DE1476322A1

DE1476322A1 - Einrichtung zur automatischen Regelung des Zuendzeitpunktes fuer Otto-Motoren

Info

Publication number: DE1476322A1
Application number: DE19641476322
Authority: DE
Inventors: Siegfried Schwarz
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1964-06-04
Filing date: 1964-06-04
Publication date: 1969-02-13

Description

Telefunken Patentverwertungsgesellschaft

m.b.H.
Ulm (Donau), Elisabethenstraße 3

Aktz.: P ik 76 322.5 Ulm (Donau), den" 2. Juni 1964

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"Einrichtung zur automatischen Regelung des Zündi£2M"

Zur selbsttätigen Einstellung des Zündzeitpunktes von Otto-Motoren, die vor allem als Fahrzeug-Antriebsmotoren unter sehr wechselnden Betriebsbedingungen arbeiten müssen, werden heute im allgemeinen mechanische Zentrifugalregler verwendet. Dazu kommen oft noch pneumatische Regler, die unter der Einwirkung des in der Luft-Jnsaugleitung herrschenden Unterdruckes eine weitere Beeinflussung des Zündzeitpunktes bewirken. Im Zusammenhang mit elektronischen Zündschaltungen, welche an Stelle eines Unterbrechers mit mechanischem Schaltkontakt ein elektronisch gesteuertes Bauelement als Schalter aufweisen, sind neuerdings auch elektronische Schaltungen zur selbsttätigen Einstellung des Zündzeitpunktes bekannt geworden, welche z. B. wie der erwähnte mechanische Zentrifugalregler eine Verstellung entsprechend der Motordrehzahl bewirken. Ferner sind Schaltun-

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gen bekannt, bei denen der Zeitpunkt eines die Zündung bewirkenden Kippvorganges durch eine Vorspannung bestimmt wird, auf deren Bildung eine 'ganze Reihe von Betriebsgrößen des Motors einwirken«. Diese bringen in geeigneten Meßfühlern elektrische Spannungen hervor, welche in einer Art elektronischer Rechenschaltung die genannte Vorspannung so bilden, daß der Zündzeitpunkt in geeigneter Weise von diesen Größen abhängt. Eine solche Einrichtung ist jedoch kompliziert und teuer; außerdem kann beim Wechsel des Kraftstoffes eine Heu-Einstellung erforderlich werden. Weiterhin fiurde bereits vorgeschlagen, den Zündzeitpunkt mit geeigneten Mitteln automatisch so einzustellen, daß der Zeitpunfct des größten Druckanstiegs bei der Verbrennung im Zylinder mit dem Totpunkt zusammenfällt, oder diesen etwas überschreitet.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine automatische Regelung des Zündzeitpunktes unter Verwendung eines den Zündzeitpunkt bestimmenden Phaeenstellgliedes. Sie ermöglicht bei mäßigem Aufwand ein Herbeiführen des richtigen Zündzeit— punktes unter sämtlichen speziellen Arbeitsbedingungen des Motors, me Trehzahlen, Lastverhältnissen, Temperaturen usw._s einschließlich einer Berücksichtigung dem Kraftstoffeigenschaften. Die Erfindung besteht darin, daß Mittel vorgesehen sind, die die Leistung des Motors ermitteln, und daß weitere Mittel vorgesehen sind, die eine Variation des Zündzeitpunktes mittels

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des Phasenstellgliedes derart vornehmen, daß die gemessene Leistung im Mittel einen Maximalwert erreicht.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß eine Einrichtung zur automatischen Regelung des Zündzeitpunktes nur dann sinnvoll unter "beliebigen Betriebsverhältnissen arbeitet, wenn der günstigste Zündzeitpunkt aus der maximalen Leistung abgeleitet · wird. Die erfindungsgemäße Einrichung nimmt also einen Optimierungsprozeß vor, bei welchem der Zündzeitpunkt so lange variiert wird, bis sich die maximale Leitung ergibt«

Für die praktische Ausführung einer Einrichtung gemäß dem geschilderten Grundgedanken können mechanische, elektrische, hydraulische, pneumatische und optische Mittel in beliebigen geeigneten Kombinationen verwendet werden.

In günstiger Weise kann dabei die Leistungsmessung durch Mittel vorgenommen werden, die awei Hilfsgrößen in Abhängigkeit vom Zylinderdruckverlauf bo bilden, daß die eine während des größten la Zylinder auftretenden Druckes einen Impulsscheitel durchläuftj während die andere ia Zeitpunkt der größten Druckänderung einen Impulsseheitel durchläuft. Damit wird erfindungsgemaß die Leistung erne a sung auf eine Druckmessung zurückgeführt, indem mittels einer Drucksonde der im Zylinder auftretende Druck gerne säen und außerdem der Differenti»lquoti*nt de· Druckes biw, der der, pro-

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portionalen Drucksondenspannung nach der Zeit gebildet wird. Sobald nämlich das Kraftstoffgemisch verbrannt ist, ändert sich der Druck im Zylinder nur noch infolge der Expansion, wodurch der Differentialquotient dp ungefähr proportional der Kolbengeschwindigkeit wird.. Somit erhält man durch Multiplikation der Spannungen Up und dUp eine Größe, welche der Leistung proportional ist.

Als Drucksonde kann dabei beispielsweise ein druckempfindlicher ßiliziumtransistor vorgesehen sein, für den bekanntlich hohe Sperrschichttemperaturen zulässig sind. Aber auch die Verwendung aller bekannten Drucksonden liegt im Rahmen der Erfindung. Nachteilig ist -dabei jedoch, daß diese Drucksonden in den Verbrennungsraum hineinragen oder an ihn angrenzen müssen.

Die Leistung des Motors kann aber auch außerhalb des Verbrennungsraumes bestimmt und damit eine Regelspannung zur Optimierung gewonnen werden. Die Leistung des Motors ist zum einen proportional dem Produkt aus Drehmoment und Drehzahl, zum anderen proportional dem Produkt aus Reibungskraft und der Gteschwindig-

keit des motorgetriebenen Fahrzeuges. Beide Produkte sind zwar im Mittel gleich, di<e einzelnen Faktoren sind aber durch eine Dämpfungsfeder in der Kupplung entkoppelt* Ändert sich der Zündzeitpunkt zyklisch um eine Mittellage, so bleiben die Augen-

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blickswerte der Reibungskraft und der Geschwindigkeit infolge der Massenträgheit konstant, während sich die Leistung des Motors zyklisch ändert. Dies äußert sich durch zyklische Geschwindigkeitsänderungen des Motors und damit durch zyklische Änderungen der in der Dämpfungsfeder gespeicherten Energie. Bestimmt man-algo-die Änderung der Winkelgeschwindigkeit des Motors "bei Änderung des Zündzeitpunktes, so kann man mit der daraus hergeleiteten Hegel spannung den Zündzeitpunkt optimie- Jj ren, ohne eine Sonde in den Uerbrennungsraum "bringen zu müssen.

Eine Weiterbildung der Erfindung, "besteht darin, daß weitere Mittel vorgesehen sind, die das Phasenstellglied für den Zündzeitpunkt zusätzlich noch in Abhängigkeit von der Motördrehzahl oder einer anderen sich "besonders stark ändernden geeigneten Betriebsgröße beeinflussen. Eine solche Einrichtung nimmt also schon eine ungefähre Einstellung des Zündzeitpunktes auf bekann·* tem Wege vor, und die erfindungsgemäße Regelung korrigiert dann nur noch die Abweichungen der groben Voreinstellung von del? Optimaleinstellung, Auf diese Weise kann der Optimierungsprozeß wesentlich verkürzt bzw. die Regelgeschwindigkeit vergrössert werden.

Anhand der Fig. 1-3 sollen Wirkungsweise und eine mögliche Ausführungsform der erfinduitgfigemÄeh Einrichtung noch näher erläutert werderu

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Wie die lig. 1 zeigt, wird der Zündzeitpunkt, der durch die jeweilige Phasenlage der Kurbelwelle gegeben ist, zyklisch variiert. Dabei •ergeben sich beispielsweise die von e^ner Leistungssonde gelieferten Sondenspannungen U und U-^. Von diesen beiden Sondenspannungen wird der Mittelwert U_m ge-. bildet und die Abweichung der augenblicklichen Sbndenspannung vom Mittelwert festgestellt. Diese Abweichung U_a «- U_m bzw. TJ — TJ, stellt die Regelspannung TJg, in Pig. 2 dar, mittels derer das Phasenstellglied derart beeinflußt wird, daß sich der Zündzeitpunkt auf den Optimalwert einstellt, bei dem sich die maximale Leistung Nmax unter den augenblicklichen Betriebsbedingungen ergibt. In diesem Punkt ist die Regelspannung TJj, «=« 0. Damit die Regelung immer zum ίMaximum hin erfolgt, ist dafür gesorgt, daß die Regelspannung bei Spätzündung eine andere Polarität aufweist als bei Frühzündung.

In der Fig. 3 ist eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt. Die von der Leistungssonde 1 abgegebene Spannung wird einerseits direkt, andererseits über einen Mittel wert speicher 2 einem Differenzverstärker 3 zugeführt. Dessen Ausgang ist mit dem Eingang eines Umschalters ,4 verbunden, dear -won einem Variationsglied 6 gesteuert wird« Die Regel spannung U^ wird am Ausgang des Umschalters A einerseits direkt, andererseits über ein Glied zur Vorzeichen-

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umkehr 5 abgegriffen. Die Glieder 4 und 5 sorgen dafür, daß bei Spätzündung eine RegelSpannung anderer Polarität als bei Frühzündung, gemäß Fig. 2, abgreifbar ist, indem einmal die Differenz U„ *» TJ - U , zum anderen die Differenz U_R « - (U^ V " ^Um " ^b Bö^ilÄö* wirdi Das Variationsglied 6 sorgt terhin durch Steuerung des Phasenstellgliedes 7 für eine zyklische Variation des Zündz,eitpunktes. Während als Variationsglied 6 beispielsweise eine bistabile Kippstufe benutzt werden kann, kann als Phasenstellglied. 7 eine monostabile Kippstufe bzw. eine als monostabile Kippstufe arbeitende bistabile Kippstufe verwendet werden. Sowohl das Phasenstellglied 7 als auch das Variationsglied 6 werden ca. 6o° KW vor Erreichen des oberen Totpunktes mittels'eines Triggerimpulses T getriggert, wobei die Eigenzeit der monostabilen Kippstufe 7 sowohl durch die Variationsspannung als auch durch die Regelspannung,beeinflußt wird. Das Ende der Eigenzeit der Kippstufe 7 bestimmt dabei den Zündzeitpunkt·

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Claims

I.Einrichtung zur automatischen. Regelung des Zündzeitpunktes für Otto-Motoren unter Verwendung eines den Zündzeitpunkt "bestimmenden Phasenstellgliedes, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die die Leistung des Motors

^Λ ermitteln, und daß weitere Mittel vorgesehen sind,.die eine Variation des Zündzeitpunkteft mittels des Phasenstellgliedes derart vornehmen, daß die gemessene Leistung im Mittel einen Maximalwert erreicht.
2,Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Leistung Mittel vorgesehen sind, die zwei Hilfsgrößen in Abhängigkeit vom Zylinderdruckverlauf so bilden, daß die eine während des größten im Zylinder auftretenden Druckes einen Impulsscheitel durchläuft, während die andere im Zeitpunkt der größten Druckänderung einen Impulsscheitel durchläuft,
3·Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Druckmessung ein druckempfindlicher Transistor vorgesehen ist. ^

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4-, Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die eine Hegelgröße zur Einstellung des Phasenstellgliedes aus der Änderung der Winkelgeschwindigkeit des Motors bei Änderung des Zündzeitpunktes bilden.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Mittel vorgesehen sind, die das Phasenstellglied für den Zündzeitpunkt zusätzlich noch in Abhängigkeit, von der Motordrehzahl oder einer anderen sicii besonders stark ändernden geeigneten Betriebsgröße beeinflussen.
6.Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß eine Leistungssonde (1) vorgesehen ist, die einerseits direkt, andererseits über einen Mittelwertspeicher (2) mit den Eingängen eines Differenzverstärkers (3) verbunden ist, an dessen Ausgang eine Spannung über einen Umschalter (4), der von einem das Phasenstellglied (7) periodisch beeinflussenden liariationsglied (6) gesteuert ist, einerseits direkt, andererseits unter Vorzeichenumkehr durch ein Glied (5) als Hegel spannung ..für die Regelung des Phasenstellgliedes (7) abgreifbar ist.

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