DE2824981C2 - Einrichtung zum Steuern von betriebsparameterabhängigen und sich wiederholenden Vorgängen für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Beschreibung der Erfindung

In dem in F i g. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel besteht eine Geberanordnung 10 aus einer rotierenden, mit der Kurbelwelle einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine in Verbindung stehenden Scheibe 11, und einem Impulsaufnehmer 12 zur Abtastung einer Marke 13 auf der Scheibe 11. Der Impulsaufnehmer 12 kann ein induktiver, ein Hall-, ein optischer oder ein Wiegand-Aufr.fehmer sein. Entsprechend muß die Marke 13 aus magnetisch wirksamen, insbesondere ferromagnetischem Material bestehen oder als optische Marke ausgebildet sein.

Der Ausgang der Geberanordnung 10 ist über eine z. B. als Schmitt-Trigger ausgebildete Impulsformerstufe 14 mit dem Takteingang eines z. B. a!s D-Flipflop ausgebildeten Flipflops 15 verbunden. Ein Ausgang des Flipflops 15 ist über ein UND-Gatter 16 mit dem Takteingang C eines ersten Zählers 17 verbunden, während der zweite, komplementäre Ausgang des Flipflops 15 über ein UND-Gatter 18 an den Rücksetzeingang R des Zähiers Yi angeschlossen ist Der zweite Eingang des UND-Gatters 16 ist mit einem Taktfrequei^generator 19 verbunden. Der zweite, dynamische Eingang des UND-Gatters 18 ist an dem Ausgang der Impulsformerstufe 14 angeschlossen.

Sowohl die Zahlenausgänge des ersten Zählers 17 wie auch der Ausgang der Impulsformerstufe 14 sind mit einem Zündungsrechner 20 verbunden. Ein solcher Zündungsrechner ist z. B. aus dem eingangs angegebenen Stand der Technik bekannt und wird heute vorzugsweise durch einen Mikrorechner mit einem Mikroprozessor realisiert Besonders günstig ist dabei die Verwendung eines 1-Chip-Mikrorechners, bei dem sowohl der Mikroprozessor selbst, wie auch die Arbeits- und Festwertspeicher sowie der Taktfrequenzgenerator auf einem Chip angeordnet sind. In einem solchen Rechner wird gemäß dem Stand der Technik als Rechenprinzip eine Kostante durch den drehzahlabhängigen Zählerstand des Zählers 17 geteilt oder durch den Zählerstand des Zählers 17 werden Adressen eines Festwertspeichers (ROM) angesprochen, die die Ausgangszahlenwerte liefern, Dabei können weitere Parameter der Brennkraftmaschine v/ie Temperatur T, die Drosselklappensteilung λ, der Saugrohrunterdruck ρ usw. als Korrekturgrößen in der Rechnung berücksichtigt werden.

Der Ausgang der Impulsformerstufe 14 ist weiterhin mit den Setzeingängen PZT(Preset Enable) zweier weiterer Zahlen 21,22 verbunden, an denen Ausgangszahlenwerte des Rechners 20 anliegen. Ein weiterer Taktfrequenzgenerator 23 ist mit den Taktfrequenzeingängen C der Zähier 21, 22 verbunden. Anstelle dieses Taktfrequenzgenerators 23 kann auch der erste Taktfrequenzgenerator 19 treten, bzw. eine untersetzte Frequenz dieses ersten Taktfrequenzgenerators 19. Die Zahlenausgänge des Zählers 22 sind über eine erste Dekodierstufe 24 mit dem dynamischen Setzeingang eines Flipflops 25 verbunden, entsprechend die Zahlenausgänge des Zähiers 21 über eine Dekodierstufe 26 mit dem dynamischen Rücksetzeingang des Flipflops 25. Bei Erreichen eines bestimmten Zählerstandes der Zähler 21,22 sprechen die Dekodierstufen 26, 24 an und geben ein Ausgangssignal ab. Im einfachsten Fall zur Dekodierung des kleinsten Zahlenwerts können die Dekodierstufen 24,26 als NAND-Gatter ausgebildet sein. Bei anderen Zahlenwerten müssen die Eingänge der Dekodierstufen z. T. sinngemäß negiert werJin. Der Ausgang der Dekodierstufe 24 ist mit dem Sperreingang £"(Enable) des Zählers 22 verbunden, entsprechend der Ausgang der Dekodierstufe 26 mit dem Sperreingang fdes Zählers 21.

Der Ausgang des Flipflops 25 ist über eine Verstärkeranordnung 27 mit einer Steuerendstufe zur Steuerung von Zündung und/oder Einspritzung verbunden. Im Falle der Zündung besteht eine solche Steuerendstufe üblicherweise aus einem Transistor 29 im Primärstromkreis einer Zündspule 30, in deren Sekundär-Stromkreis wenigstens eine Zündstrecke 31, insbesondere Zündkerze, geschaltet ist.

Die Wirkungsweise des in F i g. 1 dargestellten ersten Beispiels soll im folgenden anhand des in F i g. 2 dargestellten Signaldiagramms erläutert werden. Durch die Geberanordnung 10 wird pro Umdrehung ein kurzer Impuls erzeugt, wenn die Marke 13 am Impulsaufnehmer 12 vorbeigeführt wird. Diese Anordnung genügt für eine 2-Zylinder-Viertakt-Brennkraftmaschine. Bei vier Zylindern erhöht sich die Anzahl der Marken 13 auf zwei, die um 180° zueinander versetzt sind. Die Zahl der Marken 13 muß demnach der halb'.·; Anzahl der Zylinusr entsprecncn. Am Ausgang der Irrtpü'äionneTStufe 14 erscheint somit die Impulsfolge U14, durch die das Flipflop 15 mit jedem neuen Impuls 14 umgeschaltet wird.

Während eines Signals t/14 ist somit die Taktfrequenz des Taktfrequenzgenerators 19 über das UND-Gatter 16 freigegeben und im Zähler 17 wird mit dieser Taktfrequenz aufwärts gezählt. Endet das Signal UiS, so wird das UND-Gatter 16 gesperrt und der erreichie Zählerstand im Zähler 17 wird zunächst beibehalten. Erst mit dem darauffolgenden Signal U14 wird über das UND-Gatter 18 ein Rücksetzimpuls erzeugt, durch den der Zähler 17 rückgesetzt wird. Die Signale U14 dienen dem Rechner 20 als Winkelbezugsmarken, die die Rechenzyklen festlegen. Der Rechner ermittelt aus dem eingangs anliegenden, drehzahlabhängigen Zählerstand Z17 und gegebenenfalls aus weiteren, von Parametern der Brennkraftmaschine abhängigen Zahlenwerten zwei Ausgangszahlenwerte ZX und Z 2. Die Signale U14 werden als Setzsignale den Zählern 21 und 22 zugeführt, wodurch jeweils die Zahlenwerte Z1, Z2 in die ZcJiler 21, 22 übernommen werden. Die Zähler 21, 22 sind als Rückwärtszähler geschaltet und zählen die Taktfrequenz des Taktfrequenzgenerators 23 rückwärts. Erreicht der Zählerstand des Zählers 22 den Dekodierwert der Dekodierstufe 24, vorzugsweise den Zahlenwert Null, so wird durch das dadurch erzeugte Ausgangssignal der Dekodierstufe 24 einmal das Flipflop 25 gesetzt und weiterhin über den Sperreingang E der Zähler 22 für weitere Zählvorgänge gesperrt. Erreicht zu einem späteren Zeitpunkt der Zähler 21 den Dekodierwert der Dekodierstufe 26, so wird entsprechend das Flipflop 25 rückgesetzt und der Zähler 21 ebenfalls für weitere Zählvorgänge gesperrt. Das Signal t/25 am Ausgang des Flipflops 25 ist das Steuersignal für die Steuerend:tufe 28. Im Falle einer Zündanlage ist das Signal i/25 das Schließwinkelsignal, das den Transistor 29 stromleitend steuert und einen magnetischen Feldaufbau in der Zündspule 30 bewirkt. Am Ende eines Signals U 25 spen t der Transistor 29 und ein Zündfunke wird induziert.

In dem in F i g. 3 dargestellten zweiten Ausf'ihrungsbeispiel ist eine modifizierte Geberano.-dnung 40 gezeigt, die neben den Bauteilen 11 bis 13 noch einen zweiten Impulsaufnehmer 41 aufweist. Diesem zweiten Impulsaufnehmer 4< ist ehie zweite Impulsformerstufe 42 zugeordnet. Die Signale der Impulsformerstufen 14, 42 sind einem Rechner 43 zugeführt, in dem nunmehr

die Funktionen der Bauteile IS bis 27 enthalten sind. Entsprechend der Steuerung durch zwei Impulsaufnehmer 12, 41 sind diese Funktionen jeweils doppelt vorhanden und die ermittelten Signale dienen zur Ansteuerung zweier Endstufen 28,44. Im Falle einer Zündanlage sind dies zwei Zündungsendstufen mit je einer Zündspule, so daß eine mechanische Hochspannungsverteilung bei mehreren Zündkerzen entfallen kann, sofern eine genügende Anzahl von Zündungsendstufen vorhanden ist. Besonders einfach und kostengünstig wird diese Anlage unter Verwendung eines im Handel erhältlichen 1-Chip-Mikrorechners, wie z.B. der Mikrorechner Intel 8048 oder 8021.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß eine Zwischenspeicherung des Zählergebnisses im Zähler 17 auch in einem zweiten Zähler erfolgen kann, so daß der Zähler 17 mit jedem Impuls t/14 von neuem zu zählen beginnen kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

J5

40

45

50

55

60

65

Claims (2)

1 2 ruptsteuerung, die insgesamt seine Rechengeschwindig- Patentansprüche: kejt herabsetzt Dies kann insbesondere bei einfacheren Mikrorechnern bei der benötigten hohen Rechenge-

1. Einrichtung zum Steuern von betriebsparame- schwindigkeit für hohe Drehzahlen ein Problem darstelterabhängigen und sich wiederholenden Vorgängen 5 len.

für Brennkraftmaschinen, insbesondere Zündvor- Aus der DE-AS 25 39 113 ist eine weitere Einrichtung gänge und/oder Einspritzvorgänge, mit einer mit der mit einem Segmentgeber bekannt Eine solche Geber-Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Verbindung anordnung ist wegen der erforderlichen Exaktheit sostehenden Geberanordnung, die pro Umdrehung in wohl hinsichtlich Winkellage wie auch Winkelausdeh-Abhängigkeit von der Zylinderzahl der Brennkraft- io nung der aus den Segmenten gewonnenen Signalen sehr maschine wenigstens einen kurzen elektrischen aufwendig und teuer. Dabei ist es insbesondere proble-Steuerimpuls erzeugt mit einem durch die Gebersi- matisch, ein winkelkonstantes Signal über sämtliche gnale gesteuerten Rechner und mit wenigstens einer Drehzahlbereiche aufrechtzuerhalten, vor allem dann, Steuerendstufe mit einem elektronischen Schalter, wenn mehrere Segmente benötigt werden, wobei der elektronische Schalter durch den Zün- 15 Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine dungsrechner steuerbar ist und mit einer Zählvor- Steuereinrichtung mit einer Bezugsmarken-Geberanrichtung zur Ermittlung eines drehzahlabhängigen Ordnung zu schaffen, die pro Zyklus einen kurzen elek-Zahlenwertes durch geberimpulsgesteuerte Zählung trischen Steuerimpuls erzeugt und bei der ein entspreeiner Festfrequenz, dadurch gekennzeich- chender Rechner nicht darauf angewiesen ist zu einem net, daß in einem ersten Zyklus zwischen zwei 20 bestimmten Zeitpunkt einen ermittelten drehzahlab-Steuerimpu!<ajn die Festfrequenz zur Ermittlung ei- hängigen Zahlenwert zu übernehmen. Er soll seine Renes drehzahlabhängigen Zahlenwerts gezählt wird chenoperationen beliebig ausführen und jeweils bei Be- und daß im darauffolgenden Zyklus bis zum nach- darf diesen drehzahlabhängigen Zahlenwert übernehsten Steuerimpuls dieser drehzahlabhängige Zahlen- men können, wert bestehen bleibt und dem Rechner (20, 43) zur 25 Verfügung steht

2. Einrichtung nach Anspruch-1, dadurch gekenn- Vorteile der Erfindung zeichnet daß im Rechner (20, 43) in Abhängigkeit

von wenigstens einem Parameter der Brennkraftma- Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kenn-

schine (η, Λ,Τ,ρ) zwei Zahlenwerte gewonnen wer- 30 zeichnender. Merkmalen des Hauptanspruchs löst diese

den, durch die der Beginn der Schließzeit und das Aufgabe und hat der. Vorteil, daß durch die Rechenvor-

Ende der Sdiäeßzeit des elektronischen Schalters gänge nur in jedem zweiten Zyklus, während dem der im

(29) festlegbar ist und daß dir Auszählung dieser Zyklus zuvor ermittelte drehzahlabhängige Zahlenwert

Zahlenwerte zur zeitlichen Ermittlung der Schließ- ständig anliegt der Rechner jederzeit Zugriff zu diesem

zeit durch die Steuerimpulse trig; ?rbar ist 35 Zahlenwert hat und damit ohne lnteruptsteuerung aus-

H 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch kommen kann. Darüber hinaus können durch diesen

H gekennzeichnet daß die Geberanordnung (10) zur Rechner gegebenenfalls während des Zyklus, in dem der

Ii Erzeugung von Steuerimpulsen einen Impulsaufneh- Zählvorgang stattfindet noch weitere Funktionen mit

j-i? mer (12) sowie eine der Zahl der zu erzeugenden übernommen werden.

■ Steuerimpulse entsprechende Anzahl von Marken 40 Durch die in den Unteransprütnen aufgeführten

|| (13) aufweist Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und

U 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn- Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen

zeichnet daß die Geberanordnung (40) wenigstens Einrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist die Mög-

H einen weiteren Impulsaufnehmer (41) zur Steuerung lichkeit durch Duplizieren des einfachen elektronischen

|| wenigstens einer weiteren Steuerendstufe (44) auf- 45 Systems und unter Hinzunahme wenigstens eines weite-

t& weist ren Impulsaufnehmers eine ruhende Hochspannungs-

: 5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden verteilung zu erreichen, d. h. eine Hochspannungsvertei-

i?j Ansprüche, dadurch gekennzeichnet ciaß der Rech- lung ohne mechanisch bewegte Teile unter Verwendung

N; ner (20, 43) als Mikrorechner, vorzugsweise als mehrerer Zündspulen.

ψ> 1 -Chip-Mikrorechner, ausgebildet ist 50 Weiterhin ist es besonders vorteilhaft den Rechner als

it| Mikrorechner auszubilden, vorzugsweise als 1-Chip-Mi-

F-'i krorechner, wie er im Handel erhältlich ist

!;■': Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung nach 55 Zeichnung

|}j der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine sol-

; ehe Einrichtung aus der DE-OS 26 49 690 bekannt, die Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der

!.'-.' ebenfalls pro Zyklus durch eine Bezugsmarken-Geber- Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Be-

anordnung jeweils einen kurzen elektrischen Steuerim- Schreibung näher erläutert Es zeigt

v, puls erzeugt Zur Ermittlung eines drehzahlabhängigen 60 Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung

ν Zahlenwertes wird ein Zähltakt in jedem Zyklus in ei· mit einer Geberanordnungi die einen einzigen Impuls-

nem Zähler gezählt der danach wieder zurückgesetzt aufnehmer enthält,

; wird. Wenn der Zähler jeweils seinen höchsten Zähler- F i g. 2 ein Signaldiagramm zur Erläuterung der Wirstand erreicht hat der ein Maß für die augenblicklich kungsweise und

vorliegende Drehzahl ist, dann muß dieser Wert entwe- 65 F i g. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung

der zu diesem Zeitpunkt in einen Zwischenspeicher mit einer Geberanordnung, die zwei Impulsaufnehmer

übernommen oder direkt vom Rechner verarbeitet wer- enthält, den. Zu diesem Zweck benötigt der Rechner eine Inter-