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DE2640791A1 - Anordnung zur erzeugung von steuersignalen, insbesondere fuer die ausloesung von zuend- und einspritzvorgaengen bei brennkraftmaschinen - Google Patents

Anordnung zur erzeugung von steuersignalen, insbesondere fuer die ausloesung von zuend- und einspritzvorgaengen bei brennkraftmaschinen

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DE2640791A1
DE2640791A1 DE19762640791 DE2640791A DE2640791A1 DE 2640791 A1 DE2640791 A1 DE 2640791A1 DE 19762640791 DE19762640791 DE 19762640791 DE 2640791 A DE2640791 A DE 2640791A DE 2640791 A1 DE2640791 A1 DE 2640791A1
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DE
Germany
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counter
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stage
frequency
oscillator
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DE19762640791
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Inventor
Karl-Heinz Dipl Ing Adler
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/009—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating position or synchronisation signals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
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    • F02D41/2403—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially up/down counters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02P7/06—Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices of circuit-makers or -breakers, or pick-up devices adapted to sense particular points of the timing cycle
    • F02P7/077—Circuits therefor, e.g. pulse generators
    • F02P7/0775—Electronical verniers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Anordnung zur Erzeugung von Steuersignalen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine solche Anordnung aus der DT-AS 1 909 bekannt, bei der jedoch eine aufwendige Signalgeberanordnung verwendet werden muß. Diese Geberanordnung benötigt einmal eine erste Signalaufnahmeeinrichtung, in der Signale durch eine vorbeigeführte, rotierende Zahnscheibe erzeugt werden, und eine zweite Signalaufnahmeeinrichtung, durch die wenigstens eine Referenzmarke abtastbar ist. Eine solche Geberanordnung ist insbesondere für die Massenherstellung in der Kraftfahrzeugtechnik aufwendig und teuer und ist darüber hinaus durch die Verwendung zweier Gebersysteme störanfälliger im Vergleich zu Systemen, bei denen nur eine einzige Geberanordnung verwendet werden muß.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß zu ihrer Ansteuerung ein sehr einfacher Geber ver- " wendbar ist, der lediglich ein winkelkonstantes Gebersignal abgeben muß. Dazu kann z.B. an der Geberscheibe ein winkelförmiges Segment angesetzt oder ausgebildet sein, das beim Vorbeiführen an einem Aufnehmer ein entsprechendes Signal erzeugt. Der elektronische Schaltungsaufbau besteht aus handelsüblichen Bauteilen, wodurch der Aufbau der Anordnung auch in dieser- Hinsicht sehr einfach und billig wird. Eine Gesamtintegration ist ebenfalls möglich.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Anordnung möglich. Besonders vorteilhaft ist, zur drehzahlabhängigen, zeitlichen Verschiebung des Steuersignals, insbesondere des Zündzeitpunkts bei Brennkraftmaschinen, einen dritten Zähler vorzusehen, dessen Zähleingang über eine Torstufe mit einen zweiten Oszillator verbunden ist, wobei die Torstufe nur während des winkelkonstanten Signals des Gebers geöffnet ist. Das Zählergebnis dieses dritten Zählers wird in dem Zähler zur Abgabe des Steuersignals übernommen und dort durch die Frequenz des spahnungsgesteuerten Oszillators abwärts gezählt, um dann am Ende des Abwärtszählvorgangs ein Steuersignal, insbesondere ein Zündsignal, abzugeben. Diese Anorndung ergibt mit einfachen Mitteln und ohne zusätzlichen Aufwand z.B. beim Einsatz als Zündanlage für eine Brennkraftmaschine eine Zündverstell-Kennlinie, wie sie in den meisten Fällen erforderlich ist.
Zeichnung
Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer zeitlichen Verstell- ■ vorrichtung für das Steuersignal und Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer alternativen Vorrichtung zur zeitlichen Verstellung des Steuersignals.
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Beschreibung der Erfindung
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein z.B. mit der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbundener Geber 10 mit dem Eingang eines Flipflops 11, vorzugsweise eines T-Fliflops, verbunden. Der Geber 10 ist in der Darstellung als induktiver Geber ausgebildet, jedoch ist z.B. auch eine Ausführung als Unterbrecherkontakt oder als Hall-Geber möglich. Entscheidend ist, daß dieser Geber ein drehwinkelkonstantes Signal abgibt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist eine Scheibe 100 einen winkelsegmentförmigen Aufsatz 101 auf. Wenn dieser Aufsatz 101 am induktiven Aufnehmer 102 vorbeigeführt wird, so entsteht dadurch ein winkelkonstantes Signal, daß zu Beginn und am Ende des Aufsatzes 101 durch Flußänderung ein Signal im Aufnehmer 102 erzeugt wird. Dieses Signal kann in einer in der Figur nicht dargestellten Impulsformerstufe noch aufbereitet werden.
Ein Ausgang Ql des Flipflops 11 ist mit den Rücksetzeingängen R zweier Zähler 12 und 13 verbunden. Der antivalente Ausgang Q2 des Flipflops 11 ist sowohl mit einen Sperreingang S des Zählers 13, wie auch mit einem Leseeingang L eines digitalen Komparators 14 verbunden. An die beiden Vergleichseingänge Vl und V2 des Komparators l4 sind der Ausgang des Zählers 13 und der Ausgang einer Speicherstufe 15 angeschlossen. Der Ausgang des Komparators 14 ist mit dem Frequenzsteuereingang eines spannungsgesteuerten Oszillators 16 (VCO = Voltage-Controlled Oscillator) verbunden, dessen Ausgang über eine Frequenzuntersetzerstufe 17 mit den Zähleingängen Z der beiden Zähler 12, verbunden ist. Die Bauteile 13 bis 17 bilden einen sogenannten Phasenregelkreis oder VCO-Regelkreis (PLL-Regelkreis = Phase-Locked Loop). Ein VCO ist in einem PLL·als
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fertiges Bauteil CD 4046 (RCA) erhältlich. Ein digitaler PLL ist aus der DT-OS 2 347 839 bekannt.
Der Ausgang des ersten Zählers 12 ist mit einem Eingang eines !Comparators l8 verbunden, dessen zweiter Eingang an eine Speicherstufe 19 angeschlossen ist. Diese Speicherstufe 19 ist im Ausführungsbeispiel als Analog-Digital-Wandler ausgebildet, dessen Analogeingängen Spannungen zugeführt sind, die z.B. von Parametern einer Brennkraftmaschine abhängen. Diesen analogen Eingangsspannungen entsprechend liegen digitale Zahlenwerte am Ausgang der Speicherstufe 19 an. Am Ausgang des !Comparators l8 liegt das von der Anordnung erzeugte Steuersignal an, das im Ausführungsbeispiel zur Auslösung eines Zündvorgangs einer beliebigen bekannten, elektronischen Zündeinrichtung 20 zugeführt ist.
Die Wirkungsweise der in Fig. 1· dargestellten Anordnung besteht darin,, daß zu Beginn eines winkelkonstanten Gebersignals über den Ausgang Ql des Flipflops 11 die beiden Zähler 12 und 13 rückgesetzt werden. "Der antivalfente Ausgang Q2 des Flipflops 11 gibt den Sperreingang S des Zählers 13 frei und die Signale des VCO l6 werden über die Frequenzuntersetzerstufe 17 in beide Zähler 12,13 eingezählt. Im Zähler 13 dauert der Zählvorgang solange, bis am Ende des winkelkonstanten Bereichs 111 das Flipflop 11 umgeschaltet wird, wodurch über den Sperreingang S keine weiteren Zählimpulse in den Zähler 13 gelangen können. Gleichzeitig gibt das Flipflop 11 den Komparator 14 den Befehl, über die beiden Eingänge Vl und V2 den Zählerstand des Zählers 13 mit den gespeicherten Zahlenwert in der Speicherstufe 15 zu vergleichen. Sind die beiden Zahlenwerte identisch, so behält der VCO 16 seine Frequenz bei. Stimmen die Zahlenwerte nicht überein, so wird die Frequenz des VCO l6 so nachgeregelt, daß der Zählerstand des Zählers 13 sich dem gespeicherten Wert in der Speicherstufe 15 wieder angleicht. Dieser Vorgang ist ebenfalls in der DT-OS 2 347 839· beschrieben. Der Zähler
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erreicht somit immer den gleichen Zählerstand, und die Frequenz des VCO 16 ändert sich mit der Drehzahl der
Scheibe 100 des Gebers 10.
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Die drehzahlabhängie Frequenz des VCO 16 wird über die Frequenzuntersetzerstufe 17 in den Zähler 12 eingezählt. Erreicht der Zähler 12 einen Zählwert, der dem am Ausgang der Speicherstufe 19 anliegenden Wert entspricht, so gibt der Komparator 18 an seinem Ausgang ein Steuersignal ab, das, wie bereits angeführt, z.B. zur Auslösung eines Zündvorgangs eingesetzt werden kann.
Für die prinzipielle Funktion der Anordnung ist die
Frequenzuntersetzerstufe 17 nicht erforderlich; sie
dient dazu, die vorkommenden Frequenzen in technologisch leicht zu beherrschenden Bereichen zu halten.
Eine äquivalente Lösung ergibt sich, wenn unter Weglassung des !Comparators 18 der Zähler 12 als Rückwärtszähler ausgebildet wird. Die Speicherstufe 19 muß dann an Paralleleingänge des Zählers 12 angeschlossen sein
und das Signal des Flipflops 11, das in der oben beschriebenen Ausführung zum Rücksetzen des Zählers 12
verwendet wurde, dient nunmehr als Übernahmesignal zur Übernahme des Ausgangszahlenwerts der Speicherstufe 19 in den Zähler 12. Von diesem übernommenen Zählerstand aus wird durch den VCO 16 abwärts gezählt. Bei' Erreichen des Zählerstandes Null wird ein Steuersignal abgegeben.
Das in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel
zeigt prinzipiell denselben Aufbau wie das erste Ausführungsbeispiel, weist jedoch eine zusätzliche Anord*-, nung zur Erzeugung einer zeitlichen Versteil-Kennlinie der Steuersignale in Abhängigkeit der Drehzahl auf. Solche Verstell-Kennlinien werden z.B. bei einer Brennkraftmaschine für den Zündzeitpunkt vorgegeben und müssen
durch eine elektronische Zündanlage realisiert werden. Dazu ist der Ausgang des VCO 16 über eine Klemme 21
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und ein UND-Gatter 22 mit dem Zähleingang des ersten Zählers 12 verbunden. Der Ausgang Ql des Flipflops 11 ist über eine Klemme 23 sowohl mit dem Rücksetzeingang eines dritten Zählers 24, wie auch mit dem Setzeingang eines Flipflops 25 und weiterhin über ein UND-Gatter mit dem Eingang einer Frequenzuntersetzerstufe 27 verbünden. Der Ausgang der Frequenzuntersetzerstufe 27, deren Frequenzzntersetzungsverhältnis durch außen angelegte Signale veränderbar ist, ist mit dem Zähleingang des dritten Zählers 24 verbunden. Eine solche steuerbare Frequenzuntersetzerstufe 27 ist z.B. als Bauteil HEF 4018 P (VALVO) im Handel erhältlich. Die Klemme 21 ist über einen Funktionsgenerator 28 mit Steuereingängen dieser Frequerizüntersetzerstufe 27 verbunden. Weitere Steuereingänge der Frequenzuntersetzerstufe 27 sind mit Zahlenausgängen des Zählers 24 verbunden. An einen zweiten Eingang des UND-Gatters 26 ist ein zweiter Oszillator
29 angeschlossen. Der Ausgang des Flipflops 25 ist
mit einem zweiten Eingang des UND-Gatters 22 verbunden. Der Verknüpfungspunkt zwischen dem Komparator 18 und der elektronischen Zündanlage 20 ist über eine Klemme
30 sowohl mit dem Rücksetzeingang des Flipflops 25, wie auch mit einem Leseeingang des Zählers 12 verbunden. Zahlenausgänge des Zählers 24 sind mit Zahleneingängen des Zählers 12 verbunden. Zwischen dem Zähler und dem Komparator l8 ist eine Klemme J>± vorgesehen.
Das winkelkonstante Gebersignal des Gebers 10, das am Ausgang Ql des Flipflops anliegt, macht für die Dauer seines Anliegens das UND-Gatter 26 für Signale des frequenzkonstanten Oszillators 29 durchlässig. Die Impulse dieser in der Frequenzüntersetzerstufe 27 untersetzten Frequenz werden im Zähler 24 während dieser Öffnungsdauer des Tors 26 gezählt. Zu Beginn der Zählung
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wird durch dieses am Ausgang Ql des Flipflops 11 anliegende Signal der Zähler 27 rückgeetzt.
Im vorangegangenen Zyklus wurde durch ein Steuersignal am Ausgang des Komparators 18 durch das Flipflop 25 das als Tor eingesetzte UND-Gatter 22 gesperrt. Gleichzeitig wurde über den Leseeingang L der Zählerstand des Zählers 24 in den Zähler 12 übernommen. Mit dem Signal am Ausgang Ql des Flipflops 11 wird neben der beschriebenen Öffnung des Tors 26 auch über das Flipflop 25 das Tor 22 geöffnet, und Signale des VCO 16 zählen den übernommenen Zählerstand vom Zähler 24 abwärts. Dieser Abwärtszählvorgang dauert solange, bis der am Ausgang der Speicherstufe 19 anliegende Wert erreicht ist und der Komparator 18 ein Steuersignal abgibt, durch das einmal z.B. die Zündung ausgelöst wird und zum anderen, wie beschrieben, über das Flipflop 25 das Tor 22 wieder gesperrt wird.
In einer einfacheren Ausführung können die Bausteine 18 und 19 auch entfallen,- so daß das Steuersignal beim Erreichen des Zählerstandes Null des Zählers 12 ausgelöst wird.
Die zeitliche Verste11-Kennlinie des erzeugten·Steuersignals kann noch durch Variation des UntersetzungsVerhältnisses der Frequenzuntersetzerstufe 27 verändert werden. Steuersignale für diese Frequenzuntersetzerstufe 27 können durch den Zählerstand des Zählers 24 und/oder durch die Frequenz des VCO 16 gewonnen werden. Diese Frequenz wird in einen Funktionsgenerator 28 in ein Steuersignal für die Frequenzuntersetzerstufe 27 umgewandelt. Im einfachsten Fall ist ein solcher Funktionsgenerator 28 ein Frequenz-Analog-Wandler. Das analoge Ausgangssignal dieses Wandlers - kann dann in einen Funktionsgenerator verschoben werden.
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Eine alternative Lösung besteht darin, daß unter Wegfall der Frequenzuntersetzerstufe 27" der Oszillator 29 als VCO ausgebildet ist, dessen Steuereingang zur Veränderung der Frequenz mit dem Funktionsgenerator 28 und/oder mit Zahlenausgängen des Zählers 2k verbunden ist.
Das in Fig. 3 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel zeigt den modifizierten Ausschnitt der Schaltungen zwischen den Klemmen 21, 23, 30, 31. Die Bauelemente 27, 28 sind entfallen und daher der Ausgang des UND-Gatters 26 direkt mit dem Zähleingang des Zählers 24 verbunden. Zwischen die Zahlenausgänge des Zählers 2k und die Zahleneingänge des Zählers 12 ist ein Festwertspeicher 32 (ROM = Read Only Memory) geschaltet. Zur Modifizierung der zeitlichen Versteil-Kennlinie ist jedem Ausgangszahlenwert des Zählers 12 durch den ROM 32 ein anderer Zahlenwert zugeordnet, der durch ein Signal am"Leseeingang L des Zählers 12 in diesen Zähler übernommen werden kann. Weist die Verstell-Kennlinie immer eine positive Steigung auf, so ist jedem Zahlenwert des Zählers 2k eindeutig ein Speicherwert des ROM 32 zugeordnet, so daß dieser Zahlenwert des Zählers 2k unter Einsparung einer Dekodierung direkt als Adresse im ROM gelten kann. Eine Verstell-Kennlinie ist somit nahezu beliebig fein einstellbar.
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Claims (13)

Ansprüche
1.) Anordnung zur Erzeugung von Steuersignalen, insbesondere für die Auslösung von Zünd- und Einspritzvorgängen bei Brennkraftmaschinen, mit einem Oszillator, dessen Impulse in einem das Steuersignal erzzeugenden Zähler zählbar sind, und mit einem Signalgeber, der durch eine rotierende Vorrichtung steuerbar ist und durch dessen abgegebene Signale der Zählvorgang des Zählers begrenzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß während eines winkelkonstanten Gebersignals Signale eines spannungsgesteuerten Oszillators (16) (VCO) in einen zweiten Zähler (13) einzählbar sind, daß das Zählergebnis in einer.Vergleichsstufe (1*0 mit einem gespeicherten Wert vergleichbar ist, daß das Ausgangssignal der Vergleichsstufe (l4) zur Steuerung der Frequenz des Oszillators (16) vorgesehen ist (VCO-Regelkreis = Phase-' Locked Loop) und daß durch den ersten Zähler (12) bei Erreichen eines bestimmten Zählerstands ein Steuersignal abgebbar ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des winkelkonstanten Gebersignals ein winkelsegmentförmiges, auf einer rotierenden Welle befestigtes Teil (.100, 101) an einer Abtastvorrichtung (102) vorbeiführbar ist.
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3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den VCO-Rege!kreis (13 — 17) eine Frequenzuntersetzerstufe (17) geschaltet ist.
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des ersten Zählers (12) mit einem Komparator (l8) verbunden ist, dessen zweiter Eingang an eine Speicherstufe (19) angeschlossen ist.
5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet j daß der erste Zähler (12) ein Rückwärtszähler ist, der durch eine Speicherstufe (19, 24, 32) setzbar ist.
6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherstufe ein Pestviertspeicher ist.
7. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherstufe ein variabler Speicher ist, dessen Speicherwert durch außen angelegte Parameter veränderbar ist.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur drehzahlabhängigen zeitlichen. Verschiebung des Steuersignals .als variable Speicherstufe ein dritter Zähler (24) vorgesehen ist, dessen Zähleingang über eine Tqrstufe (26) mit einem zweiten Oszillator (29) verbunden ist und daß die Torstufe (26)"
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durch den Signalgeber (10) steuerbar ist.
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den zweiten Oszillator (29) und den dritten Zähler (24) eine Frequenzuntersetzerstufe (27) geschaltet ist.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Untersetzungsverhältnisses der Frequenzuntersetzungsstüfe (27) durch die Frequenz des ersten Oszillators (1.6) steuerbar ist.
11. Anordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Untersetzungsverhältnis der Frequenzuntersetzerstufe (27) durch den Endzählerstand des dritten Zählers steuerbar ist.
12. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des zweiten Oszillators (29) durch die Frequenz des ersten Oszillators (l6) steuerbar ist.
13. Anordnung nach Anspruch 8 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des zweiten Oszillators (29) durch den Endzählerstand des dritten Zählers (2*1) steuerbar ist.
Ik. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den dritten Zähler (24) und den ersten Zähler (12) ein Festwertspeiah^g-(22,)-. IfUDM = Read Only Memory)
geschaltet ist, dessen Speicherplätze durch die Ausgangswerte des dritten Zählers (24) anwählbar sind.
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DE19762640791 1976-09-10 1976-09-10 Anordnung zur erzeugung von steuersignalen, insbesondere fuer die ausloesung von zuend- und einspritzvorgaengen bei brennkraftmaschinen Withdrawn DE2640791A1 (de)

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