DE2845024A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung der zuendzeitpunktverstellung einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

TlEDTKE - BüHLING - KlNNE Grupe - Pellmann

Dipl.-Ing. R Grupe λ λ / ς λ λ / Dipl.-lng. B. Pellmann

^ ^ - Bavariaring 4, Postfach 202403

8000 München 2

Tel.: 0 89-53 96

Telex: 5-24845 tipat

cable: Germaniapatent München

16. Oktober 19

B 9219/case A3154-02 Soken

Nippon Soken, Inc.

Nishio-shi, Japan

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Zündzeitpunktverstellung einer Brennkraftmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Zündzeitpunktverstellung bzw. des Zündwinkels bei jedem Umlauf der Ausgangswelle einer Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von den Betriebszuständen derselben. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Zündverstellungssteuerung der vorstehend genannten Art, bei der verhindert ist, daß Zündzeitpunkte bei beliebigen zwei aufeinanderfolgenden Umläufen beträchtlich voneinander verschieden sind.

Hinsichtlich der Verringerung des Kraftstoffverbrauchs und der Reinigung der Abgase wurden in der letzten Zeit Brennkraftmaschinen für Kraftfahrzeuge strengere Forderungen auferlegt. Zur Erfüllung dieser Forderungen muß die Zündzeitpunktverstellung bzw. Zündverstellung einer Maschine mit hoher Genauigkeit in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Maschine gesteuert werden. Bei-

900821/0481

Deutsche Bank (München) Kto 51/61 070 Dresdner Bank (München) Kto. 3939844 Postscheck (München) Kto. 670-43-804

- 5 - B 9219

spielsweise wird ein einen Betriebszustand der Maschine darstellender Parameter wie die Drehzahl in eine große Anzahl von Stufen fein unterteilt, um dadurch die Zündverstellung als Funktion eines solchen feingestuften Parameters zu steuern. Durch eine derartige feine Zündverstellungssteuerung können die vorstehend genannten Anforderungen sicherlich erfüllt werden. Es tritt jedoch die Möglichkeit auf, daß sogar durch eine geringfügige Änderung des Betriebszustands der Maschine die Zündverstellung einer beträchtlichen Änderung unterliegt, was eine dementsprechend große Änderung des Ausgangsdrehmoments der Maschine und eine Ungleichmäßigkeit bzw. Instabilität des Maschinenbetriebs ergibt.

Allgemein wird es am günstigsten angesehen, im Hinblick auf den Betrieb und den Kraftstoffverbrauchswirkungsgrad der Maschine die Zündung mit einem minimalen Vorstellwinkel bei maximalem Drehmoment (d.h. minimaler Frühzündung für das beste Drehmoment) vorzunehmen. Wenn jedoch der Zündzeitpunkt übermäßig vorgestellt wird, kann das sog. Klopfen auftreten. Zum Sicherstellen eines gleichmäßigen bzw. stabilen Betriebs muß daher der Zündzeitpunkt so eingestellt werden, daß das Klopfen unterdrückt wird.

Im Hinblick auf ein hohes Reinigungsverhältnis bei den Abgasen muß der Zündzeitpunkt der Maschine fein gesteuert werden, was wiederum eine steile Zündverstellungs-Steuercharakteristik mit sich bringt, d.h. dazu führt,

^ou daß die Zündverstellungssteuerung sehr empfindlich gegenüber Änderungen des Betriebszustands der Maschine ist. Bei einer derartigen steilen Charakteristik der Zündverstellungssteuerung ergibt selbst eine geringfügige Einschwing- oder Übergangsänderung bei dem Betriebszustand der Maschine ein beträchtliches Nachlaufen bzw. eine be-

909821/04Ö1

- 6 - B 9219

trächtliche Regelschwingung zugleich mit einer beträchtlichen Verminderung der Betriebsstabilität der Maschine.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zünd-Verstellungssteuerung für eine Brennkraftmaschine anzugeben, bei der zur Vermeidung der Nachteile der bekannten Steuersysteme gemäß vorstehender Beschreibung die Zündzeitpunkte oder Zündwinkel bei beliebigen zwei aufeinanderfolgenden Umläufen der Maschine so eingestellt werden, daß der Unterschied zwischen ihnen nicht eine vorbestimmte Größe übersteigt.

In einer Ausgestaltung der Erfindung wird ein elektronisch vorgewählter momentaner Zündzeitpunkt immer mit dem vorangehenden Zündzeitpunkt verglichen. Wenn die sich aus dem Vergleich ergebende Differenz einen vorbestimmten Wert übersteigt, wird der Zündzeitpunkt bzw. Zündwinkel für den momentanen Umlauf dadurch eingestellt, daß ein vorbestimmter Wert dem Zündzeitpunkt oder -winkel hinzugefügt oder vom Zündpunkt oder -winkel abgezogen wird. Für den Vergleich kann ein Mittelwert der Zündzeitpunkte oder Züncjwinkel aus mehreren vorhergehenden Umläufen verwendet werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Erzeugung von Parameter

signalen, die einen Betriebszustand einer Brennkraftmaschine darstellen.

909821/0481

- 7 - B 9219

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer Gesamtanordnung bzw. -vorrichtung zur Zündverstellungssteuerung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.

Fig. 3 ist ein Schematisches Schaltbild eines

Hauptteils der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung.

Fig. 4 ist eine Signalkurvenformdarstellung

zur Erläuterung der Betriebsvorgänge bei den in Fig. 1 und 2 gezeigten ■ .Vorrichtungen.

Fig. 5 ist ein schematisches Schaltbild, das

eine Abwandlung des Hauptteils der Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.

Fig. 6 ist ein Ablaufplan zur Darstellung der

Funktion eines bei der in Fig. 5 gezeigten Einrichtung verwendeten Mikrocomputers .

Fig. 7 ist ein schematisches Schaltbild des

Hauptteils eines zweiten Ausführungsbeispiels der Zündverstellungs-Steuervorrichtung.

Fig. 8 und 9 sind schematische Schaltbilder

weiterer Abwandlungsformen des Hauptteils bei dem zweiten Ausführungsbeispiel .

'909821/0481

- 8 - B 9219

Bei der Zündverstellungssteuerung werden Signale verwendet, die die Betriebszustände einer Brennkraftmaschine darstellen. Nimmt man an, daß die Maschine eine 4-Takt-4-Zylinder-Maschine ist, so können derartige Signale beispielsweise ein Bezugssignal T in Form einer Reihe von Impulsen, die mit einer Folgefrequenz von vier Impulsen je Umlauf einer Verteilerwelle erzeugt werden und die jeweils ein vorbestimmtes Winkelintervall bzw. eine vorbestimmte Winkeldauer ΤΘ haben, ein Winkelsignal CL0 aus einer Reihe von Impulsen, die mit einer Folgefrequenz von 720 Impulsen je Einzelumdrehung bzw. Umlauf der Verteilerwelle erzeugt werden, und -ein Signal sein, das den Unterdruck in einer Ansaugleitung darstellt bzw. angibt. Eine Vorrichtung zur Erzeugung der Signale τ und CL6 ist schematisch in Fig. 1 gezeigt. Die in dieser Figur allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung kann als Winkeldetektor oder Winkelgeber bezeichnet werden; die Vorrichtung weist einen ersten Rotor bzw. ein erstes Zahnrad 11 auf, das an der Verteilerwelle befestigt ist und das vier Zähne oder Vorsprünge hat, die unter gleichen Abständen am Umfang ausgebildet sind. Dem Zahnrad 11 ist ein elektromagnetischer Stellungsfühler 13 in Oszillatorausführung zugeordnet, der jedesmal einen Einzelimpuls erzeugt, wenn ein Zahn des Zahnrads 11 an dem Stellungsfühler 13 vorbeiläuft. Das Ausgangssignal des Stellungsfühlers 13 wird einem Signalkurven former 15 zugeführt, dessen Ausgangssignal das Bezugssignal T ist, das ein vorbestimmtes Winkelintervall bzw. eine vorbestimmte Impulsbreite ΤΘ hat, wobei die Anstiegs-

"** flanke eines jeden Impulses jeweils bei dem oberen Totpunkt eines einzelnen Zylinders auftritt. Ferner ist ein zweites Zahnrad 12 an der Verteilerwelle befestigt und mit 720 in gleichem Abstand am Umfang sitzenden Zähnen oder Vorsprüngen ausgestaltet. Dem zweiten Zahnrad 12 ist ein elektromagnetischer Stellungsdetektor

900821/0461

- 9 - B 9219

bzw. Stellungsfühler 14 zugeordnet, dem ein Signalkurvenformer 16 nachgeschaltet ist, dessen Ausgangssignal das Winkelsignal CL9 ist, das aus einer Folge von Impulsen besteht, die jeweils bei einem Kurbelwellenwinkel von 1 ° erzeugt werden. Die Kurvenformen der Signale T und CL9 sind bei (a) und (b) in Fig. 4 dargestellt, die später erläutert wird.

Die Fig. 2 ist ein Blockschaltbild der Gesamtan-Ordnung eines Ausführungsbeispiels der Zündverstellungs-Steuervorrichtung. In dieser Figur bezeichnet 3 eine Recheneinheit für die Bestimmung der Zündverstellung in Abhängigkeit von den Betriebszuständen der Maschine. Zu diesem Zweck ist die Recheneinheit 3 mit Eingängen an Ausgangsanschlüsse T und CL9 der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung bzw. des in Fig. 1 gezeigten Winkelgebers 1 angeschlossen, während ein weiterer Eingang mit einem Druckgeber 2 herkömmlicher Art verbunden ist, der den Ansaugunterdruck in der Ansaugleitung der Maschine erfaßt. An den Ausgang der Recheneinheit 3 für die Bestimmung der Zündverstellung ist eine Zündschaltung 4 zur Erzeugung von Zündfunken in den einzelnen Zylindern entsprechend der durch die Recheneinheit 3 bestimmten

Zündverstellung angeschlossen.
25

Die Recheneinheit 3 hat eine erste Detektorschaltung 31 zur Erfassung der Betriebsdrehzahl der Maschine, eine zweite Detektorschaltung 32 zum Abfragen des Ansaugunterdrucks in der Ansaugleitung der Maschine, eine

^v Zündzeitgebeschaltung 33 zur Bestimmung der Zündzeitpunktverstellung und eine Zündspulen-Ansteuerungsschaltung 34 zum Ein- und Ausschalten des Primärstromkreises einer Zündspule in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Zündzeitgebeschaltung 33. Im einzelnen hat nach Fig.

die erste Detektorschaltung 31 ein UND-Glied 311, an des-

909821/0461

- 10 - B 9219

sen einem Eingang das Bezugssignal T angelegt, einen Oszillator 312 herkömmlicher Art zur Erzeugung von ImpulsSignalen hoher Folgefrequenz, einen Binärzähler 313, einen Dekadenzähler 314, an dessen Rücksetzeingang das Bezugssignal T und an dessen Takteingang das Ausgangs-Taktsignal des Oszillators 312 angelegt ist und der Dekodier-Ausgänge für die mit der abfallenden Flanke des Bezugssignals T beginnende aufeinanderfolgende Erzeugung von Taktimpulsen hat (wobei der Dekadenzähler 314 durch einen Zähler CD 4017 der RCA Co. gebildet sein kann), und ein nachstehend als Zwischenspeicher bezeichnetes Speicherelement 315. Bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau der Maschinendrehzahl-Detektorschaltung 31 werden die Taktimpulse mit dem logischen Pegel "1", die während der Dauer des Bezugssignals T bzw. einer einem vorbestimmten Kurbelwellenwinkel entsprechenden Zeitdauer am Ausgang des Dekadenzählers 314 auftreten, mittels des Binärzählers 313 gezählt und der Zählstand für jeden halben Umlauf der Maschinenausgangswelle in dem Zwischenspeicher 315 gespeichert, wodurch die Maschinendrehzahl erfaßt wird. Andererseits ist die zweite Detektorschaltung 32 mit dem Eingang an den Ausgang des Druckfühlers 2 angeschlossen und durch eine Verstärkerschaltung mit einem Rechenverstärker und Widerständen 321, 322 und 323, einen Analog-Digital- bzw. A/D-Umsetzer 325 zum Umsetzen des analogen Ausgangssignals der Verstärkerschaltung in eine entsprechende digitale Größe und einen Zwischenspeicher 326 zur Speicherung des digitalen Ausgangssignals des AfO-Umsetzers 325 für jeden halben Umlauf der Maschinenausgangswelle gebildet, so daß dadurch der Ansaugunterdruck erfaßt wird. Die Ausgangssignale der ersten und der zweiten Detektorschaltung 31 bzw. 32, die die Maschinendrehzahl N bzw. den Ansaugunterdruck P darstellen,

*5 werden der Zundzeitgebeschaltung oder Zündzeitpunkt-

909821/048 1

- 11 - B 9219

Bestimmungsschaltung 33 zugeführt.

Die Zündzeitpunkt-Bestimmungsschaltung 33, deren Schaltungsaufbau in Einzelheiten in den Fig. 3, 5, 7, 8 und 9 gezeigt ist, umfaßt: Konstantenschaltungen bzw. Konstanteneinstellschaltungen 332 und 334, die zum Einstellen von Konstanten A (A=18O-TÖ) bzw. nd (Winkelintervall für die Zündspulenerregung) dienen und die durch Schalter zum Einstellen der entsprechenden Binärcodes gebildet sein können; eine erste Substraktionsschaltung 333 herkömmlicher Art, die vom Ausgangssignal A der Konstanteneinstellschaltung 332 ein Ausgangssignal η cx einer Zündzeitpunkt-Begrenzungs- oder -Änderungsschaltung 331 subtrahiert; eine zweite Subtraktions- schaltung 335, die von dem Differenz-Ausgangssignal (A-n<* ) der ersten Substraktionsschaltung 333 das Ausgangssignal nd der Konstanteneinstellschaltung 33 4 substrahiert; einen ersten Vorwärts-Rückwärts- bzw. Zweirichtungszähler 336 (wie den Zähler CD 4029 der RCA Co.), an dessen Eingang das Ausgangssignal (A-n<* ) der ersten Subtrakt ions schaltung 333, an dessen Takteingangsanschluß das Winkelimpuls-Signal CL0 und an dessen Rücksetzeingangsanschluß ein Ausgangssignal des Dekadenzählers 314 angelegt ist, um den Zählstand entsprechend dem Unterschied (A-ncX ) herunterzuzählen; einen gleichartigen zweiten Zweirichtungszähler 337 zum Herunterzählen des Zählstands entsprechend dem Differenz-Ausgangssignal (A-n<X -nd) der zweiten Subtraktionsschaltung 335; sowie ein Flip-Flop aus NAND-Gliedern 338 und 339 mit Eingängen, die an die Zweirichtungszähler 336 bzw. 337 angeschlossen sind. Die vorstehend verwendeten Bezugsζeichen "A" und "nd" bezeichnen Konstanten, die entsprechend Maschinenbetriebsbedingungen festgelegt sind, was später erläutert wird.

909821/0481

- 12 - B 9219

Die Zündspulen-Ansteuerungsschaltung 34 weist Widerstände 341 und 342 und Transistoren 343 und 344 auf und dient zur Steuerung des Ein- und Ausschaltens des Primärstromkreises der Zündspule. Die Zündschaltung bzw. Zündvorrichtung 4 weist die Zündspule 41, einen Verteiler 42 und Zündkerzen 43, 44, 45 und 46 auf, die den einzelnen Zylindern zugeordnet sind und an denen auf bekannte Weise jeweils bei Unterbrechung des Primärstromkreises der erregten Zündspule 41 Zündfunken erzeugt werden. 10 bezeichnet einen Hauptschalter bzw. Zündschalter, während 20 eine Gleichstromquelle bezeichnet.

Gemäß der Fig. 3 weist die Zündzeitpunkt-Begrenzungs- oder Änderungsschaltung 331 folgende Elemente auf:

einen Festspeicher 50, der als Programmspeichereinrichtung dient; einen Zwischenspeicher 51 zur Speicherung eines vorhergehenden Zündzeitsteuersignals η C* (i-1) für eine einem halben Umlauf der Maschinenausgangswelle entsprechende Verzögerungszeit; einen Vergleicher 52 bekannten Aufbaus (wie den Vergleicher CD 4063 der RCA Co.), der ein Ausgangs signal nOi (i) des Festspeichers

50 mit dem Ausgangssignal ncx (i-1) des Zwischenspeichers

51 vergleicht und ein Ausgangssignal mit dem logischen Pegel "1" abgibt, wenn η 0< (±)^> no( (i-1) ist; einen Inverter 55; eine Wählschaltung 53 (wie beispielsweise den Wähler CD 4019 der RCA Co.), bei der an einen Eingang A das Signal nW(i) angelegt ist, an einen Eingang B das Signal η %(i-1) angelegt, ein Steuereingang Ka

^UW mit dem Ausgang des Vergleichers 52 verbunden ist und ein zweiter Steuereingang Kb mit dem Ausgang des Inverters 55 verbunden ist, um dadurch das Ausgangssignal η Ov (i-1) abzugeben, wenn das Eingangssignal am Steuereingang Kb den logischen Pegel "1" hat, und das Ausgangs-

signal nOf(i) im Ansprechen auf ein Eingangssignal am

909821/0481

- 13 - β 118945024

Steuereingang Ka mit dem logischen Pegel "1" zu erzeugen; eine zweite Wählschaltung 54, bei der an einen Eingang A das Signal η (X(i) angelegt ist, an einen Eingang B das Signal η C*(i-1) angelegt ist, ein Steuereingang Kb mit dem Ausgang des Vergleichers 52 verbunden ist und ein zweiter Steuereingang Ka mit dem Ausgang des Inverters 55 verbunden ist; eine Subtraktionsschaltung 56 bekannter Art zur Erzeugung einer Differenzsignals (A-B); eine Konstanteneinstellschaltung 58 zur Einstellung einer Konstante K; einen Vergleicher 57 zum Vergleich des Ausgangssignals der Subtraktionsschaltung 56 mit der Konstante K; UND-Glieder 59 und 60; einen Inverter 61; eine Additionsschaltung 62 bekannter Art zur Abgabe eines Summensignals aus dem Signal η (i-1) und der Konstante K; sowie UND-Glieder 64a₁ bis 64a., UND-Glieder 64b₁ bis 64b_if UND-Glieder 64C₁ bis 64c_± und ODER-Glieder 64d.. bis 64d. , bei welchen i die Anzahl der bei dem Rechenvorgang verwendeten Bits bezeichnet. Die Zündzeitpunkt-Begrenzungs- oder -Änderungsschaltung 331 erzeugt das Zündzeitpunktsignal oder ZündzeitS'teuersignal ηOi , wie es nachstehend beschrieben wird.

Als nächstes erfolgt die Beschreibung der Betriebsvorgänge anhand der in Fig. 4 gezeigten Signalkurvenformdarstellung. Der in Fig. 1 gezeigte Winkelgeber 1 erzeugt das Bezugssignal T mit einer Dauer ΤΘ bei einer Folgefrequenz von zwei Impulsen je Umdrehung der Kurbelwelle sowie das Winkelimpulssignal CLe mit einer Im- ^" pulsfolgefrequenz von einem Impuls je 1 ° Drehwinkel der Kurbelwelle, wie es in Fig. 4 bei (a) bzw. (b) gezeigt ist. In der Recheneinheit 3 spricht der Dekadenzähler 314 auf die abfallende Flanke des Bezugssignals T an und erzeugt Rücksetzimpulssignale R₁, R₉ und R_ gemäß der Darstellung in Fig. 4 (c), (d) bzw. (e), die

9821/0481

- 14 - B 9219

jeweils dem ersten, dem dritten und dem fünften Taktimpuls aus dem Oszillator 312 unter Zählungsbeginn
von der abfallenden Flanke des Bezugssignals T an entsprechen. Dabei ist der Zeitabstand zwischen der abfallenden Flanke des Bezugssignals T und der abfallenden Flanke des Impulses R₃ so gewählt, daß er über den ganzen Bereich der Maschinendrehzahlen ausreichend kleiner als die den Kurbelwellenwinkel 1 ° entsprechende Zeitdauer ist. Die Taktimpulse aus dem Oszillator 312 werden auch dem UND-Glied 311 zugeführt, an dessen zweitem Eingang das Bezugssignal T angelegt ist. Die Ausgangsimpulse aus dem UND-Glied 311 werden in dem Binärzähler 313 gezählt, dessen Inhalt daher der Anzahl der während der Impulsdauer bzw. Impulsbreite ΤΘ des Bezugssignals T erzeugten Taktimpulse entspricht. Der Inhalt des Zählers 313 wird im Ansprechen auf die abfallende Flanke des Rücksetz-Signals R₂ zu dem Zwischenspeicher 315 übertragen, um dort gespeichert zu werden. Daraus ist ersichtlich, daß die in dem Zwischenspeicher 315 gespeicherte Anzahl der Taktimpulse größer wird, wenn die Maschinendrehzahl niedriger wird. Auf
ähnliche Weise wird im Ansprechen auf die abfallende
Flanke des Rücksetz-Signals R₂ in der zweiten Detektorschaltung 32 der Ansaugunterdruck in der Ansaugleitung
der Maschine in den Zwischenspeicher 326 eingespeichert.

Die Ausgangssignale dieser Zwischenspeicher 315 und 326 werden dem Festspeicher 50 der Zündzeitpunkt-Änderungsschaltung 331 zugeführt, die dann im Ansprechen auf die Eingangssignale aus den Zwischenspeichern 315 und 326
einen im Festspeicher 50 gespeicherten vorgewählten

**" Wert ncrt(i) abgibt. Das Zündzeitsteuersignal nc\(i-1)

des vorhergehenden Umlaufs bzw. Zyklus wird an der ansteigenden Flanke des Rücksetz-Signals R₁ zum Zwischenspeicher 51 übertragen und dort eingespeichert. Das heißt, der Zwischenspeicher 51 speichert den tatsächlichen Zünd-Zeitpunkt, an welchem während des vorhergehenden Zyklus

909821/0481

^Β92έ\5

einer halben Umdrehung der Maschine bzw. der Maschinenkurbelwelle der Zündfunke erzeugt würde. Nimmt man an, daß der in dem Zwischenspeicher 51 gespeicherte Wert durch nOC(i-1) gegeben ist, dann hat das Ausgangs signal des Vergleichers 52 den logischen Pegel "1", wenn nK(i) >η (i-1) ist,und den logischen Pegel "0", wenn n<X(i) = no((i-1) ist. Wenn η O*. (i)> η C* (i-1) ist, wird an die Wählschaltung 53 der logische Pegel "1" an den Steuereingang Ka angelegt, wodurch die Wählschaltung am Ausgang des Signals η <X(i) abgibt, während an die Wählschaltung 5 4 der logische Pegel "1" an den Steuereingang Kb angelegt wird, wodurch die Wählschaltung am Ausgang das Signal nO\(i-i) abgibt. Das Ausgangssignal der Subtraktionsschaltung 56 wird dann folglich gleich [ncx(i) - n<\(i-1)]. Wenn andererseits η <X (i) ;<Γ η c* (i-1) ist, spricht die Wählschaltung 53 auf das logische Eingangssignal "1" am Steuereingang Kb durch Abgabe des Ausgangssignals η (X (i-1) an, während die Wählschaltung 54 auf das logische Eingangssignal "1" am Steuereingang Ka durch Abgabe des Ausgangs signals n«(i) anspricht, woraus sich das Ausgangssignal[ji <X (i-1) n«(l)]der Subtraktions schaltung 56 ergibt. Das heißt, die Subtraktionsschaltung gibt die Differenz zwischen η ot (i-1) und η ex (i) als Absolutwert ab, nämlich als ]n<Mi) - η oi(i-1) I . Nimmt man an, daß jnC\(i) - η (X (i-1 )| >K ist, dann erzeugt der Vergleicher 57 ein Ausgangssignal mit dem logischen Pegel "1". Dementsprechend erzeugt unter den Bedingungen η Ctd) = η <X (i-1) und η α (i-1) - noC(i)>K (die als "erster Zustand" bezeichnet werden) das UND-Glied 59 ein Ausgangssignal mit dem logischen Pegel "1". Andererseits erzeugt unter den Bedingungen η (X (i)> η <X (i-1) und n<X(i) - n<X(i-1)>K (die als "zweiter Zustand" bezeichnet werden) das UND-Glied 60 ein Ausgangssignal mit dem logischen Pegel "1

*** Ferner erzeugt der Inverter 61 ein Ausgangssignal mit

909821/0481

- 16 - B 9219

dem logischen Pegel "1", wenn |ncx(i) - noc(i-1)J<K ist (wobei diese Bedingung als "dritter Zustand" bezeichnet wird). Ferner erzeugt die Addierschaltung 62 ein Signal Γη <* (i-1 ) + κ], während die Subtraktionsschaltung 63 ein Aus gangs signaljji c< (i-1) - Kjerzeugt. über die UND-ODER-Verknüpfungsanordnung aus den UND-Gliedern 64a.. bis 64c. und den ODER-Gliedern 64d. bis 64d. gemäß der vorstehenden Beschreibung wird beim ersten Zustand, beim zweiten Zustand bzw. beim dritten Zustand das Ausgangssignal no< der Zündzeitpunkt-Begrenzungs- oder -Änderungsschaltung 331 (Fig. 3) zu Γη<Λ(χ-1) - KJ , Γη <x (i-1) + kJ bzw. nc* (i); dieses Ausgangssignal wird an die erste Subtraktionsschaltung 333 (Fig. 2) angelegt. Die Ausgangssignale der Subtraktionsschaltungen 333 und 335 sind (A-nov ) bzw. (A-noc -nd) . Der Zweirichtungszähler 336 spricht auf die abfallende Flanke des Impulses R-, durch Zählung des Winkelimpulssignals bzw. der Winkelimpulse CP9 in einer dem Signal (A-ncx ) entsprechenden Anzahl an, wodurch ein negativ gerichteter Impuls gemäß der Darstellung bei (i) in Fig. 4 erzeugt wird. Auf ähnliche Weise spricht der Zweirichtungszähler 337 auf die abfallende Flanke des Impulses R₃ durch Zählung der Winkelimpulse CL6 in einer dem Signal (A-noi -nd) entsprechenden Anzahl an, wodurch ein negativ gerichteter Impuls gemäß der Darstellung bei (h) in Fig. 4 erzeugt wird. Das Ausgangssignal des durch die NAND-Glieder 338 und 33 9 gebildeten Flip-Flops ist dann ein Impulssignal, das mit dem negativ gerichteten Impuls nach Fig. 4 (i) ansteigt und mit dem negativ gerichteten Impuls nach Fig. 4 (h) abfällt, wie es in Fig. 4 bei

(j) gezeigt. Wenn das Signal nach Fig. 4 (j) den logischen Pegel "O" hat, wird der Transistor 343 gesperrt und damit der Transistor 344 durchgeschaltet, wodurch Strom über die Primärwicklung der Zündspule 41 geführt wird. Im Ansprechen auf die ansteigende Flanke

909821/0481

- 17 - B 9219

des Impulses gemäß Fig. 4 (j) (nämlich den übergang zu dem logischen Pegel "1") wird der Primärstrom der Zündspule 41 unterbrochen, wodurch in der Sekundärwicklung der Zündspule 41 eine Hochspannung induziert wird, wobei diese Sekundärspannung zur Erzeugung von Zündfunken über den Verteiler 42 an die Zündkerze 43, 44, 45 oder 46 angelegt wird. Da jeder Impuls des Signals CL9 dem Kurbelwellenwinkel 1 ° entspricht, entspricht die Zählanzahl direkt dem momentanen Kurbelwellenwinkel. Daher wird der in Fig. 4 (h) gezeigte Impuls zu einem Zeitpunkt erzeugt, der gegenüber der abfallenden Flanke des Impulses R., um den Kurbelwellen-Winkel (A-nd-n(X )° verzögert ist, während der Impuls nach Fig. 4 (i) mit einer Verzögerung um einen Kurbelwellenwinkel (A-n c\ ) ° erzeugt wird. Da der Winkelabstand zwischen der abfallenden Flanke des Bezugsimpulses bzw. Bezugssignals T und der abfallenden Flanke des Rücksetz-Impulses R_. nicht größer als ein Kurbelwellenwinkel von 1 ° ist, wird unter der Voraussetzung, daß der vorgewählte Wert bzw. die Konstante A gleich (18Ο-ΤΘ) ist, der Vorstellwinkel bzw. Vorzündungswinkel zu η CX °, während der der Dauer des logischen Pegels "O" des Impulses nach Fig. 4 (j) entsprechende Winkel, d.h. der Drehwinkel der Kurbelwelle während der elektrisehen Erregung der Zündspule 41 gleich nd° wird. Auf diese Weise wird, obgleich der Vorstellwinkel nc<° aufgrund des vorgewählten Werts in Abhängigkeit von der Drehzahl und dem Ansaugunterdruck der Maschine bestimmt wird, durch die Zündzeitpunkt-Begrenzungs- oder -Änderungs-^υ schaltungs 331 der Zündzeitpunkt oder Zündwinkel no((i)° immer mit dem Zündzeitpunkt oder Zündwinkel η« (i-1 ) des vorhergehenden Zyklus verglichen. Wenn der sich aus dem Vergleich ergebende Unterschied kleiner als der vorgewählte Wert K° ist, erfolgt die Zündung an dem vorgewählten Zündzeitpunkt oder Zündwinkel ηc< (i)°.

909821/0481

- 18 - B 9219

Wenn andererseits der Unterschied größer als K° ist, wird der Vorstellwinkel n<X bei η <x (i)> η <x (i-1) auf (n (X(i-1) + K) ° und bei η (K (i-1 )> n*x. (i) auf(n«(i-1) K)° eingestellt, wodurch der folgende Zündzeitpunkt oder Zündwinkel für den momentanen Zyklus eingeschränkt wird.

Im Falle des dargestellten Ausführungsbeispiels wird ein Vorstellwinkel aus dem Festspeicher 50 entsprechend der tatsächlich erfaßten Betriebsdrehzahl N und dem tatsächlich erfaßten Ansaugunterdruck P der Maschine ausgelesen, wonach innerhalb der "Zeitspanne zwischen den Rücksetzimpulsen R„ und R., mittels der Zündzeitpunkt-Begrenzungs- oder -Änderungsschaltung 331, den Subtraktionsschaltungen 333 und 335 und den Zweirichtungszählern 336 und 337 der Rechenvorgang für die Festlegung des folgenden Zündzeitpunkts oder Zündwinkels für den laufenden Zyklus durchgeführt wird- Falls jedoch für diesen Rechenvorgang eine längere Zeitdauer erforderlich ist, können die Zweirichtungszähler 336 und zu einem Zeitpunkt rückgesetzt werden, der bezüglich der abfallenden Flanke des Bezugssignals T um einen vorbestimmten Kurbelwellen-Drehwinkel Θ¹ verzögert ist. In diesem Fall kann der vorgewählte Wert bzw. die Konstante A zu 18Ο-ΤΘ-Θ¹ gewählt werden.

Die Fig. 5 zeigt schematisch einen Hauptteil einer weiteren Ausführungsform der Zündverstellungs-Steuervorrichtung, in welchem ein bekannter Mikroprozessor ^ verwendet wird. Gemäß dieser Figur wird das Ausgangssignal des Zwischenspeichers 315 an den Eingang einer Datenleitungs-Treiberschaltung 65 (wie beispielsweise der Schaltung TC5O12P von Tokyo Shibaura Electric Industry Co.,Ltd., Japan) angelegt, die so ausgelegt ist, daß sie das Eingangssignal direkt zum Ausgang führt,

909821/0481

wenn ein angelegtes Steuersignal den logischen Pegel "1" hat, und den Ausgang im Ansprechen auf ein Steuersignal mit dem logischen Pegel "0" auf hohe Impedanz bringt. Der Ausgang der Datenleitungs-Treiberschaltung 65 ist mit der Datenleitung eines Mikroprozessors oder Mikrocomputers verbunden. Auf ähnliche Weise ist der Ausgang des Zwischenspeichers 326 mit einer Datenleitungs-Treiberschaltung 66 verbunden, deren Ausgang mit der Datenleitung verbunden ist. Die Datenleitung ist an ein Mikrocomputer-System 69 (wie z.B. das TLCS-12A-System von Tokyo Shibaura Co., Ltd.) angeschlossen. Unter Steuerung durch den Datenlei tungs-Treibers-chaltungen 65 und 66 vom Mikrocomputer-System 69 zugeführten Schreibbefehlsignalen werden über die Treiberschaltung 65 bzw. 66 das Signal für die Maschinendrehzahl N und das Signal für den Ansaugunterdruck P in das Mikrocomputer-System 69 eingeschrieben. Das Mikrocomputer-System bzw. der Mikrocomputer 69 bestimmt dann arithmetisch die Werte (A-n<X ) und (A-n« -nd) , die darauffolgend unter Steuerung von Auslesebefehlssignalen an Zwischenspeicher 67 und 68 übertragen werden und dort eingespeichert werden. Die Inhalte der Zwischen speicher 67 und 68 werden schließlich den Zweirichtungszählern 336 bzw. 337 zugeführt.

Als nächstes wird die Funktion des Mikrocomputers bzw. des Mikrocomputer-Systems 69 unter Bezugnahme auf die Fig. 6 beschrieben, die ein Ablaufdiagramm eines durch den Mikrocomputer ausgeführten Programms darstellt. Nach dem Starten der Programmausführung werden die Maschinendrehzahl N und der Ansaugunterdruck P, die ermittelt und in geeigneten Zustand versetzt worden sind, in den Mikrocomputer 69 eingeschrieben,der dann den Zündzeitpunkt η (X(i) aufgrund der eingeschriebenen Daten errechnet, wobei die Ergebnisse der Berechnung

909821/0481

^Β9

sofort in ( nicht gezeigte) Register des Mikrocomputers 69 eingespeichert werden. Als nächstes wird aus einem (gleichfalls nicht gezeigten) Register des Mikrocomputers 69 der Zündzeitpunkt η (X (i-1) des vorhergehenden Zyklus ausgelesen. Wenn η <* (i) - n<\(i-i)>o ist, wird die Entscheidung getroffen, ob ncx(i) - η <* (i-1) >K ist. Wenn dies zutrifft, erfolgt dann die Festlegung n«K = η ex (i-1 ) + K. Wenn η «(i) - η <X (i-1) IF κ ist, erfolgt die Festlegung zu η <* = n<X(i). Wenn andererseits n«(i) - η (X (i-1) ^o ist, erfolgt die Entscheidung, ob nc* (i-1) - noi (i)> K ist. Wenn dies zutrifft, erfolgt die Festlegung zu n< = η<Λ(ϊ-1) - K. Wenn ncXfi-1) η <χ (I) = K ist, erfolgt die Festlegung zu nc*= η (X (i) . Darauffolgend erfolgen nacheinander die Berechnungen von (A-no< ) und (A-nc*v -nd) .

In der Zündzeitpunkt-Begrenzungs- oder -Änderungsschaltung 331 wird der Zündzeitpunkt η (X (i-1) des vorhergehenden Zyklus mit dem arithmetisch bestimmten Zünd-Zeitpunkt η <X(i) für den folgenden Zyklus verglichen. Wenn nc\(i-1) - n<X(i)>K ist, wird der Zündzeitpunkt bzw. Zündwinkel n«(i) für den folgenden Zyklus auf £n <*, (i-1 ) -K ] ° abgeändert. Wenn andererseits n<X(i) η «Χ (i-1 )> K ist, wird der Zündzeitpunkt bzw. Zündwinkel für den laufenden Zyklus auf [n<X(i-1) + κ] ° geändert. Wenn ferner | η c< (i) - n<X(i-1)| = K ist, wird der Zündzeitpunkt oder Zündwinkel h «*(i) entsprechend der gerade vorgenommenen arithmetischen Festlegung ohne Änderung für den laufenden Zyklus verwendet. Auf diese Weise übersteigt die Differenz bei dem Zündzeitpunkt oder Zündwinkel zwischen dem vorhergehenden Zyklus und dem laufenden Zyklus nicht den vorgewählten Wert K°, was zum Ergebnis hat, daß sowohl Regelschwankungen als auch plötzliche Änderungen des Betriebszustands der

Maschine zwangsläufig unterdrückt werden, so daß eine

909821/0481

^B 1^5024 verbesserte Stabilität bzw. Gleichmäßigkeit des Maschinenbetriebs sichergestellt ist.

Die Fig. 7 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Zündzeitpunkt-Begrenzungs- oder -Änderungsschaltung 331, die einen Teil der in Fig. 2 gezeigten Zündverstellungs-Bestimmungsschaltung 33 bildet.

Die in Fig. 7 gezeigte Begrenzungs- oder Änderungsschaltung 331 hat einen Festspeicher 50, der als Programmiervorrichtung dient, einen Zwischenspeicher 70 zur Speicherung eines Zündzeitpunkts ncK(1) des vorhergehenden Zyklus für eine Verzögerungszeit, die einem halben Maschinen- bzw. Kurbelwellenumlauf entspricht, einen Addierschaltung 71 herkömmlicher Art, die ein Ausgangssignal η <Ä (0) des Festspeichers 50 mit dem Ausgangssignal η (Λ (1 ) des Zwischenspeichers 71 addiert, einen Konstanteneinstellschaltung 72 zur Einstellung einer Konstante "2" und eine Divisionsschaltung 73 herkömmlicher Art, die das Ausgangssignal der Addierschaltung 71 durch die Konstante "2" aus der Konstanteneinstellschaltung 72 dividiert. Die Begrenzungs- oder Änderungsschaltung 331 erzeugt einen Zündzeitpunkt- oder Zündwinkel-Signal no( .

Die Funktion dieser Änderungsschaltuncj 331 wird unter fernerer Bezugnahme auf die Fig. 2 und 4 beschrieben.

Gemäß der vorangehenden Beschreibung anhand der Fig. 2 werden die in Fig. 4 gezeigten Signale bzw. Impulse R.., R₂ und R,. von dem Dekadenzähler 314 in Abhängigkeit von dem Bezugssignal T aus dem Winkelgeber 1 gebildet. Die Taktimpulse aus dem als Taktsignalquelle dienenden Oszillator 312 werden dem UND-Glied 311 zuge- ^** führt, an dessen zweitem Eingang das Bezugssignal T an-

909821/0481

^B 5^5024

liegt. Die Ausgangsimpulse des UND-Glieds 311 werden in dem Binärzähler gezählt, so daß daher dessen jeweiliger Inhalt der während der Impulsdauer ΤΘ des Bezugsimpulses bzw. Bezugssignals T erzeugten Anzahl von Taktimpulsen entspricht. Der Zählstand des Binärzählers 313 wird im Ansprechen auf die abfallende Flanke des Rücksetz-Signals R„ an den Zwischenspeicher 315 angelegt und dort eingespeichert. Die Anzahl der in dem Zwischenspeicher 315 gespeicherten Taktimpulse wird daher größer, wenn die Maschinendrehzahl absinkt. Auf ähnliche Weise wird mit der zweiten Detektorschaltung 32 der Ansaugunterdruck in der zur Maschine führenden Ansaugleitung im Ansprechen auf die abfallende Flanke des Rücksetz-Signals R₂ in den Zwischenspeicher 326 eingespeichert. Die Ausgangssignale dieser Zwischenspeicher 315 und 32 6 werden dem Festspeicher 50 der Zündzeitpunkt-Begrenzungs- oder Änderungsschaltung 331 zugeführt, was dann die Ausgabe eines im Festspeicher 50 gespeicherten voreingestellten Werts n{X (0) im Ansprechen auf die Eingangssignale aus den Zwischenspeichern 315 und 326 ergibt. Das Zündzeitpunkt-Signal η oC(1) des vorhergehenden Zyklus wird an der ansteigenden Flanke des Rücksetz-Signals R. an den Zwischenspeicher 70 angelegt und dort eingespeichert, Das heißt, der Zwischenspeicher 70 speichert das tatsächliche Zündzeitpunkt-Signal ηο((1), nach welchem bei dem vorhergehenden Zyklus eines halben Maschinenumlaufs bzw. Kurbelwellenumlaufs der Zündfunke erzeugt wurde. Das Ausgangssignal η 'X. (0) des Festspeichers 50 und das Ausgangssignal· η(χ(1) des Zwischenspeichers 70 werden mittels der Addierschaltung 71 addiert, dessen Ausgangssignal daher das Summensignal \_ η o< (0) + η <Λ(1)~| ist. Das Ausgangssignal der Divisionsschaltung 73 ist dann [^n «(0) + η <X (1)3 /2. Folg^ch wird ais Zündzeitpunkt-Ausgangssignal not der Mittelwert aus dem gerade arithmetisch bestimmten Zündzeitpunkt oder Zündwinkel

909821/0481

- ²³ - ^{B 9}

η CX (O) und den Zündzeitpunkt oder Zündwinkel nC\ (1) des vorhergehenden Zyklus bestimmt.

Das Zündzeitpunkt-Signal nc\wird an den Eingang der in Fig. 2 gezeigten Subtraktionsschaltung 333 angelegt und auf gleiche Weise verarbeitet, wie es vorangehend beschrieben ist. Das heißt, die Ausgangssignale der Subtraktionsschaltungen 333 und 335 werden zu (A-not ) bzw. (A-noc -nd) . Der Zweirichtungszähler 33 6 spricht auf die abfallende Flanke des Impulses R^ durch Zählung der Winkelimpulse CL6 in einer dem Wert (A-n <Λ ) entsprechenden Anzahl an, wodurch er den bei (i) in Fig. 4 gezeigten negativ gerichteten Impuls erzeugt. Auf ähnliche Weise spricht der Zweirichtungszähler 337 auf die abfallende Flanke des Impulses R_ durch Zählung der Winkelimpulse CL6 in einer dem Wert (A-n<x -nd) entsprechenden Anzahl an, wodurch er einen negativ gerichteten Impuls gemäß der Darstellung in Fig. 4 (h) erzeugt. Das Ausgangssignal des aus den NAND-Gliedern 338 und 339 gebildeten Flip-Flops ist dann ein Impulssignal, bei dem jeder Impuls seine ansteigende Flanke bei dem negativ gerichteten Impuls nach Fig. 4 (i) und seine abfallende Flanke bei dem negativ gerichteten Impuls nach Fig. 4 (h) hat, wie es in Fig. 4 bei (j) gezeigt ist. Wenn dieses Impulssignal nach Fig. 4 (j) den logischen Pegel "0" hat, wird der Transistor 343 gesperrt und damit der Transistor 344 durchgeschaltet, wodurch Strom über die Primärwicklung der Zündspule 41 geführt wird. Im Ansprechen auf die

ansteigende Flanke des Impulssignals nach Fig. 4 (j) on

bzw. dessen Übergang zu dem logischen Pegel "1" wird der Primärstrom unterbrochen, so daß in der Sekundärwicklung der Zündspule 41 eine Sekundärhochspannung induziert wird, die zur Erzeugung von Zündfunken über den Verteiler 42 an eine der Zündkerzen 43, 44, 45 oder 46 angelegt wird.

Da jeder Impuls des Signals CL0 einem Kurbelwellenwinkel von 1 ° entspricht, stellt eine Zählungsanzahl direkt den

909821/0481

momentanen Drehwinkel der Kurbelwelle dar. Daher wird der in Fig. 4 (h) gezeigte Impuls zu einem Zeitpunkt erzeugt, der gegenüber der abfallenden Flanke des Impulses R^ um den Kurbelwellenwinkel (A-n<A-nd)° verzögert ist, während der Impuls nach Fig. 4(i) mit einer Verzögerung um einen Kurbelwellenwinkel (A-ncK )° erzeugt wird. Da der Winkelabstand zwischen der abfallen den Flanke des Bezugssignals T und der abfallenden Flanke des Rücksetz-Impulses R^ nicht größer als ein Kurbelwellenwinkel von 1 ° ist, wird unter der Voraussetzung, daß der vorgewählte Wert A zu (18Ο-ΤΘ) gewählt ist, der Vorstell- bzw. Vorzündungswinkel zu n<x°, während der Winkel, der der Dauer des logischen Pegels "0" des Impulses nach Fig. 4 (j), d.h. der Drehwinkel der Kurbelwelle, während welchem die Zündspule 41 elektrisch erregt ist, gleich nd° wird.

Obgleich der Vorstellwinkel not⁰ aufgrund des voreingestellten oder vorgewählten Werts in Abhängig-

2" keit von der Drehzahl bestimmt wird, entspricht auf diese Weise der Zündzeitpunkt für den laufenden Zyklus dem gemittelten Durchschnittswert aus dem arithmetisch bestimmten Zündzeitpunkt und dem Zündzeitpunkt bei dem vorhergehenden Zyklus. Das heißt, der Ausgabe-Zünd-

2^ Zeitpunkt der Begrenzungs- oder Anderungsschaltung 331 ist mit Cn<X (O) + no(.(1)] /2 gegeben.

Im Falle dieses Ausführungsbeispiels wird der

Mittelwert aus n<X(0) und n<X(1) bestimmt. Es ist jedoch

ersichtlich, daß der gemittelte oder Durchschnittswert über K vorhergehende Zyklen bestimmt werden kann. In einem solchen Fall ergibt sich das Zündzeitpunkt-Signal der Begrenzungs- oder Änderungsschaltung zu Γη# (0) + η «χ (1) + ... + η cX (K)3 /(K+1 ) . Die Wahl der

Anzahl der Zyklen, aus welchen der Durchschnittswert

90982.1/0481

^{B 9} der Zündzeitpunkte bestimmt wird, erfolgt im Hinblick auf die Zündungseigenschaften und Übergangsansprecheigenschaften wie eine Verzögerung, ein Nachlaufen bzw. Regelschwingungen oder dergleichen. 5

Die Fig. 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Zündzeitpunkt-Begrenzungs- oder -Änderungsschaltung, bei welchem der Zündzeitpunkt für einen folgenden Zyklus unter Berücksichtigung von gemittelten oder Durchschnittswerten von Zündzeitpunkten bei einer Mehrzahl von vorangehenden Zyklen geändert wird. Nach Fig. 8 hat die Zündzeitpunkt-Begrenzungs- oder -Änd'erungsschaltung 331 einen Festspeicher 50, K Zwischenspeicher 74-1, 74-2, ..., 74-K, eine Addierschaltung 71 zum Addieren der Ausgangssignale des Festspeichers 50 und der K Zwischenspeicher, eine Konstanteneinstellschaltung 72 zur Einstellung der Konstante K und eine Divisionsschaltung 73 zum Dividieren des Summenausgangssignals der Addierschaltung 71 durch die Konstante K plus 1. Von dem in Fig. 2 gezeigten Dekadenzähler 314 werden Trigger-Impulse ^R1-i' ^Ri-2' ··*' ^R1-K' ^R2 ^{und R}3 ^erzeu5t· ^Die Trigger-Impulse R-I_-1/ ^Ri_2' ···' ^Ri-K ^wer(^^{en an} die zugeordneten Zwischenspeicher 74-1, 74-2, ..., 74-K angelegt, an welchen jeweils das Ausgangssignal des vorhergehenden Zwischenspeichers anliegt, so daß dadurch im Ansprechen auf die Trigger-Impulse in Aufeinanderfolge der vorhergehende Zündzeitpunkt gespeichert wird. Demgemäß werden im Ansprechen auf die Trigger-Signale bzw. Trigger-Impulse R_{1 Λ} , ..., R_{1 lv Λ} > und R in den

1-1 1-(K-I) 1-K

^JU Zwischenspeichern 74-K, ... 74-2 bzw. 74-1 der Zündzeitpunkt η o( (K) des um K Zyklen vorhergehenden Zyklus, der Zündzeitpunkt η« (K-1) des um (K-1) Zyklen vorhergehenden Zyklus, ..., und der Zündzeitpunkt nCl(1) des direkt vorhergehenden Zyklus gespeichert. Die Zündzeitpunkt-Ausgangssignale der Zwischenspeicher und

909 8 21/0481

- 26 - . B 9219

das Zündzeitpunkt-Ausgangssignal des Festspeichers 50 werden mittels der Addierschaltung 71 addiert, deren Summenausgangssignal durch die Konstante K+1 dividiert wird. Das von der in Fig. 8 gezeigten Schaltung erzeugte Zündzeitpunkt-Signal n« ist daher durch den Ausdruck \_n ix. (O) + η w(1) + η <X (2) +, . . . , + η <* (K) J / (K+1) gegeben.

Im Falle des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels wird in Übereinstimmung mit der tatsächlichen Betriebsdrehzahl N und dem Ansaugunterdruck P der Maschine der Vorstellwinkel bzw. Frühzündwinkel· aus dem Festspeicher 50 ausgelesen, wonach während der Zeitdauer zwischen den Trigger- oder Rücksetz-Impulsen R und R₃ mitteis der Zündzeitpunkt-Begrenzungs- oder -Änderungsschaltung 331 und der Subtraktionsschaltungen 333 und 335 der Rechenvorgang zur Bestimmung des folgenden Zündzeitpunkts für den laufenden Zyklus durchgeführt wird. Falls jedoch für diesen Rechenvorgang eine längere Zeit erforderlich ist, können die Zweirichtungszähler 336 und 337 zu einem Zeitpunkt rückgesetzt werden, der in bezug auf die abfallende Flanke des Bezugssignals T um einen vorbestimmten Kurbelwel·l·en-Drehwinkel Θ¹ verzögert ist. In einem solchen Fall wird der voreingestellte Wert A zu 18Ο-ΤΘ-Θ' gewählt.

Als Abwandlung der vorstehend beschriebenen Zündzeitpunkt-Begrenzungs- oder -Änderungsschaitung ist es mögiich, zur Erzeugung eines Zündzeitpunkt-Signais oder

^ou Zündverste^ungssignais für den fol·genden Zyk^s einen bewerteten Mitteiwert der Zündzeitpunkte der vorhergehenden Zykien zu verwenden. Beispieisweise kann als Zündzeitpunkt-Signal für den folgenden Zyklus ein bewerteter Mitteiwert aus dem unmitteibar vorhergehenden Zündzeitpunkt n<*(1) und dem arithmetisch bestimmten

909821/0481

- 27 - B 9219

Zündzeitpunkt η <x (O) (aus dem Festspeicher 50) in der Form [_2n <x (O) + η c< (1)^/3 verwendet werden. Ein Ausführungsbeispiel für eine derartig abgewandelte Zündzeitpunkt-Begrenzungs- oder -Änderungsschaltung ist in der Fig. 9 gezeigt und unterscheidet sich von der in Fig. 7 gezeigten Schaltung darin, daß das Ausgangssignal η c* (0) aus dem Festspeicher 50 an einen Multiplizierer 75 angelegt wird, dessen Ausgangssignal 2n <X(0) an die Addierschaltung 71 angelegt wird, und daß an der Kon-JO stanteneinstellschaltung 72 eine Konstante "3" eingestellt wird. Durch entsprechende Wahl des Multiplizierers kann irgendeine beliebige gewünschte Bewertung- erzielt werden.

Im vorstehenden ist angenommen, daß als den Betriebszustand der Maschine angebende Parameter die Maschinendrehzahl und der Ansaugunterdruck zur Bestimmung des Zündzeitpunkts durch Auslesen des entsprechenden Werts aus dem Festspeicher 50 der Zündzeitpunkt-Begrenzungs- oder -Änderungsschaltung 331 aufgrund dieser Parameter verwendet werden; es ist jedoch ersichtlich, daß auch andere Arten von Parametern anwendbar sind. Zum Gewährleisten der optimalen Zündverstellung zum Verbessern sowohl der Betriebsstabilität als auch anderer Funktionen wie der Reinigung der Abgase oder dergleichen ist es vorteilhaft, zusätzlich zu der Kombination aus Drehzahl N und Ansaugunterdruck P oder Ansaugluftströmung Ga weitere Parameter zu verwenden. Zu diesem Zweck werden unter Berücksichtigung auch eines solchen weiteren Parameters bestimmte Vorstellwinkel oder Frühzündungswinkel in dem Festspeicher 50 gespeichert und aus diesem durch Eingabe eines solchen weiteren Parameters ausgelesen.

Bei der orstehenden Beschreibung ist vorausgesetzt, daß die in dem Festspeicher 50 gespeicherten Vorstellwin-

909821/0481

^B $15024

kol in Abhängigkeit von direkten Kombinationen einzelner Maschinenparameter ausgelesen werden. Es ist jedoch auch möglich, Funktionen der einzelnen Parameter zu verwenden. Beispielsweise kann eine Funktion f(N) der Drehzahl N mit einer Funktion f (P) des Ansaugunterdrucks P in der Form f(N) + f(P) kombiniert werden, um dadurch den zur Bestimmung der optimalen Zündverstellung erforderlichen arithmetischen bzw. Rechenvorgang zu erleichtern.

Ferner wird bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Ansaugdruck bzw. Ansaugunterdruck in der Ansaugleitung als Negativwert erfaßt. Es ist jedoch möglich, den Absolutwert des Ansaugdrucks zu verwenden. In der Tat wurde experimentell festgestellt, daß der kleinste Vorstellwinkel für das beste bzw. größte Drehmoment (MBT, Minimum advance for Best Torque) gegenüber Änderungen des atmosphärischen Drucks unempfindlich ist bzw. von diesem weitgehend unabhängig ist, wenn für ein Luft-Kraftstoff-Gemisch mit einem konstanten Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Ansaugdruck als Absolutwert konstant ist. Demgemäß hat im Falle einer Maschine, bei der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis konstantgehalten wird, die Erfassung des Ansaugdrucks als Absolutwert vorteilhafterweise das Ergebnis, daß eine Korrektur unter Berücksichtigung des atmosphärischen Drucks nicht erforderlich ist.

Ferner ist angenommen, daß zur Erzeugung des Bezugssignals T und des Winkelsignals CL© ein elektromagnetischer Detektor bzw. Geber verwendet wird. Dieser elektromagnetische Geber kann jedoch durch einen opto-elektrischen Detektor bzw. Geber ersetzt werden. Bei der vorstehenden Beschreibung wurde angenommen, daß die Zündverstellungs-

909821/0481

^B Wusou

Steuervorrichtung bei einer 4-Zylinder-Reihenmaschine verwendet wird. Die Vorrichtung kann jedoch auf gleiche Weise bei einer Mehrzylindermaschine mit mehr als sechs Zylindern verwendet werden. Ferner kann die mit 720 Impulsen je Verteilerumdrehung (bzw. einem Impuls je 1 ° Kurbelwellenwinkel) angenommene Impulsfolgefrequenz des Winkelsignals CL6 im Hinblick auf die gewünschte Genauigkeit der Zündzeitpunktverstellung, die Herstellungskosten oder dergleichen geändert werden. Wenn ein Winkelsignal CLÖ mit einer Impulsfolgefrequenz von einem Impuls je 2 ° Kurbelwellenwinkel erzeugt wird, werden die Werte A, n« und nd so geändert, daß der arithmetisch bestimmte Vorstellwinkel gleich der Hälfte des tatsächlich erforderlichen Vorstellwinkels ist.

Zusammengefaßt muß vom Gesichtspunkt der Wirtschaftlichkeit, der Reinigung der Abgase und der Stabilität des Fahrzeugbetriebs gesehen die Zündzeitpunktverstellung mit außerordentlich hoher Genauigkeit gesteuert werden, was wiederum bedeutet, daß die Zündverstellungssteuerung sehr empfindlich für Änderungen der Betriebszustände der Maschine zu sein hat. Folglich kann durch eine geringfügige Änderung bei den Betriebszuständen der Maschine wie eine Drehzahländerung eine beträchtliche Regelschwankung bei der Zündverstellungssteuerung auftreten. Wenn außerdem die Maschine externen Änderungen wie einem schnellen Beschleunigen oder Verlangsamen nicht folgen kann, unterliegt nur die Zündverstellung einer merklichen Änderung, so daß die LaufStabilität bzw.

3« -gleichförmigkeit des Fahrzeugs verschlechtert wird. Diese Schwierigkeiten können bei der Zündverstellsteuerung gemäß den Steuerverfahren bzw. mit der Steuervorrichtung dadurch vermieden werden, daß der Zündzeitpunkt n<x (i) immer vorgegeben und mit dem Zündzeitpunkt n«'(i-1) des vorhergehenden Zyklus verglichen wird, wobei im Falle

909821/0481

^B2&

von η (X.(i— 1 ) - ηο( (i)>K der folgende Zündzeitpunkt (unter Abänderung von η <* (i) ) auf Tnoi(i-1)-kJ ^und i^m Falle nex(i) - nos(i-1)>K der folgende Zündzeitpunkt auf [_n OC (i-1 ) + K J gesteuert wird, während im Falle I η o( (i) - η o( (i-1 ) I = K der arithmetisch vorgegebene Zündzeitpunkt nt< (i) ohne Änderung verwirklicht bzw. verwendet wird. Der Unterschied bei den Zündzeitpunkten zwischen dem vorhergehenden Zyklus und dem folgenden Zyklus bzw. laufenden Zyklus übersteigt daher nicht den Wert K, wodurch eine Regelschwingung, plötzliche Änderungen der Zündverstellung und dergleichen unterbunden werden, so daß dadurch bei dem Maschinenbetrieb eine hohe Stabilität bzw. Gleichförmigkeit sichergestellt ist. Bei den vorstehend beschriebenen Vergleichsvorgängen kann auf gleiche Weise mit gleichartigen Vorteilen ein Mittelwert oder ein bewerteter Mittelwert aus der momentan errechneten Zündzeit und den Zündzeiten bei einer Mehrzahl von vorhergehenden Zyklen verwendet werden. Das Verfahren bzw. die Vorrichtung kann unabhängig von den Systemen für die Zündverstellungsrechnung oder -steuerung verwendet werden und bei zahllosen Arten von Brennkraftmaschinen angewandt werden.

Mit der Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Berechnung einer optimalen Zündverstellung für eine Brennkraftmaschine aufgrund von in Abhängigkeit von den Betriebszuständen der Maschine eingestellten Werten angegeben. Im Hinblick auf das Verhindern eines beträchtlichen Unterschieds zwischen Zündverstellungen bei zwei aufeinanderfolgenden Zyklen bzw. Umläufen wird der Zündzeitpunkt bzw. Zündwinkel für den laufenden Zyklus unter Bezugnahme auf den Zündzeitpunkt bzw. Zündwinkel bei dem unmittelbar vorhergehenden Zyklus gesteuert. Als ein Beispiel für die Steuerung wird in dem Fall, daß sich die für den laufenden Zyklus elektronisch

909821/0 4 81

- 31 - B 9219

ο Q / C Γ) O /

vorgegebene bzw. vorgewählte Zündverstellung als gegenüber der vorhergehenden Zündverstellung um mehr als einen vorbestimmten Wert abweichend erweist, die vorgewählte Zündverstellung durch Addieren eines vorbestimmten Werts zur vorgewählten Zündverstellung oder Subtrahieren des Werts von der vorgewählten Zündverstellung abgeändert, um die optimale Zündverstellung bzw. den optimalen Zündzeitpunkt zu erzielen. Alternativ dazu kann die optimale Zündverstellung bzw. der optimale Zündzeitpunkt durch einen Mittelwert aus der vorgewählten Zündverstellung und einer Mehrzahl von vorhergehenden Zündverstellungen gebildet-werden.

909821/0481

Leerseite

Claims (6)

1. TlEDTKE - BuHL₁NG - K₁

   Grupe - Pellmann

   Dipl.-Ing. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann

   2845024 Bavariaring 4, Postfach 202403

   8000 München 2

   Tel.: 0 89-53 96

   Telex: 5-24 845 tipat

   cable: Germaniapatent München

   16. Oktober 1978

   B 9219 yoase A3154-02 Soke

   Patentansprüche

   / Verfahren zur Steuerung der Zündzeitpunktverstellung einer Brennkraftmaschine mit einer drehenden Ausgangswelle, bei dem die Zündzeitpunktverstellung bei jedem Umlauf der Ausgangswelle reguliert wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Zündzeitpunktverstellung bei einem vorangehenden Umlauf der Ausgangswelle gespeichert wird, daß eine zweite Zündzeitpunktverstellung entsprechend den Betriebszuständen der Brennkraftmaschine bei einem jeweiligen Umlauf der Ausgangswelle vorgewählt wird und daß die zweite Zündzeitpunktverstellung entsprechend der ersten Zündzeitpunktverstellung zur Bildung einer dritten Zündzeitpunktverstellung korrigiert wird, welche bei dem gerade bestehenden Umlauf der Ausgangswelle angewandt wird und dabei näher an der ersten Zündzeitpunktverstellung liegt als die zweite Zündzeitpunktverstellung.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Korrigieren der zweiten Zündzeitpunktverstellung eine Differenz zwischen der gespeicherten ersten Zündzeitpunktverstellung und der vorgewählten zweiten Zündzeitpunktverstellung abgeleitet wird, die abgeleitete Differenz mit einem vorbestimmten Wert verglichen wird und bei einem Vergleichsergebnis, das angibt, daß die Differenz den vorbestimmten Wert übersteigt, die erste

   909821/048 1

   ■ Bank {Miinrtirnj Ktii ΕιΙ/ιϊΙΠΛι Dn^.tln, . ΙΙ,ιΐικ iMiiiu Ιιι-ιιι Kl,, vnif.M [-..· ι-.. >u -1· iMn,:r ι,,.> - n- . /. ; ■ . ι

   ORIGINAL INSPECTED

   - 2 - B 9219

   Zündzeitpunktverstellung mittels des vorbestimmten Werts kompensiert wird, wodurch eine kompensierte Zündzeitpunktverstellung als dritte Zündzeitpunktverstellung gebildet wird.
3. 3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Korrigieren der zweiten Zündzeitpunktverstellung das Mittel zwischen der gespeicherten ersten Zündzeitpunktverstellung und der vorgewählten zweiten Zündzeitpunktverstellung zur Abgabe einer gemittelten Zündzeitpunktverstellung als dritte Zündzeitpunktverstellung gebildet wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Bilden des Mittels die erste Zündzeitpunktverstellung und die zweite Zündzeitpunktverstellung addiert werden und das Additionsergebnis zur Abgabe eines Teilungsergebnisses als gemittelte Zündzeitpunktverstellung durch zwei geteilt wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bildung des Mittels die erste Zündzeitpunktverstellung mit einer ersten Konstante multipliziert wird, die zweite Zündzeitpunktverstellung mit einer zweiten Konstante multipliziert wird, die beiden Multiplikationsergebnisse addiert werden und das Additionsergebnis zur Abgabe eines Teilungsergebnisses als gemittelte Zündzeitpunktverstellung durch eine dritte Konstante geteilt wird.
6. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Speicher

   (51) zur Speicherung eines bei einem vorhergehenden Ausgangswellen-Umlauf angewandten Zündzeitsteuersignals, eine Vorgabeeinrichtung (50) zur Vorwahl eines zweiten

   21/0481

   - 3 - B 9219

   Zündzeitsteuersignals entsprechend den bestehenden Maschinenbetriebszuständen und eine Korrektureinrichtung (62, 63), die das zweite Zündzeitsteuersignal zur Abgabe eines dritten Zündzeitsteuersignals während des gegenwärtigen Ausgangswellen-Umlaufs korrigiert, das dem ersten Zündzeitsteuersignal näherkommt als das zweite Zündzeitsteuersignal.

   909821/0481