SE426261B - Forfarande och anordning for approximativ bestemning av tidpunkten for ett onskat vinkellege hos en roterande kropp - Google Patents

Description

U0 t7soo410-8 kallas ofta vakuumframflyttning och centrifugalframflyttning.

Mekaniska metoder för framflyttning av gnisttidpunkten för en förbrän- ningsmotor som funktion av motorhastigheten beskrivs i International Combustion Engines Analysis and Practice av Edward F Obert, 2:a upp- lagan 1950, (kapitel lä, Spark Ignitíon Engines).

På senare år har det konventionella gnisttändningssystemet, inklu- sive den konventionella spolen, brytarpunkten och den roterande för- delaren, i allt högre grad ersatts med mera avancerade och sofistike- rade elektroniska tändningssystem. Förbättrad motorfunktion kan er- hållas genom sådana avancerade elektroniska tändningssystem exempelvis genom ökning av den till tändstiften matade elektriska spänningen och även reglering av en pulsbredd i överensstämmelse med motorpara- metrarna. Emellertid påverkas motorfunktíonen ogynnsamt genom mekaniska högtändningsmetoder, som icke är förenliga med den förbättrade funktion, som erhålls genom de sofistikerade elektroniska tändningssystemen.

Följaktligen har på senare år gemensamma ansträngningar gjorts inom den tillämpliga teknologin för skapande av ett högtändningssystem, å ena sidan ger en avsevärd ökning i noggrannhet och funktion, som jämförbara med de sofistikerade elektroniska tändningssytemen, men vilka å andra sidan är relativt billiga, en faktor av speciell be- som är tydelse inom bilindustrin» > I och med tillkomsten av mikrodatorer har själva beräkningen av den lämpliga punkt i slagcykeln eller det motsvarande vinkelläget hos vevaxeln, för vilket varje tändstift bör tändas, blivit tillräckligt noggrann och relativt billig för att bli jämförbara med ovannämnda elektroniska tändningssystem. Emellertid kvarstår ett betydande problem, nämligen att åstadkomma en relativt billig anordning för nog- grann bestämning av när vevaxelns vinkelläge svarar mot det önskade _läget för gnisttändningen.

Vanligen är lägesdetektorer beroende av en eller flera kännare, som avger en referenssignal i form av en puls vid ett på förhand be- , stämt vinkelläge hos vevaxeln eller hos fördelaraxeln i maskinen.

Således kommer åtminstone en gång under varje varv hos motorvevaxeln eller -fördelaraxeln en signal att alstras, som noggrant anger axelns verkliga vinkelläge vid denna tidpunkt. Eftersom vidare perioden för dessa pulser är omvänt proportionell mot maskinens rotationshastighet, används_denna pulsperiod ofta även för bildande av en_geräkningsanord- ning med indikering av motorvarvtalet. Motorvarvtalet är en av de motorparametrar, som vanligen används vid beräkning av den önskade högtändningen. 50e H0 780Ü4'|'Ü-8 3 En tidigare praktiserad metod för bestämning av vevaxelns vinkel- läge mellan referenspulser är att anordna ett s.k. tandhjul, vilket även runtdrivs av vevaxeln eller fördelaraxeln, för alstring av ytterligare referenspulser med avsevärt högre frekvens, svarande mot exempelvis vinkelvrídningar om vardera 0,50. Ett sådant tandhjulsystem beskrivs i den amerikanska patentskriften 3 923 022. Den allmänna principen för ett sådant tandhjul beskrivs nedan i anslutning till den teknikens tidigare ståndpunkt beskrivande fig 1.

Upplösningsförmâgan hos den 1ägesbestämningsanordning, som nyttjar ett tandhjul, är proportionell mot vinkelavståndet mellan de indivi- duella tändarna, exempelvis 0,50. Noggrannheten vid tandhjulsprincipen påverkas vanligen ej i någon större grad av motorns acceleration eller retardation. Emellertid innebär användandet av ytterligare en kännare och flera genereringsanordningar avsevärda kostnadsökningar för det totala tändningstidsinställningssystemet. Således är andra metoder för bestämning av vinkelläget utan införande av de med tand- hjulsprincipen förenade kostnaderna att föredra, speciellt om nog~ grannhet, i synnerhet under accelerationen, när maskinfunktíonen är kritisk, kan göras jämförbar med sofistikeringen i de elektroniska tändningssystemen. Sådana alternativa metoder faller i allmänhet inom den kategori av anordningar, som kallas lägesextrapolatorer, vilka i själva verket förutsäger vevaxelns vinkelläge genom extrapolering av informationer, som är beroende av periodicíteten hos den med jäm- förelsevis låg frekvens arbetande avkänningsanordningen.

En sådan tidigare känd extrapoleringsanordning, vilken nedan diskuteras i anslutning till det tidigare kända arrangemanget enligt fig 2, använder sig av extrapolering, som är baserad på en linjärt -räknande anordning, som återställs genom en referenspuls, Ehuru man genom sådana anordningar undviker de avsevärda kostnadsökningar, som sammanhänger med tandhjulsprincipen, lider de av andra nackdelar vilka - såsom senare beskrivs - väsentligen elimineras genom uppfin- ningen. En med de tidigare kända lägesextrapoleringsanordningarna sammanhängande olägenhet är deras inneboende onoggrannhet i en accelererande eller retarderande motor, och andra olägenheter är för- knippade med deras speciella krav pä maskinkomponenterna för ett relativt stort område av motorhastigheter.

Uppfinningen ger en lägesextrapolerande anordning för ett elektroniskt tändningse och gnisttidsinställningssystéñ; som undviker de ínherenta kostnaderna för de tidigare kända tandhjulsanordningar- na men ger avsevärda förbättringar gentemot de tidigare kända läges- H0 7800410-8 extrapoleringsanordningarna.

Exempelvis erfordras med hög hastighet arbetande-adderarê fö? âstadkommande av de inom den tidigare kända tekniken använda frekvens- multiplikationsmetoderna. Emellertid blir det för uppnående av den snabba funktion, som är utmärkande för sådana tidigare kända anord- ningar, vanligen nödvändigt att använda grindar med större ytarea, eftersom sådana grindar medger uppnäendet av högre hastigheter genom uppvisande av lågresistiva banor för strömmen. Självfallet innebär större grindar större och dyrbarare mikroblock ("chip") även i metall- oxidhalvledarintegration i stor skala, kallad MOS/LSI. Kravet på snabba anordningar dikterar ofta användandet av parallellogikflöde med åtföljande ökning i antalet erforderliga element för hantering av parallellsignaler. Denna ökning i antalet element bidrar även till en ökning av mikroblocksstorlek och -kostnad. Vidare förutsätter de linjära räknemetoderna vid tidigare kända anordningar ett relativt stort antal bitar för fyllande av upplösningskraven över ett stort område av motorhastigheter. 7 Ovannämnda olägenheter vid den tidigare kända tekniken elimineras genom att förfarandet enligt uppfinningen erhållit de i patentkravet l angivna kännetecknen.

Med hjälp av en unik olinjär nedräkningsprocedur uppfylls upplös- ningskraven för ett stort område av motorhastigheter med färre in- formationsbitar, vilket således minskar kravet på kretsarbetshastig- heten och antalet komponenter samt kostnadsökningar, vilka samman- hänger med tidigare kända lägesextrapoleringsanordningar. Den bristan- de noggrannheten hos tidigare kända lägesextrapoleringsanordningar vid motorer, som utför accelerering eller retardering, reduceras i .hög grad genom uppfinningen. Denna förbättring är resultatet av en mfik lägesräkningsberäkningsprocedur, där, för motorhastigheter överstigan- de en nominell hastighet,data, som representerar mer än blott den allra senaste hastigheten, tas med i räkningen. I i Sammanfattningsvis avser uppfinningen ett förfarande och en an- ordning för att förhandsbestämma tidpunkten för uppträdandet av ett önskat vinkelläge hos en roterande kropp, såsom vevaxeln i en för- bränningsmotor, genom användande av en anordning för alstring av en olinjärt varierande räknesignal. Räkningen inställs på ett känt be- _gynnelsevärde, när den roterande kroppen befinner sig i ett känt vinkelläge. Beräkningsanordningar används även för beräkning av värdet på den räkning, som svarar mot den-tídpunkt, när den roterande kroppen kommer att befinna sig i det önskade vinkelläget, genom extrapolering på basis av föregående rotationspørioder med känd varaktighet. Uppfin- A. .v-nmv n .~_-,.._;.,_,_,,,_,_.,,, 50 H0 7800410-8 ningen avser även en anordning för minskning av det fel, som samman- hänger med extrapoleringen av det önskade vinkelläget hos en roterande kropp, som är under acceleration eller retardatíon, genom basering av extrapoleringen på en känd rotationsperiod, som uppträtt tidigare än den senaste före extrapoleringsprooeduren.

Uppfinningen beskrivs närmare nedan under hänvisning till bifogade ritningar. Där visar fig_l ett allmänt blockschema för en tidigare känd, enligt tandhjulsprincipen arbetande anordning, fig_§ ett allmänt blockschema för en tidigare känd lägesextrapoleringsanordning, fig_2 ett mera detaljerat blockschema över uppfinningen, fig_fi ett tids- diagram, som anger flera av de tídsförhållanden mellan signaler, som används vid uppfinningen, fig_§ ett logikschema för en exponentiell nedräknare och ett en föregående period kvarhållande register enligt uppfinningen, fig¿§ en representation av en digital operation, som utförs i den exponentiella nedräknaren enligt uppfinningen, §ig_1 ett funktionellt blockschema för en del av den vid uppfinningen an- vända beräkningsanordningen, fig_§ ett diagram, som används för be- skrivning av anordningen för erhållande av ökad noggrannhet under motoracceleration och -retardation, fig¿2 ett allmänt blockschema för en mikrodator, som kan användas i samband med uppfinningen och fig 10 ett flödesdiagram och yttabellsrepresentation av de beräkningar, som utförs av mikrodatorn i fig 9.

I fig 1 visas i blockschemaform en s.k. tandhjulsanordning för bestämning av läget hos vevaxeln i en förbränningsmotor. Såsom anges i fig l används vid detta system två vevaxelhjul. Det första vev- axelhjulet 10 har ett flertal signalinföringsorgan ll (tänder) för alstring av var sin elektrisk signal, när de vrids förbi en kännare 12. Utgångspulserna från kännaren 12 matas till en multipelpuls- generator lä, som alstrar motsvarande pulser. Var och en av de av generatorn lü alstrade pulserna har en amplitud och bredd, som är mera passande för användning i de återstående delarna av kretsen. De av multipelgeneratorn lb alstrade pulserna matas till och räknas av en räknare 22. D Ett andra vevaxelmonterat hjul 16 har ett signalinduceringsorgan 17, som är monterat på ett känt ställe av hjulet. Varje gång signal- induceringsorganet l7, i det följande för korthets skull kallat "signalinducerare" passerar kännaren 18, inducerar den_en signal, som matas till en enkelpulsgenerator 20. Denna alstrar en motsvarande puls med elektriska parametrar som är mer lämpade för användning i de återstående delarna av kretsen. En användning av utsignalen från > H0 . 7800410-8 enkelpulsgeneratorn 20 är återställningen av räknaren 22, medan en annan användning år avgivande av en insignal, som är representativ för motorns rotationshastighet gentemot en kalkylator 2H för önskat gnistläge. Emellertid kan varvtalsdata även uttas från multipelpuls- generatorn lfl. Såsom visas i fig l matas ytterligare signaler, som representerar olika andra motorparametrar, vanligen till kalkylatorn 2Ä, vilken inkorporerar såväl motorvarvtalet som andra motorparametrar vid beräkningen av det önskade gnistläget.

I det typiska fallet kommer, när vevaxeln roterar och signal- induceraren 17 passerar förbi kännaren 18, utsignalen från enkelpuls- generatorn 20 att återställa räknaren 22 till noll eller någon annan känd begynnelseräkneställning_ Samtidigt som multipeltandhjulet 10 roterar, alstrar multipelpulsgeneratorn lä ett fortlöpande tåg av pulser, vilkas frekvens är beroende av motorvarvtalet. Så snart räknaren 22 återställts av pulsgeneratorn 20, börjar räknaren 22 att räkna med en hastighet, som är proportionell mot antalet av multipel- pulsgeneratorn lä alstrade pulser och därmed proportionell mot motor- varvtalet. Räknaren 22 alstrar en utsignal, som representerar den kontinuerligt varierande räkneställningen. Denna räknarutsignal matas I till en komparator 26, som även mottar en önskad-räkneställnings-sig- nal från kalkylatorn 2H. Denna signal representerar den räkneställ- ning, som svarar mot det vinkelläge hos vevaxeln, vid vilket man önskar uppkomst av en gnista i ett av de till motorn hörande tänd- stiften. När följaktligen önskad-räkneställnings-signalen och räknar- signalen, vilka båda jämförs i komparatorn 26, blir lika stor, avger komparatorn 26 en utsignal, kallad GNISTA, som används för utlösning av en gnista i det valda tändstiftet.

Det inses således att de tidigare kända metoderna för bestämning- av vinkelläget hos vevaxeln i en förbränningsmotor lätt kan åstad- kommas'medelst den i fíg l visade tandhjulsanordningen, varigenom en gnista alstras vid ett vinkelläge med en noggrannhet, som blott är beroende av kalkylatorn 24 samt avståndet mellan hjulets 10 tänder ll. . - _ Såsom tidigare påpekats är den i fig 1 illustrerade kända principen avskräckande dyrbar i bílindustrisammanhang till följd av nödvändigheten att tillfoga ett extra vevaxelhjul eller liknande an- ordning med ett stort antal avkännings-"tänder" för alstring av relativt högfrekventa pulser, som används för fastställande av vev- axelns vinkelläge.

Såsom tidigare påpekats kan lägesextrapoleringsanordningar för- H0 7 7800410-8 handsbestämma eller förutsäga vevaxelns vinkelläge på basis av blott en enda av vevaxelhjulet 16 alstrad puls. Följaktligen undviks genom sådana anordningar de höga kostnader, som sammanhänger med det andra vevaxelhjulet, som har en mångfald tänder. En sådan lägesextra- poleringsmetod enligt tidigare känd teknik åskådliggörs i blockschema- form i fig 2, där ett vevaxelhjul 30 har ett referenssignalalstrande organ 32, en kännare 3U och en enkelpulsgenerator 36. I kombination tjänar dessa element de ändamål, som tidigare angivits för de mot~ svarande elementen i fig l. Emellertid undviks mångfalden tänder på vevaxelhjulet 10 enligt principen i fig l vid den i fig 2 visade lägesextrapoleringsmetoden med hjälp av en klockkälla M0 och en räkne- frekvensmultiplikator 38, som multiplicerar pulsrepetitionsfrekvensen hos enkelpulsgeneratorn 36 med en viss konstant, som är beroende av klockkällans H0 frekvens. Om således exempelvis räknefrekvensmulti- plikatorn multiplieerar enkelpulsgeneratorns 36 pulsrepetitions- frekvens med en faktor lika med 100, kommer utsignalen från räkne- frekvensmultíplikatorn 38 att av räknaren H1 räknas som approximativt 100 pulser för varje varv hos vevaxelhjulet 30 i stället för den enda puls, som alstras av enkelpulsgeneratorn 36.

Såsom visas i fig 2 matas utsignalen från enkelpulsgeneratorn 36 till kalkylatorn H2 för önskat gnistläge, vilken även mottar andra signaler, som representerar ytterligare motorparametrar. Önskat~gnist- läges-kalkylatorn H2 använder insignalinformationen för alstring av en signal, som svarar mot räkneställningen för det önskade gnistläget.

Den önskade räknesignalen och utsignalen från räknaren H1 matas till komparatorn HH, som avger en utsignal GNISTA, när de båda insígnalerna är lika stora. a _ 3 För konstant motorhastighet kan noggrannheten hos lägesextra~ poleringsanordningen i fig 2 vara lika stor eller till och med större än noggrannheten hos tandhjularrangemanget enligt fig l. Eftersom emellertid utsignalen från räknefrekvensmultiplikatorn 38 i fig 2 är baserad på en uppskattning av perioderna mellan de av enkelpuls- generatorn 36 alstrade referenspulserna (vanligen baserad på den senaste fullständiga rotationsperioden hos vevaxelhjulet 30), blir onoggrannheten avsevärd under motorns acceleration och retardation. Ä andra sidan förblir tandhjularrangemanget enligt fig l till följd av sin_natur lika noggrann under acceleration och retardation som det är under konstant motorhastíghet, eftersom utsignalen från den vid tandhjularrangemanget använda räknaren ej är beroende av någon typ av uppskattning, baserad på en föregående rotationsperiod. , 30 40 7800410-8 '8 i De inherenta problemen med bristande noggrannhet hos de tidigare É kända extrapoleringssystemen blir än mer uppenbara vid studium av den amerikanska patentskriften 3 767 902, som avser en sådan tidigare känd lägesextrapoleringsanordning. Uppfinningen hänför sig likaså till en lägesextrapoleringsanordning, vilken därför även eliminerar behovet av ett andra vevaxelhjul med ett stort antal signalorgan. : Till skillnad från den i fig 2 visade kända extrapoleringsanordningen ' använder emellertid lägesextrapolatorn enligt uppfinningen ett arrange- mang för åstadkommande av en förutsägelse av vevaxelvinkeln, delvis É baseradlpå en extrapolering av en tidigare referenspulsperiod. Genom detta arrangemang reduceras i hög grad de fel, som normalt samman- hänger med lägesextrapolering vid en motor, som är under acceleration eller retardation. Vidare används vid uppfinningen en unik olinjär nedräkningsanordning i stället för en linjär räknefrekvensmultiplikator eller någon annan sådan linjärt räknande anordning, varigenom man er- håller ytterligare fördelar framför den tidigare-kända tekniken genom en avsevärd minskning i kraven på utrustningen för lägesextrapolering över ett stort omrâde av motorhastigheter.

Det bör observeras att i uppfinningen även ingår förmågan till ' variering av "stig"-tiden för det tändningssystem, vid vilket uppfin- ningen utnyttjas. Termen stigtid hänför sig vanligen till tändninge- system, som använder en tändspole och avser den tid, under vilken primärströmmen i tändspolen tillåts öka efter en föregående tändning av ett tändstift. Vid tändningssystem, som använder konventionella spetsar, kan stigtiden stå i relatidn till den del av rotations- perioden, under vilken spetsarna förblir slutna.

Om nu fig 3 betraktas framgår av denna att man vid uppfinningen har en motorlägeskännare 50, som alstrar referenspulser. Denna motor- lägeskännare kan vara ekvivalent med det tidigare kända arrangemanget med vevaxelhjul och kännarpulsgenerator. En relativt lågfrekvent kännarsignal alstras vid vevaxelns rotation, och denna signal formas till bildande av en referenspuls.

Signalvâgformerna A,'B och C i fig Ä illustrerar den allmänna be- skaffenheten av de signaler, som används vid motorlägeskännaren 50 i fig 3. Vågformen A belyser det allmänna beteendet hos en kännar- signal, som kan alstras i beroende av vevaxelns eller fördelaraxelns rotation och en inducerad_elektromagnetisk kraft, som härrör från relativrörelsen mellan axeln och kännarcn.

I det typiska fallet har kännarsignalen A ett pulsliknande ut- seende och har relativt lång stigtid, lång falltid, överskjutning samt andra ogynnsamma egenskaper för signaler, som vanligen förekommer Ä0 9 78ÛÜ4ï0-8 i digitala kretsar. Följaktligen används vid motorlägeskännaren 50 kretsar för formníng av kännarsignalen till bildande av den av våg- formen B representerade, formade signalen. Den fallande kanten på den formade signalen B detekteras för alstring av den av vågformen C i fig H representerade referenspulsen. Såsom framgår av fig 3 matas referenspulsen, dvs vågformen C i fig Ä, som alstras av maskinläges- kännaren 50, till en exponentiell nedräknare 52. Såsom visas i fig H bringar varje referenspuls med vågformen C exponentialräknevågformen D, som alstras av exponentialnedräknaren 52, att återställas till ett begynnelsevärde. Därefter minskar räknesignalen åter i överensstäm- melse med en väsentligen exponentiell funktion, tills den återigen återställs av en efterföljande referenspuls vid slutet av perioden T, dvs perioden mellan referenspulserna. För den kommande diskussionen är momentanvärdet av den av exponentialnedräknaren 52 alstrade exponentialfunktionen markerad med symbolen X(t). Ä andra sidan är slutvärdet av den av exponentialräknevågformen åstadkomna räkningen eller räkneställningen, dvs slutvärdet av exponentialnedräknarens 52 utsígnal, markerad med symbolen X(T). Räkningens slutvärde svarar mot den lägsta räkneställning, som uppnås av exponentialräknaren före det att denna återställs genom nästa referenspuls vid slutet av perioden T.

Såsom visas i fig 3 matas sluträkningen X(T) till ett register 54 för kvarhållande av den föregående perioden. Registret 53 kvar- håller sluträkningen X(T) för den senast avslutade perioden T, medan nedräknaren 52 ”r i färd med alstring av en ny räknarsignal under den ofullständiga strömperioden T. Följaktligen kommer innehållet i det den tidigare perioden kvarhållande registret 5H att svara mot en period före exponentialnedräknarens 52 pågående period.

Såsom visas i fig 3 matas utsignalen X(t) från exponentialned- räknaren 52 till stigräknekomparatorn 56 och gnisträknekomparatorn 59. Följaktligen mottar komparatorerna 56 och 58 en insignal, som representerar den avtagande strömräkningen hos nedräknaren 52.

Vardera komparatorn mottar även en fast räknesignal, som representerar den kalkylerade önskade räkneställningen, vilken svarar mot det extrapolerade vevaxelvinkelläge, vid vilket den korrekta tändningen bör ske. Dessa önskade räkningar X(tSTIG) och X(tGNISTA), som alstras av stigräkneadderaren §0_resp gnísträkneadderaren 62,_3mtas respek- tive till stigräknekomparatorn 56 och gnisträknekomparatorn 58.

Utsignalen från tidigare-period-hållregistret 5H, dvs den tidigare periodräkningen X(T),matas till stigräkneadderaren 60 och till gnist- räkneadderaren 62. Den tidigare periodräkningen X(T) matas även till 55 Ä0 7800410-8 en beräknande anordning SU, där den används som en parameter vid be- räkningen av de önskade gnist~ och stigtiderna samt.deras motsvarande räkneställníngar. Även andra motorparametrar matas till den beräknande anordningen 6ü för att där användas för kalkylering av de önskade vevaxelvinkellägena.

Beräkningsanordningen 64 alstrar två utsignaler, vilka i samband med uppfinningen används för bildande av de önskade räkningarna X(tSTIG och X(tGNISTA). De av beräknaren alstrade signalerna ZÄXSTIG och ¿&XGNISTA matas-till ett register 66 för kvarhållande av stig- ningen A>X resp till ett register 68 för kvarhållning av en gnista ÅSX. Dessa AXX-signaler matas till respektive adderare 60 och 62, till vilka en andra insignal är den tidigare periodräkningen X(T).

Komparatorerna 56 och 58 avger sina respektive utsignaler STIG och GNISTA blott när en likhet uppträder mellan de båda insignalerna, som matas till respektive komparatorer. De båda signalerna STIG och GNISTA matas till inställnings- resp återställningsklämmorna J och K på JK-vippan 70. Utsignalen från vippan 70, som föreligger vid ut- gångsklämman Q, matas därefter till högspänningständningssystemet 72.

Vågformen E i fig U åskådliggör den vipputsignal, som svarar mot de båda önskade räknesignalerna X(tSTIG) och X(tGNISTA) för vågformen D i fig Ä. Vågformen F i fig 4 anger den primärströmvågform, som svarar mot utsignalen från vippan 70. Ström i primärlindningen i hög- spänningständningssystemets 72 spole börjar öka vid den punkt i perioden T, där den exponentiella räknesignalen, som induceras av exponentialnedräknaren 52 blir lika stor som den önskade stigräkning- en X(tSTIG). Ström fortsätter att flyta tills magnetfältet bryter samman, och en gnista induceras i det ifrågavarande tändstiftet vid I en tidpunkt inom perioden T, när exponentialräknesignalen är lika stor som den önskade gnisträkningen X(tGNISTA).

Exponentialnedräknaren 52 återställs till sitt begynnelsevärde för var gång en referenspuls alstras. Mellan referenspulserna kan ut- signalen från nedräknaren 52 representeras genom ekvationen: x(t) = Ke't/T (1) där t är tiden efter den sista referenspulsen och K är en konstant, vilken bestäms av parametrarna i den för alstring av exponential- funktionen använda kretsen, och T är en konstant, som representerar ett antal tidsenheter: ' '“°'" Såsom tidigare angivits kommer det den föregående perioden kvar- hållande registret SH vid uppträdandet av varje referenspuls att laddas med sluträkningen i exponentialnedräknaren 52, före det att 111 7800410-8 det återställts genom den efterföljande referenspulsen. Därför kommer hâllregístret 5% att innehålla en räkneställning I xUr) E këT/T (2) där T är perioden mellan de båda referenspulserna.

Beräkningsanordníngen öü beräknar en önskad vevaxelvinkel 6, som är baserad på motorvarvtalet och andra motorparametrar. X(T) och 6 används därefter för beräkning av en räkneställning X(td) i exponen- tialnedräknaren 52, som förutsäges svara mot tidpunkten för den önskade vevaxelvinkeln. Denna önskade räkneställning X(td) kan beräk- nas enligt följande: nu) = Kët/T (3) vmfm-t= -Tlr1Ä%Q Den önskade tidpunkten för vevaxelns vinkelläge är: 9 td = ÉÉ- T där Sd är den beräknade önskade vinkeln P efter referensläget; 6 är vinkeln mellan referenspulserna, (i det typiska fallet 900); och T är perioden mellan referens- pulserna varför T = - T'1n XÉT) (H) 9 ' . 9 _ _ _ d k(T) och saledes. td - ë;'Tln K (5) ed Km xm ef: (e) och X(t = Ke -- ln -- ~ K -- -- d Gp K K Gp Av nedanstående i anslutning till fig 7 inses att beräkningsanord- ningen 6M även beräknar ett skillnadsräknevärde¿LX, som definieras enligt följande: W AX = xwd) - XW) (7) Ett differensräknevärde LxXGNISTA, som är baserat på en önskad räkneställning X(tGNISTA) för gnistsignalalstring, bildas. Ett annat differensräknevärde¿§XSTIG, som är baserat på en önskad räkneställ- ning X(tSTIG) för alstring av stigtidsignaler, bildas även.

Under hänvisning till fia 5 och 6 skall nu verkningssättet för exponentialnedräknaren 52 och ett hâllregister 5H närmare beskrivas.

Såsom visas i fig É mottar exponentialnedräknaren šë referens- pulser från formningskretsen 51 och kantdetektorn 53, vilka ingår i motorlägeskännaren 50 i fíg 3. Referenspulserna matas till respektive ,25 87800410-8 12 med två ingångar försedda ELLER-grindar 86 och 88 inuti exponential- nedräknaren 52. Den andra insignalen till varje sådan ELLER-grind är utsignalen från en adderare 76 resp 68. Adderaren 76 utför funktio- nen att subtrahera en kvantitet Y från en kvantitet R. Adderaren 78 utför en likartad funktion, nämligen att subtrahera en kvantitet LÄNA från en kvantitet Y, där LÅNA är utsignalen från en lånevippa 80. Utsignalerna från ELLER-grindarna 86 och 88 matas till skift- registren 82 resp BU, vilka avger utsignaler, betecknade R resp Y.

De av exponentialnedräknaren 52 utförda operationerna för alst- ríng av en utsignal, som uppträder i överensstämmelse med en exponen- tiellt avtagande funktion, skall nu beskrivas.

Som bekant kan en exponentiellt avtagande funktion, som allmänt definieras genom följande uttryck x(t) = Kle ”t” med avseende på variabeln t en derivata, som definieras av ekva- tionen ax _" i -N- dt 1* ' z -i/r' x(t) När följaktligen t representerar tiden för små ökningar Alt av gången tid, minskar det ursprungliga värdet på funktionen X(tl) vid tidpunkten tl till ett nytt värde x kan för små ökningar Zkt den tidigare definierade, exponentiellt av- tagande funktionen nära approximeras genom upprepad subtrahering av en konstant multipel av det tidigare värdet på X(t). Utföringsformen _av exponentialnedräknaren 52 i fig 3 nyttjar en dífferentialsubtrak- tionsoperation för att nära approximera en exponentiellt avtagande -funktion genom digitala medel.

Fig 6 visar de differentiella subtraktionsoperationer, som sker inuti exponentialnedräknaren 52, för att nära approximera en avtagande exponentiell funktion, där kvantiterna R och Y representerar de mest signifikanta bitarna MSB:a resp de minst signifikanta bitarna LSB:a i en digital representation av minuenden i subtraktionsproceduren.

Analogt erhålls division med 7'tidsenheter för bildande av den differentiella subtrahend, som skall subtraheras från minuenden, genom förskjutning av MSB:a och LSB:a, representerade-av Y och R, åt höger med det antal bitar, som svarar mot MSB:a, dvs antalet i operanden Y ingående bitar. Under subtraktionsproceduren kommer då minuenden Y och R samt subtrahenden, svarande mot åt höger förskjutna H0 U 7 ß 0 Û 4 1 0 - 8 Y och R, att alstra återstoden, som representeras av MSB:a och LSB:a under summeringslinjen i fig 6, som R - Y (LSB:a) och Y-LÅNA (MSB:a).

R~delen av återstoden till höger om LSB:a, R - Y, kan försummas på grund av dess triviala inverkan på subtraktionsproceduren.

Såsom visas i fig 5 innehåller skiftregistret 82 LSB:a R av minuenden i fig 5, och skiftregistret 8H innehåller MSB:a Y av minuenden i fig 6. Det är nu uppenbart att adderarna 76 och 78 i fig utför den subtaktionsprocedur, som alstrar den exponentiellt av- tagande funktionen i det att adderaren 76 alstrar LSB:a, T - Y, av återstoden, och adderaren 78 alstrar MSB:a, Y - LÃNA, av återstoden.

Vid den här visade utföringsformen av uppfinningen används i exponentialnedräknaren 52 och tidigare-period-hållregistret Sü i serie liggande logiska element. Följaktligen är skiftregistren serie- anordningar, där innehållet är progressivt skiftade registerelement- -till-registerelem:nt vid uppträdandet av varje puls av en klocksig- nal, KLOCK, alstrad av en (ej visad) klockgenerator. Vid den före- dragna utföringsfcrmen har klocksignalgeneratorn en frekvens av 277 kHz, varför bicskiftperioden blir 3,6 Ps. Vid en sådan utförings- form av uppfinningen använder skiftregistren 822, 84 och 90 vartdera bitelement. Följaktligen svarar ett 10 bitsskift, såsom de som upp- träder när MSA:a Y subtraheras från LSB:a R, mot division med konstan- ten 7'= l,02H tidsenheter. Vid en föredragen utföringsform av uppfin- ningen är varje sådan tidsenhet 36 ps. Emellertid beskrivs för enkel- hets skull vid redogörelsen för det sätt, på vilket exponentialned- räknaren 52 och tidigare-period-hållregistret 5H arbetar, det logiska flödet med blott fyra bitpositioner visade i varje serieord. 7 Såsom visas i fig 5 kan utsignalen från adderaren 76 exempelvis i ~ innefatta de fyra bitar, som representeras av VJWWW. Analogt kan ut- signalen från adderaren 78 representeras av de fyra bitarna VVVV.

Vid utgången på kantdetektorn 53 alstrade referenspulser är tillräck- ligt långa för att uppträda som ett helt ord av antingen idel NOLLOR (0000) eller samtliga ETTOR, (llll) under matningen av bitarna WWWW och bitarna VVVV till deras respektive ELLER-grindar 86 och 88. Följ- aktligen kommer de motsvarande utsignalerna från ELLER-grindarna 86 och 88 att antingen bli samma fyra bitar, som matats till adderarnas 76 och 78 utgångsklämmor, eller idel ETTOR, alltefter huruvida referenspulslogiknivåerna är NOLLOR eller ETTOR, såsom visas i fig 5.

När därför en referenspuls uppträder; och idel ETTOR'matas till ELLER-grindarnas 86 och 88 referenspulsingångsklämma, kommer skift- registren 82 och 8H att vartdera fyllas med idel ETTOR, som represen- terar begynnelsevärdet K på den av exponentialnedräknaren 52 alstrade ,30 H0 7800410-8 signalen. Därefter fortsätter mellan referenspulserna, när den till ELLER-grindarna 86 och 88 matade referenspulsinsignalen är idel NOLLOR, skiftregistren 82 och SH att motta utsignalerna från adderarna 76 resp 78. Såsom visas i fig 5 matas utsignalerna från skiftregistren, nämligen LSB:a R och MSB:a Y av minuenden i differentialsubtraktíons- operationen,tillbaka som insignalen till plus (+) klämmorna på mot- svarande adderare 76 och 78. Dessutom matas även MSB:a Y även till adderarens 76 minusklämma (-) för subtraktionsoperationen R - Y, såsom anges i fig 5. En "låna"-utsignal.från adderaren 76 matas till lånevippan 80. När den av adderaren utförda subtraktionen E - Y 2 resulterar i en lâneutsignal, matas denna till adderarens 78 minus- klämma (-). På detta sätt kan subtraktionsoperationen med LSB:a R - Y av återstoden införas i MSB:a, Y - lån av återstoden, när det är korrekt att så göra.

Följaktligen inses att exponentialnedräknaren 52 är en serie- arbetande logisk återkopplings/adderingskrets, som utför en diskret differentialsubtraktionsprocedur, som ger en utsignal, som nära följer funktionen nu) = Ke "Uf Det erinras nu om att uppgiften hos tidigare-period-hållregistret SH är att reagera för referenspulsen genom lagring av nu-värdet i exponentialnedräknaren 52 vid denna tidpunkt och att kvarhålla detta värde tills nästföljande referenspuls uppträder.

Tidigare-period-hållregistret SH nyttjar även såväl ett skift- register 90 som NOCH-grindar 92, 9Ä och 96 samt en inverterare 98.

Såsom visas i fig 5 matas referenspulser till NOCH-grinden 92 och även till inverteraren 98. Dennas utsignaler matas till den ena ingångsklämman på en med två ingångar försedd NOCH-grind 96. Den 6 till en ingångsklämma på NOCH-grinden 92 matade andra signalen är __ utsignalen från skiftregistret SU i exponentialnedräknaren 52, och den andra insignalen till den med två ingångar försedda NOCH-grinden 96 är utsignalen från skiftregistret 90 i tidigare~períod-håll- registret SH. Utsignalerna från NOCH-grindarna 92 och 96 matas till respektive ingångsklämmor på den med tvâ ingångar försedda NOCH- -grinden 9H, vars utgångsklämma är ansluten till ingångsklämman på skiftregistret 90.

Verkningssättet hos tidigare-period-hållregistret SU kan bäst förståsmgenom hänvisning till fyrbítsrepresentationerna av de sig- naler, som matas till skiftregistret 90 och de olika logiska elementen i hâllregistret. Såsom tidigare angivits antas för den följande diskussionens skull att utsignalen från exponentialnedräknarens 52 H0 ' 7809410-8 skiftregister 8U innefattar fyra bitar ZZZZ, och att utsignalen från skiftregistret 90 innefattar de fyra bitarna XXXX.

Såsom visas av de logiska markeringarna i fíg 5 huæhâüer utfignalma från NOCH-grinden 92, när referenspulsen matas till inverteraren 98 och NOCH-grinden 92 - dvs när databitarna i dessa respektive anord- ningar svarar mot ett ord med ídel ETTOR - de fyra bitar, som är komplementärvärden till de fyra ingângsbitarna, nämligen 2222.

Analogt innefattar utsignalen från NOCH~grinden 96 idel ETTOR. Följ- aktligen innefattar utsignalen från NOCH-grinden 9ü komplementet till de till NOCH-grindens 92 utgângsklämma matade bitarna, varför de fyra bitarna ZZZZ är tillgängliga vid skiftregistrets 90 ingångskläm- ma för att inklockas i skiftregistret genom klocksignalen KLOCK. Följ- aktligen kommer vid tidpunkten för uppträdandet av referenspulsen ut- signalen från exponentialnedräknarens 52 skiftregister 84 att matas till skiftregistret 90 i tidigare-period-hållregistret Bh.

Mellan referenspulserna, när det effektiva bitinnehållet vid in- verterarens 98 ingångsklämma och NOCH-grindens 90 ingångsklämma inne- fattar idel NOLLOR, innefattar utsignalen från NOCH-grinden 92 idel ETTOR, och utsignalen från NOCH-grinden 96 innefattar komplementen ífiïi till ingångsbitarna XXXX. Följaktligen blir utsignalen från NOCH-grinden 9H komplementet XXXX till utsignalen från NOCH-grinden 96. Därför blir mellan referenspulserna insignalen till skiftregistret 90 enbart en återkopplingsutsignal från detta skiftregister. Således omcirkulerar skiftregistret 90 i tidigare-period-hållregistret 5H sitt innehåll mellan referenspulserna, varigenom det bibehåller det tidigare lagrade värde, som svarar mot sluträkneställningen hos ned- räknaren 52 vid uppträdandet av den föregående referenspulsen.

Fig 7 är ett funktionellt blockschema för den del av beräknings- anordningen öü, som avger de båda utsignalerna ¿>XGNISTA och 1š.XSTIG, som tidigare diskuterats i anslutning till fig 3. Såsom framgår av fig 7 mottar beräkningsanordningen 6H ett flertal motor- parametersignaler, som innehåller signaler, vilka representerar motor- hastigheten, motorns munstyckstryck samt motortemperatur. Dessa parametrar används vid beräkningen av de önskade vevaxelvinklarna, betecknade GGNISTA och GSTIG, vid vilka de motsvarande gnist- och' stigtiderna skall kalkyleras. De av kalkylatorn 6ü utförda kalkyle- ringsprocedurerna representeras i funktionsdiagramform_i fig 7~ Följ- aktligen innehåller kalkylatorn 6U BGNISTA-kalkylatorn 100, som representerar funktionen av kalkylering av det önskade vevaxelvinkel- läget för alstring av en gnista i det valda tändstiftet med utgång H0 78004í0-8 _ 16 från de ovan uppräknade maskinparametersignalerna. Analogt ingår en GSTIG-kalkylator l02, som utför en liknande beräkning för det mot- svarande vevaxelvinkelläget för stigtiden.

Varje kalkylator avger en signal, som representerar vinkelläget, varefter utsignalerna från kalkylatorerna 100 och 102 omvandlas till signaler, som representerar motsvarande exponentiella räkningar, som används för alstring av de till komparatorerna 56 och 58 i fig 5 matade signalerna. Kalkylatorernas 100 och 102 utsignaler matas till räknekalkylatorerna 10% resp 106, vilka avger räkningssignaler, som svarar mot de extrapolerade räkneställningar i exponentialnedräknaren 52, för vilka motorvevaxeln extrapoleras att befinna sig i det önskade 7 vinkelläget för gnistbildning resp stigtid. Eftersom den motsvarande räknekalkyleringen är baserad på en tidigare period T, mottar kal- kylatorerna l0H och 106 en utsignal från tidigare-period-hållregist- ret 5H, som används för temporär lagring av en räkneställning X(T) för en tidigare, slutlig period. Denna signal, som även matas till subtraheraren 110, används för beräkning av ¿ÄXGNISTA och är matad till subtraheraren 112 där den används för beräkning av ÄAXSTIG.

De av beräkningsanordningen öü alstnmæ utsignalerna AÄXGNISTA ¿lXSTïG matas, såsom visas i fig 3, till respektive hållregíster 66 och 68, och representerar skillnaden mellan de kalkylerade räkne- ställningar, som svarar mot de förutsagda vevaxelvinkellägena, och sluträkneställningen X(T) för den tidigare perioden T mellan referens- pulser, som alstras av motorlägeskännaren 50 i fig 3. Av de i anslut- ning till fig 3 och 7 lämnade beskrivningarna framgår att uppfin- ningen subtraherar den tidigare slutperiodräkneställningen X(T) från den kalkylerade lägesräkneställningen i kalkylatorn 6H och därefter adderar tillbaka denna sluträkneställning i adderaren 60 och 62 efter en av registren 66 och 68 införd fördröjning, såsom visas i fig 3.

Det bör observeras att denna subtrahering av en tidigare slutperiod- räkneställning X(T) från den kalkylerade lägesräkneställningen i kalkylatorn 6U samt den efterföljande adderingen av sluträkneställ- ningen i adderarna 60 och 62 efter en av registren 66 och 68 införd fördröjning ger en betydande reducering i accelerations- och retarda- tionsfelet, vilket ej är möjligt vid tidigare kända lägesextra- poleringsanordningar. _ Förklaringen av den av subtraheringen och därpå följande addering- en resdlterande felminskningen kan erhållas i anslutning till fig H, som representerar en av exponentialnedräknaren 52 alstrad signalvåg- form över tre perioder, under vilka motorn är under acceleration.

Såsom visas i fig 8 förblir det allmänna beteendet hos exponentialned- 55 H0 7800410-8 17 räknarens 52 utsignal detsamma, nämligen approximering av funktionen X(t) = Ke -t/T. Den enda skillnaden mellan de vågformer,som alstras under progressiva rotationsperioder, är tiden för uppträdandet av referenspulsen och därmed tiden för uppträdandet av återställningen av exponentialnedräknaren 52 till det ursprungliga startvärdet K.

Såsom visas i fig 8 är perioden för längst förflutna tiden mellan referenspulserna, eller med andra ord, den lägsta hastigheten av motorrotationen betecknad T". De båda nästföljande perioderna under accelerationen är betecknade T resp T'. Såsom även visas i fig 8 kommer, eftersom utsignalen från exponentialnedräknaren 52 har mindre tid på sig att försvagas under ökande hastigheter hos en accelerande motor, sluträkneställningen för varje sådan period, betecknade respektive X(T"), X(T) och X(T'), att bli progressívt större under accelerationen.

För klargöranêe av beskrivningen antas att motorvevaxeln just roterar i den period eller cykel i fig 8, som svarar mot T'. Därför kommer tidigare-period-hållregistret SD att kvarhålla en sluträkne- ställning, som svarar mot den tidigare perioden T, nämligen slut- räkneställningen X(T). Emellertid kommer hållregistren 66 och 68 att vid denna tidpunkt vartdera alstra en signal, som är kalkylerad på basis av sluträkningen X(T"), nämligen den sluträkning, som uppnås under den tidigare perioden T". Det bör således i fig 7 observeras att den signal, som matas till respektive subtraherare 110 och 112, är markerad med symbolen X(T") och ej av den symbol, som anger det just föreliggande innehållet i tidigare-period-hållregistret SH, , nämligen X(T). š Följaktligen blir den slutperiodräkning, som subtraheras från den kalkylerade lägesräkningen i beräkningsanordningen 6fl, vanligen icke samma slutperiodräkning, som därefter adderas tillbaka till differenssignalen ZSX i någondera av adderarna 60 och 62. I stället svarar det slutvärde, som subtraheras i beräkningsanordningen öfl vid en nominell hastighet överstigande motorhastigheter, mot en period tidigare än perioden för det slutvärde, som adderas tillbaka i_ adderarna 60 och 62.

Av nedanstående framgår att detta särdrag i uppfinningen ger en distinkt fördel framför de tidigare kända lägesextrapoleringsanord- ningarna, nämligen en avsevärd minskning i extrapoleringsfelet under motorns acceleration och retardation. Det bör observeras att extra- poleringsfel uppträder under accelerationen och retardationen på grund av att perioden T mellan referenspulser ej längre representerar lö - tídsenheter, T' = 900 tidsenheter och Sd/Gp 7800410-8 18 en korrekt indikering av motorhastigheten vid tidpunkten för den nästföljande perioden, under vilken extrapoleringskalkyleringen ut- förs. Anta exempelvis att i fig 7 T" = ll00 tidsenheter, T = 1000 0,5. Med användande 210 = 1,o2u och I! av de ovan givna ekvationerna 2 och 6 med K T= l,02U tidsenheter, blir slutperiodräkneställningarna: X(T“) = SHS, X(T) = 386 och X(T') = H25, och de korrekt önskade räkneställningarna för G d u - = 0,5 ar: P X(Üdu) = 593 X(td) = 628 och X(td') = 660.

Om konventionella extrapoleringsmetoder används för beräkning av X(t'GNISTA), dvs den uppenbara räkneställningen för Sd/Gp = 0,5, baserad på den senast utförda fullständiga perioden X(T), då blir X(“'GNIsTA) = 528' Vinkellägena för den korrekta räkningen 660 och för den uppenbara räkningen 628 under perioden T' (under antagande av att referens- pulserna alstras för varje vinkelvridning av 900) är ÄSO resp 500, där ' Gd å Gp - åå-š%%;%-3-ååfå . Således resulterar de konventio- nella extrapolerångsmeëoderna i ett fel El = ll,l%, där = 29-zšsïå = 11,1%.

Omiå andra sidan extrapoleringsmetoden enligt uppfinningen an- vänds för beräkning av X(t'GNISTA), dvs den uppenbara räkneställning- en för Gd/Sp = 0,5, baserad på den tidigare perioden X(T"), blir El X(t'GNIsTA) = 655' Vinkelläget för den uppenbara räkneställningen 635 under perioden T' (återigen under antagande av ett referenspulser alstras för varje vinkelvridning av 90°) blir ë8,9° med användande av ovanstående ekvation för Gd.

Således resulterar extrapoleringsmetoden enligt uppfinningen i ett feI'E2 = 8,67%, där ' ' '““ : : E2 u5o° .30 7'8Û041Ü-8 19 varför den resulterande felreduceringon blir ZÄE - 28%, - ¿ aarAm=E1'É_g l E . 1 ; Således uppnår man vid ovannämnda exempel på en accelererande motor enligt uppfinningen en minskning med 28% i extrapoleríngsfel gentemot de tidigare kända lägesextrapolatorerna. I Skälet för felreduceringen torde nu vara uppenbart med ledning f av det ovan angivna exemplet och de härför använda ekvationerna.

Sammanfattningsvis kan-sägas att under accelereringen kommer för konstant värde på Gd/Gp den korrekta önskade räkneställningen att öka men med mindre delbelopp än motsvarande ökningar i slutperiod- räkneställningen. Därför kommer skillnaderzll X mellan den önskade räkningen och sluträkningen att minska under accelerationen. Således kommer ett "äldre" ÅÄX, som är större än ett senare ¿3X, att delvis kompensera den felaktigt mindre sluträkningen för den senast inträf- fade perioden._Tydligen kan till och med ett “äldre" AÄX ge en än större minskning i felet under vissa förhållanden, och uppfinningen innefattar även användandet av ett "äldre2§X. Det inses att reduce- ringen i felet även erhålls under retardering.

Vid en föredragen utföringsform av uppfinningen utförs de av funktionsblockschemat i fig 6 representerade operationerna av en programmerbar mikrodator, som innefattar masstillverkade integrerade kretsar av P-kanalig metalloxidhalvledartyp. Denna mikrodator är en med tio bitar och lagrade program arbetande dator av serietyp, som använder tabelluppslagningsprocedurer både för kalkylering av den önskade gnistvinkelframflyttningen och även för omvandling från en I önskad vevaxelvinkel Sd till en motsvarande räkneställningsdifferens ¿&X.

Mikrodatorn använder ett ord på tio bitar för instruktion, data och behandling. En tio-bitsprogramräknare används för adressering av upp till lO2ü ord, som är lagrade i ett läsminne, som kan anlitas för lagring av programparametrar, fasta data och programinstruktioner.

Driften av mikrodatorn synkroniseras genom en logisk klockkrets med en period av 5,6 ps. Självfallet är uppfinningen ej begränsad till dessa parametrar eller element. Datorn kan använda varje lämplig ord- längd liksom nyttja N-kanaliga kretsar eller liknande.

I fig 9 visas ett blockschema för en vid en föredragen utförings- form av uppfinningen använd mikrodator. Mikrodatorn innefattar en styrlogik, hopkopplingsrandomminnen l2N, en arbetsregisterfíl 126 och en tabelluppslagningslogik 128. Arbetsregisterfilen 126 är i sin .__..v.-._._.__.._.-. _35 H0 7800410-8 _20 tur kopplad för dubbelriktat signalflöde till läsminnet 130. Ingångs/ utgångs-logiken l25 mottar digitala signaler för användning vid kalkyleringsproceduren. Dessutom mottar analog-till-digital-omvand- lare l32 insignaler i analog form och omvandlar dessa till digital form, så att de kan matas till hopkopplingsrandominnnena 124 för an- vändning i míkrodatorn. Klockgeneratorn lšü används som en stabil tidsbas för synkronisering av mikrodatorns operationer.

Det blott för läsning avkända minnet 130 är i det typiska fallet en fast parallellminneskrets för tio bitar, till vilken till- träde bereds varje klocktid. Register inuti arbetsregistren 126 lag- rar tiobitsadresser för bekväm åtkomst av upp till l02Ä i minnes- enheten lagrade ord. 2 Läsminneskrctsen 130 innehåller tre slag av informationer, näm- ligen programsignaler, datasignaler och parametersignaler. Program- signaler är innehållet i läsminnet l30, som kan adresseras genom programräknarregister i arbetsregisterfilen 126 och tillhandahålla den programinstruktion, som utförs av mikrodatorn. Ett annat register i arbetsregisterfilen 126 adresserar data, som i tabellform är lagrade i läsminnet l30. Adressregister i styrlogikkretsen 120 används för adressering av parametersignaler, som anger programadresser och matematiska konstanter, vilka ej utgör någon del av de tabeller, som är lagrade i läsminnets 130 datasignallagringsdel.

Förutom programräknarregistret och andra arbetsregíster, som an- vänds i anslutning till läsminnet 130, innehåller arbetsregisterfilen l26 även ett ackumulatorregister, som har förmågan att i serie för- skjuta eller skifta bitar antingen åt vänster eller höger för ut- förande av enkla matematiska operationer på datasignaler, som uthämtas från läsminnet 150 och lagras i arbetsregister.

Tabelluppslagsningslogiken 128 innehåller ett skalregister och en multiplikator, som används för speciella multipliceringsrutiner för interpolering mellan datapunkter, som är lagrade i_läsminnet i form av datauppslagningstabeller- Serierandomminnen 122, som är ändringsbara, består av 18 tiobits seríeomcirkuleringsregister med möjlighet till parallell adressering och serievis utförd laddning och läsning. Hopkopplingsrandomminnena l2ü lagrar omvandlade digitala ingångsdata för användning tillsammans .med mikrodatorn. Styrlogikkretsen l20_tillhandahåller rätta adresser till hopkopplingsrandomminnena l2H, så att lagrade ingång. ata dirigeras till de rätta arbetsregístren, serierandomminnena och andra kretsar i mikrodatorn. ' Styrlogikkretsen 120 innehåller ett instruktionsregister för lag- H0 ' 78ÜÜ~iïÜ-8 21 130 utläata instruktionssignaler i och för Styrlogikkretsen 120 ring av från läsminnet styrning av sekvensen av mikrodatoroperationen. innehåller även ett adressregister, som används för åtkomst till data~ signaler, som är lagrade i serierandomminnena l22 och hopkopplings~ randomminnena och inför information i ackumulatorregistret i arbets- 126. Adderaren, som är en heladderar-subtraherare av som behandlar registerfilen serietyp med överförings/lånings-kapacitet, mottar insignaler från arbetsregístren, läsminnesenheten och även från randomminnesanord- ningarna i serierandomminnena 122 och i hopkopplingsrandomminnena l2U till åstadkommunde av en utsignal till ackumulatorregistret.

Styrlogikkretsen 120 innehåller även ett enkelflagglagringsregister, som används för att tillåta eller spärra villkorliga instruktioner i överensstämmelse med det verkliga tillståndet hos den som flagga lagrade signalen. be ackumulatorregistret i arbetsregisterfilen 126 rörande instruktianerna för multiplicering, nollställning, subtrahe- ring och addering, använder flaggregistret i styrlogikkretsen 120 som en indikering på överspill eller underspill som resultat av i mikro- datorn utförda matematiska Klockgeneratorn lšü är en kristalloscillatorstyrd anordning, som i det typiska fallet avger en frekvens på 277,9 kHz, svarande mot en klockperiod på 3,6 ps. Ordtiden eller instruktionsverkställningstiden, vilken består av tio logiska klocktider, har i det typiska fallet en frekvens av 2H,79 kHz och en motsvarande period på 36 Ps. Följaktligen utförs varje instruktion vid den här beskrivna utföringsformen inom 36 ps.

Differensräknesignalerna ZÄX finns tillgängliga vid klämmorna på operationer. - hopkopplingsrandomminnena l2H för överföring till hållregistren i fig 3.

Fig 10 visar ett allmänt flödesschema över de av mikrodatorn i fig 9 utförda operationerna. Mikrodatorn omvandlar insignaler, som representerar motorparametrar, och en insignal, som representerar den slutliga räkneställning, som lagras av tidigare-period-håll- registret 5H (se fíg 3) till de vederbörliga utsignalerna ¿&X, såsom tidigare diskuterats i anslutning till fig 7. Följaktligen blir, såsom visas i fig 10, den i en mikdrodatorsekvens först utförda operationen att "inmata" den signal X(T), som representerar senaste data beträffande vevaáelns rotationshastighet. Denna öperation re- presenteras av blocket lU0 i fig 10. * Den därpå följande operationen, blocket IH2, är en "inmatning" av motorns absoluta ingastryck (IGT), vilket är en annan motor- l2ü. Dessutom innefattar styrlogikkretsen 120 en adderare,' é s E 3U_ 55 H0 78110410-8 -22 parameter, som används vid kalkyleringen av den önskade framflytt- níngsvinkeln Sd. Nästföljande operation, blocket lflfl, är en tabell- uppslagning, där mikrodatorn använder mot varvtalet och motorns in- gastryck svarande adresser för uppsökning av den motsvarande vinkeln i en datatabell, som är lagrad i läsminnet 130 i fig 9.

Under nästa operation "inmatas"mikrodatorns andra motorparameter- 91 data för användning vid kalkyleringen av den önskade vinkeln Od.

Mikrodatorn modifierar därefter den tidigare erhållna vinkeln Sl i å överensstämmelse med senast “inmatade“ parameterdata för alstring av vinkeldata, som representerar framflyttningsvinkeln Sd.

Det bör observeras att förfarandet och anordningen för beräkning , av den önskade framflyttningsvinkeln Sá med utgång från en eller flera motorparametrar är tidigare känd inom tekniken och bildar därför ej något nytt element i uppfinningen. Av de i flödesdiagrammet i fig angivna operationerna är det blott operationen 150, som i och för sig bildar ett element i uppfinningen. Under operationen 150 omvandlar mikrodatorn vinkelinformationen Sd till en signal, som representerar differensräkningen AX. När så sker använder mikrodatorn insignaler X(T) och den tidigare beräknade Sd som adresser, vilka matas till läs- minnet l30. Såsom visas i representationen av en yttabell 152 till höger om flödesdiagrammet i fig 10 kan de av respektive signaler X(T) och Sd bildade adresserna betraktas som axellägen, varigenom de speciella adresserna definierar en enda punkt på ytan av yttabellen 152, vilken svarar mot det önskade resultatet, nämligen AÅX, av opera- tionen 150. f Av de tidigare diskuterade ekvationerna 6 och 7 framgår omedelbart att yttabellen l52 är definierad i relation till dess adresser X(T) och Sa i överensstämmelse med den ekvation för¿ÄX, som visas under yttabellen 152 i fig 10. ' Såsom anges av operationen l5H i fig 10, matas den önskade ut- signalen ÅÄX,-efter det att tabelluppslagningsoperationen 150 ger denna, till hållregistren 66 resp 68 i fig 3, beroende på huruvida ¿§X hänför sig till gnistframflyttnings-(tändningshöjnings)-vinkeln eller till stigvinkeln.

Vid den utföringsform av uppfinningen, där mikrodatorn i fig 9 används, uppgår den totala tiden för utförande av operationerna lH0-l5H i fig 10 till approximativt 13 ms. Följaktligen kommer det* ifrågavarande hållregistret i fig 3 att för var 13:e ms"laddas med en ny signal¿lX, som representerar den senaste beräkningen. Eftersom vid den föredragna utföringsformen av uppfinningen referenskännare används, som är fördelade med 900-intervaller utmed motorns roterande \\-'1.

H0 78Ü0410-8 23 element, svarar 15 ms mot en motorhastighet av ll5U v/min. Sålunda bringar motorhastigheter, som är högre än ll5H v/min, tidigare-period- -hållregistret 55 i fig 3 att laddas oftare än hållregistret 66 § eller 68 i fig 5.

Följaktligen blir det vid dessa högre motorhastigheter (ll5N v/min och uppåt) som beräkningstiden resulterar i att en tidigare sluträk- ning X(T) används för kalkyleringen än den slutperiodräkning X(T), som används för den i adderarna 60 och 62 i fig 5 utförda additionen.

Det är därför vid motorhastigheter på ll5A v/min och högre som ovan- nämnda felreducering under accelerationen inträder. Självfallet är 5 det uppenbart att systemet även arbetar tillfredsställande under I denna motorhastighet, eftersom hastigheter lägre än l15H v/min ej ß ligger nämnvärt ovanför tomgångsnastigheterna för typiska drivmotorer.

Vidare är den hastighet med vilken felreduceringen först uppnås, en funktion av beräkningstiden och andra variabler och är ej avsedd att begränsa uppfinningen utan blott tjäna som exempel vid en föredragen utföringsform. Det inses nu att felreduceringen ökar i takt med för- i hållandet mellan beräkningstiden och perioden mellan referenspulserna. : SAMMANFATTNING Det torde nu vara uppenbart för fackmannen inom det område, till vilket uppfinningen hänflü°sig, att vad som ovan beskrivits är ett förfarande och en anordning för förutsägelse av läget hos ett roteran- de element, såsom en vevaxel eller fördelaraxeln i en förbränninge- motor, i syfte att inleda en åtgärd, såsom alstring av en gnista i det valda tändstiftet. Vidare bör det vara uppenbart att uppfinningen, som avser en lägesextrapoleringsanordning, undviker de med de tidigare kända tandhjularrangemangen förbundna höga kostnaderna.

Härtill kommer att uppfinningen även ger en avsevärd förbättring ggentemot tidigare kända lägesextrapoleringsanordningar med hjälp av en unik, olinjärt avtagande räkneoperation. Uppfinningen innebär även en avsevärd förbättring i noggrannheten relativt den tidigare kända tekniken under motorns acceleration och retardation, vilket sker genom en unik subtraktions-och additionsprocedur, som ger en väsentligen självkompenserande och därmed mera noggrann förutsägelse av vinkelläget.

För förenkling av förklaringen har språk använts, som kan låta som om_det gällde mentala procedurer, men vilka i själva verket be- fattar sig med fysikaliska procedurer. Exempelvis hänför sig termerna "instruktion", "information" och "ord", speciellt där referens görs till lagring och överföring av denna, speciellt till instruktions- signaler, informationssignalcr den ordsignaler eller andra manifesta- .30. 7800410-8 _ 2H tioner av instruktioner, informationer och ord, vilka är i stånd att fysikaliskt manipuleras. Termen "üverföringsdata", "överförings- information“ och liknande instruktioner hänför sig till manipuleringen av dessa signaler eller manifestationer.

Det bör observeras att ehuru uppfinningen beskrivits med speciell syftning på signaler i seriebinär form, kan signaler i andra logiska former, såsom parallellbinär form eller trinär form, betraktas ligga inom uppfinningens ram. Vidare bör det observeras att ehuru här i samband med uppfinningen beskrivna binära signaler betraktas vara i ETT-eller SANT-tillstånd, när de befinner sig på en konstant spän- ningsnivå, såsom +5 V likspänning, och betraktas vara i NOLL~ eller FALSKT-tillstånd, när de befinner sig vid en konstant spänningsnivå såsom 0 V likspänning, omfattar uppfinningen även binära signaler, vilkas tillstånd är beroende av riktningen för ändring från den ena spänningsnivån till den andra.

Många detaljer av den art, som skulle vara uppenbara för fackman~ nen, har utelämnats. Exempelvis kan många åtgärder uppenbarligen vid- tas i syfte att säkerställa noggrannheten och tillförlitligheten i beräkningsprocedurerna, såsom sättet för alstring och pâläggning av klocksignaler, ej omnämnts. Analogt har arrangemang för att bringa operationerna uppträda vid på förhand bestämda tidpunkter i förhands- bestämda sekvenser eller vid speciella intervaller icke beskrivits.

Dessutom har ej samtliga av detaljerna i de logiska kretsarna enligt uppfinningen beskrivits. Emellertid torde varje utelämnad detalj vara känd för fackmannen inom detta område, och de här företedda ritning- arna och beskrivningen gör det uppenbart för fackmannen hur han skall realisera och bruka uppfinningen. Samtliga av dessa andra detaljer är 'av sådan beskaffenhet, att de skulle kunna tillhandahållas av en person med normal fackkännedom inom den teknik, till vilken uppfin- ningen hänför sig. ' ' f ' ' i_Den ovan beskrivna uppfinningen kan användas på flera sätt som skiljer sig från de ovan speciellt angivna. Exempelvis skulle de för- faranden och anordningar, som här beskrivits för förutsägelse av läget hos ett roterande element, kunna användas i många andra system än vid en förbränningsmotor. Emellertid omfattar uppfinningen även sådana uppenbara variationer. ..<...-..-,

Claims (8)

zs 7SÜüfï1Û-8 Patentkrav

1. Förfarande för bestämning av den approximativa tid- punkten för ett önskat vinkelläge hos en roterande kropp (16), varvid en kännare (17,18) används i kombination med den rote- rande kroppen för avkänning av den tidpunkt, när kroppen befin- ner sig i ett känt vinkelläge, k ä n n e t e c k n a t av följande steg: a) alstring av en elektrisk referenssignal (50) i beroende av kännaren (17,18), b) alstring av en elektrisk räkne- signal (52), som svarar mot en olinjärt avtagande räkning, som är inställd på ett känt begynnelsevärde vid uppträdandet av referenssignalen, c) lagring av räkningen (54) omedelbart före ivarje uppträdande av en referenssignal, d) inställning av räkne- signalen på det kända begynnelsevärdet (90,96,94) vid varje efterföljande uppträdande av en referenssignal, e) beräkning av det värde (64) på den avtagande räkningen, som svarar mot den tidpunkt, när den roterande kroppen kommer att befinna sig i det önskade vinkelläget, varvid beräkningen baseras på den lagrade räknesignalen (54L och f) jämförelse av det beräknade värdet och den avtagande räkningen (56,58) för bestämning av när den av- tagande räkningen är lika med det beräknade värdet.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda beräkning innefattar följande steg: g) alstring av en serie periodsignaler (104,106), vilka svarar mot var sin tidsperiod mellan referenspulserna, h) beräkning av det önskade vinkelläget (64) på basis av en extrapolering från en av nämnda perioder före den senast inträffade och alstring av en resultat- signal, som representerar resultatet av beräkningen, i) subtra- hering (110,1lZ) från resultatsignalen enligt steg h med den periodsignal, som representerar den i steget h använda perioden för att härigenom alstra en restsignal, som representerar åter- stoden efter subtraktionen, och j) addering (60,6Z) av restsig- nalen i steget i till den periodsignal, som representerar den senast inträffade av nämnda perioder.

3. Förfarande enligt krav 1, varvid nämnda beräkning av det avtagande värdet resulterar i ett värde, som indikerar ett extrapolerat läge, k ä n n e t e c k n a t av följande ytter- ligare steg: g) beräkning av skillnaden (110,112) mellan det extrapolerade lägesvärdet och den tidigare lagrade räknesignalen, och h) addering av den i steget g beräknade skillnaden (60,62) till en nyligen lagrad räknesignal till bildande av en korri- ianordning (60,62) för addering 7800410-8 26 gerad räkning, vilken används för det beräknade värdet.

4. Anordning för utförande av förfarandet enligt något av kraven 1-5, för förutsägelse av uppträdandet av ett önskat vinkelläge hos en roterande kropp (16) och försedd med en kän- nare (17,18) för avkänning av när kroppen befinner sig i ett känt vinkelläge, k ä n n e t e c k n a d av a) en anordning (S0) för alstring av en elektrisk referenssignal i beroende av kännaren, b) en anordning (52) för alstring av en elektrisk räknesignal, som är en olinjär funktion av tiden och inställs på ett känt begynnelsevärde vid uppträdandet av referenssignalen, c) en anordning (54) för lagring av den räknesignal, som svarar mot värdet på den olinjära räkningen omedelbart före varje uppträdande av en referenssignal, d) en anordning (90,96,94) för återställníng av den räknesignalen alstrande anordníngen (S2) till det kända begynnelsevärdet vid varje efterföljande referenssignal, e) en anordning (64) för beräkning av det värde på den olinjära räkningen, som svarar mot den tidpunkt, när den roterande kroppen (16) kommer att befinna sig i det önskade vinkelläget, varvid beräkningen baseras på den lagrade räkner signalen,samt f] en anordning (S6,58) för jämförelse av det be- räknade värdet med den olinjära räkningen samt bestämning av när den olinjära räkningen blir lika med det beräknade värdet.

5. Anordning enligt krav 4, varvid den mot en olínjär räkning svarande signalen är ett extrapolerat lägesindikeringsvärde, _ k ä n n e t etc k n a d anordning (110,112) för beräkning av skillnaden mellan det av att den vidare innefattar g) en extrapolerade värdet och den tidigare räknesignalen, och h) en av den av beräkningsanordningen beräknade skillnaden till en nyligen lagrad räknesignal till bildande av en korrigerad räkning, vilken utgör det beräknade värdet.

6. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att anordníngen (52) för alstring av en elektrisk räknesignal, som är en olinjär funktion av tiden, är inrättad att alstra en elektrisk räknesignal, som svarar mot en olinjärt avtagande räkning.

7. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att den olinjär räknesignal alstrande anordningen (S2) innefattar organ för alstring av en exponentiellt avtagande räkning X(t), vilken mellan uppträdandet av referenspulserna varierar i tiden t väsentligen enligt sambandet ~x \J C 'i C CI) »lä ...s C) I ï -n/r xçt) = re där K är begynnelseräkningen och 7'är en konstant.

8. Anordning enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att organen för alstring av den exponentiellt avtagande räkningen innefattar: en anordning (82,84) för lagring av en signal, som representerar begynnelseräkningen K; en anordning (82,84) för dividering av den lagrade signalen med en signal, som represen- terar konstanten 7, till bildande av en kvotsignal; en anordning (76,78) för subtrahering av kvotsignalen från den lagrade sig- nalen och ersättning av den lagrade signalen med en lagrad substitutsignal, som representerar återstoden efter subtraktio- nen; samt en anordning (82,84,76,78) för styrning av lagrings- anordningen, dívisionsanordníngen och subtraktionsanordningen för cyklisk dividering av den lagrade substítutsignalen med den 7'representerande signalen, subtrahering av den resulterande kvotsignalen från substitutsignalen och ersättning av den lagrade substitutsignalen med en annan substitutsignal, som representerer återstoden efter sistnämnda subtraktíon. ANFURDA PUBLIKATIONER: