DE3034440A1

DE3034440A1 - Zuendanlage fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3034440A1
Application number: DE19803034440
Authority: DE
Inventors: Werner 7132 Illingen Harter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1980-09-12
Filing date: 1980-09-12
Publication date: 1982-04-29
Also published as: FR2490281A1; US4378778A; FR2490281B1; JPS5781157A

Description

*· 6487

1.8.1980 Ve/Hm

ROBERT BOSCH GMBH, JOOO STUTTGART 1

Zündanlage für Brennkraftmaschinen Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Zündanlage für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine solche Zündanlage mit einer Inkrementgeberanordnung aus der DE-OS 2 711 894 bekannt. Diese bekannte Schließzeitbzw. Schließwinkelregelung beruht auf dem bekannten Prinzip, der der folgende Schließwinkel das K-fache des vorausgegangenen Teilschließwinkels beträgt, wobei der Teilschließwinkel erreicht ist, wenn der primärseitige Zündspulenstrom auf 1/K des Nennwerts angestiegen ist. Der Nachteil dieses bekannten Prinzips ist, daß bei hohen Beschleunigungen, insbesondere von niederen Startdrehzahlen aus, der eingestellte folgende Schließwinkel zu klein wird. Nach Beginn der Offenzeitauszählung ist kein wesentlicher Einfluß mehr auf den Beginn der folgenden Schließzeit möglich.

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- -ar -

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Zündanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß sich auch nach Beginn der Offenzeitauszählung der folgende Schließzeitbeginn noch korrigieren läßt, inde:m der den K-Faktor enthaltende' Schwellwert ständig beschleunigungsabhängig verändert wird. Eine sehr gute dynamische Anpassung ist die Folge und auch bei sehr starken Beschleunigungen treten nur unwesentliche Fehler im Schließwinkel auf.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Zündanlage möglich. Besonders vorteilhaft ist es, einen vom Teilschließwinkel abhängigen Zahlenwert am Ende· des Teilschließwinkels mit einem Zahlenwert zu multiplizieren und zwischenzuspeichern, der von der Passierzeit eines Inkrements am Inkrementgeber abhängt. Diese Zeitdauer kann vorzugsweise durch eine Festfrequenz ausgezählt werden. Dieser zwischengespeicherte Zahlenwert wird im folgenden ständig durch einen Zahlenwert dividiert, der der Passierdauer des jeweils passierenden Inkrements entspricht. Auf diese Weise erfolgt eine ständige, beschleunigungsabhängige Korrektur des den Beginn der folgenden Schließzeit vorgebenden Zahlenwerts.

Vorteilhaft ist noch eine HilfsSteuervorrichtung für einen Schließwinkel als Notauslösung und für den Startbetrieb vorgesehen, indem ein Zündungsrechner oder Zündzeitpunktgeber eine feste Zahl von Inkrementen vor dem Zündzeitpunkt oder dem oberen Totpunkt ein Hilfssteuersignal für den Schließzeitbeginn abgibt. Eine Zählvorrichtung zählt während· der Teilschließzeit eine feste Frequenz ab einem festlegbaren Zahlenwert und zählt das Ergebnis anschließend aus, wobei' bei Ereichen eines weiteren festlegbaren

Zahlenwerts ein Hilfssteuersignal für den Zündzeitpunkt (Schließzeitende) auslösbar ist.

Schließlich kann vorteilhaft die Dynamik noch weiter verbessert werden, indem im als Zündungsrechner ausgebildeten Zündzeitpunktgeber die Differenz des vorangegangenen zum aktuellen Zündwihkel gebildet wird. Ein der Differenz entsprechender Zahlenwert wird zu dem den Schließzeitbeginn bestimmenden Zahlenwert zuaddiert und bewirkt dadurch eine weitere, zusätzliche Korrektur.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine schaltungsmäßige Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels und die Fig. 2 und 3 Signaldiagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

Eine Inkrementgeberanordnung 10 besteht aus einer vorzugsweise mit derKurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbundenen Zahnscheibe 100, auf der umfangsseitig in gleichen Abständen angeordnete Zähne 101 als Inkremente angebracht sind. Diese Zähne werden durch einen ersten Aufnehmer 102 abgetastet, indem jeder ferromagnetische Zahn in diesem induktiven Aufnehmer 102 eine Induktivitätsänderung hervorruft, die ein Signal zur Folge hat. Statt ferromagnetischer Zähne können auch andere Marken als Inkremente vorgesehen sein, die durch andere Geber abtastbar sind. So kann z.B. die Scheibe in Umfangsrichtunglstreif enf örmig magnetisiert sein oder eine Lochanordnung aufweisen, die durch optische Geber abtastbar

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ist. Eine Bezugsmarke 103 ist ebenfalls auf der Scheibe 100 angeordnet. Entsprechend der Anzahl der gewünschten Zündvorgänge pro Umdrehung der Zahnscheibe 100, also z.B. proportional der Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine, können mehrere solcher Bezugsmarken 103 vorgesehen sein. Es können auch-ausgehend von einer Bezugsmarke 103 ■weitere Bezugsmärken elektronisch erzeugt werden. Die Bezugsmarke 103 wird von einem zweiten Aufnehmer 10^ abgetastet. Zur Umwandlung der Gehersignale der beiden Aufnehmer 103, 10l· können vorzugsweise in der Zeichnung nicht näher dargestellte Impulsformerstufen zur Umwandlung der Gebersignale in Rechtecksignale vorgesehen sein.

Beide Aufnehmer 102, 10U sind mit einem Zündungsrechner 11 verbunden, in dem in Abhängigkeit der Gebersignale und vorzugsweise auch in Abhängigkeit weiterer Parameter P der Zündzeitpunkt berechnet wird. Dies kann z.B. anhand vorgegebener Zündwinkel-Kennlinien oder -Kennfelder erfolgen. Eine solche Zündzeitpunkt-Berechnungsstufe ist z.B. aus der DE-OS 2 50U 8^3 bekannt. Die Geberanordnung 10 bildet zusammen mit dem Zündungsrechner 11 einen Zündzeitpunktgeber. Im einfachsten Fall kann natürlich der ■ Aufnehmer lOk allein oder zusammen mit einer einfachen Zündverstellvorrichtung (z.B. Fliehkraftregler) den Zündzeitpunktgeber bilden.

Der Aufnehmer 102 ist weiterhin mit dem Rücksetzeingang R

- sowie dem Sperreingang E eines ersten

Zählers 12, dem Setzeingang S eines weiteren als Zwischenspeicher geschalteten Zählers 13 sowie mit den Takteingängen C zweier weiterer Zähler 1^, 15 verbunden. Der Takteingang des Zählers 12 ist mit einer gegenüber der im Aufnehmer erzeugten Frequenz sehr hohen Frequenz f1 beaufschlagt. Die Zahlenausgänge dieses Zählers 12 sind Zahleneingängen des Zählers 13 zugeführt. Dessen Zahlenausgänge sowie die

Zahlenausgänge des Zählers 11* 'sind einer Multiplizierstufe 16 zugeführt, deren Zahlenausgänge über einen z.B. als Zähler ausgebildeten Zwischenspeicher 17 an die Zahleneingänge einer Dividierstufe 18 angeschlossen sind. Weiterhin sind die Zahlenausgänge des Zwischenspeichers 13 mit den Divisor-Zahleneingängen der Dividier stufe 18 verbunden. Die Zahlenausgänge der Dividierstufe 18 sind über eine Addierstufe 19 ersten Zahleneingängen eines digitalen !Comparators 20 zugeführt, dessen zweite Zahleneingänge mit den Zahlenausgängen des Zählers 15 verbunden sind. Die Zahleneingänge dieses Zählers 15 sind - vorzugsweise durch feste Verdrahtung mit der Zahl Zo beaufschlagt. Zweite Zahleneingänge der Addierstufe 19 sind mit Zahlenausgängen des Zündungsrechners 11 verbunden.

Der Ausgang des !Comparators 20 ist über ein ODER-Gatter 21 mit dem Setzeingang eines Flipflops 22 verbunden, dessen Ausgang mit dem Rücksetzeingang R sowie dem Sperreingang E des Zählers Ik, über ein ODER-Gatter 23 mit dem Takteingang C eines Zählers 2U, mit dem Setzeingang S dieses Zählers 2k sowie mit der Basis eines Transistors 25 verbunden ist, dessen Schaltstrecke in den Primärstromkreis einer Zündspule 26 geschaltet ist. In diesem Primärstromkreis ist noch ein Strommeßwiderstand 27 geschaltet. Der Transistor 25 bildet zusammen mit der Zündspule 26 eine übliche Zündungsendstufe, wobei im Sekundärstromkreis dieser Zündspule 26 wenigstens eine Zündkerze 28 geschalet ist. Sind mehrere Zündkerzen erforderlich, so kann in bekannter Weise ein mechanischer oder elektronischer Hochspannungsverteiler vorgesehen sein.

Die am Strommeßwiderstand 27 abfallende Spannung ist einem Komparator 29 zugeführt, an dessen Vergleichseingang ein Spannungswert t? angelegt ist, der dem Spannungsabfall des Stromwerts Io am Strommeßwiderstand 27 am Ende der später noch erläuterten Teilschließzeit entspricht. Der

ORiQfNAL INSPECTED

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Ausgang des !Comparators 29 ist mit dem Setzeingang des Zwischenspeichers 17 sowie mit dem Zählrichtungseingang U/D des Zählers 2k verbunden. Die Zahleneingänge dieses Zählers 2k sind - vorzugsweise durch feste Verdrahtung - mit dem festen Zahlenwert Z1 "beaufschlagt. Die Zahlenausgänge dieses Zählers 2It sind über ·εΐηε" Dekodierstufe 30 mit einem Eingang eines ODER-Gatters 31" verbunden, dessen Ausgang sowohl mit dem Setzeingang des Zählers 15, wie auch mit dem Rücksetzeingang des Flipflops 22 verbunden ist. Ein Ausgang 32 des Zündungsrechners liefert zu jedem errechneten Zündzeitpunkt ein Ausgangssignal, das einem weiteren Eingang des ODER-Gatters 31 zugeführt ist. Ein weiterer Ausgang 33 des Zündungsrechners 11 liefert ein Ausgangssignal, das um eine feste Zahl von Inkrementen gegenüber dem Zündungssignal vorverlegt ist. Dieses Signal ist e'inem weiteren Eingang des ODER-Gatters 21 zugeführt.

Die Wirkungsweise des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels soll im folgenden anhand der in den Figuren 2 und dargestellten Signaldiagramme erläutert werden. Dabei entsprechen sich die Bezugszeichen der Bauelemente und die zugeordneten Ausgangssignale.

^ Im Zähler 12 wird ein drehzahlabhängiges Signal ermittelt, indem jeweils während des Passierens eines Increments 101, also während eines Signals 102 die sehr hohe Frequenz f1 aufwärts gezählt wird. In den Zwischenräumen zwischen zwei Signalen U102 wird über den Sperreingang E ein weiterer Zählvorgang verhindert. Mit der Anstiegsflanke eines Signals U102 wird jeweils der Zähler 12 rückgesetzt". Mit der Rückflanke eines Signals U102 wird der ermittelte Zählerstand jeweils in den Zwischenspeicher 13 übernommen, dessen Speicherinhalt Z13 somit dem jeweils aktuellsten Drehzahlwert entspricht, d.h., bei steigender Drehzahl vermindert sich der Speicherinhalt Z13· In Fig. 2 ist während sieben Perioden

ein Anstieg der Drehzahl und somit eine Reduzierung des Speicherwerts Z13 (unterbrochene Linie) dargestellt. Der Speicherwert Z13 entspricht somit der Zeitdauer Ti, die ein Inkrement 101 für das Passieren des Aufnehmers 102 "benötigt,

Der Zündzeitpunkt wir-d dadurch vorgegeben, daß infolge eines Signals am¹ Ausgang 32 des Zündungsrechners 11 über das ODER-Gatter 31 das Fliflop 22 rückgesetzt wird, wodurch der Transistor 25 sperrt und ein Zündfunke an der Zündkerze 28 induziert wird. Gleichzeitig wird durch den Ausgang des ODER-Gatters 31 der Zähler 15 auf den festen Zahlenwert Z1 gesetzt und beginnt im Takt der Signale des Aufnehmers 102, also drehzahlabhängig abwärts zu zählen. Bei Erreichen des Zahlenwerts Z19 am Ausgang der Addierstufe 19 gibt der Komparator 20 ein Ausgangssignal ab, durch das über das ODER-Gatter 21 das Flipflop 22 wieder gesetzt wird. Der Transistor 25 wird wieder stromleitend und es beginnt erneut ein Strom Ip im Primärstromkreis der Zündspule 26 zu fließen. Gleichzeitig wird der Zähler 1U freigegeben, der im Takt der passierenden Inkremente 101 aufwärts zu zählen beginnt. Zum Zeitpunkt ti erreicht der ansteigende Strom Ip den Wert Io, der im dargestellten Fall der Hälfte des gewünschten Stromsollwerts entspricht. Der Komparator 29 spricht an und erzeugt ein Setzsignal für den Zwischenspeicher 17« In diesen Zwischenspeicher 17 wird das zu diesem Zeitpunkt vorliegende Produkt Z13 x ZiU χ Κ übernommen:.. Der Faktor K ist der Hochrechnungsfaktor von der Teilschließzeit zur vollen Schließzeit. Da die Teilschließzeit im dargestellten Fall die Hälfte der vollen Schließzeit ist, ergibt sich K = 2. Dieser zwischengespeicherte Wert wird in der Dividierstufe 18 ständig durch den aktuellen Speicherinhalt Z13 dividiert. Der durch den Zahlenwert Z1k zum Zeitpunkt ti verkörperte Teilschließwinkel D t wird somit mit einem Korrektur-

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faktor Tio/Ti multipliziert. Dieser Faktor ergibt eine beschleunigungsabhängige Korrektur, da Tio die Passierdauer eines Inkrements zum Zeitpunkt ti und der Faktor Ti die aktuelle Passierdauer darstellt. Dieser Faktor 2 χ pt χ Tio/Ti ergibt somit im wesentlichen den Schwellwert für den Komparator 20, bei' dessen Erreichen der Schließzeitbeginn ausgelöst wird. Zu diesem Wert wird in der Addierstufe 19 noch ein Wert A CL hinzuaddiert, der der Differenz zwischen dem aktuellen Zündwinkel und dem Zündwinkel der vorangegangenen Periode entspricht. Ändert sich z.B. bei dynamischen Vorgängen der Zündwinkel, so wird entsprechend eine Korrektur am Schließwinkel vorgenommen. Diese zusätzliche Maßnahme kann in einem einfacheren Ausführungsbeispiel natürlich auch entfallen. Der Schwellw-ert Z19₅ der den Schließzeitbeginn bestimmt, ergibt sich somit zu

2 χ ßt χ Tio/Ti + Zi OL .

Im stationären Betrieb, wie ihn der erste Zählzyklus des Zählers 15 in Fig. 3 zeigt, wird Tio/Ti = 1 und^<X= 0, sofern keine anderen Parameter P denZündzeitpunkt verändern, Im darauffolgenden Zyklus erfolgt eine Beschleunigung, wodurch Ti kleiner wird. Dies führt zu einem Anstieg von Z18 bzw. Z19. Die Folge ist, daß Z19 durch ZI5 früher erreicht wird, und der Stromfluß dadurch früher beginnt. Es sorgen somit zwei Faktoren für eine Vorverlegung des Schließzeitbeginns: zum einen die Erhöhung des Zählerstands Z19 und zum anderen das schnellere Abwärtszählen im Zähler Z15 infolge der höheren Geschwindigkeit der Geberscheibe 100.

Zum Zeitpunkt t2 erfolgt ein Sprung des Zahlenwerts Zi9j da zu diesem Zeitpunkt ein neuer Wert Tio mit dem Faktor 2 und"dem Faktor A t multipliziert und im Zwischen-

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speicher 17 abgespeichert wird. Da infolge der stattgefundenen Beschleunigung der Wert Tio kleiner ist im Vergleich zur vorangegangenen Periode erfolgt ein Sprung des Werts Z18 bzw. Z19-

Infolge der Drehzahlerhöhung hat sich auch der dem Zeitpunkt T2 folgende Zündzeitpunkt verschoben, so daß nunmehr ein Wert Δ Oi vom Zündungsrechner 11 zur Addierstufe 19 gegeben vird. Dieser Wert AOi führt zu einem erneuten Sprung des Zahlenwerts Z19· Der Sprung erfolgt dabei natürlich in die gleiche Richtung wie die Zündwinkeländerung. Wurde der Zündzeitpunkt vorverlegt, d.h. der Zündwinkel vergrößert, so wird auch der Schließzeitbeginn vorverlegt, d.h. der Zahlenwert ZI9 erhöht.

Um Startbedingungen zu schaffen, gibt der Zündungsrechner 11 an seinem Ausgang 33 eine feste Zahl von Inkrementen vor dem Zündzeitpunkt ein Signal ab, durch das das Flipflop 22 gesetzt und damit eim Stromfluß Ip ausgelöst wird. Dadurch wird ein erster Schließwinkel gebildet, der ein Anlaufen der Anlage gestattet. Das Signal U33 dient auch bei höheren Drehzahlen zur hilfsweisen Auslösung des Schließwinkels zum Zeitpunkt t3, falls zu diesem Zeitpunkt, z.B. infolge eines Fehlers, noch keine Schließzeit begonnen hat. Dieses Signal U33 kann vorzugsweise auch eine feste Zahl von Inkrementen vor oder nach der Bezugsmarke 103 ausgelöst werden.

Der Zähler 2k in Verbindung mit der Dekodierstufe 30 dient zur Erzeugung eines Endpunktes für die erste Schließzeit und bildet später im Betrieb einen hilfsweisen Zündzeitpunkt, d.h. spätestens über die Dekodierstufe 30 wird der Zündzeitpunkt ausgelöst, sofern über den Ausgang 32 des Zündungsrechners 11 nicht zuvor die Zündung ausgelöst

wird. Dazu wird zu Beginn der Schließzeit über den Ausgang des Flipflops 22 der Zähler 2k auf den festen Zahlenwert Z1 gesetzt und beginnt mit der Taktfrequenz f2 aufwärts zu zählen. Spricht der Komparator 29 bei Überschreiten des Spannungswerts Uo an, so wird der Zählrichtungseingang U/D des Zählers 2k umgeschaltet und es erfolgt ein Rückwärtszählvorgang bis die Dekodierstufe 30 anspricht. Im dargestellten Fall erfolgt dies bei Erreichen des Zahlenwerts 0. Über die Dekodier stufe 30 wird dann das Flipflop 22 rückgesetzt. Würde der Zahlenwert ZI gleich 0 sein, so wäre die Dauer des Aufwärtszählvorgangs gleich der Dauer des Abwärtszählvorgangs. In diesem Falle würde im stationären Betrieb, das Signal der Dekodierstufe mit dem vom Zündungsrechner 11 vorgegebenen Zündzeitpunkt zusammenfallen. Durch das Setzen des Zählers 2k auf den Zahlenwert Z1 erfolgt eine Verschiebung des Auslösesignals der Dekodierstufe 30 nach spät, damit bei dynamischen Vorgängen und regulär arbeitendem Zündungsrechner dessen Signal zuerst erscheint.

Claims

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1 .8.1980 Ve/Hm

ROBEBT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1

Ansprüche

i y Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einer durch eine Welle der Brennkraftmaschine angetriebene Inkrementgeberanordnung (10), mit einem Zündzeitpunktge"ber (10, 11) zur Festlegung des Schließzeitendes (Zündzeitpunkt) eines elektronischen Schalters (25) im PrimärStromkreis einer·Zündspule (26) und mit einer Schließzeitregelvorri.chtung, "bei der vährend einer durch den primärseitigen Stromfluß his zu einem festlegbaren Stromwert (Io) "bestimmten Teilschließzeit ( h> t) Inkremente der Inkrementgeberanordnung (1O) in einer Zählvorrichtung (1U) gezählt werden, wobei das Zählergebnis die Zeitdauer eines Zählvorgangs von Inkrementell zwischen Schließzeitende und darauffolgendem Schließ-, zeifbeginn eines Zyklus steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der während der Teilschließzeit ( /st) ermittelte Zahlenwert in einer Rechenstufe (i6 bis 18) durch den Faktor (Tio/Ti) korrigiert wird, wobei (Tio) die Passierdauer wenigstens eines Inkrements (101) zu einem bestimmten Zeitpunkt eines Zyklus und (Ti) die aktuelle Passierdäuel* ist.

2, Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Zündzeitpunkt eine Zählvorrichtung (15) auf einen festlegbaren Wert (Zo) gesetzt und ein Zählvorgang ausgelöst wird, vobei bei Erreichen des der korrigierten Teilschließzeit entsprechende Zahlenwert (Z18 bzw. Z19) der Schließzeitbeginn vorzugsweise durch eine Zahlenvergleichsvorrichtung (20) ausgelöst wird.

3. Zündanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bestimmte Zeitpunkt (ti) eines Zyklus das Ende der Teilschließzeit ( A t) ist.

h. Zündanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung eines der Passierdauer wenigstens eines Inkrements entsprechenden Zahlenwerts (Z13) eine weitere, eine Festfrequenz (fi) zählende Zählvorrichtung (12) vorgesehen ist, wobei der ermittelte Zahlenwert am Ende einer Teilschließzeit ( ß t) in einem Speicher (17) zwischengespeichert wird.

5. Zündanlage nach Anspruch h, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischengespeicherte Wert (Z1T) bereits als Faktor den während der Teilschließzeit ( ft t) ermittelten Zahlenwert (ZIi+) enthält.

ORIGINAL INSPECTED

6. Zündanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine feste Zahl von Inkrementen vor oder nach einem festen Punkt eines Zyklus ein Kilfssteuersignal (U33) für den Schließzeitbeginn auslösbar ist.

7· Zündanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Punkt der Zündzeitpunkt oder das durch eine Bezugsmarke (103) erzeugte Signal ist.

8. Zündanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Zählvorrichtung (2*0 vorgesehen ist, durch die während der Teilschließzeit ( At) eine Festfrequenz (f2) ab einem festlegbaren Zahlenwert (Z1) gezählt und das Ergebnis anschließend ausgezählt wird, wobei bei Erreichen eines weiteren festlegbaren Zahlenwerts ein Hilfssteuersignal (U30) für den Zündzeitpunkt auslösbar ist.

9. Zündanlage, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im als Zündungsrechner (11) ausgebildetgen Zündzeitpunktgeber die Differenz ( Δθ() des vorangegangenen zum aktuellen Zündwinkel gebildet wird und daß ein der Differenz entsprechender Zahlenwert dem die Auszählung bis zum Schliezeitbeginn bestimmenden Zahlenwert (Z18) zuaddiert wird.