DE1906883C3 - Brennkraftmaschine mit einer zur Drehzahlbegrenzung dienenden Überwachungseinrichtung - Google Patents
Brennkraftmaschine mit einer zur Drehzahlbegrenzung dienenden ÜberwachungseinrichtungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine
mit einer zur Drehzahlbegrenzung dienenden Überwachungseinrichtung, mit einer zur Zündung bzw.
Kraftstoffeinspritzung dienenden Betriebseinrichtung, mit einem Steuerspannungserzeuger, dessen zur Verfügung
gestellte Steuerspannung drehzahlabhängig ist, mit einer in der Überwachungseinrichtung vorgesehenen
elektronischen .Schutzschaltstrecke, mit deren Hilfe die Betriebseinrichtung wirkungslos gemacht wird, und
zwar dann, wenn die Steuerspannung einen der maximal zulässigen Drehzahl entsprechenden Pegel überschreitet,
und mit einem Schaltglied, das einen bestimmten, diesem Pegel entsprechenden Schwellwert hat und in
einem mit dem Steuerspannungserzeuger verbundenen Steuereingangszweig der Überwachungseinrichtung
liegt.
Die Brennkraftmaschine wird deshalb mit einer Überwachungseinrichtung zur Drehzahlbegrenzung
versehen, weil man vermeiden will, daß ihre relativ kostspieligen Bauteile bei zu hoher Drehzahl infolge
Überlastung zerstört werden.
Es ist (nach der DE-AS 12 67 905) bereits ein Dieselmotor mit einer zur Drehzahlbegrenzung dienenden
Überwachungseinrichtung bekannt, die als Steuerspannung die Ausgangsspannung eines Gleichstromgenerators
erhält und den Weitertransport des von der Einspritzeinrichtung bereitgestellten Kraftstoffes verhindert,
sobald die maximal zulässige Drehzahl überschritten wird. Nachteilig ist hierbei, daß zur Erzeugung
der Steuerspannung eine elektrische Maschine mit Kollektor bzw. Gleichrichtern, also mit besonderen
Aufwand, erforderlich ist und die Brennkraftmaschine die maximal zulässige Drehzahl dann überschreiten
kann, wenn die den Weitertransport des Kraftstoffes verhindernden Mittel versagen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennkraf imaschine
mit einer Drehzahlbegrenzung der eingangs erwähnten Art zu schaffen und dabei die der bekannten
Ausführung anhaftenden Nachteile zu vermeiden.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die von dem Steuerspannungserzeuger zur
Verfugung gestellte Steuerspannung sowohl ein Auslö- (.0
seimpuls zur Steuerung der die Zündung bzw. Kraftstoffeinspritzung bewirkenden Betriebseinrichtung
als auch ein dem Auslöseimpuls zeitlich vorangehender, der Überwachungseinrichtung über den Steuereingangszweig
zugeführter Überwachungsimpuls ist (<s
und daß, nachdem der Überwachungsimpuls den der maximal zulässigen Drehzahl entsprechenden, durch
das Schaltglied mit bestimmtem Schwellwert festgelegten Pegel überschritten hat, der davon abhängige
Schaltzustand der Schutzschaltstrecke den Einfluß des Auslöseimpulses auf die Betriebseinrichtung unterbindet
und durch den Kippvorgang eines monostabilen Multivibrators über eine Zeitspanne aufrechterhalten
bleibt, innerhalb derer wenigstens der folgende Auslöseimpuls liegt
Durch Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahme
ergibt sich außerdem der Vorteil, daß mit einem einzigen Steuerspannungserzeuger, im bevorzugten
Fall, mit einem einfachen Wechselstromgenerator, sowohl die Steuerspannung für die Drehzahlbegrenzung
als auch die Steuerspannung für die Auslösung der Zündung bzw. des Kraftstoffeinspritzvorganges bereitgestellt
werden kann und daß ferner oberhalb der maximal zulässigen Drehzahl die zur Zündung bzw.
Kraftstoffeinspritzung dienende Einrichtung außer Betrieb genommen wird, wodurch dann ein Weiteransteigen
der Drehzahl mit Sicherheit ausgeschlossen ist.
Es ist zwar (nach der US-PS 33 56 082) auch schon
eine für eine Brennkraftmaschine bestimmte Zündeinrichtung mit impulsgesteuerter Überwachungseinrichtung
zur Drehzahlbegrenzung bekannt, bei der aber — im Gegensatz zum Erfindungsgegenstand — für
die Drehzahlbegrenzung und für die Auslösung der Zündung je ein besonderer Geber Anwendung findet.
Außerdem wird dort die Steuerspannung für die Drehzahlbegrenzung bezüglich ihrer Frequenz, dagegen
beim Gegenstand der Erfindung bezüglich des Scheitelwertes ausgewertet, was einen ungünstigen
Einfluß von Störimpulsen verhindert.
Es wurde (in der DE-OS 18 02 859) auch schon für eine Überwachungseinrichtung zur Drehzahlbegrenzung
bei Dieselmotoren vorgeschlagen, den Scheitelwert einer von einem Wechselstromgenerator erzeugten
Halbweile auszuwerten, wobei aber dieser Wechselstromgenerator — im Gegensatz zum Erfindungsgegenstand
— nur zur Drehzahlbegrenzung Verwendung findet.
Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung im folgenden näher
beschrieben und erläutert.
Es zeigt
F i g. 1 den schaltungsmäßigen Aufbau der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung zur Drehzahlbegrenzung
in Verbindung mit einer Zündeinrichtung,
Fig.2 einen als Wechselstromgenerator ausgebildeten
Steuerspannungserzeuger teilweise im Schnitt und
Fig.3 eine Einrichtung zur Kraftstoffeinspritzung,
die an die Stelle der Zündeinrichtung in Fig. 1 treten
kann.
In Fig. 1 ist schematisch eine Brennkraftmaschine B angedeutet, die zum Antrieb eines nicht dargestellten
Kraftfahrzeuges dienen und deren Drehzahl durch eine Überwachungseinrichtung ^begrenzt werden soll. Die
Begrenzung der Drehzahl geschieht in der Weise, daß beim Überschreiten der maximal zulässigen Drehzahl
die zur Brennkraftmaschine B gehörende Zündeinrichtung Z durch die Überwachungseinrichtung W außer
Betrieb gesetzt wird.
Im Beispielsfall ist die Brennkraftmaschine B mit
eine·· an sich bekannten Spulenzündeinrichtung ausgestattet.
Diese Zündeinrichtung Z ist mit ihrer Anschlußklemme 11 über eine Plusleitung 12 durch einen
Betriebsschalter 13 an den Pluspol einer Gleichstromquelle 14 anschließbar, welche die Batterie des
Kraftfahrzeuges sein so!!. Der Minuspol der Gleich-
stromquelle 14 ist mit Masse verbunden. Von Masse führt eine Minusleitung 15 zu einer Anschlußklemme 16
der Zündeinrichtung Z Zwischen den Anschlußklemmen 11 und 16 liegt die aus der Ernitter-Kollektor-Strekke
17 — 18 eines Schalttransistors 19 und der Primärwicklung 20 einer Zündspule 21 bestehende Serienschaltung.
Die Sekundärwicklung 22 der Zündspule 21 steht an einem Anschluß direkt und an ihrem anderen
Anschluß über eine Zündkerze 23 mit der Anschlußklemme 16 in Verbindung. An den Anschlußklemmen
11, 16 wird außerdem die Spannung für eine an sich bekannte monostabile Kippstufe 24 abgegriffen, über
die der Steuereingang 25 der Zündeinrichtung Z durch die Leitung 26 mit der Basis 27 des Schalttransistors 19
in Verbindung steht.
Der Steuereingang 25 der Zündeinrichtung Z ist über
eine Leitung 28 an die Steuerausgangsklemmen 29 eines Steuerspannungserzeugers 30 angeschlossen, der mit
seiner anderen Ausgangsklemme 31 über eine Leitung 32 an Masse liegt.
Als Steuerspannungserzeuger 30 findet zweckmäßig ein kleiner Wechselstromgenerator Verwendung, der,
wie mit strichpunktiertem Linienzug angedeutet, mit der Kurbelwelle K der Brennkraftmaschine B gekuppelt ist
und demzufolge Spannungshalbwellen mit von der Drehzahl abhängigem Scheitelwert liefert. Im vorliegenden
Fall wird nun jeweils die positive Halbwelle 34 als Auslöseimpuls für die Einleitung der Zündung und
die vorausgehende negative Halbwelle 33 in der Überwachungseinrichtung Wals Überwachungsimpuls
ausgenutzt
Das Prinzip der zur Drehzahlbegrenzung dienenden Überwachungseinrichtung W besteht darin, daß, wenn
der Überwachungsimpuls mit seinem Scheitelwert einen der maximal zulässigen Drehzahl entsprechenden Pegel
überschreitet, eine elektronische Schutzschaltstrecke H umgesteuert wird, die in ihrem umgesteuerten Zustand
den Einfluß des Auslöseimpulses auf die Zündeinrichtung Z unterbindet und in diesem Zustand durch den
Kippvorgang eines monostabilen Multivibrators Ai über eine Zeitspanne gehalten wird, innerhalb deren
wenigstens der folgende, für die Einleitung des Zündvorganges bestimmte Auslöseimpuls liegt.
Die Überwachungseinrichtung W weist eine erste Versorgungsleitung 35 mit einer Anschlußklemme 36
und eine zweite Versorgungsleitung 37 mit einer Anschlußklemme 38 auf. Die Anschlußklemme 36 der
ersten Versorgungsleitung 35 ist mittels des Betriebsschalters 13 an den Pluspol der Gleichstromquelle 14
anschließbar, wogegen die Anschlußklemme 38 der zweiten Versorgungsleitung 37 an Masse liegt
Damit eine konstante Versorgungsspannung zur Verfugung gestellt werden kann, weist die Überwachungseinrichtung
W an ihrem Versorgungseingang einen Spannungsstabilisator G auf. Dieser Spannungsstabilisator
G enthält eine Zenerdiode 39, die mit ihrer Anode an die Anschlußklemme 38 der zweiten
Versorgungsleitung 37 und mit ihrer Kathode über einen Widerstand 40 an die Anschlußklemme 36 der
ersten Versorgungsleitung 35 angeschlossen ist Außerdem enthält der Spannungsstabilisator G einen Stabilisierungstransistor
41, der mit seiner Basis 42 an der Kathode der Zenerdiode 39 und mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke
43-44 in der ersten Versorgungsleitung 35 liegt, wobei außerdem noch von dessen Emitter 43 <,*,
zur zweiten Versorgungsleitung 37 eine Verbindung führt, in der sich ein Kondensator 45 befindet
Des weiteren weist die Überwachungseinrichtung W einen Steuereingangszweig E auf, der an seinem einen
Ende mit der ersten Versorgungsleitung 35 verbunden ist und an seinem anderen Ende eine Anschlußklemme
46 hat, die mit der Steuerausgangsklemme 29 des Steuerspannungserzeugers 30 verbunden ist. In dem
Steuereingangszweig £ist wenigstens ein Schaltglied 47 vorgesehen, daß einen bestimmten Schwellwert hat und
in den stromdurchlassenden Zustand gelangt, sobald die von dem Überwachungsimpuls an ihm erzeugte
Spannung den Schwellwert überschreitet. Dieser Schwellwert bildet den der maximal zulässigen Drehzahl
entsprechenden Pegel.
Im Beispielsfall ist das einen bestimmten Schwellwert aufweisende Schaltglied 47 eine Zenerdiode. Es kann
aber auch, wie mit gestricheltem Linienzug angedeutet, durch mehrere hintereinander geschaltete Zenerdioden
47,47', 47" gebildet sein. Außerdem ist es auch möglich, hierfür oder in Verbindung damit, wie ebenfalls mit
gestricheltem Linienzug angedeutet, eine einzige übliche Diode 48 bzw. eine Kette üblicher Dioden 48,
48', 48" anzuwenden, die hinsichtlich ihrer Durchlaßrichtung auf den Überwachungsimpuls abgestimmt sind.
Für den Fall, daß an der Kurbelwelle K der Brennkraftmaschine Seine Last L über ein umschaltbares
Getriebe R angetrieben wird, wie das beispielsweise beim Kraftfahrzeug geschieht, ergibt sich die Möglichkeit,
daß von mehreren untereinander verschiedene Schwellwerte aufweisenden Schaltgliedern 47, 47a,
476... beim Umschalten auf eine weitere Getriebestufe zwangsläufig ein Schaltglied mit einem anderen
Schwellwert in den Steuereingangszweig £ gelegt wird. Die Drehzahl läßt sich dann in den einzelnen
Getriebestufen jeweils auf ein anderes Maß begrenzen. Die zwangsläufige Umschaltung kann in der Weise
geschehen, daß ein Wählschalter 49 Verwendung findet, dessen beweglicher Kontaktarm 50, wie mit strichpunktiertem
Linienzug angedeutet, mit dem zur Getriebeumschaltung dienenden Ganghebel 51 gekuppelt ist und
sich jeweils mit einem von mehreren festen Kontakten 52, 52a, 526 in Berührung bringen läßt, die je an eines
dieser Schaltglieder 47, 47a, 47£> angeschlossen sind.
Dabei führt von jedem anderen Anschluß der Schaltglieder 47,47a, 476 eine gemeinsame Verbindung
zu der Anschlußklemme 46 und von dem beweglichen Kontaktarm 50 eine Verbindung zur zweiten Versorgungsleitung
35.
Des weiteren empfiehlt es sich, in dem Steuereingangszweig Feinen einstellbaren Überwachungswiderstand
53 vorzusehen, damit der der maximal zulässigen Drehzahl entsprechende Pegel exakt eingestellt werden
kann. Im besonderen Fall kann auch hier das Einstellglied 54 dieses Überwachungswiderstandes 53
zur zwangsläufigen Nachregelung mit dem Ganghebel 51 gekuppelt sein.
Schließlich empfiehlt es sich noch, in dem Steuereingangszweig einen temperaturabhängigen Widerstand
55 vorzusehen, der vorzugsweise dem Wärmeeinflufl der Brennkraftmaschine B ausgesetzt ist Dadurch läßt
sich eine Drehzahlbegrenzung erreichen, die von der Temperatur der Brennkraftmaschine B abhängig ist
Der Steuereingangszweig E ist an der erster Versorgungsleitung 35 über einen Widerstand 5€
angeschlossen, der ebenfalls regelbar ausgelegt sein
kann und dessen dieser Leitung 35 abgekehrter Anschluß den Potentialpunkt Pbildet
Im einfachsten Fall könnte der monostabile Multivibrator
M von dem Potentialpunkt Paus direkt gesteuert werden. Zweckmäßiger ist es jedoch, den Potential-
punkt P über eine einen rechteckförmigen Triggerimpuls
zur Verfügung stellende Triggerstufe T und ein Differenzierglied D mit dem monostabilen Multivibrator
M zu verbinden, weil dadurch mit Sicherheit ein jeder der Überwachungsimpulse von der Überwachungseinrichtung
^ausgewertet werden kann.
Die Triggerstufe T weist einen ersten Triggertransistor 57, einen zweiten Triggertransistor 58 und einen
Steuertransistor 59 auf. Der erste Triggertransistor 57 ist an seiner Basis 60 mit dem Potentialpunkt P, an
seinem Emitter 61 mit der zweiten Versorgungsleitung 37 und an seinem Kollektor 62 mit der Basis 63 des
zweiten Triggertransistors 58 sowie über einen Widerstand 64 mit der ersten Versorgungsleitung 35
verbunden. Der zweite Triggertransistor 58 ist an seinem Emitter 65 ebenfalls mit der zweiten Versorgungsleitung
37 und an seinem Kollektor 66 mit der Basis 67 des Steuertransistors 59 sowie über einen
Widerstand 68 mit der ersten Versorgungsleitung 35 verbunden. Der Steuertransistor 59 liegt mit seinem
Kollektor 69 an der ersten Versorgungsleitung 35 und mit seinem Emitter 70 über einen Widerstand 71 an der
zweiten Versorgungsleitung 37.
Das Differenzierglied D wird durch einen Kondensator 72 gebildet, der mit einem Anschluß an dem Emitter
70 des Steuertransistors 59 und mit dem anderen Anschluß an einem Verbindungspunkt F liegt. An
diesem Verbindungspunkt F ist der monostabile Multivibrator M so angeschlossen, daß die bei der
Differenzierung des Triggerimpulses an seiner Hinterflanke entstehende Spannungsspitze den Kippvorgang
des monostabilen Multivibrators M einschaltet und die bei der Differenzierung des Triggerimpulses an seiner
Vorderflanke entstehende Spannungsspitze einen bei ihrem Auftreten noch nicht abgeschlossenen Kippvorgang
zwangsläufig beendet.
Der monostabile Multivibrator M enthält einen ersten
Kipptransistor 73 und einen zweiten Kipptransistor 74. Die Basis 75 des ersten Kipptransistors 73 ist außer an
dem Verbindungspunkt F noch über einen Widerstand 76 an der zweiten Versorgungsleitung 37 und über einen
Widerstand 77 an dem Kollektor 78 des zweiten Kipptransistors 74 angeschlossen. Der Emitter 79 des
ersten Kipptransistors 73 liegt über einen Störimpulse ableitenden Kondensator 80 ebenfalls an dem Verbindungspunkt
F und über einen Widerstand 81 an der zweiten Versorgungsleitung 37. Der Kollektor 82 des
ersten Kipptransistors 73 hat über einen Widerstand 83 mit der ersten Versorgungsleitung 35 und über einen
Kopplungskondensator 84 mit der Basis 85 des zweiten Kipptransistors 74 Verbindung. Außerdem ist die Basis
85 des zweiten Kipptransistors 74 an der ersten Versorgungsleitung 35 über einen Widerstand 86
angeschlossen, der mit dem Kopplungskondensator 84 einen die Dauer des Kippvorgangs bestimmenden
Zeitkreis bildet und zweckmäßig einstellbar ist, damit diese Zeitdauer in einfacher Weise exakt festgelegt
werden kann. Der zweite Kipptransistor 74 ist außerdem an seinem Emitter 87 mit der zweiten
Versorgungsleitung 37 und an seinem Kollektor 78 über einen Widerstand 88 mit der ersten Versorgungsleitung
35 verbunden.
Die elektronische Schutzschaltstrecke H der zur Drehzahlbegrenzung dienenden Überwachungseinrichtung
IV wird durch die Emitter-Kollektor-Strecke 89-90 eines Schutztransistors 91 gebildet Dieser
Schutztransistor 91 ist an seiner Basis 92 mit dem Emitter 79 des ersten Kipptransistors 73, an seinem
Emitter 89 mit der zweiten Versorgungsleitung 37, alsc mit Masse, und an seinem Kollektor 90 vorzugsweise
über eine die Überwachungsimpulse sperrende Diode 93 mit der unmittelbar an der Steuerausgangsklemme 2S
des Steuerspannungserzeugers 30 liegenden Anschlußklemme 46 des Steuereingangszweiges £ verbunden.
Die Wirkungsweise der Anlage nach Fig. 1 isl folgende:
Bei Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine B wird
Bei Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine B wird
ίο der Betriebsschalter 13 geschlossen und demzufolge die
Zündeinrichtung Z mit ihren Anschlußklemmen 11, 16
sowie auch die zur Drehzahlbegrenzung dienende Überwachungseinrichtung W mit ihren Anschlußklemmen
36, 38 an die Spannung der Gleichstromquelle 14 gelegt.
Die Emitter-Kollektor-Strecke 17-18 des pnp-Schalttransistors
19 in der Zündeinrichtung Z ist normalerweise leitend, so daß ein Strom über die
Primärwicklung 20 der Zündspule 21 fließen kann. Im
ίο Zündzeitpunkt tritt an der Steuerausgangsklemme 2?
des Steuerspannungserzeugers 30 die positive Halbwelle 34 auf, die als Auslöseimpuls über die Leitung 28 an
den Steuereingang 25 der Zündeinrichtung Z gelang) und über die in der Leitung 26 liegende monostabile
Kippstufe 24 die Basis 27 des Schalttransistors 19 so weit positiv vorspannt, daß dessen Emitter-Kollektor-Strecke
17—18 gesperrt wird. Dabei wird der StromfIuD
in der Primärwicklung 20 der Zündspule 21 unterbrochen und als Folge davon in der Sekundärwicklung 22
ein Hochspannungsstoß erzeugt. Infolge des Hochspannungsstoßes tritt an der Zündkerze 23 ein Zündfunke
auf, der das im Zylinder komprimierte Kraftstoff-Luft-Gemisch zur Entflammung bringt. Mit Hilfe der
monostabilen Kippstufe 24 wird die Emitter-Kollektor-Strecke 17 — 18 des Schalttransistors 19 so lange im
gesperrten Zustand gehalten, bis der Hochspannungsstoß wieder abgeklungen ist. Die an der Steuerausgangsklemme
29 des Steuerspannungserzeugers 30 auftretende, der vorerwähnten positiven Halbwelle 34
vorausgehende negative Halbwelle 33 gelangt als Überwachungsimpuls an die Anschlußklemme 46 des
Steuereingangszweiges E der Überwachungseinrichtung W, wobei nun des leichten Verständnisses wegen
im folgenden unterstellt wird, daß als Schaltglied mit bestimmten Schwellwert lediglich die Zenerdiode 47
Verwendung findet Wird nun von der Brennkraftmaschine B die maximal zulässige Drehzahl überschritten
und demzufolge von dem Steuerspannungserzeuger 30 ein Überwachungsimpuls erzeugt, der eine den Schwellwert
übersteigende Spannung an der Zenerdiode 47 hervorruft, so gelangt d:ese Zenerdiode 47 vorübergehend
in den leitenden Zustand, wodurch der Potentialpunkt P und damit auch die Basis 60 des ersten
npn-Triggertransistors 57 negativ wird. Daraufhin wird
über die Dauer des leitenden Zustandes der Zenerdiode 47 die Emitter-Kollektor-Strecke 61 -62 dieses Transistors
57 gesperrt und die Basis 63 des zweiten npn-Triggertransistors 58 über den Widerstand 64
soweit positiv vorgespannt daß die Emitter-Kollektor-Strecke 65—66 des letztgenannten Transistors 58 in den
leitenden Zustand gelangt Da die Umsteuerung sehr rasch erfolgt wird an dem Widerstand 68 ein wenigstens
annähernd rechteckförmiger Impuls erzeugt Dieser Impuls tritt infolge der Anwendung des npn-Steuertransistors
59 gegenphasig an dem Widerstand 71 als Triggerimpuls auf, weil, während die Emitter-Kollektor-Strecke
65—66 des zweiten Triggertransistors 58 leitend ist die Basis 67 des Steuertransistors 59 soweit
negativ vorgespannt wird, daß dessen Emitter-Kollektor-Strecke 70—69 in den stromsperrenden Zustand
gelangt. Die Differenzierung dieses Triggerimpulses durch den Differenzierkondensator 72 ergibt an dem
Verbindungspunkt Fzunächst eine negative und danach eine positive Spannungsspitze. Befindet sich der
monostabile Multivibrator M in seinem stabilen Zustand, in dem die Emitter-Kollektor-Strecke 79-82
des ersten npn-Kipptransistors 73 gesperrt und die Emitter-Kollektor-Strecke 87 — 78 des zweiten npn-Kipptransistors
74 stromdurchlassend ist, so übt die negative Spannungsspitze keine Wirkung auf den
Multivibrator M aus. Tritt dann aber die positive Spannungsspitze auf, so steigt das Potential an der Basis
75 des ersten Kipptransistors 73 kurzzeitig soweit in positiver Richtung an, daß dessen Emitter-Kollektor-Strecke
79—82 leitend wird. Infolge der Umladung des Kopplungskondensators 84 erhält die Basis 85 des
zweiten Kipptransistors 74 negatives Potential, so daß dessen Emitter-Kollektor-Strecke 87 —78 gesperrt wird.
Dabei tritt über den Widerstand 77 eine Rückwirkung auf die Basis 75 des ersten Kipptransistors 73 auf,
wodurch ein rasches Kippen des Multivibrators M sowohl in den labilen Zustand als auch zurück in den
stabilen Zustand gewährleistet ist.
Die Dauer des Kippvorganges, d.h. die Dauer, während der die Emitter-Kollektor-Strecke 79-82 des
ersten Kipptransistors 73 leitend und die Emitter-Kollektor-Strecke 87 — 78 des zweiten Kipptransistors 74
gesperrt ist, wird durch die Umladung des Kopplungskondensators 84 bestimmt, die im wesentlichen von dem
Kapazitätswert dieses Kondensators 84 und dem Wert des Zeitwiderstandes 86 abhängig ist. Ist nämlich die
Umladung des Kopplungskondensators 84 beendet, so wird die Emitter-Kollektor-Strecke 87-78 des zweiten
Kipptransistors 74 wieder in den leitenden und die Emitter-Kollektor-Strecke 79-82 des ersten Kipptransistors
73 wieder in den nichtleitenden Zustand gesteuert.
Da nun während des Kippvorganges der erste Kipptransistor 73 an seiner Emitter-Kollektor-Strecke
79-82 leitend ist, erhält der npn-Schutztransistor 91 an seiner Basis 92 positives Potential, so daß sich auch die
durch dessen E,,.itt?r-Kollektor-Strecke 89-90 gebildete
Schutzschaltsf.ecke H während des Kippvorganges in dem stromdurchlassenden Zustand befindet. Die
positive Spannungshalbwelle 34 kann demzufolge während des Kippvorganges des Multivibrators M nicht
als Auslöseimpuls für die Einleitung des Zündvorganges wirksam werden, weil sie über die Diode 93 und die als
Schutzschaltstrecke H wirkende Emitter-Kollektor-Strecke 89—90 direkt nach Masse abgeleitet wird. Da
das Kraftstoff-Luft-Gemisch in der Brennkraftmaschine B dann nicht mehr entflammt wird, kann auch die
Drehzahl nicht mehr höher getrieben werden. Erzeugt nun eine weitere negative Spannungshalbwelle des
Steuerspannungserzeugers 30 einen Überwachungsimpuls, dessen Scheitelwert ebenfalls wieder den Schwellwert
der Zenerdiode 47 überschreitet, so entsteht in der oben beschriebenen Weise erneut ein Triggerimpuls an
dem Widerstand 71. Sollte nun der Kippvorgang des Multivibrators M noch nicht abgeschlossen, der erste
Kipptransistor 73 mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke 79—82 also noch im leitenden Zustand sein, so sorgt die
bei der Differenzierung des Triggerimpulses an seiner Vorderflanke auftretende negative Spannungsspitze
dafür, daß der Multivibrator M noch vor Auftreten der
darauf folgenden positiven Spannungsspitze in den stabilen Zustand zurückkippt. Diese negative Spannungsspitze
macht die Basis 75 des ersten Kipptransistors 73 in so hohem Maße negativ, daß dessen
Emitter-Kollektor-Strecke 79-82 wieder in den sperrenden Zustand und folglich die Emitter-Kollektor-Strecke
87 — 78 des zweiten Kipptransistors 74 wieder in den leitenden Zustand gesteuert wird. Es kann daher
jeder der rasch aufeinanderfolgenden Überwachungsimpulse durch die Überwachungseinrichtung ausgewer-
tet werden.
Will man eine weiche Drehzahlbegrenzung erreichen, so muß man dafür sorgen, daß nach Überschreiten des
der maximal zulässigen Drehzahl entsprechenden Pegels nicht sofort sämtliche der danach folgenden
Zündvorgänge unwirksam gemacht werden. Dies gelingt in einfacher Weise dadurch, daß von dem als
Steuerspannungserzeuger 30 verwendeten Wechselstromgenerator bei einer Umdrehung mehrere Überwachungsimpulse
entnommen werden, die in bezug auf eine bestimmte Drehzahl verschieden hohe Scheitelwerte haben.
In Fig. 2 ist ein solcher als Wechselstromgenerator ausgebildeter Steuerspannungserzeuger gezeigt. Er
weist einen Stator 94 auf, der mit zwei Polen 95, % versehen ist. Zwischen den Polen 95,96 ist ein Rotor 97
drehbar angeordnet. Der Rotor 97 ist mittels einer aus magnetisch nichtleitendem Material bestehenden Welle
98 in bezug auf die Statorpole 95, 96 unsymmetrisch in dem Stator 94 gelagert, d. h., daß die gedachte
Mittelachse 99 der Rotorwelle 98 gegenüber der auf die Stirnseiten der Statorpole 95,96 bezogenen Symmetrielinie
100 parallel verschoben ist. Außerdem sind die Pole 101,102 des Rotors 97 hinsichtlich ihrer radialen Länge
11 bzw. 12 verschieden lang gewählt. Die Rotorwelle 98 wird von einem Permanentmagnet 103 umgeben, der
vorzugsweise ein an sich bekannter Oxydmagnet ist und an seiner dem Rotor 97 zugekehrten Stirnseite den
Nordpol N, dagegen an seiner dem Stator 94 zugekehrten Stirnseite den Südpol 5 aufweist. Eine den
Magnet 103 wiederum umgebende Spule 104 stellt in Übereinstimmung mit F i g. 1 an den Anschlußklemmen
29, 31 die Steuerspannung zur Verfügung. Gemäß vorliegender Ausführung des Steuerspannungserzeugers
werden bei einer Umdrehung des Rotors 97 zwei Steuerspannungsperioden mit je einer negativen Halbwelle
33 und einer positiven Halbwelle 34 erzeugt. Kommt dieser Steuerspannungserzeuger im Aurführungsbeispiel
nach F i g. 1 zur Anwendung, so ist die Rotorwelle 98 gegenüber der Kurbelwelle K nur mit der
halben Drehzahl anzutreiben, weil es sich dort um eine Einzylinder-Brennkraftmaschine handelt und demzufolge
bei einer Umdrehung der Kurbelwelle K nur ein Auslöseimpuls zur Einleitung der Zündung und ein
Überwachungsimpuls benötigt werden. Es ist daher ein schematisch angedeutetes Untersetzungsgetriebe 105
vorgesehen, das sich in der zwischen der Kurbelwelle K und der Rotorwelle 98 angeordneten Kupplungsverbindung
befindet und die entsprechende Drehzahlverminderung vornimmt
Wird nun der Rotorpol 101 an dem Statorpol 95 und der Rotorpol 102 an dem Statorpol 96 vorbeibewegt, so
tritt die erste Steuerspannungsperiode auf. Die zweite Steuerspannungsperiode wird erzeugt, wenn sich der
Rotorpol 101 an dem Statorpol 96 und der Rotorpol 102 an dem Statorpol 95 vorbeibewegt Nun ist aus der
Zeichnung leicht zu erkennen, daß bei der Erzeugung der ersten Steuerspannungsperiode der zwischen dem
Statorpol 95 und dem Rotorpol 101 vorhandene
Luftspalt klein, dagegen der zwischen dem Statorpol 96 und dem Rotorpol 102 vorhandene Luftspalt groß ist.
Bei der Erzeugung der zweiten Steuerspannungsperiode ist sowohl zwischen Statorpol 95 und Rotorpol 102
als auch zwischen Statorpol 96 und Rotorpol 101 ein mittelgroßer Luftspalt vorhanden. Auf diese Weise kann
man erreichen, daß der auftretende magnetische Streufluß und somit die Änderung des magnetischen
Flusses bei der Erzeugung der ersten Steuerspannungsperiode verschieden von derjenigen ist, die bei der
Erzeugung der zweiten Steuerspannungsperiode auftritt. Es ergibt sich daher in bezug auf eine bes;immte
Drehzahl eine erste Steuerspannungsperiode, bei welcher der Scheitelwert der Halbwellen beispielsweise
größer als derjenige der Halbwellen der zweiten Steuerspannungsperiode ist. In diesem Fall wird beim
allmählichen Überschreiten des der maximal zulässigen Drehzahl entsprechenden Pegels zunächst der aus der
negativen Halbwelle der ersten Steuerspannungsperiode hervorgehende Überwachungsimpuls die Auslösung
des folgenden Zündvorganges unterbinden. Der aus der negativen Halbwelle der zweiten Steuerspannungsperiode
hervorgehende Überwachungsimpuls wird dann jedoch nicht ausreichen, um den Schwellwert der
Zenerdiode 47 zu überschreiten und somit den jetzt folgenden Zündvorgang zu unterbinden. Infolgedessen
läßt es sich durch die vorerwähnte Maßnahme erreichen, daß beim allmählichen Überschreiten des der
maximal zulässigen Drehzahl entsprechenden Pegels nur ein Teil der danach folgenden Zündvorgänge
unterdrückt wird.
Wenn jedoch der der maximal zulässigen Drehzahl entsprechende Pegel plötzlich sehr stark überschritten
wird, wie das beispielsweise bei einer in einem Kraftfahrzeug verwendeten Brennkraftmaschine der
Fall sein kann, wenn sie im Schiebebetrieb arbeitet, wenn die angetriebenen Räder vom Boden abheben
oder wenn der Ganghebel aus seiner gewählten Stellung schnappt, so ergibt sich eine starke Brennkraftmaschine,
weil dann zunächst einmal sämtliche Überwachungsimpulse mit ihrem Scheitelwert den Schwellwert der
Zenerdiode 47 übersteigen und dadurch zunächst einmal sämtliche der danach auftretenden Auslöseimpulse für
die Zündung wirkungslos gemacht werden.
Die Überwachungseinrichtung W kann anstatt mit der Zündeinrichtung Zauch mit einer zur Kraftstoffeinspritzung
dienenden Einrichtung Fu in Wirkungsverbindung gebracht werden. Eine solche Einspritzeinrichtung
ist in F i g. 3 gezeigt. Sie enthält ein elektromagnetisch betätigbares Einspritzventil 106, das mit einer Steuerwicklung
107 versehen ist. Die Steuerwicklung 107 ist mit der Emitter-Kollektor-Strecke 108-109 eines
npn-Schalttransistors 110 in Reihe geschaltet. Die Reihenschaltung hat am transistorseitigen Ende eine
Anschlußklemme 111 und am ventilseitigen Ende eine Anschlußklemme 112. Die Basis 113 des Schalttransistors
110 steht über eine monostabüe Kippstufe 112 mit
einer Steuereingangsklemme 115 in Verbindung. Außerdem
steht die Kippstufe 114 zwecks ihrer Spannungsversorgung
mit den Anschlußklemmen 111 und 112 in
Verbindung. Denkt man sich nun diese Einspritzeinrichtung Fu anstelle der Zündeinrichtung Z in F i g. 1
eingefügt, so ist die Plusleitung 12 an die Anschlußklemme 111, die Minusleitung 15 an die Anschlußklemme 112
und die Steuerleitung 28 an den Steuereingang 115 angeschlossen.
Demzufolge ist die Emitter-Kollektor-Strecke 108-109 des Schalttransistors 110 normalerweise
nichtleitend und das Einspritzventil 106 geschlossen. Sobald die am Steuerspannungserzeuger 30 auftretende
positive Halbwelle 34 als Auslöseimpuls an den Steuereingang 115 gelangt, wird die Basis 113 des
Schalttransistors 110 so weit positiv vorgespannt, daß die Emitter-Kollektor-Strecke 108-109 stromleitend
und somit das Einspritzventil 106 geöffnet wird. Dabei ist die Öffnungszeit des Einspritzventiles 106 und die
ίο eingespritzte Kraftstoffmenge von der Kippdauer der
monostabilen Kippstufe 114 abhängig. Im Zusammenwirken mit der Überwachungseinrichtung W unterscheidet
sich die Einspritzeinrichtung Fu von der Zündeinrichtung Z lediglich dadurch, daß beim Überschreiten
des der zulässigen Drehzahl entsprechenden Pegels kein Einspritzvorgang auslösbar ist und somit
dann kein Kraftstoff-Luft-Gemisch im Zylinder der Brennkraftmaschine für eine Entflammung zur Verfügungsteht.
Es wird selbstverständlich als im Rahmen der Erfindung liegend angesehen, wenn die vorbeschriebenen
Maßnahmen bei einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine Anwendung finden, bei der also beispielsweise
die den einzelnen Zylindern zugeordneten Zündkerzen durch einen mit der Brennkraftmaschine rotierenden
Verteilerschalter jeweils im entsprechenden Zeitpunkt an die Sekundärwicklung 22 der Zündspule 21 gelegt
werden. Als Steuerspannungserzeuger kann dann ebenfalls eine solche Ausführung Verwendung finden,
wie sie aus F i g. 2 hervorgeht. Es muß lediglich dafür gesorgt werden, daß die Drehzahl der Kurbelwelle K
bei der Kupplung mit der Rotorwelle 98 entsprechend übersetzt wird. Der als Wechselstromgenerator ausgebildete
Steuerspannungserzeuger kann aber auch eine den vorhandenen Zylindern entsprechende Anzahl an
Stator- und Rotorpolen aufweisen, so daß eine direkte Kupplung zwischen der Kurbelwelle K und der
Rotorwelle 98 anwendbar ist. Zwecks weicher Drehzahlbegrenzung können dabei auch die Statorpole
beispielsweise eine Ellipsenfläche einschließen und die Rotorpole eine gemeinsame Umgrenzungslinie haben,
die ebenfalls einer Ellipse entspricht.
Des weiteren kann die in der Ausführung nach F i g. 1
zur Anwendung kommende Zündeinrichtung auch eine bekannte Hochspannungskondensatorzündeinrichtung
sein, wobei dann der Steuereingang 25 beispielsweise zu der Steuerelektrode eines Thyristors führt, der im
Normalfall, d. h. bei unwirksamen Überwachungsimpulsen, durch die positive Halbwelle 34 des Steuerspannungserzeugers
30 in den leitenden Zustand gesteuert wird und dabei einen zuvor aufgeladenen Zündkondensator
über die Primärwicklung 20 der Zündspule 21 entlädt.
Besteht die Zündeinrichtung beispielsweise aus zwei zur sogenannten Doppelzündung bestimmten Anlagen,
die je einen mit seiner Steuerausgangsklemme 29 an einem Steuereingang 25 angeschlossenen Steuerspannungserzeuger
30 haben, so kann die Steuerausgangsklemme des einen Steuerspannungserzeugers — wie in
F i g. 1 — sowohl an die Anschlußklemme 46 des Eingangszweiges E als auch über die Diode 23 an die
Schutzschaltstrecke H und die Steuerausgangsklemme des anderen Steuerspannungserzeugers nur an die
Schutzschaltstrecke H (und zwar in derselben Weise
über eine Diode) einer einzigen Überwachungseinrichtung ^angeschlossen sein.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (18)
1. Brennkraftmaschine mit einer zur Drehzahlbegrenzung dienenden Überwachungseinrichtung, mit
einer zur Zündung bzw. Kraftstoffeinspritzung dienenden Betriebseinrichtung, mit einem Steuerspannungserzeuger, dessen zur Verfugung gestellte
Steuerspannung drehzahlabhängig ist, mit einer in der Überwachungseinrichtung vorgesehenen elektronischen Schutzschaltstrecke, mit deren Hilfe die
Betriebseinrichtung wirkungslos gemacht wird, und zwar dann, wenn die Steuerspannung einen der
maximal zulässigen Drehzahl entsprechenden Pegel überschreitet, und mit einem Schaltglied, das einen
bestimmten, diesem Pegel entsprechenden Schwell- is wert hat und in einem mit dem Steuerspannungserzeuger verbundenen Steuereingangszweig der
Überwachungseinrichtung liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Steuerspannungserzeuger (30) zur Verfugung gestellte Steuer- zo
spannung sowohl ein Auslöseimpuls zur Steuerung der die Zündung bzw. Kraftstoffeinspritzung bewirkenden Betriebseinrichtung als auch ein dem
Auslöseimpuls zeitlich vorangehender, der Überwachungseinrichtung (W) über den Steuereingangs-
zweig (E) zugeführter Überwachungsimpuls ist und daß, nachdem der Überwachungsimpuls den der
maximal zulässigen Drehzahl entsprechenden, durch das Schaltglied mit bestimmten Schwellwert festgelegten Pegel überschritten hat, der davon abhängige
Schaltzustand der Schutzschaltstrecke (H) den Einfluß des Auslöseimpulses auf die Betriebseinrichtung (Z bzw. Fu) unterbindet und durch den
Kippvorgang eines monostabilen Multivibrators (M) über eine Zeitspanne aufrechterhalten bleibt, innerhalb derer wenigstens der folgende Auslöseimpuls
liegt.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerspannungserzeuger
(30) ein Wechselstromgenerator ist, bei dem von zwei aufeinanderfolgenden Halbwellen (33, 34) die
vorausgehende Halbwelle (33) als Überwachungsimpuls und die darauffolgende Halbwelle (34) als
Auslöseimpuls Verwendung findet.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kippvorgang des monostabilen Multivibrators (M) eingeleitet wird, sobald der
Überwachungsimpuls den der maximal zulässigen Drehzahl entsprechenden, durch das Schaltglied mit
bestimmtem Schwellwert festgelegten Pegel überschreitet.
4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung (W) eine Triggerstufe (T) enthält, die, wenn
der Überwachungsimpuls den der maximal zulässigen Drehzahl entsprechenden, durch das Schaltglied
mit bestimmtem Schwellwert festgelegten Pegel überschreitet, einen rechteckförmigen Triggerimpuls zur Verfügung stellt und an ihrem Eingang mit
dem Steuereingangszweig (E), dagegen an ihrem Ausgang über ein Differenzierglied (D) mit dem
monostabilen Multivibrator (M) derart in Verbindung steht, daß die bei der Differenzierung des
Triggerimpulses an seiner Vorderflanke entstehende Spannungsspitze einen bei ihrem Auftreten noch
nicht abgeschlossenen Kippvorgang zwangsläufig beendet.
5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schutzschaltstrecke (H) der Überwachungseinrichtung (W) im Nebenschluß zu desn den Steuerspannungserzeuger (30) bildenden Wechselstromgenerator liegt und durch die Emitter-Kollektor-Strecke
(89—90) eines Schutztransistors (91) gebildet wird,
der an seiner Basis (92) so mit dem monostabilen Multivibrator (M) in Verbindung steht, daß diese
Emitter-Kollektor-Strecke (89—90) während des Kippvorgangs leitend ist
6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schutzschaltstrecke (H) mit einer die Überwachungsimpulse
sperrenden Diode (93) in Serie geschaltet ist und diese Serienschaltung im Nebenschluß zu dem den
Steuerspannungserzeuger (30) bildenden Wechselstromgenerator liegt.
7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung
(W)e\net\ Spannungsstabilisator (G)aufweist, der an
einer Gleichstromquelle (14) liegt und eine konstante Versorgungsspannung zur Verfügung stellt
8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der monostabile
Multivibrator (M) in seinem die Dauer des Kippvorganges bestimmenden Zeitkreis einen einstellbaren Zeitwiderstand (86) enthält
9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das im Steuereingangszweig
(E) liegende, einen bestimmten Schwellwert aufweisende Schaltglied wenigstens eine übliche Diode (48)
ist
10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das im Steuereingangszweig
(E) liegende, einen bestimmten Schwellwert aufweisende Schaltglied wenigstens eine Zenerdiode (47)
ist.
11. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das im Steuereingangszweig (E) liegende, einen bestimmten Schwellwert aufweisende Schaltglied eine aus wenigstens einer üblichen
Diode (48) und wenigstens einer Zenerdiode (47) bestehende Reihenschaltung ist
12. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereingangszweig (E)m\\ wenigstens
einem einstellbaren Uberwachungswiderstand (53) Verbindung hat.
13. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereingangszweig (E)m\t wenigstens
einem temperaturabhängigen Widerstand (55) Verbindung hat
14. Brennkraftmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der temperaturabhängige Widerstand (55) zur Kontrolle der Zylindertemperatur Verwendung findet.
15. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß wahlweise jeweils eines von mehreren
Schaltgliedern (47, 47a, AJb) mit untereinander verschiedenen Schwellwerten in den Steuereingangszweig (E) legbar ist
16. Brennkraftmaschine nach Anspruch I und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß von dem als Steuerspannungserzeuger (30) verwendeten Wechselstromgenerator bei einer Umdrehung seines Rotors
(97) mehrere Überwachungsimpulse entnehmbar
sind, die in bezug auf eine bestimmte Drehzahl verschieden hohe Scheitelwerte haben.
17. Brennkraftmaschine nach Anspruch 16, dadurch
gekennzeichnet, daß bei dem als Steuerspannungserzeuger (30) verwendeten Wechselstromgenerator
der Rotor (97) in bezug auf die Statorpole (95, 96) unsymmetrisch gelagert ist und Pole (101,
102) besitzt, deren radiale Länge (11,12) untereinander
verschieden ist
18. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 und 2, ι ο dadurch gekennzeichnet, daß bei dem als Steuerspannungserzeuger
(30) verwendeten Wechselstromgenerator das Magnetfeld durch wenigstens
einen Oxydmagnet (103) erzeugt wird.
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19691906883 DE1906883C3 (de) | 1969-02-12 | Brennkraftmaschine mit einer zur Drehzahlbegrenzung dienenden Überwachungseinrichtung | |
FR6944954A FR2030968A5 (de) | 1969-02-12 | 1969-12-24 | |
US9282A US3651793A (en) | 1969-02-12 | 1970-02-06 | Arrangement for limiting the speed of internal combustion engines |
JP45011180A JPS4811243B1 (de) | 1969-02-12 | 1970-02-10 | |
ES376450A ES376450A1 (es) | 1969-02-12 | 1970-02-11 | Perfeccionamientos en instalaciones de vigilancia para la limitacion del numero de revoluciones de motores de explo- sion. |
SE01741/70A SE356557B (de) | 1969-02-12 | 1970-02-11 | |
GB1296091D GB1296091A (de) | 1969-02-12 | 1970-02-12 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19691906883 DE1906883C3 (de) | 1969-02-12 | Brennkraftmaschine mit einer zur Drehzahlbegrenzung dienenden Überwachungseinrichtung |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1906883A1 DE1906883A1 (de) | 1970-08-20 |
DE1906883B2 DE1906883B2 (de) | 1977-06-16 |
DE1906883C3 true DE1906883C3 (de) | 1978-02-09 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4219362B4 (de) * | 1991-06-12 | 2006-05-18 | Mazda Motor Corp. | Motordrehzahl-Steuereinrichtung |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4219362B4 (de) * | 1991-06-12 | 2006-05-18 | Mazda Motor Corp. | Motordrehzahl-Steuereinrichtung |
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