DE3227743A1 - Elektronische einrichtung zum anschluss an einen zuendsignalgenerator eines verbrennungsmotors - Google Patents
Elektronische einrichtung zum anschluss an einen zuendsignalgenerator eines verbrennungsmotorsInfo
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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? pKöl"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 tQ, 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 tQ 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 tQ 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 tfi 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
/3
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
/9-
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 tQ 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 tQ 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 tfi 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 tQ 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 tQ.
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 (11)
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 tQ 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 tQ, 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.
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.
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: COHAUSZ, W., DIPL.-ING. KNAUF, R., DIPL.-ING. COHA |
|
8141 | Disposal/no request for examination |