DE1626427C - Vorrichtung zur Veränderung der Dreh zahl beim Schalten eines selbsttätig schal tenden Kraftfahrzeuggetriebes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Veränderung der Drehzahl beim Schalten, insbesondere Verringerung der Drehzahl beim Heraufschalten, eines selbsttätig schaltenden Getriebes einer Brennkraftmaschine zum Antrieb von Kraftfahrzeugen durch Verstellen der Zündung unter der unmittelbaren Einwirkung der selbsttätigen Gangschaltvorrichtung.

Die deutsche Patentschrift 1 080 415 beschreibt eine elektrische Schalt- und Regeleinrichtung für eine aus einem Verbrennungsmotor und einem Wechselgetriebe bestehende Antriebseinheit für Kraftfahrzeuge mit einer Nachlaufsteuerung aus einer durch einen Elektroschaltmotor angetriebenen Schaltwalze. Bei dieser Einrichtung sind ferner Mittel vorgesehen, die zum Regeln der Drehzahl des Verbrennungsmotors während des Umschaltens dienen. Diese Mittel bestehen aus einem von der Schaltwalze angetriebenen Mitnehmerstern, der über einen Kontaktkopf wechselweise zwei Elektromagnete an- und abschalten kann. Die Elektromagnete verstellen entweder die Drosselklappe der Gasmischzuleitung oder die Zündung. Es ist jedoch nicht angegeben, in welcher Richtung, auf welche Weise und in welchem Ausmaß die Zündung verstellt werden soll. Insbesondere ist nicht angegeben, ob die Verstellung sich nur auf eine mehr oder weniger große Frühzündung oder auf einen Bereich der Spätzündung erstrecken soll.

Die französische Patentschrift 1 155 541 beschreibt eine elektronische Zündvorrichtung, bei der mittels einer drehzahlabhängigen Impulsfolge Oszillatorschwingungen erzeugt werden, die mittels eines nicht näher beschriebenen Phasenschiebers in der Phase abhängig von der Frequenz der Schwingungen und somit von der Drehzahl verschoben werden. Die Schwingungen Werden in einem Verstärker verstärkt und dann zur Zündung verwendet, wodurch sich abhängig von der Drehzahl eine mehr oder weniger verschobene Frühzündung ergibt. Die Anordnung ist äußerst aufwendig und durch die verschiedenen frequenzabhängigen Teile störungsempfindlich.

Die deutsche Auslegeschrift 1 119 593 beschreibt eine Regeleinrichtung für mit Fremdzündung und Kraftstoffeinspritzung arbeitende Brennkraftmaschinen. Die von einem drehzahlabhängigen Wandler abgenommenen Sinusschwingungen werden über einen Phasenschieber einer monostabilen Transistorkippstufe zugeführt. Bei einem bestimmten Schwellwert schaltet die Stufe um, wodurch gleichzeitig ein Stromimpuls in der Zündspule erzeugt wird. Je nach Drehzahl bewirkt der Phasenschieber ein mehr oder weniger großes Voreilen des die Stufe steuernden Stromes und damit eine entsprechend verschobene Frühzündung.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zum Verändern der Motordrehzahl beim Schalten, insbesondere zur Verringerung der Motordrehzahl beim Heraufschalten, eines selbsttätig schaltenden Getriebes mittels Zündzeitpunktverstellung zu schaffen, bei der eine optimale Anpassung der Motordrehzahl während des Schaltens erzielt wird, wobei einfachste Mittel zur Anwendung kommen.

lirl'indungsgemäß gelingt dies dadurch, daß eine zu Beginn des Schaltens wirksam werdende Verzögerungsvorrichtung für die Hrzeugung der Zündimpulse vorgesehen ist, die eine erhebliche Spätzündung zwischen vorzugsweise 20" (für niedrige Drehzahlen) und 60° (für hohe Drehzahlen) nach dem oberen Totpunkt der Kurbelwelle bewirkt, und daß diese Verzögerungsvorrichtung eine an sich bekannte monostabile Transistorkippschaltung ist, an deren Eingang von der Motordrehzahl abhängige, die Transistorkippschaltung jeweils umschaltende Signale gelegt werden und die zwei Ausgänge mit jeweils entgegengesetztem Potential besitzt, wobei das polaritätsrichtige Zündungseinleitsignal an dem einen Ausgang

ίο unmittelbar beim Umschalten der Transistorkippschaltung für normale Vorwärtsfahrt und an dem anderen Ausgang verzögert, bis zum selbsttätigen Rückschalten der Transistorkippschaltung für die Zeit des Schaltens abnehmbar ist.

Das wahlweise Einschalten der Verzögerungsvorrichtung läßt sich sehr leicht mit dem Einleiten des Gangschaltens verbinden. Erst die erhebliche Zündverzögerung, wie sie bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet wird und wie sie bisher nicht üblich war, ermöglicht eine optimale Anpassung der Motordrehzahl während des Schaltens, wobei hinzukommt, daß eine derartige Anpassung nur deshalb möglich ist, weil sich mit steigender Drehzahl auch das Ausmaß der Spätzündung erhöht, so daß um so mehr Leistung unausgenutzt bleibt je höher die Drehzahl ist.

Besonders hervorzuheben ist die Ausgestaltung der Verzögerungsvorrichtung als einfache, robuste Teile sparende und doch exakt wirkende monostabile Transistorkippschaltung. Hierdurch wird eine Lösung ermöglicht, die in jedem Kraftfahrzeug ohne großen Kostenaufwand verwendet werden kann.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 das Schaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zeitlich verzögerter elektronischer Zündung,

F i g. 2 ein Oszillogramm der Veränderung der Spannungen an verschiedenen Punkten in F i g. 1 in Abhängigkeit vom Kurbelwellenwinkel α, also von der Zeit bei konstanter Drehzahl.

F i g. 1 zeigt ein Schaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher die Zündverzögerung während der Gangwechselperioden dadurch erhalten wird, daß in die Steuerung der elektronischen Zündung eine Verzögerungsvorrichtung mit konstanter Verzögerungszeit eingeschaltet wird, die daher um so wirksamer ist, je höher die Drehzahl des Fahrzeugmotors ist.

Die Speisung der Erregerwicklung 4 der zwischen Brennkraftmaschine und Getriebe angeordneten Kupplung erfolgt über das Relais 12 und den Modulator 23 von der Batterie 9 aus über Kontakte 17, 18.

Bei einem Getriebeschaltvorgang wird die Spule 12 entregt und somit das Relais 12 zum Abfallen gebracht, so daß die Erregerwicklung 4 nicht mehr über die Kontakte 17, 18 gespeist wird.

Das Auslösen der Zündung geschieht durch einen Magnetwandler 48, vor dem sich Schlitze 49 einer Scheibe 50 vorbeibewegen, die sich synchron mit den-Motor dreht und der die übliche Vorverstellung mit geteilt wird, was durch Fliehkraft oder elektrisch ge schellen kann. Der Magnetwandler trägt eine SpuK 51, die einerseits mit der zum negativen Pol der Batte rie 9 zurückführenden Leitung verbunden ist und an dererseits über einen Kondensator 52 mit der Basl· eines npn-Transistors 54, der zusammen mit einen

npn-Transistor 55 eine an sich bekannte monostabile Kippschaltung bildet.

An die Klemmen der Spule 51 ist eine Diode 56 angeschlossen, welche die negativen Halbperioden vor der Zufuhr zur Basis 53 unterdrückt. Diese Basis 53 wird durch einen Spannungsteiler aus zwei Widerständen 57 und 58 vorgespannt, die sich zwischen der Leitung 20 und dem Kollektor 59 des Transistors 55 befinden. Die Vorspannung ist derart, daß sie den Transistor 53 erst leitend machen kann, wenn der Transistor 55 leitend ist.

Die Emitter der Transistoren 54 und 55 sind miteinander und mit der Leitung 20 über einen Kopplungswiderstand 60 verbunden.

Die Kollektoren 61 und 59 der Transistoren 54 und 55 sind je über einen Widerstand 62 bzw. 63 mit der Leitung 22 verbunden, die zum positiven Pol der Batterie 9 führt. An den Kollektor 61 ist ein Kondensator 64 angeschaltet, der mit der Basis 65 des Transistors 55 über eine Diode 66 verbunden ist, die in der Richtung Kollektor 61—Basis 65 leitend ist. Ein Widerstand 67, der zwischen dem Verbindungspunkt des Kondensators 64 und der Diode 66 einerseits und der Leitung 22 andererseits geschaltet ist, bildet zusammen mit dem Kondensator 64 die Zeitkonstante der Schaltung. Zwischen der Basis 65 und der Leitung 20 ist ein Widerstand 68 vorgesehen.

Ein Thyristor 69, dessen Steuerelektrode mit 70 bezeichnet ist, befindet sich in Reihenschaltung mit der Primärwicklung 7 der Zündspule und einem Speicherkondensator 71, wobei der Kondensator und der Thyristor einen gemeinsamen Punkt mit der Leitung 20 haben. Durch eine an sich bekannte Vorrichtung 72, die ein einfacher Widerstand oder ein Ladeumformer sein kann, wird der Kondensator 71 über die mit dem positiven Pol der Batterie verbundene Leitung 22 aufgeladen.

Die Steuerelektrode 70 des Thyristors ist mit dem Anker 38 des Relais 12 über einen Abzweigkondensator 73 verbunden, welcher Anker auf dem festen Kontakt 39 im entregten Zustand des Relais aufliegt und auf dem Kontakt 40 bei angezogenem Relais. Zwischen die Elektrode 70 und die Leitung 20 ist ein Ableitwiderstand 74 geschaltet.

Der Ruhekontakt 39 geht zum Kollektor 61 des Transistors 54, welcher von dem Magnetaufnehmer beeinflußt wird, während der Arbeitskontakt 40 zum Kollektor 59 des zweiten Transistors 55 geht. Der Thyristor 69 wird daher durch den einen oder den anderen Transistor, je nachdem, ob eine Gangwechselperiode besteht oder nicht, gesteuert.

Nachfolgend wird eine kurze Beschreibung in Verbindung mit Fig. 2 gegeben,, da die Kippschaltung mit Zeitkonstante und die Zündung durch einen Thyristor gesondert für sich bekannt sind und ihre Kombination mit der Gangschaltvorrichtung zur Verzögerung der Zündung zur Herabsetzung der Motordrehzahl einen Teil der Erfindung bildet.

In der Spule 51 tritt zu dem für die Zündung während des normalen Laufes gewünschten Zeitpunkt eine positive Spannungsspitze auf, entsprechend der Linie 7 a in F i g. 2 beim Winkel g vor dem oberen Totpunkt (PMH).

Durch diese Spannung wird der Transistor 54 leitend gemacht, wobei seine Kollektorspannung entsprechend der Linie 7 b absinkt, so daß über den Kondensator 64 ein Impuls übertragen wird, welcher den Transistor 55 sperrt, dessen Kollektorspannung entsprechend der Linie 7 c ansteigt. Wenn das Relais 12 außerhalb der Gangwechselperioden angezogen ist, ist der Kontakt 38, 40 geschlossen und macht die Veränderung der Spannung am Kollektor 59 durch Änderung der Spannung am Spannungsteiler, bestehend aus dem Kondensator 73 und dem Widerstand 74, den Thyristor leitend, so daß die Zündung entsprechend der Linie 7 d unter Entladung des Kondensators 71 erfolgt.

ίο Im Gegensatz dazu wird bei einem Gangwechsel bei abgefallenem Relais 12 das Signal für die Elektrode 70 am Kollektor 61 des ersten Transistors 54 abgenommen. Nach der Ableitung bewirkt die Rückflanke des in nichtleitendem Zustand befindlichen Transistors 54 die Zündung am Punkt h nach dem oberen Totpunkt entsprechend der Linie 7 e, wobei die zeitliche Verzögerung zwischen dem Punkt g und dem Punkt h von der Zeitkonstante der aus dem Kondensator 64 und dem Widerstand 67 bestehenden Schaltung abhängt, da die beiden Transistoren gekoppelt sind.

Bei einem Motor, der sich mit 100 U/s in dem Zeitpunkt dreht, in welchem zum Schalten eines Ganges das Relais 12 vom erregten in den entregten Zustand übergeht, wird durch das Hereinbringen einer Verzögerung von 2 ms der Zündzeitpunkt um 72 ° der Kurbelwellendrehung verschoben, während im Gegensatz dazu im Leerlauf bei 10 U/s die erhaltene Verschiebung, die auf ein Zehntel verringert ist, d. h.

7,2 ° beträgt, hingenommen werden kann, ohne daß die Gefahr besteht, daß der Motor beim Schalten von Gängen in Vorwärtsfahrt oder beim Schalten des Rückwärtsganges bei im Stillstand befindlichem Fahrzeug abgewürgt wird und ohne daß ein besonderer Mechanismus vorgesehen werden muß, der die erwähnte Verzögerung im Stillstand des Fahrzeuges aufhebt.

Im Falle der Anordnung nach F i g. 1 läßt sich, wenn der Widerstand 67 durch einen Transistor ersetzt wird, der als veränderlicher Widerstand benutzt wird und dessen Basis mit einer Schaltung von hoher Zeitkonstante aus einem Widerstand und einem Kondensator verbunden ist, der durch einen zusätzlichen Anker des Relais 12 aufgeladen oder entladen wird, eine Anordnung erzielen, bei welcher die zeitliche Verzögerung der Zündung progressiv aufgehoben wird, welche Progressivität, um einen Begriff der Zahlenwerte zu geben, zwischen 0,05 und 0,5 Sekunden betragen kann, welche Werte jedoch nur beispielsweise gegeben sind.

Unter bestimmten beschränkten Bedingungen kann die Vorrichtung die plötzliche Umschaltung der Elektrode 70 auf den einen oder anderen Transistor vermeiden, wenn die Elektrode 70 ständig über den Kondensator 73 mit dem Kollektor 61 des Transistors 54 verbunden ist, wobei die Breite des Impulses allein veränderlich ist.

Bei einer praktischen Ausführungsform für einen Viertakt-Vierzylindermotor mit zwei Liter Gesamtzylinderinhalt werden gute Ergebnisse mit einer Zündverzögerung von 30° Kurbelwellendrehung gegenüber dem oberen Totpunkt erzielt, wobei die Motordrehzahl in 0,75 s bei halb geöffneter Drosselklappe von 4000 auf 3000 U/min übergeht. Diese Herabsetzung der Drehzahl wird dadurch erreicht, daß bei entsprechender Spätzündung die durch die Entspannung der Brenngase geleistete Arbeit nicht mehr ausreicht, um die Kompressionsarbeit und die

weiteren Verluste des Motors zu kompensieren. Bei einer Zündung im unteren Totpunkt würde überhaupt keine Nutzarbeit mehr geliefert, also eine maximale Abbremsung erreicht, jedoch sind zu diesem Zeitpunkt schon die Ventile geöffnet, so daß durch eine derart späte Verbrennung der Motor beschädigt werden könnte. Der unerwartete und überraschende Effekt, der mit vorliegender Erfindung erzielt wird, beteht darin, daß durch eine Spätzündung von vorzugsweise 20 bis 6° nach dem oberen Totpunkt die gewünschte Verringerung der Drehzahl erreicht wird, also bei einer Spätzündung, bei der die Zündung gerade noch vor dem öffnen der Ventile stattfindet.

Claims (3)

Patentansprüche: *5

1. Vorrichtung zur Veränderung der Drehzahl beim Schalten, insbesondere der Verringerung der Drehzahl beim Heraufschalten, eines selbsttätig schaltenden Getriebes einer Brennkraftmaschine zum Antrieb von Kraftfahrzeugen durch Verstellen der Zündung unter der unmittelbaren Einwirkung der selbsttätigen Gangschaltvorrichtung, • dadurch gekennzeichnet, daß eine zu . * 'Beginn des Schaltens wirksam werdende Verzögerungsvorrichtung für die Erzeugung der Zündimpulse vorgesehen ist, die eine erhebliche Spätzündung zwischen vorzugsweise 20° (für niedrige Drehzahlen) und 60° (für hohe Drehzahlen) nach dem oberen Totpunkt der Kurbelwelle bewirkt, und daß diese Verzögerungsvorrichtung eine an sich bekannte monostabile Transistorkippschaltung (53 bis 55; 57 bis 61; 64, 65) ist, an deren Eingang (52), von der Motordrehzahl abhängig, die Transistorkippschaltung jeweils umschaltende Signale (g Fig. 2) gelegt werden und die zwei Ausgänge (59, 61) mit jeweils entgegengesetztem Potential besitzt, wobei das polaritätsrichtige Zündungseinleitsignal an dem einen Ausgang (59) unmittelbar beim Umschalten der Transistorkippschaltung für normale Vorwärtsfahrt (Anker 17 auf Kontakt 18) und an dem anderen Ausgang (61) verzögert, bis zum selbsttätigen Rückschalten der Transistorkippschaltung für die Zeit des Schaltens (Anker 17 von Kontakt 18 getrennt) abnehmbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur ansteigenden und/oder abfallenden Beeinflussung der Zündzeitpunktverstellung abhängig von der Zeit dem anderen Ausgang (61) der Transistorkippschaltung ein veränderbarer Widerstand (67) nachgeschaltet ist, dessen Wert unter der Steuerung der Gangschaltvorrichtung verändert wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der veränderbare Widerstand (67) aus der Emitterkollektorstrecke eines Transistors besteht, dessen Basis mit einer Schaltung von hoher Zeitkonstante, bestehend aus einem Widerstand und einem Kondensator, verbunden ist, der während des Schaltens auf- bzw. entladen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen