HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft einen elektronischen
Zündsignalverteiler für einen Kraftfahrzeugmotor und insbesondere eine
ausfallsichere elektronische Schaltungsanordnung für das
Zündsignalverteilungssystem.
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Ein derartiges System ist aus der US-PS 3 757 755 bekannt.
Es verteilt die Zündsignale an die Zündeinrichtungen der
Brennkraftmaschine, indem es die Zündfolge unter Bezugnahme
auf Hilfssignale bestimmt. Eines dieser Signale zeigt an, ob
ein Zylinder eines geradzahligen Zylinderblocks oder ein
Zylinder eines ungeradzahligen Zylinderblocks zu zünden ist.
Die anderen Signale definieren ein Paar von Zylindern, wobei
jedes Paar einen Zylinder eines geradzahligen Zylinderblocks
und einen Zylinder eines ungeradzahligen Zylinderblocks
aufweist. Diese Signale werden durch UND-Glieder verknüpft, um
die richtigen Zündsignale zu liefern. Diese Hilfssignale
werden von Schaltungen abgegeben, die ähnlich wie ein
Verschiebekreis arbeiten.
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Wenn jedoch einer der Verschiebekreise aufgrund von Rauschen
oder dergleichen fehlerhaft arbeitet, kann irrtümlich ein
unrichtiger Zylinder gezündet werden, und ein solches
Ereignis kann den Motor beschädigen.
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Ein weiteres Zündsignalverteilungssystem, das ausgebildet
ist, um den fehlerhaften Betrieb eines elektrischen
Zündverteilers infolge einer Doppelzählung durch einen Zähler
aufgrund eines Anhaltens des Motors mit Rückwärtsdrehung zu
verhindern, ist aus JP-A-59-28751 bekannt. Dieser
elektronische Zündsignalverteiler schützt jedoch die
Zündsignalverteilung im Fall eines durch Rauschen oder dergleichen
bedingten fehlerhaften Betriebs des Zählers zum Bestimmen
des zu zündenden Zylinders nicht richtig, was möglicherweise
zur Zündung eines unrichtigen Zylinders führt, der
beispielsweise den Saughub ausführt.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektronischen
Zündsignalverteiler für einen Kraftfahrzeugmotor
bereitzustellen, der in der Lage ist, wenigstens das fehlerhafte
Zünden von unrichtigen Zylindern im Fall einer Störung zu
verhindern, die durch Rauschen oder dergleichen im Zählers
verursacht ist, der die Zündfolge für die Zylinder bestimmt.
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Um das oben genannte Ziel zu erreichen, arbeitet das
erfindungsgemäße Zündsignalverteilungssystem so, daß es den zu
zündenden Zylinder nicht nur auf der Basis des
Zündfolgezählers bestimmt, sondern auch unter Verwendung eines
Referenzpositionssignals und eines Kurbelwinkelsignals, das mit
der Motordrehung synchron ist, und das Zündsignal wird
schließlich als Resultat einer logischen
Verknüpfungsoperation zwischen dem Zählerausgangssignal und dem
Zylinderbestimmungssignal an jeden Zylinder abgegeben, wodurch
wenigstens das Zünden von unrichtigen Zylindern verhindert wird,
wenn der Zähler fehlerhaft arbeitet.
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Die oben genannte Aufgabe wird mit einem elektronischen
Zündverteiler gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst,
wobei die Unteransprüche auf vorteilhafte Ausführungen der
vorliegenden Erfindung gerichtet sind.
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Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das die Auslegung des
erfindungsgemäßen elektronischen Zündsignalverteilers zeigt;
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Fig. 2 ist ein Blockschaltbild, das die
Zylinderidentifikationsschaltung 3 von Fig. 1 im einzelnen zeigt;
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Fig. 3 ist ein Impulsdiagramm, das den Betrieb der in Fig. 2
gezeigten Schaltung zeigt;
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Fig. 4 ist ein Impulsdiagramm, das den Betrieb der in Fig. 1
gezeigten Schaltungsanordnung zeigt;
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Fig. 5 ist ein Impulsdiagramm, das den Betrieb zeigt, wenn
das Referenzpositionssignal 1a und das Zündsignal 4a
einander überlappen; und
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Fig. 6 ist ein Blockschaltbild, das die zweite
Ausführungsform der Erfindung zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN:
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Nachstehend werden Ausführungsformen der Erfindung im
einzelnen beschrieben.
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Gemäß Fig. 1, die ein Blockschaltbild der
Schaltungsanordnung nach der Erfindung zeigt, erzeugen ein
Referenzpositionsdetektor 1 und ein
Kurbelwinkelpositions-Impulsgenerator 2 ein Referenzpositionssignal 1a bzw. ein
Kurbelwinkelsignal 2a. Eine Zylinderidentifikationsschaltung 3
empfängt diese Ausgangssignale zum Identifizieren von
Zylindern und erzeugt ein Referenzzylindersignal 3a für den
ersten Zylinder, ein Zylinderidentifikationssignal 3b für
den vierten Zylinder, ein Zylinderidentifikationssignal 3c
für den zweiten oder fünften Zylinder und ein
Zylinderidentifikationssignal 3d für den dritten oder sechsten Zylinder.
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Der Betrieb der Zylinderidentifikationsschaltung 3 wird im
einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 erläutert. Das
Referenzpositionssignal 1a ist ein Impulssignal, das bei
einem bestimmten Winkel (beispielsweise 110º) vor dem oberen
Totpunkt jedes Zylinders ansteigt. Das Kurbelwinkelsignal 2a
ist ein Impulszug, wobei jeder Impuls bei einem bestimmten
weiteren Drehwinkel des Motors erzeugt wird (beispielsweise
ein Impuls pro Drehung von 20 oder Erzeugung von 180
Impulsen für eine Motorumdrehung). Der
Referenzpositionsdetektor
1 ist so ausgebildet, daß er das
Referenzpositionssignal 1a erzeugt, das für manche Zylinder eine
unterschiedliche Impulsdauer hat. Beispielsweise hat ein Signal 1a für
den ersten Zylinder eine Impulsdauer, die sechzehn Impulse
des Kurbelwinkelsignals 2a einschließt, ein Signal 1a für
den zweiten und fünften Zylinder hat eine Impulsdauer, die
acht Impulsen des Signals 2a äquivalent ist, ein Signal 1a
für den dritten und sechsten Zylinder hat eine Impulsdauer,
die vier Impulsen äquivalent ist, und ein Signal 1a für den
vierten Zylinder hat eine Impulsdauer, die zwölf Impulsen
äquivalent ist. Das Referenzpositionssignal 1a und das
Kurbelwinkelsignal 2a werden in einem UND-Glied 31 UND-
verknüpft, und das Ausgangssignal wird einem
Kurbelwinkelimpulszähler 32 zugeführt, der die Impulszahl des
Kurbelwinkelsignals 2a zählt, das in der Impulsdauer des
Referenzpositionssignals 1a enthalten ist. Der Zähler 32 erzeugt
beispielsweise ein Referenzzylindersignal 3a für den ersten
Zylinder, wenn sechzehn Impulse gewählt werden, und erzeugt
ein 4.-Zylinder-Identifikationssignal 3b für den vierten
Zylinder, wenn zwölf Impulse detektiert werden. Der Zähler
32 erzeugt ein 8-Impulssignal 32a für den zweiten und
fünften Zylinder und erzeugt ein 4-Impulssignal für den dritten
und sechsten Zylinder. Der Zähler 32 wird aufgrund der
Erzeugung des nächsten Referenzsignals 1a in den Ausgangs
zustand rückgesetzt, so daß eine
Impulsanstiegs-Detektierschaltung 30 ein schmales (beispielsweise 2 us) Löschsignal
30a an der Anstiegsflanke des Referenzpositionssignals 1a
erzeugt, wie in Fig. 3 gezeigt ist, und dieses Signal löscht
den Kurbelwinkelimpulszähler 32.
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Die obige Schaltungsanordnung soll jeden Zylinder durch
Zählen der Impulszahl des Kurbelwinkelsignals 2a während der
Impulsdauer des Referenzpositionssignals 1a identifizieren.
Wie jedoch aus dem Impulsdiagramm von Fig. 3 ersichtlich
ist, werden das 8-Impulssignal 32a und das 4-Impulssignal
32b jeweils in Perioden für mehrere Zylinder erzeugt, und
deshalb müssen Signale bei unrichtigen Zylindern maskiert
werden. Ein UND-Glied 33 wird zur UND-Verknüpfung der
invertierten Ausgabe des 4.-Zylindersignals 3b, der
invervierten Ausgabe des Referenzpositionssignals 1a und des 8-
Impulssignals 32a verwendet, so daß das 8-Impulssignal zum
2./5.-Zylindersignal 3c umgeformt wird. Ähnlich führt ein
UND-Glied 34 eine UND-Verknüpfung des 4-Impulssignals 32b
der invertierten Ausgaben des 8-Impulssignals 32a und
des Referenzpositionssignals 1a durch. Die obige
Schaltungsanordnung liefert die Signale zum Identifizieren von
Zylindern.
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Das wie oben beschrieben detektierte Referenzzylindersignal
3a wird einer Referenzzylindersignal-Verteilerschaltung 5 in
Fig. 1 zugeführt, in der das Signal nacheinander verschoben
wird, indem es bei der Abfallflanke eines Zündsignals 4a
getriggert wird, das von einer Recheneinheit 4 mit einer CPU
geliefert wird, die das Referenzpositionssignal 1a und das
Kurbelwinkelsignal 2a empfängt, um das Zündsignal 4a zu
berechnen. Die Referenzzylindersignal-Verteilerschaltung 5
liefert jeweils nach Maßgabe der Zündfolge jedes Zylinders
erste Zündverteilersignale 5a-5f für den ersten bis sechsten
Zylinder.
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Bei dem aus JP-A-59-2875l bekannten konventionellen System
wird das Zündsignal 4a an die Zylinder verteilt, indem es
einfach mit den ersten Zündverteilersignalen 5a-5f UND-
verknüpft wird. Wenn das Zündsignal 4a jedoch durch Rauschen
verfälscht ist, insbesondere wenn das Zündsignal 4a an einem
Punkt unmittelbar nach seiner Anstiegsflanke von Rauschen
überlagert ist, wie bei A in Fig. 4 gezeigt ist, spricht die
Referenzzylindersignal-Verteilerschaltung 5 irrtümlich auf
das Rauschen an und wird getaktet, um das
Referenzpositionssignal zu verschieben. Das Rauschen bewirkt zum
Zeitpunkt seines Auftretens, daß das 2. erste
Zündverteilersignal 5b vom Hochpegel zum Niedrigpegel wechselt, und
gleichzeitig, daß das 3. erste Zündverteilersignal 5c zu dem
bei B gezeigten Zeitpunkt den Hochpegel annimmt. Dies
resultiert
in der Abgabe des 3.-Zylinderzündsignals 8a zu einem
bei C gezeigten unrichtigen Zeitpunkt. Die Erzeugung dieses
unrichtigen Impulses ist das Resultat der logischen
Verknüpfung zwischen den Signalen 5c und 4a, und das Auftreten
eines solchen Ereignisses während des Hubs eines Zylinders
kann letztendlich den Motor beschädigen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung schließen die logischen
Verknüpfungsoperationen zwischen dem Zündsignal 4a und allen
ersten Zündverteilersignalen 5a-5f ferner die
Zylinderidentifikationssignale 3b-3d mit Hilfe von UND-Gliedern 6-11
gemäß Fig. 1 ein, wodurch das System gegenüber Rauschen
unempfindlich gemacht wird. Beispielsweise führt das UND-Glied
8 des dritten Zylinders eine UND-Verknüpfung des
Zündverteilersignals 5c für den dritten Zylinder, des Zündsignals
4a und des 3./6. zweiten Zündverteilersignals 24a durch, das
von dem 3./6.-Zylinderidentifikationssignal 3d durch ein
ODER-Glied 24 abgeleitet ist, was in einem Niedrigpegel-
Ausgangssignal resultiert, wie bei D in Fig. 4 gezeigt ist,
und deshalb entsteht in dem bei C gezeigten Bereich kein
aktiver Zündimpuls, selbst wenn die Referenzzylindersignal-
Verteilerschaltung 5 aufgrund von Rauschen, das zu dem bei A
gezeigten Zeitpunkt auftritt, fehlerhaft arbeitet. Die
Ausgangssignale 6a-11a der UND-Glieder 6-11 werden den
jeweiligen Zündschaltungen 12-17 zugeführt, die jeweils eine
Zündspule, eine mit der Spule verbundene
Primärspannungsschalteinrichtung und eine Zündkerze aufweisen.
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Das UND-Glied 6 des ersten Zylinders führt eine
UND-Verknüpfung des ersten Zündverteilersignals 5a für den ersten
Zylinder, des 1./4. zweiten Zündverteilersignals 24a und des
Zündsignals 4a durch, um das 1.-Zylinderzündsignal 6a zu
erzeugen. Die Zündsignale für die übrigen Zylinder werden
auf die gleiche Weise erzeugt.
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Ein Flipflop 21 ist vorgesehen, um zu verhindern, daß die
1.-6.-Zylinderzündsignale 6a-11a in ihrer Impulsdauer
schmaler werden, wenn das Zündsignal 4a das
Referenzpositionssignal 1a überlappt. Es verhindert schließlich
ungenügende Zündfunkenbildung, verursacht durch eine
verringerte Stromzufuhr zu der Zündspule, wenn das Zündsignal
zunehmender Motordrehzahl schmaler würde. Dies ist der
Fall, der in dem Impulsdiagramm von Fig. 5 gezeigt ist, bei
dem, wenn das Referenzpositionssignal 1a das Zündsignal 4a
überlappt und dadurch bewirkt, daß das
4.-Zylinderidentifikationssignal 3b zu einem Zeitpunkt nahe der Abfallflanke
des Referenzpositionssignals 1a ansteigt, die
UND-Verknüpfungsoperation für das 4.-Zylinderidentifikationssignal
3b und das Zündsignal 4a das 1.-Zylinderzündsignal 6a
schmaler als das Zündsignal 4a erzeugt, wie durch die
gestrichelte Linie in Fig. 5 gezeigt ist.
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Um das Auftreten dieser Unregelmäßigkeit zu verhindern, wird
die Signalüberlappung unter Verwendung des UND-Glieds 20,
des Flipflops 21 und von ODER-Gliedern 22-24 detektiert, um
die UND-Verknüpfungsoperationen zwischen dem Zündsignal 4a
und den Zylindersignalen 3b-3d auszuschließen. Genauer
gesagt, wird im Betrieb das Referenzpositionssignal 1a mit dem
Zündsignal 4a im UND-Glied 20 UND-verknüpft, um die
Signalüberlappung zu detektieren. Das von dem UND-Glied 20
erzeugte Überlappungssignal 20a triggert an seiner
Anstiegsflanke das Flipflop 21, das dann das Ausgangssignal auf den
Hochpegel bringt. Das Ausgangssignal des Flipflops 21 wird
in den ODER-Gliedern 22-24 mit den
Zylinderidentifikationssignalen 3b-3d ODER-verknüpft, um die zweiten
Zündverteilersignale 22a-24a auf den Hochpegel zu bringen, wodurch
verhindert wird, daß die Zündsignale 6a-11a schmaler werden.
Durch die obige Schaltungsauslegung werden unrichtige
Zylinder nicht gezündet, selbst wenn die
Referenzzylindersignal-Verteilerschaltung 5 aufgrund von Rauschen oder
dergleichen ausfällt.
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Fig. 6 zeigt die zweite Ausführungsform der Erfindung, bei
der für Bauelemente, die mit denen von Fig. 1 identisch
sind, die gleichen Bezugszeichen verwendet sind. In der
obigen Ausführungsform von Fig. 1 werden der zweite und
fünfte Zylinder von dem gleichen 8-Impulssignal ohne
Unterscheidung zwischen den Zylindern betätigt, und diese
Beziehung gilt auch für den dritten und sechsten Zylinder. Der
Grund dafür ist, daß, wenn ein Zylinder jedes Zylinderpaars
beispielsweise den Saughub durchführt, der andere Zylinder
selbstverständlich den Auslaßhub durchführt und eine
Unterscheidung zwischen ihnen praktisch unnötig ist. Wenn jedoch
die Möglichkeit eines durch die Zündung in dem Auslaßhub
verursachten Fehlzündens verhindert werden soll, kann dies
erreicht werden, indem für jeden von sechs Zylindern eine
bestimmte Impulsdauer vorgesehen wird. Die
Schaltungsanordnung von Fig. 6 arbeitet grundsätzlich auf die gleiche
Weise wie die obige Ausführungsform, mit der Ausnahme, daß
in diesem Fall bestimmte Zylinderidentifikationssignale 3A-
3F zum Identifizieren jedes Zylinders erzeugt werden,
wodurch die Rauschunempfindlichkeit für das Zündsystem
geschaffen wird.