DE1930973B2

DE1930973B2 - Vorrichtung zum Unterdrucken der Zun dung bei Mehrzylinder Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1930973B2
Application number: DE19691930973
Authority: DE
Inventors: Raymond Edwin Grand Blanc Force John Bemer Bancroft Mich Summerer (V St A)
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1968-08-19
Filing date: 1969-06-18
Publication date: 1971-01-28
Also published as: GB1239098A; DE1930973A1; JPS5011524B1; US3543572A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Unterdrücken der Zündung bei Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen mit den einzelnen Zylindern zugeordneten Zündkerzen, die durch einen elektrischen Verteiler in einer bestimmten Folge Spannungsimpulse erhalten, welche einen Kreis zum Kurzschließen des Verteilers aufweist, der von einem wahlweise betätigbaren Schalter jeweils eine der Zündkerzen ausschaltet. Eine derartige Vorrichtung i i d

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorg gesehen, daß dem Register eine Rückstelleinrichtung

ist geeignet, einen oder mehrere Zylinder wahlweise io zugeordnet ist, die es auf Null zurückstellt, wenn ihm unwirksam zu machen, um hierdurch bedingte Ver- eine der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine entluste des Wirkungsgrades der Maschine oder den sprechende Anzahl von Spannungsimpulsen zuge-Abfall der Drehzahl der Maschine festzustellen. leitet worden ist. Hierbei ist es zweckmäßig, wenn

Bei derartigen Vorrichtungen wird eine wieder- das Register aus einem Ringzähler mit mehreren biholte Unterdrückung der Zündung in den ausgewähl- 15 stabilen Stufen, entsprechend der halben Zahl der ten Zylindern vorgenommen. Dies kann bei- Zylinder der Brennkraftmaschine, und einem logispielsweise nach der USA.-Reissue-Patentschrift sehen Kreis besteht, der kodierte Paare der bistabilen R. E. 26 163 dadurch erfolgen, daß ein Zeitbezugs- Stufen vereinigt und den Ausgängen zuleitet, und signal, beispielsweise das Zünden des ersten Zylin- daß die Rückstelleinrichtung einen Leiter enthält, ders in der Zündfolge, gewonnen wird und der Ver- 20 der eine bestimmte Zündkerze mit allen Stufen des teiler nach einer bestimmten Zeit kurzgeschlossen Registers verbindet, um diese auf einen gemeinsamen wird. Diese Zeitverzögerung muß dem Zündabstand Anfangszustand zurückzubringen,
zwischen dem Zünden des ersten Zylinders und dem Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung

des ausgewählten Zylinders entsprechen. Diese Vor- ist vorgesehen, daß der auf die Signale ansprechende richtung erfordert aber offensichtlich, daß die Brenn- 35 Schalter einen Thyristor mit einer Steuerelektrode kraftmaschine mit konstanter Drehzahl betrieben und zwei Hauptelektroden hat, der über einen kleiwird, damit der Zündabstand zwischen dem ersten nen Widerstand parallel zu einem Satz von Verteiler-Zylinder und dem ausgewählten Zylinder konstant kontakten liegt, und daß ein Transistorverstärker bleibt. zwischen dem wahlweise betätigbaren Schalter und

Andere bekannte Vorrichtungen dieser Art (USA.- 30 der Steuerelektrode des Thyristors liegt.
Patentschrift 2 809 344) ermitteln die Zündfolge und Zweckmäßig kann bei der Vorrichtung nach der

die Zündabstände als Funktion der mechanischen Erfindung ein die Wellenform bildender Kreis vorDrehung eines synchron mit dem Verteiler umlaufen- gesehen sein, der mit dem Verteiler verbunden Spanden mechanischen Teils. Derartige synchronisierte nungsspitzen bildet, die die den Zündkerzen zugeteil-Vorrichtungen erfordern jedoch einen verwickelten 35 ten Spannungsimpulse darstellen,
mechanischen Aufbau und sehr genau hergestellte Ferner können bei der Vorrichtung nach der Ermechanische Teile, damit der Winkelweg des mecha- findung Umgehungskreise vorgesehen sein, die minnischen Teils kontinuierlich und genau die Zündfolge destens zwischen einer der bistabilen Stufen und und die Zündabstände darstellen. Derartige mecha- einer ihr folgenden Stufe liegen und die Ausschaltung nische Systeme müssen außerdem sehr genau aus- 40 mindestens einer der bistabilen Stufen des Ringgewuchtet werden, damit Fehler infolge der bei höhe- Zählers ermöglichen.

Die Vorrichtung nach der Erfindung kann somit leicht Brennkraftmaschinen unterschiedlicher Zyg linderzahl angepaßt werden; ebenso ist eine beliebige

Vorrichtung zu schaffen, die sehr genau und zu- 45 Zahl von Zylindern gemeinsam ausschaltbar,
verlässig arbeitet und hierzu ein verhältnismäßig ein- Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen

näher erläutert. In diesen ist

F i g. 1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der Erfindung zur Verwendung bei Achtzylinderschiedlichen Drehzahlen während eines Versuches 59 Brennkraftmaschinen,

ermöglichen, ohne eine Einstellung irgendwelcher Art F i g. 2 ein schematisches Schaltbild eines wesent-

an der Vorrichtung zu benötigen.

Die Erfindung besteht bei der eingangs erwähnten Vorrichtung darin, daß ein Register mit einem Eingang und mehreren Ausgängen entsprechend dem 55 Eingang zugeleiteten Spannungsimpulsen an den Ausgangen getrennte Signale liefert, die der Zahl der zugeleiteten Spannungsimpulse entsprechen, daß ein

mit dem Eingang verbundener Kreis die den Zünd- g j y

kerzen zugeleiteten Spannungsimpulse erhält, daß 60 die einzelnen Zündkerzen über einen elektrischen ein auf die Signale ansprechender Schalter, der einen Verteiler mit getrennten Spannungsimpulsen in bestimmter Folge versorgt werden. Die Vorrichtung ist daher normalen Brennkraftmaschinen für Fahrzeuge zuzuordnen, um wahlweise einzelne Zündkerzen auswährend die anderen unbeeinflußt

ren Drehzahlen auftretenden Kräfte "vermieden werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine h hff di h d

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faches elektronisches System benötigt. Die Vorrichtung soll darüber hinaus die Prüfung eines ausgewählten Zylinders bei jeder Drehzahl oder unter-

liehen Teils der Anlage gemäß Fig. 1 für eine mit einem Verteiler ausgerüstete Brennkraftmaschine und

F i g. 3 eine Darstellung der in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 auftretenden Wellenformen.

Die Ausführungsform gemäß F i g. 1 ist für Brennkraftmaschinen mit acht Zylindern und Zündkerzenzündung für jeden Einzelzylinder bestimmt, wobei d i k

leitenden und einen nichtleitenden Zustand hat, parallel zum elektrischen Verteiler liegt und diesen bei leitendem Zustand kurzschließt und daß durch den wahlweise betätigbaren Schalter der auf die Signale 65 zuschalten, ansprechende Schalter mit einem der Ausgänge des bleiben.

Registers verbindbar ist, um den letzteren Schalter Die Vorrichtung nach der Erfindung ist an einen

bei einer bestimmten gewählten Zahl von Spannungs- üblichen umlaufenden Verteiler 10, wie er bei Brenn-

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kraftmaschinen 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 F i g. 3 durch die Linie V dargestellt und werden als Eingang zu einem astabilen Multivibrator 12 geleitet, der die Wellenform in eine kurze rechteckige Wellenform gemäß der Linie W in F i g. 3 umformt. Die rechteckigen Spannungsimpulse des Multivibrators 12 werden einem Differentiatorkreis 14 zugeleitet, der eine scharf ausgeprägte Spannungsspitze 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 Spannungsspitzen sind die Spannungsimpulse, die den einzelnen Zündkerzen der Brennkraftmaschine zugeleitet werden und in ein digitales Zählregister 18 eingehen. Das Register 18 weist acht Ausgangskanäle auf, die mit einem wahlweise betätigbaren Schalter 20 verbunden sind, über den mindestens einer der Ausgangskanäle mit einem Schalter 22 verbindbar ist. Dieser Schalter 22 liegt parallel zu den Verteilerkontakten, wie dies durch die Linie 24 angedeutet ist, um die Verteilerkontakte während einer Zeit kurzzuschließen, die der normalen Zuteilungszeit eines Spannungsimpulses zu der ausgewählten 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 komplementären Teile jeder Stufe in Serie mit den entsprechenden Teilen der nachfolgenden Stufen verbunden sind mit Ausnahme der Endstufe 32. 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 Weise die Stufen fortschreitend zu schalten. Ferner ist zur Erzielung eines Zeitvergleichssignals der Ausgang einer Abfühleinrichtung 34 mit jeder der Stufen 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 besteht, 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 und 32 sind mit einem logischen Diodenkreis 38 verbunden, der die einzelnen Ausgänge der Stufen in acht Doppelkombinationen vereinigt, die in kodierter Form die acht aufeinanderfolgenden 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 Ausgangssignale 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 Fig. 3 identifizieren. In F i g. 3 stellen die rechteckigen Wellenformen A, B, C und D die Wellenform am oberen Ausgang der bistabilen Stufen 26, 28, 30 und

ίο 32 dar, während die Linien ~Ä, B~, Ü und Z> die rechteckige Wellenform an dem unteren Ausgang der bistabilen Stufen 26, 28, 30 und 32 darstellen.

Die Linien Xl bis X 8 stellen die Rechteckwellenform dar, die an den Ausgängen des Registers 18 auftreten und dem wahlweise betätigbaren Schalter 20 zugeleitet werden. Diese Wellenformen zeigen das gestaffelte Eintreten dieser Ausgangssignale.

Die Linie Y zeigt die Wellenform bei Zuleitung eines Signals Z 8 zum Schalter 22 über den wahlweise betätigbaren Schalter 20. Z stellt schließlich das Rückstellsignal von der Abfühleinrichtung 34 zu den bistabilen Stufen des Registers 18 dar. Die Vorrichtung nach F i g. 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. Für eine Sechszylinder-Brennkraftmaschine wären nur drei bistabile Stufen erforderlich. Dies kann durch die Vorrichtung nach Fig. 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 komplementären 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 wahlweise betätigbaren Schalter 20 zum Schalter 22 geleitet werden können. In gleicher Weise kann die Vorrichtung nach Fig. 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 50 zu öffnen und die Schalter 52 und 54 sowie 44 und 46 zu schließen, so daß die Stufen 26 und 32 unmittelbar miteinander verbunden sind.

An Hand der Fig. 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. Die 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 iri 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 Spann'ungsimpuls wechselt in den Stufen 30 bzw. 32 die Bedingungen entsprechend. Der fünfte Spannungsimpuls schaltet die erste Stufe 26 in den Anfangszustand zurück, und die weiteren Spannungsimpulse

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 32 des Registers 18 angeschlossen ist.

Wie F i g. 2 zeigt, ist der .4-Teil der Stufe 26 durch einen NPN-Transistor 56 dargestellt, der einen Gleichstromanschluß an der Kollektorelektrode aufweist und dessen Emitterelektrode geerdet ist. Der Z-Teil der Stufe 26 ist nicht dargestellt, enthält aber einen zweiten Transistor. In gleicher Weise ist der Z5-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 Seite 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 38 und sind so angeordnet, daß, wenn A und Ό beide im Zustand hoher Spannung sind, die Ausgänge der Dioden Eins sind. Ist entweder A oder 15 in dem 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 Spannungsimpuls durch eine Diode 70 zu Transistoren 72 und 74 und schließlich zu einem Steuertransistor 76. Der Ausgang des Transistors 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 Eins ist, leitet der Steuertransistor 76 ein Spannungssignal zur Steuerelektrode des Thyristors 78, so daß dieser leitend wird. Der leitende Thyristor 78 schließt den Unterbrecherkontakt 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 Έ vereinigt werden, um den Zylinder 8 der Brennkraftmaschine auszuschalten. Für die nachstehenden Zylindernummern sind folgende Kombinationen maßgeblich: Zylinder 4 B und ü, Zylinder 3 C und V, Zylinder 6 A und D, Zylinder 5 Ά und B, Zylinder 7 C und Έ und Zylinder 2 C und D. Ferner kann durch zusätzliche Schwenkarme am Schalter 20 auch mehr als ein Zylinder der Brennkraftmaschine gleichzeitig ausgeschaltet werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Unterdrücken der Zündung bei Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen mit den einzelnen Zylindern zugeordneten Zündkerzen, die durch einen elektrischen Verteiler in einer bestimmten Folge Spannungsimpulse erhalten, welche einen Kreis zum Kurzschließen des Verteilers aufweist, der von einem wahlweise betätigbaren Schalter jeweils eine der Zündkerzen ausschaltet, dadurch gekennzeichnet, daß ein Register (18) mit einem Eingang und mehreren Ausgängen (Zl bis XS) entsprechend dem Eingang zugeleiteten Spannungsimpulsen an den Ausgängen getrennte Signale (A, B, C, D, ~Ä, Έ, ü, ZX) liefert, die der Zahl der zugeleiteten Spannungsimpulse entsprechen, daß ein mit dem Eingang verbundener Kreis (12, 14) die den Zündkerzen zugeleiteten Spannungsimpulse erhält, daß 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 kurzschließt und daß durch den wahlweise betätigbaren 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.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Register (18) eine Rückstelleinrichtung (34, 36) zugeordnet ist, die es auf Null zurückstellt, wenn ihm eine der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine entsprechende Anzahl von Spannungsimpulsen zugeleitet worden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Register (18) 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 Paare der bistabilen Stufen vereinigt und den Ausgängen (Xl bis X 8) 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 Hauptelektroden hat, der über einen kleinen Widerstand (80) parallel zu einem Satz von Verteilerkontakten (10) liegt, und daß ein Transistorverstärker (74, 76) zwischen dem wahlweise betätigbaren Schalter (20) und der Steuerelektrode des Thyristors liegt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 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 bis 54), die mindestens zwischen einer der bistabilen Stufen (26, 28, 30, 32) und einer ihr folgenden Stufe liegen und die Ausschaltung mindestens einer der bistabilen Stufen des Ringzählers ermöglichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen