinkel/Rotationsgeschwindigkeit des Motors) definiert eine nicht durch den Ursprung hindurchgehende Gerade für eine gegebene Rotationsgeschwindigkeit einen Vorzündwinkel, der die Summe zweier Ausdrücke ist: einerseits einer konstanten Voreilung, die der Ordinate im Ursprung der betreffenden Geraden entspricht, und andererseits einerder Rotationsgeschwindigkeit proportionalen Voreilung. Wenn man die feale Zündkurve mit einer Mittelgeraden gleichsetzt, die nicht durch den Ursprung hindurchgeht, erkennt man, daß die Verschiebung zwischen dem Zündsignal und dem oberen Totpunkt als Summe der beiden folgenden Ausdrücke betrachten kann:

a) einerseits der Zeit t.. , die einem konstanten Rotationswinkel des Motors entspricht, wobei dieser Winkel durch die Ursprungsordinate der Mittelgeraden bestimmt würde und

b) andererseits einer konstanten Zeit t_Q, die der Steigung der Mittelgeraden in der Kurve (Vor

eilung/ Rotationsgeschwindigkeit des Motors) entspricht.

Nach der Erfindung wird vorgeschlagen, von dem Zündsignal aus eine Zeit T zu bemessen, die aus der Summe der oben angegebenen Zeiten t_Q und t.. besteht, um den Anfang des Signals S festzulegen, welches die Auswertung der Signale des Vibrationsfühlers steuert. Diese Verfahrensweise verbessert insbesondere für kleine und große Bereiche der Motordrehung die Definition des Anfangs des Winkelbereiches, in dem das Klopfen überwacht wird,erheblich im Vergleich mit der entsprechenden Definition

- Y-

durch die genannte FR-PS 2 442 440.

Die Erfindung schafft demnach eine Einrichtung zum Anschluß an einen Zündsignalgenerator eines Verbrennungsmotors , insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei dem das Zündsignal in jeder Periode in Bezug auf den "oberen Totpunkt des zu zündenden Zylinders um einen als Funktion der Rotationsgeschwindigkeit des Motors variablen Wert verschoben wird, zur Lieferung eines periodischen Signals S, dessen Beginn D und Ende F in jeder Periode in Bezug auf den Moment des Passierens des oberen Totpunktes mit einer vorbestimmten Fehlergröße auftreten, mit einer Stufe E₁, die ein Signal liefert, das den Anfang D des Signals S mit einer Verschiebung in Bezug auf das von ihr empfangene Signal angibt und einer mit dem Ausgang der Stufe E. verbundenen Stufe E~, die ein Signal erzeugt, das das Ende F des Signals S mit einer Verschiebung in Bezug auf das von ihr empfangene Signal angibt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das von der ersten Stufe E. ausgegebene Signal gegenüber dem dieser Stufe zugeführten Signal um eine Zeit T verschoben ist, die die Summe einer konstanten Zeit t_Q und einer einem konstanten Rotationswinkel des Motors entsprechenden Zeit t., bildet.

Vorzugsweise ist das von der Stufe E. empfangene Signal das Zündsignal. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß Stufe E., aus zwei in Reihe geschalteten Unterstufen E.,¹ und E₁" besteht, von denen die Unterstufe E₁' das Zündsignal empfängt und einen monostabilen Multivibrator enthält,und die Unterstufe E₁" 0 das Ausgangssignal der Unterstufe E₁' empfängt und einen Sägezahngenerator enthält, der an einen Spitzenwertdetektor angeschlossen ist,und daß die Ausgangsspannung

des Spitzenwertdetektors unterteilt und mit der Sägezahnspannung verglichen wird.

Der monostabile Multivibrator der Unterstufe E₁' hat die Aufgabe der Bemessung einer Zeit t_fi vom Zündsignal an.

Man kann ihn in der Weise verwirklichen, wie dies in der genannten FR-PS 2 442 440 für einen monostabilen Multivibrator mit derselben Funktion beschrieben ist. .Hierbei ist vorgesehen, daß der monostabile Multivibrator der Unterstufe E.. ' aus einer Kapazität besteht, die sich über einen das Zündsignal empfangenden Transistor auflädt und deren Lädespannung in einem Komparator mit einer konstanten Spannung verglichen wird, um bei Signalgleichheit dieser Spannungen ein Ausgangssignal zu erzeugen.

Andererseits hat die Unterstufe E₁" der Stufe E₁ dieselbe Funktion wie die zweite Stufe der in der FR-PS 2 442 440 beschriebenen Einrichtung, d.h. sie erlaubt es, eine einem konstanten Rotationswinkel des Motors entsprechende Zeit zu bemessen. Für die Unterstufe E₁" kann ein analoger Aufbau verwendet werden, wie in der FR-PS 2 442 440 beschrieben ist. Hierbei ist vorgesehen, daß der Sägezahngenerator der Unterstufe E₁" . einen sich über einen Transistor entladenden Kondensator enthält und daß der Transistor das von der Unterstufe E^' kommende Signal empfängt.

Bei der erfindungsgemäß'en Vorrichtung wird durch die Stufe E~, die das Ende des Signals S angibt, zwischen Eingangssignal und Ausgangssignal dieser Stufe eine Verzögerung erreicht, die einem Rotationswinkel des 0 Motors entspricht. Hieraus ergibt sich, daß die Stufe Ej denselben Aufbau haben kann wie die Unterstufe E₁" d.h. einen Sägezahngenerator enthalten kann, der mit

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einem Spitzenwertdetektor verbunden ist, wobei der von dem Sägezahngenerator gelieferte Spitzenwert unterteilt und ein Teilbetrag dieses Spitzenwertes mit der Sägezahnspannung verglichen wird.

Die oben erläuterten Funktionen der Stufen E₁ und E„ können auch mit anderen als den bisher beschriebenen Mitteln realisiert werden, insbesondere unter Verwendung eines Mikroprozessors oder mit einer verdrahteten logischen Schaltung. Bei einer solchen Realisierung ist vorgesehen, daß die Stufe E₁ in einem Mikroprozessor aus zwei in Serie geschalteten Unterstufen E₁" einen Zähler enthält, der das Zündsignal empfängt und in einen Speicher den während der vorhergehenden Periode gewählten Zählwert eingibt, daß dieser Zählwert in einem Dividierer durch eine konstante Zahl geteilt und anschließend in einem Komparator mit dem Ausgangssignal des Zählers verglichen wird, daß die Unterstufe E.. ' einen Abwärtszähler enthält, der das Ausgangssignal der Unterstufe E-] " empfängt und der, ausgehend von einem Anfangswert tfw die Zeit abzählt und daß die Auswertung des Nulldurchgangs in -einem Komparator erfolgt, dessen Ausgangssignal das Ausgangssignal der Stufe E₁ bildet.

Man kann vorsehen, daß die Stufe E₁ in Reihe mit einer Stufe E₂ liegt, die eine Zeit bemißt, welcher einem konstanten Rotationswinkel des Motors entspricht. Die Stufe E- hat einen Aufbau, der demjenigen der Unterstufe E2" vergleichbar ist und ist im Innern desselben Mikroprozessors wie die Stufe E₁ realisiert.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Zündkurve und die entsprechende Annäherung nach dem Stand der Technik gemäß FR-PS 2 442 440,

Fig. 2 die gleiche Zündkurve wie Fig. 1 mit der mittleren Geraden und der entsprechenden Annäherung, nach der Erfindung,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer elektronischen Ein-

0 richtung zur Erzielung der Annäherung nach

Fig. 2,

Fig. 4 die Signale an verschiedenen Stellen des Blockschaltbildes der Fig. 3, und

Fig. 5 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung mit einem Mikroprozessor.

In dem Diagramm der Fig. X ist auf der Ordinate der Vorzündwinkel in Grad und entlang der Abszisse die Drehgeschwindigkeit des Motors in "Umin aufgetragen. In das Diagramm ist die Zündkurve A,B,C,D,E eingetragen. 0 Nach dem Stand der Technik gemäß FR-PS 2 442 440 wird die reale Zündkurve auf die durch den Ursprung hindurchgehende Gerade OF zurückgeführt. In diesem Fall ist die Zündkurve vollständig zwischen den beiden parallel zu OF verlaufenden Geraden G und H, die symmetrisch zur Geraden OF sind, eingeschlossen. Der Fehler, der durch Gleichstellung der Zünd-

kurve mit der Geraden OF entsteht, kann ferner gleich dem Abstand zwischen der Geraden OF und einer der beiden Geraden G oder H - parallel zur Ordinatenachse gemessen - sein. Für eine gegebene Rotationsgeschwindigkeit N entspricht der Fehler dem Segment IJ. Wenn man für jeden Punkt der Zündkurve,ebenso wie für den Punkt J, die Ordinate dieses Punktes sowie die Ordinate des zugehörigen Punktes I auf der Geraden OF, herauszeichnet, kann man aufgrund der Zündkurve eine Kurve A₁, B₁, C₁, D., E₁ definieren. Wenn J₁ der dem Punkt J der Zündkurve entsprechende Punkt dieser Kurve ist, bildet die Ordinate von J₁ die Verschiebung in Bezug auf den oberen Totpunkt (Vorzündwinkel von 0), wenn man, ausgehend von dem Zündsignal (entsprechend Punkt J) in konstanten Zeiten zählt (entsprechend dem Ordinätenwert des Punktes I). Anders ausgedrückt: Wenn man vom Zündsignal aus in konstanten Zeiten zählt, erhält man eine Approximation des oberen Totpunktes, die umso besser ist, je näher die Kurve A₁, B₁, C., D₁, E₁ an der Abszissenachse ist. Man sieht jedoch, daß diese Kurve insbesondere für kleine und große Rotationsgeschwindigkeiten des Motors stark von der Abszissenachse abweicht.

In Fig. 2 ist in einer Graphik analog derjenigen der .Fig. 1 dieselbe Zündkurve A,B,C,D,E eingetragen. Die dargestellte Approximationsgerade F_? ist die mittlere Gerade, die einer möglichst reduzierten maximalen Abweichung entspricht. Man sieht, daß diese mittlere Gerade F₂ nicht durch den Ursprung hindurchgeht. Man definiert zwei Gerden G₁ und H₂, die symmetrisch zu F_?

0 verlaufen und parallel zueinander sind. Die Zündkurve ist in' dem Band G₂.-H₂ vollständig enthalten. Der maximale

Κ*

Fehler, der durch Gleichstellung der Zündkurve mit der Geraden F₂ auftritt, ist gleich dem Abstand zwischen F₂ und G₂ oder EL, parallel zur Ordinatenachse gemessen. Dieser maximale Fehler ist viel kleiner als derjenige nach Fig. 1, was die Bedeutung des mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung realisierten Verfahrens verdeutlicht. Wenn für eine gegebene Rotationsgeschwindigkeit N der Ordinatenwert des Punktes L der Zündkurve und der Ordinatenwert des Punktes K der Geraden F₂ ermittelt wird, kann hieraus ein Punkt L₂ bestimmt werden. Die Gesamtheit der Punkte L₂ bildet die Kurve A₂, B₂,C₂, D₂, E₃₇ die durch Transformation der Zündkurve A,B,C,D,E entstanden ist. Die Ordinate des Punktes L~ entspricht dem Zündzeitpunkt in Bezug auf den oberen Totpunkt (Voreilung 0), während nach Empfang des dem Punkt L entsprechenden Zündsignals eine dem Ordinatenwert des Punktes K entsprechende Zeit gezählt worden ist. Es ist klar, daß die Approximation des oberen Totpunktes durch die weiter unten 0 beschriebene Zählung umso besser ist je näher die Kurve A₂, B₃, C„,D₂,E₂ an der Abszissenachse liegt. Wie man leicht feststellt, liegt diese Kurve insgesamt tatsächlich näher an der Abszissenachse als die entsprechende Kurve aus Fi~g.. 1. Die Zeit, die dem Ordinatenwert des Punktes K in Fig. 2 entspricht, wird aus zwei Ausdrücken gebildet: 1. der Zeit t₁, die dem Ordinatenwert des Ursprungs der Geraden F₂ entspricht »und 2. der Zeit tg, die dem vertikalen Abstand KK₁, K₁ entspricht, der denselben Ordinatenwert hat wie der Ordinatenwert des Ursprungs der Geraden F₃. Die Zeit, die dem Wert KK₁ entspricht, ist die Zeit, die einer der Rotationsgeschwindigkeit proportionalen

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Winkelverschiebung entspricht, d.h. es handelt sich um eine konstante Zeit. Anders ausgedrückt: Aus Fig. 2 erkennt man, daß zur Erzielung einer Approximation des oberen Totpunktes entsprechend der Kurve A₂,B„,C« ,D„ , E₂ lediglich, ausgehend von dem Zündsignal, einerseits eine konstante Zeit t_Q und andererseits eine einem konstanten Rotationswinkel des Motors entsprechende Zeit t₁ gezählt zu werden braucht.

In Fig. 3 ist als Blockschaltbild eine Einrichtung zur 0 Realisierung der Approximation des oberen Totpunktes entsprechend der Graphik nach Fig. 2 dargestellt. Die dargestellte Einrichtung enthält in Serie eine erste Stufe E₁ und eine zweite Stufe E„. Die Stufe E₁ empfängt am'Punkt M das Zündsignal. Die Stufe E₂ liefert am Punkt P das Ausgangssignal S der Vorrichtung. Dieses Ausgangssignal S ist ein periodisches Rechtecksignal. Der Anfang des Rechtecks entspricht dem oberen Totpunkt, dem Fehler bei der Approximation,und das Ende dieses Signals entspricht einem konstanten Drehwinkel des Motors in der 0 Nähe des oberen Totpunktes. Die Stufe E₁ liefert am Punkt V eine Information, die den Anfang des Signals S angibt/und die Stufe E„ liefert das Ende des Signals S. Die Einzelheiten der Stufe E₂ sind nicht dargestellt, da es beispielsweise aus der US-PS 3 777 559 bekannt ist, eine elektronische Stufe zu realisieren, die, ausgehend von einer Anfangsinformation des Signals, das Zählen einer einem konstanten Rotationswinkel des Motors entsprechenden Zeit ermöglicht.

- yr-

Die Stufe E. empfängt an dem Eingang das Zündsignal, das in der ersten Zeile von Fig. 4 dargestellt ist. Dieses Signal wird einer Impulsformerschaltung 1 zugeführt, deren Ausgang mit einem monostabilen Multivibrator 2 verbunden ist, welcher das in der zweiten Zeile von Fig. 4 dargestellte Signal liefert. Der monostabile Multivibrator 2 erzeugt im Augenblick der abfallenden Flanke des von der ImpulsformerschaItung 1 gelieferten Signals an seinem Ausgang ein Rechtecksignal der Dauer tr,. Das Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators 2 ist in der dritten Zeile von Fig. 4 dargestellt. Die Komponenten 1 und 2 bilden gemeinsam die Unterstufe E₁' der Stufe E₁ und das Ausgangssignal dieser Unterstufe liefert eine abfallende Flanke die um eine konstante Zeit t_Q gegenüber dem Zündsignal verschoben ist.

Das Ausgangssignal der Unterstufe E₁' wird einem Sägezahngenerator 3 zugeführt, dessen Ausgangsspannung in der vierten Zeile von Fig. 4 dargestellt ist. Der Ausgang des Sägezahngenerators 3 ist an 0 einen Spitzenwertdetektor 4 angeschlossen, der an seinem Ausgang eine Spannung"liefert, die dem Maximalwert der an seinen Eingang gelieferten Spannung entspricht. Das Zurücksetzen der von dem Sägezahngenerator 3 gelieferten Spannung auf Null erfolgt durch die abfallende Flanke des von dem monostabilen Multivibrator 2 erzeugten Impulses. Die Ausgangsspannung des Spitzenwertdetektors 4 ist in der fünften Zeile von Fig. 4 dargestellt. Diese Ausgangsspannung wird einem Spannungsteiler 5, dessen Aus-0 gangsspannung einem Bruchteil seiner Eingangsspannung entspricht, zugeführt. Das Signal des Spannungsteilers

/β

- χί -

5 ist in der sechsten Zeile von Fig. 4 dargestellt. Die Spannung am Ausgang des Spannungsteilers 5 wird mit der von dem Sägezahngenerator 3 gelieferten Spannung verglichen. Dieser Vergleich wird in dem Komparator 6 durchgeführt. Am Ausgang des !Comparators 6 tritt das in der siebten Zeile von Fig.4 dargestellte Signal auf. Es handelt sich um ein periodisches Rechtecksignal, dessen Anstiegsflanke synchron mit dem Zündsignal erscheint und dessen Abstiegsflancke dann auftritt, wenn Signalgleichheit der dem Komparator 6 zugeführten Signale vorhanden ist. Ausgehend vom Beginn eines von dem Sägezahngenerator 3 gelieferten Sägezahnes erhält man Signalgleichheit für einen von der Periode des Zündsignals bestimmten Bruchteil. Dieser Bruchteil entspricht dem Teilungskoeffizienten des Spannungsteilers 5. Dieser Bruchteil einer Periode ist demnach ein konstanter Winkel und man sieht, daß nach dem Zurücksetzen des Sägezahngenerators 3 auf Null am Komparator 6 Spannungsgleichheit am Ende einer Zeit t₁ auftritt, die einem konstanten Rotationswinkel· des Motors entspricht. Anders ausgedrückt: Das von dem Komparator gelieferte Signal bildet ein Rechteck, dessen Anstiegs flanke synchron mit dem Zündsignal auftritt und dessen Abstiegsflanke von der Anstiegsflancke um die Zeit t = tp + t.. getrennt ist.

Wenn die beschriebene Vorrichtung zur Steuerung eines Schwingungsfühlers zur Verhinderung von Klopfen in Verbindung mit einem Verbrennungsmotor verwendet wird, gibt das bei V erhaltene Signal mit seiner Abstiegsflanke den Anfang desjenigen Mittelbereiches an, in dem der Vibrationsfühler in Funktion ist. Die Stufe E„ ermittelt ausgehend von diesem Anfang eine Zeit t„, die einem

ίθ

konstanten Rotationswinkel des Motors entspricht. Der Aufbau der Stufe E- kann streng analog zu demjenigen der Unterstufe E₁" sein.

Es wurde festgestellt, daß die mittels der Stufe E₁ der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielbare Annäherung deutlich besser ist als diejenige der Vorrichtung nach dem Stand der Technik gemäß FR-PS 2 442 440.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Variante wird ein Mikroprozessor benutzt, der insgesamt die Stufe E₁ ersetzt.

Bei dieser Ausführungsform empfängt der Mikroprozessor bei 10 das dem Zündzeitpunkt entsprechende Signal. Der Mikroprozessor gibt den Zählerstand eines Zeitzählers 11 in einen Speicher 12 ein, setzt den Zähler 11 auf Null und erhöht den Zählerstand, ausgehend von Null, im Rhythmus seines bei H angeschlossenen Taktgebers. Der Inhalt des Speichers 12 wird in einem Dividierer. 13 durch einen konstanten Koeffizienten geteilt und einem Bereich 14 zugeführt, der die Funktion eines numerischen Komparators hat. Der Bereich 14 empfängt das Ausgangssignal des Dividierers 13 und das Ausgangssignal des Zählers 11. Wenn Signalgleichheit festgestellt wird, liefert er an seinem Ausgang ein Signal. Auf diese Weise .erfolgt auf das Signal am Punkt 10 hin die Zählung eines konstanten Bruchteils der Periode/bis der Inhalt des Speichers 12 gleich dem während der vorhergehenden Periode gezählten Wert ist. Auf diese Weise erhält man eine einem konstanten Rotationswinkel des Motors entsprechende Zeitzählung.

- yf-

Diese Funktions-Untergruppe in dem Mikroprozessor bildet eine Unterstufe E₁". Das Ausgangssignal dieser Unterstufe wird einem Abwärtszähler 15 zugeführt, der sich auf ein Signal hin auf einen bestimmten Wert t„ auflädt.

Im Rhythmus des bei H angeschlossenen Taktes zählt der Abwärtszähler 15 den Anfangswert t„,auf den er aufgeladen worden ist,herunter und liefert an seinem Ausgangssignal einen Wert, der von dem Änfangswert t_fi bis 0 kontinuierlich abfällt. Dieser Ausgangswert wird in der Zone 16 überwacht, die die Funktion eines numerischen Komparators hat. Hier wird sie mit dem Wert 0 verglichen und im Moment der Gleichheit liefert der Komparator 16 an seinem Ausgang ein Signal zum Anhalten des Abwärtszählers 15. Die Zonen 15 und 16 bilden auf diese Weise die Unterstufe E₁',deren Funktion darin besteht, ausgehend von dem von der Unterstufe E₁" gelieferten Signal eine konstante Zeit t_Q zu zählen. Anders ausgedrückt: die Unterstufe E₁" des Mikroprozessors zählt, ausgehend von dem Zündsignal, eine Zeitspanne t₁, die einem konstanten Rotationswinkel des Motors entspricht, und die Unterstufe E₁' eine konstante Zeitspanne t_Q. Das von der Stufe E₁ gelieferte Signal wird, wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel einer Stufe E~ zugeführt, die ausgehend von dem empfangenen Signal "eine einem konstanten Rotationswinkel des Motors entsprechende Zeit t2 abzählt. Der Aufbau der Stufe E2 kann exakt analog demjenigen der Unterstufe E₁" sein und die Stufen E₁ und E„ können demnach insgesamt im Innern desselben Mikroprozessors realisiert sein.

Claims

322774a Ansprüche

1./ Elektronische Einrichtung zum Anschluß an einen Zünd-V_/ signalgenerator eines Verbrennungsmotors, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei dem das Zündsignal in jeder Periode in Bezug auf den oberen Totpunkt des zu zündenden Zylinders um einen als Funktion der Rotationsgeschwindigkeit des Motors variablen Wert verschoben wird, zur Lieferung eines periodischen Signals S, dessen Beginn D und Ende P in jeder Periode in Bezug auf den Moment des Passierens des oberen Totpunktes mit einer vorbestimmten Fehlergröße auftreten, mit einer Stufe E., die ein Signal liefert, das den Anfang D des Signals S mit einer Verschiebung in Bezug auf das von ihr empfangene Signal angibt'und einer mit dem Ausgang der Stufe E₁ verbundenen Stufe E„ , die ein Signal erzeugt, das das Ende F des Signals S mit einer Verschiebung in Bezug auf das von ihr empfangene Signal angibt, dadurch gekennzeichnet, daß das von der ersten Stufe E. ausgegebene Signal gegenüber dem dieser Stufe zugeführten Signal um eine Zeit T verschoben ist, die die Summe einer konstanten Zeit t_Q und einer einem konstanten Rotationswinkel des. Motors entsprechenden Zeit t- bildet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe E₁ das Zündsignal empfängt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Stufe E₁ aus zwei in Reihe geschalteten Unterstufen E₁' und E₁" besteht, von denen die Unterstufe E₁' das Zündsignal empfängt und einen monostabilen Multivibrator (2)

enthält und die Unterstufe E." das Ausgangssignal der Unterstufe E.' empfängt und einen Sägezahngenerator (3) enthält, der an einen Spitzenwertdetektor (4) angeschlossen ist/und daß die Ausgangsspannung des Spitzenwertdetektors t4) unterteilt und mit .der Sägezahnspannung verglichen wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der monostabile Multivibrator (2) der Unterstufe E₁' aus einer Kapazität besteht, die sich über einen das Zündsignal empfangenden Transistor auflädt und deren Ladespannung in einem Komparator mit einer konstanten Spannung verglichen wird, um bei Signalgleichheit dieser Spannungen ein Ausgangssignal zu erzeugen.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sägezahngenerator (3) der Unterstufe E₁" einen sich über einen Transistor entladenden Kondensator enthält und daß der Transistor das von der Unterstufe E₁' kommende Signal empfängt.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe E_? zwischen ihrem Eingangssignal und ihrem Ausgangssignal eine einem konstanten Rotationswinkel des Motors entsprechende Zündverschiebung bewirkt.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe E„ einen mit einem Spitzenwertdetektor verbundenen Sägezahngenerator enthält und daß die von dem Spitzenwertdetektor gelieferte Spitzenspannung unterteilt und mit der Sägezahnspannung verglichen wird.

8. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe E₁ in einem Mikroprozessor aus zwei in Serie geschalteten Unterstufen E₁ " und E₁' gebildet ist,, daß die Unterstufe E₁" einen Zähler (11) enthält, der das. Zündsignal empfängt und in einen Speicher (12) den während der vorhergehenden Periode gezählten Zählwert eingibt, daß dieser Zählwert in einem Dividierer (13) durch eine konstante Zahl geteilt und anschließend in einem Komparator (14) mit dem Ausgangssignal des Zählers (11) verglichen wird, daß die Unterstufe E₁' einen Abwärtszähler (T5) enthält, der das Ausgangssignal der Unterstufe E₁" empfängt und der, ausgehend von einem Anfangswert t_Q, die Zeit abzählt/und daß die Auswertung des Nulldurchgangs in einem Komparator (16) erfolgt, dessen Ausgangssignal das Ausgangssignal der Stufe E₁ bildet.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe E₁ in Reihe mit einer Stufe E„ geschaltet ist, die eine einem konstanten Rotationswinkel des Motors entsprechende Zeit abzählt/und daß die Stufe E₂ einen ähnlichen Aufbau wie die Stufe E₁" hat und im selben Mikroprozessor realisiert ist wie die Stufe E„.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das von ihr erzeugte Signal einen Vibrationsfühler während der gesamten Dauer dieses
Signals in den Betriebszustand schaltet.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Vibrationsfühler zum Erkennen von Klopfen beim Betrieb des Motors bestimmt ist.