DE69524775T2

DE69524775T2 - Elektronische einrichtung zur erfassung der belastung und drehzahl einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE69524775T2
Application number: DE69524775T
Authority: DE
Inventors: A. Dykstra; A. Fiorenza; L. Pfaff; Douglas Shears; L. Wesenberg
Original assignee: Briggs and Stratton Corp
Current assignee: Briggs and Stratton Corp
Priority date: 1994-08-12
Filing date: 1995-08-09
Publication date: 2002-06-13
Anticipated expiration: 2015-08-10
Also published as: DE69524775D1; US5445014A; EP0781374B1; EP0781374A1; JPH10506163A; WO1996005418A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft Verbrennungsmotoren. Diese Erfindung betrifft insbesondere Motorsysteme, bei denen die auf den Motor einwirkende Last gemessen wird und bei denen ein Betriebsparameter, wie die Motorgeschwindigkeit, der Kraftstoffluß oder der Zündzeitpunkt, ansprechend auf die gemessene Last geändert wird.
Verbrennungsmotoren werden häufig zum Antreiben einer Last in der Art einer Druckwascheinrichtung, eines Motorbohrers, einer Kettensäge oder vieler anderer Werkzeuge und Vorrichtungen verwendet. Motoren werden auch verwendet, um Generatoren, die wiederum Kompressoren, Baugeräte und dergleichen betreiben, Leistung zuzuführen. Wenn ein Motor zum Antreiben einer Last verwendet wird, wird die Last häufig nicht kontinuierlich betrieben. Beispielsweise kann ein Motorbohrer mit Unterbrechungen verwendet werden, wenngleich der Motor weiter arbeitet. Es ist im allgemeinen wünschenswert, daß der Motor bei einer verhältnismäßig hohen Betriebsgeschwindigkeit läuft, wenn die Last auf den Motor einwirkt. Wenn die Last nicht verwendet wird, ist es häufig wünschenswert, die Motorgeschwindigkeit zu verringern oder einen anderen Motorbetriebsparameter zu ändern, um den Kraftstoffverbrauch zu verringern, das Geräusch zu vermindern und die Lebensdauer des Motors zu verlängern.
Um zu messen, ob die Last auf den Motor einwirkt, wird bei Vorrichtungen aus dem Stand der Technik typischerweise ein Ansaugtraktdrucksensor, ein Hall-Effekt-Sensor oder eine andere Vorrichtung verwendet, die ein Signal erzeugt, das funktionsmäßig auf den Betrag der einwirkenden Last bezogen ist. Häufig sind zwei Sensoren erforderlich, wobei einer dem Messen des Ansaugtraktdrucks und einer dem Messen der Drosselplattenposition dient. Ein Nachteil solcher Vorrichtungen aus dem Stand der Technik besteht darin, daß durch die Notwendigkeit dieser Sensoren die Kosten und die Komplexität des Systems ansteigen. Wenn ein Sensor ausfällt, werden die effektiven Kosten des Systems durch die Zusatzausgaben für einen Austauschsensor und die Ausfallzeit des Systems erhöht.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines typischen Systems aus dem Stand der Technik.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, empfängt ein Steuermodul 10 Signale, die die Motorposition, die Motortemperatur und den Ansaugtraktdruck oder die Drosselplattenposition angeben. Das Steuermodul interpretiert die Signale, um einen oder mehrere Motor-Betriebsparameter, wie den Zündzeitpunkt, den Kraftstoffluß oder die Motorgeschwindigkeit, zu ändern.
EP 0 204 524 A betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffzufuhr zu einem Motor in einem Leerlaufzustand.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Vorrichtung bereitgestellt werden, die einen Betriebsparameter eines Verbrennungsmotors, wie den Zündzeitpunkt, die Motorgeschwindigkeit oder den Kraftstoffluß durch Messen der auf den Motor einwirkenden Last ändert, ohne daß ein Sensor mit Ausnahme eines Schwungrad- oder Kurbelwellen- Positionssensors erforderlich wäre. Die Kosten und die Komplexität des Motors können dadurch verringert werden.
Die vorliegende Erfindung sieht eine Vorrichtung vor, die ein Änderungssignal erzeugt, um einen Betriebsparameter eines Motors zu ändern, wie in Anspruch 1 dargelegt ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden von der Änderungssignal-Erzeugungseinrichtung nur nicht-negative Differenzwerte zum Erzeugen eines Änderungssignals verwendet.
Bei einer Ausführungsform schaltet der Bediener der Vorrichtung einen Ein/Aus- Schalter ein, um die Vorrichtung zu aktivieren. Wenn der Schalter eingeschaltet ist, mißt und speichert eine Abtasteinrichtung einen Differenzwert als den Referenzwert.
Unter der Annahme, daß der Bediener den Ein/Aus-Schalter eingeschaltet hat, als keine Last auf den Motor eingewirkt hat, gleicht der Referenzwert in etwa einem Wert, der funktionsmäßig auf einen lastfreien Zustand bezogen ist. Danach ändert die Änderungssignal-Erzeugungseinrichtung einen Betriebsparameter, wobei beispielsweise die Motorgeschwindigkeit erhöht wird, wenn der von der Änderungssignal-Erzeugungseinrichtung verwendete Differenzwert nicht im wesentlichen dem gespeicherten Referenzwert gleicht. Auf diese Weise wird der Referenzwert und damit die Leerlaufgeschwindigkeit des Motors für das jeweilige System mit der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung spezifisch ausgelegt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Vorrichtung auch eine Einrichtung zum Ändern des Referenzwerts. Diese Referenzwert- Änderungseinrichtung kann eine Einrichtung zum Speichern mehrerer aufeinanderfolgender Differenzwerte und eine Einrichtung zum Mitteln der gespeicherten Differenzwerte zum Berechnen eines neuen Referenzwerts aufweisen. Auf diese Weise "lernt" die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, welches der Referenzwert sein sollte, wodurch der Betrieb des Motors angepaßt wird, um Änderungen infolge des Aufwärmens des Motors, der Motorabnutzung und anderer Variablen Rechnung zu tragen.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Bediener manuell einen ersten Referenzwert, der sich funktionsmäßig auf die Leerlaufgeschwindigkeit des Motors bezieht, und einen zweiten Referenzwert, der sich funktionsmäßig auf die Fahrtgeschwindigkeit des Motors bezieht, eingeben. Wenn sich das System im Betrieb befindet, wird die Motorgeschwindigkeit oder ein anderer Betriebsparameter des Motors geändert, falls die Last nicht einwirkt und die Motorgeschwindigkeit verhältnismäßig hoch ist, wobei der gewählte Betriebsparameter auch geändert wird, wenn die Last einwirkt und die Motorgeschwindigkeit verhältnismäßig niedrig ist. Diese Ausführungsform ermöglicht auch das spezifische Auslegen der Vorrichtung für die jeweilige Anwendung.
Der mittlere Differenzwert kann als eine Eingabe in ein Kennfeld oder eine Nachschlagetabelle verwendet werden. Die Nachschlagetabelle kann zum Erzeugen eines Änderungssignals zum Ändern der Motorgeschwindigkeit als Funktion des mittleren Differenzwerts verwendet werden.
Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Messen der Motorlast bereitzustellen, die keinen Ansaugtraktdrucksensor oder Drosselplatten- Positionssensor benötigt.
Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Kosten und die Komplexität von Vorrichtungen zum Herunterfahren eines Motors in den Leerlauf zu verringern.
Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Herunterfahren eines Motors in den Leerlauf bereitzustellen, die ohne zusätzliche spezialisierte Hardwarekomponenten oder eine zusätzliche spezialisierte Softwareprogrammierung an die spezielle Anwendung angepaßt werden kann.
Diese und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden Fachleuten beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit der Zeichnung verständlich werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Motorsteuersystems aus dem Stand der Technik.
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm eines Motorsteuersystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 ist eine Graphik der Frequenz gegenüber der Zeit, worin die Frequenzänderung und die Änderung der Perioden der Umdrehung der Kurbelwelle, wenn eine Last auf den Motor einwirkt, dargestellt sind.
Fig. 4 ist eine Graphik der Frequenz gegenüber der Zeit, worin die Änderung der Frequenz des Motors und die Änderung der Perioden der Umdrehung der Kurbelwelle, wenn eine Last vom Motor fortgenommen ist, dargestellt sind.
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm einer analogen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der ein Änderungssignal nur auf der Grundlage positiver Differenzwerte zwischen aufeinanderfolgenden Perioden der Umdrehung der Kurbelwelle erzeugt wird. Die Fig. 6(a) bis 6(e) sind auf das schematische Diagramm aus Fig. 5 bezogene Zeitablaufdiagramme.
Fig. 7 ist eine Graphik der Zeitsteuerung des Motors gegenüber der Motorgeschwindigkeit, in der die Änderung der Zeitsteuerung des Motors als Funktion der auf den Motor einwirkenden Last dargestellt ist.
Fig. 8 ist ein schematisches Diagramm der durch das Blockdiagramm in Fig. 5 dargestellten Gesamtschaltung.
Fig. 9 ist ein schematisches Diagramm einer Mikroprozessor-gesteuerten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Fig. 10(a) bis 10(c) sind Software-Flußdiagramme der zum Betreiben des Mikroprozessors in Fig. 9 verwendeten Software, wobei die Absolutwerte der positiven und der negativen Differenzwerte verwendet werden.
Das Flußdiagramm in Fig. 10(a) zeigt eine erste Version der Software. Das Flußdiagramm in Fig. 10(b) zeigt eine zweite Version der Software. Fig. 10(c) zeigt eine Abänderung des in Fig. 10(b) dargestellten Softwareprogramms.
Fig. 11 ist eine Graphik der Geschwindigkeit gegenüber der Zeit, in der acht Datenmeßpunkte S(0) bis S(7) dargestellt sind, wobei jeder Meßpunkt die Geschwindigkeit einer Umdrehung der Kurbelwelle darstellt.
Fig. 12 ist eine Modifikation der Software-Flußdiagramme aus den Fig. 10(a) und 10(b), worin die zum Verwirklichen der verbesserten Technik, bei der nur nicht-negative Zeitdifferenzen verwendet werden, erforderlichen Schritte dargestellt sind.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist besonders für Viertaktmotoren geeignet, bei denen zwei Umdrehungen einer Kurbelwelle des Motors einen einzigen Takt des Motors umfassen. Bei diesen Motoren wird der Kraftstoff während nur einer der Umdrehungen der Kurbelwelle in jedem Motortakt in einer Brennkammer gezündet. Hier bezeichnet der Begriff "Umdrehung der Kurbelwelle" eine vollständige Umdrehung einer Kurbelwelle des Motors um 360º, wobei dies unabhängig vom Anfangspunkt der Umdrehung der Kurbelwelle ist.
Bei Vorrichtungen aus dem Stand der Technik kann der Anfangspunkt einer Umdrehung der Kurbelwelle durch einen Sensor in der Art eines Hall-Effekt-Sensors bestimmt werden. Bei der vorliegenden Erfindung ist es zweckmäßig, den Anfang und das Ende einer Umdrehung der Kurbelwelle durch das Erzeugen eines ins Negative gehenden Zündimpulses zu markieren, es ist jedoch zu verstehen, daß auch jeder andere Anfangspunkt verwendet werden kann. Wenngleich der Kraftstoff während nur einer Umdrehung der Kurbelwelle jedes Motortakts gezündet wird, sind viele Motoren so ausgelegt, daß ein Zündimpuls während jeder Umdrehung der Kurbelwelle erzeugt wird. Für die Zwecke der hier gegebenen Beschreibung wird angenommen, daß ein Zündimpuls während jeder Umdrehung der Kurbelwelle erzeugt wird.
Es wurde herausgefunden, daß der Betrag einer auf einen Motor einwirkenden Last zur Zeitdifferenz zwischen einer ersten Periode einer ersten Umdrehung der Kurbelwelle und einer zweiten Periode einer folgenden Umdrehung der Kurbelwelle proportional ist. Zum Berechnen des Betrags der Last werden die Dauer einer ersten Umdrehung der Kurbelwelle, die Dauer einer zweiten Umdrehung der Kurbelwelle und die Differenz zwischen diesen zwei Zeitdauern bestimmt, um einen Differenzwert zu erzielen. Wenn die Last ansteigt, steigt auch der Absolutwert des Differenzwerts an. Daher kann der Differenzwert mit einem Referenzwert verglichen werden, um zu bestimmen, ob eine Last auf den Motor einwirkt und um die Motorgeschwindigkeit oder andere Betriebsparameter dementsprechend einzustellen. Die der Erfindung zugrundeliegende Theorie wird weiter unten in Verbindung mit der verbesserten Technik vollständiger erörtert.
Eine Verbesserung dieser Technik besteht darin, nur die Differenzwerte zu verwenden, die positiv sind, um zu bestimmen, ob eine Last auf den Motor einwirkt. Diese Verbesserung wird weiter unten in Verbindung mit den Fig. 5 bis 8 und den Fig. 11 und 12 erörtert.
Der Hauptvorteil der Verwendung dieser Techniken besteht in der Beseitigung von einem oder mehreren Sensoren, die bei Vorrichtungen aus dem Stand der Technik erforderlich sind. Wie oben in Verbindung mit Fig. 1 erörtert wurde, wies ein typisches Steuersystem aus dem Stand der Technik einen Motorpositionssensor, einen Motortemperatursensor und einen Ansaugtraktdrucksensor (MAP-Sensor) oder einen Drosselplatten-Positionssensor auf.
Ein Steuersystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. In Fig. 2 benötigt ein Steuermodul 12 nur einen Motorpositionssensor und einen Motortemperatursensor zum Bereitstellen von Eingangssignalen, die den Zündzeitpunkt, den Kraftstoffluß oder die Motorgeschwindigkeit steuern. Demgemäß sind der Ansaugtraktdrucksensor oder der Drosselplatten-Positionssensor fortgelassen, wodurch die Kosten und die Komplexität des Steuersystems verringert sind.
In den Fig. 3 und 4 sind Diagramme der Frequenz gegenüber der Zeit dargestellt, die typischerweise unter Verwendung eines Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugt werden können. In Fig. 3 zeigt die linke Seite des Graphen die Ausgabe während eines lastfreien Zustands. Danach sinkt die Frequenz (die funktionsmäßig auf die Motorgeschwindigkeit bezogen ist) drastisch ab, wenn eine Last auf den Motor einwirkt. Dieses Absinken wird als "Unterschwinger" bezeichnet. Nach einem kurzen Zeitraum erhöht die Motorsteuerung die Motorgeschwindigkeit auf die normale gesteuerte Geschwindigkeit, wenngleich eine Last auf den Motor einwirkt.
Fig. 4 zeigt die entgegengesetzte Situation, in der eine Last zuerst auf den Motor einwirkt und dann fortgenommen wird, was zu einer als "Überschwinger" bezeichneten vorübergehenden Erhöhung der Motorgeschwindigkeit führt. Danach verringert die Motorsteuerung die Motorgeschwindigkeit auf eine gesteuerte Geschwindigkeit.
In den Fig. 3 und 4 wurden die durch Bilden des Kehrwerts der Periode für eine Umdrehung berechneten Geschwindigkeiten der Umdrehungen der Kurbelwelle des Motors gegenüber der Zeit aufgetragen. Jeder Datenpunkt in den Fig. 3 und 4 stellt die Geschwindigkeit einer Umdrehung dar. Die Auftragung der ersten und der zweiten Geschwindigkeit jedes Motortakts ergibt einen im wesentlichen gezackten oder sägezahnartigen Graphen. Jeder der oberen Punkte 11 entspricht einer ersten Geschwindigkeit oder einer zeitlichen Beziehung einer ersten Umdrehung der Kurbelwelle in einem Motortakt. Die nächsten unteren Punkte 13 entsprechen den folgenden Geschwindigkeiten einer zweiten Umdrehung der Kurbelwelle. Die die benachbarten Punkte 11 und 13 verbindende Linie 15 ist funktionsmäßig auf die Zeitdifferenz oder den Differenzwert zwischen der ersten Periode der ersten Umdrehung der Kurbelwelle und der zweiten Periode der zweiten Umdrehung der Kurbelwelle bezogen. Wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, ist dieser Differenzwert unter lastfreien Bedingungen verhältnismäßig klein, er steigt jedoch unter Vollastbedingungen erheblich an. Demgemäß ist der Differenzwert zur auf den Motor einwirkenden Last proportional. Diese Proportionalitätsbeziehung zwischen dem Differenzwert und der Motorlast wird gemäß der vorliegenden Erfindung zum Beseitigen der oben erörterten zusätzlichen Sensoren und zum Ändern eines Motor-Betriebsparameters auf der Grundlage der gemessenen Last verwendet.
Abgesehen davon, daß sie verwendet wird, um zu bestimmen, ob eine Last auf den Motor einwirkt, bestimmt die vorliegende Erfindung auch die Periode jeder Umdrehung der Kurbelwelle und vergleicht aufeinanderfolgende Perioden zum Erzielen eines Differenzwerts. Die Perioden der Umdrehung der Kurbelwelle können auch zum Steuern des Zeitablaufs des Motors, des Kraftstofflusses, der Motorgeschwindigkeit oder anderer Betriebsparameter des Motors verwendet werden.
Fig. 9 ist ein schematisches Diagramm einer Mikroprozessor-gesteuerten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig. 9 wird ein ins Negative gehender Zündimpuls auf einer Leitung 92 eingegeben. Dieser Impuls wird durch einen Widerstand 94 und eine Zener-Diode 96 gefiltert, und er sperrt einen Transistor 98. Der Transistor 98 ist an einen Stift PA3 eines Mikroprozessors 100 angeschlossen.
Der Mikroprozessor 100 ist vorzugsweise eine Steuereinrichtung von Motorola mit der Modellnummer MC68HC05K1. Der Anschlußstift PA3 ist auch über einen Pull-Up- Widerstand an eine 5-Volt-Spannungsversorgung 102 angeschlossen. Wenn der Transistor 98 gesperrt wird, geht der Anschlußstift PA3 auf einen hohen Zustand. Ein Oszillator 104 liefert das Taktsignal für den Mikroprozessor 100.
Der Mikroprozessor 100 bestimmt die Periode einer Umdrehung der Kurbelwelle durch Messen der Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen des hohen Zustands am Anschlußstift PA3. Der Mikroprozessor I00 subtrahiert dann die Perioden zweier aufeinanderfolgender Umdrehungen der Kurbelwelle, um den Differenzwert zu berechnen. Wenn der Differenzwert kleiner als ein Referenzwert ist, wird ein positiver Spannungsimpuls an einen Anschlußstift PA4 angelegt, um einen Darlington-Transistor 106 durchzuschalten. Das Durchschalten des Transistors I06 gibt an, daß die Geschwindigkeit des Motors auf eine Leerlaufgeschwindigkeit verringert werden sollte, weil sich der Motor in einem lastfreien Zustand befindet. Durch das Durchschalten des Transistors 106 wird ein Elektromagnet 108, der an eine 12-Volt-Spannungsquelle 11-0 angeschlossen ist, mit Energie versorgt. Wenn der Elektromagnet 108 mit Energie versorgt wird, wird ein Hebelarm der Motorsteuerung magnetisch zum Elektromagnet 108 gezogen, wodurch die Motorsteuerung umgangen wird und die Motorgeschwindigkeit auf eine Leerlaufgeschwindigkeit verringert wird.
Das in Fig. 9 dargestellte System kann mit einem vorgegebenen Referenzwert verwendet werden, mit dem der Differenzwert verglichen wird, wobei ein vom Bediener gewählter Referenzwert verwendet wird (vom Bediener gewählte Referenzwerte verwendet werden), oder das System kann einen Lernmodus haben, in dem der Referenzwert durch die Software des Mikroprozessors erhalten oder geändert wird. Im Lernmodus kann der Referenzwert für die in Verbindung mit den Fig. 10(b) bis 10(c) beschriebene Ausführungsform ein laufendes Mittel der Absolutwerte der Differenzwerte beinhalten, so daß das System dem bestimmten Motor zugeordnet wird, bei dem es verwendet wird. Bei der in Verbindung mit den Fig. 11 und 12 beschriebenen Ausführungsform kann der Referenzwert im Lernmodus ein laufendes Mittel der nicht-negativen Differenzwerte umfassen.
Die Fig. 10(a) bis 10(c) umfassen Flußdiagramme mehrerer Ausführungsformen von Software, die zum Betreiben des Mikroprozessors 100 aus Fig. 9 verwendet werden kann. Bei der in Fig. 10(a) dargestellten Software wird angenommen, daß von Hand betätigte Potentiometer zum Festlegen der Referenzwerte verwendet werden. Der Bediener stellt die Potentiometer so ein, daß die Werte ohne Last und die Werte unter Last des Referenzwerts eingegeben werden. Ein Analog-Digital-Wandler wird zum Umwandeln der analogen Ausgabe der Potentiometer in ein digitales Signal, das in den Mikroprozessor 100 eingegeben wird, verwendet. Das laufende Mittel der Absolutwerte der Differenzwerte über 64 Motortakte wird dann mit den vom Bediener gewählten Referenzwerten ohne Last und unter Last verglichen, um zu bestimmen, ob die Motorgeschwindigkeit geändert werden sollte.
Insbesondere sei mit Bezug auf Fig. 10(a) bemerkt, daß nach Beginn des Programms bei einem Schritt 112 bei einem Schritt 114 bestimmt wird, ob ein Zünden oder eine Unterbrechung aufgetreten ist. Falls keine Unterbrechung aufgetreten ist, wartet das Programm, bis eine Unterbrechung aufgetreten ist. Falls die Antwort beim Schritt 114 Ja ist, wird die Zeit der Unterbrechung bei einem Schritt 116 erhalten und wird der der Zeit der letzten Unterbrechung entsprechende Wert von der Zeit der letzten Unterbrechung subtrahiert. Die Differenz dieser zwei Zeiten gleicht der Periode der Umdrehung der Kurbelwelle, die als eine als PERIODE bezeichnete Variable gespeichert wird. Bei einem Schritt 118 wird der Wert der letzten PERIODE von dem Wert der gegenwärtigen PERI- ODE subtrahiert, und der Absolutwert dieser Differenz wird bestimmt, um einen NEUEN WERT zu erhalten. Bei Verwendung des Absolutwerts jedes Differenzwerts werden die Beträge aller Differenzwerte, sowohl der positiven als auch der negativen, zum Bestimmen der Variable NEUER WERT verwendet. Bei einem Schritt 120 werden die letzten 64 NEUEN WERTE addiert und durch 64 dividiert, um ein laufendes Mittel der Differenzwerte zu erhalten. Dieser Mittelwert wird unter einer als MITTELWERT bezeichneten Variable gespeichert.
Bei einem Schritt 122 wird bestimmt, ob der Ein/Aus-Merkmalsschalter eingeschaltet ist. Der Merkmalsschalter ist ein manuell betätigter Schalter, der eingeschaltet sein muß, damit die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform aktiviert wird. Falls der Merkmalsschalter nicht eingeschaltet ist, wie beim Schritt 122 bestimmt wurde, wird die Geschwindigkeit des Motors bei einem Schritt 124 auf eine hohe Geschwindigkeit gelegt, um zu gewährleisten, daß der Motor stets bei der hohen Geschwindigkeit läuft, falls der Merkmalsschalter ausgeschaltet ist. Die Software kehrt dann zum Schritt 114 zurück. Falls die Antwort beim Schritt 122 Ja ist, wird bei einem Schritt 126 bestimmt, ob dies das erste Mal ist, daß die Software abgelaufen ist, nachdem der Merkmalsschalter seinen Zustand gewechselt hat. Falls die Antwort beim Schritt 126 Ja ist, wird angenommen, daß sich der Motor in einem lastfreien Zustand befindet, weil der Bediener den Merkmalsschalter normalerweise nicht zum ersten Mal einschalten würde, falls eine Last auf den Motor eingewirkt hat. Die Software geht dann zu einem Schritt 128 über, wo der Wert am Anschluß 1 des Analog-Digital-Wandlers (ADC) gelesen und als der Wert ohne Last NLV gespeichert wird. Das Programm kehrt dann zum Schritt 114 zurück, um auf die nächste Zündung zu warten.
Falls beim Schritt 126 Nein bestimmt wird, wird bei einem Schritt 130 bestimmt, ob die Motorgeschwindigkeit auf eine hohe Geschwindigkeit gelegt ist. Falls die Antwort beim Schritt 130 Ja ist, wird bei einem Schritt 132 bestimmt, ob der MITTELWERT größer ist als der Wert ohne Last NLV. Eine Ja-Antwort beim Schritt 132 gibt an, daß eine Last auf den Motor einwirkt. Weil die Geschwindigkeit beim Schritt 130 als hoch bestimmt wurde, sollte keine Geschwindigkeitsanpassung vorgenommen werden, falls eine Last auf den Motor einwirkt. Demgemäß geht das Programm zu einem Schritt 134 über, bei dem ein Fünf-Sekunden-Zeitgeber gelöscht wird. Die Software kehrt dann zum Schritt 114 zurück und wartet auf eine weitere Zündung.
Falls die Antwort beim Schritt 132 Nein ist, wird bei einem Schritt 136 ein Fünf- Sekunden-Zeitgeber ausgelöst, falls der Zeitgeber nicht gelaufen ist. Der Zweck des Zeitgebers besteht darin, ein unnötiges zyklisches Wechseln zwischen hohen und niedrigen Motorgeschwindigkeiten zu verhindern, falls die Last mit Unterbrechungen einwirkt. Es wird dann bei einem Schritt 138 bestimmt, ob die Zeit des Fünf-Sekunden-Zeitgebers abgelaufen ist. Falls die Antwort Nein ist, kehrt das Programm zum Schritt 114 zurück. Falls die Zeit des Fünf-Sekunden-Zeitgebers abgelaufen ist, wird die Motorgeschwindigkeit bei einem Schritt 140 auf die niedrige Geschwindigkeit gelegt, wird der Fünf-Sekunden-Zeitgeber gelöscht und wird ein Sechs-Sekunden-Zeitgeber ausgelöst. Damit das Programm den Schritt 140 erreicht, muß die Geschwindigkeit beim Schritt 130 auf einen hohen Wert gelegt werden, und der Mittelwert der Absolutwerte der Differenzwerte muß kleiner sein als der Wert ohne Last NLV oder diesem gleichen (Schritt 132). Diese Situation gibt an, daß keine Last einwirkt, wenngleich die Geschwindigkeit auf den hohen Wert gelegt wurde. Demgemäß wird die Geschwindigkeit beim Schritt 140 verringert.
Bei einem Schritt 142 wird bestimmt, ob die Zeit des Sechs-Sekunden-Zeitgebers abgelaufen ist. Falls die Antwort Nein ist, kehrt das Programm zum Schritt 114 zurück. Falls die Antwort beim Schritt 142 Ja ist, wird der Anschluß 2 des Analog-Digital-Wandlers ADC bei einem Schritt 144 gelesen, um den Lastwert LV zu erhalten. Es wird dann bei einem Schritt 146 bestimmt, ob der MITTELWERT größer ist als der Lastwert LV. Falls der MITTELWERT größer ist als der Lastwert LV1, wirkt eine Last auf den Motor ein.
Demgemäß wird die Motorgeschwindigkeit bei einem Schritt 148 auf einen hohen Wert gelegt, und der Sechs-Sekunden-Zeitgeber wird gelöscht. Das Programm kehrt dann zum Schritt 114 zurück. Falls der MITTELWERT kleiner ist als der Lastwert LV oder diesem gleicht, kehrt das Programm zum Schritt 114 zurück, weil die Motorgeschwindigkeit nicht eingestellt wurde.
Fig. 10(b) ist ein Flußdiagramm einer zweiten Version der Software, wobei der Referenzwert automatisch durch das System gelernt wird.
Wie in Fig. 10(b) dargestellt ist, beginnt die Software bei einem Schritt 150 zu laufen. Es wird dann bei einem Schritt 152 bestimmt, ob eine Zündung oder eine Unterbrechung aufgetreten ist. Falls keine Unterbrechung erfaßt wird, wartet das System, bis eine Unterbrechung auftritt. Sobald eine Unterbrechung auftritt, wird die Zeit der Unterbrechung bei einem Schritt 154 erhalten und unter der Variable ZEIT gespeichert. Die Periode der letzten Umdrehung der Kurbelwelle wird dann durch Subtrahieren des vorhergehenden Werts der Zeitvariable vom letzten Wert der Zeitvariable berechnet. Der resultierende Wert wird unter der Variable PERIODE gespeichert.
Der dem Absolutwert des Differenzwerts entsprechende NEUE WERT wird durch Subtrahieren des letzten PERIODEN-Werts vom vorhergehenden PERIODEN-Wert und durch Bilden des Absolutwerts bei einem Schritt 156 berechnet. Bei einem Schritt 158 werden die letzten 64 NEUEN WERTE gemittelt, wobei das Ergebnis unter der MIT- TELWERT-Variable gespeichert wird. Bei einem Schritt 160 wird bestimmt, ob der Merkmalsschalter eingeschaltet ist. Falls die Antwort beim Schritt 160 Nein ist, wird die Motorgeschwindigkeit bei einem Schritt 162 auf die hohe Geschwindigkeit gelegt. Falls die Antwort beim Schritt 160 Ja ist, wird bei einem Schritt 164 bestimmt, ob dies das erste Mal ist, daß die Software nach dem Wechseln des Zustands des Merkmalsschalters gelaufen ist. Falls die Antwort beim Schritt 164 Ja ist, wird der Wert HSNL ohne Last bei der hohen Geschwindigkeit beim Schritt 166 gleich dem MITTELWERT gesetzt, weil angenommen wird, daß keine Last auf den Motor einwirkt.
Falls die Antwort beim Schritt 164 Nein ist, wird bei einem Schritt 168 bestimmt, ob die Motorgeschwindigkeit auf die hohe Geschwindigkeit gelegt ist. Falls die Antwort beim Schritt 168 Nein ist, wird bei einem Schritt 180 bestimmt, ob ein Sechs-Sekunden- Zeitgeber abgelaufen ist. Falls die Antwort beim Schritt 180 Nein ist, kehrt das Programm zum Schritt 152 zurück. Falls die Antwort beim Schritt 168 Ja ist, wird bei einem Schritt 170 bestimmt, ob der MITTELWERT minus 3% größer ist als der Referenzwert HSNL. Falls der MITTELWERT minus 3% des MITTELWERTS größer ist als der HSNL-Wert, weist dies darauf hin, daß eine Last auf den Motor einwirkt. Der Fünf-Sekunden-Zeitgeber wird dann an einem Schritt 172 gelöscht, und das Programm kehrt dann zum Schritt 152 zurück.
Falls die Antwort beim Schritt 170 Nein ist, weist dies darauf hin, daß der MIT- TELWERT kleiner ist als der Referenzwert HSNL oder diesem in etwa gleicht. Dieser Umstand weist darauf hin, daß keine Last auf den Motor einwirkt. Das Programm geht dann zu einem Schritt 174 über, wo ein Fünf-Sekunden-Zeitgeber ausgelöst wird, falls er noch nicht ausgelöst worden ist. Bei einem Schritt 176 wird bestimmt, ob der Fünf-Sekunden-Zeitgeber abgelaufen ist. Falls die Antwort beim Schritt 176 Nein ist, kehrt das Programm zum Schritt 152 zurück. Falls die Antwort beim Schritt 176 Ja ist, wird die Motorgeschwindigkeit bei einem Schritt 178 auf die niedrige Geschwindigkeit gelegt. Das heißt, daß der Motor in den Leerlauf heruntergefahren wird, weil keine Last auf den Motor einwirkt. Weiterhin wird beim Schritt 178 der Fünf-Sekunden-Zeitgeber gelöscht und wird ein Sechs-Sekunden-Zeitgeber ausgelöst, falls dieser nicht bereits läuft.
Bei einem Schritt 180 wird bestimmt, ob der Sechs-Sekunden-Zeitgeber abgelaufen ist. Der Zweck des Sechs-Sekunden-Zeitgebers besteht darin, den Betrieb bei einem Schritt 182 zu verzögern, bis der Motor verzögert hat und eine stabile in den Leerlauf heruntergefahrene Geschwindigkeit erreicht hat. Falls die Antwort beim Schritt 180 Nein ist, kehrt das Programm zum Schritt 152 zurück. Falls die Antwort beim Schritt 180 Ja ist, wird die Änderungsrate des MITTELWERTS beim Schritt 182 berechnet. Der Zweck dieser Berechnung besteht darin, zu bestimmen, ob eine Last auf den Motor eingewirkt hat. Wenn eine Last einwirkt, steigt der MITTELWERT der Perioden scharf an und kann als ein Hinweis des Einwirkens einer Last verwendet werden.
Es wird dann beim Schritt 184 bestimmt, ob die Änderungsrate des MITTEL- WERTS hoch ist. Falls die Antwort beim Schritt 184 Nein ist, kehrt das Programm zum Schritt 152 zurück. Falls die Antwort beim Schritt 184 Ja ist, wird die Motorgeschwindigkeit auf den hohen Wert gelegt und wird der Sechs-Sekunden-Zeitgeber bei einem Schritt 186 gelöscht. Es ist wünschenswert, daß der Motor auf eine hohe Geschwindigkeit gelegt wird, wenn Lasten auf ihn einwirken. Nach dem Schritt 186 kehrt das Programm zum Schritt 152 zurück, um auf den nächsten ins Negative gehenden Zündimpuls zu warten.
Fig. 10(c) zeigt eine Softwaremodifikation zum in Fig. 10(b) angegebenen Programm. Der Zweck dieser Modifikation besteht darin, Änderungen des HSNL-Referenzwerts zu ermöglichen, wenn der Motor aufwärmt. Wenn ein Motor aufwärmt, wird er wirksamer, und es ist deshalb wünschenswert, den Referenzwert HSNL zu ändern. Die Schritte in Fig. 10(c) ersetzen die Schritte 168 und 170 aus Fig. 10(b).
In Fig. 10(c) wird beim Schritt 168 bestimmt, ob die Motorgeschwindigkeit auf HOCH gelegt ist. Falls die Antwort beim Schritt 168 Ja ist, wird bei einem Schritt 188 bestimmt, ob der MITTELWERT kleiner als der Referenzwert HSNL ist. Falls die Antwort beim Schritt 188 Ja ist, wird der Referenzwert HSNL bei einem Schritt 190 gleich dem MITTELWERT gesetzt. Falls die Antwort beim Schritt 188 Nein ist oder falls der Schritt 190 bereits ausgeführt wurde, wird bei einem Schritt 192 bestimmt, ob der MITTELWERT minus 3% des MITTELWERTS größer ist als der Referenzwert HSNL. Der Ablauf des Programms gleicht dann dem Ablauf nach dem Schritt 170 in Fig. 10(b).
Durch Prüfen haben die Erfinder eine Verbesserung der oben beschriebenen Technik zum Messen der Motorlast entdeckt. Bei der oben beschriebenen Technik wird jeder Differenzwert verwendet, um zu bestimmen, ob eine Last auf die Vorrichtung einwirkt. Der Absolutwert der Differenzwerte wird erhalten, weil einige der Differenzwerte negativ sind. Bei der weiter unten erörterten Verbesserung werden nur die positiven Differenzwerte zum Bestimmen der Motorlast verwendet, ohne daß der Absolutwert jeglicher Differenzwerte gebildet wird.
Eine kurze Erörterung der der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Theorie wird dabei helfen zu verstehen, warum sich infolge der Verbesserung bessere Ergebnisse ergeben.
Wie oben erörtert wurde, umfaßt ein vollständiger Motortakt eines Vierzylindermotors zwei vollständige Umdrehungen der Kurbelwelle. Während einer dieser Umdrehungen, die als "Verbrennungsumdrehung" bezeichnet wird, tritt die Verbrennung im Motor tatsächlich auf. Während der anderen Umdrehung der Kurbelwelle, die als "Umdrehung ohne Verbrennung" bezeichnet wird, tritt keine Verbrennung auf. Die Dauer oder die Periode der Verbrennungsumdrehung ist stets kürzer als die Dauer oder die Periode der Umdrehung ohne Verbrennung, weil durch den Verbrennungsprozeß die Geschwindigkeit der Drehung der Kurbelwelle während der Verbrennungsumdrehung erhöht wird. Die Umdrehung ohne Verbrennung hat infolge der Wirkungen einer parasitären Last, der externen oder auf den Motor einwirkenden Last und des Mangels an vom Kolben und der Verbindungsstange eingegebener mechanischer Energie, der sich aus der Verbrennung von Kraftstoff ergibt, eine längere Periode.
Zusätzlich dazu, daß sie durch die Verbrennungsbestandteile bestimmt wird, wird die Periode der Verbrennungsumdrehung teilweise auch durch die auf den Motor einwirkende Last und die Trägheit der beweglichen Bestandteile bestimmt. Weil die Periode der Umdrehung ohne Verbrennung in erster Linie durch die Last und die trägheitsbezogenen Bestandteile der Motordynamik bestimmt ist, hängt sie direkter von der auf den Motor einwirkenden externen Last ab als die Periode der Verbrennungsumdrehung. Weil der Betrag der auf den Motor einwirkenden externen Last ansteigt, steigt auch die Lastkomponente an, was zu einer längeren Periode für die Umdrehung ohne Verbrennung führt. Daher steigt die Zeitdifferenz zwischen dem Abschluß aufeinanderfolgender Motorperioden an, wenn die von außen einwirkende Last ansteigt.
Es ist offensichtlich, daß die Periode der Umdrehung ohne Verbrennung zum Bestimmen der Zeitdifferenz zwischen aufeinanderfolgenden Perioden der Umdrehung der Kurbelwelle von der Periode der Verbrennungsumdrehung subtrahiert werden kann oder daß dazu die Periode der Verbrennungsumdrehung von der Periode der Umdrehung ohne Verbrennung subtrahiert werden kann. Bei einem dieser Sätze von Berechnungen ergibt sich ein negativer Wert, während sich beim anderen ein positiver Wert ergibt. Bei der oben in Zusammenhang mit den Fig. 10(a) bis 10(c) beschriebenen Technik wurden die negativen Vorzeichen der negativen Werte durch Erhalten des Absolutwerts von jeder der Zeitdifferenzen beseitigt. Auf diese Weise wird der Betrag von jeder der Zeitdifferenzen zum Bestimmen des Differenzwerts verwendet.
Die Erfinder haben jedoch entdeckt, daß der Betrag der positiven Zeitdifferenzen zwischen aufeinanderfolgenden Perioden eine bessere Darstellung der einwirkenden Last ergibt. Wenn der Differenzwert positiv ist, wird die kürzere aktuelle Periode der Verbrennungsumdrehung von der längeren Periode der vorhergehenden Umdrehung ohne Verbrennung subtrahiert. Diese positiven Zeitdifferenzwerte entsprechen den negativen Steigungen der in den Fig. 3, 4 und 11 dargestellten sägezahnförmigen Kurven. Diese Kurven sind Kurven der Zeit gegenüber der Geschwindigkeit oder gegenüber der Frequenz, wobei die Frequenz der Kehrwert der Periode ist. Ein positiver Wert für die Zeitdifferenz führt zu einer negativen Steigung in den Kurven der Frequenz gegenüber der Zeit bzw. der Geschwindigkeit.
Die oben beschriebene Verbesserung läßt sich besser mit Bezug auf die Fig. 11 und 12 verstehen.
In Fig. 11 sind acht Geschwindigkeitsmeßpunkte 5(0) bis S(7) in der Sägezahnkurve dargestellt. Es werden nur diejenigen Differenzen zwischen den Geschwindigkeiten aufeinanderfolgender Umdrehungen der Kurbelwelle, die zu negativen Steigungen führen, zum Bestimmen der Last verwendet. Demgemäß führt die dem Punkt S(2) entsprechende Periode minus der dem Geschwindigkeitspunkt S(1) entsprechenden Periode zu einem positiven Differenzwert. In ähnlicher Weise führt die dem Geschwindigkeitspunkt S(4) entsprechende Periode minus der dem Geschwindigkeitspunkt S(3) entsprechenden Periode zu einem positiven Differenzwert. Ebenso führt die dem Punkt S(6) entsprechende Periode minus der dem Punkt S(5) entsprechenden Periode zu einem positiven Differenzwert. Diese drei positiven Differenzwerte werden bei der verbesserten Technik zum Bestimmen der Motorlast verwendet. Die Zeitdifferenzen in Fig. 11, die bei der verbesserten Technik nicht verwendet werden, die jedoch bei der in Verbindung mit den Fig. 10(a) bis 10(c) beschriebenen Technik verwendet werden, entsprechen den Perioden von S(1) minus S(0), S(3) minus S(2), S(S) minus S(4) und der Periode S(7) minus der Periode S(6).
Fig. 12 ist eine Modifikation der in den Fig. 10(a) und 10(b) dargestellten Soffware-Flußdiagramme, die zum Implementieren der hier beschriebenen verbesserten Technik verwendet werden. Die Schritte 212 bis 220 in Fig. 12 ersetzen die Schritte 112 bis 120 in Fig. 10(a). Die Schritte 212 bis 220 in Fig. 12 ersetzen die Schritte 150 bis 158 in Fig. 10(b). Alle restlichen Schritte bleiben gleich.
Wie in Fig. 12 dargestellt ist, beginnt das Programm beim Schritt 212. Bei einem Schritt 214 wird bestimmt, ob eine Motorzündung oder eine andere Unterbrechung aufgetreten ist. Falls die Antwort beim Schritt 214 Nein ist, springt das Programm zurück, bis eine Unterbrechung auftritt. Falls die Antwort beim Schritt 214 Ja ist, wird die Zeit der Unterbrechung bei einem Schritt 216 erhalten. Weiterhin wird beim Schritt 216 die als LETZTE ZEIT gespeicherte Zeit der letzten Unterbrechung von der als DIESE ZEIT bezeichneten Zeit der gegenwärtigen Unterbrechung subtrahiert, um den Wert der Variable PERIODE zu bestimmen.
Bei einem Schritt 218 wird der als LETZTE PERIODE gespeicherte Wert von dem Wert der gegenwärtigen PERIODE subtrahiert, um den Wert der Variable NEUER WERT zu erhalten. Es sei bemerkt, daß der Absolutwert nicht beim Schritt 218 bestimmt wird, wie es beim Schritt 118 der Fall war (Fig. 10(a)).
Bei einem Schritt 219 in Fig. 12 wird bestimmt, ob der NEUE WERT größer als Null ist. Falls die Antwort beim Schritt 219 Nein ist, springt das Programm zum Anfang zurück, weil ein NEUER WERT, der negativ ist, bei der verbesserten Technik nicht verwendet wird.
Falls die Antwort beim Schritt 219 Ja ist, werden die letzten 64 NEUEN WERTE beim Schritt 220 addiert und durch 64 dividiert, um den MITTELWERT zu erhalten.
Die oben erörterte verbesserte Technik kann auch unter Verwendung analoger Schaltkreise verwirklicht werden. Die Fig. 5 bis 8 betreffen analoge Schaltkreise, die zum Verwirklichen dieser verbesserten Technik verwendet werden können.
Im in Fig. 5 dargestellten Blockdiagramm wird ein einmal je Umdrehung erzeugtes Signal bei 14 eingegeben. Das Signal wird in eine Signalautbereitungsschaltung 16 eingegeben, deren Zweck darin besteht, ein sauberes Rechteckwellensignal zu erzeugen. Das sich ergebende aufbereitete Signal wird in eine Schaltung 18 zum Teilen durch zwei eingegeben, die jedes Mal dann den Zustand wechselt, wenn sie ein aufbereitetes Signal empfängt. Der Zweck der Schaltung 18 besteht darin, ein digitales Signal zu erzeugen, dessen Impulsbreite proportional zur Länge der Umdrehung der Kurbelwelle ist.
Zwei Differenzverstärker 20 und 22 werden in Fig. 5 verwendet, um zu gewährleisten, daß nur die positiven Zeitdifferenzen zwischen aufeinanderfolgenden Umdrehungen der Kurbelwelle zum Berechnen des Differenzwerts verwendet werden. In Fig. 5 wird die Q-Ausgabe der Schaltung 18 als Signal t1 in den negativen Eingang des Differenzverstärkers 20 eingegeben. Die Q-Ausgabe der Schaltung 18 wird als Signal t2 in den positiven Eingang des Differenzverstärkers 20 eingegeben. Weiterhin wird die Q-Ausgabe der Schaltung 18 in den positiven Eingang des Verstärkers 22 eingegeben, während die Q- Ausgabe der Schaltung 18 in den negativen Eingang des Verstärkers 22 eingegeben wird. Einer der Differenzverstärker 20 oder 22 hat eine Ausgabe von Null, während der andere Differenzverstärker auf der Leitung 24 ein Ausgangsspannungssignal hat, das zur Differenz zwischen den Perioden zweier aufeinanderfolgender Umdrehungen der Kurbelwelle proportional ist. Die von Null verschiedene Ausgabe des Differenzverstärkers 20 oder 22 ist zum positiven Differenzwert zwischen den Perioden zweier aufeinanderfolgender Umdrehungen der Kurbelwelle proportional. Der Widerstand 19 und der Kondensator 21 filtern die negative Eingabe in den Verstärker 20 und die positive Eingabe in den Verstärker 22. Der Widerstand 23 und der Kondensator 25 filtern ebenso die positive Eingabe in den Verstärker 20 und die negative Eingabe in den Verstärker 22. Die Zener-Dioden 26 und 28 liefern eine ODER-Funktion, wodurch unabhängig davon, welcher Differenzverstärker einen positiven Differenzwert erzeugt, ein Ausgangsspannungssignal durch einen aus den Widerständen 30 und 32 bestehenden Spannungsteiler bereitgestellt wird.
Die in den Fig. 6(a) bis 6(e) dargestellten Zeitdiagramme betreffen die Schaltung aus Fig. 5. Fig. 6(a) zeigt die momentane Geschwindigkeit während eines vollen Motorzyklus in einem lastfreien Zustand (NL-Zustand). Wie in Fig. 6(a) dargestellt ist, ändert sich die momentane Geschwindigkeit des Motors sehr wenig, wenn keine Last auf den Motor einwirkt, was zu einem kleinen Differenzwert zwischen aufeinanderfolgenden Umdrehungsperioden der Kurbelwelle führt.
In Fig. 6(b) ist die momentane Motorgeschwindigkeit während eines vollen Motorzyklus dargestellt, wenn eine Vollast auf den Motor einwirkt. Wie in Fig. 6(b) dargestellt ist, erhöht sich die momentane Geschwindigkeit des Motors kurz nachdem der Zündimpuls während des Kompressionstakts erzeugt wurde. Die Geschwindigkeit steigt an diesem Punkt an (die erste Umdrehungsperiode der Kurbelwelle wird also kleiner), weil die Verbrennung von Kraftstoff bewirkt, daß sich der Kolben unmittelbar danach schneller hin und her bewegt. Die momentane Geschwindigkeit nimmt dann bis kurz nach dem Auftreten des nächsten Kraftstoffverbrennungsereignisses allmählich ab.
Fig. 6(c) zeigt die Ausgabe der Signalaufbereitungsschaltung 16 aus Fig. 5. Die durchgezogene Linie zeigt die Ausgabe unter lastfreien Bedingungen, während die gepunktete Linie die Ausgabe unter Vollastbedingungen zeigt. Die Zeit zwischen zwei ansteigenden Flanken zweier benachbarter Rechteckimpulse stellt eine Periode einer Umdrehung der Kurbelwelle dar.
Fig. 6(d) zeigt die Q-Ausgabe des Schaltkreises 18 zum Teilen durch zwei in Fig. 5. Wie in den Fig. 6(d) und 6(e) dargestellt ist, gleicht die Länge der t' entsprechenden ersten Periode im wesentlichen der Länge der zweiten Periode 12 (Fig. 6(e)), wenn keine Last auf den Motor einwirkt. Wenn eine Last einwirkt, wird die erste Periode (t') kleiner als die zweite Periode (t2)', so daß der Differenzwert zwischen der ersten Periode und der zweiten Periode größer ist als unter einer Vollastbedingung.
Fig. 7 ist eine Graphik der Zeit in Grad vor dem Erreichen des oberen Totpunkts (BTDC) gegenüber der Motorgeschwindigkeit in Umdrehungen je Minute bei Verwendung des in den Fig. 5 und 8 dargestellten Schaltkreises. Wie in Fig. 7 dargestellt ist, ändert sich der Zündzeitpunkt mit der Motorgeschwindigkeit und der Last.
Fig. 8 ist ein schematisches Diagramm, das dem Blockdiagramm aus Fig. 5 entspricht. In Fig. 8 durchläuft die Ein-Impuls-je-Umdrehung-Signaleingabe bei 14 einen Widerstand 34 und schaltet einen Transistor 36 durch. Durch das Durchschalten des Transistors 36 wird der Eingang am Anschlußstift 2 eines 555-Zeitgebers 38 in einen niedrigen Zustand versetzt, wodurch innerhalb des Zeitgebers ein Zeitzyklus ausgelöst wird. Wenn der Transistor 36 sperrt, wird der Anschlußstift 2 durch ein Signal von einer 12-Volt-Spannungsversorgung 40, das durch einen Widerstand 42, eine Zener-Diode 44 und einen Kondensator 45 gefiltert wird, in seinem hohen Zustand gehalten. Die Basis des Transistors 36 ist über einen Widerstand 48 an Masse gelegt.
Nach Ablauf des Zeitzyklus des 555-Zeitgebers 38 wird die Ausgabe am Anschlußstift 3 des Zeitgebers 38 in ein NAND-Gatter 50 eingegeben und durch dieses invertiert. Die Ausgabe des NAND-Gatters 50 wird in eine integrierte Schaltung 52 zum Teilen durch zwei eingegeben. Die Q-Ausgabe der Schaltung 52 wird über einen Widerstand 60 nach dem Aufbereiten eines aus einem Widerstand 56, einem Kondensator 57, einem Widerstand 58 und einem Kondensator 59 bestehenden zweistufigen RC-Filternetzwerks an den negativen Eingang eines Differenzverstärkers 54 angelegt. Die Q-Ausgabe wird auch über einen Widerstand 67 dem positiven Eingang eines Differenzverstärkers 62 zugeführt.
Die 'U-Ausgabe der Schaltung 52 wird durch ein aus einem Widerstand 64, einem Kondensator 69, einem Widerstand 66 und einem Kondensator 71 bestehendes zweistufiges RC-Filtemetzwerk gefiltert. Dieses gefilterte Signal wird dann über einen Widerstand 70 an den positiven Eingang des Differenzverstärkers 54 und über einen Widerstand 68 an den negativen Eingang des Differenzverstärkers 62 angelegt.
Der Ausgang des Differenzverstärkers 54 ist über eine Zener-Diode 74 und den aus Widerständen 76 und 79 bestehenden Spannungsteiler an den negativen Eingang eines Verstärkers 72 angeschlossen. Der Ausgang des Differenzverstärkers 62 ist auch über eine Zener-Diode 80 und den aus den Widerständen 76 und 79 bestehenden Spannungsteiler an den negativen Eingang des Verstärkers 72 angeschlossen.
Die negative Eingabe des Verstärkers 72 wird mit einem von der 12-Volt-Spannungsversorgung 40 erzeugten Referenzsignal verglichen und durch einen aus Widerständen 82 und 84 bestehenden Spannungsteiler und durch einen aus Widerständen 86 und 88 bestehenden Spannungsteiler geteilt. Die Ausgabe des Verstärkers 72 auf einer Leitung 90 ist ein Steuersignal, das zum Steuern oder Ändern eines Betriebsparameters des Motors verwendet werden kann.
Der Zweck des Zeitgebers 38 in Fig. 8 besteht darin, eine Rechteckwelleneingabe für den Rest des logischen Schaltkreises bereitzustellen. Der Zeittakt des 555-Zeitgebers sollte länger sein als jedes bei normalen Motorbetriebsgeschwindigkeiten in ihn eingegebenes analoges Spannungssignal. Der Zeittakt kann auch zum Bereitstellen einer Zeitverzögerungsfunktion verwendet werden, wenn er in Zusammenhang mit dem NAND-Gatter- Invertierer 50 verwendet wird.
Wenngleich mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, werden Fachleuten alternative Ausführungsformen einfallen, die innerhalb des vorgesehenen Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung liegen. Die Erfindung soll daher nur durch die folgenden Ansprüche beschränkt sein.

Claims

1. Vorrichtung zum Erzeugen eines Änderungssignals zum Ändern eines Betriebsparameters eines Motors, der eine drehbare Kurbelwelle beinhaltet, umfassend

eine Einrichtung (100) zum Bestimmen einer Vielzahl von Perioden, die jeweils die Periode einer entsprechenden Kurbelwellenumdrehung darstellen;

eine Einrichtung (100) zum Bestimmen einer Vielzahl von Differenzwerten, die jeweils einer Differenz zwischen zwei dieser Perioden entsprechen;

dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung weiterhin umfaßt:

eine Einrichtung (100) zum Mitteln der Vielzahl von Differenzwerten, um einen mittleren Differenzwert zu erhalten; und

eine Einrichtung (100) zum Erzeugen eines Änderungssignals zum Ändern des Motor-Betriebsparameters als einer Funktion des gemittelten Differenzwertes.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend:

eine Einrichtung zum Erzeugen eines Referenzwerts; und

eine Einrichtung zum Vergleichen des mittleren Differenzwertes mit dem Referenzwert, um zu bestimmen, ob die Änderungssignal-Erzeugungseinrichtung ein Änderungssignal erzeugen soll.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, weiterhin umfassend:

eine Einrichtung zum Ändern des Referenzwerts.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Referenzwert-Änderungseinrichtung mindestens einen Handschalter beinhaltet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Referenzwert-Änderungseinrichtung beinhaltet:

eine Einrichtung zum Speichern des Referenzwerts; und

eine Einrichtung zum Ersetzen des gespeicherten Referenzwerts durch den gemittelten Differenzwert.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Betriebsparameter die Motorgeschwindigkeit ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1,

wobei die Differenzwert-Bestimmungseinrichtung (100) eine Einrichtung zum Bestimmen, welche der Differenzwerte nicht-negativ sind, beinhaltet; und

wobei die Mittelungseinrichtung (100) eine Einrichtung zum Mitteln der nichtnegativen Differenzwerte beinhaltet, um den mittleren Differenzwert zu erhalten.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Differenzwert-Bestimmungseinrichtung einen integrierten Zeitgeberschaltkreis (104) beinhaltet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Differenzwert-Bestimmungseinrichtung (100) einen Mikroprozessor beinhaltet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Differenzwert-Bestimmungseinrichtung einen Differenzverstärker (20, 22) beinhaltet.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend:

eine Einrichtung (100) zum Bestimmen der Absolutwerte der Vielzahl von Differenzwerten; und

wobei die Mittelungseinrichtung (100) die Absolutwerte mittelt, um den mittleren Differenzwert zu erhalten.