DE2409070C3

DE2409070C3 - Elektronische Zündzeitpunktsteuervorrichtung für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2409070C3
Application number: DE2409070A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Okazaki Fujinami; Katuyuki Ichinomiya Takagi
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1973-02-27
Filing date: 1974-02-26
Publication date: 1978-04-27
Also published as: JPS5443648B2; DE2409070B2; JPS49111048A; DE2409070A1; US3871342A

Description

Die Erfindung betriff: eine elektronische Ziind/citpunklstci er Vorrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem ßezugswiiikcldeicklor, der ein Bc/ugssignal abgibt, wenn dii: KtirDclwelle der Maschine eine bestimmt Be/.ugswinkc'I.Stellung hut, mit wenigstens einem ersten Mi.schinenbetriebszustanddetektor, dsr ein der Maschinendrehzahl entsprechendes Zustandssignal erzeugt, mil einer /ünd/cilpunktwählcinrichtung, die in Abhängigkeit vom lustiiiuUsignal einen vorcinge stellten, optimalen Zündzeitpunkt in Form eines einem Verzögerungswinkel gegenüber der Bezugswinkelstellung entsprechenden Signals abgibt, und mit einer vom Bezugssignal getriggerten Zündbefehlseinrichtung, die ein Zündsignal abgibt, wenn die Winkelstellung der Kurbelwelle dem VerzögerungswinUel entspricht.

Eine Zündzeitpunktsteuervorrichuing dieser Gattung ist aus der DE-OS 20 1 5 703 bekannt. Bei der lekannien Vorrichtung wird das Bezugssignal vom Bezugswinkelstellungsdetektor zusammen mit cer Maschinendrehzahl in einem Sägezahngenerator zu einer Sägezahnspannung verarbeitet, die der Winkelstellung der Kurbelwelle bezogen auf di: Bezugswinkelstellung proportional ist. In einem Komparator wird diese Spannung mit der Ausgangsspannung der Zündzeitpunktwähleinrichtung verglichen, welche dem jeweiligen Verzögerungswinkel bei dem gerade herrschenden Maschinenbetriebszustand entspricht. Stimmen beide Spannungen überein, befindet sich also die Kurbelwelle um den Verzögerungswinkel hinter der liezugswinkelstellung, dann wird mittels der Zürclbefehlseinrichtung das Zündsignal erzeugt. Bei niedrigen und dabei stark schwankenden Drehzahlen, z. B. v/;ihrend des Anlassens, arbeitet der Sägezahngenerator unbefriedigend und gibt keinen genügend genauen Ausgangswert an. Daher benötigt die bekannte Yorichtung einen weiteren Bezugswinkeldetektor so*ie einen drehzahlabhängigen Schalter. Eine optima e Zündzeilpunktsteuerung bei niedrigen oder stark schwankenden Drehzahlen ist damit nicht möglich.

In der DE-OS 21 28 587 wird eine Weiterentwicklung dieser bekannten Vorrichtung vorgeschlagen. Diese Weiterentwicklung sieht vor, daß der analoge Sägezahngenerator durch die Kombiration aus einem Binärzähler und einem Digital-Ana og-Wandler ersetzt wird. Auch hierbei wird jedoch von einem Generator Gebrauch gemacht, der eine mit zunehmendem Kurbelwellendrehwinkel propotional wachsende Spannung liefert.

In der DE-OS 22 5b %2 ist eine weitere elektronische Zündzeitpunktsteuervorrichtung vorgeschlagen worden, deren Schaltungsteile im v/esentlichen digital ausgeführt sind. Auch diese Vorrichtung benötigt jedoch eine Einrichtung, die mit dem zusätzlichen Generator der genannten DE-OS 20 It 71 J vergleichbar ist, wenngleich diese Einrichtung aui:h einen codierten Wert anstatt einer analogen Spannung liefert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektronische Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung der eingangs genannten Gattung so auszugestalten, daB sie ohne einen Generator auskommt, der eine mit zunehmendem Kurbelwellendrehwinkel proportional wachsende Spannung liefert und deren wesentliche .Schallungsteile digital ausführbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgeinälj durch die Merkmale des Kennzeichentcils des Palentanspruchs I gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Der genannte zusätzliche Generator, der im übrigen wie auch die anderen Schaltungsteile der bekannten Vorrichtung den Nachteil der analogen Verarbeitung (z. B. Tempcraturempfindlichkcit) aufweist, ist bei der erfindiingsgcmäßen Lösung nicht vorhanden. Anstelle des Sägezahngenerators und des Komparator der bekannten Vorrichtung werden bei der Erfindung eine Winkcl-Zeit-Wandlerschaltung und eine Zeitgebereinrichtung verwendet. Die Winkel-Zeit-Wandlerschaltung wandelt den aus tier Zündzeitpunktwähleinrichtung

ausgelesenen Verzögerungswinkel auf digitalem Wege dadurch in eine Verzögerungszeit um, daO sie den Winkel durch die Drehzahl der Maschine dividiert. Die so erhaltene Verzögerungszeit entspricht sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Drehzahlen exakt dem Verzögerungswinkel. Die Zeitgebereinrichtung sorgt dafür, daß das Zündsignal erzeugt wird, wenn die Verzögerungszeit der Winkel-Zeit-Wandlerschaltung verstrichen ist, nachdem die Kurbelwelle die Bezugswinkelstellung innehatte.

Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung kann leicht in jede Brennkraftmaschine eingebaut werden und bedarf außer der Anbringung eines Bezugswinkeldetektors auf der Kurbelwelle keiner weiteren wesentlichen Änderung. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß alle notwendigen Rechenoperationen digital durchgeführt werden, so daß sich eine große Stabilität beispielsweise gegenüber Stromversorgungsschwankungen oder der Umgebungstemperatur ergeben. Die minimale Anzahl von Multiplikation.*- und Divisionsoperationen sorg» für eine geringe Anzahl von Komponenten und für eine geringe Rechenzeit, die wiederum die Genauigkeit erhöht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. I zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen elektronischen Zündzeitpunktsteuervorrichtung für Brennkraftmaschinen;

F i g. 2 zeigt ein Schaltbild einer Ausführungsform des gemäß dem Blockschaltbild nach Fig. 1 verwendeten Bezugswinkeldetektors;

Fig. 3 zeigt ein Diagramm mit beispielsweise gewählten Stellungen der Maschinenkurbelwelle zur Erläuterung der Arbeitsweise der Vorrichtung nach Fig. 1;

F i g. 4a bis 5b zeigen Verzögerungswinkelcharakteristikschaubilder zur Veranschaulichung der Programme, die in Einlesespeichern gespeichert sind, die in der Vorrichtrngnach Fig. I verwendet werden;

F i g. 6 und 7 zeigen ein detailliertes Schaltbild der in der Vorrichtung nach Fig. I verwendeten Drehzahlrechnerschaltung und ein Wellenformdiagramm zur Erläuterung deren Arbeitsweise;

Fig. 8 zeigt einen detaillierten Schaltplan der in der Ausführjngsform nach Fig. 1 verwendeten Winkel-Zeit-Wandlerschaltung;

Fig. 9 und 10 zeigen einen detaillierten Schaltplan der in der Vorrichtung nach Fig. I verwendeten Zeitgebereinrichtung und ein Wellendiagramm zur Erläuterung deren Arbeitsweise.

Es wird nun der Aufbau und die Arbeitsweise der erfinduiigsgemäßen Zündzeitpunk !steuervorrichtung anhand der dargestellten Ausführungsform beschrieben.

Bei dem in Fig. I veranschaulichten Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Zündzeitpiinktsteuervorrichtung bezeichnet die Bezugsziffer I einen elektromagnetischen Abnehmer, der zur Ermittlung der Maschinendrehzahl unter Verwendung eines Zahnrades der Maschine derart angeordnet ist, daß bei einer Zähnezahl des Zahnrades von beispielsweise 115 die Frequenz seines ermittelten Ausgangssignals während des Maschinenbetriebs von 600 UpM dann 115OHz beträgt Die Bezugs/.iffcr 2 bezeichnet einen Untcrdruckdetcklor zur Ermittlung des Unterdrucks im Maschincnansiwgrohr, der beispielsweise einen in Abhängigkeil vor dem Ansaugrohruntc 3ruck beweglichen Kern aufweisen kann, einen Oszillator zur Umwandlung der Bewegung des Kerns in eine Spannung und einen

Djfferentialtransformator, bei dem das Oszillatorausgangssignal an seine Eingangswicklung angelegt wird und die in seiner Ausgangswicklung erzeugte Spannung durch eine GleichrichtergläUungssclhaltung geglättet wird, um eine Ausgangsgleichspan nung zu liefern, die sich in Übereinstimmung mit der Bewegung des Kerns derart ändert, daß sie einen dem Ansaugrohrunterdruck entsprechenden Wert annimmt. Die Bezugsziffer 3 bezeichnet einen BezugswinkeldeteUtor zur elektrischen Ermittlung der Bezugswinkelstellung der Maschinenkurbelwelle zur Erzeugung eines Bezugswinkelsteilungssignals; eine Ausführungsform des Detektors 3 ist in Fig.2 gezeigt. In dem Detektor nach F i g. 2, der bei einer Vierzylindermaschine angewendet wird, sind Lichtabschirmplatten 302 auf einer Verteilerrotorwelle 301 angeordnet; kommt die Lichtabschirmplatte 302 zwischen die zugeordnete Leuchtdiode 303 und einen Phototransistor 104, wird dadurch das Licht unterbrochen iv-d die Beztigswinkelstellung mittels eines elektrischen Signals ermittelt, «Jas an einem Ausgangsanschluß 305 abgegeben wird. Die Bezugsziffer 4 bezeichnet eine Maschinendrehzahlrechnerschallung, durch die die Ausgangswelleniorm von dem elektromagnetischen Abnehmer 1 in eine Rechteckwellenform rückgeformt wird, und die Zeitdauer eines Impulses wird zur Darstellung der Maschinendrehzahl durch einen Binärkode gemessen. Die Bezugsziffer 5 bezeichnet einen An?Iog-Digitalkonverter zur Umwandlung der dem Ansaugrohrunterdruck entsprechenden Gleichspannung von dem Unterdruckdelektor 2 in einen Binärkode. Die Ikvugsziffer 6 bezeichnet einen Drehzahleinlesespeicher, der ein Programm der Verzögerungswinkelcharakteristiken entsprechend den Maschinendrehzahlen mittels Binärkodes speichert, wobei das Programm den in Fig.4a oder F i g. 5a gezeigten Charakteristiken entspricht. Die Bezugsziffer 7 bezeichnet einen Unterdruekehlesespeicher, der ein Programm von Verzögerungswinkelcharakteristiken entsprechend Änderungen des Ansaug- -ohrunterdrucks mittels Binärkodes speichert, wobei das Programm den in Fig. 4b oder % gezeigler, Charakteristiken entspricht. Die Bezugsz:ffer 8 bezeichne! einen Addierer zur Bildung der .'Summe von binärkodierten VerzögerungswinkeUgnalcn. Die Bezugsziffer 9 bezeichnet eine Winkel-Zeit-Wandlerschaltung, durch die das Ausgangssignal vom Addierer 8, das den Gesamtverzögerungswinkel gegenüber der Bczugswinkelstellung repräsentiert, durch die Maschinendrehzahl zu dem Zeitpunkt dividiert wird, wenn das Ausgangssignal erzeugt wurde, um es in eine Verzögerungszeit gegenüber der Bezugswinkelstellung umzuwandeln. Die Bezugsziffer 10 bezeichnet eine Zeitgebereinrichtung, durch die die Zündzeit in Übereinstimmung mit dem Verstreichen der durch das binärkodierte Ausgangssignal der Winkel-Zeit-Wandlerschaltung 9 repräsentierten Verzögerungszeit gegenüber dem Augenblick der Erzeugung des Bezugswinkelstellungsiignals von dem Fjzugswinkeldetektor3 bestimmt wird.

Es wird nun die Arbeitsweise der Steuerschaltung mit dem zuvor beschriebenen Aufbau urlüi'tert. Zur Vereinfachung der Beschreibung der Züiulzeitsteucrung dieser Steuerschaltung sind die Stellungen der Kurbelwelle, die sich im Uhrzeigersinn dreht, in F i g. J gezeigt, worin ein Punkt Λ c!en oberen Totpunkt repräsentiert.

Es wird nun angenommen, daß es erwünscht ist, die Zündung am Punkt Γ stattfinden zu lassen, d.h. zum gewünschten Zündungsvorstellwinkel W. der H" vor dein oberen Totpunkt Λ ist; dann kann dieser

erwünschte Zündungsvnrstellwinkcl θ in Ausdrücken eines Vcr/ögerungswmkcls von einem bestimmten Winkel β vor dem oberen lotpunkt folgendermaßen angegeben werden:

H = β - λ.

Ist die Bc/ugswinkelstellung der Kurbelwelle an dem Punkt B gesetzt, was ß' vor dem oberen Totpunkt A entspricht, kann der erwünschte Zündungsvorstcllwinkel Θ durch den Verzögerungswinkel λ vom Punkt B ausgedrückt werden. In anderen Worten, da sich die Drchzahlvorstellung β, und die IJnterdruckvorstellung θ.> nach F i g. 4a und 4b in Additionsbeziehung befinden, repräsentiert der addierte Wert λ der jeweiligen Verzögcrungswinkel t, und λ 2 den Gesamtvcrzögerungswinkel. Da dieser Wert den Drehwinkcl der Kurbelwelle repräsentiert, kann er als Verzögerungszeil gegenüber der Bezugswinkclsiellung oder dem Punkt B angegeben werden, indem der Verzögerungswinkel rx durch die Maschincndrehzahl im entsprechenden Augenblick dividiert wird, wie dies durch die folgende Gleichung gezeigt ist

I.il

wobei Zdic Maschinendrehzahl ist. 7'die Verzögerungszeit zwischen der (Erzeugung des Bezugswinkcklcteklorsignals und dem Zündungspunkt, und K<, eine Proportionalitätskonstante ist. -.1

In diesem Fall gilt die obige Gleichung (a) bei der Annahme, daß die Maschine mit einer konstanten Drehzahl von dem Augenblick der [Ermittlung der Maschincndrehzahl Z zum Augenblick des Auftretens des Zündsignals dreht, und daher kann mit dieser ;< Gleichung (a) eine genauere Annäherung bewirkt werden, vorausgesetzt, daß der Grad des Gesamtvcr-/ögcrungswinkels -t so klein wie möglich gemacht ist. daß die Berechnung der Maschinendrehzahl an einem Punkt nahe der Be/ugswinkelstellung oder dem Punkt B ι durchgeführt wird und daß die Meßzeit soweit wie möglich reduzier! ist. Ist die Verzögerungszeit T auf diese Weise errechnet worden, bestimmt die Zeitgcbereinrichtung 10 die Zündung derart, das sie in dem Augenblick stattfindet, wenn die tatsächliche Verzöge- -i^; rungszcit 7 vom Auftreten des Bezugswinkeldetektorsignals verstreu ht. wodurch die genaue Zündungszeiteinstellung bei eiern gewünschten Zündungsvorstellwinkel H stattfinde!

fs werden nun die in [ig. i gezeigten einzelnen ■ Schaltungen mehr im Detail beschrieben. Bei der Maschinendrehzahlrechnerschalt'ing 4 ist es wesentlich. ■jiHon gebier: Wert der Maschinendrehzahl Z innerhalb einer minimalen Zeit zu erhalten, wie dies zuvor erwähnt wirti Dane- wird die Maschinendrehzahl 7 ■ ,i-is der f.'ifc-'-r.'le' Gleichung erhalten:

w <-:be! .Vfiie AnzÄh; ri·:·-· -\usg a η es wc ilen is"., die von dem elektromagnetischer. Abnehmer 1 erzeug! wurden, der ;·.Γ- dem R,ng7.:^r-p.d angebracht wurde (d h. Umfang des Zahnrades). > die Anzahl der Taktimpulse (400 kHz in dieser Ausfiihru-esform). die während der Zeit Huficjien. ¹ACiMi Λ Λ-ihriL' Ί'ζ\ Zciiiii! d'JcS umlaufen, ui'iu K: eine Proporiioria^ia-skonstante iv.. Zur F.rreichung einer vergroLt·:--!er, Genauigkeit wird der Wert V größer als 480 gewählt, so daß beim Anwachsen des Wertes V auf über 480 und beim Anliegen einer Ausgangswelle durch den nächsten Zahn des Zahnrades die Zählungen von Λ und Y ausgelesen und verarbeitet werden, um die Maschinendrehzahl zu errechnen.

Der Schaltungsaufbau und die Arbeitsweise der Maschinendrchzahlrechnerschaltung 4 wird nun an dem Schaltbild nach Fig. 6 und dem Zeitdiagramm nach Fig. 7 erläutert.

In F i g. 6 bezeichnet die Bezugsziffer 400 einen Oszillator zur Erzeugung von 400-kHz-Taktimpulsen f„, die Bezugsziffern 401 und 402 bezeichnen D-Flip-Flops, die Be/ugsziffern 403, 404,405 und 406 ÄSServo-Flip-Flops und einen Inverter, die ein Schieberegister bilden, die Bezugsziffern 407 und 408 bezeichnen Binärzählcr, die jeweils ein 8-Bit-Zählausgangssignal 407a und ein I6-Bit-Zählausgangssignal 408a erzeugen. Die Bezugs ziffern 409 und 410 bezeichnen 16-Bit-Schicberegister zur Erzeugung eines Ausgangsimpulszuees in Serienform entsprechend einem in Parallelform angelegten Eingangswert, und diese Schieberegister können bei spielsweise Schieberegister mit Ib-BiI sein. Das Eingangssignal zum Schieberegister 409 von dem Zähler 407 ist mit der Verschiebung um vier Stellen gekoppelt. Die Bezugsziffer 411 bezeichnet eine Multiplizier- und Dividierschaltung, die Bezugsziffer 412 einen Verstärker, die Bezugsziffern 413, 415 und 416 NICHTI¹ND Tore, die Bezugsziffer 414 ein RS-Flip-Flop und die Bezugsziffer 417 einen Inverter. Geht ein Ausgangsdrehzahldetektorsignal WZ. des Verstärkers 412 zum Rückformen und Verstärken des ermittelten Signals des elektromagnetischen Abnehmers I nach »!«.erzeugt das D-Flip-Flop402an seinem Ausgang ein Ausgangssignal IVT(FJg^a), das mit dem ersten Taklimpuls der nächsten Serie von Taklimpulsen fn vom Oszillator 400 synchronisiert ist. Das NICHT-UND-Tor

415 erzeugt weiterhin ein O-Signal, bis zum Ankommen des folgenden zweiten Impulses, und dieses 0-Signal überträgt den Inhalt der Zähler 407 und 408 zu den Schieberegistern 409 und 410. Das NK HT-UNDTor

416 fährt fort, ein 0-Signal an seinem Ausgang zu erzeugen, bis der dritte Impuls ankommt, wodurch dieses 0-Signal das ftS-Flip-Flop 418 zur Speicherung der Tatsache rücksetzt, daß die Taktimpulse 480 erreicht haben und auch die Zähler 407 und 408, und es wird ebenfalls als ein Operationsstartsignal für die Multiplizier- und Dividierschaltung 411 benutzt. In dem Augenblick, wenn das 0-Signal von dem NICHT-UND-Tor 416 endet, starten die Zähler 407 und 408 erneut zum Zählen von X oder der Frequenz des Ausgangssignals WT und Y oder der Frequenz ier Taktimpulse fn. Erreicht der Inhalt des Zählers 408 die 480. erzeugt das NICHT-UND-Tor 413 ein 0-Signal. so daß das flSFlip-Flop 414 seinen Zustand ändert. Das Ausgangssignal vom RS-Flip-Flop 414 wird an einen Datenanschluß D des D-Flip-Flops 401 angelegt. Danach ändert sich zu dem Augenblick, bei dem das Drehzahldetektorsignal WZ nach »1« geht, das Signal am Ausgangsanschluß Q des D-Flip-Flops 401 zu »!<■<. und die NICHT-UND-Tore 415 und 416 werden dazu gebracht, nacheinander an ihren Ausgängen ein 0-Signal durch die KS-Servo-Flip-FIops 403, 404 und 405 zu erzeugen, an denen die Taktimpuise f_n anliegen. In dem in Fig. 7 gezeigten Beispiel sind bei dem Augenblick, wenn das NICHT-UND-Tor 4!5 das 0-Signal erzeugt, der inhalt des Zählen; 407 gleich 2 und der inhalt des Zählers 408 gleich 484. und diese Inhalte werden jeweils parallel zu den Schieberegistern 409 und 410 übertra-

gen Danach sclzl d.is (!Signal von dem NICMT-UND Tor 416 das /«-Flip-Flop 414 zurück, und die Zähler 407 uri'J 408 und die Multiplizier und Dividierschallung 411 beginnen ihre Rechenoperation. Diese Operation laßt die Inhalte der Schieberegister 409 und 4)0 nacheinander auslesen und verarbeiten, um am Ausgang der Schaltung 411 ein 7-Bil-Dichzalilsignal / zu erzeigen, das die Maschinendreh/ahl repräsentiert Die Multiplizier- und Dividierschaltung 411 ist konventioneller Art. und der Wert der bei der M':ltiplikti I ions und Divisionsoperation verwendeten Proportionaliiäts konstanten K_} ist folgendermaßen gegeben, wenn die Frequenz der Taktimpulsc f„ gleich 40OkMz ist, die Anzahl der /ahne des Ringzahnrades Ii 15 ist und die Maschincndrehzahl 50 UpM:

K,

5(1

SJIOO

i:

Hei der zuvor beschriebenen Berechnung der Maschincndrehzahl liegt die Drchzahlmeßzeii im Bereich von

-ISO

■100

msec bis 9W)

4(X)

und es kann bemerkt werden, daß dieses Meßverfahren sowohl den Vorteil eines Systems mit fester Distanz als auch den eines Systems mit fester Zeit hat. Da es der Miilrilizier- und Dividierschaltung 411 möglich ist, die ·, erforderliche Berechnung innerhalb dieser Meßzeit unter Berücksichtigung seiner Operation durchzuführen, kann die genaue Messung der Maschincndrehzahl innerhalb der genannten minimalen Zeitperiode mit einem maximalen Fehler von weniger als 0,5% sdurchgcführt werden. Durch Verwendung des Wertes dieses Maschinendrehzahlsignals Z wird die entsprechende Adresse in dem Drehzahlcinlesespeicher 6, der das Programm des Wertes des in den Vcrzögcrungswinkel i\\ umgewandelten erforderlichen Zündvorstcllwin ι kels θι speichert, zum Auslesen des Ver/ögcrungswin kels rti spezifiziert. In der vorliegenden Ausführung form besteht der Vcrzögcrungswinkel i\\ aus einem 7-Bit-Signal. Andererseits wird das Glcichspannungssi gnal von dem Ansaugrohruntcrdruckdeiektor 2 durch ι-den kovcntionellcn Analog-Digitalkonvcrter 5 in ein Digitalsignal umgewandelt, und durch Verwendung des Wertes dieses Digitalsignals wird die entsprechende Adresse in dem Unterdruckeinlescspcicher 7, der das Programm des Wertes des in den Vcrz.ögcrungswinkcl < λ > umgewandelten erforderlichen Zündvorstellwinkcls H, speichert, zum Auslesen des Verzögerungswinkels (x> spezifiziert. In der vorliegenden Ausführung bestellt der Verzögerungswinkel (X; aus einem 5-Bit-Signal. Unter der Annahme, daß bei dem Diagramm nach F i g. 3 der ^ Wert des Winkels β gleich 50° ist, der Drehzahlvorstellwinkel 35^C und der Unterdruckvorsteilwinkel 15⁼ ist. dann ist

15°-θ₂.

Da der Gesamtvorstellwinkel θ gegeben ist mit θ = θΐ + Θ2. wird ferner der Gesamtverzögerungswinkel <x durch Bildung der Summe der Verzögerungswinke! si und Si₂ erhalten. Dieser Gesarniverzögerungswinkel λ wird dann an die Winkel-Zeitwandlerschaltung 9 angelegt, die diesen in Übereinstimmung mit der Gleichung (a) verarbeitet und in die entsprechende

Verzögcrtingszeit umwandelt. Die tatsächliche Zündzci beim Verstreichen der Vcrzögerutigszeit ιι,κ Ii dei Frzcugunj» des Bezugwinkelsstellungssignals .S7 wire durch die Zcitgeberschaltung 10 bestimmt.

I i g. K veranschaulicht ein detailliertes Schaltbild dci Winkel ■Zeit-Wandlcrschallting 9. und Γ ig. 9 vcran schaulicht ein detailliertes Schaltbild der Zeitgeberein richtung 10, deren Wellenformdiagramm in I ig It dargestellt ist. Fs wird nun die Winkel-Zeit Wandler schaltung 9 und die Zeitgebercinrichtung 10 anhand dci I i g. 8. 9 und 10 mehr im einzelnen beschrieben. Die Zeitgebereinrichtung 10 bestimmt das Verstreiche! einer Verzögerungszeit durch Zählen von Zeitgeber laklimpulsen. Demzufolge nimmt der jedem Taktimpul¹ entsprechende Winkel zu, wenn die Maschincndrehzah ansteigt, wobei der fehler entsprechend ansteigt. Au¹ diesem Grunde ist die Frequenz der Zcitgebcrtaktim pulse bei höheren Maschinendrchzahlen erhöht um da» Auftreten von Fehlern zu vermeiden.

In anderen Worten, der Drehzahlbcreich ist in fiinl Drehzahlzonen unterteilt, nämlich 3200 UpM und höher, 1600 bis 3200 UpM. 800 bis 1600 UpM. 4(H) bis 80( UpM und 400 UpM und niedriger, und diese fiinl Drehzahlzonen werden jeweils mit Zn_u. Zn_u Zn_;. Zn und Zih bezeichnet. Somit werden für die der Drchzahlzonc Zn» entsprechende Maschincndrehzahl die entsprechende Frequenz, der /citgcbcrtaklimpulsc in der Zeitgebercinrichtung 10 mit 100 kllz gewählt, mil 5OkMz für die Drehzahlzone Zn₁. mit 25 kHz für die Drchzahlzonc Zni, mit 12.5 kHz fü" die Drehzahlzone Ziii und mit 6,25 kMz für die Drehz.ihlzone Zih. Daher wird zur Änderung des aus der ob gen Gleichung (a] errechneten Wertes in Übereinstimmung mit den entsprechenden Drehzahlzonen die Umdrehungszahl / in dieser Ausführungsform geändert. Mit anderen Worten, da sich die obenerwähnte Frequenz der Zeitgebertaktimpulse in Übereinstimmung mit

100 kllz l/i = (I A)

iiiulcrt. kiinn die (ilcicluinii (;i) fi; gcinlcinuißcn in. iiiuliMl werden

7 - K₁

2" Z '

wobei die I'.inheit von 7'gldci [2V₇J. und der Wert von K₁ gegeben ist mit:

K)OkMz

K₁ =

0.5-./j

5(M)

50
60

300

vorausgesetzt, daß die Einheit von λ gleich 0.5° ist. Tatsächlich wird daher die Anzahl der Übertragungstaktimpulse zum Auslesen des Wertes des Drehzahlsignals Z gesteuert. Auf diese Weise bedeutet bei der Operation, bei der das am wenigsten kennzeichnende Bit der Daten zuerst kommt, die Abnahme der Anzahl an Übertragungstaktimpulsen um eins, daß der Wert des Drehzahlsignals Zverdoppelt ist.

Es wird nun die Winke!-Zei:-Wandlerschaltung 9 zur Durchführung der zuvorerwähnten Winkei-Zeit-Wandlung anhand von F i g. 8 im einzelnen beschrieben. In F i g. 8 bezeichnet die Bezugsziffer 901 eine Drehzahlzonendiskriminierschaltung mit einem Digitalvergleicher

/um Diskr minieren lies 7 Bil-Dreh/.ihlsignals / in Übereinstimmung mit der obenerwähnten fünf Dreh-/ahl/onen /n„. /ii\, //;.·, /iu iinil Zn,, um ständig rui I-Signiil ;in einem seinei /onendiskriminierungsanschlüsse /f/;ii, /'/ι, /■'/!>, Zi . und Zn, /u erzeugen. Die Be/ugs/iffc 402 hc/eichiiet ein Schieberegister /um Empfangen de ■ 7-liil Drer rahlsignals Z. Die Be/ugs/iffer9O3 bezeichnet e η Pare leliiusgabeschieberegister in welchem ein I-Signal an eiern Eingangsanschluß SRiN ti ic auieinaiulerfolgende E r/ei;gung eines I-Signals an jedem der Parallelausgabiiausgangsanschlüsse mittels der Übertrigungstaktimpi se verursacht, die an einem Anschluß fernliegen. Die Bezugszcichen 905,906, 907, 908 und 909 bezeichnen NICHT-UND-fore, und die Ue/ugsziffe · 910 bezeichne t ein UND-Tor. Die Be/ugs-/iffer 911 bezeichnet eini· Verzögerungszeitrechnerschallung, durch die der G jsamtverzögerungswinkel \ aus dem ^iddierer 8 c jrch die dann laufenden Maschinendrehzahlen diviciert wird, um ein Ver/ögerungszeitsignal Γζιΐ erzeugen. Es sei nun angenommen, daß das von dem Ausgangsanschluß der Drehzahlrechnerschaltuni; 4 gelieferte 7 Bit-Drehzahlsignal Zan der Drehzahlzoiendiskriminiei schaltung 901 und dem Schieberegi >ter 902 anliegt, dann wird ein I-Signal stets an einem der fünf Zonendisl;riminieranschliisse Ζπη, Zru, 7.n>, Zn\ unc Zm für die obengenannten Drehzahlzonen Zn_n bis Zn* erzeugt.

In dem Augenblick, wer ι der Wert des Drehzahlsignals Z in die Verzögert igszeitreehenschaltung 911 einzuschreiten ist, geht da in das Signal am Anschluß SRIN nach I. Wenn die Ü: ertragungstaktimpulse zum Datenschreiben von der V: rzögerungszeitrechenschal- tung911 zum Ansch uß CF zugeführt »verden, liegen an den entsprechender Eing.-ngen der nicht-UNDTore 904, 905, 901), 907 und 908, Jie mit dem Schieberegister 903 verbunden sind, ein l-.:ignal an. Ist in diesem ['all beispielsweise die Maschim:ndrehzahl in der Zone Zn;, erzeugt das NICHT-UND- Tor 906 ein !Signal und legt dieses an das NICHl-UND Tor 909 an. Ist das Signa! an dem Anschluß SRIN von 0 nach I übergegangen und sind die beiden Lber!r.i|:ungstaktimpulse über den Anschluß CPgelaufen, dam öffnet das UND-Tor 910 und läßt die Übertragungsl iktimpulse zu dem Schieberegister 902 durch, u η die Daten zu der Verzögerungszeitrechnerschaltung 911 .:u übertragen. In anderen Worten, das Schieberegister 903 und die Drehzahlzonendiskriminierschaltung*; 1 haben die beiden Übertragungstaktimpulse gelösch und den Rechenvorgang 2- · Z durchgeführt.

Die Verzögerungszeitrec inerschaltung 911 empfangt ebenfalls das den Gesamtvcrzögerungswinkel χ repräsentierende Ausgangssigr il des Addierers 8 und verarbeitet die Eingangsc iten zur Erzeugung eines 10-Bit-Verzögerungszeitsig lals T. Das Ergebnis dieser Operation liegt an der 2 :itgebereinrichtung 10 zur Erzeugung eier tatsächliche' Verzögerungszeit an.

Der Schakungsaufoau der Zeitgebereinrichtung 10 ist in F i g. 9 im einzelnen veranschaulicht, und die an verschiedenen Punkten in der Zeitgeberschaltung 10 erzeugten Wellenformen 'ind in Fig. 10 gezeigt. In F i g. 9 bezeichnet die Bezugsziffer 1001 einen Digitalvergleicner zum Vergleichen von 10-Bit-Binärkodes. Die Bezugs/iffer 1002 bezeichnet einen 10-Bit-Hinürzähler. die Jezugsziffer 1(103 einen b-Bit-Binarziihler. wodurch die 400 kHz-Taktimpuise i„ vom Oszillator 400 in der Drehzahlrechnerschaltung 4 der Operation der [ reejuenztei ung unterworfen werden und die Aiisgangssignalt· oder Zeitgebertaktimpulse jeweils verschieilene Fre .'.len/en K)OkII/. ^r)()kH/. 2¹JkII/. l2.^r)kH/ und b.2^r) kH/ haben und jeweils an fünf Ausgangsanschkissen anliegen. Die l)e/iigs/iffern 1004, 1005. 1006, 1007, 1008 und 1009 bezeichnen NICHT-IiND-Tore /um selektiven I lindurrhfiihren der ZeitgebertLiktimpulse in Übereinstimmung mit den Signalen an den /onendiskriminieranschlüssen //).., Zii\, Zih. Zn< und Z.iu. Die Be/.ugsziffer 1010 bezeichnet ein /i.S'-Flip-I lop, die Be/ugsziffer 1011 einen Inverter und die Be/ugsziffer 1012 einen Puffer. Das 10-Bit-Ver/ögerungszeitsignal T von der Winkel-Zeit-Wandlerschaltung 9 hegt an Eingängen A\ bis 4m des Digitalvergleichers 1001 an, und das Ausgangssignal des Binärzählers 1002 liegt an den anderen Eingangsanschlüssen W₁ bis Β]» an. Die Frequenz der an dem Binärzahler 1002 anliegenden Zeitgeberlaktimpulse wird durch die NICHT-UND-Tore 1004, 1005, 1006, 1007 und 1008 gewählt, und sie werden über das NICHT-UND Tor 1009 eingeführt. Wird angenommen, daß ein I-Signal am Zonendiskriminieranschluß Zni anliegt, haben die an den Binärzähler 1002 über das NICHT UND-Tor 1009 anliegenden Zeitgebertaktimpulse eine Frequenz von 25 kHz.

In Fig. 10a ist die Wellenform der an dem Biiiärzähler 1002 anliegenden Zeitgebertaktimpulse gezeigt. Fig. 10b zeigt die Wellenform des Bezugswinkelstellungssignals ST von dem Kurbelwellenbezugswinkeldetektor 3, Fig. 10c zeigt die Wellenform eines Gleichheitsignals, das erzeugt wird, wenn die beiden Eingangssignale am Vergleicher 1O01 als einander gleich festgestellt wurden, und Fig. 1Od zeigt die Wellenform eines Zündzeitsteuersignals F. das durch Verstärken des Ausgangssignals des KS-Flip-Flops 1010 durch den Puffer 1012 erzeugt wird, und ein Zeitpunkt in, bei dem dieses Zündzeitsteuersystemsignal Fvon I nach 0 geht, zeigt die genaue Zündzei an. Geht das Bezugswinkelstellungssignal 57" nach Fig. IOb von 0 nach 1, ändert das RS-Flip-Flop 1010 seinen Zustand, und der Binärzähler 1002 wird durch ten Inverter 1011 von seinem Rücksetzzustand zum Sta'ten der Zählung frei gesetzt. Wird der Inhalt des Binärziihlers 1002 gleich dem Wert des Verzögerungszeitsignals T, wird das in Fig. lOc gezeigte Gleichheitssignal im Ausgangsanschluß A = ödes Vergleichers 1001 erzeugt und läßt das RS-Flip-Flop 1010 seinen Zustand ändern. Dies führt zur Erzeugung des Zündzeitsieue"signals F, das die Zündzeit bestimmt.

Während bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Rechenausdrücke

K;

uni.\ K₁

bei der Drehzahlrechnerschaltuiif· 4 ι nd der Winkel-Zeit-Wandlerschaltung 9 verwendet werden, ist es natürlich möglich, zufriedenstellt nde Ergebnisse mit Verwendung nur derGnindausdrü^ke

und K₁

zu erhallen, vorausgesetzt, iiiiu .·'■ iiueruiigen nur Genauigkeit nicht berücksichtigt wen: en. Ferner können diese Berechnungen durch jeden kc-'imer/iell verfügbaren Rechner durchgeführt werden, und es ist

Il

jbenfalls möglich, die crfnrclcrlirticii Rechenupenitio ¹ICM in /eileiliingsweise durchzuführen.

Wahrend nur die beiden Steuerfaktoreti. n.iinlieh die Viaschinendreh/ahl und der Ansaiigrnhrnnli rdnick in Jen !!inlesespeiehern b und 7 gespeichert werden.

können ferner weitere l'akloren, wie die Maschinen temperatur, leicht den Steuerfnktoren durch einf.iche Verwendung von /usiit/lichen Kinlesespeichern zur /iifiihning ihrer Werte zu dein Addierer 8 hin/iigefugt werden.

I I ic ι zu N It l,it! /c

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronische Mündzeitpunktsteuervorrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem Bezugswinkeldetektor, der ein Bezugssignal abgibt, wenn die Kurbelwelle der Maschine eine bestimmte Bezugswinkülstellung hat, mit wenigstens einem ersten Maschinenbelriebszjstanddetektor, der ein der Maschinendrehzahl entsprechendes Zustandssignal erzeugt, mit einer Zündzeitpunktwähleinrichtung, die in Abhängigkeit vom Zustandssignal einen voreingestellten, opnmalen Zündzeitpunkt in Form eines einem Verzögerungswinkel gegenüber der Bezuijswinkehtellung entsprechenden Signals abgibt, and mit einer vom Bezugssignal getriggerten Zündbefehlseinrichtung, die ein Zündsignal abgibt, wenn die Winkels:ellung der Kurbelwelle dem Verzögeriingswinke entspricht, gekennzeichnet durch eine Winkel-Zeit-Wandlerschaltung (9), dia mit dem erste η Maschinenbetriebszustanddetektor (1) und der Ztndzeitpunktwähleinrichtung (6, 7,8) verbunden ist und das dem Verzögerungswinkel entsprechende Signd durch die Division durch die Maschinendrehzahl in eine Verzögerungszeit umwundalt, und liurch oine an die Winkel-Zeit-Wandlerschaltung und ten Bezugswinkeldetektor (3) angeschlossene Zeitijebereinrichtung (10), die nach Ablauf der V;rzögerungszeit nach dem Auftreten des Bezugssignals da; Zündsignal erzeugt.

2. Elektronische 2ündzeitpunktsteuervorrichtung nach Anspruch I, didurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Maschinentetriebszustancdetektor (2) ein dem Ansaugrohren xrdruck entsprechendes Zustandssignal erzeug; und daß die Zündzeitpunkt wähleinrichtung einen Drehzahleinlesespeicher (6), der ein dem Zustandssignal des ersten Maschinenbetriebszustandcetektors (1) entsprechendes Signal abgib:, einen Untere ruckeinlesespeicher (7), der ein dem Zustandsüiignal ties zweiten Maschinenbetriebszustandsdeteklors entsprechendes Signal abgibt, und e:nen Addierer (3) aufweist, der die Summe der vom Drehzahleinlesespeicher und vom Unterdruckeinlesespeicher abgegebenen Signale erzeugt.

3. Elektronische Zündzeitpunktsteuervorrichtung nach einem :1er Ansprüche I oder 2, dadurch gekennzeichnet, dtß die Winkel-Zeit-Wandlerschal· tung (9) ein b.när codiertes Ausgangssignal abgibt, daß de Zeitgebereinrichtung (10) Taktimpulse zählt und das Zündsignal erzeugt, wenn die Anzahl der gezählten Taktimpulse mit dem Wert des binär codierten Aus|;angs:.ignals der Winkel-Zeit-Wandlerschaltung übereinstimmt, und daß die Frequenz der Taktimpulse abriängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine änderbar ist.

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