DE1119593B - Regeleinrichtung fuer mit Fremdzuendung und Kraftstoffeinspritzung arbeitende Brennkraftmaschinen - Google Patents

Regeleinrichtung fuer mit Fremdzuendung und Kraftstoffeinspritzung arbeitende Brennkraftmaschinen

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DE1119593B
DE1119593B DEB51873A DEB0051873A DE1119593B DE 1119593 B DE1119593 B DE 1119593B DE B51873 A DEB51873 A DE B51873A DE B0051873 A DEB0051873 A DE B0051873A DE 1119593 B DE1119593 B DE 1119593B
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Germany
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transistor
internal combustion
voltage
ignition
control device
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DEB51873A
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Dr Richard Zechnall
Dr Heinrich Knapp
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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    • F02D31/001Electric control of rotation speed
    • F02D31/007Electric control of rotation speed controlling fuel supply
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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Description

  • Regeleinrichtung für mit Fremdzündung und Kraftstoffeinspritzung arbeitende Brennkraftmaschinen Die Erfindung beziehst sich auf eine Regeleinrichtung für mit Fremdzündung und Kraftstoffeinspritzung arbeitende Brennkraftmaschinen, bei der außer einer elektronischen, die zur Einspritzung gelangenden Kraftstoffmengen bestimmenden Einrichtung noch eine Zündeinrichtung und ferner ein gemeinsames Steuergerät vorgesehen ist, in dem die für die Zündzeitpunktverstellung und die Einspritzmenge maßgebenden elektrischen Steuergrößen erzeugt werden.
  • Es ist bekannt, bei Brennkraftmaschinen die Kraftstoffeinspritzmenge mit elektronisch arbeitenden Reglern in Abhängigkeit von der Drehzahl zu steuern. Es sind auch elektronisch arbeitende Regler für Zündanlagen von Brennkraftmaschinen bekannt, bei denen der Zündzeitpunkt selbsttätig in Abhängigkeit von der Drehzahl verstellt wird.
  • Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine gemeinsame, gleichzeitig zur Kraftstoffzumessung für die Einspritzanlage und zur Zündzeitpunktverstellung für die Zündanlage verwendbare Regeleinrichtung zu schaffen, die möglichst wenig der Abnutzung unterworfene Teile enthält und sich zur Einstellung des Zündzeitpunktes in bezug auf die Kurbelwelle leicht justieren läßt.
  • Diese Aufgabe ist bei einer Regeleinrichtung der eingangs erwähnten Art gelöst, bei der gemäß der Erfindung als Steuergerät ein mit der Kurbel- bzw. Nockenwelle der Brennkraftmaschine gekuppelter Wechselstromgenerator verwendet ist, der einen dauen-nagnetischen, umlaufenden Anker hat und wenigstens eine mit der Drehzahl steigende Spannung liefert.
  • In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Regeleinrichtung für Brennkraftmaschinen dargestellt: Fig. 1 zeigt die Regeleinrichtung in ihrem elektrischen Schaltschenia; Fig. 2 zeigt ein Schaubild für den Einspritzteil, Fig. 3 ein Schaubild für den Zündungsteil, Fig. 4 ein Zeigerdiagramm und Fig. 5 zwei Zündverstellkurven des Zündungsteils der Einrichtung nach Fig. 1.
  • Die Regeleinrichtung ist für einen in Fig. 1 angedeuteten vierzylindrigen Viertakt-Otto-Einspritzmotor bestimmt. Der die Kraftstoffeinspritzung beherrschende Teil der Regeleinrichung ist in Fig. 1 unterhalb der bei 20 angedeuteten Steuerwelle der Brennkraftmaschine dargestellt und die Zündvorrichtung oberhalb dieser Steuerwelle. Außerdem enthält die Xegeleinrichtung eine sowohl für die Einspritzanlage als auch für die Zündanlage gemeinsame Steuereinrichtung 70, in der Steuersignale zur Veränderung der einzuspritzenden Kraftstoffinengen und zur Änderung des jeweiligen Zündzeitpunkts in bezug auf die Stellung der Kurbelwelle erzeugt werden.
  • Im folgenden wird zunächst auf die Zündanlage, dann auf die gemeinsame Steuereinrichtung und anschließend daran auf die Einspritzanlage eingegangen.
  • Mit der Nockenwelle 20 der Brennkraftmaschine 10 ist die umlaufende Elektrode 21 eines Zündverteilers 19 gekuppelt, dessen feststehende Elektroden 22 mit je einer der Zündkerzen 23 der Brennkraftmaschine über je ein Zündkabel 24 verbunden sind. In der Zeichnung ist der besseren übersichtlichkeit halber nur das von einer der feststehenden Elektroden zur Zündkerze des zweiten Zylinders führende Zündkabel dargestellt.
  • An die umlaufende Verteilerelektrode 21 ist ein Wicklungsende der zusammen mit einer Primärwicklung 25 auf einen gemeinsamen Eisenkem 26 aufgebrachten Sekundärwicklung 27 einer Hochspannungszündspule angeschlossen. Die Primärwicklung 25 liegt mit ihrem einen Ende an einer Masseleitung 29, die zur Minusklemme einer nicht dargestellten 12-Volt-Batterie führt, während ihr anderes Ende mit dem Kollektor eines Transistors 30 verbunden ist, dessen Emitter an der mit der Plusklemme der Batterie verbundenen Sammelleitung 32 liegt. Der Transistor 30 wird durch rechteckförmige, Impulse gesteuert, die bei 33 angedeutet sind und von einer im folgenden näher beschriebenen elektronischen Kippeinrichtung geliefert werden.
  • Diese ist in Fig. 1 mit unterbrochenen Linien 35 umrahmt und enthält einen Eingangstransistor 40 und einen Ausgangstransistor 50 sowie ein zwischen diesen beiden Transistoren angeordnetes Zeitglied, das aus zwei in Reihe geschalteten Widerständen 41 und 42 sowie einem diesen parallel geschalteten Kondensator 43 besteht. Der Emitter E des Eingangstransistors 40 liegt an einem Spannungsteiler, der aus zwei Widerständen 45 und 46 gebildet ist. Vom Kollektor K des Transistors 40 führt ein Widerstand 48 zu einem Verbindungspunkt P, an den das zur Basis B des Ausgangstransistors 50 führende Zeitglied 41, 42, 43 angeschlossen ist. Vom Verbindungspunkt P zweigt außerdem ein zur Nlinusleitung 29 führender Widerstand 49 ab. Am Emitter des Ausgangstransistors 50, der über einen Widerstand 51 mit der Plusleitung 32 verbunden ist, liegt die Basis des Transistors 30. Der Kollektor des Ausgangstransistors 50 erhält seine Betriebsspannung über den an die Minusleitung'229 angeschlossenen Arbeitswiderstand53 und ist über einen Widerstand52 mit der Basis des Eingangstransistors40 derart verbunden, daß dieser Transistor gesperrt wird, solange der Transistor50 stromleitend ist, während umgekehrt der Eingangstransistor 40 in stromleitendem Zustand gehalten wird, solange der Ausgangstransistor 50 stromlos ist und dabei auch den im Primärstromkreis der Zündspule liegenden Transistor 30 gesperrt hält. Die Basis des Eingangstransistors 40 liegt über einen Widerstand 54 an der Plusleitung 32 und ist über einen Trockengleichrichter 60 an ein Phasendrehglied angeschlossen, das in Fig. 1 mit unterbrochenen Linien 61 umrahmt ist.
  • Das Phasendrehglied 61 ist dazu bestimmt, eine mit wachsender Drehzahl stärker voreilende Steuerspannung für den Eingangstransistor 40 zu liefern. Es enthält einen Kondensator 62 und einen zu diesem parallel geschalteten, veränderbaren Widerstand 63 sowie einen mit diesen beiden Schaltelementen in Reihe liegenden Festwiderstand 64.
  • Das Phasendrehglied ist über Leitungen 71, 72 an das Steuergerät 70 angeschlossen. Dieses hat einen mit acht Dauermagnetstäben 68 besetzten Anker, der mit der Nockenwelle 20 und der Antriebswelle 18 des Zündverteilers 19 mechanisch gekuppelt ist. Außerdem enthält das Steuergerät drei hufeisenförmige Eisenkerne 66, 69 und 73, von denen jeder eine aufgewickelte Induktionsspule trägt. Die auf den beiden Eisenkernen 66 und 69 sitzenden Induktionsspulen 65 bzw. 71 arbeiten mit der Zündeinrichtung zusammen, während die auf dem Eisenkern 73 angeordnete Induktionsspule 74 mit der noch zu beschreibenden Einspritzanlage zusammenwirkt.
  • Die Einspritzanlage enthält als wesentliche Bestandteile ein elektromagnetisch betätigtes Einspritzventil 100, einen mit dessen Magnetisierungsspule 101 in Reihe geschalteten Leistungstransistor 110 sowie ein zur Steuerung des Leistungstransistors dienendes Kippgerät, das einen Eingangstransistor 120 und einen Ausgangstransistor 130 enthält und in der Zeichnung mit unterbrochenen Linien 135 umrahmt ist. Von den beiden Transistoren ist der Eingangstransistor 120 derart geschaltet, daß er gesperrt ist, solange ihm über den Gleichrichter 108 keine Steuersignale zugeführt werden. Er wird jedoch von dem Ausgangstransistor 130 selbsttätig in stromleitendem Zustand gehalten, solange der Ausgangstransistor ge-' sperrt ist und gleichzeitig den Leistungstransistor 110 in stromleitendem Zustand hält. Dieser vermag dann über die Wicklung 101 des Einspritzventils einen zum öffnen der Ventilnadel 102 ausreichenden Strom zu führen.
  • Das Magnetventil sitzt mit seinem Ventilgehäuse auf dem bei 103 angedeuteten Ansaugtrichter der Brennkraftmaschine 10 und hat eine durch die Ventilnadel 102 verschließbare, in der Zeichnung im Durchmesser stark vergrößert dargestellte Düse 104. über eine in das Gehäuse des Magnetventils einmündende Rohrleitung 105 wird dem Magnetventil der einzuspritzende Kraftstoff durch eine nicht dargestellte Pumpe zugeführt und im Inneren des Ventilgehäuses unter praktisch gleichbleibendem Druck gehalten. Die zur Einspritzung gelangenden Kraftstoffmengen sind daher praktisch proportional der Öffnungsdauer des Einspritzventils.
  • Die zum öffnen des Ventils erforderlichen Stromimpulse werden jedesmal dann ausgelöst, wenn der mit der Nockenwelle der Brennkraftmaschine gekuppelte vierhöckerige Nocken 111 seinen zugeordneten Schaltarm 113 gegen den feststehenden Kontakt 112 drückt. Der Schaltarm ist über einen 10-kOhm-Widerstand 114 an die Plusleitung 115 angeschlossen und steht außerdem mit einer der beiden Belegungen eines 100-pF-Kondensators 116 in Verbindung. An die andere Belegung des Kondensators ist ein zur Plusleitung führender Entladewiderstand 117 und der mit der Basis des Eingangstransistors 120 verbundene Gleichrichter 108 angeschlossen. Von der Basis dieses Transistors zweigt außerdem ein Widerstand 109 zur Plusleitung 115 sowie ein Widerstand 118 ab, der über die Leitung 121 sowohl mit dem Kollektor des Ausgangstransistors 130 und der an diesen angeschlossenen Basis des Leistungstransistors 110 als auch mit einem Widerstand 122 verbunden ist. Dieser liegt in der Verbindungsleitung vom Kollektor des Transistors 130 zu der für das Kippgerät 135 gemeinsamen Minusleitung 123. Das Kippgerät 135 ist im übrigen ähnlich aufgebaut wie das zur Zündeinrichtung gehörende Kippgerät 35. Es enthält ebenfalls ein aus einem Kondensator 143 und zwei Widerständen, nämlich einem Festwiderstand 141 und einem NTC-Widerstand 142 gebildetes Zeitglied. Dieses ist einerseits an die Basis des Ausgangstranssitors 130, andererseits an einen Verbindungspunkt S angeschlossen, von dem aus ein Widerstand 125 von etwa 5 kOhm zur Minusleitung 123 führt, während zwei in Reihe geschaltete- Widerstände 126 und 127 zum Kollektor des Transistors 120 führen. Am Widerstand 127, der etwa 400 Ohm hat, ist die vom Steuergerät 70 gelieferte und durch Gleichrichtung in vier Gleichrichtern 128 gewonnene Steuerspannung Ul eingekoppelt, mit deren Hilfe eine drehzahlabhängige Regelung der zur Einspritzung gelangenden Kraftstoffmengen erzielt wird.
  • Die Regelung der Einspritzmenge in Abhängigkeit vom jeweiligen Öffnungswinkel der bei 90 angedeuteten Drosselklappe der Brennkraftmaschine erfolgt über ein Gestänge 91, 92, mit dem ein entgegen der Federkraft in der angedeuteten Pfeilrichtung bewegbarer Fußhebel 93 und der verstellbare Abgriff 129 eines Potentiometers 131 gekuppelt ist. Damit der Eingangstransistor 120 in seinem Sperrzustand gehalten wird, solange der Schaltann 113 sich in der dargestellten Offenstellung befindet und selbsttätig wieder in seinen stromleitenden Zustand zurückkehrt, sobald der Ausgangstransistor 130 gesperrt wird und dabei das Einspritzventil 100 schließt, ist der Emitter des Eingangstransistors 120 an einen Spannungsteiler gelegt, der von den Widerständen 132 und 133 gebildet wird. Da der zwischen der Minusleitung 123 und dem Emitter liegende Widerstand 132 einen Wert von 11 kOhm hat, während der zwischen dem Emitter des Transistors 120 und der Plusleitung 115 liegende Widerstand 133 einen Wert von 1 kOhm hat, ergibt sich bei einer zwischen der Minusleitung 123 und der Plusleitung 115 wirksamen Betriebsspannung von 12 Volt ein Emitterpotential von 11 Volt. Dadurch wird der Transistor 120 stark positiv vorgespannt, so daß er erst dann Strom zu führen vermag, wenn das Potential seiner Basis niedriger als 1.1 Volt wird. Dieser Zustand tritt dann ein, wenn der Schaltann 113 durch den Nocken 111 gegen seinen Festkontakt 112 gelegt wird. In diesem Fall wirkt der ungeladene Kondensator 116 wie ein Kurzschluß, so daß die Basis des Transistors 120 praktisch das volle negative Potential der Minusleitung 123 bekommt und der vom Emitter zur Basis und von dort über den Gleichrichter 108 zum Kondensator 116 fließende Ladestromstoß den Transistor 120 stromleitend macht. Der in diesem Augenblick einsetzende Kollektorstrom des Transistors 120 bewirkt am Widerstand 125 einen Spannungsabfall von etwa 8,5 Volt. Da bei gesperrtem Eingangstransistor über den Widerstand 125, den NTC-Widerstand 142 und den Festwiderstand 141 der Basisstorm des dann stromleitenden Ausgangstransistors 130 fließt, stellt sich am Kondensator 143 eine Ladespannung ein, die etwa 9 Volt beträgt. Um den Betrag dieser Ladespannung wird das Basispotential des Transistors 130 über das Potential des Verbindungspunktes S hinaus angehoben, sobald der Eingangstransistor durch den Schaltarm 113 den vorher beschriebenen Öffnungsimpuls bekommt. Das hierbei entstehende Potential von 8 + 9 =- 17 Volt der Basis des Transistors 130 liegt dann wesentlich höher als das Potential des an 12 Volt liegenden Emitters, so daß der Ausgangstransistor 130 sofort gesperrt wird und dabei den vorher gesperrten Leistungstransistor110 stromleitend macht. Der gleichzeitig einsetzende, über die Magnetwicklung 101 gehende Kollektorstrom erzeugt ein Magnetfeld, durch das die Ventilnadel 102 von ihrem Sitz abgehoben wird und dem einzuspritzenden Kraftstoff den Weg durch die Düse 104 freigibt. Diese Stromimpulse halten so lange an, bis der zum Zeitglied gehörende Kondensator 143 sich von seiner anfänglichen Ladespannung von 9 Volt so weit auf eine Restspannung von etwa 3,5 Volt entladen hat, daß dann das Basispotential auf 11,5 Volt absinkt und damit den Wert des Emitterpotentials unterschreitet. Sobald dies eintritt, wird der seither vom stromleitenden Eingangstransistor 120 gesperrt gehaltene Ausgangstransistor 130 wieder stronfleitend. Sein einsetzender, über den Widerstand 122 gehender Kollektorstrom erzeugt an diesem Widerstand einen so hohen Spannungsabfall, daß der Leistungstransistor 110 nur noch einen sehr geringen, zum Offenhalten des Ventils 100 nicht mehr ausreichenden Strom zu führen vermag, während gleichzeitig auch die Basis des Eingangstransistors über den Widerstand 118 so stark positiv gemacht wird, daß der Eingangstransistor 120 stromlos wird. Sobald sich der nächste Höcker des mit Kurbelwellendrehzahl umlaufenden Nockens 111 wieder in Schließstellung befindet, wiederholt sich der beschriebene Einspritzvorgang.
  • Die Änderung der Einspritzdauer und der zur Einspritzung gelangenden Kraftstoffmengen erfolgt in Abhängigkeit von der Drehzahl und der Drosselklappenstellung der Brennkraftmaschine folgendermaßen: Wenn bei einer Drehzahl von beispielsweise 2000 U/min an den Gleichrichtern 128 eine Gleichspannung U von 4 Volt entsteht, so wird an dem Potentiometer eine Steuerspannung U 1 von 2 Volt abgegriffen, wenn die Drosselklappe 90 bei dieser Drehzahl etwa halb geöffnet ist (a = 45'). Diese Steuerspannung verringert das Potential des Verbindungspunktes S im Verhältnis der Widerstände 125 und 126, solange der Eingangstransistor 120 gesperrt ist. Um den gleichen Betrag, um den sich das Potential des Verbindungspunktes S erniedrigt, wird auch der Wert der Ladespannung des Kondensators 143 kleiner. Dies bedeutet, daß der Kondensator 143 sich in kürzerer Zeit auf eine Restspannung entladen kann, bei der der Ausgangstransistor 130 wieder stromleitend wird und das Schließen des Magnetventils 100 um so früher bewirkt, je höher die Spannung Ul ansteigt. Deshalb werden die Spritzzeiten des Ventils 100 um so kürzer, je rascher die Brennkraftmaschine läuft und dabei in der Wicklung 74 des Steuergerätes 70 eine mit der Drehzahl anwachsende Spannung erzeugt.
  • Die Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung wird dadurch erzielt, daß der Abgriff 129 am Potentiometer in der Nähe des Potentiometeranfangs gehalten wird und dabei eine Spannung Ul abgreift, die praktisch gleich groß ist wie die Spannung U an den Gleichrichtern 128, wenn sich die Drosselklappe 90 und der Fußhebel 93 in ihrer Leerlaufstellung befinden. Je weiter jedoch der Fußhebel niedergetreten und die Drosselklappe geöffnet wird, um so kleiner ist die am Potentiometer abgegriffene Teilspannung Ul.
  • Es ergibt sich daher für verschiedene Drosselklappenstellungen a zwischen. a = 2,51 und a = 80' und verschiedene Drehzahlen das in Fig. 2 dargestellte Schaubild, in dem als Ordinaten diejenigen Einspritzmengen M in nuns und die zugehörige Ventilöffnun-Sdauer V in Millisekunden (msee) auf,-tragen sind, die bei den angegebenen Parametern für die einzelnen Drehzahlen n erforderlich sind.
  • Aus dem Schaubild, das für einen 3-1-Motor gilt, ersieht man, daß die zur Einspritzung gelangende, je Arbeitshub des Motors erforderliche Kraftstoffmenge M etwa 28 mm3 bei einer Leerlaufdrehzahl von 250 U/min und einem Drosselklappenöffnungswinkel a = 2,50 beträgt und auf etwa 7 MM3 verringert werden kann, wenn die Brennkraftmaschine mit einer Drehzahl von 750 Ulmin läuft. Diese Kraftstoffmengen ergeben bei den angegebenen Drehzahlen eine ideale Verbrennung, weil dann ein Kraftstoff-Luft-Gemisch entsteht, bei dem weder Kraftstoff noch Luft im überschuß vorhanden ist. Bei einem Öffnungswinkel von a = 201 der Drosselklappe fällt die zur Bildung eines solchen Gemisches erforderliche Kraftstoffmenge ungefähr gleichmäßig über den ganzen Drehzahlbereich von etwa 44 nun3 bei 250 U/min auf 15 mm.3 bei 3000 U/min ab. Diese Verringerung der bei niedrigen Drehzahlen hohen Kraftstoffmengen kommt dadurch zustande, daß bei unveränderterDrosselklappenstellung mit zunehmender Drehzahl die vom Steuergerät erzeugte Steuerspannung Ul linear wächst und wie vorher beschrieben eine gleichmäßige Verkürzung der öffnungsdauer des Einspritzventils bewirkt. Der Einfluß der jeweiligen Drosselklappenstellung auf den Regelvorgang wird durch einen Vergleich der obenerwähnten Kurven für a = 2,5-' und a = 20' deutlich. Bei a = 20' wird nur ein Teil der vom Steuergerät 70 gelieferten Spannung U abgegriffen und als Regelspannung U 1 in das Kippgerät 135 gegeben. Die im Schaubild für a = 800 eingezeichnete oberste Kraftstoffkurve verläuft über den gesamten Drehzahlbereich annähernd linear bei 53 bis 54 mm3, weil in diesem Fall am Potentiometer 131 von dem am Potentiometerende stehenden Schleifer 129 praktisch keine Spannung abgegriffen wird.
  • Die oberhalb der bei 20 angedeuteten Nockenwelle dargestelltz Steuereinrichtung zur Erzielung der Zündfunken für die Brennkraftmaschine arbeitet folgendermaßen: Bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine erzeugen die Stabmagnete 68 des mit halber Kurbelwellendrehzahl umlaufenden Ankers in der Induktionsspule 65 vier Halbwellen der Wechselspannung U2, und zwar zwei positive und zwei negative Halbwellen (s. Fig. 3). Die Wechselspannung U 2 hat in dem veränderbaren Widerstand 63, dessen Größe in Fig. 4 mit R 1 bezeichnet ist, einen TellstromJ1 zur Folge, der sich mit dem durch den Kondensator62 fließenden kapazitiven Teilstromfc zu einem Gesamtstromf2 zusammensetzL DerGesamtstrom erzeugt an demWiderstand64,der den Wert R2 hat, einen Spannungsabfall U3 = J 2 - R 2, der in seiner Phase gegenüber der Generatorspannung Ul um den Phasenwinkel ö vorauseilt, und zwar um so mehr, je schneller die Brennkraftmaschine läuft und je höher demzufolge die Frequenz des Wechselstromgenerators 70 ist. Die Phasenlage der einzelnen Ströme und Spannungen des Phasendrehgliedes ist in Fig. 4 dargestellt. Bei dieser Darstellung ist davon ausgegangen, daß die Brennkraftmaschine mit Leerlaufdrehzahl von ungefähr 250 U/min läuft. Im Zeitschaubild nach Fig. 3 sind die vom Generator 70 erzeugten Spannungshalbwellen mit UZ bezeichnet. Die erste Halbwelle beginnt im Zeitpunktt=0. Die letzte der während einer Kurbelwellenumdrehung erzeugten Halbwellen schneidet die Zeitachse t bei 7201. In diesem Zeitpunkt soll die Kurbelwelle eine im Zeitpunktt=0 beginnende volle Kurbelwellenumdrehung beendet haben. Jede der positiven Halbwellen U2 hat einen über den Gleichrichter60 gehenden SteuerstroraJ3 zur Folge, durch den die Kippeinrichtung35 in der nachstehend beschriebenen Weise aus ihrer im Ruhezustand stabilen Lage in ihre unstabile Kipplage gebracht wird.
  • Solange an dem Eingangstransistor40 des Kippgeräts35 keineSteuerspannungwirksam ist, befindet sich der der Primärwicklung25 der Zündspule vorgeschaltete Transistor30 und der gleichphasig mit ihm arbeitende Ausgangstransistor50 in stromleitendem Zustand, während der Transistor40 gesperrt ist. In diesem Fall erzeugt der über die Reihenschaltung der Widerstände 53, 52, 54 fließende Teilstrom nur einen kleinen Spannungsabfall am Widerstand 54. Demgegenüber wird der Emitter E des Transistors 40 durch den aus den Widerständen 45, 46 gebildeten Spannungsteiler auf einem Potential gehalten, das höher oder mindestens gleich groß ist wie das durch den Spannungabfalt am Widerstand 54 bestimmte Potential der Basis des Transistors 40. Sobald der über den Gleichrichter 60 während der positiven Halbwellen der Spannung U2 fließende Strom J 3 (s. Fig. 3) einen sehr niedrigen NEndestwert JB überschreitet, wird der Transistor 40 stromleitend. Dadurch wird das Potential p des Verbindungspunktes P stark angehoben. Das Potential b der Basis B des Transistors 50 verschiebt sich dadurch ebenfalls nach positiven Werten, weil sich zum Potential des Verbindungspunktes P noch diejenige Spannung Uc addiert, auf die sich der Kondensator 43 während des Sperrzustandes des Transistors 40 aufgeladen hat.
  • Dieser Vorgang ist im Schaubild nach Fig. 3 über einer zweiten Zeithnie t dargestellt. Dabei ist angenommen, daß die Spannung zwischen der Plusleitung 32 undderMinusleitung unverändert 12Voltbeträgt. Bis zum Zeitpunkt t = 0 wird das Potential p des Punktes P durch den über die Widerstände 51, 42, 41 und 49 fließenden, in der Zeichnung nicht näher angegebenen Strom bestimmt, der am Widerstand 49 einen Spannungsabfall von etwa 1 Volt und an den Widerständen 41 und 42 einen Spannungsabfall von 10 Volt erzeugt. Da diese Spannung auch am Kondensator 43 liegt, erreicht dessen Ladespannung Uc den gleichen Wert Uc = 10 Volt. Sobald der Steuerstrom J 3 im Zeitpunkt t = 0 den Transistor 40 stromleitend macht, springt das Potential p des Punktes P von seinem seitherigen Wert von 1 Volt auf einen neuen Wert p = 6 Volt hoch. Zu diesem Wert addiert sich die Ladespannung Uc des Kondensators 43, so daß sich das Potential b der Basis B des Transistors 50 auf b = 16 Volt erhöht, während das Emitterpotential des Transistors 50 bei etwa 11,5 Volt liegt. Im gleichen Augenblick wird daher der Transistor 50 gesperrt und mit ihm der Transistor 30. Der Transistor 50 bleibt dann zusammen mit dem Transistor 30 so lange praktisch stromlos, bis das Basispotential b infolge der Entladung des Kondensators 43 im, Zeitpunkt T 1 unter den Wert des Emitterpotentials des Transistors 50 von etwa 11,5 Volt abgesunken ist. In diesem Zeitpunkt kehrt das Kippgerät 35 in seinen stabilen Betriebszustand zurück, bei dem der Eingangstransistor 40 wieder gesperrt ist. Gleichzeitig wird der Transistor 50 und Im mit ihm der Transistor 30 wieder stromleitend, so daß durch die Primärspule 25 erneut wieder ein Stromimpuls 14 fließen kann, der so lange anhält und dabei den Eisenkern der Zündspule magnetisiert, bis im Zeitpunkt T 2 der nächste Steuerstromstoß nach einem Kurbelwellendrehwinkel von 180' den Eingangstransistor 40 des Kippgeräts wieder stromleitend macht, so daß das beschriebene Spiel von neuem beginnen kann.
  • Da die Zeitabschnitte zwischen den aufeinanderfolgenden, jeweils am Ende der Stromimpulse J4 entstehenden Zündfunken mit steigender Drehzahl der Brennkraftmaschine und daher mit zunehmender Frequenz der Steuerspannung U2 immer kürzer werden, während das Zeitglied, bestehend aus dem Kondensator 43 und den ihm parallel geschalteten Widerständen 41 und 42, eine von der Drehzahl der Brennkraftmaschine unabhängige Kippzeit ergibt, die am Ende der Stromirnpulse, J 4 beginnt und erst nach ihrem Ablauf ein erneutes Einsetzen der Stromimpulsef4 erlaubt, muß Vorsorge dafür getroffen werden, daß auch bei hohen Drehzahlen zum Aufbau des Magnetfeldes der Zündspule eine ausreichend lange Zeit zur Verfügung steht.
  • Durch die in Fig. 1 mit U5 bezeichnete zusätzliche, ebenfalls vom Generator70 gelieferte Spannung wird erreicht, daß die Stromimpulsef4 bei allen Drehzahlen eine praktisch gleichbleibende Länge haben und die zwischen den Stromimpulsen liegenden Pausen mit zunehmender Drehzahl verkürzt werden.
  • Wenn die Spannung U 5 die in Fig. 1 angedeutete Richtung hat, wirkt sie der an die Plusleitung 32 und die Minusleitung 29 angeschlossenen Betriebsspannung des Kippgeräts entgegen. Die Folge davon ist, daß am Widerstand 49 eine wesentlich kleinere Spannung entsteht, wenn der Transistor 40 durch einen der Steuerstromstöße J3 stromleitend gemacht wird. In diesem Falle wird mit zunehmender Höhe der Spannung U5 das Basispotential b des Transistors 50 immer weniger stark angehoben, so daß die Transistoren 50 und 30 zu einem früheren Zeitpunkt wieder stromleitend werden und die Magnetisierungsströme J4 trotz steigender Drehzahl der Brennkraftmaschine praktisch gleichbleiben. Der besondere Vorteil einer solchen Art der Steuerung besteht darin, daß der Eisenkern 26 der Zündspule auch bei den höchsten Drehzahlen der Brennkraftmaschine den Sättigungswert erreicht. Bei dieser Anordnung bewirkt der Gleichrichter 60, daß der Eingangstransistor 40 des Kippgeräts 35 mit Sicherheit in seinen Sperrzustand zurückkehrt.
  • Während im Leerlauf der Zündzeitpunkt etwa mit dem zugehörigen oberen Totpunkt der Kurbelwelle zusammenfallen soll (Spätzündung), muß er bei hoher Drehzahl um einen bestimmten, im folgenden mit y bezeichneten Drehwinkel vor dem zugehörigen oberen Totpunkt liegen (Frühzündung). Dies wird durch Phasenverschiebung der Steuerstromstöße J 3 mit Hilfe des Phasendrehgliedes 61 erreicht. Mit steigender Frequenz der vom Generator 70 erzeugten Wechselspannung U2 wird nämlich der Durchlaßwiderstand des Kondensators 62 immer kleiner. Dies hat zur Folge, daß im Vektordiagramm nach Fig. 4 der mit Jc bezeichnete kapazitive Stromanteil zunimmt, während der nahezu in Phase mit der Generatorspannung U 2 liegende Stromanteil J 1 abnimmt. Die Kapazität des Kondensators 62. und der Wert Rl des veränderbaren Widerstandes 63 können daher in Verbindung mit der Größe R 2 des Widerstandes 64 so gewählt werden, daß dann die Steuerspannung U3 bzw. die Steuerstromstöße f 3 bei einer Drehzahlerhöhung auf 1000 U/min um einen elektrischen Winkel von ö2 gegenüber der Generatorspannung U2 vorauseilen. Dieser Winkel ist in Fig. 3 und 4 mit 601 angenommen. Die zugehörigen Werte des kapazitiven Teilstroms Jc, der durch den Kondensator 62 des Phasendrehgliedes 61 fließt, und des den veränderbaren Widerstand 63 durchfließenden Stromes Jl sind in Fig. 4 ebenfalls mit unterbrochenen Linien, jedoch weder maßstabsnoch winkelgetreu angedeutet. Die Phasenverschiebung ö von 601 ergibt im gezeichneten Beispiel nach Fig. 3 bereits im Zeitpunkt T3 die gewünschte, um einen elektrischen Winkel von 501 vor dem oberen Totpunkt liegende Zündung, da bereits 50' vor dem t = 0-Zeitpunkt der Steuerstrom f3' den Wert JB überschreitet. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht jedoch der zu vier Wechselspannungshalbwellen U2 gehörende elektrische Winkel von 720' einer vollen Kurbelumdrehung. Der elektrische Voreilungswinkel von 500 ergibt daher - in Drehwinkelgeraden der Kurbelwelle gemessen - einen Voreilungswinkel y von 25 1, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine von 250 U/min auf 1000 U/min ansteigt. Dieser Fall ist in Fig. 5 mit der Linie 80 angedeutet, die dann gilt, wenn der in Fig. 1 mit 93 bezeichnete Fußhebel nur ganz wenig niedergedrückt wird und der Brennkraftmaschine nur wenig Leistung entnommen wird.
  • Im Gegensatz zu diesem Teillastbetrieb, bei dem die maximale Zündverstellung, wie mit der Kurve 80 angedeutet, von etwa 1000 U/Nfin ab unverändert bleibt, ist für den Betrieb bei voller Last der Brennkraftmaschine eine andere Verstellkurve erwünscht, die in Fig. 5 mit 81 angedeutet ist. Diese Verstellkurve wird dadurch erreicht, daß der nicht näher bezeichnete Schleifer des verstellbaren Widerstandes 63 mit dem zur öffnung der Drosselklappe 90 bestimmten Fußhebel 93 gekuppelt ist. Wenn zum Betrieb der Brennkraftmaschine unter höherer Last der Fußhebel 93 niedergetreten wird, nimmt er zugleich mit der Drosselklappe 90 den Schleifer mit und verstellt ihn gegen den Anfang des Widerstandes 63 hin. Diese Verkleinerung des verstellbaren Widerstandes 63 bewirkt, daß bei praktisch gleichbleibendem kapazitivern Teilstrom Ic der durch den verstellbaren Widerstand fließende Strom fl stark erhöht wird und daher gegenüber diesem überwiegt. Der sich dann ergebende Gesamtstrom J2 hat demzufolge einen wesentlich kleineren Voreilungswinkel ö als im vorher beschriebenen Teillastfall. Dies bedeutet, daß die in Fig. 3 mit f3' bezeichneten Steuerimpulse bei voller Last erst dann elektrisch um etwa 6011 der Generatorspannung U2 vorauseilen, wenn die Brennkraftmaschine eine Drehzahl von etwa 3000 U/min erreicht hat.
  • Der besondere Vorteil der beschriebenen Anlage besteht außer dem gemeinsamen Steuergenerator 70 darin, daß sowohl für den Regelungsteil als auch für den Zündungsteil zwei Kippgeräte annähernd gleichen Aufbaues verwendet werden können. Wenn man in Abänderung der dargestellten verschiedenartigen Einkoppelung für die Spannungen Ul beim Regelteil bzw. U5 beim Zündungsteil die gleiche Einkoppelungsart wählt, wozu sich beide Arten ungefähr gleich gut eignen, kann man die beiden Kippgeräte 35 bzw. 135 gegeneinander austauschbar machen.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Regeleinrichtung für mit Fremdzündung und Kraftstoffeinspritzung arbeitende Brennkraftmaschinen, bei der außer einer elektronischen, die zur Einspritzung gelangenden Kraftstoffmengen bestimmenden Einrichtung noch eine Zündeinrichtung und ferner ein gemeinsames Steuergerät vorgesehen ist, in dem die für die Zündzeitpunktverstellung und die Einspritzmenge maßgebenden elektrischen Steuergrößen erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuergerät ein mit der Kurbel- bzw. Nockenwelle der Brennkraftmaschine gekuppelter Wechselstromgenerator verwendet ist, der einen dauermagnetischen, umlaufenden Anker hat und wenigstens eine mit der Drehzahl steigende Spannung liefert.
  2. 2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein mechanisch mit der Drosselklappe der Brennkraftmaschine gekuppelter, verstellbarer Widerstand vorgesehen ist, der in einem vom Wechselstromgenerator gespeisten Steuerkreis liegt. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1155 541; Zeitschrift »Elektronik«, 1958, Nr. 6, S. 196, 197.
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