DE3932073C2

DE3932073C2 - Zündversteller für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3932073C2
Application number: DE3932073A
Authority: DE
Inventors: Toshio Iwata
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-09-27
Filing date: 1989-09-26
Publication date: 1996-01-11
Anticipated expiration: 2009-09-27
Also published as: KR930008805B1; KR900005064A; US4962738A; DE3932073A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zündversteller für Brennkraftmaschinen mit einem Motorzylinder und einer Kurbel welle.

Bei einem bekannten Zündversteller für Brennkraftmaschinen wird bei laufendem Motor die Drehstellung der Kurbelwelle zu nächst von einem Kurbelwinkelmesser erfaßt, der ein entspre chendes Signal an einen Mikrorechner mit Zentraleinheit, RAM- und ROM-Speicher übermittelt, wo der gemessene Wert vorüber gehend im RAM-Speicher erfaßt wird. In der Ansaugleitung des Motors wird der Ansaugdruck als Maß für die Motorlast von ei nem Ansaugdruckfühler erfaßt, der ein entsprechendes Signal über einen Analog-Digital-Wandler an die Zentraleinheit über mittelt, die dieses in analoger Form eingehende Ansaugdruck signal digitalisiert und zur vorübergehenden Speicherung im RAM-Speicher an diesen weiterleitet. Die Zentraleinheit be rechnet aufgrund der Zünddauer die Motordrehzahl, wobei die Zünddauer aus dem erfaßten Kurbelwinkel nach einem zuvor im ROM-Speicher gespeicherten Programm berechnet wird. Aus der so berechneten Motordrehzahl und aus dem vom Ansaugdruckfüh ler als Maß für die Motorlast abgegebenen Signal ermittelt die Zentraleinheit durch Querbezug zu einer zuvor im ROM- Speicher abgespeicherten Zündzeitpunkttabelle den richtigen Zündzeit punkt, der anschließend an eine Zündeinrichtung weitergelei tet wird, woraufhin ein darin vorgesehener Leistungstransi stor an- und abgeschaltet wird und so kurzzeitig die Stromzu fuhr zur Primärseite einer Zündspule unterbricht, so daß auf der Sekundärseite der Zündspule eine hohe Spannung induziert wird, durch welche der Zündfunke in einer Zündkerze ausgelöst wird, mit dem das im Motorzylinder befindliche Luft-Kraft stoff-Gemisch gezündet wird.

Bei einem Zündversteller der vorbeschriebenen Art, bei der die Zündzeitpunkteinstellung auf der Grundlage des Ausgangs signals des Kurbelwinkelmessers ermittelt wird, ist es über haupt nicht möglich, bei einem Fehler im Kurbelwinkelmesser oder bei dessen Ausfall den Zündzeitpunkt zu ermitteln, was ein Abschalten des Motors zur Folge hat. Des weiteren kann es ge legentlich dazu kommen, daß sich beispielsweise ein Riemen oder dergleichen, über den der Kurbelwinkelmesser mit einer Nockenwelle verbunden ist, aus seiner ursprünglichen richtigen Lage verschiebt, beispielsweise weil sich der Spannriemen lockert oder zu stark durch hängt, so daß sich die Drehstellung der Kurbelwelle nicht mehr exakt erfassen läßt.

Die DE 37 04 838 A1 beschreibt, wie die Verzögerungszeit zwischen einem Bezugspunkt und dem eigentlichen Zündzeitpunkt hergeleitet wird. Diese Verzögerungszeit wird beispielsweise dann erhöht, wenn Klopfen auftritt, was einer Verstellung des Zündzeitpunkts von früh nach spät entspricht. Die Ausgangssignale eines gemäß der DE 37 04 838 A1 vorgesehenen Klopfsensors werden ausschließlich hierfür verwendet. Es wird immer davon ausgegangen, daß ein Bezugszeitpunkt vom Kurbelwinkelsensor in korrekter Weise vorgegeben wird. Fällt der Kurbelwinkelsensor aus, bleibt ein mit dieser Vorrichtung ausgerüstetes Fahrzeug stehen, da mangels eines Bezugszeitpunktes überhaupt kein Zündzeitpunkt mehr festgelegt werden kann.

Weiterhin ist aus der DE 35 23 230 A1 ein Zündversteller gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, bei welchem die Ausgangssignale eines Kurbelwinkelsensors sowie eines Zylinderdrucksensors zur Herleitung des Zündzeitpunktes verwendet werden. Das Ausgangssignal des Zylinderdrucksensors wird bei der bekannten Anordnung nach Verstärkung durch ein Bandpaßfilter geschickt, welches nur jene Komponenten eines Signals überträgt, die Frequenzen aufweisen, welche in ein vorherbestimmtes Frequenzband fallen. Das Frequenzband bezieht sich auf die Frequenzen des Klopfens, die in einem bestimmten Motor abhängig von dessen Zylinderraum-Abmessungen bei Klopfen auftreten. Wenn kein Klopfen auftritt, wird der Zündzeitpunkt- Verstelleinheit kein Drucksignal zugeführt. Bei üblichen Maschinendrehzahlen (unter 6000/min) liegt die Druckänderungsgeschwindigkeit beim Kompressionshub jedoch so niedrig, daß Frequenzen unter 200 Hz übertragen werden müssen. Die Bestimmung des Zündzeitpunktes erfolgt somit ausschließlich durch den Kurbelwinkelsensor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der vorstehend genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß ein korrekter Zündzeitpunkt auch dann hergeleitet und eine korrekte Zündung auch dann bewirkt werden kann, wenn der Kurbelwinkelsensor ausfällt.

Diese Aufgabe wird durch einen Zündversteller für Brennkraftmaschinen mit einem Motorzylinder und einer Kurbelwelle erfüllt, der folgendes aufweist:

- eine Kurbelwinkelmeßeinrichtung zur Erfassung der Drehstel lung der Kurbelwelle und zur Erzeugung eines entsprechenden Ausgangssignals als Referenzwert;
- eine Motorlast-Meßeinrichtung zur Erfassung der Motorlast und zum Erzeugen eines entsprechenden Ausgangssignals;
- eine Druckfühleinrichtung zur Erfassung des Drucks im Zylinder und zum Erzeugen eines entsprechenden Ausgangssignals;
- eine Zündzeitpunkt-Ermittlungseinrichtung, welche die Ausgangssignale von der Kurbelwinkel-Meßeinrichtung der Druckfühleinrichtung und der Motorlast-Meßeinrichtung zur Ermittlung des richtigen Zündzeitpunkts im Normalbetrieb miteinander verrechnet, und
- eine Zündeinrichtung, die so geschaltet ist, daß sie das Ausgangssignal der Zündzeitpunkt-Ermittlungseinrichtung empfängt und zu einem Zündzeitpunkt zündet, der von der Zündzeitpunkt- Ermittlungseinrichtung festgelegt wurde.

Die Zündzeitpunkt-Ermittlungseinrichtung ist derart ausgebildet, daß sie bei einer Störung in der Kurbelwinkel-Meßeinrichtung den Referenzwert zur Ermittlung des richtigen Zündzeitpunktes aufgrund des erfaßten Zylinderinnendrucks anstelle des Ausgangssignals der Kurbelwinkel-Meßeinrichtung ermittelt.

Vorzugsweise umfaßt die Zündzeitpunkt- Ermittlungseinrichtung die folgenden Schaltungen:

- eine Differenzierschaltung, die so geschaltet ist, daß sie das Ausgangssignal des Druckfühlers für den Zylinderinnen druck empfängt und durch Differenzierung das entsprechende Zylinderinnendruck-Ausgangssignal erzeugt;
- eine Vergleicherschaltung, die so geschaltet ist, daß sie das Ausgangssignal der Differenzierschaltung übernimmt und mit einem Vergleichssignal von vorgegebenem Pegel ver gleicht, und
- einen Mikrorechner, der so geschaltet ist, daß er das Aus gangssignal der Vergleicherschaltung zur Regelung der Zünd einrichtung empfängt, wobei die Regelung aufgrund des Aus gangssignals für den Fall eines Fehlers in der Kurbelwin kelmeßeinrichtung in der Weise erfolgt, daß die Zündein richtung die Zündung vornimmt, wenn das Ausgangssignal der Differenzierschaltung zum zweiten Mal pro Arbeitszyklus des Motors durch den Vergleichssignalpegel geht.

Bei einem Ausführungsbeispiel gibt die Vergleicherschaltung pro Arbeitszyklus des Motors eine Folge diskreter Impulse ab, von denen jeder eine Anstiegsflanke aufweist, die dann an liegt, wenn das Ausgangssignal der Vergleicherschaltung über den Pegel des Vergleichssignals ansteigt, sowie eine Abfall flanke, die dann anliegt, wenn das Ausgangssignal der Ver gleicherschaltung unter den Wert des Vergleichssignals ab sinkt, wobei der Mikrorechner so ausgebildet ist, daß die Zündeinrichtung in der Weise regelbar ist, daß die Zündung nur dann erfolgt, wenn die Abfallflanke des ersten Impulses in der Impulsfolge eintrifft.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel gibt die Vergleicher schaltung pro Arbeitszyklus des Motors eine Folge diskreter Impulse ab, von denen jeder eine Abfallflanke aufweist, die dann anliegt, wenn das Ausgangssignal der Vergleicherschal tung über den Pegel des Vergleichssignals ansteigt, sowie ei ne Anstiegsflanke, die dann anliegt, wenn das Ausgangssignal der Vergleicherschaltung unter den Wert des Vergleichssignals absinkt, wobei der Mikrorechner so ausgebildet ist, daß die Zündeinrichtung in der Weise regelbar ist, daß die Zündung nur dann erfolgt, wenn die Anstiegsflanke des ersten Impulses in der Impulsfolge eintrifft.

Vorzugsweise sind außerdem die folgenden Meßfühler und Einrichtungen vorgesehen:

- ein Meßfühler zur Erfassung des Drucks im Motorzylinder, welcher in Abhängigkeit vom erfaßten Zylinderdruck ein ent sprechendes Ausgangssignal erzeugt;
- eine Zündzeitpunkt-Ermittlungseinrichtung zum Vorgeben des rich tigen Zündzeitpunktes in Abhängigkeit vom jeweiligen Betriebs zustand des Motors;
- ein Vergleichssignalgeber, welcher einen spezifischen Druck im Zylinder berechnet, der dem von der Zündzeitpunkt-Er mittlungseinrichtung vorgegebenen Zündzeitpunkt entspricht, und ein dem spezifischen Druck entsprechendes Vergleichssignal erzeugt;
- ein Zündsignalgeber, der so geschaltet ist, daß er die Ausgangssignale der Zündzeitpunkt-Ermittlungseinrichtung und des Vergleichssignalgebers übernimmt und daraus ein Zündsignal zu dem Zeitpunkt erzeugt, zu dem das Ausgangssignal des Meßfühlers für den Zylinderinnendruck gleich dem Ausgangs signal des Vergleichssignalgebers ist; und
- eine Zündeinrichtung, die so geschaltet ist, daß sie das Ausgangssignal des Zündsignalgebers empfängt und im Anspre chen darauf den Motor zündet.

Die Zündzeitpunkt-Ermittlungseinrichtung weist vorzugsweise die folgenden Meßfühler und Recheneinrichtungen auf:

- eine Motorlastmeßeinrichtung zur Erfassung der Motorbelastung;
- eine Einrichtung zur Erfassung der Zünddauer des Motors; und
- einen Mikrorechner, der so geschaltet ist, daß er die Aus gangssignale der Motorlastmeßeinrichtung und der Einrich tung empfängt und daraus die Drehzahl des Motors auf der Grundlage der erfaßten Zünddauer berechnet, während er außerdem aufgrund der erfaßten Motorlast und der berechne ten Motordrehzahl die richtige Zündzeitpunkteinstellung fest legt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfin dung ergeben sich aus der nachstehenden ausführlichen Be schreibung einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der beigefügten Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Zündverstellers für Brennkraft maschinen;

Fig. 2 einen zeitlichen Signalverlauf der verschiedenen Ausgangssignale der Meßfühler und Schaltungen im erfindungsgemäßen Zündversteller;

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbei spiels des erfindungsgemäßen Zündverstellers für Brennkraftmaschinen, und

Fig. 4 ein Ablaufdiagramm des Betriebsablaufs des Zündver stellers gemäß Fig. 3.

Aus Fig. 1 und 2 ist ein erstes bevorzugtes Ausführungsbei spiel zu entnehmen. In Fig. 1 ist schematisch in Form eines Blockschaltbilds ein Zündversteller für Brenn kraftmaschinen dargestellt, der einen Kurbelwinkelmesser 1 zur Erfassung der Drehstellung bzw. des Kurbelwinkels einer Kurbelwelle bei einem Motor aufweist, sowie einen Motorlast messer 2 in Form eines Ansaugdruckfühlers, der den Ansaug druck in der Ansaugleitung des Motors als Maß für die Mo torlast erfaßt; ferner ist ein Analog-Digital-Wandler 3 vorge sehen, der das analoge Ausgangssignal des Ansaugdruckfühlers 2 digitalisiert und damit in ein Signal umsetzt, das sich zur Verarbeitung in einem Mikrorechner 13 eignet.

Der Anschluß 4 des Mikrorechners 13 ist eingangsseitig mit den Ausgängen des Kurbelwinkelmessers 1 und des A/D-Wandlers 3 verbunden, während der Mikrorechner 13 des weiteren eine über eine Busleitung mit dem Anschluß 4 verbundene Zentral einheit 5, einen RAM-Speicher 6 und einen ROM-Speicher 7 auf weist, wobei die beiden Speicher jeweils über entsprechende Busleitungen mit der Zentraleinheit 5 verbunden sind, und ferner einen Ausgang 8, der ebenfalls mit dem Rechenwerk 5 verbunden ist. Im ROM-Speicher 7 werden bereits vorher ein Programm zur Berechnung der Zündzeitpunkteinstellung, eine Tabel le der Motordrehzahlen in Abhängigkeit von der Zündzeitpunktein stellung, eine Tabelle der Motorlast in Abhängigkeit von der Zündeinstellung, und ähnliche Informationen fest abgespei chert. Der Ausgang 8 des Mikrorechners 13 ist mit einer Zünd einrichtung 10 in Form eines allgemein bekannten Zünders über eine Schnittstelle 9 verbunden. Die Zündeinrichtung 10 ist mit einem hier nicht dargestellten Leistungstransistor ausge rüstet, der mit der Primärseite einer Zündspule 11 so verbun den ist, daß er ein- und ausschaltbar ist und dabei auf der Se kundärseite der Zündspule 11 eine hohe Spannung induziert, die in der Zündkerze 12, die mit der Sekundärseite der Zünd spule 11 verbunden ist, einen Zündfunken erzeugt, wodurch ein Luft-Kraftstoff-Gemisch im Motorzylinder gezündet wird.

Weiterhin weist der Zündversteller einen In nendruckfühler 14 zur Erfassung der Verbrennungsbedingungen in der Brennkammer des entsprechenden Motorzylinders auf, so wie eine Schnittstelle 15, deren Eingangsseite mit dem Aus gang des Innendruckfühlers 14 verbunden ist; daneben gehören zum Zündversteller eine Differenzierschaltung 16, die mit dem Ausgang der Schnittstelle 15 verbunden ist, sowie eine Ver gleicherschaltung 17 mit zwei Eingängen, wovon einer mit dem Ausgang der Differenzierschaltung 16 verbunden ist und der andere 17a ein Vergleichssignal mit vorgegebenem Spannungspe gel erhält, so daß das Ausgangssignal aus der Differenzier schaltung 16 mit dem Vergleichssignal verglichen werden kann, worauf ein Vergleichssignal zum Anschluß 4 des Mikrorechners 13 abgegeben wird. Der Ausgang der Schnittstelle 15 ist au ßerdem zu dem A/D-Wandler 3 geführt.

Bei normalem Betrieb des Kurbelwinkelmessers 1 erfaßt dieser beim Hochlaufen des Motors die Drehstellung bzw. den Kurbel winkel der nicht dargestellten Kurbelwelle und gibt über den Anschluß 4 zur Zentraleinheit 5 ein Signal ab, das repräsen tativ für den erfaßten Kurbelwinkelwert ist und vorübergehend im RAM-Speicher 6 erfaßt wird. Der Druckfühler 2 erfaßt den Ansaugdruck in der Ansaugleitung, der ein Maß für den Bela stungszustand des Motors darstellt, und gibt dann ein zum er faßten Ansaugdruck analoges Signal an den A/D-Wandler 3 ab, der dieses Analogsignal digitalisiert. Das so digitalisierte Signal wird über den Anschluß 4 zur Zentraleinheit 5 übermit telt und anschließend vorübergehend im RAM-Speicher 6 erfaßt. Die Zentraleinheit 5 berechnet nun anhand einer Zünddauer die Motordrehzahl, wobei sie die Zünddauer aus dem Ausgangssignal des Kurbelwinkelmessers 1 nach dem zuvor im ROM-Speicher 7 eingegebenen Rechenprogramm ermittelt. Nach dieser Berechnung der Motordrehzahl ermittelt nun die Zentraleinheit 5 aus dem Ausgangssignal des Ansaugdruckfühlers 2, das ein Maß für die Motorlast darstellt, die richtige Zündzeitpunkteinstellung anhand der vorher im ROM-Speicher 7 eingegebenen Zündzeitpunkttabelle, worauf sie über den Ausgang 8 und die Schnittstelle 9 ein Zündzeitpunktsignal an die Zündeinrichtung 10 abgibt. Im Anspre chen auf dieses Signal wird der nicht dargestellte Leistungs transistor der Zündeinrichtung 10 ein- und ausgeschaltet und erzeugt dabei auf der Sekundärseite der Zündspule 11 eine ho he Spannung, die den Zündfunken in der Zündkerze 12 auslöst, wodurch das im Motorzylinder befindliche Luft-Kraftstoff-Ge misch gezündet wird.

In den Fällen jedoch, in denen ein Fehler im Kurbelwinkelmes ser 1 vorliegt oder dieser ausfällt, wird die Zündung mit Hilfe des Ausgangssignals des Druckfühlers 14 für den Zylin derinnendruck folgendermaßen ausgelöst. Zunächst wird das analoge Ausgangssignal entsprechend dem unter (a) in Fig. 2 gezeigten zeitlichen Signalverlauf, vom Innendruckfühler 14 über die Schnittstelle 15 zur Differenzierschaltung 16 geleitet, wo nach Differenzierung ein Si gnal entsprechend dem unter (b) in Fig. 2 gezeigten zeitlichen Signalverlauf abgege ben wird. Dieses Signal wird von der Differenzierschaltung 16 zu einem Eingang der Vergleicherschaltung 17 geleitet, wo es mit dem Bezugssignal in Form eines vorgegebenen Spannungspe gels verglichen wird, der über dem anderen Eingang 17a an dieser Schaltung 17 anliegt. Die Vergleicherschaltung 17 gibt pro Arbeitszyklus des Motors eine Folge diskreter rechtecki ger Ausgangsimpulse ab. Jeder der Rechteckimpulse aus der Vergleicherschaltung 17 weist eine Anstiegsflanke auf, die dann anliegt, wenn das Ausgangssignal der Differenzierschal tung 16 über den vorgegebenen Spannungspegel des Vergleichs signals ansteigt, sowie eine Abfallflanke, die dann anliegt, wenn das Ausgangssignal aus der Differenzierschaltung 16 un ter den Bezugspegel absinkt.

Die Zentraleinheit 5 erfaßt die Abfallflanke des ersten aus der Folge von Ausgangsimpulsen und übermittelt über den Aus gang 8 und die Schnittstelle 9 ein entsprechendes Signal an die Zündeinrichtung 10, während sie weitere Abfallflanken der nachfolgenden Impulse ausblendet oder übergeht, sofern diese erfaßt werden. Anschließend steuert das Erfassungssignal aus der Zentraleinheit 5 die Zündeinrichtung 10 so an, daß die Stromversorgung zur Zündspule 11 unterbrochen wird, wodurch der Zündfunke in der Zündkerze 12 ausgelöst wird. Hierbei ist zu beachten, daß der Spannungspegel des Vergleichssignals so festgelegt wird, daß der Abfall des ersten Impulses knapp vor dem Zeitpunkt liegt, zu dem der Kolben im Motorzylinder den oberen Totpunkt erreicht. Auf diese Weise kann der Motor kor rekt auch dann weiterarbeiten, wenn ein Fehler im Kurbelwin kelmesser 1 vorliegt oder dieser ausfällt.

In diesem Zusammenhang kann die Vergleicherschaltung 17 na türlich auch so ausgelegt sein, daß sie pro Motorzyklus eine Folge rechteckförmiger Impulse erzeugt, von denen jeder eine Anstiegsflanke aufweist, die dann anliegt, wenn das Ausgangs signal aus der Differenzierschaltung 16 unter den Bezugs signalpegel abfällt, während die Abfallflanke anliegt, wenn das Ausgangssignal aus der Differenzierschaltung 16 über den Bezugssignalpegel ansteigt. In einem solchen Fall erfaßt die Zentraleinheit 5 die Anstiegsflanke des ersten aus einer Fol ge von Impulsen und erzeugt ein entsprechendes Signal, wäh rend sie, sofern weitere Anstiegsflanken bei nachfolgenden Impulsen erfaßt werden, diese ausblendet oder übergeht.

Aus Fig. 3 und 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel zu entnehmen. Neben den Meßfühlern, Schaltungen und Einrichtungen 2 bis 13, die genau den Teilen beim ersten Aus führungsbeispiel gemäß Fig. 1 entsprechen, weist der Zündver steller gemäß Fig. 3 außerdem einen Zylinderinnendruckfühler 114 auf, der den Druck in einer Brennkammer eines Motorzylin ders erfaßt, wobei der Eingang einer Schnittstelle 115 mit dem Innendruckfühler 114 verbunden ist, ebenso wie der Ein gang eines Klopfmeßfühlers 116, der ein Klopfen im Motorzy linder anhand des Ausgangssignals des Innendruckfühlers 114 erfaßt und dessen Ausgang mit dem Anschluß 4 so verbunden ist, daß an diesen ein Klopfsignal ausgegeben wird, wenn ein Klopfen im Motor erfaßt wird; daneben ist ein Scheitelwertge ber 117 vorgesehen, dessen Eingang mit der Schnittstelle 115 verbunden ist und der die Lage (bzw. den Zeitpunkt) eines Scheitel- bzw. Spitzenwerts im Ausgangssignal des Innendruck fühlers 114 erfaßt. Dabei ist der Ausgang des Scheitelwertge bers 117 mit dem Anschluß 4 verbunden. Weiterhin ist eine Vergleicherschaltung 118 mit zwei Eingängen vorgesehen, von denen der eine mit dem Ausgang eines Digital-Analog-Wandlers 119 verbunden ist, während der andere zum Anschluß 4 geführt ist. Der Eingang des D/A-Wandlers 119 ist über eine Buslei tung und den Anschluß 4 mit der Zentraleinheit 5 verbunden.

Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm des Hauptprogramms für den Betriebsablauf des Zündverstellers gemäß Fig. 3. Nach diesem Ablaufdiagramm wird das Ausgangssignal des Ansaugdruckfühlers 2, das ein Maß für den in der Ansaugleitung des Motors erfaß ten Druck darstellt, aus seiner analogen Form im A/D-Wandler 3 in ein digitalisiertes Signal umgesetzt, das anschließend über den Anschluß 4 im Arbeitsschritt S 1 dem Mikrorechner 13 zugeleitet wird. Im nächsten Schritt S 2 berechnet die Zen traleinheit 5 aus der Zünddauer, die durch eine entsprechende Erfassungseinrichtung gemessen wird, die Motordrehzahl. Der Regelungsablauf schaltet dann zum Schritt S 3 weiter, in dem entsprechend dem vom Ansaugdruckfühler 2 erfaßten Ansaugdruck und aus der zuvor in den Schritten S 1 und S 2 ermittelten Mo tordrehzahl die korrekte Zündzeitpunkt-Solleinstellung aus einer Zündzeitpunkt-Einstelltabelle ermittelt wird, die im ROM-Speicher 6 eingegeben wurde. Anschließend wird im Schritt S 4 der in der Brennkammer des Motorzylinders herrschende Druck entsprechend der so ermittelten Zündzeitpunkt-Solleinstellung aus dem Ansaug druck in der Ansaugleitung, der vom Ansaugdruckfühler 2 er faßt wird, folgendermaßen berechnet.

Der in der Brennkammer des Motorzylinders herrschende Druck wird mit P bezeichnet, während V das Innenvolumen der Kammer bezeichnet. Mit diesen Werten wird die folgende Gleichung aufgestellt:

P × V = Konstante

Hierfür gilt die Beziehung:

V = 4 (1 - cos Θ) × S + α (1)

wobei:

r = Radius der Drehbewegung der Kurbelwelle
Θ = der zum Zeitpunkt der Zündung gemessene Kurbelwinkel
S = Querschnittsfläche des Kolbens
α = Brennkammervolumen am oberen Totpunkt.

In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß es sich bei r, S und α jeweils um Konstante handelt.

Dementsprechend läßt sich der Innendruck P in der Brennkammer des Zylinders (der nachstehend als Zylinderinnendruck bezeichnet wird) gemäß folgender Beziehung ermitteln:

P = {r (1 - cos Θ₀) × S + α} / {r (1 - cos Θ) × S + α} × P₀ (2)

wobei:

P₀ = Vergleichsdruckwert (gleich dem Druck in der Ansaugleitung)
Θ₀ = Vergleichswert für den Kurbelwinkel (entsprechend dem Kurbelwinkel, bei dem das Ansaugventil geschlossen ist).

Setzt man nun in der obigen Gleichung (2) für die Konstanten bekannte Werte ein, so wird der Zylinderinnendruck P als Funktion des Kurbelwinkels Θ berechnet. Damit läßt sich durch Vorgabe eines bestimmten Kurbelwinkels, bei dem die Zündung erfolgen muß, ein bestimmter Zylinderinnendruck für die Zün dung ermitteln.

Anschließend übermittelt im Arbeitsschritt S 5 die Zentralein heit 5 das so gewonnene Ergebnis der vorstehenden Berechnung (d.h. den spezifischen Zylinderinnendruck) an den D/A-Wandler 119 über den Anschluß 4. Dieser D/A-Wandler 119 setzt das digitale Eingangssignal aus der Zentraleinheit 5 in einen analogen Wert um, der dann einem der Eingänge der Ver gleicherschaltung 118 zugeleitet wird.

Andererseits liegt am anderen Eingang der Vergleicherschal tung 118 das über die Schnittstelle 115 eingegangene Aus gangssignal des Zylinderinnendruckfühlers 114 an. Nimmt das Ausgangssignal des Innendruckfühlers 114 denselben Wert an, den der berechnete spezifische Wert hat, der am anderen Ein gang der Vergleicherschaltung 118 von der Zentraleinheit 5 eingeht, so gibt die Vergleicherschaltung 118 über den An schluß an die Zentraleinheit 5 ein entsprechendes Überein stimmungssignal ab. Nach Eingang dieses Übereinstimmungs signals steuert die Zentraleinheit 5 die Zündeinrichtung 10 in gleicher Weise wie beim zuerst beschriebenen Ausführungs beispiel so an, daß auf der Sekundärseite der Zündspule 11 eine hohe Spannung induziert wird, wodurch der Zündfunke in der Zündkerze 12 ausgelöst wird. Auf diese Weise ist es nun möglich, aufgrund des Zylinderinnendrucks auch ohne Verwen dung eines Kurbelwinkelmessers die korrekte Zündzeitpunkteinstel lung richtig vorzunehmen.

Claims

1. Zündversteller für Brennkraftmaschinen mit einem Motorzylinder und einer Kurbelwelle, umfassend,

- eine Kurbelwinkel-Meßeinrichtung (1) zur Erfassung der Drehstellung der Kurbelwelle und zur Erzeugung eines entsprechenden Ausgangssignals (Θ) als Referenzwert;
- eine Motorlast-Meßeinrichtung (2) zur Erfassung der Motorlast und zum Erzeugen eines entsprechenden Ausgangssignals;
- eine Druckfühleinrichtung (14) zur Erfassung des Drucks im Zylinder und zum Erzeugen eines entsprechenden Ausgangssignals (P);
- eine Zündzeitpunkt-Ermittlungseinrichtung (5, 13-17), welche die Ausgangssignale von der Kurbelwinkel-Meßeinrichtung (1), der Druckfühleinrichtung (14) und der Motorlast-Meßeinrichtung (2) zur Ermittlung des richtigen Zündzeitpunkts im Normalbetrieb miteinander verrechnet,
- eine Zündeinrichtung (10, 11, 12), die so geschaltet ist, daß sie das Ausgangssignal (Θ) der Zündzeitpunkt- Ermittlungseinrichtung (5, 13-17) empfängt und zu einem Zündzeitpunkt zündet, der von der Zündzeitpunkt- Ermittlungseinrichtung (5, 13-17) festgelegt wurde

dadurch gekennzeichnet, daß die Zündzeitpunkt-Ermittlungseinrichtung (5, 13-17) derart ausgebildet ist, daß sie bei einer Störung in der Kurbelwinkel- Meßeinrichtung (1) den Referenzwert zur Ermittlung des richtigen Zündzeitpunkts aufgrund des erfaßten Zylinderinnendrucks anstelle des Ausgangssignals (Θ) der Kurbelwinkel- Meßeinrichtung (1) ermittelt.

2. Zündversteller für Brennkraftmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündzeitpunkt-Ermittlungseinrichtung die folgenden Schaltungen aufweist:

- eine Differenzierschaltung (16), die so geschaltet ist, daß sie das Ausgangssignal des Druckfühlers (14) für den Zylinderinnendruck (P) empfängt und durch Differenzierung das entsprechende Zylinderinnendruck-Ausgangssignal erzeugt;
- eine Vergleicherschaltung (17), die so geschaltet ist, daß sie das Ausgangssignal der Differenzierschaltung (16) übernimmt und mit einem Vergleichssignal von vorgegebenem Pegel vergleicht, und
- einen Mikrorechner (13), der so geschaltet ist, daß er das Ausgangssignal der Vergleicherschaltung (17) zur Regelung der Zündeinrichtung (10, 11, 12) empfängt, wobei die Regelung aufgrund des Ausgangssignals für den Fall eines Fehlers in der Kurbelwinkelmeßeinrichtung (1) in der Weise erfolgt, daß die Zündeinrichtung (10, 11, 12) die Zündung vornimmt, wenn das Ausgangssignal der Differenzierschaltung (16) zum zweiten Mal pro Arbeitszyklus des Motors durch den Vergleichssignalpegel geht.

3. Zündversteller für Brennkraftmaschinen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleicherschaltung (17) pro Arbeitszyklus des Motors eine Folge diskreter Impulse abgibt, von denen jeder eine Anstiegsflanke aufweist, die dann anliegt, wenn das Aus gangssignal der Vergleicherschaltung (16) über den Pegel des Vergleichssignals ansteigt, sowie eine Abfallflanke, die dann anliegt, wenn das Ausgangssignal der Vergleicherschaltung (16) unter den Wert des Vergleichssignals absinkt, wobei der Mikrorechner (13) so ausgebildet ist, daß die Zündeinrichtung (10, 11, 12) in der Weise regelbar ist, daß die Zündung nur dann erfolgt, wenn die Abfallflanke des ersten Impulses in der Impulsfolge eintrifft.

4. Zündversteller für Brennkraftmaschinen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleicherschaltung (17) pro Arbeitszyklus des Motors eine Folge diskreter Impulse abgibt, von denen jeder eine Abfallflanke aufweist, die dann anliegt, wenn das Ausgangssignal der Vergleicherschaltung (16) über den Pegel des Vergleichssignals ansteigt, sowie eine Anstiegsflanke, die dann anliegt, wenn das Ausgangssignal der Ver gleicherschaltung (16) unter den Wert des Vergleichssignals absinkt, wobei der Mikrorechner (13) so ausgebildet ist, daß die Zündeinrichtung (10, 11, 12) in der Weise regelbar ist, daß die Zündung nur dann erfolgt, wenn die Anstiegsflanke des ersten Impulses in der Impulsfolge eintrifft.

5. Zündversteller für Brennkraftmaschinen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die folgenden Meßfühler und Einrichtungen:

- einen Meßfühler (114) zur Erfassung des Drucks im Mo torzylinder, welcher in Abhängigkeit vom erfaßten Zy linderdruck (P) ein entsprechendes Ausgangssignal er zeugt;
- eine Zündzeitpunkt-Ermittlungseinrichtung (5) zum Vorgeben des richtigen Zündzeitpunktes in Abhängigkeit vom jeweiligen Betriebszustand des Motors;
- einen Vergleichssignalgeber (118), welcher einen spezifischen Druck im Zylinder berechnet, der dem von der Zündzeitpunkt-Ermittlungseinrichtung (5) vorgegebenen Zündzeitpunkt entspricht, und ein dem spezifischen Druck entsprechendes Vergleichssignal erzeugt;
- einen Zündsignalgeber, der so geschaltet ist, daß er die Ausgangssignale der Zündzeitpunkt-Ermittlungseinrichtung (5) und des Vergleichssignalgebers (118) übernimmt und daraus ein Zündsignal zu dem Zeitpunkt erzeugt, zu dem das Ausgangssignal des Meßfühlers (114) für den Zylinderinnendruck gleich dem Ausgangssignal des Vergleichssignalgebers (118) ist; und
- eine Zündeinrichtung (10, 11, 12), die so geschaltet ist, daß sie das Ausgangssignal des Zündsignalgebers empfängt und im Ansprechen darauf den Motor zündet.

6. Zündversteller für Brennkraftmaschinen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündzeitpunkt-Ermittlungseinrichtung die folgenden Meßfühler und Recheneinrichtungen aufweist:

- eine Motorlastmeßeinrichtung (114) zur Erfassung der Motorbelastung;
- eine Einrichtung (117) zur Erfassung der Zünddauer des Motors, und
- einen Mikrorechner (13), der so geschaltet ist, daß er die Ausgangssignale der Motorlastmeßeinrichtung (114) und der Einrichtung (117) empfängt und daraus die Drehzahl des Motors auf der Grundlage der erfaßten Zünddauer berechnet, während er außerdem aufgrund der erfaßten Motorlast und der berechneten Motordrehzahl die richtige Zündzeitpunkteinstellung festlegt.

7. Zündversteller für Brennkraftmaschinen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichssignalgeber (118) den spezifischen Druck im Motorzylinder, der der festgelegten Zündzeitpunkteinstellung entspricht, nach der Formel berechnet: P = {r (1 - cos Θ₀) × S + α} / {r (1 - cos Θ) × S + α} × P₀wobei:
P = spezifischer Druck im Motorzylinder
P₀ = Vergleichsdruckwert (gleich dem Druck in der Ansaugleitung)
r = Radius der Drehbewegung der Kurbelwelle
Θ = der zum Zeitpunkt der Zündung gemessene Kurbelwinkel
Θ₀ = Vergleichswert für den Kurbelwinkel (entsprechend dem Kurbelwinkel, bei dem das Ansaugventil geschlossen ist)
S = Querschnittsfläche des Kolbens
α = Brennkammervolumen am oberen Totpunkt.