DE2824981C2 - Device for controlling operating parameter-dependent and repetitive processes for internal combustion engines - Google Patents
Device for controlling operating parameter-dependent and repetitive processes for internal combustion enginesInfo
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Description
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
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.In the one shown in FIG. 1, illustrated first embodiment, a transmitter assembly 10 consists of a rotating, with the crankshaft of an internal combustion engine, not shown, in connection disc 11, and a pickup 12 for scanning a mark 13 on the disk 11. The pickup 12 can be an inductive, a Hall, an optical or a Wiegand pickup. The brand must accordingly 13 made of magnetically effective, in particular ferromagnetic Material exist or be designed as an optical mark.
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.The output of the encoder assembly 10 is via a z. B. designed as a Schmitt trigger pulse shaper 14 with the clock input of a z. B. a! S D flip-flop formed flip-flops 15 connected. An output of the flip-flop 15 is connected via an AND gate 16 to the clock input C of a first counter 17, while the second, complementary output of the flip-flop 15 is connected via an AND gate 18 to the reset input R of the counter Yi The second input of the AND gate 16 is connected to a clock frequency generator 19. The second, dynamic input of the AND gate 18 is connected to the output of the pulse shaper stage 14.
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. Both the number outputs of the first counter 17 and the output of the pulse shaper stage 14 are connected to an ignition computer 20. Such an ignition computer is z. B. from the prior art mentioned at the beginning and is now preferably implemented by a microcomputer with a microprocessor. The use of a 1-chip microcomputer, in which both the microprocessor itself, as well as the working and read-only memory and the Clock frequency generator are arranged on a chip. In such a computer, according to the prior art, a constant is divided as a calculation principle by the speed-dependent counter reading of the counter 17 or addresses of a read-only memory (ROM) are addressed by the counter reading of the counter 17, which provide the output numerical values / ie temperature T, the throttle valve pitch λ, the intake manifold vacuum ρ etc. are taken into account as correction variables in the calculation.
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.The output of the pulse shaper stage 14 is also connected to the set inputs PZT (Preset Enable) of two further numbers 21, 22, at which output number values of the computer 20 are present. Another clock frequency generator 23 is connected to the clock frequency inputs C of the counters 21, 22. Instead of this clock frequency generator 23, the first clock frequency generator 19, or a reduced frequency of this first clock frequency generator 19, can be used Decoding stage 26 with the dynamic reset input of flip-flop 25. When a certain count of counters 21, 22 is reached, decoding stages 26, 24 respond and emit an output signal. In the simplest case for decoding the smallest numerical value, the decoding stages 24, 26 can be designed as NAND gates. In the case of other numerical values, the inputs of the decoding stages must e.g. In some cases werJin negated accordingly. The output of the decoding stage 24 is connected to the blocking input £ ″ (Enable) of the counter 22, and the output of the decoding stage 26 is connected to the blocking input f of the counter 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.The output of the flip-flop 25 is via an amplifier arrangement 27 with a control output stage for control connected by ignition and / or injection. In the case of ignition, there is such a control output stage usually from a transistor 29 in the primary circuit of an ignition coil 30, in its secondary circuit at least one ignition gap 31, in particular a spark plug, is connected.
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. The mode of operation of the in F i g. 1 shown first example is based on the in F i g. 2 shown in the signal diagram. The encoder arrangement 10 generates a short pulse per revolution when the mark 13 is moved past the pulse pickup 12. This arrangement is sufficient for a 2-cylinder four-stroke internal combustion engine. With four cylinders, the number of marks 13 increases to two, which are offset by 180 ° from one another. The number of marks 13 must therefore be half of '. ·; Corresponds to number of cylinders. The pulse sequence U 14, by means of which the flip-flop 15 is switched with each new pulse 14, thus appears at the output of the error message stage 14.
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.During a signal t / 14, the clock frequency of the clock frequency generator 19 is enabled via the AND gate 16, and this clock frequency is used to count up in the counter 17. If the signal UiS ends, the AND gate 16 is blocked and the count reached in the counter 17 is initially retained. Only with the subsequent signal U 14 is a reset pulse generated via the AND gate 18, by means of which the counter 17 is reset. The signals U 14 serve the computer 20 as angular reference marks which define the computing cycles. The computer determines two output numerical values ZX and Z2 from the input, speed-dependent counter reading Z17 and possibly from further numerical values dependent on parameters of the internal combustion engine. The signals U 14 are fed as setting signals to the counters 21 and 22, whereby the numerical values Z1, Z2 can be transferred to ZcJiler 21, 22. The counters 21, 22 are connected as down counters and count the clock frequency of the clock frequency generator 23 down. If the counter reading of the counter 22 reaches the decoding value of the decoding stage 24, preferably the numerical value zero, the output signal of the decoding stage 24 thus generated sets the flip-flop 25 once and continues to block the counter 22 for further counting processes via the blocking input E. If at a later point in time the counter 21 reaches the decoding value of the decoding stage 26, the flip-flop 25 is correspondingly reset and the counter 21 is also blocked for further counting processes. The signal t / 25 at the output of the flip-flop 25 is the control signal for the control end: step 28. At the end of a signal U 25, transistor 29 turns on and an ignition spark is induced.
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 nunmehrIn the one shown in FIG. 3 illustrated second exemplary embodiment a modified Geberano.-Dnung 40 is shown, which in addition to the components 11 to 13 also a has second pickup 41. This second pickup 4 < ehie second pulse shaper stage 42 is assigned. The signals of the pulse shaping stages 14, 42 are fed to a computer 43 in which now
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.the functions of the components IS to 27 are included. In accordance with the control by two pulse pickups 12, 41, these functions are duplicated and the signals determined are used to control two output stages 28, 44. In the case of an ignition system these are two ignition output stages, each with an ignition coil, so that a mechanical high-voltage distribution Can be omitted in the case of several spark plugs, provided that there is a sufficient number of ignition output stages is. This system is particularly simple and inexpensive when using a commercially available one 1-chip microcomputer, such as the microcomputer Intel 8048 or 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.It should also be pointed out that the counter result can also be temporarily stored in counter 17 in a second counter so that the counter 17 can start counting again with each pulse t / 14.
J5J5
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