DE2504843A1

DE2504843A1 - Einrichtung zum steuern von betriebsparameterabhaengigen vorgaengen

Info

Publication number: DE2504843A1
Application number: DE19752504843
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Ing Grad Borst; Ulrich Dipl Ing Flaig; Ingo Dr Ing Gorille; Guenter Dipl Ing Hoenig; Uwe Dr Ing Kiencke; Winfried Dipl Ing Kloetzner; Heinz Ing Grad Moeller; Karl Ing Grad Ott; Ernst-Olav Dr Ing Pagel; Alfred Dipl Ing Schulz; Martin Dr Ing Zechnall
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1975-02-06
Filing date: 1975-02-06
Publication date: 1976-08-26
Also published as: SE403170B; SE7601255L; FR2300227B1; GB1538576A; ES444931A1; DE2504843C3; DE2504843B2; JPS51110139A; US4063539A; FR2300227A1; IT1055097B

Description

I7.I.I975 Mü/Him

Anlage zur
Patentanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7 STUTTGART 1

Einrichtung zum Steuern von betrxebsparameterabhangxgen Vorgängen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Steuern von betriebsparameterabhängigen und sich wiederholenden Vorgängen, insbesondere der Zündzeitpunkte von Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung, in der zwei zeitlich nacheinander auftretende Signalfolgen in einem Ergebniszähler bis zu einem vorbestimmten Wert ausgezählt werden.

609835/0398

Zunehmend strenger werdende Abgasvorschriften verlangen einen immer genauer auf die einzelnen Betriebszustände abgestimmten Zündzeitpunkt zur möglichst schadstoffreien Verbrennung des angesaugten Gemisches. Um den optimalen Zündzeitpunkt ermitteln zu könnnen, sind neben der Drehzahl und dem Lastzustand der Brennkraftmaschine auch weitere Parameter, wie z.B. Temperatur, Startphase und Leerlaufbetrieb zu berücksichtigen. TJm die Ermittlung der Zündzeitpunkte darüber hinaus störungsfrei und alterungsbeständig zu machen, bedient man sich vorteilhafterweise der digitalen Informationsverarbeitung.

Es ist bereits ein Verfahren zur Ermittlung des Zündzeitpunktes bekannt, ebenso eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, bei dem eine mit der Kurbelwelle gekuppelte Scheibe nur auf einem Teil ihres Umfanges z.B. zwei ver- - · schiedene Zahnreihen trägt. Der erste Zahn einer jeden Zahnreihe markiert den Beginn der einzelnen Berechnungsvorgänge So werden während einer bestimmten Zeit die Zähne einer dieser Zahnreihen abgezählt, wobei der 'Zählerendstand dann ein Maß für die Drehzahl ist. Eine örtlich nachfolgende Zahnreihe wird dann ab einem bestimmten Winkel abgetastet und die einzelnen Impulse dem zuvor ermittelten Zählerstand hinzuaddiert. Ein bestimmter Zählerendstand löst dann ein Auslösesignal aus. Da mit höher werdender Drehzahl während des konstanten Zeitintervalles eine größere Anzahl von Impulsen dem Zähler zugeführt wird und damit für die darauffolgende "Auslösefolge" entsprechend weniger Impulse bis zu einem bestimmten Endwert erforderlich sind, wird der Auslösezeitpunkt automatisch bei höheren Drehzahlen vorverlegt. Um auch andere Betriebsparameter bei der Zündzeitpunkt-Verstellung zu berücksichtigen, lassen sich einmal das Zeitintervall der ersten Zählung und der Zählerendstand variieren.

-3-6 09835/0398

Nachteilig an diesem Verfahren bzw. der entsprechenden Vorrichtung dazu sind die beschränkten Möglichkeiten der Bildung einer Verstellkennlinie. So läßt sich z.B. auch ein.fallender Verstellkennlinienteil nicht realisieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein digitales Zündsystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine hinreichend feine Einstellung des Zündzeitpunktes ermöglicht und in den Eingriffsmöglichkeiten von Drehzahl, Last, Temperatur und weiteren Betriebsparametern möglichst variabel ist. Darüber hinaus sollen Verstellkennlxnxen beliebiger Eorm, insbesondere mit negativen Steigungen realisierbar sein.

Gelöst werden diese Aufgaben mit einer eingangs erwähnten richtung dadurch, daß eine Reihenschaltung von wenigstens einem Aufnehmer für Betriebsparameter, einem Speicher, einem Umschalter und einem Ergebniszähler vorgesehen ist und wenigstens der Speicher überbrückbar ist.

Durch die Speicherung von Werten für eine Verstellkennlinie, wobei auch negative Werte und damit eine negative Steigung der Verstellkennlinxe möglich sind lassen sieh beliebig, verlaufende Kennlinien erzeugen und damit optimale Zündzeitpunkte festlegen. Der Aufruf der einzelnen gespeicherten Werte erfolgt zweckmäßigerweise dadurch, daß dem Speicher mindestens ein Adressenzähler vorgeschaltet ist, dem betriebs parameterabhängige Signale zuführbar■sind. Als Betriebsparameter sind dabei in erster Linie Drehzahl und Last zu nennen, die bekanntlich den größten Einfluß auf die Zünd- " -,.' verstellung auszuüben haben. Darüber hinaus lassen sich jedoch auch Temperaturwerte und Betriebszustände in das Ausgangssignal des Speichers einbeziehen. .

-4-609835/0398

-H-

Um bei plötzlichen Änderungen z.B. eines Betriebszustandes ein Ruckein des Motors wegen starken änderungen im Zündwinkel zu vermeiden, bedient man sich zweckmäßigerweise einer Begrenzungsstufe für Änderungen des Zündwinkels. Sie ist besonders dann einfach zu gestalten, wenn sie nach dem Ergebniszähler angeordnet ist und damit jeweils nur den augenblicklich errechneten Auslösezeitpunkt mit dem vorangegangenen zu vergleichen hat. Bei einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine liegen die Zündzeitpunkte bekanntlich in einem Abstand von l80 Grad gemessen an der Kurbelwelle. Die Begrenzungsstufe kann nun dafür sorgen, daß der tatsächliche Zündzeitpunkt nur in einem Intervall z.B. zwischen 178 und 182 Grad nach der vorausgegangenen Zündung liegt.

Nicht nur für Vierzylinder-Brennkraftmaschinen soll dieser Erfindungsgegenstand verwendbar sein, sondern möglichst universell für Brennkraftmaschinen beliebiger Zylinderanzahl. Dies setzt entsprechend mehr Berechnungsvorgänge während einer Kurbelwellenumdrehung voraus.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und Erläuterung von Ausführungsbeipielen.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Zählschema für den·Zählerstandsverlauf des Ergebniszählers,

Fig. 2 ein vereinfachtes Blockschaltbild,

Fig. 3a~3e Impulsdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise der Einrichtungj

Fig. M eine Schaltungsanordnung zur Drehzahlsignal-Synchronisation,

6 0 9 8 3 5/0398

Pig. 5 den Aufbau des Adressenzählers,

Fig. 6 die Darstellung einer digitalisierten Kurve und deren Ableitung,

Fig. 7 eine Schaltungsanordnung für die Sondereingriffe, Fig. 8 ein Schaltungsaufbau der Sondereingriffsmatrix, Fig. 9 zwei Diagramme zur Zündwinkel-Änderungs-Begrenzung,

Fig. 10 eine Schaltungsanordnung zur Zündwinkel-Änderungs-Begrenzung,

Fig. 11 ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung für eine Zylinderzahl Ϊ 4,

Fig. 12 eine Adressenzähleranordnung für eine Blockverarbeitung der Last- und Drehzahl-Signale und

Fig. 13 eine Schaltungsanordnung des Adressenzählers für eine konstante Zählfrequenz.

In Fig. 1 ist das gegebenüber dem Stand der Technik abgeänderte Zählverfahren dargestellt. Es zeigt den Zählerstand eines einem Speicher nachgeschalteten Ergebniszählers über der Zeit aufgetragen. Demnach wird der Zählerstand mit jedem Zündsignal auf einen definierten Anfangswert zurückgestellt. Während einer eingestellten Zeit f werden die Speicherinhalte im Ergebniszähler aufsummiert. Ab einer Bezugsmarke BM werden die Impulse einer Folge, deren Frequenz von der Drehzahl abhängt, noch hinzu addiert. Erreicht der Zählerstand dann einen durch gewisse Betriebszustand^ bestimmbaren Endwert EW, so wird erneut ein Zündsignal ausgelöst und der Vorgang beginnt von neuem.

6098357 0 39 8 -6-

Während der konstanten Zeit T wird die Drehzahl-Verstellung berechnet. Zur gleichen Zeit können auch die übrigen Betriebsparameter zur Zündwinkel-Berechnung berücksichtigt werden, so daß nach der Zeit T der aktuelle Zündwinkel vollständig berechnet ist. Die Bezugsmarke BM ist starr der Kurbelwellen-Stellung zugeordnet und dient der eindeutigen Fixierung des so berechneten Zündwinkels bezüglich des OT des jeweiligen Zylinders. Wegen der starren Winkel-Zuordnung muß ab BM der Zählvorgang mit einer Frequenz erfolgen, die im groben kurbelwellenwinkelsynchron ist. Die Begrenzungsmarke BM muß weiter vor dem oberen Totpunkt OT liegen als der größte Zündwinkel in Richtung früh.

Alternativ dazu läßt sich der Einfluß von Betriebsparametern, die als binäre Signale erfaßt werden, wie z.B. die Drosselklappen-Stellung, auch durch entsprechende Verschiebung des
Endwerters EW berücksichtigen.

Eine zweite Alternative besteht darin, während der Zeit T nur die Drehzahl-Verstellung zu berechnen und erst anschließend die Lastversteilung während einer Zeit Tp zu berücksichtigen.

Für eine Veränderung des Zündzeitpunktes bieten sich demnach die folgenden Möglichkeiten:

1. Der Anfangswert des ErgebnisZählers,

2. der Speicherinhalt,

3. die Zählzeit T~ bzw. Tp, und schließlich
H. der wählbare Endwert EW.

Zweckmäßigerweise werden im Speicherinhalt Drehzahl und Last berücksichtigt und im Endwert die Temperatur sowie verschiedene Betriebszustände der Brennkraftmaschine, wie Startphase und Leerlauf. Darüber hinaus sind jedoch sowohl betreffend
den Speicherinhalt als auch den Endwert EW zusätzliche Eingriffsmöglichkeiten denkbar, so z.B. das Drosselklappen-Signal und Temperat.urschwellwerte.

609835/0398

— V —

2504943

Weitere, von Betriebsparametern abhängige Kennlinien, wie z.B. eine temperaturabhängige Kennlinie, lassen sich ebenso wie z.B. Drehzahl und Last im Speicher berücksichtigen und entsprechend verarbeiten.

Fig. 2 zeigt im vereinfachten Blockschaltbild eine Realisierungsmöglichkeit einer erfindungsgemäßen Einrichtung. Wesentlichste Merkmale der Schaltungsanordnung sind zwei Aufnehmer für Betriebsparameter, in diesem Pail ein Drehzahlgeber 20 und ein Lastgeber 21, ferner ein Adressenzähler 22, ein Speicher 23 in Form eines Lesespeichers (ROM), ein Schalter 24, ein Umschalter .25 sowie ein Ergebnis zähler Die genaue Funktion des Adressenzählers 22 wird später beschrieben. Jeder in den Adressenzähler 22 einlaufende Drehzahl- bzw. Last-Impuls erzeugt oine bestimmte Speicheradresse. Die auf den jeweiligen Speicherplätzen eingeschriebenen Werte werden während einer bestimmten Zeit ausgelesen und über den Umschalter 25 dem Ergebniszähler 26 zugeführt. Ein Bezugsmarkengeber 28 steht mit dem Umschalter 25 in Verbindung, ; wodurch dem Ergebniszähler 26 nach dem Auftreten der Bezugsmarke BM Signale des Drehzahlgebers 20 direkt zugeführt werden.

Im einzelnen ergibt sich der folgende Aufbau. Dem Drehzahlgeber 20 folgt eine Synchronisierstufe 30 mit weiteren Eingängen für eine Taktfrequenz f0 und einer Rasterfrequenz fr. Die jeweiligen Eingänge dieser Synchronisier- und Rasterstufe sind mit 31 - 33 gekennzeichnet. Vom Ausgang 3²J führt einmal eine Leitung 35 zu einem Eingang 36 des Umschalters 25₉ der einen weiteren Eingang 37» einen Schalteingang 38 sowie einen Ausgang 39 besitzt. Desweiteren steht der Ausgang 34 der Synchronisierstufe 30 mit einem Drehzahleingang 41 eines Wechselschalters 42 in Verbindung, dessen Ausgang 43 zu einem Eingang 44 des Adressenzählers 22 führt.

609 835/0 39 8 " "⁸"

Der Lastgeber 21 ist über einen Druck-Zeit-Wandler 46 mit einer Schalteinrichtung 47 gekuppelt, .die abhängig vom Ausgangssignal des Druck-Zeit-Wandlers 46 den Eingang 48 der Schalteinrichtung 47 auf den Ausgang 49 durchschaltet. Dieser Ausgang 49 ist dann mit einem weiteren Eingang 51 des Wechselschalters 42 verbunden. Geschaltet wird der Wechselschalter 42 über einen Eingang 52 durch das Ausgangssignal eines Steuerteils 55, dessen Ausgänge 56 und 57 mit den Eingängen 32 und 33 der Synchronisierstufe 30 verbunden sind, der Ausgang 58 zum Eingang 52 des Wechselschalters 42 geführt ist und ein Ausgang 59 mit dem Eingang 48 der Schalteinrichtung 47 gekoppelt ist.

Das Steuerteil 55 enthält neben einem Oszillator einen Zähler und eine Dekodierstufe aus logischen Gattern für die Zählerstände. Dem Ausgang 6l des Adressenzählers 22 ist ein Übernahmegatter 62 nachgeschaltet, dessen Ausgang 63 wiederum zum Eingang des Speichers 23 führt. Da dem Speicher die Werte als Zahl entnommen werden, jedoch der Ergebniszähler 26 nur Binärwerte seriell addieren kann, ist zwischen dem dem Ausgang 65 des Speichers 23 folgenden Schalter 24 und dem Umschalter 25 noch ein Parallel-Serienwandler 66 angeordnet. Der Schalter 24 schließlich wird durch ein Zeitglied 68 gesteuert, das mit einem Zündimpuls über den Eingang 69 eingeschaltet wird. Neben dem Drehzahlgeber 20 und dem Lastgeber 21 mit den nachfolgenden Schaltungsteilen läßt sich in entsprechender Weise ein Temperaturfühler anbringen, der dann ebenfalls mit einem weiteren Kontakt des Wechselsehaltes 42 in Verbindung stehen kann. In diesem Fall können noch spezielle Kurven für die Temperatur im Speicher
24 enthalten sein.

Während des. Betriebes der Schaltungsanordnung von Fig. 2 wird mit jedem Zündsignal sowohl der Adressenzähler 22, als auch der Ergebniszähler 26 auf den jeweiligen Anfangswert, z.B. Null oder einen Wert größer Null, falls der Ergebniszähler auch abwärts zählen können soll, gesetzt. Gleichzeitig

609 8 3 5/0398

gibt das Zeitglied 68 ein entsprechendes Ausgangssignal ab und schließt den Schalter 24. Darüber hinaus verbindet der Umschalter 25 die Anschlüsse 37 und 39, so daß die aus dem Speicher gelesenen Werte über den Parallel-Serienwandler in den Ergebniszähler 26 gelangen können. Der dem Speicher vorgeschaltete Adressenzähler 22 zählt je nach Schaltstellungdes Wechselschalters 42 drehzahl- oder lastabhängige Impulse, und die dem Zählerstand entsprechenden Speicherplätze im Speicher 23 werden angesteuert und deren Werte ausgelesen. Nach dem erneuten Umschalten des Zeitgliedes 68 ist der Zahlenfluß aus dem Speicher 23 unterbrochen und bei gleicher Schalterstellung des Umschalters 25 bleibt der Zählerstand im Ergebniszähler konstant. Nachdem nun der Bezugsmarkengeber 28 einem Umschaltsignal für den Umschalter 25 abgegeben hat, werden dem Ergebniszähler 26 Impulse einer Impulsfolge mit drehzahl-proportionaler Frequenz zugeführt. Beim Erreichen eines bestimmten Zählerstandes erfolgt dann ein Auslösesignal. ".'.-■

Da der erste ZählVorgang beendet sein muß, bevor ein Signal am Ausgang des Bezugsmarkengebers 28 auftritt, ist die Schaltzeit des Zeitgliedes 68 auf die Maximaldrehzahl der Brennkraftmaschine sowie auf den Drehzahlgeber 20 abzustimmen. Ebenfalls auf die Zylinderanzahl abzustimmmen ist natürlich der Bezugsmarkengeber 28 bzw. eine bekannte Anordnung, die z.B. ausgehend von einem oberen Totpunkt die einzelnen Bezugsmarken erzeugt.

Um eine möglichst feine Verstellung des Zündwinkels zu erhalten,· empfiehlt sich noch eine dem Drehzahlgeber 20 nachgeschaltete Frequenzvervielfacherstufe. Zweckmäßigerweise bedient man sich dabei eines Frequenzverdopplers.

Ein synchronisiertes Bezugsmarkensignal frBM zeigt Fig. -3a, und zum Verständnis der Funktionsweise der Synchronisier-

-10-609835/0 39 8

stufe 30 dient das in Fig. 3b dargestellte Diagramm für eine bestimmte Drehzahl.

Benötigt wird die Synchronisierung aus Gründen der mit einem Raster gestaffelten Verarbeitung von Drehzahl- und Lastsignal am Adressenzähler 22, wobei der zeitliche Zusammenhang der beiden Rasterfrequenzen frl und fr2, sowie der beiden gerasterten Signale frn und frp aus den Fig. 3b und 3c hervorgeht. Dabei ist fn das vom Drehzahlgeber kommende Signal, frl die dem Drehzahlsignal zugeordnete Rasterfrequenz und frn das Ausgangssignal der Synchronisierstufe 30. Entsprechend ist Tp die vom Druck-Zeit-Wandler 46 kommende Torzeit, fr2 die diesem Lastsignal zugeordnete Rasterfrequenz und frp die in der Schaltung weiterhin verwendete Impulsfolge zur Charakterisierung des Lastzustandes.

Mit der Rasterung und Synchronisierung wird nun erreicht, daß je Impulsdauer und Impulsspanne des periodischen Signals des Drehzahlgebers 20 ein Impuls definierter Länge zu einem bestimmten Zeitpunkt am Ausgang der Synchronisierstufe 30 auftritt.

Die Synchronisierung und Rasterung dient zwei Zwecken: Einmal gewährleistet sie die oben erwähnten Verarbeitungsvorteile, zum anderen erhöht sie die Störsicherheit des Betriebes der gesamten Einrichtung.

Eine Realisierungsmöglichkeit für eine Synchronisierstufe ist in Fig. 4 angegeben. Dabei sind die einzelnen Ein- und Ausgänge sowie die einzelnen Baugruppen mit den gleichen Bezugszahlen wie in Fig. 2 versehen. Inhalt der Synchronisierstufe 3O ist im wesentlichen ein JK-Flip-Flop 70, ein D-Flip-Flop 71 und ein Exklusiv-ODER-Gatter 72. Beide Flip-Flop-Arten sind aus der Literatur hinreichend bekannt und bedürfen daher keiner eingehenden Beschreibung. Die Takteingänge beider Flip-Flops 70 und 71 sind zum Eingang 32 geführt. DemJK-Flip-Flop 70 sind an beiden Eingängen

609 8 3 5/0398 -11-

je ein NOR-Gatter 73 und ¹Jk vorgeschaltet, von denen je ein Eingang über einen Inverter 76 zum Eingang 33 für die Rasterfrequenz geführt ist. Die beiden anderen Eingänge der NOR-Gatter 73 und Ik sind einmal direkt und einmal über einen Inverter 75 zum Eingang 31 geführt. Der nicht invertierende Ausgang des JK-Flip-Flops 70 ist einmal mit dem D-Eingang (abgeleitet von Delay) des D-Flip-Flops 71 verbunden und einmal mit einem Eingang des Exklusiv-ODER-Gatters 72. Ein weiterer Eingang dieses Exklusiv-ODER-Gatters 72 ist am nichtinvertierenden Ausgang des D-Flip-Flops 71 angeschlossen, während sein Ausgang mit dem Ausgang 3^ der Synchronisierstufe 30 identisch ist.

Signale des Drehzahlgebers 20 werden nun in der Weise mit der Rasterfrequenz fr gerastert und synchronisiert, daß ein Ausgangssignal am Ausgang 34 zu Beginn eines jeden Rasterimpulses nach jeder Flanke des Drehzahlgebersignales erscheint. Die Impulsdauer des gerasterten Drehzahlsignales ist durch die Taktfrequenz fO in Verbindung mit dem D-Flip-Flop 71 und dem Exklusiv-ODER-Gatter 72 gegeben. Insbesondere bewirkt die Verwendung des Exklusiy-ODER-Gatters 72. die Frequenzverdopplung des Eingangssignals.

Aufgrund der synchronen Schachtelung der Rasterfolgen frl und fr2 ist es möglich, Drehzahl und Last im Zeitmultiplex zu verarbeiten. Die in Fig. 3d gezeigte Folge fsp zeigt an, zu welchen Zeitpunkten der Speicher addressiert wird und Ausgangswerte liefert, die zu eben diesen Zeitpunkten im Endwertzähler 26 aufaddiert werden.

Ein für die Zählweise und Verarbeitungsart von Drehzahl- und Lastimpulsen nach Fig. 3d vorgesehener Adressenzähler 22 ist in Fig. 5 dargestellt. Dieser Adressenzähler enthält eine Addierschaltung 80, zwei Schieberregister 81 und 82 sowie eine Setzeinrichtung 83. Beide Schieberegister 8l .und 82 weisen je einen seriellen Eingang 86 und 87 auf,

609835/0 39 8

-12-

einen seriellen Ausgang 88 und 89, sowie je einen Takteingang 90 und 91 sowie einen Setzeingang 93 und 94. Zwei weitere Eingänge 96 und 97 für das Zündsignal und die Taktfrequenz sind in dieser Fig. 5 vorhanden, jedoch der Einfachheit halber in Fig. 2 nicht gezeichnet. Die einzelne Beschaltung ist nun in der Weise, daß der Eingang 44 des Adressenzählers 22 mit einem ersten Eingang der Addierschaltung 80 verbunden ist, deren Ausgang zum' Eingang 86 des Schieberegisters 8l geführt ist.' Der Ausgang 88 diese.s Schieberegisters 8l ist zum Eingang 87 des nachfolgenden Schieberegisters 82 geführt, dessen Ausgang 89 wiederum mit einem zweiten Eingang der Addierschaltung 80 gekoppelt ist. Während der Eingang 97 für die Taktfrequenz direkt mit den Takteingängen 90 und 91 der Schieberegister 8l und 82 in Verbindung steht, ist der Eingang 96 für das Zündsignal einmal direkt mit dem Setzeingang 94 des Schieberegisters 82 verbunden und einmal über die Setzeinrichtung 83 mit dem Setzeingang 93 des Schieberegisters 8l. Ein Signal am Eingang 96 bedeutet für das Schieberegister 82 rücksetzen auf Null und für das Schieberegister 8l ein Zurücksetzen auf einen durch die Setzeinrichtung 83 bestimmten Wert. Den Ausgang 6l des Adressenzählers 22 bildet der .Wort-Ausgang 99 des Schieberegisters 82.

Werden zwei achtstufige Schieberregister (8l und 82) verwendet, dann erscheint nach jedem sechszehnten Taktimpuls der über den Eingang 44 erhöhte Wert des Schieberegisters 82 am Ausgang 6l. In der Phase um acht Takte verschoben gilt entsprechendes für das Schieberegister 8l. Die Schaltfrequenz des Wechselschalters 42 muß daher dem achten Teil der Taktfrequenz entsprechen (Fig. 3e). Die Drehzahl- und Lastimpulse müssen daher ebenfalls im Hinblick auf diese Schaltstellung gerastert sein. Um eine korrekte Addition in der Addierschaltung 80 ausführen zu können, kann nur nach jedem achten Taktimpuls-, und zwar abwechselnd, ein Drehzahl- bzw. ein Lastimpuls, der Addierschaltung zugeführt werden. Im vereinfachten Blockschaltbild von Fig. 2 ist dem Adressenzähler 22 ein Übernahme-Gatter 62 nachgeschaltet, das jeweils nur bei jedem achten Impuls

609 8 3 5/0398

' -13-

den im Schieberegister 82 des Adressenzählers 22 stehenden Wert übernimmt.

Anstelle des Wechselschalters 42 läßt sich auch wegen der Rasterung ein ODER-Gatter verwenden.

Wenn das in Fig. 2 gezeichnete übernahmegatter 62 nach jedem achten Taktimpuls den im Schieberegister 82 enthaltenen Zahlenwert übernimmt, dann wird im Anschluß daran abwechselnd mit einer Adresse für Drehzahl bzw. Last der Speicher 23 angesteuert. Im hier beschriebenen Beispiel sind die Adressen 0-127 für die Drehzahl reserviert, und entsprechend die Adressen 128-191 für die Last. Diese Lastadressen können weiter im Hinblick auf unterschiedliche Temperaturen unterteilt sein. Eine entsprechende Eingriffsmöglichkeit ist in Fig. 5 über einen Eingang 84 der Setzeinrichtung 83 gegeben. Damit können dann die Speicherplätze 128-159 Werte für die Lastverstellung bei bereits warmer Brennkraftmaschine enthalten, und die Speicherplätze 16O-19I Werte der Verstellung für eine kalte Brennkraftmaschine.

Die gewünschte Verstellkennlinnie, wobei der Zündwinkel über der Drehzahl aufgetragen ist, muß einem Zählvorgang über der Zeit entsprechen. Um diesen Zeitbezug zu erhalten, dient der in Fig. 2 mit 24 bezeichnete Schalter. Er wird durch das Zeitglied 68 gesteuert und ermöglicht eine Ergebniszählung nur während einer bestimmten Zeit. Fig. 6 zeigt eine digitalisierte Kurve mit positiven und negativen Steigungen. Soll sie in einem Zähler gebildet werden, genügt die Eingabe eines Anfangswertes und die Addition von zu den Steigungen proportionalen Werten. Die einzelnen Steigungswerte der in 6.1 dargestellten Kurve sind in 6.2 aufgetragen. Im Hinblick auf den Speicherbedarf ist folgendes zu bemerken:

a) Positive und negative Steigungen können z.B. durch ein .zusätzliches Vorzeichenbit oder indirekt durch Kodierung

609835/0 398 -14-

-11-

der Zahlendarstellung berücksichtigt werden,

b) je größer die Steigung, desto größer ist ebenfalls der Speicheraufwand,

c) für Verstellkennlinien ist die Abspeicherung von Steigungen wegen der dafür benötigten geringen Bitzahl vorteilhaft.

Die in 6.1 dargestellte Kurve wird durch Addition der einzelnen Steigungswerte zu einem Anfangswert gebildet.

Dieses Verfahren wird bei allen abgespeicherten Kennlinien verwendet.

In einer weiteren, jedoch aufwendigeren Ausgestaltung der Erfindung ist es mgölich, die Speicherplätze mit den Funktionswerten selber zu besetzen. In diesem Falle übernimmt das Übernahmegatter 62 nicht nach jedem achten Taktimpuls eine Adresseninformation, sondern nur einmal für jeden in . Frage kommenden Betriebsparameter pro Rechenzyklus. Der Ergebniszähler 26 braucht dann auch nur so viele Binärwörter seriell zu addieren wie Betriebsparameter vorhanden sind, die Speicherwerte beeinflussen.

Um Sondereingriffe in den Zündzeitpunkt zu realisieren, bietet sich die Schaltungsanordnung von Fig. 7 an. Diese Schaltungsanordnung enthält auch für die Zündwinkeländerung eine Begrenzungsstufe 101, die zwar unabhängig von den Sondereingriffen ist, jedoch wegen den erforderlichen Winkelwerten vorteilhafterweise mit der Sondereingriffs-Verarbeitung in Verbindung steht. Dargestellt ist hier von oben nach unten der Wechselschalter 42, der Adressenzähler 22, der Ergebniszähler 26 und ferner eine Endwert-Verstelleinrichtung 100 sowie eine Begrenzungsstufe 101 für den Zündwinkelabstand. Darüber hinaus steht mit dem Adressenzähler 22 eine 'Drehzahlmatrix 102 in Verbindung, von der ein Ausgang 103 über eine Schaltstufe 104 mit der Endwert-Verstelleinrichtung 100 gekoppelt ist. Von der Drehzahl-

.6098 35/039 8

-15-

• 25048Λ3

matrix 102 führen noch zwei Leitungen 107 und 108 zu einem " zweipoligen Eingang IO9 der Begrenzungsstufe 101. Neben einem Eingang 110 zeigt Fig. 7 noch drei weitere Eingänge III-II3 der Endwert-Verstelleinrichtung 100 für Sondereingriffe wie Temperatur und unterschiedliche Betriebszustände der Brennkraftmaschine. Bezeichnet sind mit i£ die Temperatur, mit LL der.Leerlauf und mit AL der Anlaßvorgang.

Die einzelnen Zählerstände im Adressenzähler 22 entsprechen Winkeln auf der Kurbelwelle. Zur Auslösung eines Zündimpulses in einer bekannten Zündanlage wird nun ein bestimmter Zahlenwert in der Endwert-Verstelleinrichtung 100 festgelegt in Abhängigkeit der einzelnen genannten Betriebsparameter. Die .'_.'■ Drehzahlmatrix 102 selbst besteht z.B. aus "UND-Gattern.

Zur Umsetzung von Winkel in Drehzahl ist eine zeitabhängige Schaltstufe 104 notwendig. Deren Einschaltzeit ist zweckmäßigerweise mit dem'Auslöseimpuls am Ausgang der Begrenzungsstufe 101 zu synchronisieren.

Fig. 8 zeigt den Schaltungsaufbau der Endwert-Verstelleinrichtung 100. Sie ist im wesentlichen ähnlich der Drehzahlmatrix 102 aufgebaut, d.h. sie besteht aus verdrahteten UND-Gattern. Mit einer Dioden-Logik ist diese verhältnismäßig · einfach zu bilden. Zum Einsatz in der Schaltungsanordnung von Fig. 7 besitzt die Endwert-Verstelleinrichtung von Fig. 8 fünf Eingänge bzw. Eingangsgruppen: die Eingänge 110, 111, 112, 113 und 115. In dieser Reihenfolge werden der Endwert-Verstelleinrichtung 100 Drehzahlschwellwerte, ein Temperatur-Schwell'-_: wert, die Drosselklappe η-Leerlaufstellung, das Anlaßsignalj sowie der Zählerstand des Ergebniszählers 26 zugeführt. Abhängig von den Sondereingriffen gibt die Endwert-Versteileinrichtung 100 dann ein Signal an die Begrenzungsstufe 101 ab, wenn der Zählerstand im Ergebniszähler 26 den entsprechenden Wert erreicht hat. Da die Ansteuerung der verschiedenen Sondereingriffe teilweise über Schwellwertschalter erfolgt, können sehr große Winkeldifferenzen zwischen den einzelnen Auslöse- bzw. Zündimpulsen entstehen. Ein dadurch bedingtes Ruckein des Fahrzeuges läßt sich bei der Verwendung einer

609835/0398

-16

Begrenzungsstufe 101 vermeiden.

Die Drehzahlmatrix 102 gibt an die Leitungen 107 und 108 für die Begrenzungsstufe 101 dann ein Signal ab_s wenn z.B. der Zählerstand des Adressenzählers 22 einem Winkel von 178 Grad bzw. 182 Grad nach der letzten Zündung entspricht.

_des Winkelabstandes

Fig. 9a veranschaulicht das Variieren /mit der Endwert-Verstelleinrichtung 100. über der Zeit ist hierbei der überstrichene Kurbelwellenwinkel aufgetragen und setzt man den Null-Punkt in den Zündmoment, dann ergibt sich bei konstanter Drehzahl eine Gerade für den überstrichenen Kurbelwellenwinkel. Bei gleicher Drehzahl sowie gleichartigen Sondereingriffen hat der nächste Zündimpuls gerade nach I8O Grad Drehung der Kurbelwelle zu erfolgen. Da nach Zündwinkel-Verstellung ^ls^ jedoch der Zündimpuls entweder in Richtung Früh- oder Spätzündung gelegt. Angestrebt wird nun ein überstrichener Zündwinkel nach der letzten Zündung im Bereich von 178 Grad bis 182 Grad, wodurch das bereits erwähnte Ruckein vermieden werden kann.

Eine entsprechende graphische Darstellung für die Begrenzung der Zündwinkel-Änderung zeigt Fig. 9b. Die Abszisse bildet hier die berechnete Zündwinkel-Änderung, während die Ordinate die tatsächlich verwendete Änderung angibt. Nach dem Diagramm von Fig. 9b erfolgt demnach eine maximale Zündwinkel-Verstellung von2'<äitGrad zwischen zwei Zündungen.

Eine mögliche Schaltungsanordnung für die Begrenzungsstufe 101 zeigt Fig. 10. Wesentlicher Bestandteil dieser Begrenzungsstufe 101 sind zwei SR-Flip-Flops 120 und 121. Während der Setzeingang 123 des SR-Flip-Flops 121 zu einem ersten Anschluß des zweipoligen Eingangs IO9 geführt ist, steht der Setzeingang 122 des SR-Flip-Flops 120 über die Leitung Ij55 mit der Endwert-Verstelleinrichtung 100 in Verbindung. Beide nichtinvertierende Ausgänge 124 und 13O der SR-Flip-Flops 120 und 121 sind über ein

609835/0398 - ~^%r*

UND-Gatter 131 mit einem Eingang 127 eines ODER-Gatters 126 gekoppelt, dessen Ausgang 128 einmal den Ausgang der Begrenzungsstufe bildet und zum anderen mit den Rücksetzeingängen 133 und 136 des SR-Plip-Plops verbunden ist. Der zweite Eingang 125 des ODER-Gatters 126 entspricht dem zweiten Eingang (für einen gegenüber dem ersten höheren Winkelwert) des zweipoligen Eingangs 109. ■

Aufgabe der Begrenzungsstufe 101 ist die Abgabe eines Signals innerhalb des nicht zwangsläufig symmetrischen Winkelbereiches von z.B. 178 Grad und l82 Grad nach der vorangegangenen Zündung bei einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine. Erseheint der Impuls aus der Endwert-Verstelleinrichtung vor 178 Grad, dann wird das SR-Plip-Flop 120 gesetzt und beim Eintreffen des I78 Grad-Impulses ein Ausgangssignal abgegeben. Innerhalb des Winkelbereiches 178 Grad bis l82 Grad erfolgt ein zeitweises Durchschalten des Eingangsimpulses auf der Leitung 135 und tritt der berechnete Impuls vor 182 Grad nicht auf, so wird der Winkelimpuls 182 über das ODER-Gatter 126 auf den Ausgang der Begrenzungsstufe 101 durchgeschaltet. Je nach Wahl der 'Grenzwinkel läßt sich daher ein maximaler und minimaler Abstand zur vorangegangenen Zündung einstellen.

Enthält die Brennkraftmaschine mehr als vier Zylinder, z.B. acht oder zwölf, und wird ein großer Verstellbereich gefordert, so reicht die zwischen zwei Zündimpulsen bei hoher Drehzahl zur Verfügung stehende Zeit nicht aus, um alle notwendigen Berechnungen in der allgemeinerforderlichen Form vorzunehmen. In einem solchen Falle besteht die Möglichkeit, den berechneten Zündwinkel für mehrere Zündvorgänge zu benutzen, ohne ihn jedesmal neu berechnen zu müssen. Berechnung und Auslösung können dann im Gegensatz zu dem oben Gesagten unabhängig voneinander erfolgen.

Fig. 11 zeigt eine Schaltungsanordnung, mit der die jeweiligen Zündzeitpunkte bei Brennkraftmaschinen mit höheren Zylinderzahlen berechnet werden können. In der Reihenfolge Von oben

609835/0398 -18-

nach unten in dieser Fig. 11 ist der Speicher 23 und der Schalter 24 angegeben, sowie ein nachfolgender Parallel-Serienwandler 66. Ihm folgen ein Zwischenzähler 150_s ein Zwischenspeicher 151 sowie ein Übernahmegatter 152. Dieses Übernahmegatter 152 steht mit einem an die höhere Zylinderzahl angepaßten Bezugsmarkengeber 28 in Verbindung, und sein Ausgang 153 steht mit einem Ergebniszähler 155 in Verbindung. Dieser Ergebniszähler wird nun beim Auftreten einer jeden Bezugsmarke im Bezugsmarkengeber 28 mit dem im Speicher 151 stehenden Wert gesetzt und im Anschluß daran mit Signalen des Drehzahlgebers 20 hochgezählt, die über einen von der Bezugsmarke betätigten Schalter 225 von der Leitung 35 kommen. Entsprechend der Schaltungsanordnung von Fig. 7 folgt diesem Ergebniszähler 155 die Endwert-Verstelleinrichtung 100 mit den einzelnen Sondereingriffsmöglichkeiten. ·

In der vorliegenden Schaltungsanordnung von Fig. 11 werden die dem Speicher 23 entnommenen Werte während einer durch das Zeitglied 68 bestimmten Zeit im Zwischenzähler 150 hochgezählt und anschließend in den Zwischenspeicher 151 übernommen. Aus diesem Zwischenspeicher 151 steht dann für jeden neuen Auszählvorgang ein z.B. last- und drehzahlabhängiger Wert zur Verfügung. Entsprechend der Zylinderzahl sind dann auch die einzelnen Begrenzungswerte abzuändern.

In Fig. 12-ist eine Schaltungsanordnung zur blockmäßigen Verarbeitung der Last- und Drehzahlsignale' angegeben. Danach werden die Drehzahlimpulse vom Drehzahlgeber 20 und die Lastimpulse vom Lastgeber 21 in getrennten Adressenzählern l60 und l6l aufsummiert. Die Zählerstände werden über den Wechselschalter 162 dem Speicher 23 blockweise zugeführt, d.h. erst werden alle Drehzahl-Adressen und anschließend alle Lastadressen durchlaufen oder umgekehrt. Um den Winkel der Kurbelwelle für die Drehzahlmatrix 102 zu erfassen, muß diese daher ebenfalls am Ausgang des ersten Adressenzählers 16Ό angeschlossen werden.

609835/0398 _₁₉_

Bei dieser Verarbeitungsart kann eine Rasterung der einzelnen Signale auch entfallen

Zwischen der geschachtelten und der blockweisen Verarbeitung von Drehzahl- und Lastimpulsen ist auch eine beliebige gruppenmäßige Zusammenstellung möglich ₃ sofern diese über den Zählerstand mit den Speicherplätzen im Speicher 23 abgestimmt sind.

Schließlich zeigt Fig. 13 eine weitere Schaltungsvariante zur Berechnung der Drehzahlabhängigkeit. In Fig. 2 mußte das vom Drehzahlgeber 20 ankommende Signal synchronisiert und gerastert werden, um es anschließend zusammen mit dem Lastsignal dem Adressenzähler 22 über den Wechselschalter 42 zuführen zu können. In der Schaltungsanordnung von Fig. 13 werden demgegenüber die vom Drehzahlgeber 20 abgegebenen Signale in einem Hilfszähler 170 bis zu einem durch die Endwertstufe 171 festgelegten Wert aufgezählt. Die Zeit vom Beginn des Zählvorganges bis zu seinem Ende ist dann drehzahlabhängig und während dieser Zeit werden Impulse konstanter Frequenz fk über den Wechselschalter H2 dem Adressenzähler 22 zugeführt. Diese Frequenz fk ist je nach Verarbeitungsart ebenfalls zu rastern und zu synchronisieren. Bei dem hier in Fig. 13 angegebenen Zählverfahren ist der von der Drehzahl abhängige Zählerstand im Adressenzähler 22 umgekehrt proportional zur Drehzahl der Kurbelwelle. Beim Berechnungssystem von Fig. 2 jedoch war der Zählerendstand.proportional der Drehzahl. Durch die Umkehrung ist entsprechend auch der Speicherinhalt des Speichers 23 abhängig von der gewünschten Verstellkennlinie zu wählen.

Die vorstehend beschriebene und erläuterte Einrichtung zum Steuern von betriebsparameterabhängigen und sich wiederholenden Vorgängen läßt sich universell verwenden. Wird sie zur Berechnung der ZündZeitpunkte in Brennkraftmaschinen eingesetzt, dann bietet sie gegenüber dem angegebenen Stand

609835/0 39 8

-PO-

der Technik eine größere Einflußmöglichkeit für verschiedene Parameter bei gleichzeitig verfeinertem Berechnungsergebnis.

Die in den vorstehend beschriebenen Beispielen aufgeführten Bauelemente und Baugruppen sind handelsüblich. In der folgenden Liste ist jeweils die Nummer und die Herstellerfirma des genannten Bauteils angegeben:

Übernahmegatter

62: RCA

CD 4O27A

Speicher

■23: Intel MP 17OIR

Parallel-Serien-Wandler 66: RCA CD

Ergebnis zähler Addierschaltung Schieberegister Zähler im Steuerteil

26: RCA CD 4O15A und RCA CD 4O32A

30: RCA CD '4O32A

81, 82: RCA CD 4O14A und RCA CD 4O15A

55: RCA CD 4O22A

Es sei noch bemerkt, daß sich die Einrichtung wesentlich vereinfacht, wenn dem Adressenzähler z.B. nur die Drehzahlimpulse zugeführt .werden.

In jedem Fall besitzt die beschriebene Schaltungsanordnung einen integrationsfreundlichen Umfang.

609 8 3 5/0398

-21-

Claims

Ansprüche

UJEinrichtung zum Steuern von betriebsparameterabhängigen und sich wiederholenden Vorgängen, insbesondere der Zündzeitpunkte von Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung, in der zwei zeitlich nacheinander auftretende Signalfolgen in einem Ergebniszähler bis zu einem vorbestimmten Wert gezählt werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reihenschaltung von wenigstens einem Aufnehmer für Betriebsparameter (2O₅ 21), einem Speicher (23), einem Umschalter (25) und einem Ergebniszähler (26, 155) vorgesehen ist und wenigstens der Speicher (23) überbrückbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (23) über einen zeitabhängigen Schalter (2^1) nur für eine einstellbare Zeit mit dem Ergebniszähler (26, 155) verbunden ist.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn-, zeichnet, daß dem Speicher (23) zumindest ein Adressenzähler (22, 160, l6l) vorgeschaltet ist, dem betriebsparameterabhängige Impulse zuführbar sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Adressenzähler (22) abwechselnd wenigstens Last- und Drehzahlimpulse z.uführbar sind.

609835/0398

-22-

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Adressenzähler (22) zuführbaren Impulse mit einer Frequenz gerastert sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter (25) abhängig von der Stellung wenigstens eines Kolbens betätigbar ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Adressenzähler (22) für den Zählvorgang nacheinander wechselweise die gerasterten Impulse der einzelnen Betrieb spar ame ter zuführbar sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 5_} dadurch gekennzeichnet, daß dem Adressenzähler (22) während des Zählvorganges nacheinander blockweise die gerasterten.Impulse der einzelnen Betriebsparameter zuführbar sind.

9. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Adressenzähler (22) wenigstens zwei, vorzugsweise je η-stufige Zähler enthält.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähler als Schieberegister (8l, 82) ausgebildet sind und in Verbindung mit einer Addierschaltung (80) den Adressenzähler bilden.

609835/0398 -23-

11. Einrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Adressenzählers (22) über ein Übernahmegatter nach jedem η-ten Zähltakt mit dem Eingang des Speichers (23) verbindbar ist.

12. Einrichtung nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Zähler bzw. Schieberegister (8l und 82) des Adressenzählers (22) zu Beginn des Zählvorganges auf bestimmte Werte setzbar sind.

13. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Speicher·(23) und Umschalter (25) ein Parallel-Serien-Wandler (66) vorgesehen ist. .

14. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, däß im. Speicher Steigungswerte '

der den Verstellkennlinien angepaßten Kurven gespeichert sind. .

15. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis l4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ergebniszähler (26, .155) eine Endwert-Verstelleinrichtung (100) nachgeschaltet ist.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Endwert-Verstelleinrichtung (100) Eingänge (110, 111, 112 und 113) für Spndereingriffe (Drehzahlschwellwerte,

. Temperaturschwellwerte, Drosselklappen-Stellwerte, Anlaßfall) aufweist.

609835/0398

— ρ}. ι —

1?. Einrichtung nach den Ansprüchen 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Endwert-Verstelleinrichtung (100) eine Matrix aus Logik-Einheiten enthält.

18. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Endwert-Verteileinrichtung (100) eine Begrenzungsstufe für die Veränderung der Periodendauer der sich wiederholenden Vorgänge nachgeschaltet ist.

19. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß ■ die Begrenzungsstufe (101) über eine als Winkel-Dekodierstufe wirkende Drehzahlmatrix mit dem Adressenzähler (22, I60) in Verbindung steht und wenigstens einen logischen Schalter (120, 121) sowie ein logisches Gatter (126) enthält.

20. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Brennkraftmaschine mit einer höheren Zylinderzahl als vier vorzugsweise ein Zwischenzähler (I50), ein Zwischenspeicher (151) sowie ein Übernahmegatter (152) zwischen Parallel-Serien-Wandler (66) und Ergebniszähler (155) angeordnet ist.

21. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Drehzahlgeber (20) und Adressenzähler (22) ein Hilfszähler (170) angeordnet ist, mit dessen Zählerstand "die Zuführung einer konstanten ■Frequenz zum Adressenzähler (22) zeitlich steuerbar ist.

609835/0398

-25-

22. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß dem Adressenzähler (22) während des Zählvorganges nacheinander blockweise nicht gerasterte Impulse der einzelnen .Betriebsparameter zuführbar sind.

23. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10, 12, 13, 15

bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher die -Funktionswerte der verschiedenen Verstellkennlinien enthält.

609835/0398