DE3233635A1

DE3233635A1 - Zuendsteuerung einer verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE3233635A1
Application number: DE19823233635
Authority: DE
Inventors: Minoru Himeji Hyogo Nishida
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1981-09-16
Filing date: 1982-09-10
Publication date: 1983-05-26
Also published as: FR2512886A1; FR2512886B1; US4520781A; DE3233635C2

Description

Zündsteuerung einer Verbrennungskraftmaschine

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Zündsteuerung einer Verbrennungs kraftmaschine. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Zündsteuerung bzw. ein System zur Zündzeitpunkteinstellung einer Verbrennungskraftmaschine, das so ausgebildet ist, daß es mittels eines Mikrocomputers eine Vorausbestimmung des Zündzeitpunktes vornimmt.

Vor kurzem wurde als Zündsteuerung einer Verbrennungskraftmaschine wie eines Benzinmotors oder einer ähnlichen Maschine eine Zündsteuerung in Gebrauch genommen, die einen Mikrocomputer verwendet, welcher zur leichten und genauen Einstellung eines Zündzeitpunktes in der Lage ist. Ein Beispiel eines derartigen Systems ist in dem Yasunori Mori am 12. Juni 1979 erteilten US-Patent 4,157,699 beschrieben. Das Beispiel betrifft eine Verbesserung bei einer elektronischen Vorrichtung zur Vorverstellung des Zündzeitpunktes. Das angegebene US-Patent sei hier durch Bezug darauf miteingeschlossen. Trotzdem soll zur Erleichterung des Verständnisses des Standes der Technik im folgenden ein Beispiel einer herkömmlichen Zündsteuerung im dazu notwendigen Ausmaß beschrieben werden und zur Vereinfachung der Beschreibung wird im folgenden eine Zündsteuerung bei einem Vierzylinder-Viertaktmotor als Beispiel einer Verbrennungskraftmaschine beschrieben; es sei jedoch darauf hingewiesen, daß das gleiche System auch auf andere Motorarten angewendet werden kann.

Figur 1 ist ein schematisches Blockschaltbild einer herkömmlichen Zündsteuerung mit einem Mikrocomputer. Kurz zusam-

mengefaßt enthält die Zündsteuerung Zündkerzen, eine Zündkerzenansteuerung , eine Drehwinkelstellung-Signalerzeugungseinrichtung und eine Zündfreigabe-Signalerzeugungseinrichtung. Die Drehwinkelstellung-Signalerzeugungseinrichtung weist eine Scheibe 1 und der Scheibe 1 zugeordnet vorgesehene Lageabtaster 2 und 3 auf. Die Scheibe 1 ist in nichtgezeigter Weise mit der Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine verbunden. Die Scheibe 1 weist abtastbare Elemente 4 und 5 auf, die an ihrem Rand in einem Abstand von 180° voneinander, also an einander direkt gegenüberliegenden Stellen am Rand, vorgesehen sind. Die Lageabtaster 2 und 3 sind in der Nähe des Randes der Scheibe 1 und voneinander um 90° verdreht entfernt angeordnet. Die Lageabtaster 2 und 3 dienen dazu, die Lage der abtastbaren Elemente 4 und 5 zu erfassen, und können beispielsweise Näherungsschalter vom Oszillatortyp mit einem Oszillator enthalten. Im Falle, daß die Lageabtaster 2 und 3 Näherungsschalter vom Oszillatortyp sind, können die abtastbaren Elemente 4 und 5 jeweils ein vorstehendes Metallstück wie beispielsweise ein Eisenteil aufweisen. Die Scheibe 1 wird synchron mit der Drehung des Motors mit der gleichen Drehzahl wie der des Motors in Pfeilrichtung in Drehung versetzt. Als Folge davon wird ein Impulssignal P- vom Lageabtaster 2 und ein Impulssignal P_? vom Lageabtaster 3 erhalten. In diesem Fall wird jedes der Impulssignale P. und Pp während zwei Umdrehungen der Scheibe 1 viermal erhalten. Nun ist die Lage von jedem der abtastbaren Elemente 4 und 5 auf der Scheibe 1 so bestimmt, daß das Impulssignal P„ hinsichtlich des Drehwinkels der Kurbelwelle einige Grad (sagen wir 10°) vor dem oberen Totpunkt geliefert wird. Der Sinn davon ist, kurz vor dem oberen Totpunkt zu zünden, um die Verbrennungszeit eines Brennstoffes im Zylinder des Motors auszugleichen. Eine derartige Zündung wird als Vorzündung bezeichnet. Sie wird im folgenden im Detail beschrieben. Das Impulssignal P- wird hinsichtlich des Drehwinkels der Kurbelwelle 90° vor dem Impulssignal P„ geliefert.

Die Zündfreigabe-Signalerzeugungseinrichtung enthält einen Taktsignalerzeuger 6, ein ODER-Gatter 7, einen Zähler 8, einen Haltekreis bzw. eine Latch-Schaltung 9, einen Mikrocomputer 10, Register 11 und 12 und digitale Komparatoren 13 und 14. Der Ausgang des Taktsignalerzeugers 6 ist mit dem Eingang des Zählers 8 und dem Eingang des Mikrocomputers 10 verbunden. Der Eingang des ODER-Gatters 7 ist mit den Ausgängen der Lageabtaster 2 und 3 und der Ausgang des ODER-Gatters ist mit dem Eingang des Haltekreises 9 verbunden. Der Ausgang des Zählers 8 ist mit dem Eingang des Haltekreises 9, dem Eingang des Komparators 13 und dem Eingang des Komparators 14 verbunden. Der Ausgang des Haltekreises 9 ist mit dem Eingang des Mikrocomputers 10 verbunden. Der Eingang des Mikrocomputers 10 ist ebenfalls so geschaltet, daß er die Ausgangssignale der Lageabtaster 2 und 3 erhält. Der Ausgang des Mikrocomputers 10 ist mit den Eingängen der Register

11 und 12 verbunden. Der Ausgang des Registers 11 ist mit dem Eingang des Komparators 13 verbunden. Der Ausgang des Registers

12 ist mit dem Eingang des Komparators 14 verbunden.

Der Taktsignalerzeuger 6 erzeugt ein Taktimpulssignal einer vorbestimmten Frequenz. Das ODER-Gatter 7 bestimmt die logische Summe der Impulssignale P₁ und P_? und liefert ein logisches Summensignal. Der Zähler 8 zählt die Zahl der vom Taktsignalerzeuger 6 erhaltenen Taktimpulssignale CL und liefert einen Zählwert. Der Haltekreis 9 wird in Antwort auf das vom ODER-Gatter 7 erhaltene logische Summensignal getriggert, um den momentanen Zählwert des Zählers 8 zu halten. Der vom Haltekreis 9 gehaltene Zählwert wird dem Mikrocomputer 10 zugeführt.

Figur 2 ist ein schematisches Blockschaltbild des Mikrocomputers. Der Mikrocomputer 10 enthält eine Zentraleinheit 101, einen Nur-Lese-Speicher (ROM) 102, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 103 und einen damit gekoppelten Datenbus DB. Der Mikrocomputer 10 erhält das Impulssignal P₁ vom Lageabtaster 2, das Impulssignal Pp vom Lageabtaster 3 und den Zählwert vom Haltekreis 9 und führt verschiedene Operationen wie beispielsweise eine

arithmetische Operation, eine Speicherung, Ausgabe der Daten oder ähnliches synchron mit dem Taktimpulssxgnal CL vom Taktsignalerzeuger 6 durch. Einzelheiten des Betriebs des Mikrocomputers 10 werden nachfolgend mit Bezug auf die Figuren 3 und 4 beschrieben.

Die Register 11 und 12 halten den vom Mikrocomputer 10 erhaltenen Zählwert, und dieser Zählwert wird den Komparatoren 13 und 14 zugeleitet. Der Komparator 13 vergleicht den vom Zähler 8 erhaltenen Zählwert und den vom Register 11 erhaltenen Zählwert und liefert bei Übereinstimmung beider Werte ein Impulssignal S. In gleicher Weise vergleicht der Komparator 4 den vom Zähler 8 erhaltenen Zählwert und den vom Register 12 erhaltenen Zählwert und liefert bei Übereinstimmung beider Werte ein Impulssignal R.

Die Zündkerzenansteuerung enthält ein R-S-Flip-Flop 15, Transistoren 16 und 18, einen Widerstand 17, eine Zündspule 19, einen Verteiler 20 und eine Batterie 22. Der Setzeingang des R-S-Flip-Flops 15 ist mit dem Ausgang des Komparators 13 und der Rücksetzeingang desselben mit dem Ausgang des Komparators 14 verbunden. Der Ausgang des R-S-Flip-Flops 15 ist mit der Basis des Transistors 16 verbunden. Der Emitter des Transistors 16 ist geerdet. Der Kollektor des Transistors 16 ist mit der Basis des Transistors 8 und einer Klemme des Widerstandes 17 verbunden. Die andere Klemme des Widerstandes 17 ist mit der positiven Klemme der Batterie 22 verbunden, und die negative Klemme der Batterie 22 ist geerdet. Der Emitter des Transistors 18 ist ebenfalls geerdet. Der Kollektor des Transistors 18 ist über eine Primärwicklung 191 der Zündspule 19 mit der positiven Klemme der Batterie 22 verbunden. Die Sekundärwicklung 192 der Zündspule 19 ist mit einem drehbeweglichen Anschluß des Verteilers 20 verbunden. Der Verteiler 20 weist vier feste Anschlüsse auf, von denen jeder mit jeweils einem Ende einer der Zündkerzen 21a bis 21d verbunden ist. Das andere Ende jeder der Zündkerzen 21a bis 21d ist geerdet.

Das R-S-Flip-Flop 15 wird durch das vom Komparator 13 erhaltene Impulssignal S gesetzt und durch das vom Komparator 14 erhaltene

Impulssignal R rückgesetzt. Das vom R-S-Flip-Flop 15 erhaltene invertierte Ausgangssignal Q nimmt einen niedrigen Pegel an, wenn das Flip-Flop gesetzt ist, und einen hohen Pegel, wenn das Flip-Flop rückgesetzt ist. Wenn das Ausgangssignal Q des R-S-Flip-Flops 15 einen niedrigen Pegel annimmt, wird der Transistor 16 in Sperrzustand, der Transistor 18 dagegen in Durchlaßzustand gebracht, wodurch erreicht wird, daß ein Strom I durch die Primärwicklung 191 der Zündspule 19 fließt. Wenn dagegen das Ausgangssignal Q des R-S-Flip-Flops 15 einen hohen Pegel annimmt, wird der Transistor 16 in Durchlaßzustand, der Transistor 18 dagegen in Sperrzustand gebracht, wodurch erreicht wird, daß der durch die Primärwicklung 191 der Zündspule 19 fließende Strom unterbrochen wird und damit eine hohe Spannung an der Sekundärwicklung 192 der Zündspule 19 erzeugt wird. Der drehbewegliche Anschluß des Verteilers 20 wird synchron mit der Motordrehung mit halber Motordrehzahl in Drehung versetzt. Während die drehbeweglichen Anschlüsse umlaufen, wird die an der Sekundärwicklung 192 der Zündspule 19 erzeugte hohe Spannung den Zündkerzen 21a bis 21d zugeteilt, wodurch an den Zündkerzen 21a bis 21d Zündfunken erzeugt werden. Wenn der Motor zwei Umdrehungen durchführt, wird die an der Sekundärwicklung 192 der Zündspule 19 erzeugte hohe Spannung jeder der Zündkerzen 21a bis 21d einmal zugeteilt.

Unter Bezug auf die Figuren 3 und 4B soll nun der Betrieb am Anfang nach dem Start der Maschine, bis deren Drehzahl einen Leerlaufdrehzahl (etwa 600 U/min) genannten vorbestimmten Wert erreicht hat, beschrieben werden. Während der Startphase des Motors wird, da hier die DrehzahlSchwankungen des Motors groß sind, keine Vorherbestimmung des Zeitpunktes der nächsten Zündung auf der Basis der Drehzahl zu einem gegebenen Zeitpunkt durchgeführt.

Genauer gesagt wird zur im wesentlichen gleichen Zeit wie der Ausgabe des Impulssignales P₁ der Fluß des Stromes I durch die Primärwicklung 191 der Zündspule 19 gestartet und zur im wesentlichen gleichen Zeit wie der Ausgabe des Impulssignals P_? gestoppt. Figur 3 ist eine graphische Darstellung des Betriebes der Zündsteuerung während der Startphase des Motors. Figur

4A ist ein Flußdiagramm des Mikrocomputerbetriebes.

In Figur 3 bezeichnen P₁ und P„ die von den Lageabtastern 2 bzw. 3 erhaltenen Impulssignale. Der Zählwert zeigt schematisch die Änderung des Zählwerts im Zähler 8 als gerade Linie. S bezeichnet das vom Komparator 13 und R das vom Komparator 14 erhaltene Impulssignal. Q bezeichnet das vom R-S-Flip-Flop 15 erhaltene invertierte Ausgangssignal. I bezeichnet den durch die Primärwicklung 191 der Zündspule 19 fließenden Spulenstrom. Wenn der Motor gestartet wird, wird die Scheibe 1 entsprechend in Drehung versetzt, und die Impulssignale P₁ und P_? werden von den Lageabtastern 2 bzw. 3 erhalten. Die Impulssignale P₁ und P_? werden dem Haltekreis 9 über das ODER-Gatter 7 zugeführt, und der momentan im Zähler 8 vorhandene Zählwert wird im Haltekreis 9 gehalten. Die Impulssignale P₁ und P„ werden andererseits ebenfalls dem Mikrocomputer 10 zugeleitet und der Mikrocomputer 10 liest in Antwort auf diese Eingangssignale den im Haltekreis 9 gehaltenen Zählwert und erfaßt den Eingangszeitpunkt der Impulssignale P₁ und P„ ausgedrückt durch die Zählwerte. Beispielsweise seien die Zählwerte zu den Eingangszeitpunkten der Impulssignale P₁₁ und ρ die Zählwerte C_pi1 bzw. C_p1p, und die Zählwerte zu den Eingangszeitpunkten der Impulssignale Pp₁ und P₂₂ die Zählwerte C_p21 bzw. C_p22.

Im folgenden soll der Fall beschrieben werden, in dem der Spulenstrom I beginnt, durch die Zündspule 19 zu fließen. Unter Bezug auf Figur 4A wird im Schritt Sl die Zeitspanne T₁₁ zwischen den Impulssignalen P₁₁ und P₁₂ auf der Basis der Zählwerte Cp₁₁ und C_pip zum Eingangszeitpunkt des Impulssignals P_1? ausgewertet. Im Schritt S2 wird die Motordrehzahl N zum Eingangszeitpunkt des Impulssignales P₁₂ auf der Basis der oben beschriebenen Zeitspanne T₁₁ gemäß folgender Gleichung errechnet:

N = -τρί- χ K ... (1)

¹Il

wobei K eine Konstante darstellt.

Im Schritt S3 wird die Drehzahl mit der oben beschriebenen Leerlaufdrehzahl von 600 U/min verglichen. Da hier gerade die Startphase betrachtet wird, fährt das Programm mit Schritt S4 fort. In diesem Schritt wird dem Zählwert C_pi „ bei der Ausgabe des Impulssignals P₁₀ ein kleiner vorbestimmter Zählwert C„ zuaddiert.

1 c- i\

Der Zählwert C„ entspricht der für den Betrieb des Mikrocomputers 10, des Registers 11 und des Komparators 13 erforderlichen Zeit.

Im Schritt S5 wird der oben beschriebene Zählwert Co₁ zum Register 11 übertragen. Der in der beschriebenen Weise bestimmte Zählwert C^,. ist in Figur 3 dargestellt. Der zum Eingangszeitpunkt des Impulssignals P₁₂ im Zähler 8 vorliegende Zählwert Cp₁ ρ wird unverzüglich der Zählwert C₁^₁ . Damit wird mittels des Komparators 13 die Übereinstimmung des vom Zähler 8 erhaltenen Zählwertes mit dem vom Register 11 erhaltenen Zählwert festgestellt und als Folge davon das Impulssignal S vom Komparator 13 erhalten. In Antwort auf die Ausgabe des Impulssignales S nimmt das Ausgangssignal <3 des R-S-Flip-Flops 15 einen niedrigen Pegel an, wodurch der Fluß des Spulenstromes I durch die Zündspule 19 gestartet wird. Wie oben beschrieben beginnt der Fluß des Stromes I durch die Zündspule 19 im wesentlichen gleichzeitig mit der Ausgabe des Impulssignals P- .

Im folgenden soll der Fall beschrieben werden, in dem der durch die Zündspule 19 fließende Spulenstrom I unterbrochen werden soll, d.h. in dem die Zündkerze zünden soll. Das gleiche Verfahren, wie es bereits in Verbindung mit Figur 4A gezeigt wurde, wird durchgeführt, wenn der Motor weiterdreht, um das Signal P_?? zu liefern. Der oben beschriebene Zählwert C₀₁ wird in das Register 12 übertragen. Mit Bezug auf Figur 3 wird der im Zähler 8 zum Eingangszeitpunkt des Impulssignals Pp₂ vorliegende Zählwert Cppp unverzüglich der Zählwert C_R1. Damit wird vom Komparator 14 Übereinstimmung des vom Zähler 8 erhaltenen Zählwertes mit dem vom Register 12 erhaltenen Zählwert festgestellt und das Impulssignal R vom Komparator 14 erhalten. Das Ausgangssignal "Q des R-S-Flip-Flops 15 nimmt, wie oben beschrieben, in Antwort

auf die Ausgabe des Impulssignals R einen hohen Pegel an und der Spulenstrom I der Zündspule 19 wird unterbrochen, wodurch die Zündkerze einen Zündfunken abgibt. Wie oben beschrieben wird die Zündkerze im wesentlichen gleichzeitig mit der Ausgabe des Impulssignals Pp gezündet.

Nun ist der oben beschriebene Zählwert C„ zur Korrektur der Betriebsverzögerungszeit nicht wesentlich und wird daher der Einfachheit halber in der folgenden Beschreibung vernachläßigt. Es sei darauf hingewiesen, daß durch eine derartige Vernachlässigung in der folgenden Beschreibung keine Nachteile verursacht werden.

Unter Bezug auf die Figuren 4 bis 6 wird im folgenden der Betrieb in dem Fall beschrieben, in dem der Motor nach Beendigung der Startphase im mittleren Drehzahlbereich (sagen wir 1500 U/min) läuft, wobei vornehmlich die Unterschiede vom Startbetrieb, wie oben beschrieben, herausgestellt werden sollen. Die Vorherbestimmung des Zündzeitpunktes wird nach dem Start des Motors durchgeführt. Figur 4B zeigt als Flußdiagramm eine Betriebsweise einer arithmetischen Vorherbestimmungsoperation für den Zeitpunkt des Beginns des Spulenstromflusses mittels des Mikrocomputers. Figur 5 ist eine Tabelle von im Nur-Lese-Speicher 102 gespeicherten Vorzündungswinkeldaten. Figur 6 zeigt in einer graphischen Darstellung den Betrieb der Zündsteuerung bei mittlerem Drehzahlbereich des Motors.

Im folgenden soll der Fall beschrieben werden, in dem der Spulenstrom I durch die Zündspule 19 zu fließen beginnt. Mit Bezug auf Figur 4A, wie oben beschrieben, wird im Schritt Sl die Zeitspanne Tpp zwischen den Impulssignalen P_. und Pp₁- auf der Basis der Zählwerte C_pp. und Cppj- zum Eingangszeitpunkt des Impulssignals Pp₅ bestimmt. Im Schritt S2 wird die Motordrehzahl N zum Eingangszeitpunkt des Impulssignals Pp₁- mit Hilfe der erwähnten Zeitspanne T„p gemäß folgender Gleichung errechnet:

- 12 -

ⁱ22

wobei K eine Konstante darstellt.

Im Schritt S3 wird die Drehzahl N mit der Leerlaufdrehzahl 600 U/min verglichen. Da die Situation nach dem Start des .Motors betrachtet wird, fährt das Programm mit dem Schritt S6 in Figur 4B fort.

Im Schritt S6 wird der der momentanen Motordrehzahl entsprechende Vorzündungswinkel 0 durch Indizierung der im Nur-Lese-Speicher 102 abgelegten Tabelle der Vorzündungsdaten (siehe Figur 5) erhalten. Der in Figur 5 aufgeführte Vorzündungswinkel θ zeigt einen Vorzündungswinkel vom Ausgabezeitpunkt des Impulssignals P„ und die Beziehung des Vorzündungswinkels vom oberen Totpunkt in der gezeigten Ausführungsform wird folgendermaßen ausgedrückt:

ot = θ + 10 ... (3)

Es ist allseitig bekannt, daß allgemein der Vorzündungswinkel umso größer sein sollte, je höher die Motordrehzahl ist. Da im vorliegenden Fall die Motordrehzahl 1500 U/min beträgt, ist der erhaltene Vorzündungswinkel θ = 10°. Beim Schritt S7 wird der erwähnte Vorzündungswinkel θ in die der momentanen Drehzahl entsprechende Zeitspanne T_ umgerechnet. Beim Schritt S8 wird der Zeitpunkt des Beginns des Flusses des Spulenstromes I errechnet als zeitlicher Abstand t_cr> vom Ausgabezeitpunkt des Impulssignnales P_?c. gemäß folgender Gleichung:

T
t_S2 = -££■ " ¹Q ... (4)

Beim Schritt S9 wird der Zählwert C_g2 zum Zeitpunkt nach Ablauf der Zeitspanne t_g2 nach dem Ausgabezeitpunkt des Impulssignals Pp₅ gemäß folgender Gleichung errechnet:

^CS2 " ^CP25

- 13 -

₃₂J ... (5)

wobei Jt₅₂ einen der Zeitspanne t„_? entsprechenden Zählwert darstellt.

Beim Schritt SlO wird der erwähnte Zählwert C_g2 zum Register 11 übertragen. In Figur 6 sind die derart bestimmten Werte, die Zeitspanne t„₂ und der Zählwert C„_?, gezeigt. Der im Zähler 8 zum Eingangszeitpunkt des Impulssignales P_?t- vorliegende Zählwert C_DO[- wird nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne durch den Wert C„_ ersetzt. Daher wird Übereinstimmung des vom Zähler 8 erhaltenen Zählwertes mit dem vom Register 11 erhaltenen Zählwerk mittels des !Comparators 13 festgestellt und damit das Impulssignal S vom Komparator 13 abgegeben. Als Folge der Ausgabe des Impulssignales S nimmt das Ausgangssignal Q des R-S-Flip-Flops 15 einen niedrigen Pegel an, wodurch der Fluß des Spulenstromes I durch die Zündspule 19 gestartet wird.

Im folgenden soll der Fall beschrieben werden, in dem der durch die Zündspule 19 fließende Spulenstrom I unterbrochen werden soll, d.h. der Fall, in dem die Zündkerze einen Zündfunken abgeben soll. Dazu wird in gleicher Weise vorgegangen, wie es in Verbindung mit Figur 4A und 4B zum Eingangszeitpunkt des Impulssignales P.,- durchgeführt wurde. Insbesondere wird auf der Basis der Zählwerte Cp₁₄ und C_pl5 die Zeitspanne T_1? zwischen den Impulssignalen P₁₄ und P. (- sowie die Motordrehzahl N aufgrund der Zeitspanne T.. bestimmt. Mit der Drehzahl N wird der Vorzündungswinkel θ durch Indizierung der Tabelle erhalten und danach in die Zeitspanne Tg umgerechnet. Die Zeitspanne t_R2 wird daraufhin mittels der Zeitspanne T_fl gemäß folgender Gleichung errechnet:

t_R2 = _!l2 - T₆ ... (6)

Der Zählwert C_DO zum Zeitpunkt nach Ablauf der Zeitspanne t_no

Kii Kanada dem Ausgabezeitpunkt d

gender Gleichung berechnet:

nach dem Ausgabezeitpunkt des Impulssignales P.,- wird gemäß fol-

^CR2 " ^CP15 ⁺

wobei (t_R2| einen der Zeitspanne t_R2 entsprechenden Zählwert darstellt.

Der oben beschriebene Zählwert C_R„ wird dem Register 12 zugeführt. Die in der oben beschriebenen Weise bestimmten Werte, die Zeitspanne t_R2 und der Zählwert C_R2, sind in Figur 6 gezeigt. Der zum Eingangszeitpunkt des Impulssignales P₁₅ im Zähler 8 vorliegende Zählwert Cp₁,- wird nach Ablauf einer gegebenen Zeitspanne durch den Zählwert C_R2 ersetzt. Damit wird mittels des

Komparators 14 eine Übereinstimmung des vom Zähler 8 erhaltenen Zählwertes mit dem vom Register 12 erhaltenen Zählwert festgestellt und vom Komparator 14 das Impulssignal R abgegeben. In Antwort auf die Ausgabe des Impulssignales R nimmt, wie oben beschrieben, das Ausgangssignal Q des R-S-Flip-Flops 15 einen hohen Pegel an, und der Spulenstrom I der Zündspule 19 wird unterbrochen, wodurch die Zündkerze einen Zündfunken abgibt. Ausgenommen bei einer abrupten Änderung der Motordrehzahl zündet in einem solchen Fall, da es vorherbestimmt ist, daß das Impulssignal P_?fi zu einem um die Zeitspanne T_?? nach dem Ausgabezeitpunkt des Im-

pulssignales P₂₅ liegenden Zeitpunkt erhalten wird, die Zündkerze zu einem Zeitpunkt, der hinsichtlich des Vorzündungswinkels um θ und hinsichtlich der Zeit um T-. vor der Ausgabe des Impulssignales P₂₆ liegt.

Wie man aus der obigen Beschreibung entnehmen kann, wird bei einer Zündsteuerung gemäß Figur 1 eine arithmetische Operation zur Vorherbestimmung des Zeitpunktes des Beginns und der Unterbrechung des folgenden Spulenstroms auf der Basis der Daten unmittelbar vor Anlegen des Signals, zum Eingangszeitpunkt der Impulssignale P₁ und P₂, durchgeführt unter der Annahme, daß keine abrupte Änderung der Motordrehzahl auftritt. Immer dann, wenn eine derartige abrupte Änderung der Motordrehzahl auftritt, wird folglich der Zündzeitpunkt vom normalen Zündzeitpunkt bedeutend abweichen und daher eine abnorme Frühzündung oder Spät-

Zündung auftreten. Eine derartige abrupte Änderung der Motordrehzahl würde durch Beschleunigung mit vollgeöffneten Querschnitten bei fehlender Last, einem plötzlichen Lastabwurf oder ähnlichem verursacht. Dies wird unter Bezug auf Figur 7 weiter ausgeführt. Figur 7 ist eine graphische Darstellung einer Betriebsweise der Zündsteuerung im Fall, in dem ausgehend von einem mittleren Drehzahlbereich des Motors die Motordrehzahl abrupt geändert wird.

Wie oben beschrieben wird die Zeitspanne t„p, die den Zeitpunkt des Beginns des Flusses des Spulenstromes I festsetzt, auf der Basis der Zeitspanne T_?„ und die Zeitspanne t_R„, die den Zeitpunkt der Unterbrechnung des nächsten Spulenstromes I festlegt, auf der Basis der Zeitspanne T₁ „ bestimmt. In dem Fall, in dem keine abrupte Änderung der Motordrehzahl auftritt, werden die Impulssignale P₁₆ und Pp_ beim nächsten Zeitpunkt erhalten, und es wird, wie oben beschrieben, normale Vorzündung durchgeführt. Nimmt man jedoch an, daß die Motordrehzahl plötzlich erhöht wird, dann werden anstelle der und vor den Impulssignalen P₁ _ und P₂₆ die Impulssignale P₁_, und P_?fii erhalten. Da jedoch der als Ergebnis der Vorherbestimmung erhaltene Unterbrechungszeitpunkt unverändert wie ursprünglich bleibt, wird der Spulenstrom I um die Zeitspanne T„, gegenüber dem Ausgabezeitpunkt des Impulssignales Pp₆I verzögert unterbrochen, mit dem Ergebnis, daß eine abnorme Spätzündung auftritt. Wenn andersherum die Motordrehzahl plötzlich absinkt, werden anstelle von und nach den Impulssignalen P₁- und P_?fi die Impulssignale P_16t, und P_?fi(, erhalten. Daher wird der Spulenstrom zu einem um die Zeitspanne T^₁₁ gegenüber dem Ausgabezeitpunkt des Impulssignals P_?fil , vorgezogenen Zeitpunkt unterbrochen und es tritt eine abnorme Frühzündung auf.

Bei Auftreten einer derartigen abnormen Früh- oder Spätzündung wird ein abnormer Zustand wie beispielsweise Drehrichtungsumkehr, Klopfen oder andere ungünstige Zustände, des Motors verursacht und gegebenenfalls könnte der Motor beschädigt oder zerstört werden. Abgesehen vom oben beschriebenen Fall, in dem die Abnormität

- "ίδ -

durch eine plötzliche Änderung der Motordrehzahl verursacht wird, kann eine derartige abnorme Zündung, d.h. eine Zündung zu einem abnormen Zeitpunkt, selbst dann verursacht werden, wenn die Steuerung des Zündzeitpunktes durch eine vorübergehende Störung eines Mikrocomputers (wie beispielsweise Steuerungsverlust oder Durchgehen der Software) außer Betrieb gesetzt wird, was zufälligerweise aufgrund einer Störung von außen oder ähnlichem, einer plötzlichen Unterbrechung der Netzspannung infolge eines Wackelkontaktes an den Batterieklemmen und ähnlichem auftreten kann.

Zum Zweck, eine abnorme Zündung aufgrund einer plötzlichen Änderung der Motordrehzahl zu vermeiden, kann ein Weg ins Auge gefaßt werden, bei dem zur Durchführung einer arithmetischen Vorhersageoperation des folgenden Zündzeitpunktes eine Änderungstendenz der Motordrehzahl auf der Basis mehrerer Intervalle der Impulssignale P- oder P₂ vorausbestimmt wird, anstatt diese arithmetische Vorhersageoperation des nächsten Zündzeitpunktes, wie oben beschrieben, auf der Basis eines Intervalls des Impulssignales P₁ oder P_? durchzuführen. Bei einer solchen Lösung wird jedoch die Speicherkapazität des Mikrocomputers, die Zahl der arithmetisehen Verarbeitungsschritte und ähnliches erhöht, wodurch ein Mikrocomputer mit mittlerer Geschwindigkeit und hoher Kapazität erforderlich ist, was weniger wirtschaftlich ist. Ferner kann beim Beginn einer plötzlichen Beschleunigung und ähnlichem nur eine beschränkte Anzahl von Eingangsdaten erhalten werden, wodurch es bei einem derartigen Übergangszustand extrem schwer ist, abnorme Zündung zu verhindern. Schließlich kann bei einer derartigen Lösung eine abnorme Zündung aufgrund von allgemeinen Störungen eines Mikrocomputers oder ähnlichem nicht verhindert werden.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zündsteuerung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die in der Lage ist, abnorme Zündung mit Sicherheit auszuschließen, ohne daß die Speicherkapazität und die Zahl der arithmetischen Verarbeitungs-

schritte eines Mikrocomputers zur Durchführung der Vorausbestimmung des Zündzeitpunktes erhöht wird.

Es ist ferner eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Auftreten von abnormer Früh- oder Spätzündung mit Hilfe einfacher Mittel sicher zu verhindern.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, abnorme Zündung nicht nur in dem Fall, in dem diese durch eine plötzliche Änderung der Motordrehzahl verursacht wird, sondern auch in dem Fall zu verhindern, in dem die Steuerung des Zünd-Zeitpunktes aufgrund einer vorübergehenden Störung eines Computers, die durch eine Störung von außen ausgelöst sein kann, oder aufgrund von plötzlicher Unterbrechung der Netzspannung, was durch einen Wackelkontakt an den Batterieklemmen verursacht sein kann, außer Betrieb gesetzt wird.

Es ist ferner eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Notwendigkeit auszuschließen, die Speicherkapazität und die Zahl der Verarbeitungsschritte eines Mikrocomputers zur Vorausbestimmung des Zündzeitpunktes zu erhöhen, und damit auch die Notwendigkeit der Verwendung eines großen Mikrocomputers mit mittlerer Geschwindigkeit auszuschließen und so die Wirtschaftlichkeit zu erhöhen.

Schließlich ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Auftreten verschiedener zusammen mit abnormer Zündung auftretender Erscheinungen wie beispielsweise Drehrichtungsumkehr des Motors, Klopfen, Beschädigung des Motors und ähnliches durch sicheren Ausschluß einer Zündung zu abnormem Zeitpunkt zu verhindern.

Diese Aufgaben werden durch eine Zündsteuerung der eingangs erwähnten Art gelöst, die gemäß der Erfindung gekennzeichnet ist durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1.

Gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt die Vorausbestimmung des folgenden Zündzeitpunktes durch die Zündungsfreigabe-Signalerzeugungseinrichtung auf der Basis des Intervalls der von der Drehwinkelstellung-Signalerzeugungseinrichtung erhaltenen Dreh-Winkelstellungssignale, und ein Zündungsfreigabesignal wird zu dem der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine zugeordneten Zündzeitpunkt erzeugt. Die Zündungsfreigabeeinrichtung bewirkt, daß das Zündungsfreigabesignal der Zündkerzenansteuerung nur während des für die Maschine zulässigen Zündzeitpunktbereiches zugeführt werden kann. Die Zündkerzenansteuerung bewirkt die Zündung durch die Zündkerzen in Antwort auf das erwähnte Zündungsfreigabesignal. Immer, wenn das beschriebene Zündungsfreigabesignal außerhalb des für die Maschine zulässigen Zündzeitpunktbereiches erzeugt wird, wie es dann passiert, wenn aufgrund einer plötzlichen Änderung der Motordrehzahl, im Falle einer vorübergehenden Störung des Mikrocomputers oder ähnlichem eine Abweichung in der Vorherbestimmung auftritt, wird durch die Zündungsfreigabeeinrichtung verhindert, daß das Zündungsfreigabesignal der Zündkerzenansteuerung zugeführt wird. Daher wird in einem derartigen Fall eine abnorme Früh- oder Spätzündung verhindert. Damit bestätigt sich, daß gemäß der vorliegenden Erfindung das Auftreten abnormer Zündung mit einfachen Mitteln verhindert werden kann.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer herkömmlichen Zündsteuerung mit einem Mikrocomputer;

Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild eines Mikrocomputers;

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Wirkungsweise einer herkömmlichen Zündsteuerung während der Startphase des Mo

tors;

Fig. 4A ein Flußdiagramm der Funktion des Mikrocomputers;

Fig. 4B ein Flußdiagramm zur Durchführung der Vorausbestimmung des Zeitpunktes des Beginns des Zündspulenstromes mittels eines Mikrocomputers;

Fig. 5 eine Tabelle der in einem Nur-Lese-Speicher gespeicherten Vorzündungswinkeldaten;

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Wirkungsweise der herkömmlichen Zündsteuerung bei mittlerem Drehzahlbereich der Maschine;

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Wirkungsweise der herkömmlichen Zündsteuerung in dem Fall, in dem die Motordrehzahl plötzlich verändert wird, während sich der Motor im mittleren Drehzahlbereich befindet;

Fig. 8 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 9 eine graphische Darstellung der Wirkungsweise der Zünd-I^ steuerung nach Fig. 8 im Falle eines Normalbetriebes

des Motors im mittleren Drehzahlbereich;

Fig. 10 eine graphische Darstellung der Wirkungsweise der Zündsteuerung nach Fig. 8 in dem Fall, in dem die Motordrehzahl plötzlich erhöht wird, während sich die Maschine 2-® im mittleren Drehzahlbereich befindet;

Fig. 11 ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 12 eine graphische Darstellung der Betriebsweise der Zündsteuerung nach Fig. 11 in dem Fall, in dem die Motordrehzahl plötzlich erhöht wird, während sich die Maschine in mittlerem Drehzahlbereich befindet;

Fig. 13 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 14 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen Drehzahl und Vorzündungswinkel des Motors; und

Fig. 15 eine graphische Darstellung der Betriebsweise der Zündsteuerung nach Fig. 13 in dem Fall, in dem die Motordrehzahl plötzlich erhöht wird, während sich die Maschine in mittlerem Drehzahlbereich befindet.

Fig. 8 stellt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung dar. Im folgenden wird hauptsächlich eine Beschreibung der Unterschiede dieser Ausführungsform von der in Fig. 1 gezeigten herkömmlichen Zündsteuerung erfolgen. Die gezeigte Ausführungsform weist eine zusätzlich zu der in Fig. 1 gezeigten Zündsteuerung vorgesehene Zündungsfreigabeeinrichtung auf. Die Zün dungsfreigabeeinrichtung enthält eine Scheibe 23, einen Lageabtaster 24 und ein UND-Gatter 27. Die Scheibe 23 ist mit der Kurbelwelle des Motors wie im Fall der Scheibe 1 gekoppelt. Die Scheibe 23 weist abtastbare Elemente 25 und 26 an ihrem äußeren Umfangsrand auf, die voneinander um 180° versetzt angeordnet sind. Die Spitzenwinkel der abtastbaren Elemente 25 und 26 betragen jeweils ß. Der Lageabtaster 24 ist in der Nähe des äußeren Randes der Scheibe 23 vorgesehen. Der Ausgang des Lageabtasters 24 ist mit einem Eingang des UND-Gatters 27 verbunden. Der andere Eingang des UND-Gatters 27 ist so geschaltet, daß er den Ausgang des Komparators 14 erhält. Der Ausgang des UND-Gatters 27 ist mit dem Rücksetzeingang des R-S-Flip-Flops 15 verbunden.

Der Lageabtaster 24 ist derart vorgesehen, daß er die Lage der abtastbaren Elemente 25 und 26 wie im Falle der Lageabtaster 2 und 3 erfaßt, wobei jeder der Abtaster einen Näherungsschalter vom Oszillatortyp mit einem im Inneren vorgesehenen Oszillator aufweist. Die abtastbaren Elemente 25 und 26 weisen jeweils ein vorstehendes Metallstück wie beispielsweise ein Eisenstück auf im Fall, daß der Lageabtaster 24 ein Näherungsschalter vom Oszillatortyp ist. Die Scheibe 23 wird mit gleicher Drehzahl wie der der Maschine synchron mit dieser in Pfeilrichtung in Drehung versetzt. Daher wird vom Lageabtaster 24 ein Rechteckwellensignal P₃ erhalten. Im vorliegenden Fall werden 4 Signale P„ während einer zweimaligen Umdrehung der Scheibe 23 erhalten. Die Lage und der jeweilige Spitzenwinkel β der abtastbaren Elemente 25 und

26 auf der Scheibe 23 sind so bestimmt, daß der Spitzenwinkel /? den für die Maschine zulässigen Zündungswinkel abdeckt (beispielsweise von 90° vor bis 10° nach dem oberen Totpunkt). Als Beispiel wurde in der gezeigten Ausführungsform der Spitzenwinkel β so gewählt, daß er den Bereich von 40° vor dem oberen Totpunkt bis zum oberen Totpunkt abdeckt. Das UND-Gatter 27 wertet das logische Produkt des vom Komparator 14 erhaltenen Impulssignals R und des vom Lageabtaster 24 erhaltenen Signals P„ aus und liefert damit das Impulssignal R.Pq. Das R-S-Flip-Flop 15 wird in Antwort auf das Impulssignal R.P„ rückgesetzt.

Im folgenden soll die Gesamtwirkungsweise der in Fig. 8 gezeigten ZUndsteuerung beschrieben werden. Zunächst wird die Wirkungsweise in einem Normalzustand beschrieben, in dem die Maschine sich in mittlerem Drehzahlbereich befindet. Fig. 9 ist eine graphische Darstellung der Wirkungsweise der Zündsteuerung in einem Normalzustand in mittlerem Drehzahlbereich der Maschine. Die Beschreibung konzentriert sich auf die Unterschiede der Wirkungsweise nach Fig. 9 von der nach Fig. 6. In Fig. 9 stellt P₃ ein vom Lageabtaster 24 erhaltenes Rechteckwellensignal und R.P₃ das vom UND-Gatter 27 erhaltene logische Produktsignal dar. Da der Spitzenwinkel fi> so bestimmt wurde, daß er den oben beschriebenen Wert besitzt, nimmt das Signal P₃ während eines Zeitraumes von 40° vor dem oberen Totpunkt bis zum oberen Totpunkt einen hohen Pegel an. Andererseits wird das Impulssignal P_? zum Zeitpunkt von 10° vor dem oberen Totpunkt erhalten, wie oben beschrieben. Ferner wird das Impulssignal R zu einem um 10° vor dem Impulssignal Pp liegenden Zeitpunkt (also zu einem Zeitpunkt von 20° vor dem oberen Totpunkt) in dem Fall erhalten, in dem die Motordrehzahl mit 1500 U/min angenommen wird, wie oben beschrieben.

Demgemäß wird das logische Produkt des Impulssignals R und des Signals P„ und damit das Impulssignal R.P„ vom UND-Gatter 27 erhalten. Dadurch wird das R-S-Flip-Flop 15 rückgesetzt und das Ausgangssignal Q des R-S-Flip-Flops 15 nimmt einen hohen Pegel an und der Spulenstrom I der Zündspule 19 wird unterbrochen, wodurch eine Zündung der Zündkerze ausgelöst wird. Die bis jetzt

beschriebene Wirkungsweise ist genau gleich der der in Fig. 3 gezeigten herkömmlichen ZUndsteuerung.

Im folgenden soll ein Fall beschrieben werden, bei dem die Motordrehzahl plötzlich verändert wird, während sich der Motor in einem mittleren Drehzahlbereich befindet. Fig. 10 ist eine graphische Darstellung der Betriebsweise der Zündsteuerung in dem Fall, in dem die Motordrehzahl plötzlich erhöht wird, während sich der Motor in einem mittleren Drehzahlbereich befindet. Vornehmlich sollen die Unterschiede der Wirkungsweise nach Fig.

von der nach Fig. 9 beschrieben werden. Wie bereits früher mit Bezug auf Fig. 7 ausgeführt wurde, werden immer dann, wenn die Motordrehzahl plötzlich erhöht wird, die Impulssignale P_{1 fi}' ^und Pp_' früher als die Impulssignale P₁₆ und P₂₆ anstelle dieser erhalten. Da jedoch der Unterbrechungszeitpunkt nach der Vorausbestimmung gleich bleibt, wird das Impulssignal R vom Komparator 14 zu einem Zeitpunkt erhalten, der um eine Zeitspanne T ' vom Ausgabezeitpunkt des Impulssignals P_?c' verzögert verschoben ist. Andererseits wird der Zeitpunkt, zu dem das Signal P„ einen hohen Pegel annimmt, aufgrund des plötzlichen Ansteigens der Motordrehzahl ebenfalls nach vorne verschoben, und die Zeitspanne wird kurz, in der dieses Ausgangssignal erhalten wird. Daher wird zu dem Zeitpunkt, zu dem der Zählwert C_R2 beträgt, das logische Produkt des Impulssignals R und des Signals P_ und damit das Impulssignal R.P„ vom UND-Gatter 27 nicht erhalten. Daher wird verhindert, daß das Ausgangssignal Q des R-S-Flip-Flops 15 zu diesem Zeitpunkt einen hohen Pegel annimmt, und damit wird eine Unterbrechnung des Spulenstromes I und somit eine abnorme Zündung verhindert (siehe die durch die gestrichelten Linien in der Figur gezeigten Verläufe von Q und I). Danach wird in gleicher Weise wie oben beschrieben der Zählwert C„~ auf der Basis der Zeitspanne Tpp¹ zwischen den Impulssignalen Pp₁- und Pp_fi' sowie der Zählwert C₀₀ auf der Basis der Zeitspanne T₁₀' zwischen dem Impulssignal P..,. und P₁ _' bestimmt. Zu dem Zeitpunkt, wenn der Zählwert im Zähler 8 den Wert C₀₀ und CL₀ nach Ablauf einer Zeitspanne annimmt, wird das Impulssignal S vom Komparator 13 bzw. das Impulssignal R vom Komparator 14 erhalten. Selbst wenn das

Impulssignal S zum Zeitpunkt erhalten wird, wenn der Zählwert C₀₀ ist, bleibt das R-S-Flip-Flop 15 gesetzt, was bedeutet, daß dies ohne Einfluß bleibt. Wenn das Impulssignal R zu dem Zeitpunkt erhalten wird, an dem der Zählwert C₁-, ' beträgt, dann ist das Signal P„ zu diesem Zeitpunkt auf hohem Pegel, und vom UND-Gatter 27 wird das logische Produkt des Impulssignals R und des Signals P₃ geliefert, wodurch der Spulenstrom I unterbrochen und eine Zündung der Zündkerze durchgeführt wird.

Es wurde oben der Fall beschrieben, in dem die Motordrehzahl plötzlich ansteigt. Das gleiche Verfahren wird jedoch auch in dem Fall durchgeführt, in dem die Motordrehzahl plötzlich absinkt, wobei der Zündzeitpunkt auf die Zeitspanne beschränkt ist, in der das Signal P_Q auf hohem Pegel ist, und eine abnorme Zündung verhindert wird. Selbst wenn das Impulssignal R aus irgendeinem anderen Grund als der plötzlichen Drehzahländerung des Motors zu einem abnormen Zeitpunkt erhalten wird, wie beispielsweise im Fall, in dem die Taktfrequenz des Taktsignalerzeugers 6 aufgrund einer äußeren Störung oder ähnlichem vorübergehend verändert ist, oder im Fall einer vorübergehenden Störung des Mikrocomputers, im Fall einer plötzlichen Unterbrechung der Spannungsversorgung oder ähnlichem, ist der Zündzeitpunkt auf einen Zeitbereich beschränkt, in dem das Signal P₀ auf hohem Pegel liegt,

wodurch eine abnorme Zündung verhindert wird.

Gemäß der in Fig. 8 gezeigten Zündsteuerung kann eine abnorme Zündung verhindert werden; wie jedoch aus Fig. 10 ersichtlich ist, tritt ein Zündaussetzer auf, bei dem die Zündung der Zündkerze zu dem Zeitpunkt, wenn der Zählwert C„_? beträgt, verhindert wird. Die Tatsache, daß ein solcher Zündaussetzer auftritt, kann Unannehmlichkeiten wie beispielsweise Stocken des Motors, schlechtes Beschleunigungsverhalten und ähnliches verursachen. Daher wird im folgenden eine Ausführungsform beschrieben, die in der Lage ist, das Auftreten eines Zündaussetzers selbst im Falle einer Abnormität zu verhindern.

Fig. 11 ist ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im folgenden soll vornehmlich eine Beschreibung der Unterschiede der Ausführungsform nach Fig. 11 von der nach Fig. 8 vorgenommen werden. Die gezeigte Ausführungsform weist zusätzlich zur Zündsteuerung nach Fig. 8 einen Triggerimpulserzeuger 28 und ein ODER-Gatter 29 auf. Der Eingang des Triggerimpulserzeugers 28 ist mit dem Ausgang des Lageabtasters 24 und der Ausgang des Triggerimpulserzeugers 28 mit einem Eingang des ODER-Gatters 29 verbunden. Der andere Eingang des ODER-Gatters 29 ist so geschaltet, daß er den Ausgang des UND-Gatters 27 erhält. Der Ausgang des ODER-Gatters 29 ist mit dem Rücksetzeingang des R-S-Flip-Flops 15 verbunden.

Der Triggerimpulserzeuger 28 weist eine Differenzierschaltung oder dergleichen auf und antwortet auf die nacheilende Flanke des vom Lageabtaster 24 erhaltenen Signals P~ mit der Erzeugung des Impulssignals P₄. Wie bereits beschrieben wurde, nimmt das Signal P„ über den für den Motor zulässigen Zündwinkelbereich einen hohen Pegel an, und das Impulssignal P₄ wird daher am Ende des für die Maschine zulässigen Zündzeitpunktbereiches erzeugt.

Das ODER-Gatter 29 liefert die logische Summe des Impulssignals P. und des Impulssignals R.P„ zur Ausgabe des Impulssignales R-. Das R-S-Flip-Flop 15 wird auf das Impulssignal R₁ hin rückgesetzt .

Im folgenden soll die Gesamtwirkungsweise der in Fig. 11 gezeigten Zündsteuerung beschrieben werden. Fig. 12 ist eine graphische Darstellung der Wirkungsweise der Zündsteuerung in dem Fall, in dem die Motordrehzahl plötzlich ansteigt, während sich der Motor in einem mittleren Drehzahlbereich befindet. Die Beschreibung wird sich hauptsächlich mit den Unterschieden der Wirkungsweise nach Fig. 12 von der nach Fig. 10 befassen. In Fig. 12 bezeichnet P₄ ein vom Triggerimpulserzeuger 28 erhaltenes Triggerimpulssignal und R. ein vom ODER-Gatter 29 erhaltenes Impulssignal. Das Impulssignal P₄ wird zum Zeitpunkt des Auftretens der nacheilenden Flanke des Signals P„ erhalten. Immer wenn aufgrund eines

plötzlichen Ansteigens der Motordrehzahl der Zeitpunkt, zu dem das Signal P_Q einen hohen Pegel annimmt, vorverschoben und dessen Zeitdauer verkürzt wird, wird ebenfalls das Impulssignal P₄ früher erhalten, während dessen Intervall kürzer wird. Da das R-S-Flip-Flop 15 auf das Impulssignal R₁₁ hin rückgesetzt wurde, hat das unmittelbar danach auftretende Impulssignal R₁„ keine Bedeutung. Zu diesem Zeitpunkt liegt der gleiche Zustand wie der in Fig. 10 gezeigte vor. Das R-S-Flip-Flop 15 wird jedoch in Antwort auf das Impulssignal R₁₃ rückgesetzt, das Ausgangssignal Q nimmt einen hohen Pegel an und der Spulenstrom I wird unterbrochen, wodurch eine Zündung der Zündkerze durchgeführt wird. Daher wird das Auftreten eines Zündaussetzers verhindert.

Wie vorausgehend beschrieben wird bei der Ausführungsform nach Fig. 11 nicht nur eine abnorme Zündung verhindert, sondern eine Zündung auch notwendigerweise einmal innerhalb eines vorbestimmten Zündwinkelbereiches in dem Fall durchgeführt, daß eine plötzliche Änderung der Motordrehzahl oder dergleichen auftritt, mit dem Ergebnis, daß das Auftreten eines Zündaussetzers verhindert wird. Daher wird auch das Auftreten jeglicher Unannehmlichkeiten wie Stocken des Motors, schlechtes Beschleunigungsverhalten oder dergleichen verhindert.

Fig. 13 ist ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Im folgenden sollen vornehmlich die Unterschiede der Ausführungsform nach Fig. 13 von der nach Fig. 8 beschrieben werden. Die Ausführungsform nach Fig. 13 weist ferner zusätzlich zur Ausführung der Zündsteuerung nach Fig. 8 eine Verzögerungsschaltung 30 und ein ODER-Gatter 29 auf. Der Eingang der Verzögerungsschaltung 30 ist mit dem Ausgang des Lageabtasters 3 und der Ausgang der Verzögerungsschaltung 30 mit einem Eingang des ODER-Gatters 29 verbunden. Der andere Eingang des ODER-Gatters 29 ist mit dem Ausgang des UND-Gatters 27 verbunden. Der Ausgang des ODER-Gatters 29 ist mit dem RUcksetzeingang des R-S-Flip-Flop s 15 verbunden.

Die Verzögerungsschaltung 30 liefert ein um eine vorbestimmte Zeit, beispielsweise die Zeitspanne t„, gegenüber dem Impulssignal Pp verzögertes Impulssignal P₅. Wie diese Verzögerungszeit t_ bestimmt wird, wird im folgenden beschrieben. Das ODER-Gatter 29 bestimmt die logische Summe des Impulssignals P₅ und des Impulssignals R.P„ zur Abgabe eines Impulssignales Rp. Das R-S-Flip-Flop 15 wird auf das Impulssignal Rp hin rückgesetzt.

Es soll nun beschrieben werden, wie die Verzögerungszeitspanne t^ bestimmt wird. Fig. 14 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Motordrehzahl N und dem Vorzündungswinkel. Der Vorzündungswinkel λ bezeichnet den Vorzündungswinkel vom oberen Totpunkt und der Vorzündungswinkel Θ bezeichnet einen Vorzündungswinkel gerechnet vom Ausgabezeitpunkt des Impulses P_?. In Fig. 14 bezeichnet die durchgezogene Linie einen in der oben mit Bezug auf Fig. 5 beschriebenen Tabelle der Vorzündungswinkeldaten gespeicherten Vorzündungswinkel und die gestrichelte Linie denjenigen Vorzündungswinkel, der durch Umwandlung der Verzögerungszeitspanne t_ in den Vorzündungswinkel unter Berücksichtigung der Motordrehzahl erhalten wird.

Die Verzögerungszeitspanne t_ wird so bestimmt, daß das oben beschriebene Impulssignal P₁. beim kleinsten Vorzündungswinkel (iX= 7,5° oder θ = -2,5°) erzeugt wird, der beim Leerlauf feOO U/min) des Motors erforderlich ist. Die Verzögerungszeitspanne t_n wird in diesem Fall nach folgender Gleichung berechnet:

, 60(sec) 2,5 (Grad) . ^_ηηη. \ _(πλ t_D = ) ^X 7 ^{700(μ Sec)} --·⁽⁷⁾

Wie aus Gleichung (7) ersichtlich ist, wird dann, wenn die Verzögerungszeitspanne t„ wie beschrieben auf einen vorbestimmten Wert festgelegt wird, die durch deren Umwandlung zum Vorzündungswinkel unter Berücksichtigung der Motordrehzahl erhaltene Verzögerungs-Zeitspanne eine gerade Linie, wie es durch die gestrichelte Linie in Fig. 14 gezeigt ist.

Nun soll die Gesamtwirkungsweise der ZUndsteuerung nach Fig. 13 beschrieben werden. Fig. 15 ist eine graphische Darstellung der Betriebsweise der Zündsteuerung in dem Fall, in dem die Motordrehzahl plötzlich ansteigt, während sich der Motor in einem mittleren Drehzahlbereich befindet. Vornehmlich sollen die Unterschiede der Wirkungsweise nach Fig. 15 von der nach Fig. 10 beschrieben werden. In Fig. 15 bezeichnet Pj- ein von der Verzögerung sschaltung 30 erhaltenes verzögertes Impulssignal und Rp ein vom ODER-Gatter 29 erhaltenes Impulssignal. Das Impulssignal P₅ wird zu einem um die Verzögerungszeitspanne t_n vom Ausgabezeitpunkt des Impulssignales P„ verzögerten Zeitpunkt erhalten. Immer wenn aufgrund eines plötzlichen Ansteigens der Motordrehzahl der Zeitpunkt des Erhalts des Impulssignals Pp vorverschoben wird, wird der Zeitpunkt des Erhalts des Impulssignals P₁- ebenfalls entsprechend vorverschoben. Die Verzögerungszeitspanne t_n dagegen bleibt unverändert. Da das R-S-Flip-Flop 15 auf das Impulssignal Rp₁ hin rückgesetzt wird, hat das unmittelbar danach erzeugte Impulssignal Rp₂ keine Bedeutung. Zu diesem Zeitpunkt liegt derselbe Zustand wie in Fig. 10 gezeigt vor. Das R-S-Flip-Flop 15 wird jedoch in Antwort auf das Impulssignal R_?„ rückgesetzt, das Ausgangssignal Q nimmt einen hohen Pegel an und der Spulenstrom I wird unterbrochen, wodurch eine Zündung der Zündkerze durchgeführt wird. Daher wird das Auftreten eines Zündaussetzers verhindert.

Obwohl die Ausführungsform nach Fig. 13 so ausgebildet ist, daß eine Verzögerungsschaltung 30 vorgesehen ist und das Impulssignal P₁- von der Verzögerungsschaltung 30 erhalten wird, kann alternativ dazu die Ausführung auch so ausgebildet sein, daß das Impulssignal P₁- vom Mikrocomputer 10 erhalten wird, ohne daß die Verzögerungsschaltung 10 vorgesehen ist.

Wie oben beschrieben wird selbst im Falle der in Fig. 13 gezeigten Ausführungsform wie bei der in Fig. 11 gezeigten Ausführungsform nicht nur das Auftreten abnormer Zündung, sondern auch ein

Zündaussetzer in dem Fall verhindert, in dem die Motordrehzahl plötzlich verändert wird. Daher wird auch das Auftreten jeglicher Unannehmlichkeiten wie Stocken des Motors, schlechtes Beschleunigungsverhalten und dergleichen verhindert.

, -29._t

Leerseite

Claims

PATENTANWALT DIPL.-PHYS. LUTZ H. PRÜFER · D-8OOO MÜNCHEN 9O

FO 11-2552 P/K/be

Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha, Tokyo / Japan

Zündsteuerung einer Verbrennungskraftmaschine

PATENTANSPRÜCHE

1/ Zündsteuerung einer Verbrennungskraftmaschine mit einer an einem Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine angebrachten Zündkerze, wobei der Zylinder einen mit einer Kurbelwelle verbundenen Kolben verschiebbar aufnimmt, mit einer Zündkerzenansteuerung, die mit der Zündkerze gekoppelt ist und auf ein von außen angelegtes Zündfreigabesignal mit der elektrischen Ansteuerung der Zündkerze zur Erzeugung einer Zündung im Zylinder antwortet, einer wirkungsmäßig mit der Kurbelwelle gekoppelten Drehwinkelstellung-Signalerzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Drehwinkelstellungssignals, das die Stellung des Kolbens in der Verbrennungskraftmaschine ausgedrückt durch die Drehwinkelstellung der Kurbelwelle bestimmbar darstellt, und einer Zündfreigabe-Signalerzeugungseinrichtung, die mit der Drehwinkelstellung-Signalerzeugungseinrichtung gekoppelt ist und auf das Drehwinkelstellungssignal damit antwortet, daß es das Zündfreigabesignal zu einem der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine zugeordneten Zündzeitpunkt erzeugt, gekennzeichnet durch

PATENTANWALT DIPL.-PHYS. LUT? H, IJRpFER . D-8OOO MÜNCHEN 90 - WILLROIDERSTR. 8 · TEL. (089)640640

eine Zündfreigabeeinrichtung (23-27) zur Bestimmung eines für die Verbrennungskraftmaschine zulässigen Zündzeitpunktbereiches, ausgedrückt durch einen Drehwinkelbereich der Kurbelwelle, zur Freigabe der Zufuhr des Zündfreigabesignals zur Zündkerzenansteuerung (15-20, 22) nur innerhalb dieses Drehwinkelbereiches.
2. Zündsteuerung einer Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündfreigabeeinrichtung (23-27) ein mit der Kurbelwelle gekoppeltes rotierendes Teil (23), eine Drehwinkelbereich-Bestimmungseinrichtung (24, 25, 26) zum Bestimmen des Drehwinkelbereiches des rotierenden Teils zur Erzeugung eines Drehwinkelbereichssignales (P₀) und eine Einrichtung (27) zur Bildung eines logischen Produktes aufweist, die mit der Zündfreigabe-Signalerzeugungseinrichtung (6-14) und der Drehwinkelbereich-Bestimmungseinrichtung (24, 25, 26) zur Bildung eines logisehen Produktes des Zündfreigabesignals (R) und des Drehwinkelbereichssignales (Po) zur Lieferung eines logischen Produktsig-

nales (R.P„) zur Zündkerzenansteuerung (15-20, 22) gekoppelt ist.
3. Zündsteuerung einer Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Triggerimpulssignal-Erzeugereinrichtung (28), die mit der Drehwinkelbereich-Bestimmungseinrichtung (24, 25, 26) gekoppelt ist und auf die nacheilende Flanke des Drehwinkelbereichssignales (Pq) mit der Erzeugung eines Triggerimpulssignales (P₄) antwortet, und eine Einrichtung (29) zur Bildung einer logischen Summe, die mit der Triggerimpulssignal-Erzeugereinrichtung (28) und der Einrichtung (27) zur Bildung eines logischen Produktes zur Bildung der logischen Summe des Triggerimpulssignales (P₄) und des logischen Produktsignales (R.Po) zur Lieferung eines logischen Summensignales (R.) an die Zündkerzenansteuerung (15-20, 22) gekoppelt ist.
4. Zündsteuerung einer Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine mit der Drehwinkelstellung-Signalerzeugereinrichtung (1-5) gekoppelte Verzögerungseinrichtung (30) zur

Verzögerung des Drehwinkelstellungssignales (P_?) um eine vorbestimmte Zeitspanne zur Lieferung eines verzögerten Signales (Pn) und eine Einrichtung (29) zur Bildung einer logischen Summe, die mit der Verzögerungseinrichtung (30) und der Einrichtung (27) zur Bildung eines logischen Produktes zur Bildung einer logischen Summe des Verzögerungssignales (Pt-) und des logischen Produktsignales (R.P₃) zur Lieferung eines logischen Summensignales (R_?) an die Zündkerzenansteuerung (15-20, 22) gekoppelt ist.
5. Zündsteuerung einer Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeit durch die Verzögerungseinrichtung (30) derart wählbar ist, daß das Verzögerungssignal (Pp-) bei einem minimalen Vorzündungswinkel erzeugbar ist, der für die Verbrennungskraftmaschine bei Leerlaufdrehzahl erforderlich ist.
6. Zündsteuerung einer Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das rotierende Teil (23) ein die Bestimmung des Drehwinkelbereiches erlaubendes Element (25, 26) zur Festlegung des Drehwinkelbereiches und daß die Drehwinkelbereich-Bestimmungseinrichtung (24, 25, 26) einen Sensor (24) zum Erfassen des die Bestimmung des Drehwinkelbereiches erlaubenden Elementes (25, 26) aufweisen.