DE1907537A1 - Regeleinrichtung an Zuendverteilern fuer Verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Description

BERLIN ,33, HERBERTSTRASSE 22 1907537 ^

Fernsprecher: 8 87 72 37 - Drahtwort:. Invention Berlin, . ...... "-"·-■■£·..-"-

Bankkonto: W.Meissner, Berliner Bank A.-G.,Depka 36 ₁ BERUiN 33 (GRUNEWAl-D), den

Berlln-Haleneee, Kurförstendamm 130 gHP*~

HerbertetraSe 22 Stanley E. S¹ I H G H .,'" Edmonton/^lbertH - Canada

; an Zändye-fflfcei_:l;era-; f.ür.

kr.aftmasojiinen

Die Priorität- der Anmeldung üer. No-;. ._:Qf}2^

eingereicht am* HZ«:- Februar 19G8 in^des' "Vereinigten Staaten von.-. iimerika ^: i^s-t in Anspruch: genommen^

Die Erfindung; .bezieht .sich/: auf- dip;:.Verbesserung.; der, Regel einrichtung an Zündverteilern für Verbrennungsferaftma---. schinen.

Im aligemeinen, erfolgt/ bei_ Verbrennun_;gsto

KompriHieran. dieses.: GemisAhsj iPr einer: Eammer_;, das.; Zünden des ko^ipri|ai©r^e.n;>. GemisohS;/undv_ di^^^gde.hiE|un;g_;; d@si;0aaea,. die sich aus, de.r; YeT^ß^n^xp.0s^''ä^pj^j ergibt und^ zum. Bepegen. ^ i^gifeens^. de,r-;-mi^_;· einer>.I^rbel^ellie;. verbünde^,

über ein Verhiäitnis. zup- umlaufr derp l^r in cteri-Eammeir- einen. Spalt/ übi erzeugen, um-, die... Mischung zu. ein_; Z;e_:it ©M. den- Eu:nkein;_U und_:.

iib;. derr_:-Er_Ja^few_;ir_ilS|!J,n;go, Es₁. ±

gesteuert:
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BAD ORIGINAU

, dip:· te: diet-.

^{1 J} 190753?

Stellung erreicht hat, in der., die Abwärtsbewegung des.., _f,>'. Iiplbens die Kurbelwelle in, die richtige .J£Lcb-tung . dreht_T,, ^. Die.s. wird gewöhnlich, als frühzündung, oder '.'Zundung^rfyor .... dem oberen Totpuiik.t" bezeichnet. _; - _v . . . ..... .".,., .„. ,, ,

Der Betrag des Vorschubs, der Zündung muß sich änilern■;,.im _t ersten Fall., weil, durch .eine Änderung der; UEiljaufgesahY/in-. di-gkeit. der-Maschine der V/inkel.- geändert; wird,., .um-deri. 4Je,. Kurbelwelle sich, während, der Zeit der Kraftv/irkung dreht; und im zweiten. EaIl, weil. Druck und.,Temper.atur.änderunden in .de_:r VexbrennungskaEmi.er die Verbrennungsaeät .änderno,_; ../.

Im-ersten ff all, wird gewöhnlich^ νομ einer Einx.ichtu.ng_;. .G^;-. _: brauch, gemacht.}, die allgemeiii al:s ''mechaniacher. Xorschub'' bekannt ls._:t^:. und. bei der, die. Zentrifugalkraft gegen die,;.. spannung eiaer Feder durch .me;hrere_ Gev;ic.hte,., Eeb.el/..und: .. . federn yvirkt.- Eine solche iCinrichtung spricht; _:auf. die Umlaufgeschwindigkeit an,, die den. Vorlauf- bei'Änderungen . der Umlaufgeschwindigkeit ve rand er. ti_: Diesel Einrichtungen... werden -durch Verändern des Ausgleichs der. Kräfte, .beeinflußt, die durch eine Änderung des Gewichts infolge Schmutz- .oder ^ettab lage rung oder durch .Abnutzung uiid. durch eine_;,.Änderung, der iⁿederspannung infolge.: T.e3age;ria.tur— Schwankungen ,oder Abnutzung beding^, i^st:, - Diese , tuagen. werden, auch in, ihrer - Bewegung. d dereniFehien ,und; ^bnut:Z;ung,..du^ch.., ei

dea_v Eetts-s^ und;i. duj^ehi^epiip^r^ b^e-^;=

Im zweiten Fall wird gewöhnlich eine Einrichtung verwendet, die allgemein als "/akuum-Vorschub" bekannt ist und aus einer von einer federnd gehaltenen Membran .besteht_v, die mit dem Ansaugdruck und,dem atmosphärischen.Druck In Verbindung steht. Oiese Einrichtungen arbeiten unter der, Voraussetzung, daß eine Γ-Tessung der Schwankung zwischen dem Ansaugdruck und dem atmosphärischen .uruck den Dxük-

" '■ Γι ?ϊ \ ίί"^?" i\ p i\ @ ■. -

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ken und Temperaturen in der Verbrennungskammer genau folgt. Tatsächlich ergibt dies, da Drücke und Temperaturen in den Verbrennungskammern nicht unmittelbar gemessen werden, bestenfalls eine Annäherung. Bei diesen Einrichtungen besteht das gleiche Problem hinsichtlich der Bewegung "wie bei den Einrichtungen des ersten Falles. Hinzu kommt noch, daß Undichtigkeiten die wirkung des druckempfindlichen Systems beeinflussen, oder es vollständig unwirksam wird, wenn die Membran bricht*

Der Erfindung liegen zwei wichtige Faktoren zugrunde. Der erste Faktor ist der, daß eine Druckänderung in der Verbrennungskammer durch eine proportionale Änderung im Drehmoment der Kurbelwelle beeinflußt wird und somit die Auswertung des Drehmomentes eine genaue auswertung dieses Druckes ergibt. Der zweite Faktor ist der, daß die zeitliche Verschiebung vom oberen Totpunkt und das Vorverlegen der Zündung von diesem Punkt aus in Umdrehungsgraden der Kurbelwelle genau das gleiche ist wie die zeitliche Verschiebung von diesem Punkt, um Umlaufgeschwindigkeit und Drehmoment anzupassen. .

Ss wurde festgestellt, daß diese gewöhnlichen Einrichtungen eigenen ^Schwierigkeiten dadurch beseitigt.werden können, daß diese Einrichtungen durch ein idjrstem ersetzt werdon, das' Drehiiionent und UmI auf geschwindigkeit auswertet und bei kleinsten .lerten dieser Funktionen απ Punkt des "urjxiiiialen Vorschubs" einen Zünuiapuls auslöst-, wie er in den beschriebenen xinordnungen (dies ist ungefähr 3o° vor -d'-iiß "oberen Totpunkt") benutzt wird. Jieses oystem erzeugt ein-'.-Gi-'iaial, das Qou Zündimpuls aus dieser "Maximal-Vor-ί,ώΛΐσ"-Ζ6ίΐ ^e.»äß seiner auswertung von Drehmoment und JJto.-lauf pjcschvvin.'ü_::koit verzögert« Der Zündimpuls "wird direkt proportional zum Drehmoment "'und umgekehrt proportional, zur

Loit- verzögert; Die Mnstellüiig-folgt" der l-.kfAj gev/öhulich verwendeter 'Geräte^'während ;jie eine höheixt Präzision "mid'-e'i'ne³ göringero' tbe'rwachüngs-

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notwendigkeit ergibt_β . ■--'.". /Γ

Mit Hilfe der- Zeichnungen werden zwei besondere Ausfüh-rungsbeispiele des Zündsystems nach: der,Erfindung "be-? ;..: schrieben, auf die die Erfindung jödoch nicht beschränkt ist. - " . ." ■ - . - ; . ^: .'::■■■ ■ Λ -^:-""":.

In den Zeichnungen sind: ; . ^ Z₁

Figur T die Seitenansicht eines Teils des Inneren einer;. Verbrennungskraftmaschine mit bestimmten mecha-. nischen Teilen eines ersten Ausführungsbeispiels^:. des Steuersystems nach der Erfindung;; ; , :-

Figur 2 ein Schnitt an der Linie II-II der J¹IgUr^1};

Figur 3 ein Blockschaltbild, das mit der mechanischen Konstruktion nach den Figuren 1 und.2 züsammenar- /^: beitet; ■""■""- -^:r. ^:--.:." > :_;^

Figur 4a der erste Teil eines detaillierten Sehaltbildes ;-

Figur 4b der zweite Teil dieses Schaltbildes; die Figuren 4-ä und 4b ergeben zusammen die Schaltung für das " verallgemeinerte Blockschaltbild nach Figur 3;

Figur 5 ^ei& Impulsdiagramm, bei dem die Impulse in Graden der Kurbelwellenstellung aufgetragen sind; ·

Figur 6a ein weiteres Impulsdiagramm, bei dem die Impulse nach der Zeit aufgetragen sind; · : ' .

Figur 6b ist eine Variante von Figur 6a; ' '.-_■-. .

Figur 7 ein weiteres Impulsdiagramm, das Veränderungen ■ der Impulse nach Figur 5 zeigt;

Figur .8 eine Seitenansicht der mechanischen Konstrukirion eines zweiten Ausführungsbeispiels; diese Figur entspricht im allgemeinen der Figur 1 ; ■ . ^

Figur 9 eine Ansicht an der Linie IX-IX der; Figur 8; und

Figur 1o ein End-Impulsdiagramm, das sich von der Ausführung der beiden Ausführungsbeispiele nach der Erfindung unterscheidet. - . : . ^;,_

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Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Verbrennungskraftmaschine "besitzt bei 2 eine Kurbelwelle 1, die über einen Teil einer Übertragungswelle 8 eine weitere (nicht dargestellte) Einrichtung, z_o B. ein Schaltgetriebe, ein automatisches Getriebe oder eine andere Belastung antreibt. Die Welle 8 besteht aus solchem Material und ist so bemessen, daß sie infolge des über sie übertragenen Drehmoments fühlbar verdreht wird. Es sind zwei Schwungräder 4 und 6 vorgesehen. Das Schwungrad 4 befindet sich am Ende der Welle 8 neben der Kurbelwelle 1, so daß es sich synchron mit der Kurbelwelle dreht, wobei die Zündeinstellung praktisch vom übertragenen Drehmoment abhängt. Das zweite Schwungrad 6 befindet sich von der Maschine 2 weiter entfernt, so daß seine Drehstellung zum Schwungrad 4 und somit zur Kurbelwelle 1 eine Torsion der Welle 8 erfährt, die dem Wert des übertragenen Drehmoments entspricht«

Die Maschine 2 enthält außer den anderen üblichen Teilen einen Verteiler T, der eine mit der Kurbelwelle 1 verbundene Einstellvorrichtung besitzt, was durch die unterbrochenen Linien 3 dargestellt ist.

Das erste Schwungrad 4 besitzt vier Stifte 12 aus weichem Eisen oder anderem magnetischen Material, die gleichmäßig um den Rand des Bades herum angeordnet sind. Die Wahl von vier Stiften entspricht einer Achtzylindermaschine. Eine Sechszylindermaschine würde drei solche Stifte erfordern, die am Umfang des Rades 4 angeordnet sind, wenn es sich um eine Viertaktmaschine handelt.

Jeder der Stifte 12 ist so angeordnet, daß er dicht neben einer stationären magnetischen Einheit 5a vorbeiläuft, die aus einem Polschuh 9 aus magnetischem Material in Verbindung mit einem Permanent- oder Elektromagneten 7 besteht (Figur 2). Um den Polschuh 9 ist eine Wicklung 1o gelegt. Wie Figur 2 zeigt, laufen sowohl der Stift 12 als auch der

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Polschuh 9 in verhältnismäßig feine Kanten aus, ui genau den Zeitpunkt zu bestimmen, an dem die Kante Jedes Stifts 12 sich der Kante des Polschuhs 9 am meisten nähert und beginnt sich wieder von ihr zu entfernen. Die Form der dadurch in der Wicklung 1 ο erzeugten Impulse zeigt !Figur 5 bei 15. Solche Impulse bestehen aus der stetigen Änderung der Spannung in einer ersten Richtung, der die plötzliche und rasche Umkehrung des Vorzeichens der Spannung und schließlich eine entgegengesetzte Spitze folgen. Der Stromkreis, der die Impulse I5 aus der Wicklung 1o empfängt, kann sehr genau die- plötzliche Polaritatsumkehrung, d* h. den ungefähr durch 14 dargestellten Zeitpunkt feststellen, an dem die Kante eines jeden Stifts 12 die Kante des Polschuhs 9 passiert.

Am Rand des zweiten Schwungrades 6 befinden sich ähnliche Stifte 13, die mit einer ähnlichen stationären magnetischen Einheit 5b mit einer elektrischen Wicklung 11 zusammenarbeiten. Wenn keine Torsion auftritt, befinden sich die Stifte 13 5° hinter den Stiften 12, d. h. sie erzeugen ähnliche Impulse 16, wie Figur 5 zeigt. Die zeitliche Lage dieser Impulse ist mit der Kurbelwelle so koordiniert, daß der erste Impuls 4o° vor dem oberen Totpunkt und der zweite 35° vor ihm (ohne daß Torsion stattfindet) erscheint. Jedes dieser Paare von Stiften 12 und 13 arbeitet mit zwei .der acht Zündkerzen zusammen. Die zeitliche Lage in bezug auf den oberen Totpunkt bezieht sich auf die Kolben in dem Zylindern, in denen sich diese beiden Zündkerzen befinden. In den Impulsdiagrammen wird nur ein einziges Paar von Impulsen zum Liefern der Zündzeitpunkte für zwei Zylinder gezeigt, deren Kolben in der Phase um 360° versetzt liegen.

Die Wicklungen 1ο und 11 in den Figuren 3 und 4 sind die Eingänge zu einem torsionsabhängigen Impulsgenerator 2o, der die Form eines Flip-FIop-Multivibrators besitzt und und mit den Transistoren $1 bis Q⁴I-, den Widerständen R1 ^:

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bis E6, den Kondensatoren 01 bis C3 und den Dioden DI bis IW- bestückt ist.. So wie die Impulse 15 der. Wicklung 1o positiv werden, d«, IU am Punkt 14, leitet der Transistor φ und bewirkt, daß der Multivibrator am Verbindungspunkt von Widerstand E3 und Kollektor des Transistors φ- eine positive Spannung erzeugt. Wenn ein Stift 13 in der Wicklung 11 den Impuls 16 erzeugt, schaltet dieser Impuls den Transistor Q4 an, läßt'den Multivibrator umkehren und die Spannung am Kollektor des Transistors. Q4 bis auf Erdpo- .,-' tential abnehmen,. Diese Spannung ändert den Durchgang durch den Kondensator C3 zum Punkt a, der den Ausgang des Impulsgenerators 2o darstellt. Die Schwingungsform 18 am Punkt A zeigt Figur 5·

Die Sechteckschwingung 18_: am Punkt A ist von konstanter Amplitude. Ihre "Ein"-Zeit ist in Kurbelwellengraden- ausgedrückt konstant, aber zur absoluten .Zeit wird sie direkt mit der Umlaufgeschwindigkeit der Welle 8 kleiner. Diese Veränderung zeigen die Figuren 6a und 6b. Figur 6a zeigt die Sechteckschwingung18 bei einer ersten'Geschwindigkeit, während Figur 6b dieselbe Schwingung bei der doppelten Geschwindigkeit zeigt. Die Impulsfrequenz wird verdoppelt,.während die Impulsdauer halbiert"wird. Die Dauer der Impulse 18 am Punkt A hängt auch von der zu übertragenden Torsion ab. Wenn die Torsion an der Kurbel- ' welle 8.ausreicht, um die Verzögerung der Stifte IJ hinter den Stiften 12.von 5° auf 1o° zu erhöhen, werden die Impulse 18 am Punkt A auf 18' verlängert, wie aus Figur 7 bei A¹ zu sehen ist. Diese Figur zeigt die Verlängerung der Impulse 18 im Verhältnis zu Kurbelwellengraden. Diese "ierden somit durch Vergrößern der übertragenen Torsion in bezug auch auf die absolute Zeit verlängert.

Ausgang vom Punkt n. wird an drei verschiedene Kreise geführt: ^rctens an einen Generator 21 für feste lange Impulse, an dem der Ausgang des Generators 2o liegt.. Die ser Ütromkreis wird in Figur 4- als mono stabil er Multivi-

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"brator mit den Transistoren,Q11 Ms; φ3» den 7/iderständen Ή2Β "bis R24- und dem Kondensator 08 geneigt.. Der Multivi-..-".:' brator erzeugt positive Impulse 19 von fester Länge an ■--"■'.'...; ihrem Ausgangspunkt B, d. h. am Verbindungspunkt von.Widerstand R24- und dem Kollektor des Transistors φ3.:Diese^: Impulse 19 sind in den Figuren 6a und 6b zu sehen» Ihre Länge ist konstant und sie werden durch den Kreis 21 be-O stimmt. Jeder Impuls 19 wird am Punkt A durch den Beginn"-eines Impulses 18 ausgelöst und dadurch der Frequenzan- . "..-■ stieg der Impulse 18 mit-ansteigender Umlaufgeschwindig- · keit beeinflußt. Aber die Impulse 19 beeinflussen nicht die Verkürzung der Impulse 18, dies ist auch eine Folge ' des Ansteigens der Umlaufgeschwindigkeit. _;

Der Generator für die Impulse fester Länge speist eine ^:.. .. Integrator- und Inverterschaltung 22 mit einer Diode D5, einer Induktivität L1, einem Transistor QI^-, Widerständen R25 bis R28 und Kondensatoren C9 und, C^:1o. Dieser Kreis , erzeugt an der Basis des Transistors φ4· eine Spannung, deren Wert direkt proportional mit der Umlaufgeschwindigkeit schwankt. Mit anderen Worten: Bei der Anordnung nach" Figur 6b erzeugt der Umstand, daß dort doppelt so viel Impulse sind, wie Impulse 19 vom Punkt B empfangen werden, die doppelte positive Spannung an der Basis des Transistors Q14. Dieser Transistor wirkt als Inverter,· indem : er proportional zur Spannung an der Basis leitet, die eine Spannung an ihrem Kollektor (Punkt 0) erzeugt, die \";:' umgekehrt proportional der Umlaufgeschwindigkeit ist. In den Figuren 6a und 6b werden zwei Werte dieser Spannung als Spannungen V4· und V5 dargestellte Die Spannung Vj? ist dabei ungefähr die Hälfte der Spannung YA-.

Der nächste Kreis ist ein Zeitverzö'gerung&steuerkreis 2J mit den Eingangspunkten D und B, die an den Punkten A und" C liegen. Der Kreis 23 besteht aus den Transistoren A₁^ " und Q6, den Widerständen R8 bis R13 und dem Kondensator G4-.

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Das Eingangssignal vom Punkt A an der Basis des Transistors Q5 bringt diesen Transistor in den Sättigungszustand, der den Kondensator CW- entladen läßt, was durch den einstellbaren Widerstand R9 geregelt wird. Der Transistor Q5 hört an der rückwärtigen Kante 17 des Eingangsimpulses 18 vom Punkt A zu leiten auf, worauf der Konden-. sator 04- sich wieder zu laden beginnt.

Für das Wiederladen gibt es zwei Wege. Der erste führt über den Widerstand Rio, der auf einen solchen Wert einzustellen ist, daß ohne Drehmoment und bei niedriger Umlauf gesGhwindigkeit der Kondensator 04 sich in der richtigen Zeit wieder aufladen kann, um eine einwandfreie Zündung für diesen Zustand von Umlaufgeschwindigkeit und Drehmoment, d. h. nahe dem oberen Totpunkt, auszulösen. Der zweite Wiederladeweg für den Kondensator 04 führt über den Transistor ^6 und den Widerstand R11. Der Strom durch diesen Weg wird durch die Spannung am Punkt E (die Basis des Transistors Q6) gesteuert. Eine solche Spannung ist dieselbe wie die am Punkt C am Ausgang des Kreises 22 erzeugte. Diese Spannung ist umgekehrt proportional der Umlaufgeschwindigkeit, wie bereits erläutert worden ist« Durch Regeln der Vorspannung des Transistors Q6 kann dieser gerade den richtigen Wert des WiederaufladeStroms des Kondensators 04 in der richtigen Zeit führen, um die frühere Zündeinstellung der Umlaufgeschwindigkeit anzupassen.

Die Spannung am Punkt F, die am Kondensator 04 liegt, wird in den Figuren 5 und 7 für verschieden unterschiedliche Zustände von Drehmoment und Geschwindigkeit gezeigt. Figur 5 zeigt diese Spannung im Zustand ohne Drehmoment und bei geringer Geschwindigkeit. Der Kondensator entlädt sich während der Kurve 30 von einer ersten Spannung ΤΓ1 auf eine zweite Spannung 72, d. h, auf Erdpotential. Die Zeit genügt jedoch nicht, um die.Spannung V2 zu erreichen, bevor die Entladung durch die rückwärtige Kante 27 des impulses vom Punkt A unterbrochen wird, worauf unmittelbar

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die Wiederladekurve 31 "beginnt. Da die Maschine sich bei niedriger Geschwindigkeit dreht und der erstre Ladeweg für den Kondensator C4- vorherrscht, ist die Lade geschwindigkeit verhältnismäßig niedrig und liegt nicht Ms 4° vor dem oberen Totpunkt, so daß die Kurve 31 am Punkt X eine Spannung führt, die als kritische Spannung für die Erregung des nächsten Kreises gewählt worden ist, wie noch erläutert werden wird.

Dasselbe Kurvenpaar Jo und 31 wurde unverändert als eine zusammengesetzte Kurve F1 in Figur 7 wiedergegeben. An ihrem unteren Punkt wird der Kondensator Z1 entladen. Die Figur 7 zeigt auch entsprechende Kurven F2.und F3, die Zustände bei mittlerer Geschwindigkeit bzw» hoher Geschwindigkeit- darstellen, wobei praktisch kein Drehmoment übertragen wird. Der Teil 32 der Kurve F2 isi; flacher als der Teil 3o> weil die absolute Zeit zwischen zwei-Kurbel^- Wellenstellungen, d» h„ zwischen Ao⁰ und 35° vor dem oberen Totpunkt durch die erhöhte Umlaufgeschwindigkeit verringert worden ist. Der Kondensator 04 hat jetzt ausreichend "Zeit zum Entladen auf eine Spannung Z2. Wegen der höheren Umlaufgeschwindigkeit wird die Spannung am Punkt 0 verringert, wie bereits anhand von Figur 6b gezeigt worden ist, und somit kann ein größerer Strom durch den Transistor Q6 fließen und den Kondensator CW- schneller entsprechend der Kurve 33 laden. Dadurch erreicht die Kurve F2. jetzt die Spannung Y3 bei 17° vor dem oberen Totpunkt. Die Kurve F3, die den Zustand bei hoher Geschwindigkeit darstellt, zeigt einen noch flacheren Entladeverlauf 34·, um eine Spannung Z3 zu erreichen und einen steileren Ladeteil 35 der Spannung V3 bei 3o^Q vor dem oberen Totpunkt zu kreuzen. Die Zündeinstellung wird in einer Weise vorverlegt, die noch beschrieben werden wird.

Der untere Teil der Figur 7 zeigt die Wirkung des Anste±-- gens auf ein hohes Drehmoment. Die kurve F4 für die mittlere Geschwindigkeit enthält eine Entladekurve 36 und

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eine Wiederladekurve 37· Die Kurve 36 folgt anfangs der Kurve 32 nach, unten zur Spannung. 22, verbleibt dort für -weitere 5° desKurbelwellenwinkel:s "bis zur Spannung 2Ά-, da das Abschalten des Entladetransistors φ jetzt bis zur-rückwärtigen Kante i?¹ <ies verlängerten Impulses A¹ verzögert wird. Unter diesen: Umstanden kreuzt die Kurve E4- die Spannung V3 bei ungefähr 11° vor dem oberen Totpunkt. Schließlich zeigt in Figur 7 die Kurve 15 Zustände hoher Geschwindigkeit und hohem Drehmoments und besteht aus der 'jSntladekurve 38, die weiterhin die Spannung Z3 zur Spannung Z5 führt, und eine Wiederladekurve 39 kreuzt bei ungefähr 18° vor dem oberen Totpunkt die Spannung V3. Die »Wirkung dieser Veränderungen ist ein Vorverlegen der Zündeinstellung bei Ansteigen, der Geschwindigkeit plus uberlagerterWerzÖgerung mit ansteigendem Drehmoment. Obwohl in Begriffen einer Nettovorverlegung vom oberen Totpunkt ausgedrückt, werden in der Praxis die SinsteilZeitpunkte durch den Kreis als veränderliche Verzögerung von der Maximalvorschubbedingung von ungefähr 3o° vor dem oberen Totpunkt berechnet.

Bs wird jetzt der nächste Kreis betrachtet, der ein Verzögerungsausgangskreis 24 mit den Eingangspunkten G und H und einem Ausgangspunkt J .ist. Die Singangspunkte sind entsprechend-mit den Punkten A und Έ verbundene Der Kreis 24- enthält die Transistoren ^7 bis -41ο, die .Widerstände H14 bis H21 und die Kondensatoren G 5 bis G 7 und bildet einen abgewandelten ]?lip~ELop-Multivibrator, der durch den Beginn eines Signals vom Punkt A eingeschaltet und. durch ein bignal vom Punkt Έ ausgeschaltet wird, d. h_o wenn die opannung am Punkt IT den Betrag V3 erreicht, der uie Vorspannung am Transistor ;^7 ist«. Der resultierende g am Punkt. J wird in Ii¹XgUr ^ gezeigte ^:

jieser ,!.usf^ang wird an den nächsten Kreis geführt, der der Jifferenzierungskreis ist, die Impulse verformt, ver iitarkt und die üinheit 25 schaltet, die aus den Transi-

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BADORtGiNAL

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stören £$15 bis Q2o, den Widerständen R29 bis R^o, den Kondensatoren 011 bis 016 und der Zenerdiode D6 besteht. Das Eingangssignal vom Punkt J wird durch die Kombination des Kondensators G11 und des Widerstandes R29 differenziert, um scharfe Impulse am Punkt K zu erhalten, wie Figur 5 zeigt„ Nur der positive dieser Impulse, der ; mit dem Ende der Impulse vom Punkt J übereinstimmt, wird weiter betroffen, da der negative Impuls am 13PB-Tr ans i~< stör 1415 keine Wirkung hat. Der positive Impuls macht . diesen Transistor leitend und löst den Transistor Q16 eines monostabilen Multivibrators aus, der am Punkt L. ■ eine positive Rechteckschwingung erzeugt. Die Vorderkante dieser Schwingung tritt an der Kurbelwellenstellung auf, die durch Kreuzen der Spannung Vj mit der Wiederladekürve des Kondensators 04 gegeben ist, wie Figur.5 deutlich zeigt. Dieses Signal am Punkt L wird in üblicher Weise über die Punkte M und N des Kreises 25 invertiert, verstärkt und wieder invertiert. Der Ausgang am Punkt N ist. im wesentlichen noch eine Rechteckschwingung. =..' ·

Die positive Vorderkante des Impulses läßt am Punkt N den Transistor Q2o plötzlich zu leiten aufhören, und somit kann das magnetische Feld der.Primärwicklung einer Zündspule S zusammenbrechen und induziert in der Sekundärwicklung der Spule eine hohe Spannung, die wiederum eine Spannung in die Primärwicklung drückt, wie Figur 5 erkennen läßt. Diese Schwingungsform, wie sie am Punkt P zusehen ist, stellt auGh die Hochspannung dar, die in der Sekundärwicklung der Zündspule S induziert wird, und somit die Spannung, die durch den Verteiler T zu den Zünd-. kerzen geleitet wird, die durch eine typische Zündkerze V dargestellt sind. Diese Druckspannung sinkt über die Zenerdiode D6 auf Erdpotential ab und schützt somit die Schalttransistoren. Der Widerstand RH-o dient zur Begrenzung des Stromes im Transistor Q2o während seiner Leit^- fähigkeit. ' -

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Die Arbeitsweise besteht darin, daß zwei Impulse '15 16 durch Umlaufen der Antriebswelle erzeugt und zum Be^ ginn der Zündeinstellung verwendet werden. Der erste Impuls 15 wird am Drehpunkt der Kurbelwelle erzeugt, der in bezug auf den Kolben des gezündeten Zylinders festgelegt ist. Der zweite Impuls 16 wird auf einen festen Maximalwinkel nach "dem ersten Impuls eingestellt, so daß das Intervall zwischen den beiden Impulsen eine Konstante, ausgedrückt in Kurbelwellenwinkelgraden, ist, ausgenommen, wenn der zweite Impuls durch Abbiegen der Kupplungswelle 8 infolge des übertragenen Drehmoments verzögert wird. Das Vergrößern des Winkels zwischen den beiden Impulsen ist praktisch linear proportional der Drehmomentzunahme. Ein auf den ersten Impuls 15 abgelegter Impuls 19 bleibt für eine feste Zeit bestehen. Eine Änderung der Geschwindigkeit erzeugt eine entsprechende Änderung der Frequenz des Impulses 19 j ^so» ^w-i-^e wenn er integriert wird, um einen Spannungsausgang V4, V5umgekehrt proportional zur Geschwindigkeit zu ergebene ,

Der erste Impuls 15 schaltet einen Multivibrator "ein" und der zweite Impuls 16 schalte.t ihn. "aus". Ein solcher Multivibrator steuert eingeschaltet die Entladung des Kondensators CW-. Die der Geschwindigkeit entsprechende Spannung wird zum Hegeln der Wiederladegeschwindigkeit des Kondensators verwendet. Ein weiterer Multivibrator liegt an diesem Kondensator und ist so vorgespannt, daß er eine Hechteckschwingüng (Punkt J) erzeugt, deren rückwärtige Kante durch den Kondensator C4- bei Erreichen eines gegebenen Niveaus V13 durch seine Spannung geschaltet wird. Dieses Schalten gibt das notwendige Signal zum Verzögern in Abhängigkeit vom Drehmoment und steigt mit der Geschwindigkeit an. Es wird dann zum Regeln der Erregung der Zündspule verwendet.

Kur der, Strom durch die Sekundärwicklung der Zündspule S führt durch den Verteiler T. Diese Anordnung ergibt eine größere Proportion der Zeit zwischen den Zündungen als in

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üblichen Zündanlagen wie die Aüfbauzeit für das magnetische Feld in der Zündspule. Dies be sit zt den Vorteil, daß der Geschwindigkeitsbereich der. Maschine ausgedehnt wer- . den kann.

Wie die Figuren 1 und 2 zeigen, gehen die aus magnetischem Material hergestellten Stifte an den stationären, magnetischen Einheiten 5a und 5b vorbei. Is können auch andere geeignete magnetische Einrichtungen verwendet werden, die entsprechend um die Schwungräder verteilt-oder in anderer Weise als Ersatz für die Stifte 12 und 13 zum Erzeugen der Eingangsimpulse sich mit der Welle drehen. Die besondere Anordnung nach den Figuren 1 und 2 wird bevorzugt, weil sie scharfe Impulse mit steilen Formen erzeugt, was; eine genaue Anzeige de s Zeitpunkte s ergibt, an dem ein Stift 12 oder 13 die zugehörige magnetische Einheit passiert. Außerdem ist diese Anordnung verhältnismäßig un- ' empfindlich gegen von außen kommende Einflüsse, wie Ge- . genstände oder Magnetfelder. , ■■-..-

Die Kurbelwelleneinstellung t von 4o^Q vor dem oberen Totpunkt (Mrgj."hfe beim ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung liefert den Impuls 15 aus der Wicklung 1o, mit dem die Vorderkante des Impulses 18 am Punkt A übereinstimmt.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel nach der Erfindung, das. in den Figuren 8 und 9 wiedergegeben wird, ist dieses Merkmal abgeändert. 'Die Kurbelwelleneinstellung wird nicht mehr in den elektronischen Kreis eingeführt, obgleich sie in der augenblicklichen Lage der Kurbelwelle selbst ver- _; bleibt. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel wird, das \. erste Schwungrad 4- eingespart und das Schwungrad 6 ist an einem Teil einer V/elle 8' entfernt von der Maschine angeordnet. Die Welle 8' soll flexibel in Torsion in praktisch derselben V/e.ise wie die Welle 8 sein, so daß die Winkelstellung des Schwungrades 6 hinter der Winkelstellung der Kurbelwelle 1 um einen Betrag zurückbleibt, der

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BAD ORIGINAL

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vom zu übertragenden Drehmoment abhängt. Die Stifte 13 am Schwungrad .6 arbeiten nun mit zwei stationären magnetischen Einheiten 5a. und 5b zusammen, die-weiterhin entsprechende Wicklungen 1o und 11 tragen, die wie vorher in einen Impülsgeneratorkrexs 2ο¹ führen, der mit dem Kreis 2o identisch ist, ausgenommen, daßer jetztnun nicht mehr am Punkt A einen Ausgang erzeugt, der drehmomentabhängig ist. Die Länge der Ausgangsimpulse am Punkt A der J¹XgUr 9 wird nun in Ausdrücken von Kurbelwellenwinkelgraden durch den Winkel festgelegt, der sich zwischen den ' Einheiten 5a und 5b befindet.

Im drehmomentlosen Zustand ist der Ausgangsimpuls_v 18 an diesem Punkt A im wesentlichen derselbe wie beim ersten Ausführungsbeispiel« Das heißt, daß dieser Impuls bei 4o° vor dem oberen Totpunkt eine Vorderkante und 35° vor diesem Punkt eine rückwärtige Kante besitzt. Dies ist eine Beziehung, die somit beim ersten Einschalten durch geeignete Einstellung der Lage des Schwungrades 6 in bezug auf die Kurbelwelle selbst bestehen muß.

Wenn die Anordnung nach den Figuren 8 und 9ein hohes Drehmoment überträgt, v/erden beide Impulse des-Impulsgenerators 2ο¹ um 5° verzögert, was einen Ausgangsimpuls 18" am Punkt A ergibt,wie Figur Io bei A^ir zeigt. Diese Figur dient dem Vergleich beider Ausführungsbeispiele. Die Kurven F2 und F4- der Spannung -am Punkt F wurden be- ^ reits in Verbindung mit Figur 7 beschrieben, die in überlagerter Form in Figur 1ο zusammen mit einer Spannungskurve F2' wiedergegeben werden, die die Spannung am ' Punkt F darstellt, wenn der Impuls vom Punkt A der am Punkt A" ist. Die Kurve F2' ist die Kurve F2 in unveränderter Form, aber um 5° verzögert. ;.iie bereits erläutert, besteht der Unterschied zwischen den Kurven F4 und F2 darin, daß die Kurve F4- eine Drehmomentzuriahme mit konstanter Geschwindigkeit darstellt, mit einer resultie- Verzögerung der Zündeinstellung-durch den Abstand

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W, d. h. ungefähr 6°. Beim zweiten" Beispiel, das im uii- _ teren Teil der Figur Io zu sehen ist, beträgt die ■Verzögerung der Zündung, die sich aus der Übertragung desselben ansteigenden Drehmoments wie bei WV ergibt, in diesem Fall ungefähr .5°. Somit wurde ein vergleichbares Ergebnis' durchgeführt. Bei der Notwendigkeit ;eines genaue-, ren Verhältnisses zwischen der Ausführung der beiden Beispiele kann dies leicht durch Verändern der Flexibilität der Welle 8' erreicht werden. Wenn.beispielsweise diese Welle so beschaffen ist, daß sie sich bei 6° bei einem-Drehmomentunterschied biegt, der durch die. Küryen F2 und. F4 dargestellt wird, würden die Werte für W und W¹ e;in^ ander genau gleich sein. -.;■ ,.- ' "V> ■'".

Dieses zweite Ausführungsbeispiel besitzt den Vorteil, daß das erste Schwungrad überflüssig wird und somit das Gerät vereinfacht wird. Der Vorteil des ersten Ausfüh- rungsbeispiels besteht darin, daß es mehr Freiheit in der; Wahl des Flexibilitätsgrades der Welle 8 gewährt. Wie eben gezeigt, muß sich die Welle 8' physikalisch umdie- ; selbe Zahl von Graden verdreheni^wie. die Zündverzögerung."■, erfordert, das heißt., daß die Verzögerung W direkt ;"'. . _;-gleich der Torsion der Welle 8* ist» '' '" -. ;.^:,

Die im - Beispiel der ersten Ausführung-die. Verzögerung Yff-^tre zviischen den Kurven F2 und F4 u..-; -rd (d. h. 6°) _r unterscheidet sich nicht wesentlich von den fünf Grad der Torsion der Welle 8, die sich aus einem hohen Drehmoment ergibt. Diese ungefähre Beziehung der Werte hat auf die Arbeit des Konstrukteurs keinen Einfluß. Durch Einstellung des elektronischen Kreises können die Kuryen 32, "33, 36 und 37, die die Kurven F2. und FA ergeben, nach Wunsch so eingestellt werden, daß der Wert für W praktisch bei 6° bleibt, während die Verlängerung des Impulses A in den Impuls A¹ wesentlich weniger als- . 5° ausmacht. Das heißt, wenn es hinsichtlich der Wahl des Materials oder anderer konstruktiver Betrachtungen vor-

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teilhaft ist, eine verhältnismäßig starre Welle 8 zu besitzen, so daß eine Verlängerung .des Impulses A zum Impuls A' nur ein Grad ist, kann diese kleine Abweichung elektronisch verstärkt werden, um denselben oder praktisch denselben Wert für die Verzögerung W anstatt einen anderen gewünschten Wert für diese Funktiofr zu erhalten.

Die-Erfindung wird, wie folgt, zusammengefaßt:'

a) Hegeleinrichtung eines Zündverteilers an Verbrennungskraftmaschinen mit einer Übertragungswelle 8 oder 8', die mit der Maschinenkurbelwelle 1 für die Übertragung des Drehmoments verbunden ist und auf Torsion anspricht,

b) eine nicht-drehbare Impulserzeugungseinrichtung 5a und

c) rotierende Impulserzeugungseinrichtungen, die kraftschlüssig mit der Übertragungswelle zum Zusammenarbeiten mit nicht-drehbaren Einrichtungen verbunden sind, die die elektrischen, zeitlich getrennten/Impulse 15 und 16 erzeugen,

d) wobei die rotierende Impulserzeugungseinrichtung (Stif te 13) mindestens teilweise mit einem !Teil der Übertragungswelle verbunden ist, die entfernt von der Kurbelwelle (Schwungrad 6) angeordnet ist, wodurch das Einstellen von mindestens der so erzeugten Impulse von der Torsion der Übertragungswelle und somit vom übertragenen. Drehmoment abhängt,

e) eine Einrichtung 21,, 22 mindestens die Impulse zum Erzeugen eines ersten Signals VA, Y5 aufnimmt, die: die Umlaufgeschwindigkeit der Übertragungswelie darstellen, ■ ;

f) zum Feststellen der zeitlichen Beziehung zwischen den drehmomentabhangigen Impulsen und.einer Kurbelweilenzeit zum Erzeugen eines zweiten Signals ί?) oder 17- bzw« 17") s deren Bins teilung zur Kürbelwel-lenzeit das durch die Übertragungswelle übertragene

Drehmoment darstellt, ' ..

g) und eine Zeitverzögerüngseinrichtung 23, 24, die mit ■ der Zündeinrichtung S zum Steuern deren Erregung in einer gewählten ZeI^ X in bezug auf die Umdrehung der Kurbelwelle verbunden ist, das erste Signal Y4,Y5 und das zweite Signal I7, 17'r.17" empfängt, das zum Vorverlegen dieser gewählten Zeit X in Abhängigkeit· von einer Inderung des ersten Signals dient, das eine Umlaufgeschwindigkeitserhöhung der Übertragungswelle anzeigt und zum Verzögern der Zeit abhängig von der Verzögerung des zweiten Signals dient,:das ein Ansteigen des durch die Übertragungswelle übertragenen Drehmoments anzeigt.

Claims (1)

1. PeientisnwöHe ing. Walter Meissner 49 piling. Herbert Tischer

   BERLIN 33, HERBERTSTRÄ8SE 22 Λ Qn^r/jn MÜNCHEN

   Fernsprecher:8877287—Drahtwort: invention Berila ■ J y U / p \j / .:

   Postscheckkonto: W. Meissner, Berlin Wert 12282 j .

   Bankkonto: W.Meissner,Berliner BanfcA.-Q.,Depka38 ' ■ ^₁ ■"._ ,_-,.,,,„_,.,., ,_. . « I. FEB

   Berlln-Halens«·, KürfDrstendamnt ISO 1 BERLIN 33 (GRUNEWALD), dan ■ ■■»*».

   Harbertrtreie 82

   Stanley R, ff I HG H , "Edmonton/Alberta - Oanäda

   Patentansprüche

   der Umlaufgesehwindigkeit (Drehzahl) und dem Dreh-(Belastung) abhängige RegelungseinriQhtung eines Zündimpülsverteilers für Verbrennungskraftmaschihen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwelle mit einer Übertragungsv/elle gekuppelt ist, die das Drehmoment der Maschine überträgt und. meßbare !Eorsionsbeanspruchungen er« fährt, aus denen erste Signale abgeleitet werden,, die zusammen mit von der Kurbelwelle abgeleiteten zweiten "", Signalen, die ein Maß für die .Umlaufgeschwindigkeit der Maschine darstellen, auf eine Verzögerungseinrichtung für die Zündimpulse einwirken«^

   2o Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Verzögerungseinrichtung aus einem Kondensator besteht, dessen Entladung mit der Erzeugung des zweiten, von der Kurbelwelle abgeleiteten Signals beginnt und abhängig von diesem Signal und der Umlaufgeschwindigkeit der Welle andauert, wobei die Entladedauer bei Verzögerung des zweiten Signals ansteigt und bei Ansteigen der Geschwindigkeit abnimmt, daß die vifiederladung des Koniensators unmittelbar dem Ende der Entladezeit mit einer Geschwindigkeit folgt, die vom ersten Signal und somit ' von der Zunahme der Umlaufgeschwindigkeit abhängt, und daß bei ,/iederladung des Kondensators auf ein bestimmtes liiveau ein weiteres Signal erzeugt wird, das die Zündeinrichtung auslöst.

   3i Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-909838/0954 ~^Z"~

   net, daß zwei drehbare Glieder vorgesehen sindj von denen sich "das erste synchron mit der Kurbelwelle dreht unddas zweite an einem von dieser entfernten Teil dej? Übertragungswelle angeordnet ist und sich verzögert zum ersten Glied, gedoch synchron zu ihm dreht, wobei der Verzöge- \ rungsbetrag mit dem Drehmoment an der Übertragungswelle " ansteigt, daß an beiden Gliedern rotierende Impulsgenera-■;-; toren angeordnet sind, die zur Erzeugung'elektrischer, ₌. gejgeneinander verschobener Impulse in nicht-rotierenden " Einheiten dienen, von den die ersten impulse durch- einen ersten von der Kurbelwellenumlaufzeit abhängigen Genera-, tor am ersteh Glied und die zweiten Impulse im·'zeitlichen Abstand von den ersten Impulsen am zweiten Glied von einem zweiten Generator erzeugt werden, und daß der zeitliehe Abstand zwischen den impulsen mit dem ilrehmoment in der Übertragungswelle ansteigt, so daß die zweiten Impulse drehmoment ab hängig sind. -; _: . /

   4. Regeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladung, die mit der Erzeugung der von der Kurbelwelle abgeleiteten Signale beginnt', "bis zum zweiten Impuls andauert. .-."""' .

   5β Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladedauer des Kondensators bei Zunahme der Umlaufgeschwindigkeit der Welle verringert wird und der Zeitpunkt der Beendigung - ausgedrückt in Kurbelwellen- winkelgradenin bezug auf die Zeit durch Verzögerung des Signals verzögert wird,,

   6. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich an dem von der Kurbelwelle entfernten, aber sich synchron mit ihr drehenden Teil der Übertragungswelle -Q₀ ein Glied zur Erzeugung elektrischer Impulse angeordnet ο ist, das gegenüber den von einem ähnlichen Glied an der

   oo Kurbelwelle angeordneten Glied so verzögert wird, wie die-

   _α. ses Glied durch das durch die Übertragungs?/elle übertragene

   ^ Drehmoment gegenüber der Kurbelwelle verzögert wird·, und daß diese Verzögerung mit dem Drehmoment ansteigt, und so-

   mit die Verzögerung dieser ' zjsfedTEenlmpul^se^e3r«a Maß für die Verzögerung darstellen. "^' ^. ^P^^apjßte. '" A6 Nr. 24/69 (§46 PaL AQJ

   ORfOlNALJNSPECTEO

   Lee rs ei ie