DE1930973A1

DE1930973A1 - Vorrichtung zum Unterdruecken der Zuendung bei Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1930973A1
Application number: DE19691930973
Authority: DE
Inventors: Force John Bemer; Summerer Raymond Edwin
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1968-08-19
Filing date: 1969-06-18
Publication date: 1970-10-01
Also published as: GB1239098A; JPS5011524B1; US3543572A; DE1930973B2

Description

Patentanwalt Dipi.-lng.K.W&fthei»

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General Motors Corporation, D e t r ο it , Mich., V.St.

Vorrichtung zum Unterdrücken der Zündung Lei Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen

D_oie Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Unterdrücken der Zündung "bei Mehrzyliader-Brennkraftmaschinen mit den einzelnen Zylindern zugeordneten Zündkerzen, die durch einen elektrischen Verteiler in einer bestimmten Folge Spannungsimpulse erhalten, und mit einem Kreis zum Kurzschliessen des Verteilers, der von einem wahlweise betätigbaren Schalter eine der Zündkerzen ausschaltet. Eine derartige Vorrichtung ist geeignet, einen oder mehrere Zylinder wahlweise unwirksam zu machen, um hierdurch bedingte Verluste des Wirkungsgrades der Maschine oder den Abfall der Drehzahl der Maschine festzustellen.

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Bei derartigen Vorrichtungen wird eine wiederholte Unterdrückung der Zündung in den ausgewählten Zylindern vorgenommen. Dies kann beispielsweise nach der amerikanischen Reissue-Patentschrift R.E. 26 163 dadurch erfolgen, dass ein Zeitbezugssignal,beispielsweise das Zünden des ersten Zylinders in der Zündfolge,gewonnen wird und der Verteiler nach einer bestimmten Zeit kurzgeschlossen wird. Diese Zeitverzögerung muss dem Zündabstand zwischen dem Zünden des

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ersten ZyHaders und dem des ausgewählten Zylinders entsprechenL Diese Vorrichtung erfordert aber offensichtlich, dass die ; Brennkraftmaschine mit konstanter Drehzahl betrieben wird', ! damit der Zündabstand zwischen dem ersten Zylinder und dem ausgewählten Zylinder konstant bleibt.

Andere bekannte Vorrichtungen dieser Art ermitteln die Zündfolge und die Zündabstände als Punktion der mechanischen Drehung eines synchron mit dem Verteiler umlaufenden mechanischen Teils. Derartige synchronisierte Vorrichtungen eifcrdern jedoch einen verwickelten mechanischen Aufbau und sehr genau hergestellte mechanische Teile, damit der Winkelweg des mechanischen Teils kontinuierlich und genau die Zündfolge und die Zündabstände darstellen. Derartige mechanische Systeme müssen ausserdem sehr genau ausgewuchtet werden, damit jfefcfler infolge der bei höheren Drehzahlen auftretenden Kräfte vermieden werden.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Yorrichtung zu schaffen, die sehr genau und zuverlässig arbeitet und hierzu ein verhältnismässig einfaches elektronisches System benötigt. Die Vorrichtung soll darüber hinaus die Prüfung eines ausgewählten Zylinders bei jeder Drehzahl oder unterschiedlichen Drehzahlen während eines Versuches ermögliehen, ohne eine Einstellung irgendwelcher Art an der Vorrichtung zu benötigen.

Eine Vorrichtung nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch ein Register mit -einem Eingang und mehreren Ausgängen, das entsprechend dem Eingang zugeleiteten Spannungsimpulsen an den Ausgängen getrennte Signale liefert, die die Zahl der zugeleiteten Spannungsimpulse anzeigen, dass ein mit dem Eingang verbundener Kreis die den Zündkerzen zugeM-teten Spannungsimpulse erhält und ein auf die Signale ansprechender Schalter, der einen leitenden und einen nichtleitenden Zustand hat, parallel zum elektrischen Verteiler liegt und diesen bei leitendem Zustand kurzschliesst und durch den wahlweise betätigten Schalter der auf die Signale ansprechende Schalter mit einem der Ausgänge des Registers verbindbar ist, um den letzteren Schalter bd. einer bestimmten gewählten Zahl von Spannungsimpulsen leitend zu machen. Da das Register eine Digitalvorrichtung ist, die auf bestimmte Eingangsimpulse anspricht und unempfindlich gegen die Zeit oder die Geschwindigkeit der Zuleitung der Impulse ist, ist die Vorrichtung

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von der Maschinendrehzahl unabhängig, die Geschwindigkeit oder Frequenz der Zündung beeinflussen kann.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgeshen, dass dem Register eine Rückstelleinrichtung zugeordnet ist, die es auf Kuli zurückstellt, nachdem ihm eine der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine entsprechende Anzahl von Spannungsimpulsen zugeleitet wurde. Hierbei iet es zweckmässig, wenn das Register aus einem Ringzähler mit mehreren bistabilen Stufen entsprechend der halben Zahl der Zylinder der Brennkraftmaschine und einem logischen Kreis besteht, der kodierte Paare der bistabilen Stufen vereinigt und den Ausgängen zuleitet, und dass die Rückstelleinrichtung einen Leiter enthält, der eine bestimmte Zündkerze mit allen Stufen des Registers verbindet, um diese auf einen gemeinsamen Anfangszustand zurückzubringen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass der auf die Signale ansprechende Schalter einen Thyristor mit einer Steuerelektrode und zwei Primärelektroden hat, und über einen kleinen Widerstand parallel zu einem Satz von Verteilerkontakten liegt, und ein Transistorverstärker zwischen dem wahlweise betätigbaren Schalter und der Steuerelektrode liegt.

Perner kennzeichnet sich eine Vorrichtung nach der Erfindung durch einen die Wellenform bildenden Kreis, der mit dem Verteiler verbunden Spannungspitzen bildet, die·

die den Zündkerzen, zugeteilten Spannungsimpulse darstellen. Ferner kennzeichnet sich eine Vorrichtung nach derErfindung durch Umgehungskreise, die mindestens zwischen einer der "bistabilen Stufen und einer ihr folgenden Stufe liegen und die Ausschaltung mindestens einer der bistabilen Stufen des Ringzäblers ermöglichen.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann somit leicht Brennkraftmaschinen unterschiedlicher Zylinderzahl angepasst werden; ebenso ist eine beliebige Zahl von Zylindern gemeinsam ausschaltbar.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert« In diesen ist

Pig. 1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der Erfindung zur Verwendung bei Acht-Zylinderbrennkraftmaschinen,

Pig. 2 ein schematisehee Schaltbild eines wesentlichen Teils der Anlage gemäss Pig. I für eine mit einem Verteiler ausgerüstete Brennkraftmaschine und

Pig. 3 eine Darstellung der in der Vorrichtung gemäss Pig. I auftretenden Wellenformen.

Die Ausführungsform gemäss Pig. 1 ist für Brennkraftmaschinen mit acht Zylindern und Zündkerzenzündung

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für jeden Einzelzylinder bestimmt, wobei die einzelnen Zündkerzen über einen elektrischen Verteiler mit getrennten Spannungsimpulsen in bestimmter Folge versorgt werden. Die Vorrichtung ist daher normalen Fahrzeugmotoren zuzuordnen, um wahlweise einzelne Zündkerzen auszuschalten, während die anderen unbeeinflusst bleiben.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ist an einen üblichen umlaufenden Verteiler 10, wie er bei Brennkraftmaschinen üblich ist, angeschlossen. Der Verteiler 10 liefert getrennte Spannungsimpulse, die nach Verstärkung den Zündkerzen der Brennkraftmaschine in einer bestimmten Folge zugeteilt werden, die durch die Leitungsverlegung bestimmt ist. Die von dem Verteiler 10 gelieferten Spannungsimpulse sind in Fig. 3 durch die linie V dargestellt und werden als Eingang zu einem astäbilen Multivibrator 12 geleitet, der die Wellenform in eine kurze rechteckige Wellenform gemäss der Linie W in Fig. 5 umformt. Die rechteckigen Spannungsimpulse des Mulüvibrators 12 werden einem Differentiatorkxeis 14 zugeleitet, der eine scharf ausgeprägte Spannungspitze am nachlaufenden Ende jeder Welle bildet. Der rechteckige Spannungsimpuls kann von dem Multivibrator 12 auch an einen Tachometer 16 angeschlossen werden, um eine dauernde Anzeige der Drehzahl der Brennkraftmaschine zu erhalten.

Die vom Differentiator 14 erzeugten SpannungST spitzen sind die Spannungsimpulse, die den einzelnen Zünd-

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kerzen der Brennkraftmaschine zugeleitet werden und in ein digitales Zählregister 18 eingehen. Das Register 18 weist acht Ausgangskanäle auf, die mit einem wahlweise betätigbaren Schalter verbunden sind, über den mindestens einer der Ausgangskanäle mit einem Schalter 22 verbindbar ist. Dieser Schalter 22 liegt parallel zu den Verteilerkontakten, Hb dies durch die Linie 24 angedeutet ist, um die Verteilerkontakte während einer Zeit zu schliessen, die der normalen Zuteilungszeit eines Spannungsimpulses zu der ausgewqä/Lten Zündkerze entspricht. Dieses Kurzschliessen des Verteilerkontaktes bedingt eine Unterdrückung der normalen Zündung der Zündkerze und damit eine Abschaltung des Zylinders, dem die Zündkerze zugeordnet ist.

Das Register 18 enthält einen digitalen Ringzähler mit bistabilen Stufen 26, 28, 30 und 32. Die Stufen sind miteinander nach der bekannten Johnson-Ringzähler-Schaltung verbunden, bei der die beiden komplimentären Teile jeder Stufe in Serie mit den entsprechenden Teilen der nachfolgenden Stufen verbunden sind mit Ausnahme der Endstufe Diese sind mit der ersten Stufe 26 in umgekehrter Weise verbunden, um den Ringzähler zu bilden.

Der Ausgang des Differentiators 14 ist mit jeder der Stufen 26,28,30 und 32 verbunden, um in bekannter Wfi'ise die Stufen fortschreitend zu schalten. Ferner ist zur Erzielung eines Zeitvergleichssignals der Ausgang einer Abfühl-

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einrichtung 34 mit jeder der S¹WeQ 26, 28, 30 und 32 verbunden, um die Stufen auf eine gemeinsame Anfangsbedingung zurückzustellen, nachdem eine Zündfolge abgelaufen ist. Die Abfühleinrichtung 34 kann eine induktive Einrichtung sein, die aus einem geschlitzten Ferritkern -36 besthht, der um die Zuleitung der ersten Zündkerze innerhalb der Zündfolge gelegt ist. Die Abfühleinrichtung 34 liefert also einen Spannungsimpuls, wenn die Zündkerze 1 zündet.

Die einzelnen Ausgangspaare der bistabilen

Stufen 26, 28, 30 und32 sind mit einem logischen Diodenkreis 38 verbunden, der die einzelnen Ausgänge der Stufen in acht Doppelkombinationen vereinigt, die in kodierter Form die acht aufeinander folgenden Bedingungen des Registers 18 darstellen. Diese acht Ausgangssignale sind daher an dem Ausgang des logischen Diodenkreises 38 zur leitung an dem wahlweise betätigbaren Schalter 20 verfügbar. Wie bereits erwähnt, ermöglicht der Schalter 20 die Auswahl mindestens eines dieser Ausgangesignale zur Weiterleitung an den Schalter 22.

Zur Erleichterung des Verständnisses der

Arbeitsweise der Vorrichtung nach Fig. 1 sind die einzelnen Teile des Kreises mit Bezugsbuchstaben versehen, die die einzelnen Wellenformen in Pig. 3 identifizieren. In Pig. 3 stellen die rechteckigen Wellenformen A, B, C und D die Wellenform am oberen Ausgang der bistabilen Stufen 26, 28, 30 und 32 dar, während die Linien J, B, ü und D die rechteckige Wellenform an dem unteren Ausgang der bistabilen Stufen 26,28,30 und 32 darstellen.

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Die linien X1 "bis X8 stellen die Rechteckwellenform dar, die an den Ausgängen des Registers 18 auftreten und dem wahlweise betätigbaren S_chalter 20 zugeleitet werden. Diese Wellenformen zeigen das gestaffelte Eintreten dieser Ausgangssignale.

Die Linie Y zeigt die Wellenform bei Zuleitung eines Signals X8 zum Schalter 22 über den wahlweise betätigbaren Schalter 20. Z stellt schliesslich das Rückstellsignal von der Abfühleinrichtung 34 zu den bistabilen StAfen des Registers 18 dar. Die Vorrichtung nach Fig. 1 enthält vier bistabile Stufen im Register 18, um für die Prüfung einer Achtzylinder-Brennkraftmaschine geeignet zu sein. Da jede der vier Stufen 26, 28, 30 und 32 zwei Bedingungen hat, ist es einleuchtend, dass acht Ausgangssignale durch Doppelkombination in dem logischen Diodenkreis 38 gebildet werden können. Pur eine Sechszylinder-Brennkraftmaschine wären nur drei bistabile Stufen erforderlich. Dies kann durch die Torrichtung nach Pig. 1 dadurch erreicht werden, dass die bistabile Stufe 30 aus dem Kreis des Registers 18 durch-Öffnen von Schaltern 40 und 42 und Schliessen von Schaltern 44 und 46 ausgeschaltet wird. Hierdurch werden die komplimentären Teile der Stufe 28 unmittelbar mit denen der Endstufe 32 verbunden. Bei dieser Schaltung ergeben die drei bistabilen Stufen 26,28 und 32 sechs Ausgangssignale, die über den wahl-

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weise betätigbaren Schalter 20 zum Schalter 22 geleitet werden können. In gleicher Weise kann die Vorrichtung nach Pig. 1 für Vierzylinder-Brennkraftmaschinen geschaltet werden, indem nur die beiden bistabilen Stufen 26 und 32 wirksam sind. Zu diesem Zwecke sind die Schalter 48 und zuföffnen und die Schalter 52 und 54 sowie 44 und 46 zu schliessen, so dass die Stufen 26 und 32 unmittelbar miteinander -verbunden sind.

Anhand der Pig. 1 und 2 wird die Arbeitsweise der Vorrichtung näher beschrieben.'Zunächst wird angenommen, dass die zuvor beschriebenen Verbindungen mit der Brennkraftmaschine hergestellt worden sind und die Maschine läuft. Me bistabilen Stufen 26, 28, 30 und 32 des Registers 18 werden anfänglich auf die Bedingungen eingestellt, bei denen die Ausgänge A, B, C-und D niedrige Spannung haben, während die komplementären Ausgänge hohe Spannung aufweisen. Bei Zuleitung des ersten Spannungsimpulses zum Register 18 wechselt die Stufe 26 in den komplementären Zustand, während die übrigen Stufen unbeeinflusst bleiben. Der zweite Spannungsimpuls wechselt die Stufe 28 in den komplementären Zustand, wobei die anderen Stufen ebenfalls unbeeinflusst bleiben. Der dritte und vierte Spannungsimpuls wechselt in

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den Stufen 30 bzw. 32 die Bedingungen entsprechend. Der fünfte Spannungsimpuls schaltet die erste Stufe 26 in den 'Anfangszustand zurück und die weiteren Spang-ungsimpulse ' - 11 -

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bewirken dies bei den späteren Stufen, so dass nach acht Spannungsimpulsen die bistabilen Stufen in den Anfangszustand zurückgekehrt sind. Dieser ist mit Hilfe der Rückstelleinrichtung 34 gesichert, die an jede der Stufen 26,28,30 und des Registers 18 angeschlossen is$.

Wie Fig. 2 zeigt, ist der Α-Teil der Stufe 26 durch einen NPN-Transistor 56 dargestellt, der einen Gleichstromanschluss an der Kollektorelektrode aufweist und dessen Emitterelektrode geerdet ist. Der Ϊ-Teil der StAfe 26 ist nicht dargestellt, enthält aber einen zweiten Transistor. In gleicher Weise ist der D"-Teil der Endstufe 32 durch einen NPN-Transistor 58 dargestellt, der in ähnlicher Weise angeschlossen ist. Die Kollektorelektroden der Transistoren 56 und 58 sind über Dioden 60 bzw. 62 mit der einen S_eite eines Widerstandes 64 verbunden. Die andere Seite des Widerstandes 64 ist an eine nicht dargestellte Gleichstromquelle angeschlossen. Die Dioden 60 und 62 bilden einen Teil des logischen Diodenkreises 3ö und sind so angeordnet, dass, wenn A und D" beide im Zustand hoher Spannung sind, die Ausgänge der Dioden L ist. Ist. entweder A oder T) in den Zustand niedriger Spannung, so bedingen die Dioden, dass der Ausgang des logischen Kreises 38 Null ist. Der logische Diodenkreis 38 ist mit einer Anzapfung 66 des wahlweise betätigbaren Schalters 20 verbunden. Der wahlweise einstellbare Schalter hat sieben zusätzliche Anzapfungen, die über einen Schwenkarm 68 anschliessbar sind. Über den Schalter 20 gelangt der

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Spannungsimpuls durch eine Diode 7Q zu Gittertransistoren und 74 und schliesslich einem Steuertransistor 76. Der Ausgang des Steuertransistors 76 ist mit der Steuerelektrode eines Thyristors 78 verbunden, der einen signalabhängigen Schalter darstellt. Der Thyristor 78 ist über einen kleinen Widerstand 80 mit den Verteilerkontakten 10 verbunden. Wenn das von dem logischen Diodenkreis kommende Signal 1 ist, leitet der Steuertransistor 76 ein Spannungssignal zur Steuerelektrode des Thyristors 78, so dass dieser leitend wird. Der leitende Thyristor 78 schliesst den Unterbrechterkontakt 10 während der Zeit des Zündspannungsimpulses kurz. Damit ist die Zündung an dieser Kerze unterdrückt. Der kleine Widerstand 80 liegt zwischen dem Thyristor und dem Verteiler 10, um eine ausreichende Spannung zur Betätigung des Registers 18 zu sichern, Die oben beschriebene Kombination von Signalen des logischen Diodenkreises 38 kann so gewählt werden, dass der Zylinder 4 der Brennkraftmaschine durch Ausschalten seiner Zündkerze nicht arbeitet. In gleicher Weise können Signale A und B* vereinigt werden, um den Zylinder 8 der Brennkraftmaschine auszuschalten. Pffir die nachstehenden Zylinder-Fummern sind folgende Kombinationen massgeblich: Zylinder 4 B und Ü, Zylinder 3 C und D, Zylinder 6 A und D, Zylinder 5 1" und B, Zylinder 7 C und B und Zylinder 2 C und D. Ferner kann durch zusätzliche Schwenkarme am Schalter 2ü auch mehr als ein Zylinder der Brennkraftmaschine gleichzeitig ausgeschaltet werden.

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Die Erfindung ist im übrigen nicht auf die besondere beschriebene Ausführungsform beschränkt.

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Claims

P a t e η t an s' ρ r ü c h e :

IJ Vorrichtung zum Unterdrücken der Zündung bei Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen mit den einzelnen Zylindern zugeordneten Zündkerzen, die durch einen elektrischen Verteiler in einer "bestimmten Eolge Spannungsimpulse erhalten, und mit einem Kreis zum Kurzsehliessen des Verteilers, der von einem wahlweise betätigbaren Schalter eine der. Zündkerzen ausschaltet, gekennzeichnet durch ein Register (18) mit einem Eingang und mehreren Ausgängen (xi - X8), das entsprechend dem Eingang zugeleiteten Spannungsimpulsen an den Ausgängen getrennte Signale (i_t B, C, D, Ä, B, G, D) liefert, die die Zahl der zugeleiteten Spannungsimpulse anzeigen, dass ein mit dem Eingang verbundener Kreis (12,14) die den Zündkerzen zugeleiteten Spannungsimpulse erhält und ein auf die Signale ansprechender Schalter (22), der einen leitenden und einen nichtleitenden Zustand hat, parallel zum elektrischen Verteiler (10) liegt und diesen bei leitendem Zustand kurzsehliesst,und durch den wahlweise betätigten Schalter (20) der auf die Signale ansprechende Schalter (22) mit einem der Ausgänge des Registers (18) verbindbar ist, um den letzteren Schalter bei einer bestimmten gewählten Zahl von Spannungsimpulsen leitend zu machen.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, dass dem Register (18) eine Rückstelleinrichtung (34,36) zugeordnet ist, die es auf Null zurückstellt, nachdem ihm eine der Zylinderuahl der Brennkraftinas chine entsprechende Anzahl von Spannungsimpulsen zugeleitet wurde.

3ο Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet, dass das Register (181 aus einem Ringzähler mit mehreren "bistabilen Stufen (26,28,30,32) entsprechend der halben Zahl der Zylinder der Brennkraftmaschine und einem logischen Kreis (38) besteht, der kodierte Paarte der bistabilen Stufen vereinigt und den Ausgängen (X1 - X8) zuleitet, und dass die Rückstelleinrichtung (34,36) einen Leiter enthält, der eine bestimmte Zündkerze mit allen Stufen des Registers verbindet, um diese auf einen gemeinsamen Anfangszustand zurückzubringen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass der auf die Signale ansprechende Schalter (22) einen Thyristor (78) mit einer Steuerelektrode und zwei Primärelektroden hat, und über einen kleinen Widerstand (80) parallel zu einem Satz von Verteilerkontakten (10) liegt, und ein Transistorverstärker (74,76) zwischen dem wahlweise betätigbaren Schalter (2u) und der Steuerelektrode liegt.

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5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, gekennzeichnet durch einen die Wellenform bildenden Kreis (12,14), der mit dem Verteiler (10) verbunden Spannungsspitzen bildet, die die den Zündkerzen zugeteilten Spannungsimpulse (V) darstellen«

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 5» gekennzeichnet durch Umgehungskreise (40-54)» die mindestens zwischen einer der bistabilen Stufen (26,28,30,52) und einer ihr folgenden Stufe liegen und die Ausschaltung mindestens einer der bistabilen Stufen des Ringzählers ermöglichen.

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