DE2626598C3 - Einrichtung zur Steuerung des Zündzeitpunkts einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Verwendung von Zählern in dieser bekannten Zündzeitpunktsteuereinrichtung kann sich als Nachteil erweisen, da ein eventueller Zählfehler bis zu der nächsten periodischen Rückstellung aof null auf sämtliche Messungen zurückwirkt Diese Eventualität s ist zwar gering, sie beeinträchtigt abet die Zuverlässigkeit der Zündzeitpunktsteuereinrichtung.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zündzeitpunktsteuereinrichtung zu schaffen, die keine Zähler erfordert.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst

Erfindungsgemäß enthält die Zündzeitpunktsteuereinrichtung statt der Zähler einen Addierer und statt der ι s Zahnscheibe eine binärcodierte Scheibe. Der Schaltungsaufwand wird dadurch zwar etwas größer, die Zuverlässigkeit wird jedoch gegenüber der mit Zählern arbeitenden Zündzeitpunktsteuereinrichtung beträchtlich erhöht Außerdem ist die in der Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung nach der Erfindung vorgenommene Berechnung des Zündzeitpunktvorverstellwinkels sehr anpassungsfähig. Es ist sogar möglich, eine einzige Zündzeitpunktsteuereinrichtung zu schaffen, die alle Bedürfnisse erfüllt und für jede Brennkraftmaschine verwendbar ist Diese Zündzeitpunktsteuereinrichtung kann als integrierte Schaltung in LSI-Technik oder als Halbleiterschaltung in MOS-Technik hergestellt werden. Es gibt nur einen genauen Stromkreis, den der monostabilen Schaltung mit der Dauer 7^ die unverönderlich ist, und somit ist die Herstellung einfach und nicht teuer und es ist keine geregelte oder stabilisierte Stromversorgung erforderlich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine binärcodierte Scheibe, die in der Zündzeitpunktsteuereinrichtung nach der Erfindung als Meßfühler dient und

F i g. 2 ein Blockschaltbild einer mit der Scheibe von F i g. 1 zusammenarbeitenden elektronischen Steuereinrichtung.

Es wird anhand eines einzelnen Zylinders einer Brennkraftmaschine die Erzeugung eines Zündimpulses in einer Winkelstellung der Kurbelwelle beschrieben, die von der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle abhängig ist d. h. die Vorzündung oder der Zündzeitpunktvorverstellwinkel dieses Zylinders der Brennkraftmaschine.

F i g. 1 zeigt eine Scheibe 76 mit fünf nebeneinanderliegenden, jeweils kranzförmig angeordneten Signalspuren 77,78,79,81,82. Weiter besitzt die Scheibe 76 als Bezugsmarkierung einen Schlitz 19 auf einem Kranz mit dem Radius 18, der mit einem Schlitz 15 in einer Linie liegt, und als eine weitere Bezugsmarkierung einen Schlitz 21. Die fünf Signalspuren 77,78,79,81,82 sind im Gray-Code codiert Zu diesem Zweck tragen die Signalspuren in zwei Gruppen aufgeteilte Codeworte, von denen die ers:e in der DrehKchtung yder Scheibe 76 vor dem Schlitz 19 und die zweite hinter dem Schütz 19 angeordnet ist Die Übergänge Z von einem Codewort zum nächsten Codewort der ersten Gruppe haben gleichen Abstand ρ voneinander und das erste Codewort entspricht dem maximalen Zfindzeitpunktvorstellwinkel Z_M, das letzte Codewort dem minimalen Zündzeitpunktvorstellwinkel Z_1n, während die Obergänge A₀ bis Am von einem Codewort zum nächsten Codewort der zweiten Gruppe von dem Schlitz 19 ausgehend einen Abstand voneinander haben, der einer gewünschten Abhängigkeit des Zündwinkels von der Drehzahl der Brennkraftmaschine entspricht Die erste Gruppe enthält K Codeworte.

Die Scheibe 76 arbeitet über ihren Kranz mit dem Radius 18 mit einem photoelektrischen Meßfühler zusammen, welcher bei Vorbeigang der Schlitze 19 und 21 ein Signal 23 liefert Ober ihre Signalspuren 77,78,79, 81, 82 arbeitet sie mit einem photoelektrischen Meßfühler zusammen, welcher die entsprechend bezeichneten Signale 77,78,79,81,82 liefert

Gemäß Fig.2 betätigt das Signal 23 eine bistabile Schaltung 2">, und zwar derart, daß das vom Schlitz 19 ausgelöste Signal 23 die bistabile Schaltung 25 setzt während das vom Schlitz 21 ausgelöste Signal 23 die bistabile Schaltung 25 zurücksetzt

Der während der Laufzeit T einer monostabilen Schaltung 26 ermittelte Digitalwert ist ein Codewort der zweiten Gruppe, der anschließend durch die Codeworte der ersten Gruppe erhöht wird. Zu diesem Zweck enthält die elektronische Steuereinrichtung sowohl einen Addierer 84, der laufend zu dem am Ende der Laufzeit Γ der monostabilen Schaltung 26 anstehenden und in einem Pufferspeicher 83 gespeicherten Codewort der zweiten Gruppe jeweils das gerade anstehende und über eine Blockierschaltung 85 freigegebene Codewort der ersten Gruppe hinzuaddiert, als auch einen Komparator 31, der mit dem Ausgang des Addierers 84 verbunden ist und einen Zündimpuls a an einer Ausgangsklemme abgibt wenn die Summe aus dem gespeicherten Codewort der zweiten Gruppe und dem jeweils gerade anstehenden Codewor* der ersten Gruppe eine vorgegebene konstante Zahl erreicht, die beispielsweise der um eins erhöhten Anzahl der Codeworte (K + 1) der ersten Gruppe entspricht. Die elektronische Steuereinrichtung enthält am Eingang eine UND-Schaltung 34, deren beiden Eingängen die Signale 23 bzw. 77 zugeführt werden und deren Ausgangssignal auf den Eingang R (Rückstellen in den Ruhezustand) der bistabilen Schaltung 25, die monostabile Schaltung 26 und den Nullrückstelleingang RAZdes Pufferspeichers 83 einwirkt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Einrichtung zur Steuerung des Zündzeitpunkts einer Brennkraf !maschine, bei welcher in Abhängigkeit von der Drehzahl und dem Drehwinkel der Kurbelwelle ein Zündimpuls erzeugt wird, mit einer von der Kurbelwelle angetriebenen Scheibe, auf der eine Bezugsmarkierung und in bestimmten Winkelintervallen angebrachte weitere Markierungen vorgesehen sind, die in einer Gebervorrichümg Signale für eine elektronische Steuereinrichtung erzeugen, wobei zunächst während der konstanten, auf ein Signal der Bezugsmarkierung hin beginnenden Laufzeit einer monostabilen Schaltung mittels der von den weiteren Markierungen erzeugten Signale ti ein drehzahlabhängiger Digitalwert ermittelt wird und anschließend dieser Digitahvert mittels der von den weiteren Markierungen erzeugten Signale so lange erhöht wird, bis ein vorgegebener Wert erreicht ist, und wobei bei Erreichen des vorgegebenen Wertes der Zündimpuls erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Markierungen Codeworte sind, die durch in einer Mehrzahl, beispielsweise fünf, nebeneinanderlicgende binärcodierte Signalspuren (77, 78, 79, 81, 82), beispielsweise entsprechend dem Gray-Code, gebildet werden und in zwei Gruppen aufgeteilt sind, von denen die erste in Drehrichtung der Scheibe vor der Bezugsmarkierung (19) und die zweite hinter der Bezugsmarkierung (19) angeordnet ist, wobei die Übergänge (Z) von einem Codewort zum nächsten Codewort der ersten Gruppe gleichen Abstand voneinander haben und das erste Codewori dem maximalen, das letzte Codewort dem minimalen Zündzeitpunktvorverstellwinkel entspricht, wobei die Übergänge (A_n- A_M) von einem Codewort zum nächsten Codewort der zweiten Gruppe von der Bezugsmarkierung (19) ausgehend einen Abstand voneinander haben, der einer gewünschten Abhängigkeit des Zündwinkels von der Drehzahl der Brennkraftmaschine entspricht, und wobei der während der Laufzeit (T) der monostabilen Schaltung (26) ermittelte Digitalwert ein Codewort der zweiten Gruppe ist und die anschließende Erhöhung dieses Digitalwertes durch die Codeworte der ersten Gruppe erfolgt, daß die Bezugsmarkierung (19) ein auf einem Kranz der Scheibe angebrachter Schlitz ist, daß eine weitere, als Schlitz ausgebildete Bezugsmarkierung (21) vorgesehen ist, welche in Höhe des ersten Codewortes der ersten Gruppe angeordnet ist, und daß die elektronische Steuereinrichtung sowohl einen Addierer (84) aufweist, der laufend zu dem am Ende der Laufzeit (T) der monostabilen Schaltung (26) anstehenden und in einem Pufferspeicher (83) gespeicherten Codewort der zweiten Gruppe jeweils das gerade anstehende und über eine Blockierschaltung (85) freigegebene Codewort der ersten Gruppe hinzuaddiert, als auch einen Komparator (31), der mit dem Ausgang des Addierers (84) verbunden ist und einen Zündimpuls (a) abgibt, wenn die Summe aus dem gespeicherten Codewort der zweiten Gruppe und dem jeweils gerade anstehenden Codewort der ersten Gruppe eine vorgegebene konstante Zahl erreicht, die insbesondere der um eins erhöhten Anzahl der Codeworte (K + 1) der ersten Gruppe entspricht.

   Die Erfindung betrifft eine Einrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art zur Steuerung des Zündzeitpunkts einer Brennkraftmaschine.

   Das Hauptproblem bei der Zündung von Brennkraftmaschinen besteht darin, daß zwischen dem Zeitpunkt des Zündimpulses und der Ausbildung der Verbrennung eine gewisse Zeit vergeht. Sie macht sich um so stärker bemerkbar, je höher die Drehzahl der Maschine ist, denn gemessen an der für eine Umdrehung der Kurbelwelle zur Verfügung stehenden, dann immer kurzer werdenden Zeit nimmt dieser weitgehend konstant bleibende Zündverzug einen immer größeren Anteil ein. Bezogen auf den oberen Totpunkt der Kurbelwelle muß deshalb der Winkel, bei dem der Zündimpuls auftritt, mit höheren Drehzahlen immer weiter vorverlegt werden, d. h. der Zündzeitpunktvorverstellwinkel ist drehzahlabhängig.

   Bei einer bekannten Zündzeitpunktsteuereinrichtung (ELEKTRONIK, 1973, Heft 9, S. 321-324) trägt die Kurbelwelle eine Zahnscheibe mit über den Umfang gleichmäßig verteilten Zähnen, die in Verbindung mit einem magnetischen Abtaster eine Impulsreihe erzeugen. 90° vor dem oberen Totpunkt weist die Zahnscheibe eine zusätzliche Bezugsmarkierung auf, so daß die von einem weiteren Abtaster gestartete elektronische Steuereinrichtung einen eindeutigen Anhaltspunkt für die Stellung der Kurbelwelle hat. Die elektronische Steuereinrichtung selbst besteht aus einem Hauptzähler, einem Nebenzähler, einem Gatter, drei Invertern sowie einem Zeitgeber in Form einer monostabilen Schaltung. Jede Zündperiode beginnt, wenn die Bezugsmarkierung in Verbindung mit dem weiteren Abtaster ihren Impuls liefert, also bei einer Winkelposition der Kurbelwelle von 90° vor dem oberen Totpunkt. Dieser Impuls steuert die monostabile Schaltung an und löst in ihr einen Impuls von etwa 1 ms Dauer aus. Einerseits wird nun die Vorderflanke des 1-ms-Impulses differenziert, so daß einer der Inverter einen Rücksetzimpuls für beide Zähler liefert und damit die Werte der vorangegangenen Periode löscht und andererseits öffnet der von der monostabilen Schaltung gelieferte Impuls über die beiden anderen Inverter das Gatter für 1 ms. Sämtliche Impulse, die von dem magnetischen Abtaster während dieser einen Millisekunde geliefert werden, gelangen also in den Hauptzähler. Nach Ablauf dieses Zeitintervalls wird das Gatter wieder geschlossen und der Hauptzähler erhält zunächst keine weiteren Impulse. Die Anzahl der bis jetzt in den Hauptzähler gelangten Impulse, die sogenannte Bezugsfolge, ist von der Drehzahl abhängig. Je schneller sich die Kurbelwelle und mit ihr die Zahnscheibe dreht, desto mehr Zähne sind während der einen Millisekunde an dem magnetischen Abtaster vorbeigelaufen und haben entsprechende Impulse geliefert. Die von dem magnetischen Abtaster gelieferten Impulse erreichen aber nicht nur das Gatter, sondern auch den Nebenzähler. Dieser wird vom Signs I der monostabilen Schaltung nicht beeinflußt und zählt deshalb auch nach dem Ende des 1-ms-Intervalls weitet, bis ein vorgegebener Zählerstand erreicht ist. In diesen· Augenblick gibt der Nebenzähler einen Impuls ab, der über einen der Inverter das Gatter wieder öffnet, und weitere Impulse können aus dem magnetischen Abtaster in den Hauptzähler gelangen. Nach einei! bestimmten Anzahl von durch den Nebenzähler gezählten Impulsen liefert dieser einen Ausgangsimpulsj der die Zündung auslöst.