DE2339755A1

DE2339755A1 - Verfahren und anordnung zum veraendern der verstellkennlinie von brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2339755A1
Application number: DE19732339755
Authority: DE
Inventors: Gunter Dipl Phys Dr Hartig
Original assignee: Individual
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 1973-07-26
Filing date: 1973-08-06
Publication date: 1975-02-27
Also published as: IT1030041B; DE2339755B2; FR2238850B1; NL7409841A; SU772493A3; GB1479205A; DD113084A5; JPS5819852B2; US3941103A; JPS5043331A; CH565945A5; FR2238850A1

Description

PATENTANWALT DiPL.-PHYS. JOHANNES SPIES

8 MÜNCHEN 22 · WIDEN MAYERSTRASSE 48 TELEFON: (08H) 226917 .TELEGRAMM-KURZANSCHRIFT: PATOMIC MÜNCHEN

Dr. Gunter Hartig, Karlsruhe

Verfahren und Anordnung zum Verändern der Verstellkennlinie von Brennkraftmaschinen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verändern der Verstellkennlinie von Brennkraftmaschinen, bei dem Impulsfolgen erzeugt werden, deren Impulse (Hauptimpulse) der Drehbewegung der Brennkraftmaschine synchron zugeordnet sind, wobei man die Anzahl der während einer vorbestimmten Zeit t auftretenden Hauptimpulse bestimmt (Bezugszählung) und aufgrund derselben den von der jeweiligen Drehzahl U der Brennkraftmaschine abhängigen Winkel (VerstellwinkelC6), um den die Zündung der Brennkraftmaschine gegenüber dem oberen Totpunkt OT vorverschoben werden soll, von einem größeren Winkel ψ (Bezugswinkel), der sich zwischen dem oberen Totpunkt und einer diesem gegenüber vorverschobenen will-

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kürlichen Phasenlage ψO erstreckt und durch eine vorbestimmte drehzahlunabhängige Anzahl von Impulsen bestimmt ist, abzieht, bevor man mit der Zählung (Auslösezählung) der auftretenden Hauptimpulse bei der willkürlichen Phasenlage U/ 0 beginnt; und daß man während dieser Zählung einen Impuls (Zündimpuls) erzeugt, wenn man diejenige Anzahl von Impulsen ab der willkürlichen Phasenlage ψ 0 gezählt hat, die dem aus dem drehzahlunabhängigen Bezugswinkel ψ und dem drahzahlabhängigen Verstellwinkel Oi, gebildeten Differenzwinkel Φ - Qi-entspricht, so daß der Zündimpuls gegenüber dem oberen Totpunkt OT um den Verstellwinkel OC vorverschoben auftritt.

Die bisherigen Brennkraftmaschinen werden mit einer Verstellkennlinie gefahren, welche nur die Drehzahl- und Lastabhängigkeit im "warmen" Betriebszustand der Brennkraftmaschine berücksichtigt.

Nach den derzeitigen Erkenntnissen, insbesondere im Hinblick auf die Abgasentgiftung, ist die Berücksichtigung weiterer Zustandsparameter der Brennkraftmaschine erwünscht. Gelänge es, die Abgasabgabe der Brennkraftmaschine auch im "kalten" Betriebszustand und im Leerlaufbetrieb zu minimalisieren, so könnte ein wesentlich umweltfreundlicherer Betrieb erreicht werden.

Insbesondere wäre es wünschenswert, ein Verfahren und eine Anordnung zur Verfügung zu haben, womit neben den obigen Vorteilen auch eine wesentlich leichtere Anpassung der Zündanlage an die verschiedensten Brennkraftmaschinentypen unter Optimalisierung der jeweiligen Verstellkennlinie erreicht

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werden kann. Dieses Problem wird gemäß der Erfindung 'dadurch gelöst, daß man die Abhängigkeit des Verstellwinkels oC von der Umdrehungszahl U der Brennkraftmaschine (Verstellkennlinie) verändert, indem man aus der Anzahl (Ausgangszahl) der während der vorbestimmten Zeit t auftretenden Impulse, die einem bestimmten, drehzahlabhängigen Drehwinkel (Ausgangswinkel) der Brennkraftmaschine entspricht, durch wenigstens eine auf die Ausgangszahl direkt angewandte Rechenoperation und/oder durch wenigstens eine von der Ausgangszahl gesteuerte, auf die vorbestimmte Zeit t einwirkende Rechenoperation, die den wirksamen Verstellwinkel Oc entsprechende Anzahl von Impulsen (Endzahl) gewinnt .

Eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens mit einer Einrichtung zum Erzeugen von Impulsfolgen, deren Impulse (Hauptimpulse) der Drehbewegung der Brennkraftmaschine synchron zugeordnet sind; und einer Anordnung zum Bestimmen der Anzahl (Ausgangszahl) der während der vorbestimmten Zeit t auftretenden Hauptimpulse; und einer Einrichtung zum Abziehen des Verstellwinkels <X vom Bezugswinkel ψ* durch eine Auslösezählung zeichnet sich erfindungsgemäß aus durch eine Steuereinrichtung zum Ausführen einer Rechenoperation mit der Ausgangszahl und/oder zum Steuern einer Rechenoperation mit der vorbestimmten Zeit t in Abhängigkeit von der Ausgangszahl.

Die Rechenoperation, die man mit der Ausgangszahl und/oder mit der vorbestimmten Zeit t in Abhängigkeit von der Ausgangszahl vornimmt, kann insbesondere eine Addition bzw. Subtraktion und/oder eine Multiplikation bzw. Division sein.

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Die vorstehenden sowie weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung, welche in näheren Einzelheiten auch in den Unteransprüchen offenbart sind, auf die hiermit ausdrücklich als Teil der Erfindungsoffenbarung Bezug genommen wird, werden nachstehend anhand der Fig. 1-12 der Zeichnung an besonders bevorzugten Ausführungsformen näher erläutert ; es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung von verschiedenen, zur Erläuterung der Erfindung wesentlichen Winkeln;

Fig. 2 eine Impulserzeugungseinrichtung, die bei der Erfindung Anwendung finden kann;

Fig. 3 eine Einrichtung, bei welcher die Erfindung mit Vorteil angewandt werden kann;

Fig. 4 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung;

Fig. 5 eine mit der Erfindung erzielbare Verstellkennlinienänderung ;

Fig. 6 eine besonders einfache Ausgestaltung der Ausführungsform nach Fig. k ;

Fig. 7 ein zweites Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ;

Fig. 8 eine mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 erzielbare Verstellkennlinienveränderung;

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Fig. 9 und 10 ein drittes und viertes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung;

Fig. 11 eine weitere Verstellkennlinienänderung, wie sie sich mit der Erfindung erzielen läßt; und

Fig. 12 einen Funktionsgenerator, der mit Vorteil bei der Erfindung angewandt werden kann.

Die Fig. 1 zeigt an einer an die Kurbelwelle angekoppelten Scheibe die Stelle des oberen Totpunktes OT, weiterhin die Stelle Z, an welcher das Gemisch im Zylinderraum eines Motors gezündet wird. Der Winkel zwischen Z und OT wird als Verstellwinkel OC bezeichnet.

Außerdem ist in Fig. 1 eine willkürliche Phasenlage C^/0 dargestellt, die vor dem oberen Totpunkt OT liegt und von der ab die eigentlichen Zählvorgänge ablaufen, die zur Auslösung eines Zündimpulses bei Z führen. Der Winkel <y , der sich von U/0 bis OT erstreckt, ist hier als Bezugswinkel bezeichnet .

Die Erfindung läßt sich mit Vorteil bei einem System zum Erzeugen von Zündimpulsen anwenden, das in den Fig. 2 und dargestellt ist. Ein solches System entspricht im Prinzip dem Verfahren und der Vorrichtung, wie sie in der deutschen Patentschrift 1 917 389 und der deutschen Offenlegungsschrift 2 010 999 beschrieben sind, welche auf den Anmelder zurückgehen.

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Das System, dessen Einrichtung zum Erzeugen der Haupt- und II. lfsimpulse in Fig. 2 dargestellt ist, umfaßt einen ersten Geber 1 und einen zweiten Geber 2, die Impulse erzeugen, und zwar aufgrund des Vorbeilaufs einer Scheibe 3» die Zähne und Lücken aufweist und starr an den Bewegungsvorgang der Brennkraftmaschine angekoppelt ist, beispielsweise indem sie auf die Kurbelwelle aufgekeilt ist. Diese Scheibe weist zwei Zahnbereiche auf, nämlich den außenliegenden Bereich k und den innenliegenden Breich 5· Während nun im Bereich k, mit dem der Geber 2 zusammenarbeitet, gleichmäßig über den Umfang Zähne und Lücken verteilt sind (von denen nur einige dargestellt sind), ist im Bereich 5» mit dem der Geber 1 zusammenarbeitet, nur eine wesentlich geringere Anzahl von Zähnen bzw. Lücken vorgesehen, von denen eine Lücke in Fig. eingezeichnet ist. Der Bereich 5 dient zur Erzeugung von Hilfsimpulsen, welche ihrerseits den Rechenvorgang (d.h. die Arbeit der Zähler) steuern und damit die Phasenlage der durch die Zähne bzw. Lücken des Bereichs ¹I erzeugten Impulse (Hauptimpulse) definieren. Im einfachsten Falle weist der innere Bereich 5 beispielsweise nur einen Zahn bzw. nur eine Lücke auf.

Die Impulse aus dem Geber 2 werden einerseits über ein Tor (Fig. 3}ι das vom Funktionsgenerator 7 während einer vorbestimmten Zeit t geöffnet gehalten wird, in den Zähler 8 eingegeben. Der Zähler 8 hat entsprechend seiner Anzahl von Binärstufen mehrere Ausgänge, beispielsweise vier Ausgäsge 10 - 13, die in Fig. 3 durch eine einzige Linie dargestellt sind, und die jeweils einen Ausgang einer Binärstufe bilden. Die Ausgangswerte dieser Binärstufen liegen an den Setzeingängen l4 - 17 des Zählers l8. Diese Zählzustände werden vom

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Zähler l8, welcher im vorliegenden Beispiel ebenfalls vier Binärstufen aufweist, erst dann übernommen, wenn im Geber 1 ein Hilfsimpuls auftritt, der dem Setzeingang 2k des Zählers' l8 als "Übernahmebefehl¹¹ zugeführt wird.

Der Zähler 18 erhält vom Geber 2 laufend Impulse. Der Hilfsimpuls im Geber 2 liegt phasenmäßig so, daß die Übernahme des Zählzustandes des Zählers 8 durch den Zähler l8 kurz vor der willkürlichen Phasenlage ψθ (Fig. l) liegt, so daß zu diesem Zählzustand genau ab der Phasenlage ^O die im Geber erscheinenden Hauptimpulse hinzugezählt werden. Die Ausgänge des Zählers 18- gehen auf eine Vergleichsmatrix 33, die auf einen vorbestimmten Zählwert programmiert ist, und zwar auf den Zählwert, welcher der Anzahl der von der Phasenlage ^O bis zum oberen Totpunkt OT erscheinenden Impulse entspricht. Bei diesem Programmierungswert gibt die Matrix 33 am Ausgang 35 einen Impuls ab, der den Zündimpuls darstellt. Wenn daher über den Zähler 8 die Zahl von Impulsen in den Zähler l8 eingegeben wird, welche dem — drehzahlabhängigen - Verstellwinkel OC entspricht und anschließend ab der willkürlichen Phasenlage U/0 im Zähler 18 weitergezählt wird, dann erreicht der Zähler l8 den Auslösewert der Matrix 33 bereits dann, wenn die Brennkraftmaschine bzw. die Scheibe 3 den Differenzwinkel ψ - o(_ durchlauf en hat. Die vorherige Eingabe des Zählwerts des Zählers 8, sofern er dem Verstellwinkel entspricht, bedeutet damit ein Abziehen des Winkels oC ^vom Winkel y , auch wenn in den Zähler 18 fortlaufend Impulse eingegeben bzw. eingezählt werden. Dieser Begriff des "Abziehens" ist auch dem Oberbegriff des ersten Verfahrenssowie des ersten Anordnungsanspruchs zugrunde gelegt.

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Wenn der Zündimpuls am Ausgang 35 erscheint, dann gelangt
er gleichzeitig über einen Impulsformer 38 an den Rückstelleingang 9 des Zählers 8 und an den Triggereingang 22 des
Funktionsgenerators 7. Vorzugsweise wird der Zähler 8 über den Rückstelleingang 9 auf den Zählwert "0" zurückgestellt.

Der Funktionsgenerator 7 erzeugt ein Ausgangssignal der Zeitdauer t, das immer dann beginnt, wenn am Triggereingang 22 ein Impuls erscheint. Über den Eingang 40 kann die Zeitdauer t in Abhängigkeit von typischen Motorparametern (wie beispielsweise Motortemperatur, Ansaugunterdruck, Temperatur des Nachv^rbrennungsreaktors etc.) verändert werden.

Der Impulsformer 38 liefert am Ausgang einen kurzen Rechteckimpuls. Während der Dauer dieses kurzen Rechteckimpulses wird der Zähler 8 zurückgestellt, während das Triggern des Funktionsgenerators 7 erst mit der Abschaltflanke dieses
Impulses geschieht, so daß während der nun folgenden, vorgegebenen Zeitdauer t, infolge eines vom Funktionsgenerator erzeugten Rechteckimpulses von der Länge dieser Zeitdauer
das Tor 6 geöffnet ist, wodurch im Zähler 8 soviele Impulse gezählt werden, wie im Geber 2 während der Zeitdauer t erscheinen. Je größer also die Umdrehungsgeschwindigkeit der Scheibe 3 ist, umso mehr Impulse werden jeweils im Zähler gezählt, so daß der drehzahlabhängige Verstellwinkel cv. ,
der von dieser Zahl repräsentiert wird, bei der Erzeugung
des nächsten Zündimpulses, die in der oben bereits erläuterten Weise geschieht, entsprechend berücksichtigt wird, und der Zündimpuls genau zum richtigen Zeitpunkt erscheint.

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Anhand der Fig. 4 und 5 wird eine Ausführungsform der Erfindung erläutert, mit der es möglich ist den Kurvenverlauf der Größe des Kurbelwellenwinkels vor dem oberen Totpunkt, d.h. des Verstellwinkels <χ, in Fig. 1 über der Umdrehungszahl der Verbrennungsmaschxne (im folgenden als U bezeichnet) in der Einrichtung, nach Fig. 3 zu verändern. Eine solche Änderung dieser Verstellkennlinie kann aus den verschiedensten Gründen erwünscht sein. Beispielsweise kann eine Veränderung der Verstellkennlinie der Zündung durch Temperaturveränderungen, Lastveränderungen o. dgl. zu fordern sein. Beispielsweise kann es zu fordern sein, daß die Verstellkennlinie bei höheren Drehzahlen langsamer ansteigt und verhältnismäßig frühzeitig in eine horizontale Gerade ausläuft, und zwar etwa dann, wenn sich eine Brennkraftmaschine im Volllastzustand befindet, in dem die Gefahr von verstärktem Klopfen und thermischer Uberbelastung gegeben ist, weshalb keine weitere Zunahme des Winkels at bei steigenden Drehzahlen mehr erwünscht sein kann.

Die Fig. h zeigt nur einen Ausschnitt aus dem System nach der Fig. 3, und zwar nur die Teile, in Verbindung mit welchen entsprechende Änderungen vorgenommen worden sind.

Das Bezugszeichen 50 bedeutet eine Codiermatrix, die eine Reihe von ersten Eingängen. 51 und eine Reihe von zweiten Eingängen 52 besitzt, wobei die einzelnen Eingänge 51 nicht näher bezeichnet sind, während aus Erläuterungsgründen die einzelnen Eingänge 52 mit 52a, 52b, 52c ... bezeichnet sind. Je nach dem logischen Gesamtzustand der einzelnen Eingänge werden in Abhängigkeit von der jeweiligen Programmierung der Codiermatrix 50 am Ausgang 53, der eine Reihe von Einzelausgängen umfassen

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kann, eine oder mehrere Informationen erzeugt, die die am Ausgang des Funktionsgenerators 7 erscheinende Ausgangsinformation steuern.

Die Eingänge 51 sind im vorliegenden Falle mit den Ausgängen 10, 11, 12 und 13 des Zählers 8 verbunden, obwohl selbstverständlich je nach Bedarf diese Eingänge oder zusätzliche Eingänge mit anderen Teilen der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 verbunden sein können, um weitere Informationen der Matrix zuzuführen. Während also über die Eingänge 51 der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 systeminterne Informationen in die Matrix 50 eingegeben werden, werden dieser Matrix über die Eingänge 52 direkte Größen der Brennkraftmaschine von entsprechenden Abtastern, Fühlern, Umwandlern, o. dgl. zugeführt (diese Größen können beispielsweise Temperatur, Unterdruck am Gaseinlaß, Drosselklappenstellung etc. sein).

Soll beispielsweise mit der Schaltungsanordnung nach Fig. k erreicht werden, daß die Verstellkennlinie der Fig. 5 bei einem bestimmten Winkel oüO in eine horizontale Gerade übergeht, so kann die Codiermatrix 50 eine sehr einfache, in Fig. 6 dargestellte Form annehmen, nämlich ein vierfaches NAND-Gatter 59 mit zwei invertierenden Eingängen aufweisen, wobei die nicht invertierenden Eingänge mit den Ausgängen 10 und 13 des Zählers 8 und die beiden invertierenden Eingänge mit den Ausgängen 11 bzw. 12 dieses Zählers verbunden sind, also den Eingängen 5I entsprechen. Weiterhin umfaßt die Codiermatrix 50 in diesem Fall ein NOR-Gatter 60, dessen erster Eingang 6l mit dem Ausgang des NAND-Gatters 59 verbunden ist. Der andere Eingang 62 des NOR-Gatters, der dem Eingang 52 der

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Matrix 50 entspricht, ist mit einem Abtaster an der Brennkraftmaschine verbunden, der bei einem bestimmten Zustand dieser Brennkraftmaschine, beispielsweise im Vollgaszustand, ein Signal des Zustandes ¹¹O" gibt. Unter dieser Voraussetzung erscheint nämlich am Ausgang 63 des NOR-Gatters 60, der dem Ausgang 53 der Matrix 50 entspricht, ein positiver Impuls, wenn im Zähler 8 der Zählerzustand "9" d.h. die Binärkombination "1001" erscheint.

Dieser positive Ausgangsimpuls beeinflußt aufgrund der vorgesehenen internen Schaltung des Funktionsgenerators 7 die Zeit t, die ohne diesen positiven Impuls, der eine Korrekturgröße darstellt, auftreten würde, dahingehend, daß sie verlängert oder verkürzt wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Funktionsgenerator 7 so ausgelegt, daß durch einen über den Ausgang 63 hereinkommenden positiven Impuls die Zeit t abgebrochen wird, so daß der Zähler 8 über den Ausgang des Funktionsgenerators 7 und das Tor 6 keine Eingangsimpulse mehr erhält und im Zählerzustand "9" verharrt. Dadurch wird erreicht, daß bei dem letztgenannten Zustand des Zählers 8, der einen bestimmten Verstellwinkel 06 0 repräsentiert, die Verstellkennlinie in eine horizontale Gerade übergeht. Würde dagegen das Vollgassignal am Eingang 62 des NOR-Gatters 60 fehlen, so würde der Zähler 8 bis zu dem Zählzustand zählen, der durch seinen internen Aufbau als äußerster Zählzustand festgelegt ist, im vorliegenden Falle bis in den Zählzustand "15", so daß erst dann eine Begrenzung der Verstellkennlinie durch Übergang in eine horizontale Gerade einsetzt (gestrichelter Teil in Fig. 5).

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Obwohl in dem vorliegenden Ausführungsbeispxel vom Übergang der Verstellkennlinie in eine horizontale Gerade die Rede war, ist es auch möglich, daß man mit dem positiven Impuls am Ausgang der Matrix 5° auch auf die Zeitbasis des Funktionsgenerators 7 einwirken kann, so daß die ab Beginn des positiven Signals noch verbleibende Zeit der Gesamtzeit t um einen vorbestimmten Faktor verlängert oder verkürzt wird. Dadurch werden an diesen Stellen sogenannte ."Knickstellen·¹ in der Verstellkennlinie erreicht, in denen die Steigung der Verstellkennlinie einen anderen Wert als im vorhergehenden Abschnitt annimmt. Je nach der Ausführung der Matrix 50 können mehrere Knickstellen in der Verstellkennlinie erzielt werden, und zwar auch in Kombination mit einem schließlichen Übergang in eine horizontale Gerade, also in die Steigung 0.

Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispxel, mit dem es möglich ist, Sprungstellen in der Verstellkennlinie zu erreichen:

Die Schaltungsanordnung nach der Fig. 7 entspricht im wesentlichen der Schaltungsanordnung nach Fig. k, jedoch mit dem Unterschied, daß der Ausgang 53 der Matrix 50 nicht mehr an einen Eingang des Funktionsgenerators 7 geführt ist sondern dazu benutzt wird, den Zähler 8 ohne Veränderung der Zeit t direkt zu beeinflussen, wobei gegebenenfalls (wie im vorliegenden Ausiührungsbeispiel) zwischen dem Ausgang 53 und dem Korrigiereingang 5^t des Zählers 8 noch eine Sperrlogik 55 vorgesehen sein kann. Zweck dieser Sperrlogik 55 ist es, daß ein am Ausgang 53 erscheinender Befehl nur n-mal, vorzugsweise ein einziges Mal (pro Arbeitszyklus des Zählers) die Korrektur des Zählers 8 vornehmen kann. Das ist wichtig für Korrekturen in Rückwärtsrichtung, wie beispielsweise in dem

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Fall, wenn das Signal vom Ausgang 53 bedeutet "Rückspringen vom Zählerzustand 5 in den Zählerzustand 3") da anderenfalls (d.h. wenn die Korrektur nicht auf ein einziges Mal pro Zyklus des Zählers 8 beschränkt wäre, diese Korrektur immer wieder vorgenommen wüpde, so. daß der Zähler niemals über den Zählerzustand 5 hinauskäme. Mit dem vorerwähnten Korrekturbefehl wird, wie Fig. 8 beispielsweise veranschaulicht, ein Sprung in der Verstellkennlinie von einem vorbestimmten Winkel Ool in Richtung des oberen Totpunktes zum Winkel Oi- 2 erzielt, wobei der Winkel cLl dem Zählerzustand "5" und der Winkel öl 2 dem Zählerzustand "3" entspricht.

Wenn dagegen ein Sprung nach oben in der Verstellkennlinie vorgenommen werden soll, dann kann die Sperrlogik 35 entfallen, da der den Sprung auslösende Wert im Zählerzyklus des Zählers 8 ohnehin nur einmal auftritt.

Hinsichtlich des Eingangs 56 der Sperrlogik 55 sei bemerkt, daß dieser dazu dient, die Sperrlogik wieder in Bereitschaftszustand zu versetzen, und zu diesem Zweck ist er an den Ausgang des Impulsformers 38 angeschlossen, dessen Ausgangsimpuls die Sperrlogik in den Bereitschaftszustand schaltet, so daß sie beim nächsten Zyklus des Zählers 8 wieder einen, vorzugsweise einen einzigen, Befehl an den Zähler 8 übermitt eIn kann.

Der oben erwähnte Sprung nach unten kann z.B. an die Stelle der Leerlaufdrehzahl gelegt werden. Da nämlich mit wachsender Frühzündung der Motor schneller läuft, stabilisiert - sich in diesem Falle die Leerlaufdrehzahl an der Sprungstelle, die bei der Leerlaufdrehzahl Uj liegt (siehe Fig. 8).

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In der Beschreibung der Fig. 3 wurde erläutert, daß es zweckmäßig sein kann, den Zähler 8 vor Beginn eines neuen Zyklus nicht auf den Wert "0000" zurückzustellen, sondern auf einen vorbestimmten Binärwert, der von bestimmten Betriebszuständen des Motors abhängig ist. Dieser Wert kann z.B. in einem Digitalkonverter 150 nach Fig. 9 erzeugt werden:

Die Funktion dieses Digitalkonverters als solchem ist allgemein bekannt, er besteht im wesentlichen aus einem durch eine äußere Maschinengröße in seiner Frequenz veränderbaren Frequenzgenerator Il4, einem Funktionsgenerator 115, der an seinem Ausgang Il6 einen Impuls der Zeitdauer S₁ abgibt, wenn am Triggereingang 117 ein Triggerimpuls erscheint; im übrigen entspricht er in seinem Aufbau und seiner Wirkungsweise dem Funktionsgenerator 7 der Fig. 3» auch hier kann die bei k0 am Eingang Il8 durch ein entsprechendes Signal die Dauer der Zeit s.. verändert werden. Weiterhin umfaßt der Digitalkonverter ein NAND-Gatter 119, das dazu dient, nur solange die Impulse des Frequenzgenerators Hk zum Zähler 120, der auch noch zu dem Digitalkonverter gehört, durchzulassen, solange am Eingang 121 das Zeitsignal s.. anliegt. Der Zählwert, der sich im Zähler 120 aufgrund der von Il4 gezählten Impulse einstellt, erscheint als Binärwert an den in Fig. 3 nicht dargestellten Setzeingängen 122 des Zählers 8.

Es sei noch bemerkt, daß der Triggerimpuls für den Eingang 117 des Funktionsgenerators 115 wie auch der Rücksetzimpuls für den Eingang 122 des Zählers 120 so gelegt sein müssen, daß der Zählvorgang im Zähler 120 beendet ist, wenn der Setzbefehl am Eingang 9 des Zählers 8 erscheint.

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Auf diese Weise wird je nach einer oder mehreren Motqrgrößen, (wie z.B. Ansaugunterdruck, Temperatur, etc.) die Verstellkennlinie des Motors über den Zähler 8 gesteuert. Weiterhin kann durch den Ausgangswert des Zählers 120, der an den Eingängen 122 des Zählers 8 erscheint, auch die Vergleichsmatrize umprogrammiert werden (abweichend von der internen Programmierung).

In Fig. 10 ist eine Schaltungsanordnung dargestellt, die auf dem Prinzip der Schaltungsanordnung nach Fig. 9 beruht, bei der jedoch der Zähler 120 eingespart und dessen Funktion vom Zähler 8 mit übernommen wird. Das geschieht dadurch, daß der Ausgangsimpuls des Impulsformers 38 nicht wie im Falle der Fig. 3 auf den Triggereingang 22 des Funktionsgenerators 7 gegeben wird, sondern daß zwischen den Ausgang des Impulsformers 38 und den Triggereingang 22 der Funktionsgenerator II5 zwischengeschaltet ist. Aufgrund dieser Anordnung wird mit dem Ausgangsimpuls des Impulsformers 38 der Zähler 8 zurückgestellt und gleichzeitig über den Eingang 117 der Funktionsgenerator 115 getriggert, so daß der Ausgangsimpuls des Funktionsgenerators 115 mit der Zeitdauer s.. beginnt. Dieser Impuls öffnet das Tor 119 über den Eingang 121, so daß die Frequenzimpulse des Frequenzgenerators 114 über den Zähleingang 125 in den Zähler 8 gelangen. Die Frequenz des Frequenzgenerators 114 wird über den Eingang 124 über die oben erwähnten sowie gegebenenfalls weitere Motor- und/oder Fahrzeuggrößen gesteuert.

Bei dieser Anordnung ist es möglich, eine zusätzliche, gestrichelt eingezeichnete Verbindung zwischen dem Ausgang und einem Umschalteingang 126 des Zählers 8 vorzusehen, so daß die Zählrichtung des letzteren Zählers während des Auftretens des Zeitimpulses S₁ umgekehrt wird.

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Insgesamt hat also der Zähler 8 am Ende des Zeitimpulses S₁ einen vorbestimmten (positiven oder negativen) Zählwert, der von der Zeitdauer s. und der Frequenz des Frequenzgenerators Il4 sowie der Zählrichtung des Zählers 8 abhängt.

Die Abschaltflanlce des Zeitimpulses s.. triggert dann den Funktionsgenerator 7, so daß nunmehr der Einzählvorgang der Impulse des Gebers 2 über das Tor 6 in den Zähler 8 in der oben beschriebenen Weise stattfindet.

In Bezug auf Fig. 3 sei noch darauf hingewiesen, daß es möglich ist, den Steuerimpuls, der am Ausgang 20 des Gebers 1 auftritt, dem Eingang 24 zeitlich und/oder winkelmäßig verzögert zuzuführen. Das kann beispielsweise dadurch geschehen, daß man dem Eingang 24 einen Zähler vorschaltet, der von dem im Geber 1 erscheinenden Impuls gesteuert wird und am Ausgang des Gebers 2 erscheinende Impulse zählt sowie so programmiert ist, daß er bei einem vorbestimmten Zählzustand einen Steuerimpuls an den nachgeschalteten Eingang 24 abgibt. Dadurch wird eine winkelmäßige Verstellung erzielt.

Die zeitliche Verzögerung kann zusätzlich zu der winkelmäßigen Verzögerung oder auch allein durch ein oder mehrere entsprechende Zeitverzögerungsglieder erreicht werden.

Ein Beispiel einer solchen zeitlichen Verzögerung wird nachstehend anhand der Fig. 11, die eine Darstellung der Beziehung zwischen dem Kurbelwellenwinkel c£ und der Drehzahl U des Motors zeigt, näher erläutert:

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zwischen den Ausgang 20 des Impulsgebers 1 und den Eingang 24 ein Zeitverzögerungsglied eingefügt; die Größe der Zeitverzögerung dieses Gliedes

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wird vorzugsweise von Motorkennwerten gesteuert. Zum Zwecke der einfacheren Erläuterung und Darstellung der Auswirkung der erfindungsgemäßen Maßnahme sei jedoch bei dem Ausführungsbeispiel nach Pig. Il davon ausgegangen, daß die zeitliche Verzögerung konstant sei.

Die ursprüngliche Verstellkennlinie, wie sie sich ohne daß Zeitverzögerungsglied ergibt, werde durch die Kurve 127 und den dazugehörigen Winkel X(Fig. l) dargestellt, die beispielsweise mit den im Zusammenhang mit der Beschreibung der Fig. erläuterten Maßnahmen erzielt worden sei. Betrachtet man die zeitliche Verzögerung allein, dann würde sich eine Gerade ergeben, die einen Korrekturwinkel ρ in Abhängigkeit von der Umdrehung wiedergibt, wobei dieser Korrekturwinkel eine Verschiebung des Ausgangssignals am Ausgang 35 und damit des Zündpunktes Z im Sinne einer "späteren" Zündung repräsentiert. Der Winkel γ ist für eine bestimmte Umdrehungszahl in Fig. 1 angedeutet.

Die wirksame Verstellkennlinie 129 ergibt sich nun aus einer Überlagerung der Verstellkennlinie 127 und der Geraden 2l3. Der dieser wirksamen Verstellkennlinie 129 zugrunde liegende Winkel ist der tatsächlich wirksame Verstellwinkel oc und ebenfalls in Fig. 1 angedeutet.

Durch Verkleinerung der Verzögerungszeit läßt sich ein Kennlinienfeld zwischen den beiden Kennlinien 127 und 129 erzeugen.

Es sei darauf hingewiesen, daß der Arbeitszähler l8 gleichzeitig auch in den Ausführungsbeispielen als Meßzähler 8 verwendet werden kann.

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Anhand der Fig. 12 wird eine bevorzugte Ausführungsform des Funktionsgenerat or s 7 der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 näher erläutert:

Der Funktionsgenerator 170 umfaßt einen Frequenzgenerator 130, dessen Ausgang 131 auf das NAND-Tor 132 geschaltet ist. Der andere Eingang 133 des NAND-Tors ist mit dem Ausgang 134 des RS Flip-Flops 135 verbunden. Mit Eintreffen des Triggerbefehls über den Eingang 39 entsteht am Ausgang 13^ der Zustand. "1", so daß der Zähler I36 über seinen Zähleingang 137 Impulse vom Frequenzgenerator I30 zählt. Wenn der Zähler I36 einen vorbestimmten Zählwert erreicht hat, erscheint an seinem Ausgang I38 ein Impuls, der an den R-Eingang des RS-Flip-Flops 135 angelegt wird. Durch diesen Impuls wird letzteres wieder in seinen Ruhezustand zurückgekippt, so daß am Ausgang 13^ der Zustand "0" erscheint.

Aufgrund dieser Betriebsweise erscheint am Ausgang 21 der Zeitimpuls t, dessen Zeitdauer durch die Frequenz des Frequenzgenerators 130 und den vorbestimmten Zählerzustand des Zählers I36 bestimmt ist. Die beiden letzteren Größen können über den Eingang 40 gemeinsam oder unabhängig voneinander gesteuert werden, wobei vorzugsweise die Frequenz des Frequenzgenerators 130 über eine mechanische Verbindung gesteuert werden kann.

Gegebenenfalls kann der Generator I3O mit dem Generator der Fig. 10 zusammenfallen, insbesondere dann,.wenn beide von den gleichen Ausgangsgrößen gesteuert werden sollen.

Wegen der digitalen Arbeitsweise der Erfindung läßt sich die erfindungsgemäße Einrichtung ohne weiteres in integrierter Technik herstellen.

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Da die Zeitdauer t des Punktionsgenerators und/oder die dem Verstellwinkel entsprechende Zeit (nach dem Rechenvorgang) bzw. die diese Zeiten steuernden Impulse im engen Zusammenhang mit dem augenblicklichen Betriebszustand der Brennkraftmaschine stehen, können sie auch mit Vorteil zu anderen Steuervorgängen der Brennkraftmaschine und/oder der davon angetriebenen Einrichtung verwendet werden.

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Claims

Patentansprüche

1.)Verfahren zum Verändern der Verstellkennlinie von Brenn-V kraftmaschinen, bei dem Impulsfolgen erzeugt werden, deren Impulse (Hauptimpulse) der Drehbewegung der Brennkraftmaschine synchron zugeordnet sind, vrobei man die Anzahl der während einer vorbestimmten Zeit t auftretenden Hauptimpulse, die vorzugsweise äquidistant über die Bewegungsperiode der Brennkraftmaschine verteilt sind, bestimmt (Bezugszählung) und aufgrund derselben den von der jeweiligen Drehzahl U der Brennkraftmaschine abhängigen Winkel (Verstellwinkel cO , um den die Zündung der Brennkraftmaschine gegenüber dem oberen Totpunkt OT vorverschoben erfolgen soll, von einem größeren Winkel ψ (Bezugswinkel), der sich zwischen dem oberen Totpunkt und einer diesem gegenüber vorverschobenen willkürlichen Phasenlage ψ 0 erstreckt und durch eine vorbestimmte drehzahlunabhängige Anzahl von Impulsen bestimmt ist, abzieht,

bevor man mit der Zählung (Auslösezählung) der auftretenden Hauptimpulse bei der willkürlichen Phasenlage ψ 0 beginnt ; und daß man während dieser Zählung einen Impuls (Zündimpuls) erzeugt, wenn man diejenige Anzahl von Impulsen ab der willkürlichen Phasenlage yO gezählt hat, die dem aus dem drehzahlunabhängigen Bezugswinkel V und dem drehzahlabhängigen Verstellwinkel ob gebildeten Differenzwinkel ψ - ÖC entspricht, so daß der Zündimpuls gegenüber dem oberen Totpunkt OT um den Verstellwinkel Oi. vorverschoben auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß man die Abhängigkeit des Verstellwinkels (X. von der Umdrehungszahl U der Brennkraftmaschine (Verstellkennlinie) verändert, indem man aus der Anzahl der

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während der vorbestimmten Zeit (t) auftretenden Impulse, die einem bestimmten drehzahlunabhangigen Drehwinkel (Ausgangswinkel) der Brennkraftmaschine entspricht, durch wenigstens eine auf die Ausgangszahl direkt angewandte Rechenoperation und/oder durch wenigstens eine von der Ausgangszahl gesteuerte, auf die vorbestimmte Zeit t einwirkende, Rechenoperation die dem wirksamen Verstellwinkel c\l entsprechende Anzahl von Impulsen (Endzahl) gewinnt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine oder mehrere Rechenoperationen über den gesamten Drehzahl- und/oder Verstellwinkelbereich ausführt. ^/

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine oder mehrere Rechenoperationen in bestimmten Drehzahl- und/oder Verstellwinkelbereichen vornimmt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß man eine oder mehrere Rechenoperationen nur bei einer oder mehreren bestimmten Drehzahlen und/oder einem oder mehreren bestimmten Verstellwinkeln ausführt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß man den Drehzahl- und/ oder Verstellwinlcelbereich bzw. die Drehzahl- und/oder Verstellwinkelbereiche und/oder die diskrete Drehzahl und/ oder den diskreten Verstellwinkel bzw. die diskreten Drehzahlen und/oder Verstellwinkel bei denen eine oder mehrere

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Rechenoperationen vorgenommen werden sollen, durch interne Programmierung und/oder durch Betriebswerte der Brennkraftmaschine, wie Ansaugdruck, Temperatur etc., festlegt. .

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5» dadurch gekennzeichnet, daß man eine oder mehrere Rechenoperationen durch interne Programmierung und/oder Be^riebswerte der Brennkraftmaschine, wie Ansaugunterdruck, Temperatur etc., steuert.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß man als Rechenoperation wenigstens eine Multiplikation bzw. Division anwendet.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß man als Rechenoperation wenigstens eine Addition bzw. Subtraktion anwendet.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennz e lehne t, daß man eine oder mehrere Rechenoperationen nur auf einen Teil der Ausgangszahlwerte und/oder der vorbestimmten Zeit t anwendet.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch 'gekennzeichnet, daß man ab niner vorbestimmten Drehzahl UO, der Brennkraftmaschine und/oder von einer vorbestimmten Ausgangszahl an die vorbestimmte Zeit t auf einen solchen Wert begrenzt, daß der Verstellwinkel ct.0 ab dieser Drehzahl und/oder ab der Ausgangszahl nach höheren Drehzahlen zu konstant bleibt.

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11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß man bei einer vorbestimmten Drehzahl U_T und/oder ab einer vorbestimmten Ausgangszahl eine vorbestimmte Zahl von der Ausgangszahl abzieht oder dazu addiert, so daß eine Sprungstelle in der Verstellkennlinie entsteht.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-11,. dadurch gekennzeichnet, daß man zu der Ausgangszahl eine, vorzugsweise von Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine abhängige, Zusatzzahl hinzufügt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zusatzzahl mittels eines von vorbestimmten Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine, bei-βρχεΙβΛτβΙββ Ansaugunterdruck, Temperatur etc., gesteuerten Digitalkonverters erzeugt.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zusatzzahl mittels eines von vorbestimmten Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine gesteuerten Frequenzgenerators hinzufügt.

15· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 14, dadurch g ekennze i chne t, daß man die Ausgangszahl in einem odor mehreren Drehzahl- und/oder Verstellwinkelbereichen mit je einem vorbestimmten Faktor multipliziert, so daß die Verstellkennlinie in verschiedenen Drehzahl- und/oder Verstellvrinkelbereichen eine unterschiedliche Neigung aufweist.

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-Zk-

l6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß man von der Ausgangszahl eine kleinere, der Umdrehungszahl proportionale Zahl abzieht, so daß der der vorbestimmten Zeit t entsprechende Drehwinkel X um einen diesem proportionalen Winkel r verkleinert wird.

17· Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß man die kleinere Zahl abzieht, indem man mit der Auslösezählung um eine bestimmte Verzögerungszeit später als bei der willkürlichen Phasenlage y 0 beginnt.

Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 17,mit einer Einrichtung zum Erzeugen von Impulsfolgen, deren Impulse (Hauptimpulse) der Drehbewegung der- Brennkraftmaschine synchron zugeordnet, vorzugsweise über die Bewegungsperiode der Brennkraftmaschine äquidistant verteilt sind; und mit einer Anordnung zum Bestimmen der Anzahl (Ausgangszahl) der während einer vorbestimmten Zeit t auftretenden Hauptimpulse; sowie mit einer Einrichtung zum Abziehen des Verstellwinkels CLvom Bezugswinkel U» durch eine Auslösezählung, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (5Oj 50, 555 I5O ; Hk, II5, II9) zum Ausführen einer Rechenoperation mit bzw. an der Ausgangszahl und/oder zum Steuern einer Rechenoperation mit bzw. an der vorbestimmten Zeit t in Abhängigkeit von der Ausgangszahl.

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19« Anordnung nach Anspruch l8, dadurch ge ken nzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine an den Zählausgang (lO - 13) der die während der vorbestimmten Zeit t zählenden Einrichtung (8 oder 18) (Meß- oder Arbeitszähler) angekoppelte Codiermatrix (50) umfaßt, deren Ausgang (53) mit einem Korrigiereingang (5^) des Meß- oder Arbeitszählers und/oder einem die Bezugszählung steuernden Funktionsgenerator (7) derart verbunden ist, daß die Dauer der Bezugszählung je nach dem Ausgangssignal der Codiermatrix verändert wird.

20. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch ge ken nzeichnet, daß die Dauer der Bezugszählung derart begrenzt wird, daß der Verstellwinkel von einer vorbestimmten Drehzahl UO ab konstant bleibt.

21. Anordnung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Codiermatrix ein mehrfaches NAND-Gatter (59) ist, das invertierte und nichtinvertierte Eingänge aufweist, die an vorbestimmte Zählausgänge (10 - 13) des Meß- oder Arbeitszählers angekoppelt sind, während der Ausgang des NAND-Gatters mit einem Eingang eines NOR-Gatters (60) verbunden ist, das mit wenigstens einem weiteren Eingang (62) an einen Meßwertgeber der Brennkraftmaschine angekoppelt ist, wobei der Ausgang (63) des NOR-Gatters derart mit dem Funktionsgenerator (7) verbunden ist, daß die Dauer der Bezugszählung je nach dem Ausgangssignal des NOR-Gatters verändert werden kann.

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22. Anordnung nach Anspruch 191 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (53) der Codiermatrix (50) über eine Sperrlogik (55) mit dem Korrigiereingang (5*0 des Meß- oder Arbeitszählers (3 oder 18) verbunden ist, derart, daß ein am Ausgang (53) der Codier,matrix erscheinendes Befehlssignal nur n-raal, (n = ganze Zahl), vorzugsweise ein einziges Mal, pro Arbeitszyklus des Meß- oder Arbeitszählers zu einer Korrektur in letzteren gelangt.

23. Anordnung nach einem der Ansprüche lB - 22, dadurch gekennz e i chnet, daß die Steuereinrichtung einen Digitalkonverter (15O) umfaßt.

2.¹I, Anordnung nach Anspruch 22, dadurch g e k e η nzeichnet, daß der Digitalkonverter (15O) so angeschaltet ist, daß er die Ausgangszahl in Abhängigkeit von der an seinem Eingang (124) anliegenden Größe erhöht oder erniedrigt.

25« Anordnung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß der die Ausgangszahl ermittelnde Meß- oder Arbeitszähler (ß, 18) gleichzeitig die Funktionsdes Zählers (120) des Digitalkonverters übernimmt .

26. Anordnung nach Anspruch 25, dadurch geken nzeichnet, daß der Meß- oder Arbeitszähler einen die Zählrichtung (Vorwärts- oder Rückwärtszählung) steuernden Eingang (126) aufweist, über den die Zählrichtung bei Arbeitsweise als Digitalkonverter gegenüber der Zählrichtung bei Arbeitsweise als Meß- bzw. Arbeitszähler umgekehrt wird.

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27· Anordnung nach einem der Ansprüche l8 - 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine den Beginn der Auslösezählung drehzahlproportional verzögernde Einrichtung ist.

28. Anordnung nach Anspruch 271 dadurch gekennzeichnet, daß die verzögernde Einrichtung ein Zeitverzögerungsglied für den die Auslösezählung steuernden Impuls (Hilfsimpuls) ist.

29. Anordnung nach einem der Ansprüche Io - 28, dadurch gekennz e i chnet, daß der die Dauer der Bezugszählung steuernde Funktionsgenerator (170) ein volldigitaler Zeitbasisgenerator nach dem Zählprinzip ist.

30. Anordnung nach Anspruch 29 und einem der Ansprüche 23 - 26, dadurch gekennzeichnet, daß als Frequenzgenerator (ll4, 130) des Digitalkonverters (15O) und des digitalen Funktionsgenerators (I70) der gleiche Frequenzgenerator dient und mit der gleichen Eingangsgröße über den Frequenzkorrektureingang (].2k) steuerbar ist.

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